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Obras hidráulicas de captación superficial

Luis E. CatarinoDocumentos de Investigación6 de Junio de 2023

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Obras hidráulicas de captación superficial.

Clasificación 1.-Obras hidráulicas en causes:        Generación de carga hidrostática.

                 2.-Obras marítimas.

Complejo hidrotécnico:         1.- Presa o Cortina.

 2.-Vertedor u Obra de Excedencias.

         3.-Obras de Toma.

         4.-Obra de Desvío.

II.         Estudios básicos para un proyecto hidrotécnico:

  • Geológico.
  • Hidrológico.
  • Topográfico.
  • Mecánica de Suelos.
  • Climatológico.
  • Socio – económico.
  • Estructurales.
  • Vías Terrestres.
  • Planeación (Planificación, estudio económico de la obra).
  • Impacto ambiental.

Importancia de las obras hidráulicas.

        Este tipo de obras se define como aquéllas que se refieren para el uso y aprovechamiento del recurso agua, en escurrimientos superficiales como ríos, arroyos y lagunas. También se emplean para realizar obras marítimas.

        En el diseño de las obras hidráulicas nos basamos en estudios de factibilidad que son estudios previos antes del proyecto, estos estudios contemplan las características geológicas, topográficas, hidrológicas, uso de suelo, comportamiento de la población, situación económica de la región, que nos dan una idea del tipo de obra más conveniente a usar.

        Este tipo de obras es de gran ayuda ya que se pueden corregir escurrimientos, regular avenidas, crear almacenamientos, derivar corrientes, con un objetivo común que es el de utilizar óptimamente el recurso agua. De acuerdo a lo mencionado anteriormente, estas obras civiles tendrán una relación permanente con cuerpos de agua, por lo que estarán sometidas a los esfuerzos que ella genere, como son: presión hidrostática, presión hidrodinámica, filtraciones, etc.

Los estudios previos del sitio donde se va a construir una obra hidráulica influyen para determinar los criterios de diseño y tomar las medidas pertinentes. En la actualidad se han creado más de 100 tipos diferentes de obras, las cuales se clasifican en generales o principales y en secundarias o auxiliares.

        Las obras generales serán aquellas que estarán sometidas a los esfuerzos principales debido al almacenamiento.

        Las obras secundarias serán aquellas obras que trabajarán ocasionalmente o temporalmente.

[pic 1][pic 2]

                                                Presa o                Tierra y/o roca[pic 3]

                                                Cortina                Concreto

                Generales[pic 4]

                                                                Caída libre

                                                Vertedor o                Transversal

                                                Obra de                Abanico (Mexicano)

                                                excelencias                Embudo etc.

Obras Hidráulicas                                                                Túnel[pic 5]

                                                Obra de desvío                Tajo o canal[pic 6]

                                                Obra de toma

                        Secundarias                Obras de estabilización

Obras de encausamiento

Obras de protección

                                                1. Un solo material[pic 7][pic 8]

                        Tierra                        2. De dos o más materiales

                            o                        3. Mixta (Tierra y roca)

                         Roca                        4. Enrocamiento

Cortinas

[pic 9]

                                                1. Gravedad

                        Concreto                2. Arco

                                                3. Contrafuertes

Cortinas.

Cortinas de tierra y/ o enrocamiento (flexibles).

En México este tipo de obras se construyen por el método de vertido que consiste en acondicionar el sitio de la boquilla donde se situara la cortina como desmonte, limpieza de rocas sueltas e impermeabilización del subsuelo para evitar o disminuir la filtración que produce el efecto de la supresión. Se vierten los materiales de acuerdo al diseño de la cortina en la zona correspondiente y se compacta por capas que van desde los 0.5m hasta 1.0mts de espesor. Este método es seguro y económico y permite ir checando las características del material de acuerdo al diseño. Las cortinas flexibles se dividen en varios tipos dependiendo del material disponible en la región, en estas obras utilizamos materiales terrosos como las arcilla y las arenas, y rocas una vez procesadas hasta llegar a la granulometría requerida de acuerdo a los requerimientos del diseño de la obra. Así tenemos la siguiente clasificación

Cortina flexible de un material.

Este tipo de cortina no excede la carga de almacenamiento de 20m, requiere de un material impermeable como la arcilla ya que con esta se logra disipar la filtración en la sección de la cortina. Se utilizan obras auxiliares  como la protección en taludes para evitar el intemperismo, delantales para disipar la supresión aguas arriba y un dren para facilitar la filtración en la sección de la presa aguas abajo. Requiere de trabajos especiales en la compactación del material arcilloso teniendo cuidado de las características del material.

Caracteristicas

Coeficiente del talud m= 1.5 a 3.0

Coeficiente de permabilidad de la presa kp=10-8 cm/seg.

La altura máxima que alcanza la cortina es de H =20.0 m.

[pic 10]

Cortina flexible de dos o más materiales.

Este tipo de cortinas se realizan en regiones donde encontramos  diferentes tipos de suelos terrosos y donde el material impermeable que se emplea en el núcleo es escaso. En el cuerpo de la cortina podemos emplear el material de resaca producto de excavaciones  de los caminos de acceso, o de túneles de la obra de desvío, tiene su zona de transición que ayuda a estabilizar y evitar  deformaciones en el núcleo.

El núcleo se sitúa generalmente en el centro de la sección y deberá garantizar  la disipación de la energía de filtración. Cuenta con un dren aguas abajo de la cortina para facilitar el desalojo de la filtración tanto en la cortina como en el subsuelo.

Se construye para crear almacenamiento de mediana y gran altura.

Requiere de obras auxiliares, como protección en sus taludes que pueden  ser mediante placas de concreto con juntas especiales o roca colocada granulométricamente.

Caracteristicas.

Coeficiente del talud m= 1.5 a 3.0

Coeficiente de permabilidad en la zona de transicion kt=10-6cm/seg.

Coeficiente de permabilidad en el nucleo kn=10-8 cm/seg.

Coeficiente de permabilidad del subsuelo ks=10-7cm/seg.

Coeficiente de permabilidad en la cortina kp=10-4 cm/seg.

La altura máxima que alcanzan la cortina es de hasta H = 100.0 m.

[pic 11]

Cortina flexible mixta (tierra y roca).

Este tipo de cortina emplea dos tipos de suelos, donde la roca constituye el cuerpo de la cortina, la zona de transición garantiza la estabilidad del núcleo, y el núcleo  disipa la energía de filtración, su altura alcanza los H=300.0m.

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