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ESTUDIO DE CRECIDAS

140003-100-DOC-02

0 09/07/2013 Para Construcción A.Vial A.Edwards E. Olfos

B 28/03/2013 Emitido para revisión del cliente A.Vial A.Edwards E. Olfos

A 05/03/2013 Revisión interna A.Vial A.Edwards E. Olfos

REV FECHA EMITIDO PARA POR REV. APR. APR.

EIC Ingenieros

N° DE PROYECTO EMPRESA DE INGENIERÍA

140003

Pág. 1 de 38

PORTOFINO #4358 – LAS CONDES – SANTIAGO

TELEFONOS: 208 5667 – 206 9873 – 228 4404

FAX: 207 4807

[email protected]

http://www.eicingenieros.cl

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0

DEPÓSITO DE RELAVES LAS LUCES II

INGENIERÍA DE DETALLES CANAL DE CONTORNO

CONTRATO N° 003

mailto:[email protected]

http://www.eicingenieros.cl/

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INGENIERÍA DE DETALLE CANAL DE CONTORNO 2

DEPÓSINSPECCIÓN DE RELAVES LAS LUCES II


BASES DE DISEÑO

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ÍNDICE

Página

1. Introducción ........................................................................................................................... 3

2. Antecedentes disponibles .................................................................................................... 5

3. Bases de Diseño .................................................................................................................... 6

3.1. Hidrología y Tormentas de Diseño ...................................................................................... 6

3.1.1. Periodo de retorno ................................................................................................................ 6

3.1.2. Tiempo de Concentración .................................................................................................... 7

3.1.3. Coeficiente de Escorrentía ................................................................................................... 8

3.1.4. Área de la cuenca .................................................................................................................. 8

3.1.5. Caudales ................................................................................................................................. 9

Anexo A ............................................................................................................................................ 12

Incidencia Aluvional sobre Planta Las Luces en Quebrada Cifuncho ...................................... 12

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DEPÓSINSPECCIÓN DE RELAVES LAS LUCES II


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1. INTRODUCCIÓN

Con el fin de dar cumplimiento a solicitud emanada desde la Dirección de Obras

Hidráulicas del Ministerio de Obras Públicas, la Sociedad Minera Las Cenizas ha

encargado a EIC Ingenieros ejecutar la ingeniería de Detalles del proyecto “Tranque de

Relaves Las Luces II. Obras de Conducción y Disipación para la evacuación de Aguas

Lluvias”.

El proyecto se ubica en la localidad de Cifuncho, caleta de pescadores ubicada a 45 Km

al sur de Taltal, la que a su vez se distancia 255 km de la ciudad de Antofagasta (medida

por la Ruta costera B-1). Consiste en materializar dos canales de contorno emplazados en

la vecindad inmediata del tranque de relaves Las Cenizas II, cuya vida útil está pronto a

expirar. La función de los canales es la de recolectar y evacuar eventuales aguas lluvias

de hasta 25 años de periodo de retorno, sin que éstas se incorporen al tranque.

Las figuras siguientes muestran el sector de emplazamiento del proyecto y la siguiente un

detalle de la ubicación de los canales.

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Figura N° 1.1: Sector de Emplazamiento General del Proyecto

Figura N° 1.2: Ubicación Tranque Las Luces II

En el tranque de relaves Las Luces II de Minera Las Cenizas se depositan los relaves de

minerales de cobre producidos en la Planta de Concentrados de la Sociedad Minera ya

indicada. Este tranque está pronto a cumplir su vida útil, por lo que se ha exigido el diseño

y posterior construcción de canales de contorno que conduzcan las eventuales aguas

lluvias que la cuenca aporta.

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N

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Figura N° 1.3: Ubicación de Canales de Contorno

Los canales son ambos elementos construidos in situ sobre terreno donde impera roca de

mediana calidad, algo fracturada y descompuesta. Su geometría es similar: ancho basal 1

m y taludes 1:1 (H:V), con excepción en terrenos con presencia de laderas empinadas

donde el ancho basal es 0,8 m; el talud ladera arriba 1:3 (H:V) y ladera abajo 1:1(H:V), .

La longitud de los mismos es la siguiente:

Tabla 1.1: Longitud de Canales de Contorno

Canal de contorno Longitud [m]

Norte 2,150

Sur 1,710

El presente documento entrega las bases sobre la que se sustenta los caudales

empleados para el diseño de los canales de contorno. No obstante, se extiende hasta

determinar los caudales de diseño.

2. ANTECEDENTES DISPONIBLES

Para el desarrollo de esta ingeniería se cuenta con la siguiente información:

1. Disposición de Relaves Las Luces. Tranque Las Luces II. Ingeniería Básica. VST

Ingenieros. Mayo 2003.

2. Disposición de Relaves Futuro. Tranque Las Luces II. Adenda; Respuesta a

Observaciones Dirección General de Aguas. VST Ingenieros. Noviembre 2003.

3. Manual de Carreteras del MOP, Capitulo 3.700 “Hidrología y Drenaje”

4. Hidráulica de Canales Abiertos. Ven Te Chow.

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3. BASES DE DISEÑO

3.1. Hidrología y Tormentas de Diseño

Las tormentas de diseño fueron rescatadas desde el estudio “Incidencia Aluvional sobre

Planta Las Luces en Quebrada Cifuncho”, realizado por Skoring Ingenieros en el año

1993.

Para conseguir un documento autosoportante, el Anexo A de este documento incluye el

informe preparado por ese profesional.

Los caudales de aguas lluvias fueron estimados mediante el método indirecto

denominado Método Racional, que relaciona la precipitación con la escorrentía, siendo

válido para cuencas menores a 1500 hectáreas. Su expresión es:

(1)

Donde:

Q es el caudal en m3/s;

C coeficiente de escorrentía

I intensidad media máxima durante el tiempo de concentración de la cuenca

(m3/s/km2), es decir precipitación registrada en la unidad de tiempo, para una lluvia

determinada y con duración igual al tiempo de concentración.

A superficie en km2, área aportante total al punto de control.

Para el cálculo de la intensidad de precipitación se utilizó la expresión de Bell modificada

por Skoring Ingenieros para el caso de Tal-Tal. La expresión es:

(2)

Con:

T Periodo de retorno en años;

t tiempo en minutos

P precipitación en mm de una lluvia de t minutos de duración, con periodo de retorno

T años.

ITt Intensidad de la precipitación de t minutos con periodo de retorno T años.

ITt = PTt/t (3)

3.1.1. Periodo de retorno

El periodo de retorno (Tr) asociado a un evento pluviométrico está definido como aquella

frecuencia medida en años en que (al menos) se produce. Así, un evento de poco monto

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tendrá un periodo de retorno bajo (frecuente), mientras que un evento de gran monto está

asociado a un periodo de retorno alto (baja frecuencia).

De acuerdo a criterios definidos en el artículo 34° letra b) del Reglamento que fija las

condiciones técnicas que deben cumplirse en los proyectos, construcción y operación de

obras hidráulicas, identificadas en el artículo 294 del Código de Aguas, este tipo de obras

debe diseñarse de modo que los canales soporten crecidas de caudales asociadas a

Tr=25 años. Además, deben verificarse para crecidas asociadas a Tr=50 años.

3.1.2. Tiempo de Concentración

El tiempo de concentración de la cuenca se define como el tiempo que le toma a una

partícula de agua hidráulicamente más alejada en recorrer el terreno hasta alcanzar la

salida, es decir, el punto donde se está determinando el caudal.

Una expresión muy utilizada para ese fin es la relación de Giandotti, cuya forma es:

(4)

Dónde:

tc tiempo de concentración en horas

A superficie de cuenca en km2

L longitud del cauce principal en km

H desnivel en m entre la cota media de la cuenca (centro de gravedad de la cuenca)

y el punto de salida

El otro método utilizado en este documento, para la verificación de los resultados, es el

de California Culverts Practice (CCP), que indica:

(5)

Dónde:

tc tiempo de concentración (min)

L longitud del cauce (km)

H diferencia de nivel total entre cotas extremas de la cuenca (m)

En el presente informe se utiliza como tiempo de concentración el obtenido por

Giandotti.

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3.1.3. Coeficiente de Escorrentía

Coeficiente de Escorrentía, definido por la razón entre el caudal que escurre por la

superficie y el caudal precipitado.

El Manual de Carreteras, en su tabla 3.702.404.(1) B entrega factores de ponderación

que sumados permite conocer el coeficiente. La tabla siguiente resume su estimación:

Tabla 3.1.3.1: Estimación del coeficiente de escorrentía

CARACTERÍSTICA

DE LA CUENCAVALOR VALORES DE K

Relieve

Accidentado.

Pendientes entre 10% y

30%

30

Infiltración Muy impermeable Roca 20

Cubierta vegetal Ninguna 20

Almacenaje

superficialPoca 15

85Sumatoria coeficiente

Para sumatorias de coeficientes entre 75 y 100 el valor de C varía entre 0.65 y 0.80. En

base a esto se asumió un valor del coeficiente de escorrentía de C=0.70

3.1.4. Área de la cuenca

El área aportante total al tranque y en particular a cada uno de los canales Norte y

Sur, se obtuvo siguiendo las líneas de altas cumbres, apoyado con el programa de

diseño asistido por computador (ACAD).

La figura siguiente muestra la división por cuencas del sector de proyecto.

Figura N° 3.1: Identificación de Cuencas aportantes

1

2 3

4

5 6

7

8

9

10

11 12

13

14

1 2

3

4 5

6 7

8 9 10

15

16

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La tabla siguiente resume las características geométricas de cada cuenca y entrega los

valores del tiempo de concentración, calculados según la relación de Giandotti y caudales

resultantes

Tabla 3.2: Características geométricas de cada cuenca que alimenta a los canales Norte y Sur

CANAL DE CONTORNO NORTE

CAUDALES PARA DISEÑO CON T= 25 AÑOS

N° cuenca Área cuenca (m2) Área cuenca (km2) Long. Cauce (m) dist. A salida (m) cota superior cota salida H (m) Hm (m) Giandotti (min) CCP (min) t adop. (min)

1 16,168 0.0162 167 2133 326 253.0 73.0 36.5 9.4 1.4 10.0

2 52,298 0.0523 300 2107 350 252.5 97.5 48.7 14.7 2.4 14.7

3 10,620 0.0106 148 2005 324 252.3 71.7 35.8 7.9 1.2 10.0

4 16,375 0.0164 130 1921 324 252.2 71.8 35.9 8.8 1.0 10.0

5 11,880 0.0119 131 1803 326 251.9 74.1 37.0 7.8 1.0 10.0

6 7,132 0.0071 97 1645 318 251.6 66.4 33.2 6.3 0.8 10.0

7 12,804 0.0128 131 1526 326 251.4 74.6 37.3 8.0 1.0 10.0

8 23,900 0.0239 98 1366 326 251.1 74.9 37.5 9.4 0.7 10.0

9 21,790 0.0218 206 1192 372 250.7 121.3 60.6 8.7 1.4 10.0

10 11,996 0.0120 58 1056 288 250.4 37.6 18.8 9.1 0.5 10.0

11 4,972 0.0050 47 833 272 250.0 22.0 11.0 8.0 0.5 10.0

12 41,592 0.0416 273 562 250 202.0 48.0 24.0 18.8 2.9 18.8

13 14,950 0.0150 243 536 264 201.1 62.9 31.5 11.4 2.3 11.4

14 4,129 0.0041 90 436 232 200.9 31.1 15.6 7.5 0.9 10.0

15 2,395 0.0024 57 357 230 200.7 29.3 14.6 5.5 0.6 10.0

16 21,765 0.0218 130 144 264 200.3 63.7 31.9 10.4 1.1 10.4

Area total: 0.2748

CANAL DE CONTORNO SUR

CAUDALES PARA DISEÑO CON T= 25 AÑOS

N° cuenca Área cuenca (m2) Área cuenca (km2) Long. Cauce (m) dist. A salida (m) cota superior cota salida H (m) Hm (m) Giandotti (min) CCP (min) t adop. (min)

1 34,149 0.0341 298 1,657 356 253.7 102.3 51.2 12.4 2.4 12.4

2 6,832 0.0068 155 1,496 322 253.2 68.8 34.4 7.2 1.3 10.0

3 30,932 0.0309 218 1,279 356 252.5 103.5 51.7 10.7 1.6 10.7

4 9,529 0.0095 124 1,193 306 252.3 53.7 26.9 8.3 1.1 10.0

5 11,629 0.0116 136 1,124 312 252.1 59.9 30.0 8.7 1.2 10.0

6 9,466 0.0095 153 1,002 320 251.7 68.3 34.2 7.9 1.3 10.0

7 24,114 0.0241 165 829 326 251.2 74.8 37.4 10.7 1.4 10.7

8 23,096 0.0231 152 646 326 250.6 75.4 37.7 10.2 1.2 10.2

9 14,743 0.0147 101 440 284 250.0 34.0 17.0 11.6 1.0 11.6

10 10,011 0.0100 82 95 286 249.0 37.0 18.5 9.1 0.8 10.0

Area total: 0.1745

Para el canal Norte, las cuencas que aportan caudal al interior del tranque van desde la 1

a la 10. De allí, su distinción en la tabla anterior.

Con esas tablas, aplicando la relación (2) y (3) y posteriormente la relación (1) es posible

determinar el caudal en cada tramo del canal Norte como del canal Sur, aplicando el

concepto de la eficiencia hidráulica en cuencas vecinas.

Por lo anterior, el diseño de los canales se realiza para los siguientes parámetros:

Área de cuenca aportante a canal Norte: 18,5 hectáreas

Área de cuenca aportante a Canal Sur: 17,5 hectáreas

Área parcial: 36 hectáreas (cuenca que baña al

tranque)

Área total que aporta al sistema de canales: 45 hectáreas

3.1.5. Caudales

De acuerdo a lo anterior, la aplicación del método racional, teniendo en consideración la

eficiencia hidrológica de la cuenca, resulta en los caudales, que vienen detallados en las

siguientes tablas, mostrando resultados para Tr=25 años (periodo de retorno de diseño) y

Tr=50 años (periodo de retorno de verificación).

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Canal Norte

Tabla 3.3: Resultados hidráulicos obtenidos en canal Norte, según periodo de retorno

DISEÑO PARA T=25 AÑOS

Tramo Base (m) Talud izq.(H:V) Talud der.(H:V) Caudal (m3/s) Rugosidad Pendiente Altura normal (m) Área (m2) Velocidad (m/s) Froude (m)

1 0.80 1.0 0.33 0.230 0.035 0.013 0.24 0.23 0.99 0.69

2 0.80 1.0 0.33 0.814 0.035 0.013 0.51 0.58 1.40 0.71

3 0.80 1.0 0.33 0.891 0.035 0.013 0.54 0.62 1.44 0.72

4 0.80 1.0 0.33 1.031 0.035 0.013 0.58 0.69 1.49 0.72

5 0.80 1.0 0.33 1.098 0.035 0.013 0.60 0.72 1.51 0.72

6 0.80 1.0 0.33 1.096 0.035 0.013 0.60 0.72 1.51 0.72

7 0.80 1.0 0.33 1.164 0.035 0.013 0.62 0.76 1.54 0.72

8 0.80 1.0 0.33 1.305 0.035 0.013 0.66 0.83 1.58 0.72

9 0.80 1.0 0.33 1.411 0.035 0.013 0.69 0.87 1.61 0.72

10 0.80 1.0 0.33 1.448 0.035 0.013 0.70 0.89 1.62 0.72

11 0.80 1.0 0.33 1.396 0.035 0.013 0.69 0.87 1.61 0.72

12 0.80 1.0 0.33 1.589 0.035 0.013 0.74 0.96 1.66 0.72

13 0.80 1.0 0.33 1.681 0.035 0.013 0.76 1.00 1.68 0.73

14 0.80 1.0 0.33 1.670 0.035 0.013 0.76 0.99 1.68 0.73

15 0.80 1.0 0.33 1.655 0.035 0.013 0.76 0.99 1.68 0.73

16 0.80 1.0 0.33 1.717 0.035 0.013 0.77 1.01 1.69 0.73

VERIFICACIÓN PARA T=50 AÑOS


1 0.80 1.0 0.33 0.500 0.035 0.013 0.38 0.41 1.23 0.71

2 0.80 1.0 0.33 1.810 0.035 0.013 0.79 1.05 1.72 0.73

3 0.80 1.0 0.33 1.939 0.035 0.013 0.82 1.11 1.75 0.73

4 0.80 1.0 0.33 2.211 0.035 0.013 0.88 1.23 1.80 0.73

5 0.80 1.0 0.33 2.312 0.035 0.013 0.90 1.27 1.82 0.73

6 0.80 1.0 0.33 2.261 0.035 0.013 0.89 1.25 1.81 0.73

7 0.80 1.0 0.33 2.370 0.035 0.013 0.92 1.29 1.83 0.73

8 0.80 1.0 0.33 2.621 0.035 0.013 0.97 1.40 1.88 0.73

9 0.80 1.0 0.33 2.797 0.035 0.013 1.00 1.47 1.91 0.74

10 0.80 1.0 0.33 2.846 0.035 0.013 1.01 1.48 1.92 0.74

11 0.80 1.0 0.33 2.713 0.035 0.013 0.98 1.43 1.89 0.73

12 0.80 1.0 0.33 3.052 0.035 0.013 1.05 1.57 1.95 0.74

13 0.80 1.0 0.33 3.226 0.035 0.013 1.08 1.63 1.98 0.74

14 0.80 1.0 0.33 3.193 0.035 0.013 1.07 1.62 1.97 0.74

15 0.80 1.0 0.33 3.157 0.035 0.013 1.06 1.61 1.97 0.74

16 0.80 1.0 0.33 3.253 0.035 0.013 1.08 1.64 1.98 0.74

Datos Resultados

Datos Resultados

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Canal Sur:

Tabla 3.4: Resultados hidráulicos obtenidos en canal Sur, según periodo de retorno

DISEÑO PARA T=25 AÑOS


1 0.80 1.0 0.33 0.44 0.035 0.013 0.36 0.37 1.19 0.70

2 0.80 1.0 0.33 0.48 0.035 0.013 0.38 0.39 1.22 0.71

3 0.80 1.0 0.33 0.76 0.035 0.013 0.49 0.55 1.38 0.71

4 0.80 1.0 0.33 0.83 0.035 0.013 0.51 0.59 1.41 0.71

5 0.80 1.0 0.33 0.92 0.035 0.013 0.54 0.63 1.45 0.72

6 0.80 1.0 0.33 0.96 0.035 0.013 0.56 0.66 1.46 0.72

7 0.80 1.0 0.33 1.11 0.035 0.013 0.61 0.73 1.52 0.72

8 0.80 1.0 0.33 1.24 0.035 0.013 0.64 0.79 1.56 0.72

9 0.80 1.0 0.33 1.28 0.035 0.013 0.66 0.81 1.57 0.72

10 0.80 1.0 0.33 1.23 0.035 0.013 0.64 0.79 1.56 0.72

VERIFICACIÓN PARA T=50 AÑOS


1 0.80 1.0 0.33 0.954 0.035 0.013 0.56 0.65 1.46 0.72

2 0.80 1.0 0.33 1.012 0.035 0.013 0.58 0.68 1.48 0.72

3 0.80 1.0 0.33 1.544 0.035 0.013 0.73 0.94 1.65 0.72

4 0.80 1.0 0.33 1.666 0.035 0.013 0.76 0.99 1.68 0.73

5 0.80 1.0 0.33 1.836 0.035 0.013 0.80 1.07 1.72 0.73

6 0.80 1.0 0.33 1.905 0.035 0.013 0.82 1.10 1.74 0.73

7 0.80 1.0 0.33 2.179 0.035 0.013 0.88 1.21 1.80 0.73

8 0.80 1.0 0.33 2.397 0.035 0.013 0.92 1.30 1.84 0.73

9 0.80 1.0 0.33 2.448 0.035 0.013 0.93 1.32 1.85 0.73

10 0.80 1.0 0.33 2.334 0.035 0.013 0.91 1.28 1.83 0.73

Datos Resultados

Datos Resultados

Puede notarse que a la salida del canal Norte, al menos una vez cada 25 años, sale un

caudal de 1.72 m3/s. Por otro lado, para el canal Sur, para la misma frecuencia, a la salida

se tiene un caudal de 1.23 m3/s.

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ANEXO A

Incidencia Aluvional sobre Planta Las Luces en Quebrada Cifuncho

Skoring Ingenieros, 1993

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