Resumen Obras Hidráulicas 2do Parcial

5/24/2018 Resumen Obras Hidrulicas 2do Parcial

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AGUAS SUBTERRNEAS

1. Qu son las aguas subterrneas?

Las aguas subterrneas son las que se encuentran bajo la superficie del terreno o

dentro de los poros o fracturas de las rocas

2. Qu son los acuferos?

Un acuferoes aquel estrato o formacin geolgica permeable que permite la

circulacin y el almacenamiento del agua subterrneapor sus poros o grietas

Un ACUFEROes un depsito subterrneo de agua, la cual, por accin de la gravedad,

desciende hasta que se encuentra con una CAPA IMPERMEABLE

3. Cules son los tipos de acuferos?

Tipo Definicin Imagen

Acuferolibre

El nivel de aguacoincide con elnivel superior dela formacingeolgica que lacontiene, lapresin en elacufero es igual ala presin

atmosfrica.

Acuferoconfinado(artesiano)

El agua estconfinada entredos estratosimpermeables ysometida apresiones mayoresque la presin

atmosfrica.


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4. Cules son las caractersticas o factores del movimiento de aguas subterrneas?

Factor Definicin FrmulasPorosidad cantidad de espacios vacos dentro de

la masa rocosa; la arcilla y la arena= (a / v) x100

Donde: - porosidada - volumen de vacosV, - volumen total

Permeabilidad Capacidad que tiene un material depermitir que se establezca el flujo deaguas subterrneas (o cualquierfluido) a travs suyo.Ello depender de la porosidad y de laconexin entre las aberturas eintersticios, del tamao y forma detales conductos.

Filtracin proceso de separar un slidosuspendido (como un precipitado) dellquido en el que est suspendido alhacerlos pasar a travs de un medioporoso por el cual el lquido puedepenetrar fcilmente

Transmisibilidad el volumen de agua que pasa en launidad de tiempo, a travs de unafranja vertical de acufero de ancho

T= K x m, (m3/da/m)donde:Ttransmisibilidad


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unitario extendida en todo el espesorsaturado

K - permeabilidadm- espesor del acufero

Produccinespecfica

Cantidad o volumen de agua quepuede ser extrada, dividida por el

volumen total del materia poroso yexpresado como porcentaje.

P= (a /V) x 100aagua drenada

CoeficienteDealmacenamiento

volumen de agua que es drenado porrea unitaria, cuando la presinhidrosttica desciende una unidad


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5. Cules son las caractersticas hidrulicas de un pozo?

Son las que determinan el comportamiento del pozo antes y despus de iniciada su

explotacin

Caracterstica DefinicinNivel esttico distancia medida desde la superficie del terreno hasta el nivel del agua en elpozo no afectado por ningn bombeo, el nivel est definido por la lnea decarga del acufero que varia por lluvias, sequias, etc.

Nivel dinmico Nivel del agua en el pozo cuando se extrae un caudal determinado a travsdel bombeo.

Abatimiento ydepresin

diferencia entre NE y ND(esto es el abatimiento), est en funcin del caudalbombeado

Curva de abatimiento ydepresinRadio de influencia

Zona de influencia


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6. Qu son los pozos excavados y pozos perforados profundos?

Pozos excavados o someros

Estos pozos renen las siguientes caractersticas:

Se construyen cuando el acufero est prximo a la superficie

Los acuferos no son de gran rendimiento

Son aquellos cuya profundidad mxima es 10 mt por seguridad

El dimetro mnimo del pozo, ser de 1.5 mt

Son excavados para la explotacin con bombas manuales

Estos pozos por seguridad se revisten con ladrillo, mampostera de

Piedra u Hormign. Para la proteccin del pozo y evitar que entren materiales extraospor la parte superior se coloca una tapa o loza, removible para su limpieza o mantenimiento

de la bomba manual

Pozos perforados o profundos

Son ventajosos por penetrar profundamente el acufero, permitiendo mayor asimilacin a

las fluctuaciones que sufre el nivel fretico de la poca seca, el agua tiene menos posibilidades de

ser contaminada; para la perforacin existen diversos mtodos y aparatos, los ms usados son los

siguientes:

Equipo de perforacin manual: para pozos de menor profundidad, en suelos noconsolidados.

Perforacin a percusin: en zonas de formaciones semiconsolidadas o no consolidadas con

profundidades hasta 50 m y 200 mm de

Equipo rotatorio con inyeccin de aire: en suelos consolidados para profundidades

mayores a 50 m y a los 200 mm de dimetro


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7. Qu puntos se deben de deducir para disear un pozo?

Dimetro

Profundidad

Tipo de pozo (influencia en abatimiento)

Longitud de la zona de captacin

rea libre de captacin y abertura

Engravado del pozo

Seleccin del material y tipo de filtro


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8. Diga las etapas de Perforacin de un pozo profundo

1ro. Elegir el lugar de perforacin

Mtodo paraestudiar el lugar

de perforacin

Descripcin Imagen

POR REFERENCIADE POZOSCERCANOS

o de acuerdo a zonas conocidasfavorables para la perforacin depozos en profundidadessimilares a las ya existentesProyeccin estratigrfica:Tomando en cuenta lascaractersticas de perforacionescercanas al lugar donde sepretende realizar unaperforacin , se puede proyectar

el comportamiento de losacuferos y tipos de suelos en elpunto deseadoSe recomienda obtener la mayorinformacin posible de pozoscercanos lo significara una granreferencia para el pozo que seesta planificando

ESTUDIOS DE

PROSPECCIONGEOFISICA

SEV: SONDEO ELECTRICO

VERTICALSE 2D: SONDEO ELECTRICO EN 2DIMENSIONESIntentan distinguir o reconocerlas condiciones geolgicas que seencuentran a profundidaddelimitan las capas del subsueloobteniendo espesores yresistividades , de acuerdo a suinterpretacin se determina la`resencia o no de acuferos


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ESTUDIO DERADIESTECIA

Es la ciencia o arte de captar lasradiaciones de los distintosmateriales en este caso lasradiaciones que emiten lascorrientes de agua en elsubsuelo y determinar sucantidad y profundidadutilizando diferentesherramientas para captar mejorlas vibraciones como el pndulo,antenas, varillas y otros

2do. Preparar el lugar de perforacin

Se debe de tomar en cuenta los siguientes puntos:

El lugar de perforacin debe de estar libre de vegetacin

Debe de ser lo suficientemente espacioso para albergar a toda la maquinaria y equipo

necesarios para la perforacin

Se debe de contar con una fuente cercana de agua que abastezca de agua a la perforacin

La verticalidad es un aspecto muy importante en la explotacin de acuferos, ya que los equipos

de perforacin deben de estar perpendiculares a la superficie para que no se produzcan

inclinaciones en el pozo. Para esto, los equipos vienen provistos de plomadas.

Para ayudar a controlar la verticalidad y adems evitar asentamientos del suelo producidos por lacirculacin de camiones, se construye un soporte denominado planchada.


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Perforacin del pozo

El antepozo

Antes de empezar con la perforacin se debe de realizar el antepozo cuya funcin es la de evitar

que las paredes de la perforacin sufra derrumbes y se precipiten dentro del pozo.

El ante pozo est compuesto de un cao de acero y es cementado en todo su contorno con tal de

darle firmeza a la estructura

El dimetro y la profundidad del Ante pozo estn dadas por el tipo de suelos que se atraviesan y

por el dimetro final del pozo entubado

Normalmente en la prctica

comn para la realizacin del

antepozo se utiliza barriles

metlicos cortados en sus caras

superiores e inferiores. Para el

dimetro interno se usa un barril

normal y para el dimetro

externo se suelda el barril hasta

obtener el espesor deseado. Se

rellena con hormign y este

debe de sobresalir unos 50 cm

- El pozo piloto

Es el primer pozo que se realizapara poder luego hacer un

ensanche. El dimetro general es

de 4 para ensanches de 8 o

10.

Cuando se construye el pozo

piloto se debe de extraer

muestras cada 1m y cuando se

encuentra el acufero cada 0.5

m. Estas muestras hay quelavarlas ya que van a estar

contaminadas con el lodo

bentontico.


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El ensanche del pozo piloto

Una vez perforado el pozo piloto se procede a ensanchar el pozo con el fin de crear un espacio

anular entre el pozo perforado y el tubo de encamisado en el que se pueda disponer el

prefiltro de grava seleccionada

El dimetro del ensanche esta en proporcin al dimetro entubado, es decir el dimetro del

ensanche deber ser entre 6 y 12 pulgadas mayor al dimetro entubado

Diseo del empaque de grava

La utilizacin del empaque de grava, como pre filtro en pozos de agua, como elemento

estructural de las perforaciones subterrneas y su versatilidad convierte a los pozos

engravados, en el seguro y eficiente mtodo para estabilizar el espacio anular y controlar el

arrastre de finos (limo, arena).

Para el diseo del pre-filtro se debe de realizar un anlisis granulomtrico y determinar la

curva para el material del acufero, as como tambin el coeficiente de uniformidad. Se debe

de definir la curva patrn del pre-filtro con la cual se har el empaque de grava.

Los Tamaos de la gravilla deben ser proporcionales a la Granulometra de los acuferos Y a

las Aberturas de los Filtros

Estudio de perfilaje o registro elctrico de pozos

Mientras se perfora un pozo de agua, se introducen unas sondas dentro del pozo para obtener

datos que luego sern utilizados para generar una especie de grfico conocido como registro.

Qu determinamos con esto?

Indicacin de reas permeables y porosidad de la tierra, Posiciones del lmite del estrato,

Correlacin de estratos entre perforaciones entre otras.

Dibujo del perfil del pozo

Una vez realizado el registro elctrico del pozo se procede a dibujar el diseo del pozo para

posteriormente realizar el entubado de acuerdo a la profundidad de los acuferos encontrados

se coloca los filtros en los estratos escogidos.

Consideraciones para el filtro

Las ranuras deben de ser del mismo dimetro de las partculas del acufero

Solamente se explota un 80% de la profundidad del acufero, por lo tanto la

medida del filtro debe de ser 0.8*h.

Cuando se encuentra el ltimo acufero, se debe de perforar unos 5m ms para

introducir luego un decantador donde se van a acumular los sedimentos.


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Tuberas para el encamisado

El tubo para el entubado del pozo debe ser de acero al carbono o un PVC

geomecnico. Los tubos geomecnicos vienen de 4m

Los tubos de acero al carbono de 5m

El decantador debe de ser hecho de tubo igualmente

Llenado del empaque de grava

Luego de que se arm la tubera para el encamisado con los correspondientes filtros a la

correcta profundidad guindose del perfil litolgico del pozo, se proceder a vaciar el

empaque de grava previamente diseado por medio de embudos, tratando que el vaciado sea

uniforme en todo el alrededor del anillo que forma el tubo con el ensanche.

Para el clculo del volumen del empaque de grava debemos de tomar en

consideracin de que el sello sanitario va a estar a una profundidad mnima de 70 a

100 m, esto con el objetivo de evitar la contaminacin.


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Lavado del pozo piloto

Se inyecta a presin agua limpia desde un tanque exterior (Camin Cisterna), haciendo

que esta retorne por los filtros y la parte externa de la tubera atravesando desde abajo

todo el empaque de gravilla del pre filtro.

Esta operacin es gradual, inyectando agua cada vez a mayor presin y caudal hasta que

poco a poco el agua se vaya aclarando, limpiando especialmente del lodo de perforacin.

La limpieza del pozo dura entre 10 y 15 horas.

Para ello se emplean entre 15 y 25 m3 de agua provistas por el camin cisterna desde

alguna fuente aledaa.

Desarrollo del air fly del pozo piloto

Utilizando el compresor del equipo, se procede

al compresorado air fly, durante doce horas, o

el tiempo necesario para dejar completamentelimpio de lodos con un 100 % de agua cristalina.

Se inyecta aire a presiones entre 5 Kg/cm2 a 10

Kg/cm2 con una sumergencia de la tubera de

2 de F.G. Y una manguera de unida a un

Politubo del mismo dimetro De casi un 90%

ms de los 2/3 mnimamente aconsejados por

NORMAS.

Este proceso se realiza hasta que el agua del

pozo queda totalmente clara sin presencia de slidos o arenas en suspensin.

Pistoneo del pozo piloto

El pistoneo consiste en

generara un flujo y reflujo de

agua en direccin del acufero,

favoreciendo un acomodo

adecuado del pre filtro de

grava seleccionada,

mejorando su conductividad

hidrulica.

El pistn, incluye aberturas o

vlvulas, lo que fuerza al agua

a entrar que se abren cuando

el mismo desciende y se cierran cuando asciende lo que fuerza al agua a entrar y a salir a travs

del filtro


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Vaciado del sello sanitario

Despus de haber llenado todos los acuferos con el pre-filtro de grava, se proceder a vaciar

el sello sanitario cuyo material va a ser la lechada.

La lechada es una mezcla de agua con cemento

en una proporcin de 1:3, es decir una unidad de

cemento con 3 de agua.

Una vez que se vaca el sello sanitario en el pozo,

se deber de suspender unos 50 cm en la parte

superior para evitar infiltraciones de agua pluvial

en el tubo.

Sistema de bombeo

El dimensionamiento de las bombas sumergibles

est en funcin de la profundidad de instalacin(nivel dinmico), el caudal de produccin del

pozo y caudal requerido a boca de pozo.

Este sistema est compuesto por una bomba

sumergible y un motor sumergible.

Posicionamiento:

Tienen que estar baado en agua

para refrigelarlo.

Nunca se debe de colocar cerca

de un acufero ya que puede forzar al filtro y producir vibraciones.

Siempre se debe de posicionar por debajo del nivel dinmico. Prueba de Bombeo

Una vez completado el vaciado del sello sanitario y el diseo de las bombas sumergibles se

proceder a bombear de forma continua a una tasa constante, al principio se tendr el nivel

esttico del pozo, luego tras aproximadamente un da el nivel del agua descender debido al

descenso de la presin. Una vez se tenga un nivel invariable de agua este ser denominado

como el nivel dinmico.


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DISEO DE CANALES

1. Qu es un canal? Cules son las clasificaciones de los canales?

Obra hidrulica de largo trazado y pendiente suave, donde el agua circula por accin de la

gravedad y sin ninguna presin.

Los canales pueden ser:

- naturales: ros o arroyos

- artificiales: construidos por el hombre

Clasificacin Ejemplos

Por el uso final que tengan canales para agua potable, riego, drenaje,energa hidroelctrica, etc.

Por el material que son construidos Naturales o erosionables: tierra

Revestidos: mampostera, hormign,cemento, madera o asfalto

Por su seccin Rectangulares: acueductos de madera,canales en roca y canales revestidos.Trapezoidales: canales de tierra y revestidos.Triangulares: canales de tierra, por ser fcilesde trazarCirculares: alcantarillas y estructurashidrulicas importantesParbola: canales revestidosRectngulo con ngulos redondeadosTriangulo con fondo redondeado

2. Seale las partes de un canal trapezoidal

Donde:

y = tirante del agua (Prof.)b = ancho de la solera(base)T = espejo de agua.C = corona del bordo

H = altura del bordoHy = bordo libre= ngulo de inclinacin

de las paredes laterales con la horizontalZ = m, talud (m) (mientras ms inestable el terreno menor el ngulo del talud)


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3. Qu es la velocidad mnima permitida?

Es la velocidad que no permite que los sedimentos se depositen en el canal. puede

determinarse utilizando la frmula emprica de I.I. Levy:

Donde:

w - Velocidad de cada de una partcula de dimetro da en mm/sdks - Dimetro caracterstico de las partculas en suspensin en mm.R - Radio hidrulico del canal en m.n - Coeficiente de rugosidad del permetro mojado del canal.

Frmula semi-emprica de E.A. Zamarn.

m - Concentracin de sedimento en kg/m3 de aguav - Velocidad de flujo en m/sw - Velocidad de sedimentacin en mm/sR - Radio hidrulico en m.I - Pendiente hidrulica

En el canal no se presentar sedimentacin de slidos en suspensin si la capacidad de

transporte m es mayor que la concentracin manifestada por la turbiedad del agua.

4. Qu es el trazado de canales?

Delinear o disear la trayectoria por la que ha de seguir un canal o sistema de canales (riego),

para lo cual es necesario recolectar la siguiente informacin bsica:

- Fotografas areas, para localizar los poblados, caseros, reas de cultivo, vas de

comunicacin, etc.

- Planos topogrficos y catastrales.

- Estudios geolgicos, salinidad, suelos y dems informacin que pueda conjugarse en el

trazo de canales.

5. Qu es el trazado preliminar y trazado definitivo de un canalEl trazado preliminar: es el primer intento por donde va a ser la trayectoria de un canal.


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El trazado definitivo: es la trayectoria final del canal la cual ha sido modificada del anterior

trazado preliminar.

Una vez obtenido los datos precisos, se procede a trabajar en gabinete dando un trazo

preliminar, el cual se replantea en campo, donde se hacen los ajustes necesarios, obtenindose

finalmente el trazo definitivo

6. Qu son los radios mnimos permitidos?

Son los radios recomendables para que cuando haya un cambio brusco en la direccin no se

escojan radios muy grandes que haran hidrulicamente ineficiente al canal perdiendo energa.

Radios mnimos permisibles para Q > 10 m3/sRadios mnimos permisibles para Q


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Canal de 3er orden o sub-laterales Nacen de los canales lateralesEl caudal que ingresa a ellos es repartidohacia las propiedades individuales a travs delas tomas del solar(parcela), el rea de riegoque sirve un sublateral se conoce comounidad de rotacin.

De lo anterior de deduce que varias unidades de rotacin constituyen una unidad de riego, y

varias unidades de riego constituyen un sistema de riego, este sistema adopta el nombre o

codificacin del canal magistral o de primer orden

8. Qu es la evapotranspiracin del cultivo y como se calcula?

La evapotranspiracin de referencia (ETo), es la evaporacin desde el suelo y la transpiracin

de un cultivo de referencia (pastos, alfalfa)

Frmula de Blaney-Criddle

El mtodo de Harry F. Blanney y Waine D. Criddle para el clculo de la evapotranspiracin es el

siguiente:

ETo = p (0,46 Tm + 8)

donde:


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- ETo = evapotranspiracin de referencia (en mm/da) (promedio en un periodo de 1 mes)

- Tm = temperatura media diaria (C)

- p = % diario de horas de luz del mes, con respecto al total anual.

Formula mejorada de Blaney-Criddle

ETo= a + b x F; mm/dia

Donde:

F = Pc(0.46t +8.13), maxima evaporacion en un dia

Pc = P/ d, porcentaje de claridad del dia

a, bhumedad relativa minima (Rhmin) y vel del viento

EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO

Cuando la evapotranspiracin se produce sin ninguna restriccin de agua en el suelo se

conoce como evapotranspiracin del cultivo (ETc) y corresponde a la cantidad de agua que

debe ser aportada al suelo estacionalmente mediante lluvia y/o riego.

La evapotranspiracin del cultivo se calcula mediante la ecuacin:

Donde:

ETc= Evapotranspiracin del cultivo, en mm/da

ETo= Evapotranspiracin de referencia, en mm/da

Kc = Coeficiente de cultivo (adimensional) (dado por el ingeniero agrnomo)

El coeficiente de cultivo Kc, describe las variaciones de la cantidad de agua que las plantas

extraen del suelo a medida que se van desarrollando, desde la siembra hasta la cosecha.

En los cultivos anuales normalmente se diferencian 4 etapas o fases de cultivo:

Inicial: Desde la siembra hasta un 10% de la cobertura del suelo aproximadamente.

Desarrollo: Desde el 10% de cobertura y durante el crecimiento activo de la planta.

Media:Entre floracin y fructificacin, correspondiente en la mayora de los casos al 70-

80% de cobertura mxima de cada cultivo.

Maduracin:Desde madurez hasta la cosecha o recoleccin.

KcxEToETc


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El Kcpresenta valores pequeos al inicio del desarrollo del cultivo y aumenta a medida

que se incrementa la cobertura del suelo. El valor mximo se alcanza durante la floracin, se

mantienen durante la fase media y finalmente decrecen durante la maduracin.

Lo mejor es disponer de valores de Kcpara cada cultivo obtenidos en la zona y para

distintas fechas de siembra, pero en ausencia de esta informacin se pueden usar valores

referenciales de Kc, presentados en la bibliografa especializada.

Kcfin

Kcmed

Kcinic

Tiempo (das)

inicial desarrollo media final


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FORMULARIO Y TABLAS

De acuerdo a Guirshkan para caudales de 0.15 a 250 m3/seg, se puede llegar a una aproximacin

del tirante

Donde : A= coef. Depndiente de las caract. Del suelo como primer dato varia entre 0.7 a 1 sin

embargo se puede usar la tabla 1.

rea hidrulica

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