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Construcción de Sifón Invertido Sambor

Memoria Descriptiva

ESTUDIOS GEOLOGICOS, GEOTECNICOS Y DISEÑO SIFON SAMBOR CAPITULO I: MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1. INTRODUCCION El Plan de Mejoramiento de Riego en la Sierra y Selva - PLAN MERISS Inka, Proyecto Especial del Gobierno Regional Cusco, viene formulando el Estudio Definitivo del Proyecto de riego Sambor, el cual prevé la construcción de un sifón Invertido de 1650 m de longitud con una altura de carga de 437.21 m para un caudal de 350 l/s, constituyéndose los estudios Geológicos y geotécnicos a lo largo del eje de emplazamiento del Sifón determinante para asegurar un buen diseño y la estabilidad durante la operación del sifón Invertido. 1.2. ANTECEDENTES En el año 1996, el Plan MERISS, Ministerio de Agricultura, Región Inka, se realiza el reconocimiento del ámbito del proyecto con al finalidad de rehabilitar el canal Inka y mediante un sifón pasar a la margen derecha beneficiando a las comunidades de Ccanacchimpa, Saratohuaylla, Ch’aquepay y Huayllacocha, se llega a formular el estudio de perfil pero por falta de presupuesto no prospera esta idea. En el año 1998 en convenio entre el Plan MERISS – ONG CEMPRODIG, se realiza el estudio a nivel de perfil con la finalidad de llevar agua de la quebrada de Sambor hacia Huayllacocha, Huaypo y Maras, esta propuesta de llevar agua hacia Maras no prospera por la oposición de las familias del distrito de Huarocondo. En el año 2000 la Municipalidad Provincial de Anta en coordinación con la Municipalidad Distrital de Huarocondo, hacen gestiones ante el Gobierno Central y Ministerio de Agricultura para su financiamiento del estudio a nivel de perfil del proyecto, este expediente es formulado por el Plan MERISS en el año 2002 y posteriormente se logra su viabilidad. En la actualidad la política de apoyo a la actividad productiva por parte de los alcaldes Distritales y Provinciales, a hecho que estos gestionen ante el Gobierno Regional Cusco la intervención del Plan MERISS en la provincia de Anta, de este modo se ha logrado el financiamiento de los estudios a nivel de pre –inversión e inversión con Fondos del Canon, además las Municipalidades de Huarocondo y Zurite también comprometen su participación con Fondos de Compensación Municipal para el próximo año. El presente estudio tiene origen en la ADS Nro. 007-2006-GRC-PERPM-CE – Primera convocatoria, para la realización de los estudios Geológicos, Geotécnicos y diseño del sifón Sambor, luego del cual se otorgo la buena pro al consorcio Hernán Umeres Riveros – Hernán Sanabria Sotelo y en base a ello se firma el contrato Nro. 048-2006-GR-CUSCO-PEPMI/DE en fecha 24 de julio del 2006. ALTERNATIVAS PLANTEADAS Dentro de las alternativas planteadas y evaluadas podemos mencionar las siguientes: a.

SIFON CON INICIO EN LA PROGRESIVA 9+560, CON EJE RECTO Dentro de esta alternativa se propuso la construcción de un sifón cuya cámara de carga tiene una cota de salida de 3702.36 msnm y se ubica en la progresiva 9+450 del canal Sambor, esta alternativa presenta un eje con dirección recta y continua hasta llegar al Km0+000 del canal

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Chaquepay – Pitucocha a una altura de 3677.90 msnm. Esta alternativa el sifón cuenta con una longitud horizontal de 1,30 km. Si bien es cierto que esta alternativa presenta características topográficas inmejorables para su construcción pero el trazo en la margen derecha del río Huarocondo esta ubicado en una zona geodinámicamente inestable por lo que esta alternativa tuvo que ser rechazada resultando necesario modificar el eje a una zona estable. b.

SIFON CON INICIO EN LA PROGRESIVA 9+560, CON ANGULOS HORIZONTALES DE GIRO En esta alternativa se propuso la construcción de un sifón cuya cámara de carga tiene una cota de salida de 3701.71msnm y se ubica en la progresiva 9+560 del canal Sambor, esta alternativa presenta un eje con 02 ángulos de giro luego de los cuales se puede hasta llegar al Km0+000 del canal Chaquepay – Pitucocha a una altura de 3677.90 msnm. En esta alternativa el sifón cuenta con una longitud real de 1,709.98 km (longitud horizontal de 1,449.07 m) Esta alterativa garantiza que el sifón pase por zonas estables que no generaran problemas de estabilidad de taludes y geodinámicos dado que se evita pasar por la zona donde se ubica un deslizamiento antiguo que puede en cualquier momento afectar la estructura planteada. La instalación se trata de una obra hidráulica de alta presión donde se deberán tener en cuenta las pérdidas de presión, los cambio de dirección del fluido, las fuerzas actuantes en los codos, la presión dinámica y estática del agua, los fenómenos de dilatación y contracción del tubo metálico, los golpes de ariete, que podrían presentarse y otras consideraciones de tipo hidráulico y mecánico. Las características básicas del sifón invertido de Sambor son: • Longitud real 1,709.98 m • Diferencia de cotas más alta y más baja 429.58 m • Diferencia de cotas entre inicio y salida sifón 23.81 m • Caudal de diseño 350 l/s

1.3. OBJETIVOS Y ALCANCES Los objetivos de la presente consultoría están detallados en las bases, términos de referencia y contrato suscrito ente el consorcio Hernán Umeres Riveros – Hernán Sanabria Sotelo y el Plan MERISS Inka, las mismas que podemos resumir en lo siguiente: ESTUDIO GEOLOGICO • Revisar la información existente. • Recopilación de la máxima cantidad de información existente a nivel de instituciones públicas y privadas de la zona materia del presente estudio. • Realizar un reconocimiento de la zona del emplazamiento del sifón para pronunciarse sobre las condiciones geodinámicas del eje propuesto. • Cartografiado geológico a detalle (litológico, geomorfológico, estructural y geodinámico) de la zona de emplazamiento. • Conclusiones y recomendaciones de los resultados de las investigaciones geológicas en los siguientes aspectos: - Evaluación geológica, geomorfológica y estructural de la zona de emplazamiento del sifón.

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- Evaluación geodinámica de la zona de emplazamiento del sifón y análisis de estabilidad del talud y determinar el riesgo geodinámico. - Evaluación del comportamiento sísmico de los suelos. ESTUDIO GEOTECNICO • Revisar la información existente, que consistirá en la recopilación de la máxima cantidad de información existente a nivel de instituciones públicas y privadas de la zona materia del presente estudio. • Realizar un reconocimiento de la zona del emplazamiento del sifón para pronunciarse sobre las condiciones geotécnicas del eje propuesto. • Realizar el estudio geotécnico detallado del área de emplazamiento del sifón Sambor que consistirá básicamente de investigaciones geotécnicas a nivel de detalle a lo largo del eje y anclajes de cimentación del sifón, pudiendo el Consultor de acuerdo a su experiencia incrementar o disminuir algunos ensayos. RESULTADOS A OBTENER • Determinar la resistencia, capacidad de carga admisible y la profundidad de cimentación en cada uno de los anclajes, estribos, obras de entrada y salida. • Evaluación de los posibles asentamientos diferenciales en la cimentación del eje, anclajes Evaluación de deslizamientos y su relación con los anclajes, estribos, obras de entrada y salida en condiciones estática (con y sin vibración del ducto) y sísmica, estribos, obras de entrada y salida • Evaluación de asentamientos y hundimientos por efectos cársticos u otros, con alternativas de tratamiento correctivas que garanticen la estabilidad de la estructura. • Evaluación de suelos expansivos y su alternativa correctiva. • Interpretar cada uno de los ensayos de campo y laboratorio, los mismos que serán correlacionados con la finalidad de establecer el perfil geológico a lo largo del eje del sifón, las propiedades índice del suelo y la estabilidad de la estructura. 1.4. AMBITO DEL PROYECTO 1.4.1. UBICACIÓN Y ACCESOS El área del proyecto se ubica en: Distrito Provincia Región Cuenca Sub cuenca

: Huarocondo, Zurite, Anta : Anta : Cusco : Vilcanota : Pampa de Anta

Geográficamente se ubica en: UTM : 8.508.000 a 8.521.000 N : 795.000 a 801.300 E Altitud : 3,271.08 a 3,701.71 msnm El área del Proyecto está comunicada con el resto del departamento del Cusco a través de la carretera Cusco-Huarocondo-Pachar con una distancia de 89 km de la ciudad de Cusco. 1.4.2. DESCRIPCIÓN DEL AREA DE INFLUENCIA La zona del Proyecto está ubicada en la cuenca del río Huarocondo tributaria de la cuenca del río Vilcanota; el sifón invertido es parte conformante del sistema de riego Sambor, que

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abastecerá de agua a 1296 ha aptas para cultivo en los sub sistemas de Chaquepay Huayllacocha y Laguna Huaypo. 1.4.3. CLIMA La zona del proyecto posee características climáticas frígida y seca típicas de zonas de sierra, tomando una cota promedio del sifón Sambor de 3400 msnm podemos estimar que se presentan temperaturas medias mensuales que varían entre los 3.0°C en época de invierno hasta los 19.4 °C en la época verano, condiciones para las que se realizarán los análisis de cada una de las estructuras conformantes del sistema. La precipitación media anual tomando la misma altura referencial anterior presenta un valor de 808 mm, la misma que tiene mayor incidencia en la época de lluvias entre los meses de diciembre a abril. Finalmente podemos mencionar que en la zona del sifón invertido se registra una humedad relativa promedio de 60%. 1.4.4. FUENTES DE ENERGÍA E INSTALACIONES EXISTENTES Las principales fuentes de energía son la gasolina, el petróleo, el kerósene, las pilas eléctricas, la leña. Dentro del ámbito de la zona del proyecto no se cuenta con energía eléctrica, para el suministro de este tipo de energía se preverá el uso de grupos electrógenos, sobre todo para la realización de las labores de montaje de la tubería de presión. Así mismo, no se cuenta con ninguna infraestructura existente en la zona del proyecto, por lo que para la construcción del sifón se tiene que prever e implementar lugares de almacenamiento de materiales y demás instalaciones necesarias para la realización en obra. 1.5. DESCRIPCION DEL PROYECTO 1.5.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES La obra, materia del presente estudio y diseño corresponde al SIFON INVERTIDO SAMBOR, dimensionado para conducir un caudal de 350 l/s. Tomando criterios de ubicación de SIFON INVERTIDO SAMBOR en el trazo más apropiado a lo largo de la quebrada del río Huarocondo, la disponibilidad del recurso hídrico, sistema de purga de los sedimentos, que las formaciones geológicas garanticen la estabilidad de las estructuras, la factibilidad de construcción de las vías de acceso para el montaje del equipo y construcción de las obras civiles, se define que el trazo planteado cuenta con las condiciones más adecuadas, considerando que dicha quebrada presta muy pocas alternativas de elección las mismas que fueron analizadas en el 1er informe presentado al Plan MERISS Inka. Las características principales que tiene el Sifón Invertido en su alternativa elegida son las siguientes: • Recurso hídrico Ríos Cheche y Turpay • Caudal de diseño (Q) 0.350 m3/s • Altura bruta (Hb) 429.58 m • Longitud de tubería 1,709.98 m • Distancia Horizontal 1,449.08 m • Diámetro de tubería 500 mm

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• Bloques de anclaje 20 • Bloques de apoyo 257 • Estructura de entrada 01 • Estructura de salida 01 • Alcantarilla FF.CC. 01 • Alcantarilla Carretera 01 • Pase Aereo 01 La estructura del Sifón se inicia en el desarenador/cámara de carga de la estructura de entrada, en la progresiva km 9+560 de la línea de conducción principal del canal Sambor con una cota de inicio de 3,701.71 msnm, a nivel de piso terminado, a partir de la cual se realiza el trazo con una línea de rasante directa hasta la progresiva 0+654.41 punto donde se efectúa un giro de 21.32 grados en el sentido contrario al movimiento de las agujas del reloj, luego el trazo sigue en esta dirección hasta la progresiva 1+025.5 donde se presenta otro cambio de dirección con un ángulo de 30.30 grados en el sentido contrario al movimiento de las agujas del reloj, el trazo continua hasta llegar a la progresiva 1+449.07 donde finaliza el sifón y se inicia el canal Chaquepay Pitucocha, km 0+000 (Cámara de Salida) con una cota de 3677.90 msnm. Los bloques de anclaje se han diseñado para absorber los esfuerzos que se originan debido al cambio de dirección en el flujo de agua, siendo diseñados para que trabajen por gravedad, es decir por peso propio de la estructura, por tanto es la estructura la que absorbe los esfuerzos; habiéndose verificado estos contra el volteo, deslizamiento y aplastamiento. El tramo de pendiente negativa tiene una longitud total de 660 m, tramo dentro en que se ha previsto la construcción de 10 bloques de anclaje. En el tramo inferior (tramo con pendiente cero) se ha previsto el diseño de un acueducto, que consiste en una estructura con 02 columnas de concreto armado y una viga de soporte tipo puente que tiene como objetivo el soporte y apoyo de un tramo de 20 m de tubería de presión, que pasará por encima del río Huarocondo. Para la parte inferior se ha previsto la construcción de dos pasos a nivel, uno para el paso del ferrocarril en la progresivas km 0+640; y otro para la trocha carrozable Huarocondo - Pachar en la progresiva 0+685. Para la purga de sedimentos acumulados en la parte inferior de la tubería de presión se ha previsto la construcción de una estructura de soporte de concreto armado, la misma que alberga una tee de bifurcación, una válvula, un codo y un tramo de tubería, todos de acero que soportarán 80 Bar, que dirigirán el chorro de agua con sedimentos a un túnel que cuenta con planchas metálicas como revestido interior para la disipación de energía. Se tendrá especial cuidado en la construcción de esta estructura ya que la misma soportará una presión manométrica elevada. La longitud real de la tubería de fuerza es de 1,709.98 m y a lo largo de ella se han diseñado 20 anclajes y 257 apoyos. Para el cálculo estático de las estructuras de anclaje se consideró un peso específico del concreto ciclópeo de 2200 kg/m3. El sifón invertido estará conformado por tramos de tubería forzada de 6 m de longitud de hierro dúctil para las zonas de baja presión y en los tubos Schedule cada 12 m para las zonas de alta presión con espesores que varían en función de la presión hidrostática, celeridad de onda del agua dentro de la tubería, resistencia a la tracción, coeficiente de fricción del material del tubo, eficiencia de soldadura y demás especificaciones técnicas, identificándose para nuestro caso las siguientes calidades y cantidades de tubo: • 805.38 m tubería de hierro dúctil o similar ø 500 mm, tipo K 7. • 584.24 m tubería de hierro dúctil o similar ø 500 mm, tipo K 9.

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• 203.84 m tubería de acero sin costura API 5L-X42 (Schedule 30) ø 500 mm. • 116.51 m tubería de acero sin costura API 5L-X42 (Schedule 40) ø 500 mm. En total se tiene 1,709.98 m de tubería de presión, los que estarán compartidos en el desarrollo de codos, juntas de expansión y otros accesorios. Por la seguridad de la obra, se ha decidido que toda la tubería estará enterrada, con sistemas de protección contra la corrosión, así como para evitar los esfuerzos por dilatación térmica de los diferentes tramos se ha previsto la instalación de juntas de dilatación, en tramos en los cuales la dilatación lineal del tramo exceda los 15 mm, con una variación de temperatura de 20 °C para tramo expuesto y 10 ºC para tramos enterrados. En la tubería de hierro dúctil no serán necesarias las juntas de dilatación. 1.5.2. ZONA DE APROVECHAMIENTO La zona de aprovechamiento se ubica en las faldas de los cerros que forman la quebrada de Sambor en la progresiva km 9+560 y una altura de 3,701.71–3,272.13– 3,677.90; en la parte inferior de la quebrada se encuentra la línea férrea Cusco–Ollantaytambo– Machupicchu. El río Huarocondo con un caudal de máxima avenida ordinaria de 2.5 m³/s (asumido del estudio del sifón Sambor). y la trocha carrozable Huarocondo-Pachar. 1.6. PROGRAMACION GENERAL La fabricación, el suministro de la tubería de presión, la construcción de obras civiles, el equipamiento adicional con accesorios y la puesta en operación del sifón invertido tomarán un periodo de seis (08) meses, dentro de los cuales también se considera la construcción de campamentos y accesos. 1.7. IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIAL El área donde se han diseñado las estructuras de entrada y salida, tubería forzada o de presión, anclajes, apoyos, estructura de soporte inferior (acueducto) del sifón, estructura de purga y desfogue están sobre terrenos que no vienen siendo explotados agrícolamente o presentan actividad de flora y fauna que pueda ser disturbada con la ejecución de la obra, la margen izquierda presenta en un buen porcentaje una cobertura forestal de protección del suelo y en la margen derecha un gran porcentaje del suelo es eriazo, en consecuencia la construcción del sifón Sambor no implica alteración de la flora y fauna natural.

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