• Author / Uploaded
• david

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA Facultad de Ingeniería Agrícola Departamento de Recursos Hídricos

1er ENCUENTRO NACIONAL DE ESTUDIANTES DE INGENIERIA AGRICOLA

DISEÑO DE PRESAS EN EL PERU Ing. Teresa Velásquez Bejarano. Docente Principal de la UNALM

La Molina, Abril 2015

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

1

Comentarios Generales • Todas las grandes civilizaciones se han caracterizado por construir presas con la finalidad de almacenar agua para cubrir las necesidades de agricultura surgidas del desarrollo y expansión. • El manejo adecuado del REGIMEN HIDROLOGICO propio de cada lugar, clima, topografía y otros aspectos ha sido un factor preponderante para que las civilizaciones perseveren en el tiempo, principalmente las que lograron un conocimiento y expertis en el manejo de los Recursos Hídricos.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

2

Función de una Presa • • •

30/04/2015

Manejo adecuado del Régimen Hidrológico Reserva del Recurso Hídrico agua en época de avenidas Uso del recurso regulado en época de estiaje

TVB- Drat- FIA

3

3

Q(m /s) 1.00

Régimen Hidrológico en el Perú

OFERTA 0.80

DEFICIT

0.60

DEMANDA

0.40

0.20

• Avenidas suele ocurrir en los meses de Noviembre a Abril. • Estiaje ocurre en los meses de Mayo a Octubre.

0.00 Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Set.

Oct.

Nov.

Dic.

MESES P ROM

M AX

M IN

600.00

OFERTA

OFERTA – DEMANDA= DEFICIT

Volumen de agua (l/s)

500.00

400.00

DEFICIT

300.00

200.00

DEMANDA

100.00

0.00 ENE

30/04/2015

FEB

MAR

TVB- Drat- FIA

ABR

MAY

JUN Demanda

JUL

AGO Oferta

SET

OCT

NOV

DIC

4

Estadísticas de Presa en el Perú Diversos estudios muestran que en el Perú existen alrededor de 120 presas de mediana y gran envergadura construidas entre Presas de Tierra, Enrocado con diversas variantes de espaldón, Concreto en sus diversas variantes, Presas derivadoras y presas de relave, todas ellas ubicadas en diversas Regiones del País entre la Costa, Sierra y Selva.

Presa Condoroma- Presa de Enrocado

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

5

Estadísticas de Presas en el Perú La mayoría de las Presas peruanas, 45 % están construidas en Presa de Tierra, 33% de Presas han sido construidas en material de concreto en sus diversas variantes, 13% con presas de Albañilería y 9% son de Enrocado.

Presa Yuracmayo- Presa de Tierra

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

6

Estadísticas de Presas en el Perú En general las Presas de Enrocado en todas sus variantes representan la minoría de Presas construidas, representando solo el 9%. Las variantes de las Presas de Enrocado se han construido en material de enrocado propiamente dicho o de enrocado con pantalla de impermeabilización de concreto, de las cuales 3 han sido construidas en los últimos 10 años.

30/04/2015

TVB- DratFIA Presa El Limón- Presa de Enrocado

7

Estadísticas de Presas en el Perú Entre las presas de Enrocado construidas en el Perú los últimos años se pueden citar a las Presas Torata con 130 m de Altura, Presa Antamina con 135 m de Altura, Presa Pillones con 25 m de Altura, Presa de Aguada Blanca con 45 m de Altura. Las Presas de enrocado con pantalla de concreto están siendo consideradas en la construcción de presas en el Perú, si el material está disponible en la zona, este tipo de Presa logra disminuir el costo de la construcción.

30/04/2015

TVB- DratFIA Presa de Enrocado Presa Aguada Blanca-

8

Principales Presas en el Perú Poechos

Volúmenes de 300 a 700 MMC POECHOS GALLITO CIEGO LAGUNILLAS

San Lorenzo Limon Tinajones Gallito Ciego

Volúmenes de 100 a 300 MMC SAN LORENZO TINAJONES ANCACOTO CHOCLOCOCHA EL PAÑE EL FRAILE CONDOROMA ARICOTA PASTO GRANDE

Chilicocha

Palo Redondo Paron

Viconga

Huangush Alto Antacoto Pomacocha

Mal Paso

Yuracmayo Chilicocha

Paurcarcocha Huaylacancha Accnococha Choclococha Huichinga Iruro Ccaracocha Ancascocha Cuchoquesera

Sibinacocha Macusani Lagunillas

Aguada Blanca Pillones

Chihuane El Pañe El Fraile Angostura Bamputañe Condoroma

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

9

Pasto Grande Aricota

Principales Presas en el Perú Volúmenes de 25 a 100 MMC PARON HUANGUSH ALTO VICONGA YURACMAYO MALPASO CHILICOCHA PAUCARCOCHA HUAYLACANCHA AGNOCOCHA CARACOCHA HUICHINGA CHUCHOQUESERA IRURO MACUSANI SIBINACOCHA AGUADA BLANCA PILLONES 30/04/2015 BAMPUTAÑE

Poechos San Lorenzo Limon Tinajones Gallito Ciego

Chilicocha

Palo Redondo Paron

Viconga

Huangush Alto Antacoto Pomacocha

Mal Paso

Yuracmayo Chilicocha

Paurcarcocha Huaylacancha Accnococha Choclococha Huichinga Iruro Ccaracocha Ancascocha Cuchoquesera

Sibinacocha Macusani Lagunillas

Aguada Blanca Pillones

Chihuane El Pañe El Fraile Angostura Bamputañe Condoroma

TVB- Drat- FIA

10

Pasto Grande Aricota

Uso de las Presas construidas En el Perú, a mayoría de Presas Construidas se han desarrollado para Proyectos de Irrigación, 74% de las Presas en el País se encuentran operando a fin de afianzar los recursos de Agua para Proyectos de Agricultura. Un segundo lugar de Uso de estas Presas lo tienen los Proyectos desarrollados para Centrales Hidroeléctricas que cubre un 24 % de las Presas construidas en el Perú

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

11

Uso de las Presas construidas Si realizamos el análisis para el caso de Proyectos de Presas que se encuentran a nivel de Estudios en el Perú, se tiene como resultado que 86% de los estudios se han desarrollado para Proyectos de Irrigación, 12% de estudios desarrollados para Proyectos de Centrales Hidroeléctricas y 2% estudios para Abastecimiento de Agua Potable.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

12

Uso de las Presas construidas Cuando se analiza el Tipo de Presa y las Alturas que se han construido, se observa que la mayoría de Presas construidas en material de Tierra son menores de 15 m, no obstante que existen presas en los rangos de Altura de 15 a 30m, 30 a 60 m, 60 a 100 m y Presas mayores de 100 metros en los que se han construido al menos una en material de Tierra.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

13

Uso de las Presas construidas

La mayoría de las cuencas tiene al menos una Presa de Tierra construida, solo en 5 cuencas se encuentran construidas Presas de Enrocado. Las Presas de Albañilería se encontraron en casi la mitad de las cuencas 30/04/2015 TVB-analizadas Drat- FIA 14

Uso de las Presas construidas La Sierra cuenta con 81% de los Volúmenes almacenados, en tanto que en la Costa peruana se cuenta con 14% de estos Volúmenes y la Selva peruana 5%.

En la Costa peruana se están obteniendo menores Volúmenes de Almacenamiento en comparación con las otras regiones del País, a pesar que en esta Faja Costera se encuentran las Presas de Tierra y/o Enrocado que almacenan los mayores Volúmenes de Agua del país como son: Presa Poechos (885 MMC), Presa San Lorenzo (248.40 MMC), Presa gallito Ciego (427 MMC), Presa Tinajones (331.50 MMC), Presa Condoroma (285 MMC), Presa Pasto Grande (195.55 MMC), Presa El Pañe (140.91 MMC). 30/04/2015 TVB- Drat- FIA 15

Algunas Presas construidas CUENCA CHANCAY LAMBAYEQUE PRESA TINAJONES Con una capacidad de almacenamiento de 331.55 millones de metros cúbicos, con 41 metros de altura, es la cuarta más grande del país, después de Poechos, Lagunillas y Gallito Ciego. Está situada en la provincia de Chiclayo, departamento de Lambayeque. La Presa Tinajones es de Tierra ZONIFICADA con un núcleo central (vertical) de material arcilloso, cuerpos de la presa aguas arriba y aguas abajo del núcleo de materiales gravosos (arenosos y limosos), longitud de coronación de la Presa principal 2,382 m.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

16

Algunas Presas construidas CUENCA JEQUETEPEQUE ZAÑA

PRESA GALLITO CIEGO

La Presa GALLITO CIEGO es de Material suelto, tierra zonificada, de 105.0 metros de altura. La Altura de Presa es 105.00 m, longitud de la corona 797.00 m, ancho Máximo de base 473.00 m. Tiene una capacidad de almacenamiento de 427 MMC. Diámetro de salida del Túnel 2.00 m con dos Válvulas de capacidad de 70 m3/s c/u. El Aliviadero diseñado para descargar un caudal de 1,630.00 m3/s, cuenta con una longitud de 85.0 m, la caída natural altura 42.00 m.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

17

Algunas Presas construidas CUENCA DEL RIO SANTA

PRESA RESERVORIO SAN DIEGO El reservorio San Diego se encuentra ubicada en la margen derecha del río Santa, a una distancia aproximada de 15 Km. aguas abajo de la ciudad de Caraz. Los reservorios se encuentran emplazados en la margen derecha del Río Santa, sobre dos terrazas ubicadas aguas abajo de la Bocatoma e interconectadas mediante un túnel de conexión que une hidráulicamente los embalses, y trabajan como vasos comunicantes. Los taludes de los reservorios son de 2H: 1V. Los Volúmenes de Almacenamiento aproximadamente 650,000 m3.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

18

Algunas Presas construidas CUENCA DEL RIO SANTA

PRESA AGUASCOCHA El embalse de regulación de la laguna Aguascocha. La Presa de Tierra es de tipo homogéneo con un filtro-dren Chimenea, de unos 10.0 m. de altura, 4.0 m. de ancho de corona y unos 139.12 m. de longitud El área de la cuenca es de 49.41 Km2 y una longitud estimada del curso de agua de 18.08 Km. La laguna Aguascocha tiene una capacidad de almacenamiento de 8.57 MMC.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

19

Presa construida CUENCA DEL RIO SANTA PRESA RAJUCOLTA La Laguna Rajucolta conocida también como Laguna Tambillo, afluente del río Santa. Cuenta con una Presa de Tierra de material morrénico, Pantalla impermeable con geomembrana HDPE. Altura de 22,7 m y tiene un volumen útil de unos 10.79MMC

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

20

Presa construida CUENCA ALTA DEL RIO SALCCA PRESA SIBINACOCHA Puesta en servicio: 1997, Descarga al río Sibina. Se encuentra en el Departamento: Cusco, Provincia de Canchas, Distrito de Pitumarca, Ciudad próxima: Sicuani. Su uso es para Generación eléctrica. Se regula hasta 110 MMC. La PRESA PRINCIPAL es de tipo Homogénea, la cota de coronación: 4 870,00 msnm, Altura máxima desde la cimentación: 12,00 m, Longitud total de coronación: 356,50 m.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

21

Seguridad de las Presas en el Peru? Los antecedentes de publicaciones de lCOLD(1974 y 1983), plantearon preguntas respecto a la seguridad de las Presas. Una de las conclusiones menciona que la seguridad de esta estructura depende principalmente de tres factores: • Diseño • Calidad de construcción • Mantenimiento-operación.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

22

Seguridad de las Presas Diseño. Los criterios usuales de factores de seguridad, empleados a la fecha, están empezando a ser cuestionados. Es importante señalar que debe implantarse un panel que revise el diseño del consultor o grupo que lo efectúa y que lo haga oportunamente.

Sección principal de la Presa de Tierra GALLITO CIEGO

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

23

Seguridad de las Presas Construcción. Se menciona la existencia de compromisos políticos y sociales que obligan a cumplir un programa de Tiempo y Costo que en muchas ocasiones influye en la calidad de la obra.

Presa Yanaorco- Arequipa

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

24

Seguridad de las Presas Mantenimiento y operación. El grupo diseñador y consultor, así como el supervisor deben formar parte del comité de inspección de las presas que se están revisando, ya que conocen y están íntimamente ligados al proyecto y los detalles que lo componen; lamentablemente estos aspectos pocas veces se toman en cuenta, como la sedimentación por ejemplo.

Mejoramiento Presa Aricoma- Puno

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

25

¿Cuáles son los principales procesos que causan una falla Presas de Tierra y Enrocado •

•

Desbordamiento, capacidad del aliviadero para descargar las máximas avenidas, periodos de retorno 1: 1,000 o 1:10,000 años Erosión interna, en la interfase de la cimentación y áreas de contacto del relleno con las estructuras adyacentes.

30/04/2015

Presa Poechos, Perú

• • •

TVB- Drat- FIA

Existencia de “Tubificacion” concentrado en el relleno y adecuación de los sistemas de filtros. Presencia de Asentamientos. Fracturas siguiendo los asentamientos y posibles “tubificaciones”

Presa Gallito Ciego, Perú

26

¿Cuáles son los principales procesos que causan una falla

Presas de Concreto • • •

Capacidad estructural, presencia de discontinuidades en la cimentación. Subpresiones excesivas en la cimentación por causa de drenaje inadecuado. Falta de Estabilidad de la Presa

30/04/2015

Presa Tablachaca, Mantaro, Perú

• •

TVB- Drat- FIA

Inexistencia de precauciones para amortiguar deformaciones diferenciales de las cimentación. “Tubificación” y erosión en las cimentaciones por alta permeabilidad.

Derrumbe 5 en el estribo derecho de la Presa 27 Tablachaca, Mantaro, Perú

Por desbordamiento de la Presa Volumen Almacenado en el Reservorio despues de la Avenida dV / dt.

Hidrograma de Avenidas del Periodo de retorno seleccionado

Hidrograma de Salida según seleccionado

El desborde del flujo sobre la Presa puede ocurrir cuando la avenida prevista es notablemente mayor a la esperada, por lo tanto el aliviadero de demasías es insuficiente. Las fallas de este tipo se atribuyen a la carencia de datos hidrológicos.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

Caudal de Diseño

28

Por desbordamiento de la Presa Clasificación del riesgo CATEGORÍA DE LAS CONSECUENCIAS

Muy Alta (A)

Alta (B)

Baja (C)

Muy Baja (D) 30/04/2015

PERIODO DE RETORNO

Entre 10,000 Años y la Máxima Probable

Entre 2,000 y 10,000 Años

RIESGO

Pérdida de muchas vidas humanas y daños muy grandes (sociales, económicos y al medio ambiente) Algunas vidas humanas y sustanciales pérdidas sociales, económicas y ambientales

Ninguna vida humana y Entre 500 y 2,000 Años pocas pérdidas sociales, económicas y ambientales

Entre 100 y 500 Años TVB- Drat- FIA

Caso de pequeñas presas con reducidas pérdidas materiales 29

Tubificacion en una Presa Al almacenarse el agua tras una Presa, esta comienza a filtrar a través del cuerpo de la Presa siguiendo trayectorias. Es entonces donde esta filtración depende principalmente del tipo de suelos que intervienen en su construcción. En algunos casos, la velocidad del agua a la salida de las filtraciones aguas abajo, llega a ser suficiente para provocar el arrastre de partículas de suelo iniciando un ducto que progresa hacia aguas arriba. 30/04/2015

TVB- Drat- FIA

tubificacion

Tubificacion en la Presa

Tubificacion en la Cimentación

Tubificacion

30

Tubificacion en una Presa

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

31

ANALISIS DE RED DE FLUJO - CONDICION INICIAL CASO PRESA GRANDE

Sección Típica (0+100 m.) Caudal

(m3/s):

Núcleo=4.712*10-6

Material Espaldón

k (m/s) 1*10 -0 9.65*10

-7

Núcleo Suelo 1 Suelo 2

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

2.6*10

-6

2.5*10

-7

32

Deslizamiento de Taludes

Fuente: Peter Berry

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

33

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

34

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

35

CONCLUSIONES EN LA ACTUALIDAD: • El Comité Peruano de Grandes Presas – COPEGP, solo incluye a las grandes Presas construidas en el pais. • En nuestro país no existe un organismo similar al COPEGP para de Presas de menor envergadura, es decir, alturas menores a 15 metros. • En Perú existen muchas presas menores a 15 metros que almacenan volúmenes muy importantes, caso Presa Sibinacocha que cuenta con una altura de 7.00 metros y almacena 100 MMC.

• Tampoco se tiene un organismo similar para de Presas de relaves, a pesar que se han construido alturas de 80 metros inclusive y se han reportado fallas en este tipo de presas. 30/04/2015 TVB- Drat- FIA

36

RESPECTO A LAS NORMAS O REGLAMENTACIONES: No tenemos normas ni reglamentos en :

• Detalles tecnicos en los estudios hidrologicos a ser considerados en el diseño de la Presa, aliviaderos de demasias, obras de descarga, canal de descarga, obras de emergencia. •

Detalles tecnicos en los estudios Geologicos e investigaciones Geotecnicos, a ser considerados en el diseño de la cimentacion, estribos de la Presa, reservorio, aliviaderos de demasias, obras de descarga, canal de descarga, obras de emergencia.

•

Detalles tecnicos en los estudios del riesgo de la existencia de la Presa en el lugar del Proyecto.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

37

RESPECTO A LAS NORMAS O REGLAMENTACIONES: No tenemos normas ni reglamentos en : • Revisión, evaluación y asesoramiento técnico de todos los proyectos que se formulen (a nivel de Perfil, Factibilidad, Ingeniería de Detalle). • Criterios para la “instrumentación de las presas medianas y altas” a fin de realizar su seguimiento luego del final de la construcción. • Diagnostico y Evaluación de las presas construidas y en operación, respecto a sus condiciones del cuerpo y cimentación.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

38

RESPECTO A ORGANISMOS GUBERNAMENTALES, PRIVADOS U ASOCIACIONES

• Se vienen realizando esfuerzos para la conformación de un Organismo de carácter eminentemente técnico, conformado por un equipo de profesionales que se encarguen de la “Vigilancia de la Seguridad de las Presas”, y de otros temas que tomando en cuenta la experiencia de las presas construidas en el país.

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

39

Gracias por su atención [email protected]

30/04/2015

TVB- Drat- FIA

40