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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE ARQUITECTURA, INGENIERIA CIVIL Y DEL AMBIENTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CURSO:

DISEÑO

HIDRAULICO “MEMORIA DESCRIPTIVA Y MEMORIA DE CALCULO DE UN SIFON HIDRAULICO” ALUMNO:  RAMIREZ ALMIRON, PATRICK JUNIOR

AREQUIPA-2015

MEMORIA DESCRIPTIVA GENERALIDADES 01.-

NOMBRE DEL PROYECTO

“PROYECTO DE IRRIGACIÓN DE PAMPARCA, DISTRITO DE HUACHAC – REGION JUNÍN”

02.-

ANTECEDENTES El presente proyecto se origina por la imperiosa necesidad de aprovechar eficientemente el recurso hídrico con fines de riego del lugar denominado Pamparca que desde tiempos atrás viene haciendo uso del recurso hídrico gracias al canal existente, que recorre más de 13 km, con un canal revestido de concreto de forma trapezoidal y también por un canal de tierra en su gran mayoría. En el sector de Pamparca del Distrito de Huachac, existe un sistema de canales de tierra, que constituyen la infraestructura de riego, dentro de ellos los canales laterales que irriga las pampas de Pamparca, en condiciones deficientes por las formaciones naturales geológicas, con anchos y profundidades variables, lo que ocasiona grandes pérdidas de agua por infiltración y reboses de agua; por estas condiciones, no cumple su objetivo para uso agrícola y de la comunidad, por lo que se necesita con suma urgencia solucionar el problema agrícola. La forma más conveniente de conducir mayor caudal, con pérdidas de agua mínimas es proyectando un sifón invertido que cruzara 2km aproximadamente para llegar al otro extremo en menos tiempo y con menos pérdidas.

03.-

ASPECTOS GENERALES DE LA ZONA

03.01

GENERALIDADES

Ubicación Política LOCALIDAD DISTRITO PROVINCIA REGION

: : : :

Pamparca Huachac Chupaca Junín

1

Ubicación Geográfica LATITUD SUR LONGITUD OESTE ALTITUD DISTANCIA

: : : :

12º1'13.98" 75º20'28.40" 3275 msnm a 290 km de la capital del Perú, Lima, a 22 km al noroeste de la ciudad de Huancayo

Limitantes NORTE

: Distrito de San Miguel De Manzanares (provincia de

Concepción) SUR: Ciudad de Chupaca (capital de la provincia del mismo nombre) ESTE : El distrito de Sicaya (provincia de Huancayo) OESTE : El Distrito De Sicaya (Provincia De Huancayo)

03.03

CONDICIONES CLIMATOLOGICAS El clima típico de la sierra central, es Templado, frío y seco. La temperatura ambiental promedio es fluctuante a lo largo del año, pudiendo llegar en los meses de junio y agosto hasta 4° C en la noche mientras que en el día presenta una temperatura de hasta 18° C respectivamente. La temperatura media en los últimos años fue de 15° C, el ciclo de lluvias es de Diciembre a Abril y los meses de verano es de Mayo a Noviembre.

03.04

TOPOGRAFIA Y EXTENSION La topografía de la zona es bastante plana, existiendo cerros con poca elevación lo que permite realizar una actividad agrícola intensiva pues la zona en estudio cuenta con grandes extensiones de terreno agrícola siendo motivo del proyecto 600 has.

03.05 a.

GEOLOGIA Y TIPO DE SUELO GENERALIDADES Se ha realizado los estudios correspondientes tanto de campo como de laboratorio, necesarios para definir la estratigrafía, características físicas, mecánicas y resistencia de los suelos, con la finalidad de proyectar las estructuras.

su

La clasificación según el SUCS es de GM-GC, se trata de GRAVA LIMOSA CON LIGANTE ARCILLOSO.

b. GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA EN ESTUDIO En la zona del estudio no se encontraron presencia de estructuras geológicas mayores por lo que es una zona segura, en la parte baja que es el ingreso hacia la población, el suelo está 2

compuesto de conglomerado, grava, arena y arcilla, pertenecientes a la era cuaternaria reciente. Según el mapa de zonificación sísmica de acuerdo a las Norma Técnica de Edificación E-030 de Diseño Sismorresistente del Reglamento Nacional de Construcciones, el Distrito de Huachac y sus anexos, se encuentran comprendido en la Zona 2, correspondiéndole una sismicidad mediana.

03.02

VIAS DE COMUNICACION La principal vía de acceso a la localidad de Huachac desde la ciudad de Huancayo, es mediante la carretera que une los pueblos de: Huancayo – Chupaca – Huachac, con un recorrido de aproximadamente 30 min, con una carretera en regular estado de transitabilidad.

04.-

ASPECTOS DEMOGRAFICOS

04.01

ACTIVIDADES PREDOMINANTES DE LA POBLACIÓN

         

Población Distrital de Chupaca.- 18,091 habitantes para el año 1993 que hacen un total de 21,871 habitantes el año de 2004 con un crecimiento de 1.74% anual (fuente INEI) 50.3% población rural y 49.87% población urbana. Infraestructura Social.- En la zona del proyecto existen 3 centros educativos. En salud existe un puesto de salud. En servicios básicos, el 15% carecen de agua y el 100% consume agua entubada, el 75% carece de desagüe. Infraestructura Económica.- El 9% carece de electricidad. El 100% carece de instalaciones productivas: Mercado de abastos, Centros de acopio, Almacenes, Centros de Investigación, entre otros. Existe déficit de canales de riego respecto de la superficie agrícola. Producción.- La actividad principal es la Agricultura. Los cultivos principales son: Papa, Zanahoria, Cebolla, Cebada, Maíz amiláceo, Trigo y Quinua. Recursos naturales.- Tierras franco arcilloso. Aptas para cultivo. El potencial hídrico proviene del río Cunas y de algunos manantiales. El distrito cuenta con recursos turísticos, entre ellos los Restos Arqueológicos de Arwaturo, Laguna de Ñahuimpuquio. Mercado.- una feria local los días sábados. Comunicaciones.- Existe línea telefónica que sirve a la municipalidad y la población. Existe servicio postal. Organizaciones de base.- 02 comités de riego, comités de autodefensa, clubes de madres y del vaso de leche. Idioma Materno aprendido en su niñez.- 65% quechua. 35% castellano. Religión.- Católica 90%, Evangélica y otras 10%.

05.- OBJETIVOS, METAS Y JUSTIFICACION DEL PROYECTO 05.01

OBJETIVO GENERAL Incrementar los rendimientos de los productos agrícolas de la zona a través de la conducción eficiente del recurso hídrico, la capacitación en temas relacionados al manejo adecuado de los recursos escasos como el agua y en temas relacionados con mejores oportunidades de mercadeo de los productos de la zona, con el compromiso de los beneficiarios de contribuir con el desarrollo agropecuario de la zona y población en general de la Provincia de Chupaca. 3

05.02

5.3

OBJETIVOS ESPECIFICOS   

Construcción del Sifón de Pamparca. Mejoramiento de 10.250 km de canales Capacitación en gestión del recurso hídrico



Capacitación en mantenimiento de las obras hidráulicas



Acuerdos concertados para el cobro de tarifas de agua



Mantenimiento de las obras por parte de los beneficiarios.

METAS      

05.04

Construcción de canal de Derivación Construcción Desarenador Construcción Sifón Invertido (2km aprox) Construcción de Canal Principal (5.9 km) Construcción de Canal Secundario_01 (1.69 km) Construcción de Canal Secundario_02 (2.64 km)

JUSTIFICACION El mal aprovechamiento del recurso hídrico de los agricultores de Pamparca por las pérdidas considerables del agua que se producen cuando este recorre los 13 km aproximadamente para recién llegar a la zona de Pamparaca, a eso se suma los diferentes robos del recurso en el trayecto de los 13 km. Afectando enormemente en los rendimientos y productividad de la actividad agrícola en la zona de influencia (Pamparca), por lo que se justifica la construcción de un sifón de aproximadamente 2km, y evitar las pérdidas y robo del recurso cuando este recorre los 13 km. Asi como también la mejora de los canales existentes.

06.-

SITUACIÓN ACTUAL EL PROYECTO Para resolver el problema de un recorrido bastante largo (13km) con pérdidas importantes del recurso hídrico, se ha derivado un 36% del caudal que existe actualmente en el canal principal que equivale a 0.6m3/s, para ello se ha planteado una estructura de derivación de concreto armado tal como se muestran en los planos de detalle. Después de la estructura de derivación se ha construido 20m de canal cerrado de concreto armado debido que atraviesa una trocha carrozable. Se ha planteado un desarenador- cámara de toma, antes del sifón que permita la eliminación de material (arenas) que eviten la erosionen la tubería del sifón. A continuación del desarenador se ha planteado la construcción de un sifón invertido y en la parte baja (menor cota) se ha planteado una cámara de purga que permita eliminar los materiales que se hayan depositado en la depresión más baja.

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MEMORIA DE CÁLCULO 1. MEMORIA DE CÁLCULO SIFON INVERTIDO 1.1.

INTRODUCCION De acuerdo a requerimientos específicos de ESVAL San Antonio, se ha solicitado proyectar un sifón invertido para solucionar el problema de atravieso de la quebrada natural existente entre los dos loteos a sanear. En este informe se presentan los criterios de diseño y memoria de cálculo.

1.2.

GENERALIDADES Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presión y se utilizan para conducir aguas en el cruce de una tubería por una depresión topográfica en la que se ubica un canal, una vía, etc.

1.3.

BASES DE CÁLCULO PARA UN SIFON Para que cumpla su función, un sifón debe diseñarse de la siguiente manera:

Figura Nº 1: Interpretación de la ecuación de la energía en el sifón

5



1.3.1. Elementos de un sifón. Los sifones invertidos constan de las siguientes partes:

a) Transiciones de entrada y salida Como en la mayoría de los casos, la sección de la tubería de llegada es diferente a la adoptada para el sifón, es necesario construir una transición de entrada y de salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda. En el diseño de una transición de entrada y salida es aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifón un poco más debajo de la superficie normal del agua. Esto hace mínima la posibilidad de reducir la capacidad del sifón causada por la introducción de aire a este. La profundidad de sumergencia de la abertura superior del sifón se recomienda que este comprendida entre un mínimo de 1.1 hv y un máximo de 1.5 hv. (hv = carga de velocidad)

b) Rejilla de entrada El objetivo de la rejilla es el impedir o disminuir la entrada de basuras u objetos extraños al sifón que impidan el funcionamiento correcto del ducto. Si se instala una rejilla en este punto, entonces se debe considerar las pérdidas de carga producto de la disminución de área para el paso del flujo.

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Esta rejilla puede ubicarse inmediatamente antes de la entrada del líquido al sifón o se puede reemplazar por una cámara de rejas emplazada antes de la cámara de entrada al sifón. En este caso, las pérdidas de carga que se producen no afectan a la hidráulica del sifón puesto que el flujo llega a la cámara de entrada con la velocidad y altura de escurrimiento normales. Esta cámara de rejas, debe tener una mantención diaria.

c) Tuberías de presión Son tuberías que transportan agua bajo presión. Para que los costos de mantenimiento sean bajos se deben colocar machones de anclaje, para evitar que frente a peligros de erosión, las tuberías no se desplacen y continúen funcionando. Las velocidades de diseño de sifones grandes es de 2.5 – 3.5 m/s, mientras que los sifones pequeños es de 1.6m/s aproximadamente, intentando siempre a que velocidad mínima de diseño sea mayor a 0.8 m/s. Un sifón se considera largo cuando su longitud es mayor a 500 veces el diámetro.

d) Funcionamiento del sifón El sifón siempre funciona a presión, por lo tanto, debe estar ahogado a la entrada y a la salida. Aplicamos continuidad de energía en 1 y 2:

Figura Nº 2: Interpretación de la altura mínima de ahogamiento

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e) Sistema de purga de agua y lodos Se coloca en la parte más baja del sifón, permite evacuar el agua que se quede almacenada en el ducto cuando se desee detener el funcionamiento del sifón para su limpieza o reparación. Consistirá en una cámara de válvulas de compuertas de dimensiones convenientes de acuerdo al caudal a desalojar. Se deberá hacer una limpieza diaria de las tuberías del sifón, para evitar sedimentos provocados por una eventual disminución del caudal en horarios de baja demanda.

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