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Túneles de preferencia para conducción de agua.

1. TITULO: Túneles de preferencia para conducción de agua. 2. INTRODUCCIÓN: En el presente documento se hablara de los túneles, con un enfoque a aquellos dedicados a la conducción del agua, se expondrá los diferentes tipos de túneles que se puede encontrar a si como las principales consideraciones a tomar en cuenta en el momento de diseño y construcción. Desde de la antigüedad se ha creado estructuras que permitieran comunicar dos sitios mediante túneles subterráneos , ya que era la única manera más corta de comunicar dichos sitios. Actualmente existen grandes obras en estructuras de túneles, exclusivamente para la conducción de agua, y en el ecuador se encuentran principalmente en túneles de hidroeléctricas.

3. DESARROLLO 3.1 Definición de túnel Obra subterránea que permíteme la comunicación entre dos sitios, para el transporte vehicular y/o peatonal, vías de ferrocarril o canal. Por lo general son construcciones artificiales. Los túneles generalmente sirven para el paso de tráfico, para vehículos a motor; algunos son acueductos construidos para circulación de agua (para consumo, para aprovechamiento hidroeléctrico o para el saneamiento). También existen túneles diseñados para servicios de telecomunicaciones. 3.1 Factores relacionados con la función de cada túnel. Estos factores que se enumeran por separado son, sin embargo, dependientes entre sí, de manera que la acción de unos condicionará la de otros. - La ubicación del túnel, que podrá ir a través de una montaña, ser subacuático o urbano. - El terreno puede ser desde un limo blando hasta una roca dura; la selección que se haga del terreno implicará cambios en la geometría, en la forma de la estructura y por supuesto en el método de construcción. - Las dimensiones del túnel acabado (ancho, altura y longitud), así como los parámetros que definan la planta (curvas circulares, de transición) y el alzado (pendientes máximas); estos límites podrán ser muy reducidos en unos casos, y se podrá disponer de un amplio campo de posibilidades en otros. - La forma estructural, que podrá ser un círculo, rectangular, de herradura, etc. el material utilizado será el hormigón con mayor o menor espesor y el acero. La forma estructural deberá soportar las presiones de los terrenos. Tanto el tipo de terreno como el método de construcción influirán decisivamente sobre la forma estructural. -El sistema de construcción que presenta numerosas posibilidades, desde, la excavación por explosivos hasta las máquinas tuneladoras a sección completa, pasando por los procedimientos de corte del terreno y posterior relleno para los túneles más superficiales. La elección del método vendrá determinada por las condiciones del terreno pero también por los medios económicos de que se disponga. - El equipamiento del túnel ya terminado, las calzadas o las vías de ferrocarril, la iluminación, los sistemas de control, los acabados decorativos en su caso.

3.2 Túneles hidráulicos Los túneles hidráulicos básicamente son aquellos destinados a conducir agua. Esta definición aunque parezca obvia pone de presente el hecho, conducir agua, que les confiere su singularidad. Existe una gran variedad en cuanto a su uso: • Aprovechamiento hidroeléctrico • Trasvase de cuenca • Abastecimiento de agua • Riego • Alcantarillado sanitario y alcantarillado • Drenaje pluvial • Enfriamiento de plantas térmicas 3.3 DISEÑO DE TUNELES HIDRAULICOS En cuanto a su diseño los túneles hidráulicos presentan, respecto a los demás túneles, la particularidad de que pueden tener una presión interior. Desde los puntos de vista de geología, geotecnia y construcción los túneles hidráulicos no presentan diferencias importantes con otros túneles.

FIG 1. Secciones de túneles hidráulicos 3.4 Los túneles de desviación Los túneles de desviación se excavan y revisten previamente al periodo de construcción de una presa. Junto con las ataguías se emplean para permitir secar y excavar el lecho del río donde se va a cimentar la presa. El tamaño de los túneles de desviación tiene que ver con el concepto de riesgo de poblaciones aguas abajo y con el cronograma de construcción de la presa. Estos túneles tienen un costo considerable y por lo tanto se debe tratar, siempre que sea posible, de utilizarlos como: • Descargas de fondo • Obras de toma • Rebosaderos una vez terminada su función de desvío 3.5 Problema en Túneles de Desviación Los troncos y árboles caídos que arrastran las crecientes causan serios problemas de obstrucciones en las entradas de los túneles de desviación. Para reducir o evitar el problema se recomienda abocinar el portal de entrada con curvas verticales mas amplias que las recomendadas por el cálculo hidráulico. El alineamiento horizontal del túnel debe tener curvas de radio grande con relación a su diámetro. Problemas con tronco 3.6 Túneles y Energía del Agua

El agua, como muchas otras substancias, tiene dos clases de energía: cinética y potencial. Ambas clases de energía juegan un papel muy importante en el diseño de los túneles hidráulicos.

La velocidad influye sobre el revestimiento y sobre la sección del túnel. Las presiones estática y dinámica rigen el confinamiento del túnel, que consiste en la habilidad del macizo rocoso para resistir la presión interna sin ayuda de un revestimiento. Si el confinamiento es inadecuado puede haber gateo hidráulico con abertura de grietas que llevan a fugas de agua. Se dispone de varias técnicas para calcular el confinamiento tanto vertical como lateral, cada una con sus respectivos méritos y deficiencias.

FIG 2. Presiones dentro un túnel hidráulico 3.7 Revestimiento en Túneles Hidráulicos Un túnel presurizado no revestido es una fuente de fugas, pero el concreto simple, el concreto lanzado y el concreto reforzado como revestimiento final deben ser tratados como no existentes debido a que se agrietan por retracción de fraguado y por la presión interna y se convierten en una cáscara permeable. Las mallas de acero lo que hacen es distribuir las grietas y reducir la permeabilidad del revestimiento. Revestimiento en túneles hidráulicos Si el revestimiento es más permeable que el macizo de roca circundante la resistencia que aporta a las fugas será mínima y la presión interna total llega a la masa de roca. El flujo a través de las grietas es del tipo viscoso y la velocidad de este flujo aumenta con el cuadrado del ancho de la grieta y el caudal de fuga aumenta con el cubo de ese ancho.

Donde: q = caudal por longitud de grieta (cm3/s.cm) Pi= presión interna (kg/cm2) b = ancho de la grieta (cm) μ = viscosidad dinámica (centipoises) Por esta razón es deseable limitar el ancho de grietas en túneles presurizados donde se ha elegido poner un revestimiento. Los procesos de cálculo correspondientes encierran muchas variables, algunas difíciles de determinar con precisión.

Trampas de Roca El propósito de las trampas es recoger fragmentos de roca y suelo removidos de la superficie del túnel sin revestir y pedazos de revestimientos que hayan fallado por fluctuación de presiones. Las consecuencias de no atrapar estos materiales son erosión de la solera y daños a las turbinas. Trampas de roca La localización típica de las trampas de grava es aguas arriba de los sectores revestidos con concreto o blindados y algunas veces aguas abajo de la intersección con pozos. El volumen de la cámara se diseña como una función de la superficie expuesta, por ejemplo 1.3 m3 por cada 100 m2 de superficie aguas arriba no revestida.

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CONCLUSIONES  La construcción de un túnel depende fundamentalmente de 2 factores: lo que entrega el terreno (Geología) y los métodos de construcción, los cuales están íntimamente relacionados con la forma del terreno en el cual se realizará el túnel.  La geología se convierte en un factor determinante para la construcción de un túnel, ya que las soluciones dependen especialmente de la naturaleza del terreno, de su resistencia y de la posible presencia de agua. Este factor puede variar desde el trazado definitivo de un túnel, hasta la forma de la sección que debe adoptar éste.  Otro aspecto importante será la ubicación de la entrada y de salida del túnel ya que deben quedar en una zona de alta seguridad, de modo que se puedan evitar derrumbes, aludes, etc. Es de suponer que a medida que se profundiza el túnel se comiencen a encontrar mejores zonas en el macizo (roca madre). Además a la hora de empezar a construir el túnel se deben tener en cuenta el agua (napas subterráneas, vertientes, etc.) que podría afectar parcial o totalmente la construcción, representando una gran pérdida económica.