1. Memoria Descriptiva Rc
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PROYECTO ESPECIAL TACNA MEMORIA DESCRIPTIVAGERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS Expediente: Construcción de Reservorios en el sector Cerro Blanco
TABLA DE CONTENIDO
I. MEMORIA DESCRIPTIVA...............................................................21.1 GENERALIDADES...................................................................................................21.1.1 ANTECEDENTES.................................................................................21.1.2 OBJETIVOS Y METAS..........................................................................21.2 DESCRIPCIÓN DEL AREA DEL PROYECTO.........................................................31.2.1 UBICACIÓN..........................................................................................31.2.2 BENEFICIARIOS DEL PROYECTO y AREA DE OBJETIVO.....................41.2.3 CLIMATOLOGIA...................................................................................51.2.4 HIDROLOGIA.......................................................................................61.2.5 GEOLOGÍA..........................................................................................71.2.6 GEOTECNIA.........................................................................................91.2.7 CANTERAS PARA AGREGADOS Y AGUA...........................................151.3 INGENIERIA DEL PROYECTO..............................................................................171.3.1 CONSIDERACIONES Y CRITERIOS DE DISEÑO.................................171.4 COSTOS Y PRESUPUESTOS...............................................................................271.4.1 METRADOS.......................................................................................291.4.2 ANALISIS DE COSTOS UNITARIOS....................................................291.4.3 PRESUPUESTO DE OBRA.................................................................301.4.4 FORMULA POLINÓMICA....................................................................311.4.5 LISTADO DE INSUMOS PARA LA EJECUCION DE LA OBRA...............321.5 PROGRAMACION DE OBRA.................................................................................321.5.1 CRONOGRAMA DE EJECUCION DE OBRA.........................................321.5.2 CRONOGRAMA VALORIZADO DE OBRA............................................321.5.3 MODALIDAD DE EJECUCION.............................................................32
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PROYECTO ESPECIAL TACNA MEMORIA DESCRIPTIVAGERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS Expediente: Construcción de Reservorios en el sector Cerro Blanco
I. MEMORIA DESCRIPTIVA
I.1 GENERALIDADES
I.1.1 ANTECEDENTES
Durante el año 2007, el Gobierno Regional de Tacna a través del Proyecto Especial
Tacna priorizó la formulación del Proyecto de Inversión Pública “Mejoramiento y
Ampliación de la Provisión de los Recursos Hídricos para Desarrollo Agrícola en el Valle
de Tacna Vilavilani II – Fase I” – Código SNIP Nº 58358, de acuerdo con sus
lineamientos institucionales, la estrategia y los lineamientos de política del Sector
Agricultura y el Sistema Nacional de Inversión Pública que norma el Ministerio de
Economía y Finanzas, habiendo sido declarado VIABLE.
Entre los años 2008 y 2010, el Proyecto Especial Tacna elabora los estudios de Pre
factibilidad y Factibilidad del Proyecto, habiendo sido aprobado este último por la OPI
Regional con fecha 14/10/2010 y declarando la viabilidad del Proyecto.
En el Año 2011 se aprueba el Plan de Trabajo 2012 de la Meta 05968: Expediente
(Construcción de Reservorios Cerro Blanco (02) y Mejoramiento y Adecuación del canal
Uchusuma), por la Fuente de financiamiento Recursos Determinados el mismo que viene
siendo desarrollado a la fecha.
I.1.2 OBJETIVOS Y METAS
Objetivo General
El objetivo de ejecución del componente, es la construcción de reservorios en el sector
Cerro Blanco, para lograr el almacenamiento de los excedentes de recursos hídricos en
épocas de avenidas y su posterior utilización con fines de consumo humano y riego
teniendo como información referencial el Estudio de Factibilidad viable.
Objetivos Específicos
Construcción de 02 Reservorios en el sector Cerro Blanco.
Meta
Construcción de 02 Reservorios de 385 000,00 m3 de capacidad de almacenamiento
cada uno, con sus respectivas obras conexas.
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PROYECTO ESPECIAL TACNA MEMORIA DESCRIPTIVAGERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS Expediente: Construcción de Reservorios en el sector Cerro Blanco
I.2 DESCRIPCIÓN DEL AREA DEL PROYECTO
I.2.1 UBICACIÓN
I.2.1.1 Ubicación Geográfica
El ámbito de estudio se localiza políticamente en la Región Tacna, Provincia de Tacna y
Distrito de Calana.
Geográficamente se ubica entre las coordenadas UTM 377 202 - 378 156E y 8 012 152 -
8 012 875N y con una altitud de 865 m.s.n.m.
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I.2.1.2 Vías de Comunicación y Acceso
El acceso a la zona del Proyecto se efectúa a través de la vía principal asfaltada Tacna-
Calana (9.63 Km) y en un tiempo de 0.45 horas de viaje en camioneta desde la ciudad
de Tacna.
Cuadro 1.01VÍAS DE ACCESO A LA ZONA DEL PROYECTO
UBICACIÓNACCESO TIPO
DISTANCIA
TIEMPO DE VIAJE
INICIO FINAL (KM) (HORAS)
TACNA Cerro Blanco
CARRETERA CIRCUNVALACION
CELESTINO VARGAS –
TARAPACA.
ASFALTADA 9.63 0.45
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PROYECTO ESPECIAL TACNA MEMORIA DESCRIPTIVAGERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS Expediente: Construcción de Reservorios en el sector Cerro Blanco
I.2.2 BENEFICIARIOS DEL PROYECTO y AREA DE OBJETIVO
Teniendo en cuenta que el uso de la infraestructura de almacenamiento será para
consumo poblacional y de riego, los beneficiarios conforman los 366,720 pobladores de
la ciudad de Tacna.
El área objetivo del proyecto comprende las Comisiones de Regantes de Uchusuma,
Magollo pertenecientes a la Junta de Usuarios del Valle de Tacna y la Comisión de
Regantes a ser conformada para la Irrigación de las Pampas de la Yarada (2 848,95 ha),
que suman un total de 4 958,64 ha y 624 predios.
Cuadro 1.02AREA OBJETIVO DE INTERVENCION
Comisión de Regantes
Nº de Usuarios
Nº Predios
Área Bajo Riego (ha)
Uchusuma 272 346 918,06Magollo 199 217 1 191,63Yarada y Hospicio* 61 61 2 848,95
TOTAL 532 624 4 958,64
I.2.3 CLIMATOLOGIA
I.2.3.1 Clima
El clima Árido, se extiende desde la zona baja a 0 hasta los 2 000 m.s.n.m., la
precipitación total anual es menor a 100 mm., mientras que la temperatura promedio es
mayor a 20º C.
El clima Seco se extiende de la vertiente occidental del Pacífico hasta la línea divisoria,
que pasa por la cordillera del Barroso, entre la quebrada de Vilavilani y la cuenca del río
Uchusuma. La precipitación en general es escasa en el litoral y aumenta
progresivamente con la altitud y la influencia geográfica, presentándose en forma de
lluvia en las pampas y parcialmente en forma de nieve en los cerros. La temperatura
promedio anual varía de 8º a 14º C.
I.2.3.2 Precipitación
Según la red pluviométrica considerada para la zona de estudio está conformado por las
estaciones pluviométricas de Paucarani, Toquela, Palca y Calientes, dichas estaciones
presentan un régimen pluvial netamente de verano, ya que las lluvias de gran intensidad
tienen sus inicios en el mes de diciembre y van cobrando mayor fuerza en los meses de
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PROYECTO ESPECIAL TACNA MEMORIA DESCRIPTIVAGERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS Expediente: Construcción de Reservorios en el sector Cerro Blanco
enero, febrero y marzo, para luego decrecer casi bruscamente durante el mes de abril,
donde se inicia un periodo de estiaje que se caracteriza por la ocurrencia de
precipitaciones muy escasas o por la ausencia definitiva de estas en algunos meses. En
el cuadro 1.03 se presenta el resumen de la distribución promedio mensual de la
precipitación según los registros históricos.
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PROYECTO ESPECIAL TACNA MEMORIA DESCRIPTIVAGERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS Expediente: Construcción de Reservorios en el sector Cerro Blanco
Cuadro 1.03Precipitación Promedio Mensual (mm) Según Registros Históricos
Estaciones Pluviométricas
Set Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Total
Paucarani (1947-2011)
4.2 7.6 18.5 53.7 97.9 92.3 73.0 11.3 3.1 3.3 2.1 3.6 370.5
Toquela (1964-2011)
1.3 1.2 2.4 13.2 51.0 57.6 29.5 1.3 0.4 0.6 0.5 1.0 160.0
Palca (1965-2011)
1.0 0.7 0.4 5.4 25.2 25.3 12.3 0.0 0.0 0.3 0.5 0.7 71.9
Calientes (1964-2011)
0.2 0.1 0.1 1.3 4.9 5.9 1.3 0.3 0.1 0.2 0.3 0.2 14.8
0
20
40
60
80
100
120
140
Set Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago
Pre
cip
itació
n (m
m)
Tiempo (Meses)
PRECIPITACIÓN PROMEDIO MENSUAL
Paucarani(1947-2011)
Toquela(1964-2011)
Palca(1965-2011)
Calientes(1964-2011)
I.2.4 HIDROLOGIA
Las estaciones pluviométricas analizadas ubicadas en zonas aledañas a la zona de
estudio presentan un régimen pluvial netamente de verano, ya que las precipitaciones de
gran intensidad tienen sus inicios en el mes de diciembre y van cobrando mayor fuerza
en los meses de enero, febrero y marzo, para luego decrecer casi bruscamente durante
el mes de abril, en que se inicia un periodo de estiaje que se caracteriza por la
ocurrencia de precipitaciones muy escasas o por la ausencia definitiva de estas en
algunos meses.
El modelo hidrológico WEAP (Water Evaluation and Planning System) elaborado para
las subcuencas Vilavilani-Uchusuma se calibró utilizando información histórica de
caudales promedios mensuales de la estación hidrométrica Piedras Blancas ubicado en
la zona baja del canal Uchusuma Bajo, los mismos que se han comparado con las series
mensuales generadas para el periodo 1964-2011, alcanzando un coeficiente de
correlación superior al 96%. Es importante manifestar que ha sido trascendental la
información histórica que dispone el PET respecto a aforos puntuales que sirvió para la
calibración del modelo implementado.
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La disponibilidad hídrica disponible para los nuevos reservorios proyectados en un
escenario incorporando obras de mejoramiento del canal Uchusuma Bajo será de 1.15
MMC/año o equivalente a un caudal promedio mensual desde enero a marzo del orden
de 145 l/s. Es importante manifestar que este incremento de agua es producto del
aprovechamiento de los excedentes que en la actualidad no son captados en la
bocatoma Chuschuco.
La oferta de agua disponible del periodo de avenidas que se podrían almacenar en los
reservorios proyectados incrementaran la dotación de agua para uso poblacional de la
ciudad de Tacna y las áreas agrícolas de las comisiones de regantes de Uchusuma y
Magollo, especialmente en los meses de estiaje, y para el caso particular de Tacna es
muy importante disponer de estos recursos hídricos que en la actualidad no son
aprovechados debido a la falta de sistemas de almacenamientos.
Las descargas de máximas avenidas calculadas para la sub cuenca de Vilavilani
corresponde a los eventos extremos que se darán en la zona de bocatoma Chuschuco
para diferentes periodos de retorno cuyos resultados se precisan en el siguiente Cuadro:
Cuadro 1.01Resultados de Máximas Avenidas
Sub cuenca Vilavilani (m3/s)
SUB CUENCA VILAVILANI
PERIODOS DE RETORNO (AÑOS)
5 10 25 50 100 200
8.0 10.3 13.2 15.8 18.3 21.0
I.2.5 GEOLOGÍA
I.2.5.1 GEOLOGIA REGIONAL
La zona de estudio se ubica geomorfológicamente en la unidad regional de Pampa
Costanera y la sub unidad de Valles y Quebradas, la cual está constituida por relieve con
pendientes comprendidas entre 4% a 6% y altitudinalmente se encuentra ubicada entre
los 200 a 1400 msnm. Esta unidad fue incidida por los ríos Caplina, Uchusuma y por una
serie de quebradas durante la ocurrencia de las crisis climáticas, estas se instalaron
siguiendo discontinuidades tectónicas y se han instalado en forma paralela en dirección
NE a SW. Restos de la unidad geomorfológica Pampa Costanera, lo constituyen los
cerros Arunta, Malos Nombres, Los Churcos, Hospicio Antiguo, etc. La unidad
Geomorfológica, se encuentra emplazada nuestra zona de estudio.
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PROYECTO ESPECIAL TACNA MEMORIA DESCRIPTIVAGERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS Expediente: Construcción de Reservorios en el sector Cerro Blanco
El río Uchusuma - Vilavilani, cuya pendiente es de aproximadamente 6%, el cauce
actual, se ha emplazado sobre un cauce antiguo constituido por depósitos aluviales y
luego de su confluencia con la quebrada Cobani, discurre en una zona llana denominada
como Cerro Blanco para luego apegarse al pie del cerro Arunta.
En esta unidad, los actuales agentes modeladores del relieve lo constituye las
variaciones climáticas extremas y el viento.
I.2.5.2 GEOLOGIA LOCAL
El área donde emplazarán los nuevos reservorios en Cerro Blanco, presenta un relieve
llano con 6% de pendiente longitudinal y está atravesado por una serie de quebradillas,
lo cual se deberá tener en cuenta en caso se produzca lluvias excepcionales.
La zona de estudio, de acuerdo a la interpretación geológica y corroborada por las
investigaciones de geofísica, está constituida por depósitos aluviales que rellenaron el
valle luego de que los ingresos extraordinarios del río erosionaron las tobas volcánicas.
Los depósitos aluviales, litológicamente presentan superficialmente unas arenas limosas
con bloques, cantos rodados sub redondeados y grava gruesa a fina envueltos en una
matriz areno-limosa sin estructura (Debris Flow), la evidencia más clara de que estamos
frente a un flujo de alta energía es la presencia de estos bloques los cuales han sido
abandonados a lo largo de la pampa, se muestran de sueltos a medianamente
compacto. Los debris flow presentan de acuerdo a las investigaciones de geofísica por el
método resistivo, un espesor entre 1.00 m. a 8.00 m., estos a su vez fueron disectados
por los últimos ingresos agua procedente de lluvias de la Sierra; los materiales
abandonados de estos ingresos de agua están constituidos por una secuencia de arenas
gruesas a finas en estado suelto de un espesor de 0.30 m. al que le subyacen unas
arenas gruesas a fina con cantos rodados de una potencia aproximada de 4.00 m. (ver
plano GE-GL-02). Estos depósitos constituyen una zona potencial de cantera para
agregados.
De acuerdo a las investigaciones geofísica por los métodos resistivos y de refracción
sísmica, se ha podido determinar la presencia de tobas volcánicas a una profundidad de
6.00 m a 10.00 m., las mismas que afloran en las lomadas que circundan la zona de
estudio.
I.2.6 GEOTECNIA
I.2.6.1 INVESTIGACIONES REALIZADAS
a. MECÁNICA DE SUELOS Y ROCAS
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Se realizó la excavación de 18 calicatas de 1.50 m de largo x 1.20 m de ancho y
profundidades variables entre 2.30 m y 3.50 m a fin de realizar ensayos de densidad in
situ, luego a obtener muestras representativas de cada una de ellas. Las muestras
fueron trasladadas al laboratorio del Proyecto Especial Tacna, de la Universidad Privada
de Tacna, donde se determinaron sus propiedades físicas y mecánicas.
Los ensayos realizados fueron:
Ensayos estándar de Mecánica de Suelos (Reservorio y Obras Conexas):
52 Ensayos de contenido de humedad
22 Análisis granulométricos de muestras integrales.
52 Análisis granulométricos globales.
52 Determinación de pesos específicos de la fracción gruesa.
52 Determinación de pesos específicos de la fracción fina.
22 Ensayos de Proctor estándar
30 Ensayos de máximas y mínimas
64 Clasificaciones de suelos por el sistema SUCS
Elaboración de 22 perfiles estratigráficos
Ensayos especiales de Mecánica de Suelos:
12 Pruebas de densidad de campo D=6”
06 Pruebas de densidad de campo D=12”
02 Ensayos Triaxiales (UU).
Ensayos de Mecánica de Rocas:
02 Propiedades de densidad, Humedad, % de absorción, Peso especifico
02 Cohesión, ángulo de fricción interna y Esfuerzo cortante máximo
02 Ensayo de Tracción brasileño
02 Ensayos de compresión simple.
Ensayos en agregados para concreto:
Determinación de la humedad natural 04 ensayos
Análisis granulométricos integrales de 04 muestras
Análisis granulométricos de fracción gruesa 02 ensayos
Análisis granulométricos de fracción fina 02 ensayos
Determinación de pesos específicos y absorción de las fracciones gruesas y finas 04
Ensayos
Determinación de pesos unitarios sueltos y compactados de las fracciones gruesa y fina
04 ensayos.
Elaboración de 04 diseños de mezcla de concreto con pruebas de rotura a 7, 14 y 28
días.
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Ensayos de durabilidad, abrasión, impureza y materia orgánica, equivalente de arena
Análisis Químico de agregados.
Los record de excavación así como el resultado de los ensayos de laboratorio, se
presentan en el Anexo de Geología-Geotecnia.
b. PROSPECCION GEOFISICA MEDIANTE SONDAJES ELÉCTRICO VERTICALES
(SEVS).
Se puede apreciar como primer horizonte un material cobertor de bloques, cantos
rodados, gravas, arenas y finos los cuales presentan compacidad suelta con
resistividades que oscilan entre 236 Ohm-m. (SEV 1) a 54956 Ohm-m. (SEV 7) con
espesores que varían entre 1 m. (SEV 13 y 15) a 10.5 m. (SEV 11). Este primer
horizonte está caracterizado por la presencia de bloques y cantos rodados.
Le subyace un segundo horizonte donde se puede distinguir hasta 3 tipos de materiales.
El material aluvial contiene cantos rodados y algunos bloques con gravas, arenas y finos
los cuales tienen una compacidad media. En el perfil geoeléctrico H-H’ las resistividades
oscilan entre 190 Ohm-m. y 503 Ohm-m. y espesores de 3 m. (SEV 16) a 27 m. (SEV
10), el material aluvial se presentaría de forma homogénea a lo largo del perfil con leves
variaciones en el tamaño de las gravas. En el perfil geoeléctrico I-I’, por debajo de los
SEV 8, 11 y 14, las resistividades son más altas y oscilan desde los 674 Ohm-m. a 1065
Ohm-m. (SEV 14) y espesores de 11 m. (SEV 8) a 26 m. (SEV 14), las altas
resistividades indicarían que las gravas son de mayor tamaño y presencia de bloques en
su estructura. En el perfil geoeléctrico J-J’ las resistividades oscilan entre 183 Ohm-m a
425 Ohm-m. (SEV 18) y espesores de 10 m. (SEV 12) a 20 m. (SEV 18), el material
aluvial se presentaría de forma homogénea a lo largo del perfil con leves variaciones en
el tamaño de las gravas. En el mismo perfil geoeléctrico J-J’ por debajo del SEV 15 se
aprecia una anomalía con valores bajos de resistividad de 59 Ohm-m. y 163 Ohm-m y un
espesor sumado de 15 m. el cual estaría conformado por materiales semipermeables y
podría presentar sales en su estructura.
Como tercer horizonte se encontraría la toba volcánica. En los perfiles geoeléctricos A-A’
y B-B’ se han obtenido resistividades bajas que oscilan entre 64 Ohm-m (SEV 13) a 160
Ohm-m. (SEV 11) y espesores de 25 m. (SEV 14) a 61 m. (SEV 12), que trataría de una
toba alterada y/o fracturada con niveles de finos en su estructura. En los perfiles
geoeléctricos C-C’, D-D’, E-E’, F-F’ y G-G’, se trataría de una toba compacta pudiendo
tener algunos niveles de materiales finos en su estructura, ya que presenta
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resistividades que oscilan que oscilan entre 364 Ohm-m (SEV 1) a 800 Ohm-m. (SEV
16) y espesores de 14 m. (SEV 19) a 54 m. (SEV 16),
Como basamento y cuarto horizonte, fuera de la profundidad de influencia de la
cimentación de los reservorios y a lo largo de todos los perfiles geoeléctricos, se puede
apreciar valores resistivos bajos, que oscilan entre 9 Ohm-m a 159 Ohm-m, que estaría
conformado por materiales finos semipermeables con clastos en su estructura.
Ver Anexo de Geología-Geotecnia
c. PROSPECCION GEOFISICA MEDIANTE ENSAYOS DE REFRACCIÓN SÍSMICA
La zona de estudio se comporta de manera homogénea para todos los perfiles sísmicos
de la A-A’ hasta la H-H’, se encontraría tres estratos bien definidos definiéndose los
siguientes materiales:
El primer estrato en su superficie encontraríamos al material cobertor, bloques,
cantos, gravas, arenas, arcillas y limos los cuales tienen una compacidad suelta
con velocidades que van de los 496 m/s (Perfil sísmico B-B’) a 895 m/s (Perfil
sísmico H-H’) y espesores variables de 0.5 m (Perfil sísmico B-B’) a 9.5 m (Perfil
sísmico F-F’).
Seguidamente como segundo estrato existirían material aluvial, arenas y gravas
las cuales tienen una compacidad media con velocidades de propagación de las
ondas P (Vp) de 864 m/s (Perfil sísmico C-C’) a 1598 m/s (Perfil sísmico B-B’) y
espesores que van de los 3 m (Perfil sísmico H-H’) a los 21 m (Perfil sísmico A-
A’).
El último estrato correspondería a tobas, con velocidades de propagación de las
ondas P (Vp) de 1062 m/s (Perfil sísmico C-C’) a 1598 m/s (Perfil sísmico B-B’) y
va aumentando conforme se va profundizando lo que indicaría que a mayor
profundidad se encontraría más compactado, este estrato presenta un espesor
indefinido, los cambios en las velocidades de la onda P (Vp) es debido a que la
toba podría presentarse en niveles de arenas tobáceas y podrían estar
alteradas.
Ver Anexo de Geología-Geotecnia
I.2.6.2 CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DE LA CIMENTACIÓN
De acuerdo a la curva integral, el suelo de cimentación está constituido por gravas
gruesas a medias y según la Clasificación Unificada de Suelos (SUCS) se le califica
como GP y GW, y contiene clastos (+ Bo) entre 21.9% a 40.4% con tamaños mayores a
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3 pulgadas y está conformado por cantos, Bolones y Bloques sub redondeados y con
densidades de campo entre 1.57 a 2.11 gr/cm3.
El alto porcentaje de material grueso, como gravas y cantos rodados, le confiere a este
suelo adecuadas condiciones de cimentación, pero se asumen valores conservadores en
vista que no se han realizado pruebas de corte in-situ. Para determinar el ángulo de
fricción interna, por ser un suelo de cimentación de estructura básicamente granular; se
ha tenido que relacionar con la compacidad relativa del mismo la cual es expresada por
Meyerhof por medio de las siguientes expresiones: Ø= 25+0.15Dr y Ø= 30+0.15Dr para
suelos granulares con más de 5% de arena fina + limo, y Para suelos granulares con
menos de 5% de arena fina y limo respectivamente.
Con los valores de densidades de propiedades se ha obtenido valores de ángulo de
fricción interna del suelo Ø de entre 37.5 a 44.1º.
Los métodos semi empíricos basados en un gran número de casos estudiados, pueden
también utilizarse para suplementar los cálculos teóricos o para estimaciones
preliminares. Los dos métodos más ampliamente utilizados, empírico y semi empírico,
son la prueba de carga y la de penetración estándar (SPT), en el presente estudio se ha
utilizado el método semi empírico.
Meyerhof comparó los asentamientos calculados con los observados en zapatas sobre
arena y sobre grava. Se aprecia que los asentamientos calculados para la estructura real
estudiada por Meyerhof son superiores a los observados.
Para obtener el número de golpes (N), que proviene de una prueba SPT, se ha
correlacionado la Consistencia Relativa y el ángulo de fricción.
Se ha idealizado una zapata para una estructura de concreto dicha zapata presenta las
siguientes condiciones: 3.00 m. de profundidad y 1.20 m de ancho.
De acuerdo al cálculo realizado, en el cuadro Nº 02 se puede observar que el suelo de
cimentación en la zona donde se emplazará los reservorios, presenta capacidades
admisibles entre 3.06 Kg/cm2 a 6.25 Kg/cm2 y un asentamiento máximo de 2.50 cm,
valores que son congruentes con pruebas desarrolladas en este tipo de suelos en la
Ciudad de Tacna.
CLASIFICACIÓN DE MATERIALES CON FINES DE EXCAVACIÓN
El criterio para determinar preliminarmente la ripabilidad (desgarramiento) de un terreno
consiste en determinar la velocidad sísmica de propagación de ondas de compresión
(Ondas P) a través del terreno, mediante una prospección geofísica de sísmica de
refracción.
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PROYECTO ESPECIAL TACNA MEMORIA DESCRIPTIVAGERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS Expediente: Construcción de Reservorios en el sector Cerro Blanco
Para cada roca se definen los márgenes sísmicos para los que la roca es ripable o no
ripable. Para un tractor modelo D-09, la facilidad de ripado se determinaría de acuerdo al
siguiente criterio, en función de la velocidad de las ondas sísmicas primarias (Vp).
• Vp<600 m/s Materiales Sueltos
• Vp=600-1300 m/s Ripado fácil
• Vp=1300-1700 m/s Ripado normal
• Vp=1700-1850 m/s Ripado duro
• Vp>1850 m/s No son Ripables (voladura)
Para nuestro caso y considerando los niveles de excavación el terreno se presenta entre
sueltos a ripado fácil y con un mínimo porcentaje de ripado normal de acuerdo al gráfico
Nº 01.
Gráfico Nº 01. Líneas de Refracción Sísmica realizado en sentido longitudinal y transversal a los
reservorios proyectados en Cerro Blanco
CONFORMACIÓN DE LOS MUROS DE LOS RESERVORIOS
Para la conformación de los muros de los reservorios y otros rellenos se
necesitan más de 230 000 m3 para ello se utilizarán los materiales de
excavación provenientes de los cortes que suman 374 000 m3 disponibles
considerando que según la curva granulométrica integral se tiene un volumen
de “overside” (partículas mayores a 3 pulgadas) de 32.00% del total, y de requerirse
mayor material de préstamo se podrá obtener de las áreas ubicadas al Norte de la zona
de estudio a distancias menores a 1Km, donde existe un volumen suficiente para cubrir
las necesidades del proyecto. De manera conservadora, se puede incrementar el
volumen de “overside” en un 10%.
Para la conformación de terraplenes se utilizará materiales GP, GW, GC o GM. Durante
el proceso de conformación de los muros del reservorio, se deberá realizar el control de
la compactación mediante la determinación de la densidad relativa en base a ensayos de
máximas y mínimas. De acuerdo ello el espesor de cada capa de relleno compactado
deberá ser de 0.30 m.
I.2.6.3 ESTABILIDAD DE TALUDES
En el proyecto de construcción de los reservorios de Cerro Blanco, se realizarán cortes
en suelos granulares que en general se les clasifica como gravas mal y bien graduadas
que presentan densidades entre 2.02 gr/cm3 a 2.27 gr/cm3 a estos tipos de suelos
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PROYECTO ESPECIAL TACNA MEMORIA DESCRIPTIVAGERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS Expediente: Construcción de Reservorios en el sector Cerro Blanco
presentan un ángulo de fricción entre 34° a 41.10º. Según los ensayos realizados, no
existe nivel freático, la altura de corte máximo es de 8 m y de acuerdo a la evaluación de
la estabilidad de taludes utilizando el software de análisis según el método de equilibrio
limite, se debe considerar un ángulo de corte de 26° ya que se han obtenido factores de
seguridad que varían entre 1.47 a 1.91 en condiciones estáticas considerado como
estable, según el método Bishop Simplificado.
En el lugar de emplazamiento de los reservorios de Cerro Blanco, construidos para un
período de retorno de 475 años, desde el punto de vista sismológico, se espera una
máxima aceleración de 0.38g, para efectos del análisis de estabilidad de los taludes de
los reservorios se ha considerado un coeficiente sísmico de 0.20 con lo cual se han
obtenido factores de seguridad del análisis de estabilidad de taludes entre 1.10 a 1.35.
El sector con menor estabilidad se encuentra ubicado en el lado Norte y Noreste del
lugar donde se proyecta emplazar los reservorios y según el mapeo geológico, la zona
está constituida por depósitos fluviales, en este sector los factores de seguridad
obtenidos en condiciones estáticas es de 1.66 y en condiciones seudo estáticas 1.10.
Los sectores con mayor estabilidad se ubican en el sector Sur, con respecto al
emplazamiento de los reservorios, ello está relacionado por la presencia de estratos muy
cementados de carbonatos de calcio (caliche), que en promedio presenta un espesor de
2.50 m. En este sector los factores de seguridad obtenidos en condiciones estáticas es
igual 1.91 y en condiciones seudo estáticas 1.20.
De acuerdo a esta evaluación se recomienda la impermeabilización del reservorio con
geomembrana y geotextil.
I.2.6.4 ANÁLISIS QUÍMICO DEL SUELO DE CIMENTACIÓN
Los suelos de cimentación para las obras civiles de los nuevos reservorios presentan
contenidos de sulfatos de 0.055% a 0.067% y de acuerdo a la norma E-060 del
Reglamento Nacional de Edificaciones, cuyo título es Concreto expuesto a Soluciones
de Sulfatos se le puede considerar como Despreciable. El contenido de Cloruros es de
0.56% a 0.823% (muy agresivo) por lo tanto se recomienda utilizar cemento tipo IP (MS)
puzolánico y con valores bajos de relación agua/cemento en relación al ítem y Tabla Nº
4.4.2 del RNE.
I.2.7 CANTERAS PARA AGREGADOS Y AGUA
La cantera Cerro Blanco se encuentra ubicada a 0.20 Km y al NE de los reservorios
proyectados y se accede a ella mediante una trocha carrozable que se encuentra en
buenas a regulares condiciones.
15
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Los áridos de la cantera son de origen fluvial y presentan un 20% de partículas mayores
a 3” (overside), de esta cantera se obtendrán agregados finos y gruesos para la
elaboración del concreto para construcción de las obras civiles. El área de la cantera
conservadoramente es de 4,200 m2. Las características técnicas de los agregados son
las siguientes:
I.2.7.1 Agregados Finos
La fracción fina representa el 38.18% a 38.36%, su color predominante es gris, la
granulometría de la fracción fina nos muestra un material con un porcentaje de finos
pasantes en el Tamiz Nº 200 entre 3.84% (ARCB-04) a 7.83% (ARCB-08) y un módulo
de fineza entre 1.94 en la calicata ARCB-04 a 2.31 en la calicata ARCB-08, por lo tanto
se trata de arenas finas a medias y que en el primer caso está fuera del rango
establecido por la norma ASTM C125 que indica que debe estar entre 2.30 a 3.10. La
gradación de las arenas en la calicata ARCB-04 sale del huso granulométrico, mientras
que en el sector donde se encuentra ubicada la calicata ARCB-08 presenta ligeras
diferencias con respecto a las especificaciones de la norma ASTM-136 de agregados
finos para la elaboración de mezclas de concreto, en este caso se debe ventear el
agregado.
El equivalente de arena se encuentra entre 68.70 a 69.13% por debajo de las normas
AASHTO T-176 y ASTM-2419 que indica que debe tener un contenido de arena mínimo
de 80 %.
I.2.7.2 Agregado grueso
El agregado grueso que contiene entre 61.64 % a 61.82% de grava de forma
equidimensional y redondeada, de textura semi lisa, la granulometría de esta fracción
cumple las especificaciones de la norma ASTM-C-33 gradación Nº 467 de agregados
gruesos para la elaboración de concreto. El material grueso sometido a la prueba de
Abrasión, ASTM-C-131 máquina de los Ángeles, tuvo una pérdida de 16.70 %, por lo
tanto cumple con lo especificado que indica que la pérdida no debe ser mayor a 50%.
El agregado grueso sometido a la prueba de durabilidad ASTM-C-88, sulfato de sodio,
tuvo una pérdida de 1.20 %, por lo tanto cumple con lo especificado por la norma ya que
es menor al 12%.
La grava de las dos calicatas cumple las especificaciones de la Norma ASTM-C-33.
Gradación Nº 467.
Cuadro 1.05
RESUMEN DE CARACTERISTICAS DE AGREGADOS
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Como se
Análisis Químico
Los agregados de la cantera Cerro Blanco de acuerdo al análisis químico presentan un
contenido de sulfatos de 0.008% a 0.034 % considerado como despreciable de acuerdo
a la norma E-060 del Reglamento Nacional de Edificaciones por lo que se puede utilizar
cemento tipo I o IP. El contenido de cloruros es de 0.0097% a 0.076 % por lo tanto se
encuentra debajo del límite que indica la norma (0.20%) por lo que se recomienda su
utilización para la elaboración del concreto.
I.2.7.3 Agua para la construcción
El agua a utilizar para la elaboración del concreto será la que conduce el actual canal
que alimenta al reservorio. El agua de acuerdo al análisis químico realizado presenta las
siguientes características: pH de 7.5 (promedio), contenido de Sulfatos de 216 ppm y
Cloruros de 28 ppm y de acuerdo a la norma ITINTEC 334.008 Calidad de Agua para la
elaboración indica un pH mayor a 7, Sulfatos y Cloruros de 300 ppm respectivamente,
por lo tanto cumplen con los requisitos establecidos por la Norma.
I.3 INGENIERIA DEL PROYECTO
I.3.1 CONSIDERACIONES Y CRITERIOS DE DISEÑO
I.3.1.1 Número de Reservorios
En el sitio previsto con pendiente longitudinal del terreno de 3% aproximadamente, hay
que diseñar dos reservorios de igual volumen, cada uno con 385.000 m3. Dos
reservorios deberán brindar una buena funcionalidad del sistema, es decir, cada
puesta fuera del servicio de uno de ellos en el período de mantenimiento y
limpieza, se afianza con el funcionamiento del segundo reservorio. Para la fase
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DESCRIPCIONUNIDAD ARENA GRAVA
Contenido de humedad % 0.98 - 1.97 0.25-0.38Peso específico SSS gr/cm3 2.709 2.68-2.71Peso unitario Suelto Kg/cm3 1481 1561Peso unitario compactado Kg/m3 1749 1746Porcentaje de absorción % 1.413 0.812Módulo de fineza 1.94-2.31Material menor malla N° 200 % 3.84-7.83
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definitiva de abastecimiento de agua, cuando el sistema completo de canales Calachaca
– Huaylillas Sur con todas las obras conexas esté construido, en el emplazamiento en
cuestión se considerará la disposición de dos reservorios más, de igual volumen.
Con la construcción de los dos reservorios se posibilitará el almacenamiento de 770,000
m3. En el diseño estará previsto el llenado y el vaciado independiente de los reservorios,
lo que les posibilitaría operar en forma autónoma, pero asegurando que a la vez estén
conectados, de modo que el agua pueda verterse de un reservorio a otro.
I.3.1.2 Reservorio de almacenamiento
Para el dimensionamiento de las estructuras tenemos los siguientes datos:
Volumen de Almacenamiento.
Bordo libre
El nivel estático de agua en el reservorio deberá estar, como mínimo, a 0.5 m de la
corona del dique, mientras que durante el vertido de agua de un reservorio a otro,
deberá estar a 0.30 m. como mínimo bajo la corona del dique.
Emplazamiento de reservorios
En vista de las características topográficas del terreno, la elección del emplazamiento de
reservorios se determinará en base a los volúmenes de materiales excavados y
colocados en rellenos, a fin de lograr cantidades aproximadamente iguales,
consiguiendo de este modo la solución económicamente más favorable. Esto determina
la formación del volumen requerido de reservorios parcialmente en excavación y
parcialmente en relleno.
Impermeabilidad de reservorios
Para el revestimiento impermeable de los reservorios se aplicará la geomembrana
HDPE. En consideración a los avances de la tecnología de materiales utilizados para
fabricación de geomembranas, examinar las características técnicas de diferentes tipos y
proponer el tipo de geomembrana que tenga los mejores indicadores que, en primer
término, correspondan a su deformabilidad debido a influencias térmicas externas. Por
otro lado, en atención al propósito de agua almacenada en el reservorio, en lo posible se
podrá considerar geomembrana de color claro a fin de reducir el calentamiento de agua.
Bocatomas, obras de aducción y descarga
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En el canal existente hay que preveer obras de regulación que permitirán el
funcionamiento libre del sistema existente, así como el llenado de los reservorios. Para
un buen funcionamiento del sistema, disponer de dos bocatomas independientes con
canales de aducción para cada uno de los reservorios.
Considerando la ampliación de la capacidad de almacenamiento en base a los 03
reservorios existentes, se ha mantenido el caudal de diseño de las estructuras de
captación y órganos de conducción siendo de Q=0.60 m3/s como mínimo. Los órganos
de descarga se dimensionarán para el mismo caudal, Q = 0.60 m3/s.
Los reservorios se conectarán mutuamente para que el agua del primero pueda
derivarse al segundo por gravedad.
La estructura de captación y los órganos de aducción y descarga se construirán de
concreto armado. En los canales de aducción en la zona del reservorio se han previsto
vertederos para el llenado de los reservorios y para el vaciado vertederos de descarga.
El número de aberturas de descarga se definirá en base a las características
geomecánicas del reservorio.
Como coeficiente de rugosidad de los canales de concreto utilizar en los
cálculos hidráulicos n = 0.015 sm-1/3, y para materiales plásticos n = 0.010 sm-1/3.
Sistema de drenaje
En vista que los reservorios futuros se verán comprometidos por aguas subterráneas y
superficiales, considerar la protección de la zona amplia en torno a los mismos. Ya que
la zona amplia de los reservorios está entrecortada por numerosas quebradas, a fin de
no comprometer el funcionamiento y la estabilidad de los reservorios futuros, habrá que
diseñar un canal perimétrico con dique, para evacuar así las aguas superficiales de las
quebradas procedentes de Vilavilani y Cobani. En los sitios de los propios reservorios,
preveer un sistema subterráneo de drenaje, para evitar la elevación de la geomembrana
en situaciones cuando el nivel de la napa freática es alto y los reservorios vacíos,
durante su limpieza y mantenimiento. Las aguas del sistema de drenaje, de cada
reservorio por separado, se conducirían al canal perimétrico.
Mantenimiento de reservorios
En vista que las aguas del canal de derivación están cargadas de sedimentos
suspendidos y arrastrados, diseñar inmediatamente aguas abajo de la bocatoma el
desarenador, donde se eliminarían las partículas de sólidos más gruesas de 0.5 mm,
mientras que el resto de partículas y el sedimento en suspensión se depositarían en los
reservorios. Por esta razón, habrá que considerar un volumen muerto en el reservorio,
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destinado al depósito de estas partículas. En consideración a la necesidad de limpieza y
mantenimiento, estará prevista la salida de fondo, para vaciar el reservorio. Como tiempo
necesario de vaciado del reservorio lleno (de la cota del nivel estático máximo) se
tomarán dos días, considerando la operación simultánea de la salida de fondo y la
descarga.
I.3.1.3 Consideraciones técnicas en el diseño de la impermeabilización del
reservorio
Los órganos de captación consisten en:
- Bocatoma en el canal de derivación existente
- Canal
- Desarenador
Todas las obras de captación están dimensionadas al caudal de 0.60 m3/s como
mínimo.
Bocatoma
El canal de derivación existente, en el cual están previstas las bocatomas para
reservorios, se diseñó con una capacidad de 2.50 m3/s y de un caudal extraordinario de
4m3/s con proyección futura. Cada uno de los reservorios tiene su bocatoma, lo que les
posibilita que operen independientemente. La bocatoma se diseñó de modo que en
todas las condiciones de trabajo del canal de derivación puede captar una cantidad
requerida mínima de agua de 0.60 m3/s, salvo en los casos cuando el caudal en el canal
de derivación caiga por debajo de 0.90 m3/s. Esto se adoptó a fin de posibilitar la
descarga de 0.30 m3/s para los requerimientos de los usuarios aguas abajo.
A fin de posibilitar la semejante operación de la bocatoma fue previsto reconstruir el
canal de derivación en una longitud de 15.00 m, pasando de la sección trapecial del
canal de derivación a la sección rectangular de 3.20 m. de ancho. En la zona de
captación de agua, el fondo del canal de derivación reconstruido se bajó, para que el
agua en la zona de captación se tranquilice y se logre el remanso necesario para la
distribución del caudal que discurre por el canal de derivación. Para posibilitar el
transporte libre de sedimentos arrastrados del canal de derivación se construyeron tres
alcantarillas de 0.20 m cada una.
En la bocatoma propiamente dicha están previstos nichos para dos compuertas, plana
(de tablero) que permite regular la captación de agua del canal de derivación, y auxiliar
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de vigas horizontales (“stop log”), que se coloca durante las reparaciones y
mantenimiento técnico de la compuerta de tablero. Está previsto operar la compuerta de
tablero manualmente. Las dimensiones de la compuerta de tablero son 1.20m x 1.30m.
Para los requerimientos de los dos reservorios están previstos 2 compuertas de tablero y
una compuerta auxiliar de vigas horizontal de cierre (“stop log”).
En el aspecto constructivo las estructuras de bocatoma han sido diseñadas de concreto
armado en base a las dimensiones obtenidas del cálculo hidráulico.
No se ha efectuado el cálculo estructural debido a que las influencias estáticas en los
elementos de las estructuras causadas por las cargas que se transmiten hacia ellas son
mínimas por lo que los elementos se refuerzan con armadura mínima necesaria.
Se utilizó concreto con la resistencia f´c=280 kg/cm2 y acero con la resistencia fy=4200
kg/cm2 (grado 60) según ASTM-A615, utilizando áreas de acero mínimas por
temperatura flexión.
Canal
El canal que conecta la bocatoma con el desarenador es de sección transversal
rectangular, de 1.00m de ancho y de 0.10% de pendiente longitudinal. Las longitudes del
canal hasta el desarenador son distintas para cada uno de los dos reservorios, lo que
obedece al trazo variable del canal de derivación existente, por lo que se muestran en
forma de tabla, tanto al comienzo del canal como al final del mismo, antes de la entrada
al desarenador.
En la parte del canal cerca al desarenador están previstos puentes sobre el canal para el
camino de acceso a los reservorios o como vía de paso. El ancho del puente es de 4.00
m.
Después del desarenador, el canal, con igual sección transversal (de 1.00m de ancho) y
0.20% de pendiente longitudinal, desemboca al canal colector, ubicado en el lado más
largo del reservorio, permitiendo distribución equitativa de agua en los vertederos
selectivos.
Desarenador
El desarenador se diseñó para eliminar del agua partículas d=0.50mm. El desarenador
fue dimensionado para ese tamaño de partículas y un caudal mínimo de 0.60m3/s. Por
razones de una funcionalidad total, fueron previstas dos cámaras del desarenador, con
el propósito de permitir que durante el tiempo de limpieza de una de ellas, el llenado del
reservorio se hiciera por la otra cámara. Las dimensiones necesarias de la cámara del
desarenador son B/H/L 2.00m /2.60m/20.00m. Se determinó un volumen muerto para
partículas que se depositan de 57.00 m3, que corresponde a la profundidad de 1.00m.
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La limpieza del desarenador se efectúa manualmente, y para su funcionamiento
inobstaculizado, está previsto el cierre de la cámara del desarenador con dos
compuertas de vigas horizontales (“stop log”), aguas arriba y aguas abajo. Están
previstas dos compuertas de vigas horizontales para los dos desarenadores, significando
que no es factible limpiar al mismo tiempo los dos desarenadores sino sólo una. El
motivo de esta elección consiste en el volumen muerto pequeño del desarenador y en el
tiempo de limpieza muy rápido. Los nichos de las compuertas se ubican en la parte de
tramos de transición, mediante los cuales el perfil de canal de aducción se amplía al
ancho de dos cámaras del desarenador. En esta parte de la transición está previsto el
puente, desde el cual se bajarían las compuertas.
La longitud de la transición es de 7.50 m, lo que posibilita que el agua del canal de
aducción ingrese a velocidad uniformemente distribuida en la cámara del desarenador,
siendo ésta una condición indispensable para que el sedimento se deposite en un 100%
para el tamaño de la partícula y el caudal definidos.
En el aspecto constructivo las estructuras de bocatoma han sido diseñadas de concreto
armado en base a las dimensiones obtenidas del cálculo hidráulico.
Se ha efectuado el cálculo estructural para la sección típica del desarenador aplicando el
método clásico de cálculo. El área de acero según el cálculo es menor que el área
mínima por flexión.
Se utilizó concreto con la resistencia f´c=280 kg/cm2 y acero con la resistencia fy=4200
kg/cm2 (grado 60) según ASTM-A615, utilizando áreas de acero mínimas por
temperatura flexión.
I.3.1.4 Obras Conexas
Las estructuras de distribución de agua en los reservorios consisten en:
Canales colectores para distribución de agua,
Vertederos selectivos.
Canales Colectores Para Distribución De Agua
El canal colector para distribución de agua desempeña función triple en el esquema
hidráulico de la operación del reservorio como sistema único, a saber:
- Recibe el agua captada del canal de derivación y la distribuye uniformemente a
los vertederos que se encuentran en la corona del reservorio,
desempeñándose en el sistema del reservorio como canal de aducción;
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- Recibe, igualmente, el agua vertida del reservorio de aguas arriba y la
devuelve al canal de derivación existente, funcionando el sistema del
reservorio como canal de descarga.
Estas tres funciones de un canal deben cumplir también dos criterios:
- Que la cantidad de agua en cada vertedero selectivo sea igual, y
- Que, al desempeñar la función tanto del canal colector como del canal de
descarga, no debe ocurrir el derrame de agua por los vertederos
produciéndose el llenado del reservorio de aguas abajo.
Las funciones así definidas y el cumplimiento de los criterios planteados, dieron como
resultado del cálculo hidráulico, las siguientes dimensiones del canal colector:
- Ancho del canal 1.00m
- Pendiente longitudinal 0.10% (promedio)
Al operar el canal colector como canal de aducción, ocurre que el agua, desplazándose
por el canal con contrapendiente, se remansa y forma el nivel constante a lo largo de
todo el canal colector, con lo que se logra la condición necesaria para que en los
vertederos se evacuen las mismas cantidades de agua, cumpliendo el primer criterio. En
la situación cuando se desempeña como canal de descarga, el canal colector admite a la
largo de su trazo uniformemente el agua del reservorio de aguas arriba logrando niveles
más bajos que las cotas del fondo de los vertederos del reservorio de aguas abajo,
cumpliendo también el segundo criterio. Las dimensiones del canal colector obtenidas se
adoptaron como típicas también para los demás canales que existen en el sistema, para
que las características hidráulicas de todos los canales sean iguales.
Para que se cumpla la función del canal colector como canal de aducción y de descarga,
y se obtenga el tirante necesario en los vertederos, fue indispensable prever una
estructura de cierre en el canal colector, ubicada aguas debajo de la entrada del canal
que conduce el agua del desarenador. La estructura de cierre tiene una compuerta de
tablero operada manualmente, de dimensiones BxH = 1.00x1.50 mxm. En vista que el
esquema hidráulico descrito se da sólo entre los reservorios primero y segundo, se
requieren dos compuertas de tablero.
Vertederos Selectivos
Los vertederos selectivos están previstos en los reservorios para desempeñar la función
de llenado, así como de vaciado, ya que, cuando el nivel en el reservorio se eleve
encima de la cota de remanso normal, comienza el derrame de los reservorios de aguas
arriba hacia los de aguas abajo. Se adoptó 21 vanos vertientes, en base a la geometría
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del reservorio y condiciones de mejoramiento de la calidad de agua en el reservorio, en
vista que está destinada al abastecimiento de la ciudad de Tacna como prioridad. Como
solución más económica en comparación con los vertederos de gravedad clásicos de
concreto, se optó por vertederos selectivos de tubos plásticos corrugados de 300 mm C-
5 de diámetro. La razón para la elección de tubos corrugados es su ubicación bajo el
camino de servicio en la corona del reservorio, y la resistencia grande y pequeña
deformabilidad requeridas.
Los vertederos selectivos que desempeñan la función de llenado del reservorio están
ubicados en el extremo de aguas arriba del reservorio, comunicando el canal colector
con el reservorio. La cantidad de agua en cada vertedero es del orden de 30lt/s.,
tomándose este como caudal de diseño para su dimensionamiento. La pendiente
longitudinal de estos vertederos es de 2%. A la entrada al tubo el tirante es de 0.15 cm.,
lo que en el canal colector demanda el nivel de 0.20 cm. con respecto a la cota del fondo
del tubo.
Los vertederos selectivos desempeñan la función de vaciado del reservorio por encima
de la cota de remanso normal. Al final tienen un colchón amortiguador donde el agua
primero debe tranquilizarse para, luego, soltarla al canal colector del reservorio de aguas
abajo. Este esquema se aplicó entre los reservorios, a excepción del primer reservorio
donde se adoptó solución diferente, considerando que aguas abajo de éste no existe
canal colector. En este reservorio está previsto colocar el tubo colector que admita el
agua de los vertederos selectivos, con colchón amortiguador al final de dicho tubo para
disipación de energía de 0.60m3/s, luego de lo cual el agua se suelta al canal de
descarga.
Descarga
Las salidas en los reservorios están dimensionadas para el caudal requerido de
0.60m3/s., la pendiente disponible que existe al nivel mínimo de agua en los reservorios
e influencias de aguas abajo del canal de descarga definidas. La descarga se solucionó
como típica para los dos reservorios, obteniendo el diámetro del tubo de 500mm. En la
descarga están previstas dos compuertas, compuerta de tablero aguas arriba, destinada
a reparaciones y mantenimiento de toda la descarga, adoptándose como compuerta de
regulación el tipo cónico de compuerta “Howell Bunger” de 400mm de diámetro. Este tipo
de compuerta se adoptó en vista de sus buenas características de explotación,
mantenimiento fácil y también buena aeración de agua soltada, así como manera fácil de
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regulación del caudal, lo que es sumamente importante, en situaciones donde el nivel de
agua varía en diapasones grandes y se requiere el mismo caudal de salida.
Para bajar la compuerta de tablero auxiliar, está prevista la plataforma en la cota de
coronación del reservorio, que se accede por el puente de 6.80m de longitud y 1.30m de
ancho total. Se considera la operación manual de la compuerta de tablero, cuyas
dimensiones son BxH = 0.40x0.50 mxm.
Por un tramo de transición, de sección rectangular a circular, se llega a la tubería
plástica de 500mm de diámetro y 27.00m de longitud total. Inmediatamente delante de la
estructura de cierre, la tubería pasa a la parte cónica de acero por medio de la cual se
reduce el diámetro del tubo a 400mm, que corresponde al diámetro de la compuerta de
regulación “Howell Bunger”. En el lugar de contacto del tubo plástico con el cono de
acero, la unión se logra con masilla plástica (“Dynatred” o cualquier otra masa similar de
relleno).
Detrás de la compuerta está prevista la cámara de disipación que calma el chorro
disperso de agua y conduce al canal de descarga. Está previsto operar manualmente la
compuerta de regulación desde la plataforma encima de la propia compuerta. La
compuerta está colocada en una tapa de rejilla, a fin de posibilitar buena aeración del
chorro de agua que sale de la compuerta. La posición altimétrica de la compuerta de
regulación está condicionada por el nivel de agua en el canal de descarga, pues este
tipo de compuerta no debe ser sumergido.
El ancho de la cámara de disipación es de 1.00m, similar al ancho del canal de
descarga, mientras su fondo está rebajado por 0.50m con respecto al fondo del canal de
descarga. La longitud de la cámara de disipación es de 2.00m.
Canales de Descarga
Los canales de descarga desempeñan la función de entregar finalmente el agua del
reservorio al canal de derivación existente. Fueron dimensionados para 0.60m3/s Se
adoptó la sección transversal típica, como para los demás canales en todo el sistema, de
1.00m de ancho y con pendiente longitudinal de 0.10%. Hay dos ramales principales de
canales de descarga, uno que va desde la descarga, y otro que va desde la estructura
de cierre del canal colector. Ellos luego se unen en uno y entregan el agua al canal de
derivación existente. En cuanto a estructuras en este canal, sólo el ramal desde la
descarga tiene un sifón en el cruce con el canal de aducción del desarenador.
Considerando que se trata de la longitud relativamente pequeña del sifón, se adoptó la
sección de la estructura BxH = 1.00x0.60 mxm, con lo cual, para el caudal definido de
0.60m3/s, se obtiene la velocidad de sólo 1.00m/s.
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Salida de Fondo
Para el mantenimiento y la limpieza del reservorio está prevista la salida de fondo,
dimensionada para que, operando en conjugación con la descarga, vacíe el reservorio
en dos días. Su papel, principalmente, consiste en vaciar el agua del reservorio, mientras
que el sedimento se evacuará sólo localmente con ésta, en vista del área extensa del
reservorio (> 7 Hás.). En base a los criterios definidos, para el tiempo de vaciado del
reservorio se obtuvo el diámetro del tubo de 650mm.
En cuanto a su disposición, su esquema es similar al de la descarga, con la diferencia
que, en lo que a compuertas se refiere, está prevista sólo una compuerta de tablero de
aguas arriba, de dimensiones BxH = 0.50m x 0.65m. Con un tramo de transición, se
pasa a la tubería de 650mm de diámetro y 44.40m de longitud. En su extremo, termina
con la cámara de disipación (“Baffled outlets”, Design of small canal structures), cuyas
dimensiones están definidas a partir del número Fr del chorro saliente. De la cámara de
disipación el agua se introduce, por el canal de descarga, al canal de drenaje de aguas
superficiales.
Inmediatamente aguas abajo del colchón amortiguador, el canal de descarga está
revestido de gaviones con geotextil colocado debajo, con lo que toda la estructura está
protegiéndose contra la posible erosión. Una vez que el canal de descarga pasa al tramo
con pendiente longitudinal de 3%, deja de considerarse la protección de gaviones.
En el aspecto constructivo las estructuras de bocatoma han sido diseñadas de concreto
armado en base a las dimensiones obtenidas del cálculo hidráulico.
Se ha efectuado el cálculo estructural para la entrada de la salida de fondo y
amortiguador. En el aspecto constructivo todas las estructuras han sido diseñadas de
concreto armado.
El cálculo de influencias en los elementos se hizo aplicando el programa en base a
elementos finitos SAP2000.
Se utilizó concreto con la resistencia f´c=280 kg/cm2 y acero con la resistencia fy=4200
kg/cm2 (grado 60) según ASTM-A615, utilizando áreas de acero mínimas por
temperatura flexión donde era necesario.
Canal perimétrico con Dique
Adicionalmente con fines de drenaje superficial de coronación, se ha previsto en la parte
superior a los reservorios la construcción de un canal perimétrico de evacuación con
dique, de dimensiones 2.0m en la base y de altura variable hasta empalmar con el canal
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perimétrico existente. En el tramo inicial se ha previsto revestir los taludes con gavión
tipo colchón de 0.30m de espesor para protección contra la erosión.
I.3.1.5 TRABAJOS A DESARROLLAR
Las actividades programadas son:
01 OBRAS PROVISIONALES
01.01 MOVILIZACION Y DESMOVILIZACION DE EQUIPO, MAQUINARIA Y MATERIALES GLB 1.00
01.02 CONSTRUCCION DE CAMPAMENTO PROVISIONAL M2. 675.00
01.03 CARTEL DE IDENTIFICACION DE LA OBRA DE 5.40M X 3.60M. und 1.00
02 TRABAJOS PRELIMINARES
02.01 CONSTRUCCION DE CAMINOS DE ACCESO KM 3.35
02.02 MEJORAMIENTO DE CAMINOS EXISTENTES KM 1.01
02.03 MANTENIMIENTO DE CAMINOS DE ACCESO K-M 5.00
02.04 LIMPIEZA Y DESBROCE HA 18.00
02.05 TRAZO, NIVELES Y REPLANTEO. m2 182,470.00
02.06 TRAZO Y REPLANTEO PARA ESTRUCTURAS m2 640.32
02.07 TRAZO, NIVELACION Y REPLANTEO EN CANALES KM 2.37
02.08 TRAZO, NIVELACION Y REPLANTEO EN TUBERIA KM 2.93
02.09 DEMOLICION DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO m3 46.20
02.10 DESVIO PROVISIONAL DEL CANAL m 120.00
03 MOVIMIENTO DE TIERRAS
03.01 EXCAVACIONES
03.01.01 EXCAVACION MASIVA DE MATERIAL SUELTO m3 415,191.65
03.01.02 EXCAVACION MASIVA EN ROCA SUELTA m3 138,397.22
03.01.03 EXCAVACION DE ESTRUCTURAS MATERIAL SUELTO m3 629.94
03.01.04 EXCAVACION DE ESTRUCTURAS ROCA SUELTA m3 157.49
03.01.05 EXCAVACION DE ZANJA EN MATERIAL SUELTO m3 43,060.52
03.01.06 EXCAVACION DE ZANJA EN MATERIAL SEMI ROCOSO m3 10,765.13
03.01.07 REFINE, NIVELACION Y COMPACTACION EN TERRENO NORMAL m2 144,401.50
03.01.08 REFINE, NIVELACION Y COMPACTACION EN TERRENO ROCOSO m2 25,482.62
03.01.10 RELLENO CON AFIRMADO EN BERMA m2 10,999.00
03.01.11 REFINE Y NIVELACION DE ZANJA m 5,318.00
03.01.12 PERFILADO E=0.15 M m2 708.52
03.01.13 ELIMINACION DE MATERIAL EXCEDENTE C/MAQUINARIA m3 341,146.24
03.01.14 ACONDICIONAMIENTO DE BOTADERO m3 341,146.24
03.02 RELLENOS
03.02.01 " CAMA DE APOYO PARA TUBERIA m3 419.80
03.02.02 RELLENO DE ZANJA CON MATERIAL FILTRANTE m3 1,845.00
03.02.03 RELLENO COMUN SOBRE TUBERIA m3 6,069.52
03.02.04 RELLENO COMPACTADO PARA ESTRUCTURAS m3 22,289.15
03.03 TERRAPLENES COMPACTADOS
03.03.01 TERRAPLEN COMPACTADO CON MATERIAL PROPIO SELECCIONADO m3 211,631.03
04 CONCRETOS
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04.01 SOLADO DE CONCRETO 4" MEZCLA 1:12 CEMENTO-HORMIGON m2 3,498.40
04.02 CONCRETO SIMPLE FC=100 KG/CM2 m3 579.00
04.03 CONCRETO FC=210 KG/CM2 m3 16.83
04.04 CONCRETO F'C= 280 KG/CM2 m3 2,112.89
05 ENCOFRADOS
05.01 ENCOFRADO Y DESENC. PARA ESTRUCT.CONCRETO m2 12,037.19
06 ACERO DE REFUERZO
06.01 ACERO CORRUGADO kg 78,626.52
07 REVESTIMIENTOS
07.01 SUMINISTRO E INST. DE GEOMEMBRANA HDPE m2 206,122.36
07.02 SUMINISTRO E INSTALACION DE GEOTEXTIL m2 8,946.00
08 JUNTAS Y SELLOS
08.01 JUNTAS WATER STOP DE 6" m 901.80
08.02 SELLADO DE JUNTAS CON MATERIAL ELASTOMERICO m 1,903.33
09 TUBERIAS
09.01 SUMINISTRO E INSTALACION TUBERIA PVC UF C-5 D=300MM ML 1,518.30
09.02 SUMINISTRO E INSTALACION TUBERIA PVC D=500MM m 415.00
09.03 SUMINISTRO E INSTALACION TUBERIA PVC D=650MM m 100.00
09.04 SUMINISTRO E INST. TUBERIA CORRUGADA PVC 300 MM CRIBADA m 900.00
09.05 PRUEBA HIDRAULICA+ESCORRENTIA TUB.>12" m 2,033.30
10 CARPINTERIA METALICA
10.01 ESCALINES DE 3/4" m 46.50
10.02 BARANDA DE TUBO F.G. DE 2" m 32.00
10.03 TAPA METALICA DE INSPECCION (SUM. E INST.) und 2.00
11 EQUIPO HIDROMECANICO
11.01 SUM. E INST. COMPUERTA METALICA 1.2X1.3M, H=2.6M EN TOMA und 2.00
11.02 SUM. E INST. COMPUERTA METALICA 1.0X1.5M, H=2.6M EN CANAL DE DESCARGA und 2.00
11.03 SUM. E INST. COMPUERTA 0.4X0.5M, H=6.5M ESTR. DE REGULACION und 2.00
11.04 SUM. E INST. COMPUERTA 0.5X0.65M, H=8.0M ESTR. DE LIMPIA und 2.00
11.05 SUM. E INST. VALVULA COMP. DE REGUL HD D=400MM (TIPO HOWELL BUNGER) und 2.00
12 OTROS
12.01 GAVION TIPO COLCHON E=0.30 (CANAL DE EVACUACION) m2 9,003.60
I.4 COSTOS Y PRESUPUESTOS
I.4.1 METRADOS
Los metrados o cantidades de obra corresponden básicamente a las partidas de
instalación, movimiento de tierras y concreto para las estructuras. Las cantidades se han
obtenido a partir de los planos y esquemas respectivos.
Los volúmenes de excavación y relleno de la sección del reservorio se han determinado
a partir de secciones de corte transversal medidas en los planos.
Los metrados de las estructuras de concreto, se han realizado a partir de los diseños
hidráulicos y estructurales que comprenden los reservorios.
Los metrados y resúmenes se presentan en el Anexo - Metrados.
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I.4.2 ANALISIS DE COSTOS UNITARIOS
Los análisis de costos Unitarios han sido elaborados considerando los siguientes
componentes:
a. Mano de Obra:
b. Materiales
c. Maquinaria
d. Equipo
e. Desgaste de Herramientas
Los rendimientos de cada partida han sido tomados de las obras de construcción civil y
de obras similares construidas en la zona y cercana a la obra. Los precios de los mismos
corresponden al mes de Abril del 2012, con cotizaciones en la Ciudad de Tacna,
cotizaciones a Fabricantes y de los Boletines Revista Capeco Marzo 2012, Costos Abril
2012. Ver Anexo de Cotizaciones.
Los rendimientos de maquinaria se han calculado teniendo como referencia los
rendimientos estándar de fabricantes (Caterpillar, Boletín 39) y publicaciones de consulta
(Costos y Tiempos en Carreteras 2 ed., 2010) considerando el uso de maquinaria nueva.
En lo referente a los precios de alquiler de maquinaria, estos están fijados en función a
los Costos de Posesión y Costos de Operación e incluyen los pagos de Operador,
Combustibles y Lubricantes, Seguros y Repuestos y han sido obtenidos teniendo como
referencia precios a nivel nacional teniendo como fuente el Boletin Capeco Marzo 2012,
Revista Costos Abril 2012 y los precios locales del mercado 2012.
Los cuadros de los costos unitarios se muestran en el Anexo - Presupuesto y Análisis de
Costos Unitarios.
I.4.3 PRESUPUESTO DE OBRA
Para determinar el presupuesto de las obras civiles se ha considerado el tipo de
modalidad de ejecución por Contrata, teniendo los siguientes:
Por Contrata (VR – 1) :
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COMPONENTES DEL PROYECTO COSTO (S/.)
1. RESERVORIOS CERROBLANCO 22,793,808.12
TOTAL 22,793,808.12
G.G. (9.957%) 2,269,668.21 UTILIDAD (5%) 1,139,690.41 SUB TOTAL 26,203,166.74
IGV (18%) 4,716,570.01
TOTAL 30,919,736.75
Son: Treinta Millones Novecientos Diecinueve Mil Setecientos Treinta y Seis con 75/100
Nuevos Soles.
Por Administración Directa (VR – 2) :
COMPONENTES DEL PROYECTO COSTO (S/.)
1. RESERVORIOS CERROBLANCO 22,793,808.12
TOTAL 22,793,808.12
G.G. (9.95738%) 2,269,668.21 SUB TOTAL 25,063,476.33
IGV (18%) 4,511,425.74
TOTAL 29,574,902.07
Son: Veintinueve Millones Quinientos Setenta y Cuatro Mil Novecientos Dos con 07/100
Nuevos Soles.
Para el cálculo del costo directo se ha tenido en cuenta el metrado de cada actividad y el
costo unitario correspondiente de la misma.
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Los gastos generales fijos se han determinado en función al Costo Directo de la Obra y
corresponden al pago de los Ingenieros y Técnicos así como el personal administrativo
necesario para la ejecución de la obra.
Los cuadros con los resultados se muestran en el Anexo - Presupuesto y Análisis de
Costos Unitarios Obra.
I.4.4 FORMULA POLINÓMICA
Como resultado del Análisis de Costos Unitarios y la elaboración del Presupuesto de
Obra, se ha formulado la Fórmula Polinómica de actualización de precios, que se
muestra a continuación:
Para el Presupuesto (VR – 1) :
Formula 01.-
K=0.191( DrDo )+0 .556 ( EQrEQo )+0.155( JrJo )+0 .098(MATrMATo )I.4.5 LISTADO DE INSUMOS PARA LA EJECUCION DE LA OBRA
El listado de insumos necesarios para la ejecución de la obra, que son materia del Costo
Directo, (Mano de Obra, Materiales,
Equipos y Herramientas), en función al tipo de modalidad de ejecución de la obra.
El listado de insumos se encuentra en el Anexo Correspondiente.
I.5 PROGRAMACION DE OBRA
El plazo previsto para la ejecución de los trabajos programados será de 360 días
calendarios. Ver detalle del Cronograma de ejecución de Obra en la sección
correspondiente.
I.5.1 CRONOGRAMA DE EJECUCION DE OBRA
La ejecución del Proyecto “Construcción de Reservorios en el Sector Cerro Blanco”, ha
sido programada para Trescientos Sesenta (360) días calendario por Administración
Directa. En el Anexo Programación de obra, se muestran los detalles correspondientes.
360 días = Plazo de Ejecución de Obra
I.5.2 CRONOGRAMA VALORIZADO DE OBRA
El cronograma valorizado del Proyecto “Construcción de Reservorios Cerro Blanco”, Uso
de Mano de Obra, Calendario de adquisición y Uso de Maquinaria se muestra en el
Anexo de Cronogramas.
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I.5.3 MODALIDAD DE EJECUCION
El presente expediente está concebido para su ejecución por la Modalidad de
Administración Directa ( VR-2).
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