ANTEPROYECTO DE TESIS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERA CIVILuniversidad nacional de piura facultad de ingeniera civilANTEPROYECTO DE TESISCONTROL DE CALIDAD DE SHOTCRETE EN EL TNEL DE CONDUCCIN APLICADO A LA CENTRAL HIDROELCTRICA HUANZA HUAROCHIR -LIMA

PRESENTADO POR: Bach. FRANK PETEER PAIVA PAIVA.ASESOR: Ing. ROSARIO CHUMACERO CRDOVA.CO-ASESOR: Ing. ROBERTO CARLOS BARTOLO HUAMN.

PIURA PERAGOSTO 2014

universidad nacional de piura facultad de ingeniera civilANTEPROYECTO DE TESISCONTROL DE CALIDAD DE SHOTCRETE EN EL TNEL DE CONDUCCIN APLICADO A LA CENTRAL HIDROELCTRICA HUANZA HUAROCHIR -LIMA

__________________________________ ___________________________________Ing. ROSARIO CHUMACERO CRDOVA Bach. FRANK PETEER PAIVA PAIVA ASESOR TESISTA

ANTEPROYECTO DE TESIS

CONTROL DE CALIDAD DE SHOTCRETE EN EL TNEL DE CONDUCCIN APLICADO A LA CENTRAL HIDROELCTRICA HUANZA HUAROCHIR-LIMA.EJECUTOR: BACH. FRANK PETEER PAIVA PAIVA.ASESOR : ING. ROSARIO CHUMACERO CRDOVA. CO- ASESOR :ING. ROBERTO CARLOS BARTOLO HUAMN.

1. INTRODUCCIN.El concreto lanzado o shotcrete es una tecnologa que data del siglo XX y que ha tenido gran difusin en las actividades mineras y tneles de los primeros proyectos hidroelctricos como elemento de sostenimiento. Consiste en lanzar o disparar neumticamente por una boquilla una mezcla de concreto a la que se le aade en la salida un aditivo acelerante el cual produce un endurecimiento muy veloz mientras la mezcla va impactando sobre la superficie a recubrir. Existen dos sistemas de aplicacin, el Sistema de va seca y el de va hmeda, teniendo ambos sus ventajas y desventajas, siendo el segundo ms ventajoso sobre el primero en cuanto a mejores condiciones de aplicacin, menor polucin del medio, calidad y rendimiento. As mismo en los ltimos aos se ha avanzado significativamente con el uso de shotcrete reforzado con fibras sintticas, contando ahora con la aprobacin de ingenieros, constructores, propietarios y contratistas del mundo entero para su aplicacin en el soporte de rocas, estabilizacin de taludes, revestimiento de tneles y obras subterrneas.

Shotcrete es uno de los sistemas ms importantes para el sostenimiento de rocas, ya que el avance tecnolgico de materiales, equipos y conocimientos de aplicacin ha hecho que se convierta en una herramienta muy importante y necesaria para los trabajos de construccin subterrnea, tneles, por ser ste un procedimiento sui gneris. En particular la tecnologa de shotcrete por va hmeda ha ampliado el campo de trabajo de la construccin subterrnea, independiente del tipo de terreno. Es as que hoy en da es posible aplicar esta tecnologa en condiciones adversas del terreno.

En el presente trabajo se resalta el uso del Shotcrete en Tneles de Conduccin en las Centrales Hidroelctricas ejecutadas en climas fros permite lograr un concreto tcnicamente adecuado y as mismo poder implementar un sistema de control de calidad que garantiza la calidad tcnica del concreto obtenido.

2. PROBLEMA DE INVESTIGACIN.En la actualidad en nuestro pas no existe una norma que ofrezca una descripcin de la tecnologa y las mejores prcticas para el proceso del Shotcrete (materiales, especificaciones, equipamiento y ensayos), stos procesos se llevan a cabo adaptndose normas internacionales en las que podemos mencionar a RECOMMENDED PRACTICE-SHOTCRETING IN AUSTRALIA. Actualmente Chile ya public su PRIMERA GUA DEL HOMIGN PROYECTADO (SETIEMBRE 2014), siendo el primero en Latinoamrica en implementar ste tipo de normatividades. Por ende, nos preguntamos: Se puede implementar un sistema que controle y garantice la calidad del Shotcrete, desde la fase de seleccin de canteras hasta el control de concreto endurecido?3. JUSTIFICACINEn relacin al consumo energtico, el Ministerio de Energa y Minas, en su informe anual Per: Sector Elctrico 2012, seala: En los ltimos siete aos, la electricidad ha representado, en promedio, el 18 % de la energa final que se consume en el Per. Durante el mismo periodo, la demanda de electricidad creci 7% en promedio anual.... En este contexto, y con la finalidad de atender la demanda actual y futura del corto y mediano plazo, se han ejecutado inversiones pblicas y privadas en infraestructura elctrica a una tasa promedio de 29 % anual, las cuales continuarn ejecutndose, de acuerdo a la situacin particular de cada proyecto y los compromisos de inversin existentes. Sin embargo, el reto consiste en asegurar la ejecucin de mayores inversiones para atender la demanda elctrica proyectada en el mediano y largo plazo En el informe "Resumen Estadstico Anual del SEIN 2011" del COES (Comit de Operacin Econmica del Sistema Interconectado Nacional), se observa que la produccin anual de energa elctrica en el 2011 totaliz 35217,43 GWh, la que represent un incremento del 8,61% superior al registrado en el 2010, que fue de 32426,83 GWh.Se podra rescatar de lo mencionado que el incremento anual de produccin elctrica en los ltimos 7 aos es de alrededor 8%. Un crecimiento del consumo elctrico del 8% implica que en menos de 9 aos ese consumo se duplicar, exigiendo la construccin de grandes y/o numerosas instalaciones elctricas. En nuestro pas se utiliza el gran potencial hdrico de los ros, lagos y lagunas para generar la electricidad que utilizamos. Esta generacin hidroelctrica representa alrededor el 60% del total de nuestra electricidad. El otro 40% lo generan las centrales trmicas, que trabajan con la fuerza del vapor y cuyo combustible principal es el petrleo y gas natural.Segn OSINERGMIN, la construccin de Centrales Hidroelctricas de gran envergadura en los ltimos 20 aos han sido las siguientes:

NOMBREMWAOUBICACIN

CHIMAY722000JUNIN

HUANZA90.72013LIMA

SAN GABAN1122000PUNO

Como se puede observar la construccin de Centrales Hidroelctricas de gran envergadura son construcciones poco comunes, sin embargo analizando los consumos energticos a futuro ste tipo de construcciones se desarrollarn con ms frecuencia, por ende amerita un estudio en sus procesos constructivos y en el control de calidad tal como se est proponiendo en la presente tesis CONTROL DE CALIDAD DE SHOTCRETE EN EL TNEL DE CONDUCCIN APLICADO A LA CENTRAL HIDROELCTRICA HUANZAUno de los Proyectos que alimentaran de energa al pas es la CENTRAL HIDROELCTRICA HUANZA, donde se han utilizado un total de 11,062.37 m3 de Concreto Proyectado (shotcrete), como una alternativa moderna, econmica y que logra optimizar los plazos en la ejecucin de partidas de concreto, que son parte de la ruta crtica en la ejecucin de una obra de esta naturaleza.La evaluacin de la ventajas del uso de shotcrete frente a los concretos tradicionales y la implementacin de un sistema para el aseguramiento y control de calidad del mismo que cumpla con los requerimientos de las Especificaciones Tcnicas, Estndares vigentes y las buenas prcticas es el objeto principal de ste estudio. Este objetivo nos lleva a evaluar problemticas propias de un proyecto de sta naturaleza, tales como: desperdicios causados por el rebote al momento de aplicar el shotcrete, control de espesores, diseo de mezcla, fisuras en el shotcrete, bajas temperaturas, etc. en lo que la interaccin del profesional con el laboratorio cumplir un papel importante para el anlisis, seguimiento y solucin de los mismos. El concreto proyectado o Shotcrete es un mtodo de sostenimiento muy usado en la industria minera y su aplicacin en la industria de la construccin no deja de ser importante (tneles, estabilizacin de taludes, refuerzo o reparacin de estructuras deterioradas, etc.) e all la importancia de su estudio.Una vez concluida la investigacin, el presente trabajo tendr un anlisis general y muy sustancioso de lo que significa proyectar shotcrete a 4000 msnm y a temperaturas bajas (la temperatura en la CC. HH. Huanza oscilaba entre -2C a 22C, pues se ubica en la sierra central de nuestro pas), el cual puede ser modelo para los futuros proyectos que tengan similares condiciones.

4. OBJETIVOS4.1.- OBJETIVO GENERAL. Implementar el Control de Calidad del Shotcrete en la construccin del Tnel de Conduccin de la Central Hidroelctrica Huanza.4.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS Procedimiento de Lanzado de Shotcrete en climas fros. Definir un sistema de control de calidad de las partidas de concreto donde se utiliza shocrete en la construccin de tneles. Establecer los ensayos a realizar para el control del shotcrete, indicando su frecuencia y parmetros de control, dado a que no existe normativa nacional.5. MARCO TERICO.

La norma ASTM A 820 se utiliza para clasificar los distintos tipos de fibra metlica que hay disponibles en el mercado mundial. Dicha norma divide los tipos de fibra metlica de acuerdo con su procedencia: Tipo I Alambre rolado en fro; Tipo II Lmina de acero; Tipo III Extraccin de fundicin; Tipo IV Otros.Norma ASTM A-820 STANDARD SPECIFICATION FOR STEEL FIBERS FOR FIBER REINFORCED CONCRETE.NORMA ASTM A-820 ESPECIFICACIN ESTNDAR PARA FIBRAS DE ACERO PARA CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS.

Este mtodo de ensayo cubre la determinacin del tiempo de cada de cono invertido de hormign reforzado con fibra, tanto en el laboratorio como en el campo. Este mtodo de ensayo se considera aplicable a recin mezclado de hormign que tiene agregados gruesos de hasta 1 1/2 pulg. (38 mm) de tamao.No es aplicable al hormign que fluye libremente a travs del cono.Los valores indicados en unidades pulgada-libra deben ser considerados como el estndar.Unidades del SI son meramente informativas.

Norma ASTM C-995 TEST METHOD FOR TIME OF FLOW OF FIBER REINFORCED CONCRETE THROUGH INVERTED SLUMP CONE.Norma ASTM C-995 MTODO DE PRUEBA PARA TIEMPO DE FLUJO DEL CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS MEDIANTE EL ASENTAMIENTO DEL CONO INVERTIDO. Esta especificacin cubre todas las formas de concreto reforzado con fibras y los ingredientes uniformemente mezclados, que puede ser muestreado y analizado en el punto de entrega.No cubre la colocacin, consolidacin, curado, o la proteccin del hormign reforzado con fibras.Ciertas secciones de esta especificacin son tambin aplicables al hormign reforzado con fibras destinadas a proyeccin de hormign por el proceso de mezclado en seco en el muestreo y las pruebas de hormign es posible slo en el punto de colocacin.En este caso, las secciones que tratan de planta de hormign, equipo de mezcla, la mezcla y la entrega, y la medicin de la capacidad de trabajo y contenido de aire, no son aplicables. Los valores indicados en unidades SI o en unidades pulgada-libra deben ser considerados como los estndares.Norma ASTM C-1116 STANDAR SPECIFICATION FOR FIBER REINFORCED CONCRETE AND SHOTCRETE.Norma ASTM C-1116 ESPECIFICACIONES ESTANDAR PARA FIBRA HORMIGN ARMADO Y HORMIGN PROYECTADO.

Este ensayo de origen australiano, es el equivalente a la norma EFNARC 14488-5, solo que hay una mejor distribucin de la carga un espcimen circular apoyado en tres puntos no restringidos y el panel cuenta con un espesor de 75 mm.

ASTM C 1550 MTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA TENACIDAD A FLEXIN DEL CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS (USANDO UNA CARGA CENTRAL SOBRE UN PANEL REDONDO)

Esta norma describe en detalle el procedimiento de ensayo mencionado en las Especificaciones para Contratistas de la EFNARC, donde se mide sobre una placa cuadrada de 100 mm de espesor y 600 mm de lado la tenacidad del concreto reforzado con fibra.Su aplicacin principal se encuentra sin duda sobre el concreto lanzado. El ensayo se concentra en determinar la curva Carga vs. Deflexin de estas probetas provenientes de campo, constituyndose en un ensayo sobre un elemento de similares dimensiones que la estructura misma. Esta norma permite evaluar no solamente el cumplimiento frente a una especificacin sino adems comparar el desempeo entre diferentes tipos de fibras.

NTC 5721 MTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD DE ABSORCIN DE ENERGA (TENACIDAD) DE CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS (EFNARC)

6. HIPTESIS. El uso del Shotcrete en el Tnel de Conduccin en la Central Hidroelctrica de Huanza es un procedimiento habitual siendo necesario implementar un sistema de control que garantize la calidad tcnica del concreto obtenido.

7. METODOLOGIA: MTODOS Y MATERIALES.

RECOPILACIN BIBLIOGRFICA Se recopilar la informacin necesaria para el desarrollo del proyecto, referente al Shotcrete que se usa en la construccin de Centrales Hidroelctricas.

PROCEDIMIENTO Se describirn los procedimientos usados en la colocacin del Shotcrete en el Tnel de Conduccin.

ENSAYOS Se llevara a cabo una serie de ensayos con el Shotcrete usando fibra sinttica, siguiendo los parmetros de la normatividad actualmente vigente.

EVALUACIN DE RESULTADOS Se analizar el comportamiento del Shotcrete que ha cumplido con los controles de calidad establecidos.

ESQUEMA DEL CONTENIDO CAPITULO I: GENERALIDADES.1.1.- Introduccin1.2.- Objetivos1.3.- Metodologa.

CAPITULO II: DESCRIPCIN DEL PROYECTO: C. H. HUANZA. 2.1.- Ubicacin. 2.2.- Componentes de la Central Hidroelctrica Huanza. 2.2.1 Presa y Toma Pallca. 2.2.2 Tnel de Conduccin. 2.2.3 Tubera Forzada. 2.2.4 Casa de Mquinas. 2.2.5 Toma y Tubera de Conduccin Conay.CAPITULO III: FUNDAMENTOS TEORICOS 3.1.- El Concepto de Sostenimiento.3.2.- El concepto de SHOTCRETE.3.3.- SHOTCRETE VA HUMEDA. 3.3.1 Usos. 3.3.2 Ventajas.3.4.- SHOTCRETE VA SECA. 3.4.1Usos. 3.4.2 Ventajas. 3.5.- SHOTCRETE REFORZADO CON FIBRA. CAPITULO IV: MECNICA DE ROCAS Y SOSTENIMIENTO.4.1.- Introduccin.4.2.- Clasificacin Geomecnicas.4.2.1.- Clasificacin de TERZAGHI.4.2.2.- Clasificacin de LAUFFER.4.2.3.- ndice de Calidad de la Roca (RQD).4.2.3.1- Clasificacin Geomecnica de Bieniawski(RMR).4.2.3.2.- Clasificacin Geomecnica de Barton.4.3 Tipos de Sostenimiento.4.3.1. Cimbras.4.3.2. Pernos.4.3.3. Malla Electro Soldada.4.3.4. Micropilotes.CAPITULO V: CONTROL DE CALIDAD SEGN GUIA CHILENA DE HORMIGN PROYECTADO.5.1. Generalidades. 5.2. Planificacin y aseguramiento de la Calidad.5.3. Registros.5.4. Pruebas del Diseo y Composicin de las mezcla.5.5. Prueba de Hormign Proyectado.5.6. Frecuencia de ensayo y Pruebas.5.7. Plan Bsico de Control de Calidad.

CAPITULO VI: CONTROL DE CALIDAD IMPLEMENTADA EN EL PROYECTO.6.1.- Control de Componentes del Shotcrete. 6.1.1. Agregados. 6.1.2. Cemento. 6.1.3. Agua. 6.1.4. Aditivos. 6.1.4.1. Acelerantes. 6.1.4.2. Plastificantes. 6.1.5. Adiciones. 6.1.5.1. Fibras. 6.1.5.2. Puzolana. 6.1.5.3. Microcilice.6.2.- Control en la Preparacin de la Mezcla. 6.2.1. Dosificacin de la Mezcla. 6.2.2. Ensayos a la Mezcla en Estado fresco.6.3.- Control de la Aplicacin. 6.3.1. Rebote o Rechazo. 6.3.2. Distancia de Aplicacin. 6.3.3. ngulo de Aplicacin. 6.3.4. Manipulacin de la Boquilla. 6.3.5. Muestreo de Paneles. 6.4.-Control de Ensayos Post Aplicacin. 6.4.1. Medicin de Espesores. 6.4.2. Resistencia a Corto. 6.4.2.1. Uso del Penetrmetro. 6.4.2.2. Mtodo Kaindl-Meyco. 6.4.2.3. Mtodo Hilti. 6.4.3. Resistencia a Largo Plazo. 6.4.3.1. Paneles EFNARC. 6.4.3.2. Round Detreminate Panel Test.CAPITULO VII.- PROPUESTA DE GUA DEL CONTROL DE CALIDAD DE HORMIGN PROYECTADO (TRMINOS GENERALES)

7.1 Gua para el control de calidad del SHOTCRETE.CAPITULO VIII: CONCLUSIONES 8.1Conclusiones.

CAPITULO XI: ANEXOS

8.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADESLa presente investigacin est planificada de acuerdo al siguiente cronograma de actividades a desarrollar:MES 1MES 2MES 3MES 4MES 5MES 6MES 7MES 8MES 9

ITEM DESCRIPCION123412341234123412341234123412341234

1RECOLECCION DE INFORMACIN DEL PROYECTO

2ANALISIS Y PROCESAMIENTO DE INFORMACIN

3DESARROLLO DE LA ETAPA TERICA

4DESARROLLO DE LA ETAPA DE APLICACIN

5REDACCIN Y PRESENTACIN DE INFORME

6REVISIN Y CORRECCIN DE INFORME

7PRESENTACIN DE INFORME DEFINITIVO

9.- PRESUPUESTOITEM PARTIDAMONTO (S/.)

1.0Impresiones, copias, tiles de escritorio400.00

2.0Computadora2000.00

3.0Laboratorio de uso5000.00

4.0Internet (9 meses)900.00

5.0Transporte200.00

6.0Otros250.00

TOTAL8750.00

El monto total corresponde a S/. 8750.00 (Ocho mil seteceintos cincuenta nuevos soles).El total del presupuesto (S/. 8750.00) ser asumido por el Tesista con recursos propios.

10.-BIBLIOGRAFIA EFNARC. European Specification for sprayed concrete. MELBYE, Tom.1994 Shotcrete para soporte de rocas

BERESOVSKY, ALESKEY PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PER. 2009. Tesis Comportamiento por desempeo de concreto Lanzado reforzado con fibras GUIDE TO SHOTCRETE ACI 506R-05 Comit del ACI 506, ACI internacional.

Yoggy, G The History of Shotcrete, Shotcrete, Vol 2

RICSE, EDGAR - MBT UNICON S.A. Tecnologa del Shotcrete, Informe Tcnico, Tecnologa Minera.

WIKIPEDIA, THE FREE ENCYCLOPEDIA, 2008. Shotcrete. http://en.wikipedia.org/wiki/Shotcrete.

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