OBRAS CIVILES HIDROELECTRICAS
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OBRAS CIVILES
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Hidroeléctricas
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Componentes de obras civiles
aa) Bocatoma b) Canal de demasías c) Desarenador d) Canal de conducción e) Cámara de carga f) Tubería de presión g) Apoyos h) Anclajes i) Casa de fuerza j) Canal de descarga k) Obras de arte (vertederos, canoas, otros)
BocatomaBocatoma
Funciones•Garantizar la captación de una cantidad constante de volumen de agua.
•Impedir el ingreso de materiales sólidos y flotantes.
•Proteger el resto del sistema de obras hidráulicas.
Ubicación•Tramos rectos y estables del río•Primeros tramos de una curva (parte convexa).
Bocatoma
Tipos•Por el tipo de material: concreto, piedra, tierra, madera, etc.
•Por su vida útil: permanentes, temporales•Por su forma y diseño: barraje total, parcial, móvil, tirolesa, etc.
•Por el método de construcción: Concreto armado, mampostería, gaviones, emboquillado.
Bocatoma de barraje móvil
A) Muros de encauzamiento
B) Ventana de captación
C) Base de barraje y columnas con ataguías
D) Barraje móvilE) Emboquillado
de lecho de río
Canal de conducción
FunciónConducir el caudal de agua desde la bocatoma hasta la cámara de carga
Tipos de canales•Por su sección geométrica: rectangulares, trapezoidales, circulares, semi circulares.
•Por el material de construcción: de tierra, concreto, mampostería de piedra, madera, etc..
Diseño de un canal
Fórmula de Maning: V = 1 .R2/3.S1/2
nDonde:V= Velocidad en m/segn= Coeficiente de rugosidadR= Radio hidráulico (A/P)A= Área de la sección transversalP= Perímetro mojado (contacto del agua con la
solera y paredes)S= Pendiente de solera del canal
Diseño de un canal
Características de las secciones transversales
Sección transversal Perímetro mojado (p)
Área transversal (A)
Rectangular b+2y b.y
Trapezoidal b+2y√1+z2 y(b+yz)
Triangular 2y√1+z2 y2z
Z= Cotg. Ф
Diseño de un canal
Velocidad máxima de agua recomendada
Material Velocidad
máxima
Menos de 0.30 m de profundidad
Menos de 1.0 m de profundidad
ArenaGreda arenosaGredaGreda de arcillaArcillaMamposteríaConcreto
0.3 m/seg.0.4 m/seg.0.5 m/seg.0.6 m/seg.0.8 m/seg.1.5 m/seg.1.5 m/seg.
0.5 m/seg.0.7 m/seg.0.8 m/seg.0.9 m/seg.2.0 m/seg.2.0 m/seg.2.0 m/seg.
Revestimiento de canales
Revestimiento de concreto con el método de la “cerchas””VENTAJAS CON RESPECTO AL ENCOFRADO•Elimina la tarea de encofrar y desencofrar•Permite acomodar el concreto en un espesor mínimo de 5 cm.•Reduce la cantidad de madera•Solera y taludes del canal quedan acabados en el mismo día.•Reducción de cemento y agregados en un 50%•Rendimiento de mano de obra aumenta
Desarenador
FunciónSedimentar las partículas sólidas que lleva el agua en suspensión.
Principios que debe cumplir• Tener una longitud y ancho adecuados
para sedimentar las partículas.• Facilitar la eliminación de los depósitos.• Evitar la turbulencia del agua causada
por cambios de área o recodos.• Tener capacidad suficiente para la
acumulación de los sedimentos.
Diseño del desarenador
Fórmulas empleadas:
Ld= Vh/Vd.Dd.f Q= A.Vh A= W.Dd
Donde:Ld = Longitud de decantación
Vh= Velocidad horizontal del agua
Vd= Velocidad de decantación
A= Área de la sección transversalDd= Profundidad de decantación
W= Ancho del desarenadorf= Factor de seguridad
Ld=(Q/W.Vd)xf
Diseño del DesarenadorConsideraciones para el diseño: 0.2 ≤ Vh ≤ 0.4 2 ≤ f ≤ 3 Le = Ls= W Vd: Ver tabla
VELOCIDAD DE DECANTACION DE PARTICULAS DE ARENATamaño de partícula en mm Velocidad de decantación en m/seg
0.10.30.51.0
0.010.030.050.10
Cámara de carga
FunciónAlmacenar el agua desarenada y verter a la turbina, a través de la tubería de presión
Características
• Esta construido junto al desarenador• Puede construirse de varios materiales:
concreto, mampostería de piedra, ladrillo, madera, etc.
• Profundidad (la necesaria para evitar turbulencia a la entrada de la tubería).
• Provista de accesorios importantes: rejilla, vertedero lateral, tubería o compuerta de limpieza.
Tubería de presión
FunciónTransportar el agua a presión desde la cámara de carga hasta la turbina.
Materiales• Acero comercial• Policloruro de vinilo (PVC)• Polietileno• Asbesto cemento• Hierro dúctil centrifugado
Tubería de presión
Accesorios
• Juntas de expansión• Apoyos y anclajes• Válvulas (compuerta , mariposa)• Curvas• Reducciones• Uniones de reparación• Bridas
Tubería de presión
Consideraciones para el diseño (diámetro y espesor)
• Establecer la caída bruta y el caudal de diseño.
• Seleccionar el material • Tomar un diámetro tentativo• Medir o calcular la longitud de la tubería• Definir los cambios de dirección
(horizontal y vertical).• Tomar en cuenta los accesorios
Anclajes y apoyosFunción principal- Contrarrestar las fuerzas del agua en movimiento
para evitar que la tubería se mueva y pueda romperse.
Características- Los anclajes sirven para mantener en tierra a la
tubería, así como fijarla y evitar los movimientos laterales.
- Los apoyos son construidos de tal forma que permita el movimiento longitudinal de la tubería, al contraerse o dilatarse por cambios de temperatura.
Casa de fuerza
Función- Proteger, ubicar y cimentar adecuadamente al equipo electromecánico. Guardar herramientas, repuestos y equipos propios de la MCH.- Facilitar el trabajo y estadía del operador- Cimentar el inicio del canal de descarga
Canal de descarga Función principal- Conducir el agua turbinada hacia la misma
quebrada u otra fuente cercana a la casa de máquinas.
Características- Similar al canal de conducción, puede tener
mayor pendiente con la finalidad de reducir los costos de construcción.
- Ubicación en zona segura con relación a la cimentación de la casa, debe revestirse en su totalidad, a fin evitar la erosión del suelo.
GRACIAS
Gilberto Villanueva [email protected]
Joram GilJoram Gil
Cátedra UNESCO del AguaCátedra UNESCO del Agua
