es un trabajo de una presa de gravedad

1. PROYECTO DE OBRAS
HIDRAULICAS
GRUPO 11
Facultad de Ingeniería
Carrera: Ingeniería Civil

2. 1. NOMBRE DEL PROYECTO
Presa de Gravedad
2. OBJETIVOS
Ubicar la presa de la mejor manera tal que sea factible
técnica como económicamente.
Dimensionar el embalse a través del método RIPL y
simulación.
Diseñar el cuerpo de la presa.

3. TOPOGRAFÍA
2395
2400
2405
2410
2415
2420
2425
2430
2435
2440
0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 3000000 3500000 4000000
C
O
TA
m
snm
m
VOLUMENm3
GRAFICA VOLUMEN-ELEVACION _(COTAS)
Series1
Logarítmica (Series1)

4. TOPOGRAFÍA
2395
2400
2405
2410
2415
2420
2425
2430
2435
2440
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 110000 120000 130000 140000 150000 160000 170000 180000 190000 200000 210000 220000 230000
C
OTA
m
snm
m
VOLUMENm3
GRAFICAAREA-ELEVACION_(COTAS)
Series2

5. TOPOGRAFÍA
2395
2400
2405
2410
2415
2420
2425
2430
2435
2440
0,00 500,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00 3000,00 3500,00 4000,00
C
OTA
m
snm
m
VOLUMENmilesm3
GRAFICA VOLUMEN-ELEVACION _(COTAS)
Series1

6. CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL
EMBALSE

7. DIMENSIONAMIENTO DEL
EMBALSE
a) MÉTODO RIPL (PREDIMENSIONAMIENTO)
METODO DE RIPL
ÁREA
CUENCA km² 78 RIEGO
AÑO MES
OFERTA Qi
(l/s)
OFERTA Qi
(m3)
OFERTA
ACUMULADA
∑Qi (m3)
DEMANDA Di
(l/s)
DEMANDA Di
(m3)
DEMANDA
ACUMULADA
∑Di (m3)
∑Qi-∑Di
(m3)
1996 1 476,77 1235787 1235787 564,0 1461909 1461909 -226123
1996 2 425,62 1103203 2338990 487,0 1262213 2724123 -385133
1996 3 254,09 658611 2997600 346,5 898211 3622334 -624733
1996 4 135,21 350462 3348062 218,5 566227 4188560 -840498
1996 5 108,09 280177 3628239 38,0 98584 4287144 -658905
1996 6 99,15 256992 3885231 20,5 53084 4340228 -454997
1996 7 90,22 233841 4119072 22,4 58139 4398367 -279296
1996 8 87,31 226296 4345368 45,5 117964 4516331 -170963
1996 9 87,56 226946 4572314 109,9 284798 4801130 -228816
1996 10 82,14 212917 4785231 302,0 782775 5583904 -798673
1996 11 88,89 230411 5015643 534,8 1386076 6969980 -1954337
1996 12 526,35 1364301 6379943 578,0 1498141 8468121 -2088178
1997 13 1137,85 2949296 9329240 564,0 1461909 9930030 -600791
1997 14 1195,97 3099960 12429200 487,0 1262213 11192244 1236956
1997 15 2081,38 5394948 17824148 346,5 898211 12090454 5733693
1997 16 723,08 1874215 19698363 218,5 566227 12656681 7041681
1997 17 209,13 542054 20240417 38,0 98584 12755265 7485151
1997 18 159,81 414226 20654642 20,5 53084 12808349 7846293
1997 19 132,55 343578 20998221 22,4 58139 12866488 8131732
1997 20 121,87 315882 21314103 45,5 117964 12984452 8329651
1997 21 127,43 330310 21644413 109,9 284798 13269251 8375162
1997 22 126,54 328000 21972413 302,0 782775 14052025 7920388
1997 23 125,32 324822 22297235 534,8 1386076 15438101 6859134
1997 24 112,90 292646 22589881 578,0 1498141 16936242 5653640
1998 25 120,45 312197 22902078 564,0 1461909 18398151 4503927
1998 26 290,24 752307 23654385 487,0 1262213 19660365 3994021
1998 27 350,54 908606 24562991 346,5 898211 20558575 4004416
1998 28 281,04 728463 25291455 218,5 566227 21124802 4166653
1998 29 135,95 352376 25643830 38,0 98584 21223386 4420444
1998 30 119,09 308692 25952522 20,5 53084 21276470 4676052
1998 31 105,74 274077 26226599 22,4 58139 21334609 4891990
1998 32 99,75 258550 26485149 45,5 117964 21452573 5032576
1998 33 99,43 257735 26742885 109,9 284798 21737372 5005513
1998 34 97,61 253011 26995895 302,0 782775 22520146 4475749
1998 35 153,31 397372 27393268 534,8 1386076 23906222 3487046
1998 36 172,27 446530 27839798 578,0 1498141 25404363 2435435
1999 37 206,23 534556 28374355 564,0 1461909 26866272 1508082
1999 38 777,57 2015456 30389811 487,0 1262213 28128486 2261325
1999 39 1853,34 4803865 35193675 346,5 898211 29026696 6166979
1999 40 527,79 1368042 36561717 218,5 566227 29592923 6968794
1999 41 168,14 435822 36997539 38,0 98584 29691507 7306031
1999 42 135,94 352344 37349883 20,5 53084 29744591 7605292
1999 43 116,81 302763 37652646 22,4 58139 29802730 7849916
1999 44 109,07 282707 37935354 45,5 117964 29920694 8014660
1999 45 109,46 283722 38219076 109,9 284798 30205493 8013583
1999 46 107,13 277687 38496763 302,0 782775 30988267 7508495
1999 47 108,72 281806 38778569 534,8 1386076 32374343 6404226
1999 48 123,03 318900 39097469 578,0 1498141 33872484 5224985
-5000000
0
5000000
10000000
15000000
20000000
25000000
30000000
35000000
40000000
1 51 101 151 201
∑Qi-∑Di
(m3)
Meses desde 1996 al 2015
METODO DE RIPL
Series1

8. DIMENSIONAMIENTO DEL
EMBALSE
a) MÉTODO RIPL (PREDIMENSIONAMIENTO)
8375162 4004416 4370746
5005513 1508082 3497431
8013583 5224985 2788598
11047553 8929550 2118003
24351317 20740372 3610945
23655017 21600114 2054903
23470365 20521942 2948423
24081922 21382859 2699063
25283816 21565889 3717927
33324623 30634977 2689646
26643204 23213631 3429573
26158971 23117325 3041646
33282024 28479934 4802090
33358975 30532235 2826740
29129082 24817010 4312072
26784245 22911881 3872364
25204659 23457157 1747502
34822193 32861365 1960828
PROMEDIO 3138250
VOLUMEN DE
REGULACIÓN
REQUERIDO (m3)

9. MÉTODO DE SIMULACIÓN
Se evalúa el desempeño del embalse para diferentes volúmenes útiles.
Se adopta un volumen útil que garantice un desempeño adecuado, es decir, que la probabilidad de
falla en el servicio esté por debajo de un límite aceptable.
Se asume un nivel de riesgo.
DATOS DE EVAPORACIÓN
Se obtuvieron datos del SENAHMI para las estaciones más cercanas en Potosí (4000 msnm) y
Cochabamba (3000 msnm). Debido a que la presa se ubica sobre los 2300 msnm se decidió
utilizar los datos de evaporación de la estación de Cochabamba debido a la altura. Un ejemplo de
estos datos se muestra a continuación.

10. MÉTODO DE SIMULACIÓN
Mes Eto (mm)
Enero 4,81
Febrero 5,22
Marzo 4,87
Abril 4,64
Mayo 4,30
Junio 3,73
Julio 4,10
Agosto 4,73
Septiembre 5,55
Octubre 6,24
Noviembre 5,97
Diciembre 4,61

11. CÁLCULO DEL VOLUMEN
MUERTO DE LA PRESA
Considerando una tasa de producción de sedimentos de 110 ton/Km2/año, se aplicó a la
superficie de la cuenca de aporte para calcular el volumen muerto para 30 años.
110
𝑡𝑜𝑛
𝐾𝑚2𝑎ñ𝑜
∗ 78 𝐾𝑚2 ∗ 30 𝑎ñ𝑜𝑠 = 257400 𝑡𝑜𝑛
Datos obtenidos de una tesis para el cálculo del peso específico de los sedimentos:
Peso específico de los sedimentos según el criterio de E. W. Lane y V. A. Koelzer
Peso específico 20 años 1148,2 Kg/m3
Peso específico 50 años 1188,7 Kg/m3
Peso específico de los sedimentos según el criterio del U. S. S. C. S.
Peso específico min 784 Kg/m3
Peso específico max 1184 Kg/m3
Peso específico de los sedimentos según el criterio de Miller
Peso específico 20 años 966 Kg/m3
Peso específico 50 años 1029 Kg/m3
Se obtiene un promedio a los 20 años y 50 años
Peso específico 20 años 1057 Kg/m3
Peso específico 50 años 1134 Kg/m3
Peso específico promedio 1095 Kg/m3
Con el peso específico promedio calculamos el volumen de los
sedimentos para 30 años:
𝑉 𝑚𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜 = 257400 𝑡𝑜𝑛 ∗
1000 𝐾𝑔
1 𝑡𝑜𝑛
∗
1 𝑚3
1095 𝐾𝑔
= 235068

12. Aplicando el método de simulación el Volumen útil nos da 3150000 m3 y el Volumen total nos da 3385068 m3
con una confiabilidad de 75% que cumple para el Riego, como se muestra a continuación:

13. MÉTODO DE SIMULACIÓN
0,0E+00
5,0E+05
1,0E+06
1,5E+06
2,0E+06
2,5E+06
3,0E+06
3,5E+06
4,0E+06
4,5E+06
5,0E+06
5,5E+06
6,0E+06
6,5E+06
7,0E+06
7,5E+06
8,0E+06
8,5E+06
9,0E+06
9,5E+06
1,0E+07
1,1E+07
1,1E+07
1,2E+07
1,2E+07
0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120
Volumen
m³
Mes
Simulación del embalse: VR = 3,4e6
Volumen inicial Vo [m³] Volumen que ingresa Vi [m³]
Evaporación Total E [m³] Infiltración =f(h) I [m³]
Volúmenes entregados Riego Vap [m³] Demandas Riego Dap [m³]
Demandas Agua disponible Da [m³] Demandas agua disponible/ requerido Da [m³]
Rebalse R [m³]

14. ALTURA DE LA PRESA
Para un volumen total de 3385068 m3 corresponde una cota de 2436,8
msnm por tanto, el NMN será:
𝑁𝑀𝑁 = 2436.8 𝑚 − 2395 = 41.8𝑚
DISEÑO DEL CUERPO DE LA
PRESA
TRANSITO DE AVENIDA DEL EMBALSE
HIDROGRAMA DE ENTRADA
t (h) Q (m3/s)
0 0,000
2 45,511
4 22,760
10 0,000

15. 0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
0 2 4 6 8 10 12
Caudal
Q
(m3/s)
Tiempo (h)
Hidrograma de entrada

16. CURVA ALTURA VS AREA
Cota (msnm) h (m) A (m2) A (10^3 m^3)
2437,0 0 210852,60 211
2437,5 0,5 213362,75 213
2438,0 1 215872,90 216
2438,5 1,5 218383,05 218
2439,0 220893,20 221
y = 0,1992x - 42
R² = 1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
210,0 212,0 214,0 216,0 218,0 220,0 222,0
h
(m)
Area (10˄3 m˄2)
Curva Altura vs Área

17. Valores de C y L para los cálculos
C 2,21
L 8 m
Las iteraciones se realizarán cada 15 min eso es 0.25 horas.
t(h) Qi(m3/s) h(m) Qs(m3/s) area delta h
0 0 0 0 210,85
0,25 5,689 0 0 210,85 0,0121
0,0121 0,02365223 210,91 0,0121
0,0121 0,02349979 210,91 0,0121
0,5 11,378 0,0121 0,02349979 210,91 0,0363
0,0484 0,18826615 211,10 0,0359
0,0480 0,18612851 211,09 0,0360
0,75 17,067 0,0480 0,18612851 211,09 0,0598
0,1079 0,62643791 211,39 0,0589
0,1069 0,61791663 211,39 0,0589
1 22,756 0,1069 0,61791663 211,39 0,0821
0,1890 1,45313947 211,80 0,0803
0,1872 1,43178789 211,79 0,0803
1,25 28,444 0,1872 1,43178789 211,79 0,1027
0,2899 2,75941571 212,31 0,0998
0,2869 2,71751106 212,29 0,0999
0,2870 2,71882387 212,29 0,0998
1,5 34,133 0,2870 2,71882387 212,29 0,1211
0,4082 4,61017513 212,90 0,1169
0,4040 4,53959341 212,88 0,1171
0,4041 4,54220925 212,88 0,1171
1,75 39,822 0,4041 4,54220925 212,88 0,1371
0,5413 7,04029288 213,57 0,1316
0,5358 6,93338394 213,54 0,1319
0,5360 6,93792971 213,54 0,1319
2 45,511 0,5360 6,93792971 213,54 0,1506
0,6866 10,0582187 214,30 0,1438
0,6798 9,90851021 214,27 0,1441
0,6801 9,91564932 214,27 0,1441
Entrada Salida
t(h) Qi(m3/s) Qs(m3/s) h(m) Qsmax h max (m)
0,00 0,000 0 0 23,0390 1,1930
0,25 5,689 0,0235 0,0121
0,50 11,378 0,1861 0,0480
0,75 17,067 0,6179 0,1069
1,00 22,756 1,4318 0,1872
1,25 28,444 2,7188 0,2870
1,50 34,133 4,5422 0,4041
1,75 39,822 6,9379 0,5360
2,00 45,511 9,9156 0,6801
2,25 42,667 13,0521 0,8168
2,50 39,823 15,8287 0,9289
2,75 36,979 18,1655 1,0182
3,00 34,136 20,0305 1,0868
3,25 31,292 21,4245 1,1366
3,50 28,448 22,3680 1,1698
3,75 25,604 22,8915 1,1879
4,00 22,760 23,0390 1,1930
4,25 21,338 22,9272 1,1892
4,50 20,626 22,7080 1,1816
4,75 19,915 22,4342 1,1721
5,00 18,493 22,0716 1,1594
5,25 17,781 21,6322 1,1440
5,50 17,070 21,1671 1,1275
5,75 15,825 20,6470 1,1090
6,00 14,936 20,0733 1,0883

18. 0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00
Caudal
Q
(m3/s)
Tiempo (h)
Hidrograma Caudal vs. Tiempo

19. Finalmente, el tránsito de avenida para el
embalse será:
NAP = NMN + h
NAP = 41.8 m + 1.2m = 43 m

20. DIMENSIONAMIENTO DEL
VERTEDERO DE EXCEDENCIAS

21. PERFIL DEL VERTEDERO
PERFIL CREAGER
Ho (m/s) 1,206
X*Ho Lámina
0 0,126 0,000 0,152
0,1 0,036 0,121 0,043
0,2 0,007 0,241 0,008
0,3 0 0,362 0,000
0,4 0,006 0,482 0,007
0,5 0,025 0,603 0,030
0,6 0,06 0,723 0,072
0,7 0,098 0,844 0,118
0,8 0,147 0,965 0,177
0,9 0,198 1,085 0,239
1 0,256 1,206 0,309
1,1 0,322 1,326 0,388
1,2 0,393 1,447 0,474
1,3 0,477 1,568 0,575
1,4 0,565 1,688 0,681
1,5 0,662 1,809 0,798
1,6 0,764 1,929 0,921
1,7 0,873 2,050 1,053
1,8 0,987 2,170 1,190
1,9 1,108 2,291 1,336
2 1,235 2,412 1,489
Chorro teórico
Paramento
Y
X
-8,000
-7,000
-6,000
-5,000
-4,000
-3,000
-2,000
-1,000
0,000
0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000
Lámina
Y
Lámina X
Perfil Creager

22. CURVA DE GASTO H vs. Q DEL
VERTEDERO

23. 0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
0 10 20 30 40 50 60 70 80
He
(m)
Q (m3/s)
He vs. Q

24. CÁLCULO HIDRAÚLICO DEL
DISIPADOR DE ENERGÍA

25. Para números de Froud mayores a 4.5 se recomienda el empleo de disipadores de energía tipo III
cuando las velocidades de entrada no superen los 18 m/s, en nuestro caso la velocidad es de 12,3 m/s.

27. DISEÑO DEL CORONAMIENTO

29. K1 1,27 K1 1,27
K2 1 K2 1
A 1,6 A 1,6
C 0 C 0
Cota Normal 2436,8 Cota NAP 2438
Ancho de la cresta (m) 3,6 Ancho de la cresta (m) 3,6
F(Fetch) Km 0,665 F(Fetch) Km 0,67
V viento (Km/h) NMN 160 V viento (Km/h) NAP 80
h en metros (NMN) 20,90 h en metros (NAP) 21,50
BORDO LIBRE NORMAL BORDO LIBRE MÍNIMO
Cálculo de S (sobreelevación debida al arrastre del agua por el viento)
S (m) NMN 0,013 S (m) NAP 0,003
T 1,866 T 1,402
L (m) 5,432 L (m) 3,064
Hs (m) 0,987 Hs (m) 0,417
E 0,420 E 0,486
R (m) 0,365 R (m) 0,178
BL normal (m) 0,377 BL mínimo (m) 0,181
Cota BL normal 2437,2 Cota BL mínima 2438,2
DISEÑO DEL CORONAMIENTO

31. VERIFICACION AL DESLIZAMIENTO Y
A LA TENSION
VERIFICACIÓN AL DESLIZAMIENTO
El tipo de rocas que predomina en el área de estudio son rocas del Ortovícico principalmente rocas
sedimentarias (Matos, 2016), por lo que se tomará un coeficiente de cohesión de 1 MPa y un ángulo de
fricción de 35° de acuerdo a la tabla de parámetros de resistencia para rocas sedimentarias blandas
(Hernández, 2014).

32. VERIFICACION AL DESLIZAMIENTO NMN VERIFICACION AL DESLIZAMIENTO NAP
NIVEL SEDIMENTOS (m) 5 NIVEL SEDIMENTOS (m) 5
NMN (m) 41,8 NMN (m) 41,8
h (m) 1,2 h (m) 1,2
NAP (m) 43 NAP (m) 43
BORDO LIBRE (m) 0,4 BORDO LIBRE (m) 0,4
ALTURA TOTAL PRESA (m) 43,4 ALTURA TOTAL PRESA (m) 43,4
ANCHO CORONAMIENTO (m) 3,6 ANCHO CORONAMIENTO (m) 3,6
BASE DE LA PRESA (m) 34 BASE DE LA PRESA (m) 34
Peso específico agua (KN/m3) 9,8 Peso específico agua (KN/m3) 9,8
Peso específico sedimentos
sumergidos (KN/m3) 3,6
Peso específico sedimentos
sumergidos (KN/m3) 3,6
Peso específico hormigón (KN/m3) 24 Peso específico hormigón (KN/m3) 24
C (Kpa) 1000 C (Kpa) 1000
Angulo phi 35 Angulo phi 35
Ft (resistencia a tracción) 0 Ft (resistencia a tracción) 0
Tipo de presa A Tipo de presa A
F1 1,5 F1 1,2
F2 5 F2 4
X (m) 4,55 X (m) 4,55
P1 (KN) 3750 P1 (KN) 3750
P2 (KN) 14171 P2 (KN) 14171
Pp (KN) 17921 Pp (KN) 17921
S (KN) 6964 S (KN) 7164
N" (KN) 10957 N" (KN) 10757
T (KN) 8606 T (KN) 9105
N"tg phi /F1 +CA/F2 9835 N"tg phi /F1 +CA/F2 12177
N"tg phi /F1 +CA/F2 >T VERDADERO N"tg phi /F1 +CA/F2 >T VERDADERO
CUMPLE AL DESLIZAMIENTO CUMPLE AL DESLIZAMIENTO

33. VERIFICACION A LA TENSION NMN VERIFICACION A LA TENSION NAP
NIVEL SEDIMENTOS (m) 15,5 NIVEL SEDIMENTOS (m) 15,5
NMN (m) 41,8 NMN (m) 41,8
h (m) 1,2 h (m) 1,2
NAP (m) 43 NAP (m) 43
BORDO LIBRE (m) 0,4 BORDO LIBRE (m) 0,4
ALTURA TOTAL PRESA (m) 43,4 ALTURA TOTAL PRESA (m) 43,4
ANCHO CORONAMIENTO (m) 3,6 ANCHO CORONAMIENTO (m) 3,6
BASE DE LA PRESA (m) 34 BASE DE LA PRESA (m) 34
Peso específico agua (KN/m3) 9,8 Peso específico agua (KN/m3) 9,8
Peso específico sedimentos
sumergidos (KN/m3) 3,6
Peso específico sedimentos
sumergidos (KN/m3) 3,6
Peso específico hormigón (KN/m3) 24 Peso específico hormigón (KN/m3) 24
Tensión admisible roca Mpa 5 Tensión admisible roca Mpa 5
C (Kpa) 1000 C (Kpa) 1000
Angulo phi 35 Angulo phi 35
Ft (resistencia a tracción) 0 Ft (resistencia a tracción) 0
Tipo de presa A Tipo de presa A
F1 1,5 F1 1,2
F2 5 F2 4

34. X (m) 4,55 X (m) 4,55
P1 (KN) 3750 P1 (KN) 3750
P2 (KN) 14171 P2 (KN) 14171
Pp (KN) 17921 Pp (KN) 17921
S (KN) 6964 S (KN) 7164
T (KN) 8994 T (KN) 9493
Cálculo de los brazos
Brazo P1 (m) 15,20 Brazo P1 (m) 15,20
Brazo P2 (m) 3,27 Brazo P2 (m) 3,27
Brazo total (m) 13,93 Brazo total (m) 14,33
Cálculo de momentos Cálculo de momentos
MP1 (KNm) 56996 MP1 (KNm) 56996
MP2 (KNm) 46293 MP2 (KNm) 46293
Mt (KNm) 125315 Mt (KNm) 136060
SUMA Momentos (KNm) 22026 SUMA Momentos (KNm) 32770
N (KN) 17921 N (KN) 17921
Tensión en la punta (Kpa) 641 Tensión en la punta (Kpa) 697
Tensión en el talón (Kpa) 413 Tensión en el talón (Kpa) 357
Cálculo de la subpresión Cálculo de la subpresión
S (KN) 410 S (KN) 421
Talón (KN) -3 Talón (KN) 64
Punta (KN) -641 Punta (KN) -697
NO HAY FISURAMIENTO HAY FISURAMIENTO
F 2 Calculamos la sección intacta
Tension admiscible (Mpa) 2,50 e" 9,12
Tensión en la punta (Mpa) 0,64 T1 (m) 23,6
VERIFICA PARA LA CONDICION NORMAL B5 (KN) 725,4
F 3
Tension admiscible (Mpa) 1,67
Tensión en la punta (Mpa) 0,70
VERIFICA PARA LA CONDICION ACCCIDENTAL
Para el nivel Normal
410
413
641
3
641

38. CONCLUSIONES
Se realize el predimensionamiento de la presa por el
método de RIPL y el dimensionamiento por simulación.
La altura de la presa ser 43,4m
La base de la presa será 34m
El ancho de coronamiento será de 3,6m