UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO DE TITULACION

PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

NUCLEO ESTRUCTURANTE:

HIDRÁULICA

TEMA:

OPTIMIZACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL EMBALSE AZÚCAR CON EL

FUNCIONAMIENTO COMBINADO DEL VERTEDOR DE SERVICIO MÁS EL

VERTEDOR AUXILIAR

AUTOR

ANTONIO NUQUEZ BUSTAMANTE

TUTOR

ING. JORGE ENRIQUE HERBOZO ALVARADO

2015 – 2016

GUAYAQUIL – ECUADOR

AGRADECIMIENTO

A Dios y a los profesores del área de hidráulica

DEDICATORIA

A Dios y a mi abuela

TRIBUNAL DE GRADUACION

----------------------------------------- ------------------------------------ Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M. Sc. Ing. Enrique Herbozo Alvarado, MSc.

DECANO TUTOR

--------------------------------------- ------------------------------------- Ing. Alfredo Silva Sánchez. Ing. Manuel Gómez de la Torre, MSc.

VOCAL VOCAL

DECLARACION EXPRESA

De conformidad con el Art. XI del Reglamento de Graduación de la Facultad de Ciencias Matemáticas

y Físicas de la Universidad de Guayaquil.

La responsabilidad del contenido de este proyecto de Grado me corresponde exclusivamente y el

patrimonio intelectual a la Universidad de Guayaquil.

-------------------------------------------------------------

Francisco Antonio Nuquez Bustamante

C.I. 0928449180

INDICE GENERAL

AGRADECIMIENTO………………………………………………………...….…II

DEDICATORIA………………………………………………..……………….….. III

TRIBUNAL DE GRADUACION……………………………………………………..IV

DECLARACION EXPRESA ……………………………………….………...…XIV

CAPITULO I

DESCRIPCIÓN GENERAL EL PROYECTO

INTRODUCCIÓN. .................................................................................................................................... 1

1.2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA.- .................................................................................................... 3

1.3 JUSTIFICACIÓN. .......................................................................................................................... 4

1.4 OBJETIVOS ................................................................................................................................... 4

1.4.1.- OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO. ............................................................................. 4

1.4.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS. .................................................................................................. 5

1.5.- LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO. .............................................................. 5

1.6.- CARACTERÍSTICAS DEL EMBALSE Y LOS VERTEDORES ................................................. 6

CAPITULO II MARCO TEÓRICO

2.1.-IMPORTANCIA DEL AGUA. ......................................................................................................... 8

2.2.- EMBALSES. ............................................................................................................................. 13

2.2.1.- CAPACIDAD DE UN EMBALSE. ...................................................................................... 15

2.2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS EMBALSES.......................................................................... 16

2.3.- PRESAS. ..................................................................................................................................... 18

2.3.1.- FACTORES FÍSICOS QUE GOBIERNAN LA SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA. ....... 19

2.4.- VERTEDEROS. ......................................................................................................................... 21

2.4.1.- TIPOS DE VERTEDEROS. .................................................................................................... 22

2.4.1.- VERTEDEROS TIPO CIMACIO. .......................................................................................... 26

2.5.- TRÁNSITO DE AVENIDAS ......................................................................................................... 28

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 28

2.6.- TIEMPO DE RETORNO. .............................................................................................................. 32

CAPITULO III

ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES ACTUALES DE LAS OBRAS DE EXCEDENCIAS

3.1- CURVA COTAS –ÁREAS-VOLÚMENES. .................................................................................. 34

3.2.- ANÁLISIS DE DESCARGA DE LOS ALIVIADEROS. .............................................................. 36

3.3.- TRANSITO A TRAVÉS DE LAS OBRAS DE EXCEDENCIAS: .............................................. 38

CAPITULO IV PROPUESTA PLANTEADA

4.1.- ANALISIS DEL CAUDADL QUE TRANSITA POR LOS VERTEDORES CONSIDERANDO

LA ELEVACION DEL VERTEDOR DE SERVICIO HASTA LA COTA DEL VERTEDOR

AUXILIAR. ............................................................................................................................................ 53

4.2.- UTILIZACIÓN DE COMPUERTA EN EL VERTEDOR DE SERVICIO CON UNA ALTURA

IGUAL 1.50 METROS. .......................................................................................................................... 65

4.3.- UTILIZACIÓN DE COMPUERTA EN EL CIMACIO DEL VERTEDOR AUXILIAR CON

UNA ALTURA IGUAL 1.50 METROS. ............................................................................................... 78

CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ......................................................................................... 94

ANEXOS

BIBLIOGRAFIA

INDICE DE FIGURAS

FIGURA 1: UBICACIÓN GENERAL LA PRESA EL AZÚCAR .............................................................. 6

FIGURA 2: CASA ROMANA LLAMADA COMPLUVIUM .................................................................. 11

FIGURA 3: PRESA ROMANA DE ALMONACID DE LA CUBA ......................................................... 12

FIGURA 4: NIVELES DE OPERACIÓN DE UN EMBALSE ................................................................. 15

FIGURA 5: CURVAS DE ÁREA Y CAPACIDAD .................................................................................. 17

FIGURA 6: VERTEDERO TIPO LABERINTO, EMBALSE PUENTES MURCIA ............................... 23

FIGURA 7: VERTEDERO TIPO ABANICO, PRESA ALPINE CALIFORNIA. .................................... 24

FIGURA 8: VERTEDERO TIPO PICO DE PATO (PRESA BABA) ....................................................... 25

FIGURA 9: VERTEDORES EN POZO, O "MORNING GLORY” .......................................................... 26

FIGURA 10: VERTEDOR TIPO CREAGER ............................................................................................ 27

FIGURA 11: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y UN HIDROGRAMA DE SALIDA. ........................... 30

FIGURA 12: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL FUNCIONAMIENTO DE UN EMBALSE........... 32

FIGURA 13: VOLUMEN– ELEVACIÓN DEL EMBALSE EL AZÚCAR. ............................................ 35

FIGURA 14: AREA– ELEVACIÓN DEL EMBALSE EL AZÚCAR ...................................................... 35

FIGURA 15: CURVA DE DESCARGA DEL VERTEDOR DE SERVICIO DE LA PRESA EL

AZUCAR .................................................................................................................................................... 37

FIGURA 16: CURVA DE DESCARGA DEL VERTEDOR AUXILIAR ................................................. 37

FIGURA 17: REPRESENTACION GRAFICA EN LAS CONDICIONES ACTUALES. ....................... 38

FIGURA 18: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

50 AÑOS ..................................................................................................................................................... 39

FIGURA 19: TRANSITO DE LA AVENIDA MAXIMA CON DESCARGA DE LOS VERTEDORES

PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 50 AÑOS. ................................................................................. 41

FIGURA 20 HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

100 AÑOS ................................................................................................................................................... 42

FIGURA 21: TRANSITO DE LA AVENIDA MAXIMA CON DESCARGA DE LOS VERTEDORES

PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 100 AÑOS. ............................................................................... 44

FIGURA 22: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

500 AÑOS ................................................................................................................................................... 45

FIGURA 23: TRANSITO DE LA AVENIDA MAXIMA CON DESCARGA DE LOS VERTEDORES

PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 500 AÑOS. ............................................................................... 47

FIGURA 24: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

1000 AÑOS ................................................................................................................................................. 48

FIGURA 25: TRANSITO DE LA AVENIDA MAXIMA CON DESCARGA DE LOS VERTEDORES

PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 1000 AÑOS. ............................................................................. 50

FIGURA 26. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS VERTEDEROS, CONSIDERANDO LA

ELEVACIÓN DEL VERTEDOR DE SERVICIO HASTA LA COTA DEL VERTEDOR AUXILIAR. 52

FIGURA 27: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

50 AÑOS ..................................................................................................................................................... 53

FIGURA 28: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

50 AÑOS ..................................................................................................................................................... 55

FIGURA 29: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

100 AÑOS ................................................................................................................................................... 56

FIGURA 30: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

100 AÑOS ................................................................................................................................................... 58

FIGURA 31: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

500 AÑOS ................................................................................................................................................... 59

FIGURA 32: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

500 AÑOS ................................................................................................................................................... 61

FIGURA 33: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

1000 AÑOS ................................................................................................................................................. 62

FIGURA 34: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

1000 AÑOS ................................................................................................................................................. 64

FIGURA 35: ESQUEMA DE LA COLOCACION DE UNA COMPUERTA EN EL VERTEDERO DE

SERVICIO .................................................................................................................................................. 65

FIGURA 36: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

50 AÑOS ..................................................................................................................................................... 66

FIGURA 37: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

50 AÑOS ..................................................................................................................................................... 68

FIGURA 38: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

100 AÑOS ................................................................................................................................................... 69

FIGURA 39: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

100 AÑOS ................................................................................................................................................... 71

FIGURA 40: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

500 AÑOS ................................................................................................................................................... 72

FIGURA 41: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

500 AÑOS ................................................................................................................................................... 74

FIGURA 42: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 1000 AÑOS . 75

FIGURA 43: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

1000 AÑOS ................................................................................................................................................. 77

FIGURA 44: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS VERTEDEROS, CONSIDERANDO LA

UTILIZACIÓN DE COMPUERTA EN EL CIMACIO DEL VERTEDOR AUXILIAR CON UNA

ALTURA IGUAL 1.50 METROS. ............................................................................................................. 78

FIGURA 45: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

50 AÑOS ..................................................................................................................................................... 79

FIGURA 46: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

50 AÑOS ..................................................................................................................................................... 81

FIGURA 47: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

100 AÑOS ................................................................................................................................................... 82

FIGURA 48: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

100 AÑOS ................................................................................................................................................... 84

FIGURA 49: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE

500 AÑOS ................................................................................................................................................... 85

FIGURA 50: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

500 AÑOS ................................................................................................................................................... 87

FIGURA 51 : HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO

DE 1000 AÑOS .......................................................................................................................................... 88

FIGURA 52 : HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO

DE 1000 AÑOS .......................................................................................................................................... 90

INDICE DE TABLAS

TABLA 1: COORDENADAS U.T.M. DE LA UBICACIÓN DE LA PRESA EL AZÚCAR .................... 5

TABLA 2: COORDENADAS DE PERFIL TIPO CREAGER .................................................................. 28

TABLA 3: CURVA COTAS –ÁREAS-VOLÚMENES. ........................................................................... 34

Tabla 4: CAPACIDAD DE DESCARGA DE LOS DOS VERTEDORES ............................................... 36

TABLA 5: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 50 AÑOS .......................................................................................................................... 40

TABLA 6: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 100 AÑOS ........................................................................................................................ 43

TABLA 7: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 500 AÑOS ........................................................................................................................ 46

TABLA 8 : TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 1000 AÑOS ...................................................................................................................... 49

TABLA 9: RESULTADOS DE LOS ANALISIS ...................................................................................... 51

TABLA 10: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 50 AÑOS .......................................................................................................................... 54

TABLA 11: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 100 AÑOS ........................................................................................................................ 57

TABLA 12: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 500 AÑOS ........................................................................................................................ 60

TABLA 13: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 1000 AÑOS ...................................................................................................................... 63

TABLA 14: RESULTADOS DE LOS ANALISIS .................................................................................... 65

TABLA 15: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 50 AÑOS. ......................................................................................................................... 67

TABLA 16: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 100 AÑOS. ....................................................................................................................... 70

TABLA 17: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 500 AÑOS. ....................................................................................................................... 73

TABLA 18: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 1000 AÑOS. ..................................................................................................................... 76

TABLA 19: RESULTADOS DE LOS ANALISIS .................................................................................... 78

TABLA 20: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 50 AÑOS. ......................................................................................................................... 80

TABLA 21: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 100 AÑOS. ....................................................................................................................... 83

TABLA 22 : TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 500 AÑOS. ....................................................................................................................... 86

TABLA 23: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE

RETORNO DE 1000 AÑOS. ..................................................................................................................... 89

TABLA 24: RESULTADOS DE LOS ANALISIS. ................................................................................... 91

TABLA 25: RESULTADO DE ANÁLISIS EN LAS CONDICIONES ACTUALES .............................. 92

TABLA 26: RESULTADOS DE ANÁLISIS ............................................................................................. 92

TABLA 27: RESULTADOS DE ANÁLISIS ............................................................................................. 93

TABLA 28: RESULTADOS DE ANÁLISIS ............................................................................................. 93

1

CAPÍTULO I

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

1.1 INTRODUCCIÓN.

El presente proyecto, constituye una alternativa para la regulación de agua en el embalse El

Azúcar ubicada en la comuna Azúcar perteneciente a la provincia de Santa Elena.

La presa El Azúcar fue construida en el año 1965 por la Caja Nacional de Riego con el fin de

regular, retener y captar el líquido vital. Después de su construcción, este proyecto de

aprovechamiento hídrico, ha pasado por diferentes modificaciones y reconstrucciones debido a

los daños producidos por los fenómenos climatológicos de “El niño” más severos que afectaron

al país en los periodos 1982-1983 y 1997 - 1998.

Durante el fenómeno El Niño de 1983, el vertedor de servicio sufrió graves daños en las

paredes de canal de salida por el paso de los caudales excesivos en una obra con defectos

constructivos.

En 1995, el Centro de Estudios y Experimentación (C.E.D.E.X), Instituto Público de España,

realizó un estudio para la reparación y elevación de la cota del vertedor de servicio tipo Creager

que inicialmente se encontraba en la cota 44.20 msnm, elevándolo hasta la cota en la que

actualmente se encuentra la 45.00 msnm, es decir 80 centímetros más arriba de la cota inicial.

Además se construyó el segundo vertedor o vertedor auxiliar de 50 metros de longitud, cuya cota

de corona es la 45.50 msnm, es decir 50 centímetros más arriba del vertedero de servicio.

2

El funcionamiento hidráulico de los dos vertedores, provocó un vertido inadecuado por la

diferencia mínima de cotas entre los dos, que propició poca capacidad de trabajo al vertedor de

servicio y la salida de un caudal excesivo entre los dos vertedores con la descarga del vertedor

auxiliar que va a un canal previsto para una salida emergente con fuerte pendiente hasta el rio lo

cual provocó erosiones fuertes en un funcionamiento constante, durante el fenómeno

climatológico del año 1997-1998.

La reconstrucción del embalse El Azúcar fue necesaria porque pasó a formar parte del

transvase de agua a la península de Santa Elena, hoy provincia de Santa Elena. Dicho embalse se

abastece en época seca de un caudal de 4.6m3/s, bombeado desde el embalse Chongón, debiendo

aclararse que el paso del agua del embalse Chongón al embalse El Azúcar es necesaria debido a

la elevada evaporación del agua almacenada y el alto consumo del líquido vital por parte de los

agricultores y de AGUAPEN. En el caso que se dejara de enviar agua desde la estación de

bombeo Chongón hasta el embalse El Azúcar, el nivel de agua descendería, en un día, seis

centímetros aproximadamente, y se debe de tener presente que por debajo de la cota de 40.00

msnm el funcionamiento del canal Rio Verde se tornaría crítico en la aportación de agua cruda

para su potabilización y abastecimiento del líquido vital a los cantones de Santa Elena, La

Libertad, Salinas y las comunidades aledañas.

El agua es bombeada desde la estación CHONGÓN, al canal Chongón -Sube y Baja que tiene

una longitud de 20 kilómetros aproximadamente, llegando el líquido, por gravedad al cauce

natural del Rio Bejuco, afluente del Rio Grande- Cachul, el cual transporta el agua al embalse El

Azúcar.

3

Con la nueva modificación realizada al embalse El Azúcar, la capacidad actual es de

aproximadamente 48 millones de metros cúbicos, siendo la cota de la corona de la presa 49.75

msnm.

1.2 Definición del problema.-

En el periodo de octubre de 1997 a julio del 1998, que fue el segundo fenómeno El Niño,

de los últimos 50 años, el embalse se llenó a su cota máxima, y empezó el vertedero a funcionar

desde enero hasta junio de 1998. En ese lapso se produjo una precipitación de 120mm, llegando

el nivel del agua hasta la cota 46.20 msnm que es el máximo histórico alcanzado por el embalse,

llegando la carga de agua a 1.20 metros en el vertedor uno o de servicio y de 70 centímetros en el

vertedor auxiliar.

Debido a las constantes descargas en el vertedero del embalse El azúcar, el agua era

evacuada hacia el Rio Azúcar que pasa por la comuna del mismo nombre, lo que causó las

siguientes afectaciones:

Destrucción de la estructura del paso mojado que atravesaba el rio.

Colapso de 13 viviendas en la comuna.

Colapso del enrocado de protección de la zapata del puente principal de acceso a la

comuna El Azúcar.

Socavación en aguas abajo del vertedor numero dos o auxiliar.

4

1.3 Justificación.

El funcionamiento de los dos vertederos de la Presa El Azúcar, produjo socavación del enrocado

de la zapata del puente principal de acceso a la comuna y destruyó parcialmente la comuna El

Azúcar, la cual se encuentra a kilómetro y medio aguas abajo de la presa.

Asimismo erosionó el canal de salida, del vertedor auxiliar afectando la cimentación al final de la

rápida.

Con el planteamiento de una solución mediante este proyecto se espera:

Mejorar la seguridad de la población evitando problemas erosivos en las secciones del

río.

Optimizar el agua del embalse.

Controlar el cauce del rio, teniendo en cuenta que desde la construcción de la presa en

1967 hasta la fecha, no se habían producido daños de esa naturaleza en dicho cauce.

Mantener la mayor cantidad del líquido vital embalsado y así satisfacer las demandas de

la provincia de Santa Elena en cuanto a agua potable se refiere.

1.4 OBJETIVOS

1.4.1.- Objetivo general del proyecto.

Analizar el funcionamiento de los vertedores existentes en el proyecto en las condiciones

actuales y, como trabajarían si aumentamos las alturas en ambas estructuras colocando

compuertas para así tener una mejor regulación y almacenamiento de agua.

5

1.4.2.- Objetivos específicos.

Analizar el caudal que transita por los vertedores considerando la elevación del vertedor

de servicio hasta la cota del vertedor auxiliar.

Analizar el funcionamiento del vertedor auxiliar, colocando sobre él vertedor de servicio

una compuerta radial o una compuerta inflable de 1.50 metros.

Analizar el funcionamiento del vertedor de servicio, colocando sobre él vertedor auxiliar

una compuerta radial o una compuerta inflable de 1.50 metros.

1.5.- Localización geográfica del proyecto.

La presa El Azúcar está ubicado aguas arriba de la comuna El Azúcar a 1.5 km., Esta presa

fue construida por la Caja Nacional de Riego y reconstruida por C.E.D.EG.E.

TABLA 1: COORDENADAS U.T.M. DE LA UBICACIÓN DE LA PRESA EL AZÚCAR

Coordenadas UTM

Norte Este

A 9754234.44 548831.11

B 9752395.28 547635.97

C 9752510.81 546998.53

D 9753187.61 550672.01

FUENTE: MAPA HIDROGRÁFICO DE SANTA ELENA

6

FIGURA 1: UBICACIÓN GENERAL LA PRESA EL AZÚCAR

FUENTE: MAPA HIDROGRÁFICO DE SANTA ELENA

1.6.- Características del embalse y los vertedores

El embalse El Azúcar, tuvo una capacidad inicial de almacenamiento de 40 millones de

metros cúbicos aproximadamente, con cota inicial de corona de presa de 46.00 msnm. En 1995,

la corona de esta estructura, subió a 49.75 msnm, formando un bordo libre de 4.25metros, con lo

que, la capacidad del embalse, ascendió a 48 millones de metros cúbicos aproximadamente. En

dicha fecha, la corona del vertedor de servicio de la presa El Azúcar subió de la cota 44.20msnm

a la 45 msnm y se construyó un nuevo vertedor denominado auxiliar cuya cota de corona está en

la cota 45.50 msnm.

7

El vertedor de servicio, es de tipo Creager y tiene 16.00 metros de longitud. El vertedor

auxiliar, también tipo de Creager, tiene una longitud de 50 metros, y como se manifestó

anteriormente, la cota de su corona esta 50 centímetros por encima del vertedor de servicio.

A continuación del vertedor de servicio, existe un canal de descarga (rápida), de

hormigón armado, que tiene una longitud aproximada de 120 metros y un ancho de 8 metros.

8

CAPÍTULO 2:

MARCO TEÓRICO

2.1.-Importancia del agua.

El agua es imprescindible para la vida, para satisfacer necesidades placenteras y para el

uso de cada día”. “Esto mismo es lo que decía, con toda razón, el arquitecto romano Vitrubio en

sus Diez Libros de Arquitectura. Todas las sociedades han necesitado estar siempre cercanas a

este valioso recurso, en especial cuando los grupos humanos abandonaron el nomadismo. Los

asentamientos venían determinados por varios factores- zonas altas que los protegieran, por

ejemplo-, pero, ante todo, el emplazamiento era dado por la existencia de una fuente de agua

suficiente que permitiera el abastecimiento humano y otras tantas actividades que requieren del

valioso líquido.

Desde los principios de la existencia del hombre, la presencia del agua ha sido uno de los

ejes fundamentales en los que se ha basado el desarrollo de cualquier asentamiento, ciudad o

cultura. Tanto es así que desde las más remotas civilizaciones se ha intentado manipular los

caudales de agua para sacarles el máximo rendimiento en la agricultura, abastecimiento urbano,

ornamentación, etc.

Existen restos e indicios de infraestructuras hidráulicas en las antiguas culturas Egipcia,

Mesopotámica, Griega y China, pero ninguna de ellas llegó a igualar la destreza con la que los

romanos consiguieron captar el agua, transportarla, distribuirla y eliminarla.

9

La ingeniería civil romana se desarrolló de tal modo que hoy en día se les considera como

los mejores ingenieros de la antigüedad, habiendo legado un amplio patrimonio por todo el

territorio que ocupó su vasto imperio. En general, no se puede decir que fuesen grandes

innovadores, pero por contra, en sus edificaciones emplearon principios físicos y constructivos

simples, el trabajo de los esclavos y mucho tiempo. En lo que respecta a la gestión de las aguas,

consiguieron canalizarla hasta los puntos de consumo, elevarla a los edificios y fuentes, repartirla

por los campos, etc.

El abastecimiento a las poblaciones lo realizaban tomando el agua de fuentes naturales,

ríos, pozos, lagos, etc. que, por un lado, cumpliesen con los requisitos de calidad implantados en

aquella época, más por sentido práctico e intuición sanitaria que por sus escasos conocimientos

químicos y, por otro, asegurasen un caudal de agua suficiente.

Roma dominó este recurso como nunca antes lo había hecho otra cultura-junto con el

opus caementicum, quizás sean las técnicas hidráulicas el principal síntoma de evolución

cultural-. Desde sencillos procedimientos para almacenar y extraer agua hasta magnas

construcciones, populosas ciudades eran abastecidas –a veces con agua procedente desde varios

kilómetros- calle por calle mediante una amplia red de redistribución. Europa no volvería a verlo

hasta bien entrado el siglo XIX.

De hecho, una vez que se produjo la caída de la ciudad de Roma y comenzó la Edad

Media, la ciudad de Roma se abasteció de nuevo, más de mil años, de las aguas contaminadas

10

del Tiber, lo que ocasionó innumerables problemas de salud, hasta que los papas del

Renacimiento mandaron a reconstruir los acueductos que abastecían de agua limpia a la ciudad.

El agua además tenía importantes implicaciones religiosas y filosóficas. Muchas

religiones del mundo antiguo consideraban al agua como un poder originario. De hecho, en

Egipto, donde el recurso más importante era el Nilo, existía una liturgia relacionada con el agua

en los templos. Para los filósofos, no se equivocaban, era una sustancia siempre presente en los

organismos vivos. Muchos fueron los que afirmaron que el agua, entre otras, siempre era una

sustancia básica.

Parece lógico pensar que lo más sencillo era tomar el agua de los propios ríos, lagos y

lagunas. Sin embargo, las aguas de éstos no eran tenidas en buena consideración, al menos por

los romanos según nos comenta Frontino que fue autor de una obra llamada De aquis urbis

Romae. Los ríos, en especial, han sido siempre los lugares naturales para el desecho, la

putrefacción de animales muertos o la propia defecación de éstos. Aquello, pudo provocar que el

agua de éstos no fuera lo suficientemente salubre para el consumo. De hecho, el propio Vitrubio

da diversas técnicas para averiguar la calidad del líquido. Por ello los romanos idearon diferentes

maneras para abastecerse.

Antes de que se realizaran grandes obras de infraestructura hídrica, uno de los

procedimientos para el aprovisionamiento del agua fue la creación de depósitos, en donde se

guardaba el agua procedente de la lluvia –la cual se consideraba que poseía propiedades mucho

más salubres-. Así, hacia el siglo VI a.C., las casas romanas estaban dotadas de cisternas que

11

recogían el agua del tejado. Hacia el siglo III a.C., para mejorar la recogida de este líquido, se

comenzaron a construir en el atrium de los domus una abertura cuadrangular en el tejado,

llamada compluvium, por donde caía el agua procedente de los distintos tejados.

FIGURA 2: CASA ROMANA LLAMADA COMPLUVIUM

FUENTE: latindedavidpe.blogspot.com

La parte exterior de la cisterna solía ser de piedra, pero pronto se observó que se producía

filtraciones, perdiéndose agua. Por ello, el hormigón romano solía ser mezclado con la puzolana,

que es piedra volcánica, machacandola hace que el cemento sea impermeable.

12

Otras Fuentes

Unos de los recursos, en donde las había, solía ser el uso de las fuentes naturales de

donde brotaba agua de forma constante. Para su mejor uso, se solían realizar canalizaciones, así

como la construcción de estanques que permitieran almacenar el agua.

A veces, los estanques junto a las fuentes se podían convertir en auténticos embalses que

almacenaban el agua de forma masiva, en especial cuando la fuente solo la suministraba de

forma estacional. Se solía incluso inspeccionar los orígenes de las fuentes y, en su caso, se

practicaban sobre roca, canales para mejorar el flujo de agua. A veces, si éstos eran lo

suficientemente amplios, se realizaban complejas presas, que daban lugar a verdaderos lagos,

como sucedía con las presas construidas para alimentar de agua a la villa de Nerón en Subiaco.

Allí se crearon tres lagos artificiales llamados Simbruina Stagna.

FIGURA 3: PRESA ROMANA DE ALMONACID DE LA CUBA

FUENTE: http://catedu.es/aragonromano/presas.htm.

13

Las presas Romana, no tenían nada que envidiar a las actuales. Fueron construidas para

mantenerse a lo largo del tiempo, y eran realizadas de mampostería y paramento de sillar en su

mayoría. Pese a todo, son pocos los vestigios que se tienen de ellas.

En los momentos actuales, el rápido crecimiento de la población mundial y en

consecuencia el incremento de la demanda del recurso AGUA, han obligado al hombre a

racionalizar su explotación y a utilizar su ingenio para planificar, controlar y administrar tan

preciado elemento, base fundamental de la vida.

Por este motivo el hombre sigue construyendo estructuras en los ríos denominadas presas

las cuales, impiden el paso del agua por el cauce formándose de esta manera los embalses, pero

no ha sido hasta muy recientemente cuando este tipo de construcciones ha tenido un crecimiento

considerable. La creciente demanda de agua y de energía hidroeléctrica, así como las múltiples

aplicaciones adicionales de los embalses, ha impulsado considerablemente su construcción. En el

mundo actual, las represas destinadas a producir energía hidroeléctrica son las que resaltan más

por ser las de mayor tamaño. Estas represas cada vez más altas y anchas, han permitido

almacenar una cantidad cada vez mayor de agua.

2.2.- Embalses.

Los embalses permiten regular, almacenar el escurrimiento de un rio, abastecer de líquido

vital a poblaciones, ya sea para el consumo humano o bien para riego, controlar las inundaciones,

14

generar energía eléctrica para la sociedad a través de una turbina, es decir, que los embalases

son necesarios para satisfacer múltiples requerimiento que hay en la población

Los embalses posen niveles característicos que son:

Nivel muerto del embalse (NME): es el nivel mínimo de agua en el embalse. Delimita

superiormente el volumen muerto del embalse.

Nivel mínimo de operación del embalse (NMOE): delimita superiormente el volumen

generado para la altura mínima del agua necesaria para el buen funcionamiento de toma de agua.

Nivel normal del agua (NNE): delimita superiormente al volumen útil del embalse, que es el

que se aprovecha y gasta en función de diferentes propósitos: energía, suministro de agua, etc.

Nivel máximo de embalse (N Max. E): Se presenta temporalmente durante la creciente de los

ríos dando lugar al volumen forzado del embalse.

15

FIGURA 4: NIVELES DE OPERACIÓN DE UN EMBALSE

2.2.1.- Capacidad de un embalse.

La capacidad de un embalse se mide por el volumen de agua contenido en su vaso de

almacenamiento para una altura dada de la presa y de su aliviadero. Podemos distinguir tres

capacidades o volúmenes característicos:

1) El volumen muerto o capacidad de azolves; 2) el volumen útil y 3) la suma de ambos

que nos da el volumen total.

Vt = Va + Vu

16

El volumen de azolves es el volumen que debemos tener en el vaso para almacenar los

sedimentos. Éstos son transportados por el agua a lo largo del río y, con el paso del tiempo, se

van depositando también a lo largo del embalse. El período que tarda en colmarse esta

capacidad, constituye la vida útil del embalse y se estima, para proyectos pequeños, que esto

suceda en unos 50 años y para los grandes proyectos en unos 100 años.

El volumen útil es el necesario para sustituir las demandas y las pérdidas de agua durante

un período determinado de funcionamiento del embalse. Debe ser de tal proporción, que

garantice dentro de un periodo hidrológico escogido, el riego o cualquier otra demanda de toda el

área disponible aprovechable. Cuando se presentan períodos muy secos, no previstos en el

período de estudio, se puede racionar el agua prudentemente alargando así lo más posible, el

tiempo de abastecimiento y evitando dejar completamente vacía la capacidad útil del embalse

para el año siguiente.

2.2.2 Características de los embalses.

Las curvas de áreas y de capacidades de un embalse, son las que nos permitirán conocer

gráficamente los volúmenes capaces de ser almacenados en el embalse y las áreas que llegara el

nivel de agua para cualquier altura de la presa. Estas curvas nos permiten seleccionar entre varias

alternativas, aquellas que presentan mayores capacidades para la misma altura de la presa.

Lo más importante de un embalse es su capacidad de almacenamiento, que se representa

por medio de las curvas características que son dos:

17

Curva área-elevación: se constituye a partir de información topográfica

planimetrando el área comprendida entre cada curva de nivel del vaso topográfico.

Indica la superficie inundada correspondiente a cada elevación.

Curva capacidad-elevación: se obtiene mediante la integración de la curva área-

elevación. Indica el volumen almacenado correspondiente a cada elevación.

Para dibujar estas curvas se elige un sistema de coordenadas rectangulares y sobre el eje

de las abscisas, a escala determinada, se dibujan los volúmenes, mientras que en las ordenadas,

se dibujan las cotas a partir de la del fondo del río. Se dibuja también las áreas inundadas,

usando el sentido contrario a la curva de volúmenes para evitar confusiones al usar el gráfico.

FIGURA 5: CURVAS DE ÁREA Y CAPACIDAD

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

26

AREA (*10E5M2)

VOLUMNEAREA

0510152025

26

31

36

41

46

51

26

31

36

41

46

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

CO

TA (

m)

VOLUMEN (*10E6 m3)

18

Los cálculos de los volúmenes, de las áreas colocados en las curvas deben hacerse muy

atentemente y lo más preciso posible. Si se cometen errores al calcularlas o dibujarlas, éstos se

reflejarán en las dimensiones de todas las estructuras que integrarán el futuro proyecto.

2.3.- Presas.

Según Vallarino Canovas del Castillo, “Una presa es una estructura hidráulica que se

asienta sobre un cauce; al cerrar el paso al agua, la remansa y forma un lago (embalse) que cubre

una cierta extensión”

Y añade el mismo autor; que aunque “La presa y el embalse se presentan como conceptos

separados, forman un conjunto indivisible”

Las presas que forman los embalses, las hay de diferentes tipos:

Por su uso

Derivadoras

Reguladoras

Por su proyecto hidraulico

Vertedoras

No vertedoras

19

2.3.1.- Factores físicos que gobiernan la selección del tipo de presa.

La selección del mejor tipo de presa para un lugar determinado requiere la consideración

cuidadosa de las características de cada tipo, en relación con los accidentes físicos del lugar y la

adaptación a los fines para los que se supone que va a servir la presa, así como lo que respecta a

la economía, seguridad, y otras limitaciones que pudieran existir. La elección final del tipo de

presa se hará generalmente después de considerar estos factores. Usualmente, el factor más

importante para determinar la elección final del tipo de presa será el costo de construcción.

A continuación se discute importantes factores físicos para la selección del tipo de presa.

Por su proyecto

estructural

De gravedad

De contrafuertes

De Arco

Por sus materiales

De hormigon armado

De tierra

De enrocado

20

Topografía.

La topografía en gran parte dicta la primera elección del tipo de presa. Una corriente angosta

sugiere la construcción de una presa vertedora, mientras que las llanuras bajas sugieren una presa

de tierra con un vertedor de excedencias separado. El sitio donde será colocado el vertedor es un

factor importante que dependerá en gran parte de la topografía local y que, a su vez, tendrá una

gran importancia en la selección final del tipo de presa.

Condiciones geológicas y la cimentación.

Las condiciones de la cimentación depende de la características geológicas y del espesor de los

extracto que va a soporta el peso de la presa, es decir, que dicha cimentación limitara la elección

de tipo de presa que se va a escoger para un determinado proyecto.

Hay diferentes tipos de cimentaciones y si estas son de roca solida existen pocas restricciones al

elegir el tipo de presa adecuado.

Si la cimentación es de grava y ésta ha sido bien compactada se puede construir presas de tierra,

de enroscamiento presas bajas de concreto.

Si la cimentación es de limo o de arena fina se puede construir sobre ella presas de gravedad de

poca altura, pero no sirven para presas de enrocamiento.

Si la cimentación es de arcilla primero se debe realizar un tratamiento especial para colocar sobre

ella un presa la cual no podrá ser ni de concreto ni de gravedad ni de escollera.

21

Materiales disponibles.

Los materiales para las presas de varios tipos, que pueden encontrarse algunas veces cerca o en

el lugar, son:

Suelos para los terraplenes.

Rocas para perraplenes y para enrocamiento.

Agregados para concreto (arena, grava, piedra triturada).

Siempre se deberá tener en cuenta que, los bancos de préstamo, es decir, los lugares donde se

extraerán los materiales para la construcción de una presa, deberán están ubicados a distancias

razonables del sitio de emplazamiento de estas estructuras.

Tamaño y situación del vertedor de demasías

El tamaño y la ubicación del vertedor dentro de un proyecto de aprovechamiento hídrico jugaran

un rol importante en la selección del tipo de presa pues, por un vertedor pasaran las avenidas y

de su buen funcionamiento dependerá la seguridad de la presa.

2.4.- Vertederos.

Los vertedores utilizados en los proyectos de aprovechamiento hídrico permiten evacuar el

agua sobrante o el agua de las avenidas que no cabe en el embalse.

22

Tipos de vertedores

Los vertedores se clasifican usualmente de acuerdo a la característica más importante que

poseen.

Pueden ser controlados y no controlados, según tengan compuertas o no.

Se clasifican en libres y ahogados o sumergidos, según donde se encuentre el

nivel del agua de aguas abajo.

También se clasifican en de pared delgada y de pared gruesa según el ancho que

posean en corte transversal.

Los vertederos más comunes que existen son los de pared vertical o caída libre, los que

tienen un perfil que se ajusta a la lámina vertiente (tipo Creager), con rápida, vertederos tipo

pozo (morning glory) y sifones. También existen los de canal lateral, de abanico, de laberinto,

pico de pato entre otros.

2.4.1.- Tipos de Vertederos.

Vertedero Tipo Laberinto

Este tipo de vertedero se utiliza generalmente se emplean donde se requiere determinada

longitud y esta no se dispone en el terreno y es necesario generar longitud mediante estructuras

en zigzag, estas estructuras o módulos pueden constituirse por medio de triángulos, rectángulos o

trapecios, como se indica en la Figura 6.

23

FIGURA 6: VERTEDERO TIPO LABERINTO, EMBALSE PUENTES MURCIA

FUENTE: BALAIRÓN PÉREZ LUIS. AVANCES EN INVESTIGACIÓN EN MATERIA DE SEGURIDAD HIDRÁULICA

DE PRESAS

Vertedero Tipo Abanico

Este tipo de vertedero generalmente se emplea cuando se pretende tener menor excavación

manteniendo la longitud de vertedero, esta estructura es un cimacio tipo Creager curveado con

relación a la dirección del escurrimiento, que resbala al corredor donde se produce el resalto,

como se observa en la Figura 7.

En la generalidad de los casos, para evacuar el agua hacia el cuenco disipador se consideran dos

rápidas, el diseño de la primera consiste en determinar la pendiente de la misma de manera que el

calado de agua en ella sea igual al calado contraído en el talón del vertedero, a fin de evitar la

24

formación de un resalto hidráulico que pueda sumergir la estructura. La pendiente de la segunda

rápida depende la topografía del sitio de emplazamiento, el diseño consiste en determinar los

calados de agua que se generan en ella y las propiedades del flujo a la entrada del cuenco

disipador (calado y número de Froude). La estructura terminal consiste en un cuenco disipador

de resalto hidráulico, el dimensionamiento de esta estructura se realiza de acuerdo a las

recomendaciones del “Bureau of Reclamation”.

FIGURA 7: VERTEDERO TIPO ABANICO, PRESA ALPINE CALIFORNIA.

FUENTE: BALAIRÓN PÉREZ LUIS. AVANCES EN INVESTIGACIÓN EN MATERIA DE SEGURIDAD HIDRÁULICA

DE PRESAS

Vertedero Pico Pato

Son frecuentemente utilizados en canales de riego, ya que garantizar un nivel aguas arriba con

poca variación, debido a que desarrolla una gran longitud y tiene su eje geométrico de manera

que facilita la salida del agua de manera uniforme. Esta longitud es desarrollada a lo largo de una

25

superficie maciza de hormigón armado en forma de pico de pato es por ello de su nombre

peculiar, como se observa en la Figura8.

FIGURA 8: VERTEDERO TIPO PICO DE PATO (PRESA BABA)

FUENTE: WWW.HIDROLITORAL.GOB.EC

Vertedores en pozo, o "morning glory”

Son vertedores en los que la toma de agua está situada horizontalmente; desde allí el agua cae a

un pozo vertical, o casi vertical, hasta alcanzar una conducción horizontal que la lleva al cauce

del río aguas abajo. Pueden considerarse en este tipo de aliviaderos tres partes principales: un

vertedero de control, una transición vertical y un conducto cerrado de desagüé. Cuando la

entrada es en forma de cráter se denominan a menudo, vertederos circulares o vertederos-pozo.

26

FUENTE: WWW.LAMAZMORRAABANDON.COM

2.4.1.- Vertederos tipo Cimacio.

FUENTE: WWW.SAGARPA.GOB.MX

Los vertedores de cimacio tienen una sección en forma de S. La curva superior del cimacio

ordinariamente se hace que se ajuste rigurosamente al perfil de la superficie inferior de una

lámina de agua con ventilación cayendo de un vertedor de cresta delgada. La lámina de agua se

adhiere al paramento del perfil, evitando el acceso del aire a la cara inferior de la lámina. Para la

FIGURA 9: VERTEDORES EN POZO, O "MORNING GLORY”

27

recarga efectuada con la carga de proyecto, el agua se desliza sobre la cresta sin interferencia de

la superficie que la limita y alcanzar casi su eficiencia máxima de descarga. El perfil, en la parte

que se sigue de de derrame. Una curva inversa al piel del talud desvía al agua hacia el lavadero

de estanque amortiguador o dentro del canal de descarga del vertedor.

Este vertedor, como cualquier otro, posee los siguientes componentes:

FIGURA 10: VERTEDOR TIPO CREAGER

FUENTE: PRESAS PEQUEÑA

Las expresiones utilizadas para este trazado en aguas arriba son:

R1=0.53H

R2=0.235H

XC= 0.284H

YC=0.127H

28

La sección de aguas abajo del vertedor se obtiene con la siguiente ecuación:

Y=(0.5/H^0.85)(X)^1.85

Para la realización de dicho perfil, también puede usarse las coordenadas dadas por el mismo

Creager.

TABLA 2: COORDENADAS DE PERFIL TIPO CREAGER

FUENTE: PROPIA

2.5.- Tránsito de avenidas

Introducción

Una función importante de los embalses y sus obras complementarias, es la de laminar las

avenidas en las zonas de inundación. El embalse recolecta el agua, hasta un nivel óptimo de

operación, y hasta ese momento funciona en forma normal. Ante la presencia de crecidas, el

agua del embalse sobrepasa el nivel normal de operación, y este exceso de agua es desalojado

X Y

0 0.126

0.1 0.036

0.2 0.007

0.3 0

0.4 0.006

0.5 0.025

0.6 0.06

0.7 0.098

0.8 0.147

0.9 0.198

1 0.256

1.5 0.662

2 1.235

2.5 1.96

3 2.824

3.5 3.818

4 4.93

4.5 6.22

29

por el vertedero, cuya función es precisamente evacuar el agua que sobre pasa el nivel de la

corona.

El vertedero debe tener una longitud de corona tal que asegure el correcto desalojo del agua de

las crecidas, sin que produzca daños en aguas abajo de la propia estructura, y en las zonas

aledañas.

Mediante el análisis de laminación de las crecidas se puede determinar cuáles serán los caudales

que deben soportar las estructuras y el caudal de crecida que se debe desalojar.

Generalidades.

El preveer una catástrofe aguas abajo del embalse, limita la capacidad de las obras de

evacuación, los vertederos, es por ello que estos elementos deben asegurar dicha laminación. Es

por esto que el nivel de agua, producido por las ondas de crecidas está ligado a la capacidad de

evacuación, a la seguridad limitando la laminación y las características del vaso y la cuenca.

Para poder realizar un cálculo correcto de laminación de la onda de crecida, se necesita

identificar dicha onda, la precisión depende de la exactitud de los datos con los que se la

determine..

En cuanto se produce la crecida, aumentan el caudal, empieza a subir el nivel del agua en el

embalse, y el caudal que se desaloja será mayor. Lo que produce un hidrograma de entrada

mayor al de salida produciéndose un volumen adicional en el embalse. En el tiempo que finalice

el evento se restablecerá el comportamiento del embalse.

30

FIGURA 11: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y UN HIDROGRAMA DE SALIDA.

FUENTE: SIMULACIÓN DEL TRÁNSITO DE AVENIDAS EN EL LAGO DE CHAPALA

Tránsito de crecidas en el embalse

Para evaluar el tránsito de crecidas en un embalse, es necesario realizar un balance hidrológico

en una cuenca, el mismo que viene dado por la ecuación de continuidad:

𝑑𝑎 / 𝑑𝑡 = 𝐸 − 𝑄

Dónde:

a= Almacenamiento en la cuenca

E= Entrada de agua a la cuenca

Q= Salida de agua de la cuenca.

La ecuación de continuidad, es dependiente puesto que tiene dos incógnitas “a” y “Q”, para ello

se necesita una segunda ecuación para tener un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, y

31

poder resolver el sistema, la segunda ecuación a emplearse es la de almacenamiento, está ultima

depende de la naturaleza del sistema a estudiar.

𝑆 = 𝑓(𝑄)

Para el presente caso se utilizará el método de la piscina nivelada para medir el tránsito a través

de un embalse, la relación entre el caudal de salida y el almacenamiento es invariable. La

ecuación necesita un caudal fijo a la salida para tener una elevación constante de la superficie

esto es una superficie de agua horizontal, el almacenamiento está relacionado a la elevación de la

superficie de agua y el caudal de salida es función de la altura de agua sobre la cresta, así el

almacenamiento y el caudal de salida pueden relacionarse para producir una función de

almacenamiento invariable de valor único. El pico de salida se produce cuando el hidrograma de

salida se produce al mismo tiempo que el de entrada (el máximo almacenamiento ocurre cuando)

𝑑𝑎 /𝑑𝑡 = 𝐸 −𝑄 = 0

Método de la piscina nivelada

Con los datos del hidrograma de entrada y las características de almacenamiento, y mediante el

proceso de transito de la piscina nivelada se obtendrá el hidrograma a la salida del vertedero con

la superficie horizontal. Para resolver el proceso de transito de piscina nivelada se puede utilizar

el método de diferencias finitas o Runge-Kutta.

Diferencias finitas o Runge-kutta

Esta forma de resolución está vinculada a la hidráulica del flujo a través del embalse. Se divide el

intervalo de tiempo en tres incrementos en los cuales se calcula la superficie de agua y el caudal

a la salida. Con la expresión de continuidad:

32

𝑑𝑎 /𝑑𝑡 = 𝐸(𝑡)−𝑄(𝐻)

𝑑𝑎 = S (H) dH

Donde “S” es la superficie o área que corresponde a la elevación del agua “H”.

Caudal de entrada y salida de un vaso:

FIGURA 12: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL FUNCIONAMIENTO DE UN EMBALSE.

FUENTE: SIMULACIÓN DEL TRÁNSITO DE AVENIDAS EN EL LAGO DE CHAPALA.

2.6.- Tiempo de retorno.

Es el tiempo promedio en años, en que se presenta un evento de igual o mayor magnitud,

es decir, está asociada con la probabilidad de suceso de un evento igual o mayor.

T =(𝑛 + 1)

𝑚

Tenemos:

T= Periodo de retorno en años

33

N= número de datos registrado.

M= número de orden de la lista de datos ordenada de mayor a menor.

Del periodo de retorno podemos decir que mientras mayor sea el periodo de retorno,

menor es la probabilidad de suceso de un evento mayor o igual.

En conclusión, podemos decir, que el periodo de retorno es similar a un factor de

seguridad; mientras mayor sea el periodo de retorno considerado para un mismo registro, menor

será la probabilidad de ocurrencia de un evento igual o mayor.

El periodo de retorno se debe de elegir con criterio económico teniendo en consideración

lo siguiente:

Tipo de estructura

Facilidad de reparación y ampliación

Vida útil de la obra

Peligro de pérdidas de vida humanas.

34

CAPITULO 3 ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES ACTUALES DE LAS OBRAS DE

EXCEDENCIA

3.1- Curva cotas –áreas-volúmenes.

Como se dijo anteriormente, lo más importante de un embalse es su capacidad de

almacenamiento, que se representa por medio de las curvas características que son dos:

Curva áreas-elevaciones, Curva volúmenes-elevación.

En el cuadro siguiente tenemos las características del embalse de presa El Azúcar.

TABLA 3: CURVA COTAS –ÁREAS-VOLÚMENES.

COTA (m) AREA VOLUMEN

(km2) (hrn3)

26 0 0

30 0.2 0.4

35 0.45 1.2

40 3.9 9.2

41 5.7 14

42 7.6 20.4

43 9.4 29

44 11.2 38.8

45 12.9 48.4

46 14.8 58.4

47 16.6 68.4

48 18.4 78.4

49 20.2 88.4

FUENTE: ACONDICIONAMIENTO PRESA DEL AZUCAR, 1996

35

FIGURA 13: VOLUMEN– ELEVACIÓN DEL EMBALSE EL AZÚCAR.

FUENTE: ACONDICIONAMIENTO PRESA DEL AZUCAR, 1996.

FIGURA 14: AREA– ELEVACIÓN DEL EMBALSE EL AZÚCAR

FUENTE: ACONDICIONAMIENTO PRESA DEL AZUCAR, 1996

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Co

ta (

m)

Volumen(hm)

26272829303132333435363738394041424344454647484950

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Co

ta (

m)

Area (Km2)

36

3.2.- Análisis de descarga de los aliviaderos.

Para conocer la descarga de los vertedores se utiliza la siguiente formula:

𝑄 = 𝐶 ∗ 𝐿 ∗ 𝐻32

En donde:

Q= Descarga en 𝑚3

𝑠.

C= Coeficiente de descarga

L= Anchura de la cotona del vertedero

H= Carga máxima sobre los perfiles Creager, metros.

En nuestro proyecto L= 16 metros (vertedor de servicio)

L= 50 metros (vertedor auxiliar)

En el siguiente cuadro se muestra los caudales descargado por ambos vertedor.

Tabla 4: CAPACIDAD DE DESCARGA DE LOS DOS VERTEDORES

CALCULO DE CAUDAL POR REBOSES DE VERTEDOR DE SERVICIO Y AUXILIAR

COTA DE EMBALSE EL AZUCAR

VERTEDOR 1 VERTEDOR 2 CAUDAL EVACUADO POR LOS DOS VERTEDORES (m3/seg)

CARGA H (m)

CAUDAL (m3/seg)

CARGA H (m)

CAUDAL (m3/seg)

45.00 0.00 0.00 0 0.00 0.00

45.10 0.10 1.01 0 0.00 1.01

45.20 0.20 2.86 0 0.00 2.86

45.30 0.30 5.26 0 0.00 5.26

45.40 0.40 8.10 0 0.00 8.10

45.50 0.50 11.31 0 0.00 11.31

45.60 0.60 14.87 0.10 3.16 18.03

45.70 0.70 18.74 0.20 8.94 27.69

45.80 0.80 22.90 0.30 16.43 39.33

45.90 0.90 27.32 0.40 25.30 52.62

46.00 1.00 32.00 0.50 35.36 67.36

46.50 1.50 58.79 1.00 100.00 158.79

47.00 2.00 90.51 1.50 183.71 274.22

47.50 2.50 126.49 2.00 282.84 409.33

48.00 3.00 166.28 2.50 395.28 561.56

37

FIGURA 15: CURVA DE DESCARGA DEL VERTEDOR DE SERVICIO DE LA PRESA EL AZUCAR

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

FIGURA 16: CURVA DE DESCARGA DEL VERTEDOR AUXILIAR

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

45,00

45,50

46,00

46,50

47,00

47,50

48,00

48,50

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00

CO

TA (

m)

CAUDAL (m3/seg)

45,50

45,60

45,70

45,80

45,90

46,00

46,10

46,20

46,30

46,40

46,50

46,60

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00

CO

TA (

m)

CAUDAL (m3/seg)

38

3.3.- TRANSITO A TRAVÉS DE LAS OBRAS DE EXCEDENCIAS:

Se hará el análisis para las condiciones actuales de los vertederos

FIGURA 17: REPRESENTACION GRAFICA EN LAS CONDICIONES ACTUALES.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

39

3.3.1.- Tránsito de una avenida en las condiciones actuales para los diferentes tiempos de

retorno.

FIGURA 18: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 50 AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Cau

dal

(m

3/s

)

tiempo (h)

40

TABLA 5: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

50 AÑOS

Longitud del vertedor #2

50 Longitud del vertedor #1

16

Coef. C (1,7 – 2.2) 2

horas (h)

t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (*10^6 m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el embalse

Vol. Acumulado

48.4

1

3600 0 0 45 0 0.000 0.000 48.400

2

1.513 0.0054 45.001 0.0010 0.000 0.005 48.405

3

9.08 0.03268 45.004 0.0080 0.000 0.033 48.438

4

75.667 0.27240 45.0311 0.1755 0.001 0.272 48.710

5

234.567 0.84444 45.115 1.2479 0.004 0.840 49.550

6

446.435 1.60716 45.274 4.5896 0.017 1.591 51.140

7

620.469 2.23368 45.494 11.110 0.040 2.194 53.334

8

726.403 2.615 45.749 33.1681 0.119 2.496 55.830

9

756.67 2.7240 46.01 68.902 0.248 2.476 58.306

10

718.836 2.5878 46.21 102.4176 0.369 2.219 60.525

11

635.602 2.2881 46.39 136.403 0.491 1.797 62.322

12

544.804 1.9612 46.53 165.0937 0.594 1.367 63.689

13

454.002 1.6344 46.62 184.5112 0.664 0.970 64.659

14

370.76 1.3347 46.68 197.8617 0.712 0.622 65.282

15

295.101 1.0623 46.72 206.9376 0.745 0.317 65.599

16

234.567 0.8444 46.729 208.9988 0.752 0.092 65.691

17

181.6 0.6537 46.72 206.9376 0.745 -0.091 65.600

18

143.767 0.5175 46.7 202.3823 0.729 -0.211 65.389

19

113.5 0.4086 46.67 195.6145 0.704 -0.296 65.093

20

90.8 0.3268 46.64 188.9258 0.680 -0.353 64.740

21

83.23 0.2996 46.6 180.1324 0.648 -0.349 64.391

22

75.667 0.2724 46.56 171.4837 0.617 -0.345 64.046

23

68.1 0.2451 46.53 165.0937 0.594 -0.349 63.697

24

60.533 0.2179 46.49 156.7046 0.564 -0.346 63.351

25

52.96 0.1906 46.46 150.5123 0.542 -0.351 63.000

26

49.940 0.1797 46.43 144.4069 0.520 -0.340 62.659

27

45.400 0.1634 46.4 138.3895 0.498 -0.335 62.325

28

42.373 0.1525 46.36 130.5057 0.470 -0.317 62.007

29

39.346 0.1416 46.33 124.6991 0.449 -0.307 61.700

30

36.320 0.1307 46.3 118.9854 0.428 -0.298 61.403

31

33.2934 0.1198 46.27 113.3661 0.408 -0.288 61.114

32

27.996 0.1007 46.24 107.8429 0.388 -0.287 60.827

33

25.756 0.0927 46.21 102.4176 0.369 -0.276 60.551

34

24.213 0.0871 46.18 97.0920 0.350 -0.262 60.288 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

41

FIGURA 19: TRANSITO DE LA AVENIDA MAXIMA CON DESCARGA DE LOS VERTEDORES PARA UN

TIEMPO DE RETORNO DE 50 AÑOS.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Cau

dal

(m

3/s

)

Tiempo (h)

42

FIGURA 20 HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 100

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Cau

dal

(m

3/s

)

tiempo (h)

43

TABLA 6: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

100 AÑOS

Longitud del vertedor #2 50

Longitud del vertedor #1 16

Cota del vertedor 45

Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h)

Q de entrada (m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el embalse

Vol. Acumulado

48.4

1 3600 0.000 0.0000 45 0 0.000 0.000 48.400

2 1.751 0.0063 45.001 0.001 0.000 0.006 48.406

3 10.506 0.0378 45.006 0.015 0.000 0.038 48.444

4 37.547 0.1352 45.036 0.219 0.001 0.134 48.578

5 271.396 0.9770 45.133 1.552 0.006 0.971 49.550

6 516.527 1.8595 45.317 5.711 0.021 1.839 51.389

7 717.885 2.5844 45.571 13.807 0.050 2.535 53.924

8 840.451 3.0256 45.86 47.121 0.170 2.856 56.779

9 875.470 3.1517 46.14 90.150 0.325 2.827 59.607

10 831.696 2.9941 46.39 136.404 0.491 2.503 62.110

11 735.394 2.6474 46.58 175.790 0.633 2.015 64.124

12 630.338 2.2692 46.75 213.835 0.770 1.499 65.624

13 525.282 1.8910 46.85 237.377 0.855 1.036 66.660

14 428.980 1.5443 46.907 251.165 0.904 0.640 67.300

15 341.433 1.2292 46.937 258.527 0.931 0.298 67.599

16 271.396 0.9770 46.942 259.761 0.935 0.042 67.641

17 210.113 0.7564 46.924 255.328 0.919 -0.163 67.478

18 166.339 0.5988 46.9 249.457 0.898 -0.299 67.179

19 131.321 0.4728 46.86 239.776 0.863 -0.390 66.788

20 105.056 0.3782 46.82 230.227 0.829 -0.451 66.338

21 96.302 0.3467 46.78 220.810 0.795 -0.448 65.889

22 87.547 0.3152 46.72 206.938 0.745 -0.430 65.460

23 78.792 0.2837 46.67 195.615 0.704 -0.421 65.039

24 70.038 0.2521 46.64 188.926 0.680 -0.428 64.611

25 61.283 0.2206 46.61 182.317 0.656 -0.436 64.175

26 57.781 0.2080 46.55 169.344 0.610 -0.402 63.774

27 52.528 0.1891 46.51 160.880 0.579 -0.390 63.384

28 49.026 0.1765 46.47 152.567 0.549 -0.373 63.011

29 45.524 0.1639 46.44 146.432 0.527 -0.363 62.648

30 42.023 0.1513 46.4 138.390 0.498 -0.347 62.301

31 38.526 0.1387 46.37 132.462 0.477 -0.338 61.962

32 32.392 0.1166 46.34 126.624 0.456 -0.339 61.623

33 29.766 0.1072 46.3 118.985 0.428 -0.321 61.302

34 28.015 0.1009 46.28 115.229 0.415 -0.314 60.988 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

44

FIGURA 21: TRANSITO DE LA AVENIDA MAXIMA CON DESCARGA DE LOS VERTEDORES PARA UN

TIEMPO DE RETORNO DE 100 AÑOS.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Cau

dal

(m

3/s

)

Tiempo (h)

Caudal de entrada Caudal de Salida

45

FIGURA 22: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 500

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Cau

dal

(m

3/s

)

Tiempo (h)

46

TABLA 7: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

500 AÑOS

Longitud del vertedor #2 16

Longitud del vertedor #1 50

Cota del vertedor 45.5

Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h)

t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el embalse

Vol. Acumulado

48.4

1 3600 0 0 45 0 0.000 0.000 48.400

2 2.504 0.0090 45.001 0.0010 0.000 0.009 48.409

3 15.0277 0.0540 45.006 0.0148 0.000 0.054 48.463

4 125.231 0.4508 45.047 0.3260 0.001 0.450 48.913

5 388.2161 1.3975 45.174 2.3225 0.008 1.389 50.302

6 738.8629 2.6599 45.4 11.3137 0.041 2.619 52.921

7 1026.894 3.6968 45.49 32.1278 0.116 3.581 56.502

8 1202.2176 4.5083 45.925 56.1749 0.202 4.306 60.808

9 1252.31 4.2829 46.269 113.1805 0.407 3.875 64.684

10 1189.6945 3.7869 46.63 186.7140 0.672 3.115 67.799

11 1051.9404 3.2459 46.94 259.2674 0.933 2.313 70.111

12 901.663 2.7049 47.19 323.4089 1.164 1.541 71.652

13 751.386 2.2090 47.39 378.0672 1.361 0.848 72.500

14 613.6319 1.7582 47.54 420.9092 1.515 0.243 72.743

15 488.4 1.3975 47.64 450.3187 1.621 -0.224 72.519

16 388.2161 1.0819 47.71 471.2992 1.697 -0.615 71.905

17 300.5511 0.8565 47.744 481.6050 1.734 -0.877 71.027

18 237.939 0.6762 47.762 487.0913 1.754 -1.077 69.950

19 187.8486 0.5409 47.764 487.7021 1.756 -1.215 68.735

20 150.2772 0.4959 47.753 484.3455 1.744 -1.248 67.488

21 137.754 0.4508 47.739 480.0848 1.728 -1.277 66.210

22 125.231 0.4057 47.722 474.9280 1.710 -1.304 64.906

23 112.7079 0.3606 47.7 468.282 1.686 -1.325 63.581

24 100.1848 0.3047 47.675 460.7688 1.659 -1.354 62.227

25 84.6617 0.2975 47.647 452.4023 1.629 -1.331 60.896

26 82.652 0.2704 47.618 443.7914 1.598 -1.327 59.569

27 75.138 0.2524 47.588 434.9424 1.566 -1.313 58.256

28 70.129 0.2344 47.556 425.5697 1.532 -1.298 56.958

29 65.12 0.2163 47.525 416.555 1.500 -1.283 55.675

30 60.11088 0.1983 47.49 406.4569 1.463 -1.265 54.410

31 55.1016 0.1668 47.459 397.5822 1.431 -1.264 53.145

32 46.335 0.1532 47.425 387.9248 1.397 -1.243 51.902

33 42.5785 0.1442 47.388 377.5065 1.359 -1.215 50.687

34 40.0739 0.1317 47.353 367.7397 1.324 -1.192 49.495

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

47

FIGURA 23: TRANSITO DE LA AVENIDA MAXIMA CON DESCARGA DE LOS VERTEDORES PARA UN

TIEMPO DE RETORNO DE 500 AÑOS.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 5 10 15 20 25 30 35 40

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Series1 Series2

48

FIGURA 24: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 1000

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

CA

UD

AL

(m#/

s)

TIEMPO (h)

49

TABLA 8 : TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

1000 AÑOS

Longitud del vertedor #2 50

Longitud del vertedor #1 16

Cota del vertedor 45

Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h)

t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el embalse

Vol. Acumulado

48.4

1 3600 0 0 45 0 0.000 0.000 48.400

2 2.504 0.0090 45.001 0.001 0.000 0.009 48.409

3 15.0277 0.0540 45.006 0.0148 0.000 0.054 48.463

4 125.231 0.450 45.051 0.3685 0.001 0.450 48.913

5 388.2161 1.3975 45.19 2.6502 0.010 1.388 50.301

6 738.862 2.6599 45.453 9.75657 0.035 2.625 52.925

7 1026.894 3.6968 45.565 41.2236 0.148 3.548 56.474

8 1202.2176 4.3279 45.995 66.5866 0.240 4.088 60.562

9 1252.31 4.5083 46.424 143.196 0.516 3.993 64.555

10 1189.6945 4.2829 46.82 230.2265 0.829 3.454 68.009

11 1051.9404 3.7869 47.16 315.4612 1.136 2.651 70.660

12 901.663 3.2459 47.43 389.3400 1.402 1.844 72.505

13 751.386 2.7049 47.63 447.347 1.610 1.095 73.599

14 613.6319 2.2090 47.77 489.5363 1.762 0.447 74.046

15 488.4 1.7582 47.87 520.4436 1.874 -0.115 73.931

16 388.2161 1.3975 47.92 536.1339 1.930 -0.533 73.398

17 300.5511 1.0819 47.946 544.3545 1.960 -0.878 72.520

18 237.939 0.8565 47.944 543.7207 1.957 -1.101 71.420

19 187.8486 0.6762 47.93 539.290 1.941 -1.265 70.154

20 150.2772 0.5409 47.9 529.8391 1.907 -1.366 68.788

21 137.754 0.4959 47.87 520.4436 1.874 -1.378 67.410

22 125.231 0.4508 47.83 508.0045 1.829 -1.378 66.032

23 112.7079 0.4057 47.79 495.6668 1.784 -1.379 64.654

24 100.1848 0.3606 47.76 486.4807 1.751 -1.391 63.263

25 84.6617 0.3047 47.73 477.3524 1.718 -1.414 61.849

26 82.652 0.2975 47.69 465.2721 1.675 -1.377 60.472

27 75.138 0.2704 47.64 450.3187 1.621 -1.351 59.121

28 70.129 0.2524 47.6 438.4748 1.579 -1.326 57.795

29 65.12 0.2344 47.57 429.6618 1.547 -1.312 56.483

30 60.11088 0.2163 47.53 418.0052 1.505 -1.288 55.194

31 55.1016 0.1983 47.49 406.4569 1.463 -1.265 53.929

32 46.335 0.1668 47.45 395.0180 1.422 -1.255 52.674

33 42.5785 0.1532 47.41 383.6896 1.381 -1.228 51.446

34 40.0739 0.1442 47.39 378.0672 1.361 -1.217 50.229 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

50

FIGURA 25: TRANSITO DE LA AVENIDA MAXIMA CON DESCARGA DE LOS VERTEDORES PARA UN

TIEMPO DE RETORNO DE 1000 AÑOS.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

-1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35

Cau

dal

(m

3/s

)

TIEMPO(h)

Caudal de entrada Caudal de Salida

51

A continuación se detalla los resultados del análisis

TABLA 9: RESULTADOS DE LOS ANALISIS

TIEMPO

DE

RETORNO

NIVEL DE

AGUA (M) CAUDAL (M3/S)

VOLUMEN

(*10^6 M3)

50 46.729 208.99 65.691

100 46.942 259.76 67.641

500 47.764 487.7 68.735

1000 47.946 544.35 72.52 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

De acuerdo a los resultados de la tabla 11 vemos que la avenida que se presentó en 1997 -

1998 corresponde a un tiempo de retorno entre 50 y 100 años y trabajando los 2 vertedores.

52

CAPÍTULO 4 PROPUESTA PLANTEADA

Debido a los problemas producidos con el funcionamiento junto de los dos vertedores en las

condiciones actuales del embalse El Azúcar, este proyecto realizara el análisis de tres propuestas

planteada como solución para la regulación del embalse y es la siguiente:

Analizar el caudal que transita por los vertedores considerando la elevación del vertedor

de servicio hasta la cota del vertedor auxiliar.

La colocación de una compuerta plana de 1.50 metros en el vertedero de servicio.

Colocación de una compuerta plana de 1.50 metros en el vertedero auxiliar

Primer caso:

Analizar el caudal que transita por los vertedores considerando la elevación del vertedor de

servicio hasta la cota del vertedor auxiliar.

FIGURA 26. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS VERTEDEROS, CONSIDERANDO LA ELEVACIÓN

DEL VERTEDOR DE SERVICIO HASTA LA COTA DEL VERTEDOR AUXILIAR.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

53

4.1.- Tránsito de una avenida para los diferentes tiempos de retornos considerando la

elevación del vertedor de servicio hasta la cota del vertedor auxiliar.

FIGURA 27: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 50 AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

54

TABLA 10: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO

DE 50 AÑOS

Longitud del vertedor 66

Cota del vertedor 45

Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h)

t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el embalse

Vol. Acumulado

53.4

1 3600 0 0 45.5 0 0.000 0.000 53.400

2 1.5133 0.00544788 45.501 0.00417421 0.000 0.005 53.405

3 9.08 0.032688 45.504 0.03339365 0.000 0.033 53.438

4 75.667 0.2724012 45.5311 0.72395991 0.003 0.270 53.708

5 234.5677 0.84444372 45.598 4.04960855 0.015 0.830 54.538

6 446.4353 1.60716708 45.694 11.279154 0.041 1.567 56.104

7 620.4694 2.23368984 45.924 36.4437212 0.131 2.102 58.207

8 726.403 2.6150508 46.169 72.2292504 0.260 2.355 60.562

9 756.67 2.724012 46.441 120.492043 0.434 2.290 62.852

10 718.8364 2.58781104 46.62 156.45915 0.563 2.025 64.877

11 635.6028 2.28817008 46.79 193.400903 0.696 1.592 66.468

12 544.8024 1.96128864 46.98 237.665698 0.856 1.106 67.574

13 454.002 1.6344072 47.07 259.670976 0.935 0.700 68.274

14 370.76 1.334736 47.1 267.149217 0.962 0.373 68.647

15 295.101 1.0623636 47.16 282.316371 1.016 0.046 68.693

16 234.5677 0.84444372 47.171 285.127172 1.026 -0.182 68.511

17 181.6 0.65376 47.15 279.769166 1.007 -0.353 68.157

18 143.767 0.5175612 47.14 277.229667 0.998 -0.480 67.677

19 113.5 0.4086 47.12 272.173885 0.980 -0.571 67.106

20 90.8 0.32688 47.09 264.64861 0.953 -0.626 66.480

21 83.23 0.299628 47.05 254.724946 0.917 -0.617 65.862

22 75.667 0.2724012 47.01 244.928517 0.882 -0.609 65.253

23 68.1 0.24516 46.98 237.665698 0.856 -0.610 64.643

24 60.533 0.2179188 46.94 228.096 0.821 -0.603 64.039

25 52.96 0.190656 46.91 221.005255 0.796 -0.605 63.434

26 49.9402 0.17978472 46.88 213.989548 0.770 -0.591 62.844

27 45.4002 0.16344072 46.85 207.04969 0.745 -0.582 62.262

28 42.3735 0.1525446 46.81 197.915986 0.712 -0.560 61.702

29 39.3468 0.14164848 46.78 191.156419 0.688 -0.547 61.155

30 36.32018 0.13075265 46.75 184.475608 0.664 -0.533 60.622

31 33.2934 0.11985624 46.72 177.874494 0.640 -0.520 60.102

32 27.99679 0.10078844 46.69 171.35405 0.617 -0.516 59.586

33 25.7567 0.09272412 46.66 164.915287 0.594 -0.501 59.085

34 24.2134 0.08716824 46.63 158.559255 0.571 -0.484 58.601 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

55

FIGURA 28: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 50 AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

56

FIGURA 29: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 100

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

57

TABLA 11: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

100 AÑOS

Longitud del vertedor

66 Cota del vertedor 45

Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h)

t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el embalse

Vol. Acumulado

53.4

1

3600 0 0 45.5 0 0.000 0.000 53.400

2

1.7509 0.0063 45.501 0.004 0.000 0.006 53.406

3

10.5056 0.0378 45.504 0.033 0.000 0.038 53.444

4

37.547 0.1351 45.536 0.901 0.003 0.132 53.576

5

271.3957 0.9770 45.633 6.402 0.023 0.954 54.530

6

516.527 1.859 45.817 23.559 0.085 1.775 56.305

7

717.885 2.5843 46.021 49.639 0.179 2.406 58.710

8

840.451 3.0256 46.31 96.228 0.346 2.679 61.389

9

875.47 3.1516 46.59 150.215 0.541 2.611 64.000

10

831.696 2.9941 46.82 200.1865 0.721 2.273 66.274

11

735.394 2.6474 47.01 244.9285 0.882 1.766 68.039

12

630.338 2.2692 47.18 287.4338 1.035 1.234 69.274

13

525.282 1.8910 47.27 310.8378 1.119 0.772 70.046

14

428.9803 1.5443 47.345 330.8022 1.191 0.353 70.399

15

341.4333 1.2291 47.37 337.5486 1.215 0.014 70.413

16

271.3957 0.9770 47.362 335.3848 1.207 -0.230 70.183

17

210.1128 0.756 47.354 333.2257 1.200 -0.443 69.740

18

166.3393 0.5988 47.35 332.147 1.196 -0.597 69.143

19

131.3205 0.472 47.31 321.4339 1.157 -0.684 68.458

20

105.0564 0.3782 47.27 310.8378 1.119 -0.741 67.718

21

96.3017 0.3466 47.23 300.3606 1.081 -0.735 66.983

22

87.547 0.3151 47.17 284.8712 1.026 -0.710 66.273

23

78.7923 0.2836 47.12 272.1738 0.980 -0.696 65.577

24

70.0376 0.252 47.09 264.6486 0.953 -0.701 64.876

25

61.2829 0.2206 47.06 257.1939 0.926 -0.705 64.171

26

57.781 0.2080 47 242.4994 0.873 -0.665 63.506

27

52.528 0.1891 46.96 232.8644 0.838 -0.649 62.856

28

49.0263 0.1764 46.92 223.3605 0.804 -0.628 62.229

29

45.52444 0.1638 46.89 216.3197 0.779 -0.615 61.614

30

42.0225 0.1512 46.85 207.0496 0.745 -0.594 61.020

31

38.526 0.1386 46.82 200.1865 0.721 -0.582 60.438

32

32.39239 0.1166 46.79 193.4009 0.696 -0.580 59.858

33

29.7659 0.1071 46.75 184.4756 0.664 -0.557 59.301

34

28.01504 0.1008 46.73 180.0659 0.648 -0.547 58.754 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

58

FIGURA 30: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 100

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

59

FIGURA 31: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 500

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

60

TABLA 12: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

500 AÑOS

Longitud del vertedor

66

Cota del vertedor 45.5 Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h) t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el

embalse

Vol. Acumulado

53.4

1

3600 0 0 45.5 0 0.000 0.000 53.400

2

2.28654 0.0082 45.501 0.0041 0.000 0.008 53.408

3

13.71924 0.0493 45.506 0.0613 0.000 0.049 53.457

4

114.327 0.4115 45.547 1.3449 0.005 0.407 53.864

5

354.4137 1.2758 45.644 7.2130 0.026 1.250 55.114

6

674.5293 2.4283 45.714 13.0675 0.047 2.381 57.495

7

937.4814 3.3749 45.89 32.1492 0.116 3.259 60.755

8

1097.5392 3.9511 46.125 65.2219 0.235 3.716 64.471

9

1143.27 4.115 46.519 135.7798 0.489 3.627 68.098

10

1086.1065 3.9099 46.88 213.9895 0.770 3.140 71.237

11

960.3468 3.4572 47.19 290.004 1.044 2.413 73.651

12

823.1544 2.9633 47.44 356.6781 1.284 1.679 75.330

13

685.962 2.4694 47.64 413.2326 1.488 0.982 76.312

14

560.2023 2.0167 47.79 457.4326 1.647 0.370 76.682

15

445.8753 1.6051 47.89 487.7202 1.756 -0.151 76.531

16

354.4137 1.2758 47.924 498.164 1.793 -0.518 76.014

17

274.3848 0.9877 47.914 495.085 1.782 -0.795 75.219

18

217.2213 0.7819 47.892 488.3325 1.758 -0.976 74.243

19

171.4905 0.6173 47.894 488.9451 1.760 -1.143 73.100

20

137.1924 0.4938 47.883 485.57 1.748 -1.254 71.846

21

125.7597 0.452 47.869 481.3062 1.733 -1.280 70.566

22

114.327 0.4115 47.852 476.1347 1.714 -1.303 69.264

23

102.8943 0.3704 47.75 445.5 1.604 -1.233 68.030

24

91.4616 0.3292 47.725 438.0956 1.577 -1.248 66.782

25

80.0289 0.2881 47.697 429.8520 1.547 -1.259 65.523

26

75.45582 0.2716 47.668 421.3692 1.517 -1.245 64.278

27

68.5962 0.2469 47.638 412.6534 1.486 -1.239 63.039

28

64.02312 0.2304 47.606 403.4237 1.452 -1.222 61.817

29

59.45004 0.214 47.575 394.5491 1.420 -1.206 60.611

30

54.87696 0.1975 47.509 375.8753 1.353 -1.156 59.455

31

50.30388 0.1810 47.54 384.6087 1.385 -1.203 58.252

32

42.30099 0.1522 47.475 366.3739 1.319 -1.167 57.085

33

38.87118 0.1399 47.438 356.1267 1.282 -1.142 55.943

34

38.58464 0.1389 47.403 346.5230 1.247 -1.109 54.834 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

61

FIGURA 32: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 500

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

62

FIGURA 33: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 1000

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

63

TABLA 13: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

1000 AÑOS

Longitud del vertedor #1

66

Cota del vertedor 45 Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h) t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el

embalse

Vol. Acumulado

53.4000

1

3600 0 0.0000 45.5 0.000 0.0000 0.000 53.4000

2

2.504 0.0090 45.501 0.004 0.0000 0.009 53.4090

3

15.028 0.0541 45.506 0.061 0.0002 0.054 53.4629

4

125.231 0.4508 45.551 1.520 0.0055 0.445 53.9082

5

388.216 1.3976 45.54 1.056 0.0038 1.394 55.3020

6

738.862 2.6599 45.603 4.363 0.0157 2.644 57.9462

7

1026.894 3.6968 45.815 71.582 0.2577 3.439 61.3853

8

1202.218 4.3280 46.245 151.250 0.5445 3.783 65.1688

9

1252.310 4.5083 46.674 248.343 0.8940 3.614 68.7831

10

1189.695 4.2829 47.07 351.177 1.2642 3.019 71.8018

11

1051.940 3.7870 47.41 448.473 1.6145 2.172 73.9742

12

901.663 3.2460 47.68 531.196 1.9123 1.334 75.3079

13

751.386 2.7050 47.88 595.412 2.1435 0.562 75.8694

14

613.632 2.2091 48.02 641.796 2.3105 0.101 75.9708

15

488.400 1.7582 48.12 675.630 2.4323 0.674 76.6448

16

388.216 1.3976 48.17 692.762 2.4939 1.096 77.7412

17

300.551 1.0820 48.196 701.728 2.5262 -1.444 76.2970

18

237.939 0.8566 48.194 701.037 2.5237 -1.667 74.6298

19

187.849 0.6763 48.18 696.206 2.5063 -1.830 72.7997

20

150.277 0.5410 48.15 685.892 2.4692 -1.928 70.8715

21

137.754 0.4959 48.12 675.630 2.4323 -1.936 68.9352

22

125.231 0.4508 48.08 662.026 2.3833 -1.932 67.0027

23

112.708 0.4057 48.04 648.516 2.3347 -1.929 65.0738

24

100.185 0.3607 48.01 638.444 2.2984 -1.938 63.1361

25

87.662 0.3156 47.98 628.425 2.2623 -1.947 61.1893

26

82.652 0.2975 47.94 615.149 2.2145 -1.917 59.2723

27

75.138 0.2705 47.89 598.687 2.1553 -1.885 57.3875

28

70.129 0.2525 47.85 585.625 2.1082 -1.856 55.5318

29

65.120 0.2344 47.82 575.892 2.0732 -1.839 53.6930

30

60.111 0.2164 47.78 562.999 2.0268 -1.810 51.8826

31

55.102 0.1984 47.74 550.204 1.9807 -1.782 50.1002

32

46.335 0.1668 47.7 537.507 1.9350 -1.768 48.3320

33

42.579 0.1533 47.66 524.910 1.8897 -1.736 46.5956

34

40.074 0.1443 47.64 518.648 1.8671 -1.723 44.8727 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

64

FIGURA 34: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 1000

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

65

TABLA 14: RESULTADOS DE LOS ANALISIS

Tr

Nivel de

agua Caudal

Volumen

(Hm3)

Bordo

Libre

50 47.22 298.01 68.01 2.53

100 47.42 351.18 70.039 2.33

500 48.514 690.69 78.991 1.236

1000 48.67 753.48 79.023 1.056 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

4.2.- Utilización de compuerta en el vertedor de servicio con una altura igual 1.50 metros.

En este análisis se considerada la colocación de una compuerta de 1.5 metro de altura en el

vertedor de servicio teniendo 1 metro de carga de agua en el vertedor auxiliar.

FIGURA 35: ESQUEMA DE LA COLOCACION DE UNA COMPUERTA EN EL VERTEDERO DE SERVICIO

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

66

4.2.1.- Tránsito de la avenida para diferente tiempo de retorno considerando la utilización

de compuerta en el vertedor de servicio con una altura igual 1.50 metros.

FIGURA 36: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 50 AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

67

TABLA 15: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

50 AÑOS.

Longitud del vertedor #2

50

Cota del vertedor 45 Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h)

t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el embalse

Vol. Acumulado

53.4

1

3600 0 0 45.5 0 0.000 0.000 53.400

2

1.5133 0.0054 45.501 0.003 0.000 0.005 53.405

3

9.08 0.0327 45.504 0.025 0.000 0.033 53.438

4

75.667 0.2724 45.5311 0.548 0.002 0.270 53.708

5

234.5677 0.8444 45.615 3.900 0.014 0.830 54.539

6

446.4353 1.6072 45.774 14.343 0.052 1.556 56.094

7

620.4694 2.2337 45.994 34.721 0.125 2.109 58.203

8

726.403 2.6151 46.249 64.822 0.233 2.382 60.585

9

756.67 2.7240 46.51 101.504 0.365 2.359 62.943

10

718.8364 2.5878 46.71 133.100 0.479 2.109 65.052

11

635.6028 2.2882 46.89 163.879 0.590 1.698 66.750

12

544.8024 1.9613 47.03 189.251 0.681 1.280 68.030

13

454.002 1.6344 47.12 206.192 0.742 0.892 68.922

14

370.76 1.3347 47.18 217.753 0.784 0.551 69.473

15

295.101 1.0624 47.22 225.576 0.812 0.250 69.723

16

234.5677 0.8444 47.229 227.349 0.818 0.026 69.749

17

181.6 0.6538 47.22 225.576 0.812 -0.158 69.591

18

143.767 0.5176 47.2 221.653 0.798 -0.280 69.311

19

113.5 0.4086 47.17 215.812 0.777 -0.368 68.942

20

90.8 0.3269 47.14 210.022 0.756 -0.429 68.513

21

83.23 0.2996 47.1 202.386 0.729 -0.429 68.084

22

75.667 0.2724 47.06 194.844 0.701 -0.429 67.655

23

68.1 0.2452 47.03 189.251 0.681 -0.436 67.219

24

60.533 0.2179 46.99 181.878 0.655 -0.437 66.782

25

52.96 0.1907 46.96 176.412 0.635 -0.444 66.338

26

49.9402 0.1798 46.93 171.003 0.616 -0.436 65.902

27

45.4002 0.1634 46.9 165.650 0.596 -0.433 65.469

28

42.3735 0.1525 46.86 158.602 0.571 -0.418 65.051

29

39.3468 0.1416 46.83 153.383 0.552 -0.411 64.640

30

36.32018 0.1308 46.8 148.223 0.534 -0.403 64.237

31

33.2934 0.1199 46.77 143.122 0.515 -0.395 63.842

32

27.99679 0.1008 46.74 138.081 0.497 -0.396 63.446

33

25.7567 0.0927 46.71 133.100 0.479 -0.386 63.059

34

24.2134 0.0872 46.68 128.181 0.461 -0.374 62.685 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

68

FIGURA 37: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 50 AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

69

FIGURA 38: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 100

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

70

TABLA 16: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

100 AÑOS.

Longitud del vertedor #2

50

Cota del vertedor 45 Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h)

Q de entrada (m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el

embalse

Vol. Acumulado

53.4

1

3600 0 0 45.5 0 0.000 0.000 53.400

2

1.7509 0.0063 45.501 0.003 0.000 0.006 53.406

3

10.5056 0.0378 45.504 0.025 0.000 0.038 53.444

4

37.547 0.1352 45.536 0.683 0.002 0.133 53.577

5

271.3957 0.9770 45.633 4.850 0.017 0.960 54.536

6

516.527 1.8595 45.817 17.848 0.064 1.795 56.332

7

717.885 2.5844 46.071 43.147 0.155 2.429 58.761

8

840.451 3.0256 46.36 79.753 0.287 2.739 61.499

9

875.47 3.1517 46.64 121.719 0.438 2.714 64.213

10

831.696 2.9941 46.87 160.354 0.577 2.417 66.629

11

735.394 2.6474 47.06 194.844 0.701 1.946 68.575

12

630.338 2.2692 47.23 227.546 0.819 1.450 70.025

13

525.282 1.8910 47.32 245.531 0.884 1.007 71.033

14

428.9803 1.5443 47.395 260.864 0.939 0.605 71.638

15

341.4333 1.2292 47.42 266.043 0.958 0.271 71.909

16

271.3957 0.9770 47.412 264.382 0.952 0.025 71.934

17

210.1128 0.7564 47.404 262.724 0.946 -0.189 71.745

18

166.3393 0.5988 47.4 261.897 0.943 -0.344 71.401

19

131.3205 0.4728 47.36 253.670 0.913 -0.440 70.961

20

105.0564 0.3782 47.32 245.531 0.884 -0.506 70.455

21

96.3017 0.3467 47.28 237.482 0.855 -0.508 69.947

22

87.547 0.3152 47.22 225.576 0.812 -0.497 69.450

23

78.7923 0.2837 47.17 215.812 0.777 -0.493 68.956

24

70.0376 0.2521 47.14 210.022 0.756 -0.504 68.453

25

61.2829 0.2206 47.11 204.286 0.735 -0.515 67.938

26

57.781 0.2080 47.05 192.973 0.695 -0.487 67.451

27

52.528 0.1891 47.01 185.552 0.668 -0.479 66.972

28

49.0263 0.1765 46.97 178.228 0.642 -0.465 66.507

29

45.52444 0.1639 46.94 172.800 0.622 -0.458 66.049

30

42.0225 0.1513 46.9 165.650 0.596 -0.445 65.604

31

38.526 0.1387 46.87 160.354 0.577 -0.439 65.165

32

32.39239 0.1166 46.84 155.116 0.558 -0.442 64.723

33

29.7659 0.1072 46.8 148.223 0.534 -0.426 64.297

34

28.01504 0.1009 46.78 144.815 0.521 -0.420 63.876 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

71

FIGURA 39: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 100

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

72

FIGURA 40: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 500

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

73

TABLA 17: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

500 AÑOS.

Cota del vertedor 45.5 Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h)

t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el embalse

Vol. Acumulado

53.4

1

3600 0.000 0.0000 45.5 0.000 0.000 0.000 53.400

2

2.287 0.0082 45.501 0.003 0.000 0.008 53.408

3

13.719 0.0494 45.506 0.046 0.000 0.049 53.457

4

114.327 0.4116 45.547 1.019 0.004 0.408 53.865

5

354.414 1.2759 45.674 7.258 0.026 1.250 55.115

6

674.529 2.4283 45.914 26.638 0.096 2.332 57.448

7

937.481 3.3749 46.24 63.657 0.229 3.146 60.593

8

1097.539 3.9511 46.585 113.017 0.407 3.544 64.138

9

1143.270 4.1158 46.979 179.867 0.648 3.468 67.606

10

1086.107 3.9100 47.34 249.590 0.899 3.011 70.617

11

960.347 3.4572 47.65 315.252 1.135 2.322 72.940

12

823.154 2.9634 47.9 371.806 1.339 1.625 74.564

13

685.962 2.4695 48.1 419.237 1.509 0.960 75.525

14

560.202 2.0167 48.25 456.036 1.642 0.375 75.900

15

445.875 1.6052 48.35 481.135 1.732 0.127 76.027

16

354.414 1.2759 48.42 498.970 1.796 0.520 76.547

17

274.385 0.9878 48.454 507.710 1.828 0.840 77.387

18

217.221 0.7820 48.472 512.358 1.844 1.062 78.721

19

171.491 0.6174 48.474 512.875 1.846 -1.229 77.492

20

137.192 0.4939 48.463 510.032 1.836 -1.342 76.150

21

125.760 0.4527 48.449 506.422 1.823 -1.370 74.779

22

114.327 0.4116 48.432 502.049 1.807 -1.396 73.384

23

102.894 0.3704 48.41 496.409 1.787 -1.417 71.967

24

91.462 0.3293 48.385 490.026 1.764 -1.435 70.532

25

80.029 0.2881 48.357 482.909 1.738 -1.450 69.082

26

75.456 0.2716 48.328 475.575 1.712 -1.440 67.641

27

68.596 0.2469 48.298 468.028 1.685 -1.438 66.203

28

64.023 0.2305 48.266 460.022 1.656 -1.426 64.778

29

59.450 0.2140 48.235 452.310 1.628 -1.414 63.363

30

54.877 0.1976 48.169 436.037 1.570 -1.372 61.991

31

50.304 0.1811 48.2 443.655 1.597 -1.416 60.575

32

42.301 0.1523 48.135 427.731 1.540 -1.388 59.188

33

38.871 0.1399 48.098 418.754 1.508 -1.368 57.820

34

38.585 0.1389 48.063 410.320211 1.477 -1.338 56.482 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

74

FIGURA 41: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 500

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

75

FIGURA 42: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 1000 AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

76

TABLA 18: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

1000 AÑOS.

Longitud del vertedor #2

50

Cota del vertedor 45.5 Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h) t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el

embalse

Vol. Acumulado

53.4

1

3600 0 0 45.5 0.000 0.000 0.000 53.400

2

2.50 0.0090 45.501 0.003 0.000 0.009 53.409

3

15.03 0.0541 45.506 0.046 0.000 0.054 53.463

4

125.23 0.4508 45.551 1.152 0.004 0.447 53.910

5

388.22 1.3976 45.69 8.282 0.030 1.368 55.277

6

738.86 2.6599 45.953 30.489 0.110 2.550 57.828

7

1026.89 3.6968 46.315 73.576 0.265 3.432 61.259

8

1202.22 4.3280 46.745 138.917 0.500 3.828 65.087

9

1252.31 4.5083 47.174 216.587 0.780 3.729 68.816

10

1189.69 4.2829 47.57 297.821 1.072 3.211 72.027

11

1051.94 3.7870 47.91 374.133 1.347 2.440 74.467

12

901.66 3.2460 48.18 438.735 1.579 1.667 76.133

13

751.39 2.7050 48.38 488.752 1.760 0.945 77.079

14

613.63 2.2091 48.52 524.820 1.889 0.320 77.399

15

488.40 1.7582 48.62 551.102 1.984 0.226 77.624

16

388.22 1.3976 48.67 564.402 2.032 0.634 78.259

17

300.55 1.0820 48.696 571.360 2.057 0.975 79.233

18

237.94 0.8566 48.694 570.824 2.055 -1.198 78.035

19

187.85 0.6763 48.68 567.075 2.041 -1.365 76.670

20

150.28 0.5410 48.65 559.070 2.013 -1.472 75.198

21

137.75 0.4959 48.62 551.102 1.984 -1.488 73.710

22

125.23 0.4508 48.58 540.538 1.946 -1.495 72.215

23

112.71 0.4057 48.54 530.042 1.908 -1.502 70.713

24

100.18 0.3607 48.51 522.215 1.880 -1.519 69.193

25

87.66 0.3156 48.48 514.428 1.852 -1.536 67.657

26

82.65 0.2975 48.44 504.105 1.815 -1.517 66.140

27

75.14 0.2705 48.39 491.300 1.769 -1.498 64.642

28

70.13 0.2525 48.35 481.135 1.732 -1.480 63.162

29

65.12 0.2344 48.32 473.559 1.705 -1.470 61.692

30

60.11 0.2164 48.28 463.519 1.669 -1.452 60.239

31

55.10 0.1984 48.24 453.551 1.633 -1.434 58.805

32

46.34 0.1668 48.2 443.655 1.597 -1.430 57.375

33

42.58 0.1533 48.16 433.833 1.562 -1.409 55.966

34

40.07 0.1443 48.14 428.949228 1.544 -1.400 54.566 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

77

FIGURA 43: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 1000

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

78

TABLA 19: RESULTADOS DE LOS ANALISIS

Tr

Nivel de

agua Caudal

Volumen

(Hm3) Bordo Libre

50 47.31 227.35 69.726 2.44

100 47.4841 262.75 69.925 2.2659

500 48.567 523.256 78.972 1.183

1000 48.72 717.198 79.241 1.03 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

4.3.- Utilización de compuerta en el cimacio del vertedor auxiliar con una altura igual 1.50

metros.

Colocación de una compuerta de 1.50 metros en el vertedor auxiliar

FIGURA 44: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS VERTEDEROS, CONSIDERANDO LA UTILIZACIÓN

DE COMPUERTA EN EL CIMACIO DEL VERTEDOR AUXILIAR CON UNA ALTURA IGUAL 1.50

METROS.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

79

FIGURA 45: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 50 AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

80

TABLA 20: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

50 AÑOS.

Longitud del vertedor #1

16

Cota del vertedor 45 Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h) t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (*10^6

m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (*10^3

m3)

Vol. En el

embalse

Vol. Acumulado

48.4

1

3600 0 0 45 0.000 0.000 0.000 48.400

2

1.5133 0.0054 45.001 0.001 0.000 0.005 48.405

3

9.080 0.0327 45.004 0.008 0.000 0.033 48.438

4

75.667 0.2724 45.0311 0.176 0.001 0.272 48.710

5

234.568 0.8444 45.115 1.248 0.004 0.840 49.550

6

446.435 1.6072 45.274 4.590 0.017 1.591 51.140

7

620.469 2.2337 45.494 11.111 0.040 2.194 53.334

8

726.403 2.6151 45.749 20.743 0.075 2.540 55.875

9

756.670 2.7240 46.01 32.481 0.117 2.607 58.482

10

718.836 2.5878 46.26 45.259 0.163 2.425 60.906

11

635.603 2.2882 46.46 56.452 0.203 2.085 62.991

12

544.802 1.9613 46.63 66.593 0.240 1.722 64.713

13

454.002 1.6344 46.77 75.355 0.271 1.363 66.076

14

370.760 1.3347 46.87 81.830 0.295 1.040 67.116

15

295.101 1.0624 46.95 87.137 0.314 0.749 67.865

16

234.568 0.8444 47 90.510 0.326 0.519 68.384

17

181.600 0.6538 47.03 92.554 0.333 0.321 68.704

18

143.767 0.5176 47.048 93.787 0.338 0.180 68.884

19

113.5 0.4086 47.055 94.269 0.339 0.069 68.953

20

90.8 0.3269 47.054 94.200 0.339 -0.012 68.941

21

83.23 0.2996 47.05 93.925 0.338 -0.039 68.903

22

75.667 0.2724 47.045 93.581 0.337 -0.064 68.838

23

68.1 0.2452 47.035 92.896 0.334 -0.089 68.749

24

60.533 0.2179 47.023 92.075 0.331 -0.114 68.635

25

52.960 0.1907 47.01 91.189 0.328 -0.138 68.498

26

49.940 0.1798 47 90.510 0.326 -0.146 68.352

27

45.400 0.1634 46.978 89.020 0.320 -0.157 68.195

28

42.374 0.1525 46.963 88.010 0.317 -0.164 68.030

29

39.347 0.1416 46.946 86.869 0.313 -0.171 67.859

30

36.320 0.1308 46.928 85.666 0.308 -0.178 67.681

31

33.293 0.1199 46.91 84.470 0.304 -0.184 67.497

32

27.997 0.1008 46.89 83.146 0.299 -0.199 67.299

33

25.757 0.0927 46.87 81.830 0.295 -0.202 67.097

34

24.213 0.0872 46.549 61.692 0.222 -0.135 66.962 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

81

FIGURA 46: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 50 AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

82

FIGURA 47: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 100

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

83

TABLA 21: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

100 AÑOS.

Longitud del vertedor #1

16

Cota del vertedor 45 Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h)

Q de entrada (m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el

embalse

Vol. Acumulado

48.4

1

3600 0.000 0.0000 45 0.000 0.000 0.000 48.400

2

1.751 0.0063 45.001 0.001 0.000 0.006 48.406

3

10.506 0.0378 45.004 0.008 0.000 0.038 48.444

4

37.547 0.1352 45.036 0.219 0.001 0.134 48.578

5

271.396 0.9770 45.133 1.552 0.006 0.971 49.550

6

516.527 1.8595 45.317 5.711 0.021 1.839 51.389

7

717.885 2.5844 45.571 13.807 0.050 2.535 53.924

8

840.451 3.0256 45.86 25.521 0.092 2.934 56.857

9

875.470 3.1517 46.17 40.498 0.146 3.006 59.863

10

831.696 2.9941 46.44 55.296 0.199 2.795 62.658

11

735.394 2.6474 46.68 69.681 0.251 2.397 65.055

12

630.338 2.2692 46.88 82.487 0.297 1.972 67.027

13

525.282 1.8910 47.04 93.238 0.336 1.555 68.582

14

428.980 1.5443 47.16 101.585 0.366 1.179 69.761

15

341.433 1.2292 47.24 107.281 0.386 0.843 70.604

16

271.396 0.9770 47.3 111.620 0.402 0.575 71.179

17

210.113 0.7564 47.33 113.811 0.410 0.347 71.526

19

131.321 0.4728 47.355 115.648 0.416 0.056 71.766

20

105.056 0.3782 47.351 115.353 0.415 -0.037 71.729

21

96.302 0.3467 47.344 114.838 0.413 -0.067 71.663

22

87.547 0.3152 47.335 114.177 0.411 -0.096 71.567

23

78.792 0.2837 47.322 113.225 0.408 -0.124 71.443

24

70.038 0.2521 47.307 112.130 0.404 -0.152 71.291

25

61.283 0.2206 47.289 110.820 0.399 -0.178 71.113

26

57.781 0.2080 47.271 109.516 0.394 -0.186 70.927

27

52.528 0.1891 47.251 108.072 0.389 -0.200 70.727

28

49.026 0.1765 47.23 106.563 0.384 -0.207 70.520

29

45.524 0.1639 47.208 104.990 0.378 -0.214 70.305

30

42.023 0.1513 47.186 103.425 0.372 -0.221 70.084

31

38.526 0.1387 47.164 101.868 0.367 -0.228 69.856

32

32.392 0.1166 47.139 100.107 0.360 -0.244 69.613

33

29.766 0.1072 47.114 98.357 0.354 -0.247 69.366

34

28.015 0.1009 47.09 96.687 0.348 -0.247 69.118 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

84

FIGURA 48: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 100

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

85

FIGURA 49: HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 500

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

86

TABLA 22 : TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

500 AÑOS.

Longitud del vertedor

#1

16 Cota del vertedor 45.5

Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h) t (S)

Q de

entrada

(m3/s)

Volumen

(*10^6 m3)

Elevación

(m)

Q de salida

(m3/s)

Volumen

(*10^6

m3)

Vol. En

el

embalse

Vol.

Acumulado

48.4

1

3600 0 0 45 0 0.000 0.000 48.400

2

2.28654 0.0082 45.001 0.0010 0.000 0.008 48.408

3

13.71924 0.0493 45.006 0.0148 0.000 0.049 48.458

4

114.327 0.4115 45.047 0.3260 0.001 0.410 48.868

5

354.4137 1.2758 45.174 2.322 0.008 1.268 50.135

6

674.5293 2.4283 45.414 8.524 0.031 2.398 52.533

7

937.4814 3.3749 45.74 20.3703 0.073 3.302 55.835

8

1097.5392 3.9511 46.125 38.1837 0.137 3.814 59.648

9

1143.27 4.1157 46.519 59.9082 0.216 3.900 63.548

10

1086.1065 3.9099 46.88 82.4872 0.297 3.613 67.162

11

960.3468 3.4572 47.19 103.7089 0.373 3.084 70.245

12

823.1544 2.9633 47.44 121.9648 0.439 2.524 72.770

13

685.962 2.4694 47.64 137.2637 0.494 1.975 74.745

14

560.2023 2.0167 47.79 149.1270 0.537 1.480 76.225

15

445.8753 1.6051 47.89 157.216 0.566 1.039 77.264

16

354.4137 1.2758 47.96 162.962 0.587 0.689 77.953

18

217.2213 0.7819 48.012 167.2755 0.602 0.180 78.524

19

171.4905 0.6173 48.014 167.4421 0.603 0.015 78.539

20

137.1924 0.4938 48.003 166.5263 0.599 -0.106 78.433

21

125.7597 0.4527 47.989 165.3631 0.595 -0.143 78.290

22

114.327 0.4115 47.972 163.9544 0.590 -0.179 78.112

23

102.8943 0.3704 47.95 162.1373 0.584 -0.213 77.899

24

91.4616 0.3292 47.925 160.080 0.576 -0.247 77.652

25

80.0289 0.2881 47.897 157.7875 0.568 -0.280 77.372

26

75.45582 0.2716 47.868 155.4242 0.560 -0.288 77.084

27

68.5962 0.2469 47.838 152.9919 0.551 -0.304 76.780

28

64.02312 0.2304 47.806 150.4116 0.541 -0.311 76.469

29

59.45004 0.2140 47.775 147.9259 0.533 -0.319 76.150

30

54.87696 0.1975 47.709 142.6801 0.514 -0.316 75.834

31

50.30388 0.1810 47.74 145.1362 0.522 -0.341 75.493

32

42.30099 0.1522 47.675 140.0024 0.504 -0.352 75.141

33

38.87118 0.1399 47.638 137.1078 0.494 -0.354 74.787

34

38.5846 0.1389 47.603 134.388 0.484 -0.345 74.443 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

87

FIGURA 50: HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 500

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

88

FIGURA 51 : HIDROGRAMA DE LA MAXIMA AVENIDA, PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 1000

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/s)

TIEMPO (h)

89

TABLA 23: TABLA DE CÁLCULO DE TRANSITO DE LA AVENIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE

1000 AÑOS.

Longitud del vertedor #1

16

Cota del vertedor 45 Coef. C (1,7 - 2) 2

horas (h) t (S) Q de entrada

(m3/s)

Volumen (m3)

Elevación (m)

Q de salida (m3/s)

Volumen (m3)

Vol. En el

embalse

Vol. Acumulado

48.4

1

3600 0 0.000 45 0.000 0.000 0.000 48.400

2

2.504 0.009 45.001 0.001 0.000 0.009 48.409

3

15.0277 0.054 45.006 0.015 0.000 0.054 48.463

4

125.231 0.451 45.051 0.369 0.001 0.450 48.913

5

388.2161 1.398 45.19 2.650 0.010 1.388 50.301

6

738.862 2.660 45.453 9.757 0.035 2.625 52.925

7

1026.894 3.697 45.815 23.544 0.085 3.612 56.537

8

1202.2176 4.328 46.245 44.453 0.160 4.168 60.705

9

1252.31 4.508 46.674 69.308 0.250 4.259 64.964

10

1189.6945 4.283 47.07 95.303 0.343 3.940 68.904

11

1051.9404 3.787 47.41 119.722 0.431 3.356 72.260

12

901.663 3.246 47.68 140.395 0.505 2.741 75.001

13

751.386 2.705 47.89 157.216 0.566 2.139 77.140

14

613.6319 2.209 48.05 170.451 0.614 1.595 78.735

15

488.4 1.758 48.16 179.755 0.647 1.111 79.846

16

388.2161 1.398 48.23 185.761 0.669 0.729 80.575

17

300.5511 1.082 48.27 189.222 0.681 0.401 80.976

18

237.939 0.857 48.289 190.874 0.687 0.169 81.145

19

187.8486 0.676 48.288 190.787 0.687 -0.011 81.135

20

150.2772 0.541 48.274 189.569 0.682 -0.141 80.993

21

137.754 0.496 48.256 188.008 0.677 -0.181 80.812

22

125.231 0.451 48.234 186.106 0.670 -0.219 80.593

23

112.7079 0.406 48.209 183.952 0.662 -0.256 80.337

24

100.1848 0.361 48.179 181.378 0.653 -0.292 80.044

25

87.6617 0.316 48.146 178.562 0.643 -0.327 79.717

26

82.652 0.298 48.113 175.759 0.633 -0.335 79.382

27

75.138 0.270 48.078 172.804 0.622 -0.352 79.030

28

70.129 0.252 48.042 169.781 0.611 -0.359 78.672

29

65.12 0.234 48.005 166.693 0.600 -0.366 78.306

30

60.11088 0.216 47.968 163.624 0.589 -0.373 77.933

31

55.1016 0.198 47.93 160.491 0.578 -0.379 77.554

32

46.335 0.167 47.89 157.216 0.566 -0.399 77.155

33

42.5785 0.153 47.85 153.963 0.554 -0.401 76.754

34

40.0739 0.144 47.81 150.733 0.543 -0.398 76.355 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

90

FIGURA 52 : HIDROGRAMA DE ENTRADA Y DE SALIDA PARA UN TIEMPO DE RETORNO DE 1000

AÑOS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

1.100

1.200

1.300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

CA

UD

AL

(m3

/S)

TIEMPO (h)

Caudal de salida Caudal de entrada

91

TABLA 24: RESULTADOS DE LOS ANALISIS.

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

Tr Nivel de

agua Caudal Volumen

(Hm3) Bordo Libre

50 47.055 94.269 68.046 2.695

100 47.43 114.8 69.042 2.32

500 48.01 167.44 78.401 1.74

1000 48.28 190.87 78.524 1.47

92

RESULTADOS OBTENIDOS EN LOS ANÁLISIS REALIZADOS EN ESTE

TRABAJO PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO.

Análisis del caudal que transita por los vertedores en las condiciones actuales.

TABLA 25: RESULTADO DE ANÁLISIS EN LAS CONDICIONES ACTUALES

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

Análisis del caudal que transita por los vertedores considerando la elevación de la cota

del vertedor de servicio hasta la cota del vertedor auxiliar.

TABLA 26: RESULTADOS DE ANÁLISIS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

TIEMPO

DE

RETORNO

NIVEL DE

AGUA (M)

CAUDAL

(M3/S)

VOLUMEN (*10^6

M3)

BORDO

LIBRE (M)

50 46,729 208,99 65,691 3,021

100 46,942 259,76 67,641 2,808

500 47,764 487,7 68,735 1,986

1000 47,946 544,35 72,52 1,804

TIEMPO DE

RETORNO

NIVEL DE

AGUA (m)

CAUDAL

(m3/s)

VOLUMEN

(*10^6 m3)

BORDO

LIBRE (m)

50 47,171 285,127 68,511 2,579

100 47,37 337,54 70,413 2,38

500 47,924 498,17 77,6 1,826

1000 48,196 701,73 77.84 1,554

93

Análisis el funcionamiento del vertedor de servicio colocando sobre él una compuerta

plana de 1.50 metros de altura.

TABLA 27: RESULTADOS DE ANÁLISIS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

Análisis el funcionamiento del vertedor auxiliar colocando sobre él una compuerta radial

o una compuerta inflable de 1.50 metros de altura.

TABLA 28: RESULTADOS DE ANÁLISIS

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

TIEMPO

DE

RETORNO

NIVEL

DE

AGUA

(M)

CAUDAL

(M3/S)

VOLUMEN

(*10^6 M3)

BORDO

LIBRE (M)

50 47,23 227,34 69,749 2,52

100 47,404 262,72 71,745 2,346

500 48,474 512,875 77,492 1,276

1000 48,696 571,36 79,233 1,054

TIEMPO DE

RETORNO

NIVEL DE

AGUA (M)

CAUDAL

(M3/S)

VOLUMEN

(*10^6 M3)

BORDO

LIBRE (M)

50 47,055 94,269 68,95 2,695

100 47,355 115,648 71,766 2,395

500 48,014 167,44 78,539 1,736

1000 48,289 190,874 81,145 1,461

94

CONCLUSIONES.

Debido a la incertidumbre que se presentó durante el fenómeno de El Niño de 1982-1983 y los

daños producidos por el fenómeno antes mencionado, se decidió construir un nuevo vertedero

con el criterio de que se descargarían mejor las avenidas extraordinarias.

De acuerdo a los resultados de la tabla 26, se concluye que, haciendo trabajar los dos vertedores juntos

para avenidas con un tiempo de retorno de 100 años, tenemos una descarga de agua de 337.54m3/s,

asimismo los resultados de la tabla 28 nos nuestra que haciendo trabajar sólo el vertedor de servicio y

manteniendo cerrado el vertedor auxiliar para una avenida con un tiempo de retorno de 100 años, se

obtiene una descarga de 115,65m3/s, es decir, con el funcionamiento de los dos vertedores tenemos

una descarga excesiva de agua.

En conclusión el funcionamiento hidráulico de los dos vertedores, provocó un vertido

inadecuado por la diferencia de cota mínima que hay entre ambos disminuyendo así la regulación

del embalse, que provoco que el caudal de descarga aumente, lo que afecto toda la zona aguas

abajo de la presa El Azúcar.

RECOMENDACIONES

Después del análisis de los resultados obtenidos se recomienda hacer trabajar sólo el vertedor de

servicio, es decir, cerrar el vertedor auxiliar hasta la cota 47.355, con una compuerta de 1.85

metros de altura, para un tiempo de retorno similar al de las avenidas presentadas en los años

1982-1983 y 1997-1998.

Otra recomendación sería, la de subir la cota de la corona del vertedor de servicio al nivel del

vertedor auxiliar, para que haya un mayor almacenamiento del líquido vital, sabiendo que al

95

aumentar la cota del vertedor de servicio y cerrar con una compuerta el vertedor auxiliar según la

característica que describe la curva de almacenamiento, el volumen de agua del embalse

aumentaría de 48 millones de metros cúbicos a 52 millones de metros cúbicos aproximadamente,

teniendo un bordo libre de 4.25 metros que permite la descarga de una avenida con un tiempo de

retorno de 1000 años.

Anexos FOTOS DEL PROYECTO

FOTO3: VERTEDOR DE SERVICIO

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

FOTO 4: VERTEDOR DE SERVICIO

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

FOTO 8: COLAPSO DE VIVIENDAS CERCANAS AL RIO AZÚCAR

FOTO 7: PASO MOJADO

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

FOTO 7: ENROCADO DE LA ZAPATA DEL PUENTE GUAYAQUIL-SALINAS

FOTO 5: AÑO 1983- VERTEDOR DE SERVICIO

FOTO 6: AÑO 1983-VISTA DE FLUJO Y MURO DERECHO VOLCADO

FOTO: EMBALSE

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

FOTO2: RÁPIDA DEL VERTEDOR DE SERVICIO

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.

BIBLIOGRAFIA:

LIBROS BUREAU OF RECLAMATION, U. S. (1987). Design of Small Dams.

Tesis de grado

RODRIGUEZ AYALA, C.M. (2014). Caracterización hidrogeológica de las cuencas de los

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CUEVA MORENO, M.V. (2010). Implementación de metodologías para el cálculo de

transito de avenidas en el laboratorio virtual de Hidrología (Hydrovlab).

CABRERA GUERRERO, T.J. (2014). Metodología para la determinación de la capacidad de

descarga del vertedero de excesos en presas de tierra.

GOMEZ SANCHEZ, M.J. (2013). Evaluación hidráulica de los puentes sobre los ríos:

“Grande”, “Camarona”, “Zapotal” y “Salado” ubicados en la vía Guayaquil-Salinas.

Guayaquil.

MONTOYA C. ANGEL, I. C. (s.f.). Apuntes de clase del Curso de Hidrología. Ecuador.

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REVISTA AMBIENTUM (2004). Suministro de agua a la antigua ciudad de

Roma.http://www.ambientum.com/revista/2004_01/ROMA.htm#subir

Histórico digital. (2014)El abastecimiento de agua en las ciudades

romanas.http://historicodigital.com/aqua- el-abastecimiento-de-agua-en-las-ciudades-

romanas.html

Presidencia

de la República

del Ecuador

AUTOR/ES: REVISORES:

TUTOR:

VOCALES:

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: De Ciencias Matematicas y Fisicas

CARRERA: Ingenieria civil

FECHA DE PUBLICACIÓN: Nº DE PÁGS: 95

ÁREAS TEMÁTICAS:

PALABRAS CLAVE:

RESUMEN:

N. DE REGISTRO (en base de datos): Nº. DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL (tesis en la web):

ADJUNTOS PDF: SI NO

CONTACTOS CON AUTOR/ES: Teléfono: 989769797

CONTACTO EN LA Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

INSTITUCIÒN: Telèfono: 2-283348

Quito: Av. Whymper E7-37 y Alpallana, edificio Delfos, teléfonos (593-2) 2505660/ 1: y en la

Av. 9 de octubre 624 y Carrión, edificio Prometeo, teléfonos: 2569898/9, Fax: (593 2) 250-9054

Ing. Manuel Gómez de la Torre, MSc.

<VERTEDOR DE SERVICIO - VERTEDOR AUXILIAR>

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS

ANTONIO FRANCISCO NUQUEZ

BUSTAMANTE

Ing. Enrique Herbozo Alvarado, MSc.

El presente proyecto es una alternativa para la regulación del embalse le azúcar ubicada en la provincia de Santa Elena. Fue

construida en el año 1967 por la caja nacional de riego y desde su construcción hasta la fecha, ha sufrido graves daños durante los

fenómenos de El niño de los años 1982-1983y 1997-1998.

Durante el fenómeno de El niño de 1982-1983 las paredes de la rápida del vertedor de servicio de perfil creager que se encontraba

en la cota 44.20MSNM sufrió graves daños hasta volcarse, esto se debió a la mala construcción de dichas paredes, ya que no se

encontraba lizas y por la rugosidad de la misma, hizo que el agua no tenga un fluido laminar y también tuvo graves daño la corona de

la presa.

En 1995 la empresa española C.E.D.E.X reparó y elevo la cota del vertedor de servicio de 44.20 MSNM hasta la cota que se encuentra

actualmente que es la cota 45.00 MSNM y realizaron la construcción del vertedor auxiliar que se encuentra en la cota 45.5 es decir

50 centímetro más arriba del vertedor de servicio. En el año 1997 durante el fenómeno de El niño del mismo año el funcionamiento

de los dos vertedores por la diferencia mínima de cota hizo que tuviera un vertido inadecuado produciendo una descarga no acta

para el canal de descarga. Debido a este problema presentado por la descarga de ambos vertedores, los resultados del análisis de

este proyecto se propone el cierre del vertedor auxiliar con una compuerta radial de 1.85 metros para avenida con tiempo de

retorno de 50 a 100 años, y hacer trabajar solo el vertedor de servicio y en caso de avenida máxima se abriría la compuerta para

descargar el agua.

HIDRÁULICA

OPTIMIZACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL EMBALSE

<OPTIMIZACIÓN - CAPACIDAD - EMBALSE AZÚCAR>

Ing. Alfredo Silva Sánchez.

Innovacion y saberes

º

1

antonio_precidio@hotmail.com

X

Optimización de la capacidad del embalse Azúcar con el funcionamiento combinado del vertedor de servicio más el vertedor auxiliar

TÍTULO Y SUBTÍTULO

E-mail: