Presa Limón

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E.A.P. INGENIERÍA CIVIL

CURSO:

ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

TEMA:

PRESA LIMÓN

CICLO:

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INTEGRANTES: BALLARTE MORENO José BARRIONUEVO LAGUNA Luz CAPCHA HERNÁNDEZ Paulo CASTILLO CASTILLO Liz ESPINOZA EUSEBIO Tatiana HERRERA GRADOS Sharon HONORES TANTALEAN Gregory QUIROZ VIERA César

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INTRODUCCIÓN El proyecto Hidroenergético y de Irrigación Olmos tiene como objetivo trasvasar caudales de la Cuenca Amazónica hacia la Costa del Pacífico, permitiendo su aprovechamiento para la generación de energía eléctrica y la producción agropecuaria en las tierras costeñas a irrigarse. Las obras del proyecto se ubican al norte del territorio peruano entre las Regiones de Piura, Lambayeque y Cajamarca. El esquema general de desarrollo del Proyecto Olmos está basado en la captación, regulación y trasvase de los recursos hídricos del río Huancabamba y de otros ríos de la cuenca amazónica hacia tierras irrigables de la Región Lambayeque. El diseño actual comprende como elementos principales, la presa Limón, aliviadero de pozo y el túnel trasandino, para regular y derivar las aguas desde el río Huancabamba hacia las zonas de riego. El alcance de la presa Limón es regular las aguas del río Huancabamba y afluentes del mismo. El trasvase de las aguas reguladas en el embalse Limón, hacia las zonas de riego, se realiza a través de un túnel Trasandino, de cerca de 20 Km. de longitud y de 4,8 m de diámetro.

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PRESA LIMÓN I.

OBJETIVO DEL PROYECTO El objetivo del proyecto Hidroenergético y de Irrigación Olmos es regular y trasvasar los recursos hídricos del río Huancabamba, de la vertiente del  Atlántico, hacia el río Olmos, de la vertiente del Pacífico, mediante un túnel trasandino, para su posterior aprovechamiento en generación de energía eléctrica y en producción agropecuaria.

II.

UBICACIÓN Y ACCESO AL PROYECTO Las instalaciones de las obras hidráulicas se ubican entre las regiones Lambayeque, Piura y Cajamarca. La represa se ubica sobre el cauce del río Huancabamba, en el lugar denominado Limón, Km. 96 de la carretera Olmos - Corral Quemado, 1.2 Km aguas abajo de la desembocadura de la quebrada Los Burros. La zona se encuentra entre las coordenadas UTM: NORTE

:

9347500 a 9347100

ESTE

:

684900 a 684300

El acceso a la obra se realiza por la carretera Panamericana Norte llegando hasta Lambayeque siguiendo por la carretera Olmos hasta el Km. 96.

Figura 01. Ubicación de las obras E.A.`INGENIERIA CIVIL

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III.

CONDICIONES DEL EMPLAZAMIENTO DE LA REPRESA El cauce del río, cuyo ancho es de unos 200 m, consiste en el depósito aluvial del río de espesor aproximado de 28 m. La parte inundable del valle consiste en arcilla arenosa de 1-2 m de espesor, con el coeficiente de filtración de 30 m/día. Los depósitos más profundos corresponden a cantos, gravas y guijarros de una densidad considerable. La permeabilidad de los depósitos aluviales es variable. La capa superior, de 10 a 15m de espesor, tiene un coeficiente de filtración de 30 m/día. La parte central, de 10 a 15m de espesor, 175 m/día. Y la parte inferior, de 5 a 8m de espesor, nuevamente 30 m/día. Las laderas altas y abruptas están constituidas de andesitas y dacitas de gran dureza (1100 - 1400 Kg/cm2), con velocidades sísmicas de 5000 m/s aproximadamente y módulos de deformación E >= 130000 Kg/cm2. Existen zonas de roca desmenuzada, de pendiente empinada por lo general. La profundidad de la subzona de meteorización en las laderas es de 10 a 12 m, lo cual no existe bajo los depósitos aluviales del fondo del valle.

IV.

OBRAS HIDRÁULICAS 4.1.

PRESA LIMÓN 4.1.1. UBICACIÓN La presa Limón, que forma parte del Proyecto Especial Olmos, en el departamento de Lambayeque al norte del Perú, la hidroelectricidad es uno de usos múltiples y la presa. La represa producirá 4.000 GWh de electricidad y la transferencia de agua desde el río Huancabamba en la región al oeste de Cajamarca a Lambayeque, hacia la Pampa de Olmos, permitiendo el riego de 150.000 hectáreas de t ierras de cultivo.

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4.1.1.1 CRITERIOS DE UBICACIÓN  Apreciación del sitio: ● Conveniencia funcional.- hidrología, volumen de

almacenamiento. ● Conveniencia técnica.- sitio apropiado, cercanía de

materiales, impermeabilidad. Los factores determinantes son la hidrología, la geología y la geotecnia.

4.1.1.2 MAPAS TOPOGRÁFICOS Y CURVAS DE NIVEL ● Puntos singulares ●  Pendientes ●  Valles ● Cordilleras y sierras

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4.1.2. DESCRIPCIÓN 4.1.2.1. TIPO DE PRESA Es una presa de enrocado con pantalla de concreto,es homogénea, de materiales gravosos, disponibles en cantidades “ilimitadas” en el cauce del río, y con zonas de transición y filtro

debajo del revestimiento de concreto. El revestimiento de concreto cuenta con tapajuntas (waterstop) flexibles, por las posibles deformaciones debido a las influencias sísmicas. Tal revestimiento, durante la explotación, en las partes expuestas al sol y heladas, se adecua para el mantenimiento aplicando sustancias modernas penetrantes de silicona, que le garantizan la estanqueidad.

4.1.2.2. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO (CONDICIONES DE DISEÑO) El emplazamiento elegido de la presa fue de sección transversal de forma 'V", y pendientes de flancos rocosos de 30º - 40º. La presa tiene un volumen de almacenamiento de 44MMC.

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Las condiciones especiales que se refieren a la presa son las siguientes: a) La presa en la fase I debe tener dimensiones que formarán parte de la sección de la presa en la II fase, de 85 m de alt ura; b) Las condiciones de sismicidad del emplazamiento de la presa corresponden al octavo grado de la escala de Richter c) Se determinó un borde libre de 3,0 m sobre el nivel normal para garantizar la operación del embalse bajo condiciones extremas y fallas eventuales en la operación de una de las compuertas. d) Teniendo en cuenta que el nivel medio del fondo del valle es de cerca de 1080,00, la altura máxima de la presa es de 43 m. Para el análisis del tipo óptimo de la represa se han tomado en cuenta los siguientes datos geológicos: a) En el emplazamiento de la Presa Limón, el cauce del río Huancabamba, de unos 220 m de ancho, se encuentra cubierto por material proveniente de depósitos cuaternarios sueltos, de génesis aluvial (acarreos de torrentes). b) El sustrato se constituye de brechas volcánicas (andesitas) que forman las laderas del valle. c)La roca de cimentación en los estribos es alterada en superficie y fracturada en profundidad, la cual puede alcanzar los 30 m .

4.2.

ALIVIADERO DE DEMASÍAS Un aliviadero es una obra hidráulica vinculada a la presa, la cual entra en operación cuando el embalse en dicha presa está totalmente lleno o se presentan grandes avenidas. Las aguas excedentes, como ya no se pueden almacenar en el embalse, entonces deben escapar por los aliviaderos.

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Importancia de un Aliviadero El aliviadero por ende es una estructura importante, ya que de no existir no se podría evacuar las aguas excedentes de forma rápida, y el embalse continuaría subiendo de nivel, hasta llegar a verter el agua por sobre la cresta de la presa, con consecuencias catastrófica.

Requisitos que debe cumplir un Aliviadero Debe cumplir con 2 requisitos básicos: ❖

Actuar de forma rápida y automática.

❖

Tener la capacidad de evacuar el agua excedente, la cual debe ser considerada en el diseño.

Aliviadero de demasías de presa limón El aliviadero principal con compuertas y salida de fondo ha sido diseñado para el control y transporte de avenidas del río Huancabamba después de la construcción de la represa el Limón. Esta estructura será construida al lado izquierdo de la represa y del cauce del rio, seleccionado por razones de condiciones geológicas, geotécnicas y morfológicas, favorables para su construcción y operación de la estructura. Otro criterio ha sido la operación del disipador de energía (tipo trampolín), cuya ubicación ha sido seleccionada para que el chorro de agua caiga lejos del pie de la represa. E.A.`INGENIERIA CIVIL

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Se ha seleccionado la solución con aliviadero con compuertas, ya que la solución con aliviadero libre requiere aumentar el nivel de la coronación de la represa, aumentado de esta forma el costo.

El aliviadero principal ha sido dimensionado para controlar y transportar el caudal de 1740m3/s (periodo de retorno de 10 años y probabilidad de ocurrencia de 0.01%). El aliviadero consiste de tres secciones de 7m de ancho, cada una equipada con compuerta radial de 12m de alto por 7m de ancho. La estructura de concreto ha sido dimensionada según tipo “Crager”, con

coronación en la cota de 1180,70m.s.n.m. De tal manera que bajo condiciones de caudal máximo, el aliviadero tendrá una carga útil de 11.3m.

El vertedero se transforma, aguas debajo de las compuertas radiales, a una galería inclinada, que es conectada con el túnel a través de un empalme en codo. E.A.`INGENIERIA CIVIL

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El agua desde el aliviadero entra en la parte baja del túnel de desvió, transformado a conducto principal para el transporte de agua del aliviadero, con la sección tipo “herradura” 11x11.0m, longitud de 250m

y pendiente de 1.9%. El túnel se termina con una salida de tipo trampolín con deflector. Por esta estructura se descargan los caudales captados por el aliviadero. La velocidad a lo largo del túnel en caudal máximo es de 20m/s.

4.3.

CANAL DE PURGA Estructura, que permite evacuar el embalse durante el tr ánsito de avenidas. Esta obra sería utilizada para la purga del embalse Limón y vertido parcial de sólidos hacia aguas abajo. La salida de fondo se ubica en la galería de desvío aguas arriba del pozo inclinado del aliviadero.

4.3.1. CARACTERÍSTICAS -

Está provista de dos compuertas la de servicio y la de seguridad y control, unificadas entre sí y con las compuertas de control y mantenimiento del portal de salida del Túnel Trasandino.

-

La maniobra de las compuertas se hará mediante elevadores hidráulicos a ser instalados en la cámara a la cota 1,092.00 msnm.

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-

La cámara de elevadores hidráulicos se comunicará con la superficie a través de la galería de acceso de 600 m de longitud y con tamaño de 3 x 4 m (altura).

-

El portal de entrada de la galería se encuentra aguas abajo de la Presa Limón en la carretera Olmos – Corral Quemado.

-

La capacidad máxima de la obra de purga es de 400 m³/s lo que es 10 veces mayor, aproximadamente, del caudal medio mensual de trasvase de la Primera Etapa.

V. PROCESO CONSTRUCTIVO DE LA PRESA LIMÓN

PANEL FOTOGRÁFICO

Foto 1: Imagen del área antes de construir del Proyecto Olmos, año 2006.

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Foto 2: Imagen de los trabajos de excavación y perforación del terreno y manto rocoso para cimentación de la represa.

Foto 3: Imagen de la conformación de la base para la cimentación de la represa.

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Foto 4: Imagen de la continuación de la conformación de la base e inicio de construcción del plinto.

Foto 5: Imagen del pinto terminado de la represa. E.A.`INGENIERIA CIVIL

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Foto 6: Imagen de inicio de construcción del cuerpo de la represa.

Foto 7: Imagen de construcción de represa Limón hasta más de 20m de altura.

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Foto 8: Imagen de construcción del talud de la represa.

Foto 9: Imagen de las actividades principales durante el relleno.

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Foto 10: Imagen del recubrimiento de concreto (55 cm) de la represa aguas arriba.

Foto 11: Imagen de la continuación del vaciado de paño de losa y curado con agua.

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Foto 12: Imagen de la construcción de juntas de sello de la losa de concreto aguas arriba de la represa.

Foto 13: Imagen de la construcción del recubrimiento de piedras aguas abajo de la represa

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Foto 14: Imagen de la represa Limón concluida y en funcionamiento (con carga hidráulica).

CONTROL DE CALIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN DE LA PRESA

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VI. TECNOLOGÍAS CONSIDERADAS EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN La presa Limón, por sus características, importancia e inversión, necesita ser tratada con un alto nivel de profesionalismo. El diseño y construcción debe respetar las Normas Internacionales. La presa de Limón es del tipo Concret Face Rockfill Dam (CFRD), con pantalla de concreto sobre el talud aguas arriba, apoyada en un Plinto también de concreto, y ésta a su vez se conecta con un Diafragma vertical de concreto plástico que cierra el cauce aluvial del río La Presa se está construyendo en dos Etapas. La Primera etapa corresponde a una altura de Presa de 43 m concesionada al CTO, luego en una Segunda etapa (aun no concesionada), la presa debe llegar a una altura de 85 m. El sistema de impermeabilización construido en la presa Limón, cumple los requisitos de estabilidad, inclusive sustentando que la seguridad a los problemas de filtración de la Presa Limón estará principalmente garantizada por la sedimentación natural. La construcción de presas en relación a las poblaciones ubicadas hacia aguas debajo de la Presa, y con el afán de proteger la inversión efectuada y el funcionamiento adecuado de esta estructura y sus obras conexas, no solo durante la operación del proyecto para la presente concesión sino para el resto de la vida útil de las Obras de Trasvase, una vez concluida la Presa Limón, la infraestructura hidráulica requiere siempre ser monitoreada y supervisada, cumpliendo los Protocolos de Presas establecidos en las normas del Comité Internacional de Grandes Presas (ICOLD), que según el nivel de complejidad deben ser desarrollados en diferentes fases por técnicos, inspectores, especialistas (todos ellos de nacionalidad peruana) y expertos de nacionalidad extranjera, reconocidos por el Comité Mundial de Grandes Presas, responsabilidad que le

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corresponde a la Concesionaria Trasvase Olmos y al Gobierno Regional de Lambayeque a través del PEOT. En el Estudio de los Soviéticos el perfil de la presa se muestra esquemáticamente en la figura. Este tipo de Presa se denomina TIERRAENROCADO porque la parte central de la presa estaba constituida por un Núcleo Impermeable de material Arcilloso, y los espaldones o cuerpo de presa con material Fluvial del propio cauce del río.

La impermeabilización del cauce del río formado por una manto de Material Aluvial de aproximadamente 40 metros de profundidad se impermeabilizaba con una pantalla de inyecciones, y como la roca que se encuentra por debajo del manto fluvial se encuentra muy fracturada se recomendó tambien realizar Inyecciones. La zona de la cimentación que sustenta preocupación es el contacto entre el diafragma de concreto plástico y la roca meteorizada, considerada como una zona vulnerable y mostrada en la siguiente imagen. Como se verá de los cálculos de filtración en esta zona se produce la mayor pérdida de carga que es equivalente a una concentración de esfuerzos.

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VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 7.1. CONCLUSIONES -

Para el proyecto de la presa, se seleccionó la alternativa de presa de escollera (rocoso) con pantalla de hormigón, solución que permite el mejor uso del material local, se ajusta bien a las condiciones geológicas y geotécnicas en la zona de la presa y garantiza una adecuada seguridad de la infraestructura ante la ocurrencia de eventos sísmicos fuertes. Como resultado final, su costo de construcción y de la operación es el más bajo de todas las variantes analizadas, no sólo para la presente primera etapa sino también para la segunda etapa del proyecto.

-

Para la primera fase del desarrollo del proyecto se han establecido los siguientes parámetros básicos: a) Volumen de embalse ● Volumen útil 30 Hm3 ● Volumen muerto 14 Hm3 ( Total : 44 Hm3)

b) Niveles de agua ● Nivel mínimo 1,080 m.s.n.m. ● Nivel normal 1,120 m.s.n.m. ● Nivel máximo extremo 1,122.5 m.s.n.m. ● Nivel de coronación de la represa 1,123.9 m.s.n.m.

c) Área total del embalse: 2,5 Km2 (aprox) -

Los taludes para la altura definitiva de la presa H = 85 m son: talud aguas arriba 1.50H:1V; aguas abajo: 1,65H:1V.

-

El cuerpo de la presa se ejecuta por compacta ción utilizando materiales de

escollera (cantos) y grava natural, con tamaño máximo de guijarros hasta 40 cm y el porcentaje de finos (d ≤ 0.074mm) menor del 5%, con sus respectivos filtros de grava y piedra de granulometría predefinida.

-

La protección del talud de aguas abajo se ejecuta con roca de cantera, de diámetro entre 15 y 50 cm. En relación al talud mojado, se ejecuta un revestimiento con pantalla de hormigón, que se apoya en la losa de hormigón armado (“zócalo”). El espesor de la pantalla disminuye gradualmente, del

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA máximo en la zona del entronque con el “zócalo” (55 cm), a un valor mínimo

(42 cm) en la coronación de la presa, en esta 1ª fase. -

La estanqueidad del cimiento (desde el “zócalo” descrito) se logra mediante

una pantalla de hormigón plástico en la zona del cauce, la misma que desciende hasta profundizar en el complejo rocoso 2 m aproximadamente.

7.2. RECOMENDACIONES -

Se recomienda realizar una visita de campo para poder observar más a detalle los elementos de la presa Limón.

-

Se recomienda colocar mayor seguridad en el borde de la presa, para evitar los accidentes.

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VIII. BIBLIOGRAFÍA - http://www.proyectosapp.pe/RepositorioAPS/0/0/JER/PACONCESION_PROY ECTO_OLMOS/Contrato%20de%20Concesi%C3%B3n%20b.pdf - http://www.usmp.edu.pe/vision2012_lima/SEMINARIOS/conferencias/Tunel_  Transandin.pdf - http://www.peot.gob.pe/olmos/galeria%20fotografica/Fotos%20Oriente/Presa %20Limon/slides/16.%20Presa%20Limon%20Lateral%2020.05.08.html -

http://www.spancold.es/Ponencias/JEPVIII_029.pdf

-

http://www.cclam.org.pe/foros/05_proyecto_olmos.pdf

- http://es.slideshare.net/YuryLyapichev/peot-proyecto-especial-olmostinajones-46635241

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DATOS ADICIONALES DATOS HIDROLÓGICOS La evaporación mensual del reservorio Limón, que representa una pérdida del recurso hídrico que se tomó en cuenta durante el análisis de la operación

del embalse, es:

Tabla 01. Evaporación Mensual, Estudio de Impacto Ambiental - Olmos RECSA Ingenieros, Enero 2000 De acuerdo con la información disponible, las descargas del río Huancabamba son controladas en la estación hidrométrica Limón, ubicada en la elevación 1090 msnm, cuyos registros históricos cubren el periodo desde 1965 a 1998. La estación inicialmente contaba con un registro continuo de niveles del río mediante un equipo automático. En la actualidad los niveles del río son controlados mediante lecturas en una mira hidrométrica. La estación hidrométrica de Limón controla un área de drenaje de 2.651 km2. El caudal promedio del periodo de registro es de 25.30 m3/s que representa una masa promedio de 797.86 MMC anuales. La descarga mínima a nivel anual fue de 16.48 m3/s y corresponde a los valores registrados en el año 1979. El valor promedio anual máximo es de 41.13 m3/s y corresponde a los registros del año 1971. A nivel mensual, el valor mínimo registrado fue de 4.75 m3/s que corresponde al mes de Diciembre del año 1989. El valor máximo registrado a nivel mensual es de 101.07 m3/s y corresponde al mes de Marzo de 1971. Los aportes del río Huancabamba (en m3/s), en la estación de Limón, se presentan en la Tabla 02. Con el objetivo de trabajar con una serie de datos de alta confiabilidad y teniendo en cuenta que los datos para la estación Limón existen durante un periodo suficientemente largo (desde 1964), se ha E.A.`INGENIERIA CIVIL

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trabajado con los datos (caudales promedios mensuales) de la estación Limón para el periodo 1964- 1998, según “Estudio de re gulación de las descargas del río Huancabamba y definición del volumen útil del reservorio de Limón, Informe Final de Septiembre de 2000”.

Los datos de la demanda agrícola (en MMC),según lo establecido en los Términos de referencia del concurso son:

S egún los mismos Términos de referencia se establece la obligación del Postor de suministrar un volumen anual no menor de 406 MMC. La demanda de caudal biológico, aguas abajo de la represa Limón es de 1.3 m3/s según el Estudio de Impacto Ambiental - Olmos - RECSA Ingenieros, Enero 2000. Según parámetros técnicos del embalse y de la represa Limón, determinados en estudios anteriores, y también del análisis que ha realizado el Postor para presentar su oferta, el embalse Limón tendrá durante su primera fase de construcción un volumen total de cerca de 44 MMC (hasta cota 1120 msnm), de los cuales 14 MMC (hasta nivel 1105 msnm) está previsto como volumen muerto para depositar material sólido del río Huancabamba y cerca de 30 MMC (entre niveles 1105 y 1120 msnm) como volumen activo.

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Tabla 02. Caudales Promedios Mensuales de Río Huancabamba Como avenida típica para dimensionamiento de las estructuras de control de avenidas se determinó un caudal de 1 740 m3/s que corresponde a una avenida con periodo de retorno de 10 000 años (probabilidad 0.01%).

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