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CAPITULO I

DIAGNÓSTICO DEL CANAL DE DERIVACIÓN 1.1. UBICACIÓN: La Central Hidroeléctrica María Auxiliadora está ubicada en el norte del Perú, departamento de Piura, provincia de Ayabaca, distrito de Paimas (Ver la Fig. 1.1).

BRASIL

ECUADOR

COLOMBIA

BO

LIV

IA

CHILE

PERÚ

REGIÓN GRAU

A Y A B A C A

P A I M A SC E N T R A L H I D R O E L É C T R I C A

Q U I R O Z

OCÉANO PACÍFICO

Fig. 1.1: Ubicación de la Central Hidroeléctrica María Auxiliadora

4

1.2. DESCRIPCIÓN DEL CANAL DE DERIVACIÓN : El canal de derivación esta construido con mampostería y revestimiento de concreto, tiene una longitud de 4.844 Km. Se emplea para derivar las aguas desde la bocatoma hasta el la cámara de carga. Sus características geométricas son variables por cuento se aprecian cambios de sección y dimensiones. 1.2.1 DESCRIPCIÓN GEOMÉTRICA

1.2.1.1. SECCIÓN RECTANGULAR

La sección rectangular comprende dos tramos 1 y 2 ambos construidos con mampostería. Se inician al finalizar el vertedero y culminan en un conducto cubierto de concreto armado de sección rectangular (ver tabla 1.2.1a).

Tabla 1.2.1a: Secciones rectangulares del canal

TRAMO PROGRESIVAS ANCHO PROFUNDIDAD

1 Km. 0-049.74 – Km. 0+162.56 1.40 1.40

2 Km. 0+162.56 – Km. 0+220.00 1.40 1.70

Fuente: Informe final de la Central María Auxiliadora – Quiroz. INSTITUTO DE HIDRÁULICA, HIDROLÓGICA E INGENIERÍA SANITARIA – UDEP-2002

1.2.1.2. SECCIÓN TRAPEZOIDAL

La sección trapezoidal comprende los tramos 3 y 4 (ver tabla 1.2.1b) ambos construidos con taludes de mampostería y fondo de concreto, entre ellos se encuentra el desarenador y seis acueductos que pasan por quebradas de fuerte pendiente. Culmina su recorrido al inicio de la cámara de carga. Ver anexo A (plano P-1).

b = Ancho de solera H = Altura total Z = Talud S = Pendiente

b

H z1

Tabla 1.2.1b: Secciones trapezoidales del canal

TRAMO PROGRESIVAS B H Z ÁREA TOTAL

3 Km. 0+220.00 Km. 0+396.10 1.0 m 1.60 m 2:1 2.88 m2

4 Km. 0+456.00 Km. 4+770.00 1.40 m 1.73 m 2:1 2.71 m2


5

1.2.2 CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS

1.2.2.1. CAUDAL

Para obtener la capacidad máxima de transporte del canal se eligieron secciones de medición hidrométrica. Las características que determinaron su elección fueron las siguientes: Condición de tramo recto (alejado de curvas), flujo uniforme y superficie libre de sobre elevaciones, ver anexo A (tabla 1.2.2).

El proceso consistió en obtener las velocidades de los puntos ubicados en cada intersección de las rectas horizontales (0.2h, 0.6h y 0.8h) con las rectas I, II y III (ver figura 1.2.2)

0.8 h

0.6 h

0.2 h

I II III

h

b

z1

h = Tirante hidráulico

Fig. 1.2.2: Malla para medición de velocidades en el canal

Luego se obtuvo la velocidad media para los datos de cada línea vertical (I, II y III). Cada dato se multiplico por el área tributaria resultando el caudal circundante en la sección del canal. Este procedimiento se repitió para cada una de las condiciones de operación de bocatoma, es decir diferentes tirantes. De los resultados obtenidos se graficaron las curvas de gasto (ver anexo A: gráficos 1.2.2a, 1.2.2b, 1.2.2c y 1.2.2d). El caudal máximo de transporte del canal de derivación resultante de este proceso es de 3.45m3/s.

1.2.2.2. VELOCIDADES:

Las velocidades promedio se encuentran en un rango de 0.3 m/s y 3.5 m/s según los cálculos y las mediciones realizadas en el canal para diferentes tirantes. Las variaciones de las velocidades son constantes debido a la limpieza que debe realizarse periódicamente en el desarenador afectando el caudal de ingreso (Ver en anexo A gráficos 1.2.2e, 1.2.2f, 1.2.2g y 1.2.2h).

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1.2.3 PERFIL LONGITUDINAL DEL CANAL

En el se muestra el tramo critico donde el borde libre mínimo es de 0.09m , para ser mas precisos entre las progresivas 4+600 hasta la 4+700 cerca de la cámara de carga. Así mismo los rangos de las pendientes mínimas y máximas aproximadas son de 0.25 0/00 y 1.6 0/00 (ver en anexo A, plano P-1).

1.2.4 PLANTA DEL CANAL DE DERIVACIÓN La zona donde se encuentra ubicado el canal es en un lugar conocido por los moradores como Zamba, este presenta una topografía abrupta con quebradas pronunciadas, material coluvial y rocoso a largo de todo su recorrido. Es aquí donde se presentan varios derrumbes algunos potenciales otros activos, la mayoría causados por las lluvias y filtraciones de las actividades agrícolas del lugar1. Las características topográficas verlas en anexo A, (Planos N° 01, 02, 03, 04, 05 y 06). 1.2.5 DESCRIPCIÓN LITOLÓGICA

Tabla 1.2.5a: Características geológicas

INICIO TÉRMINO D IZ

x

x

x Talud inestable (zona de derrumbe).

xEl canal se emplaza en terrenos bastante estables a la carga.

0+400 0+456 x

x Estable, no hay cultivos

x Zona de derrumbe.

0+625 0+670 x x

CARACTERÍSTICASPROGRESIVAS TALUDES

0+100

0+483 0+536

0+000

0+100 0+220

Material de escombros, el terreno no es estable, existen grandes boulders y situaciones potenciales de caída permanente (derrumbe 2002).Materiales gruesos, no hay cultivos, inestable y erosionable.

Depósitos coluviales de brechas volcánicas.

Depósitos volcánicos - clástico estables, condiciones geomecánicas estables.

Esta conformado de "brechas volcánicas" y materiales gruesos.

Depósitos coluviales de rocas piroplásticas, de materiales removidos que caen al canal.

1 La actividad agrícola más realizada es el cultivo del arroz, implicando grandes filtraciones de agua; hasta llegar a la saturación del suelo. - Planos N° 01, 02, 03, 04, 05 y 06 (Fuente: Informe final de la Central María Auxiliadora. Instituto de Hidráulica, Hidrológica e Ingeniería Sanitaria – UDEP-2002).

7


0+705 0+700 x

0+745 0+750 x x

0+750 0+800 x

x Zona de derrumbe próximo a la carretera.

x Cubierto por depósitos coluviales.

0+850 1+000 x x

1+050 1+240 x x

1+250 1+260 x x

1+260 1+300 x x

1+300 1+400 x x

1+400 1+430 x x

1+430 1+450 x x

1+550 1+600 x x

x -

x Esta cubierta por cultivos.

x Bajan lodos y agua e ingresan al canal.

x Con cultivos.

PROGRESIVAS TALUDES

Cauce principal de la quebrada carrizo aparecen grandes boulders de rocas volcánicas que conforman depósitos coluviales.

Depósitos coluviales sobre el macizo rocoso volcánico de andesitas, condiciones geomecánicas estables.

Depósitos coluviales de grandes rocas fragmentadas, angulosas en matrix limo-arenosa.

Depósitos coluviales que sobreyacen al macizo rocoso.

Macizo rocoso andesítico (muy fracturado).

Macizo rocoso de roca andesítica gris verdosa alterada de características volcánico sedimentario de textura fina con sistema de diaclasas. Aceptable como material de cantera (elevado grado de fracturación y alteración).

El macizo de roca volcánica andesítica es masivo (rocas volcánicas de tipo riolítico).

Macizo rocoso.

Depósito de escombros de grandes cantos, presentan condiciones de estabilidad.

Boulders angulares de brechas volcánicas.

Macizo rocoso andesítico y porfírico alterado, presenta sistema de diaclasas.

Depósitos de escombros, existen condiciones de inestabilidad y derrumbe.

Depósitos coluviales.

Depósitos coluviales.

0+800 0+850

1+600 1+630

1+630 1+700

CARACTERÍSTICAS

8


x Existencia de chacras.

x -

1+750 1+850 x x

1+850 1+950 x x

1+950 2+000 x x

2+000 2+200 x x

2+200 2+370 x x

x Es inestable

xOcurren filtraciones y caída de lodos dentro del canal.

x Terreno estable.

x Sobreyace material de escombros.

3+010 3+122 x x

3+122 3+195 x

xTerreno de uso agrícola (caída constante de lodos al canal).

x Macizo rocoso.

x

x

x Zonas de cultivo.

x Se presentan zonas inestables.

2+450

1+705

2+760 Sobreyacen depósitos coluviales.

1+760

CARACTERÍSTICAS

2+800

Depósitos coluviales derivados del talud de antiguos escombros.Macizo Rocoso, sobreyacen al mismo depósitos coluviales del talud.

Depósitos coluviales, forma parte de un abanico de escombros antiguo.

Depósitos coluviales de rocas volcánicas en grandes fragmentos matrix limo-arenosa.

Depósitos Coluviales de un abanico de escombros

Depósito de escombros de materiales coluviales, que engloban fragmentos de rocas volcánicas en una matrix limo-arcillosa trufácea.

3+010 Macizo rocoso.

Es macizo rocoso de rocas tipo andesíticas con terreno de escombros en la parte superior.

3+195 3+350 Sobreyacen depósito de escombros.

Macizo rocoso de rocas volcánicas de tipo andesítico.

3+350 3+400Rocas volcánicas poriféricas fracturadas.

3+400 3+420 Macizo rocoso.

Macizo rosco existen condiciones de derrumbe.

PROGRESIVAS TALUDES

9


3+450 3+880 x x

x Derrumbes

x Filtraciones

3+900 4+030 x x

4+040 4+085 x x

4+085 4+161 x x

4+161 4+230 x x

4+230 4+300 x x

4+320 4+380 x

x Inestable.

x Canal inestable.

4+495 4+745 x x

Macizo rocoso andesítico que presenta una pseudo - estratificación con sistema de diaclasas y fracturamiento.

PROGRESIVAS

3+880 3+900Depósito de escombros que sobreyacen al macizo de rocas volcánicas.

Macizo rocoso en el que sobreyace escombros con poca tendencia al derrumbe (rocas volcánicas tipo matrix limo arenoso).

Macizo rocoso alterado

Zona curva con derrumbe activo debido a filtraciones.

Depósitos coluviales que sobreyacen al macizo.

Macizo rocoso en el que sobreyace terreno de escombros con poca tendencia al derrumbe (rocas volcánicas tipo matrix limo arenoso).

Roca del macizo cubierta de por depósitos con menor evidencia de derrumbe.

Macizo rocoso cubierto de depósitos de escombros de materiales coluviales, grandes boulders se desplazan hacia el canal.

Material de escombros cubre el macizo rocoso.

TALUDES

4+380 4+495

CARACTERÍSTICAS

Fuente: Informe final de la Central María Auxiliadora – Quiroz. INSTITUTO DE HIDRÁULICA, HIDROLÓGICA E INGENIERÍA SANITARIA – UDEP-2002 y verificación en campo de tesista 1.3 PROBLEMÁTICA ACTUAL:

Actualmente como producto de las visitas de evaluación del entorno se ha encontrado problemas de fisuración e infiltración, además de deslizamientos y derrumbes en las márgenes del canal. Muchas de ellas son el producto del agua de infiltración proveniente de las actividades agrícolas. 1.3.1 DERRUMBES En más de la mitad de su recorrido el canal se encuentra propenso a caídas de boulders (rocas de gran tamaño) y lodos. Las progresivas en donde se han identificado derrumbes activos y potenciales están especificadas en la tabla 1.3.1; estas zonas requieren trabajos urgentes de protección.

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Fotos 1.3.1: Derrumbes en el canal de conducción

INICIO TÉRMINO OBSERVACIÓN LONGITUD 0+000 0+100 Derrumbe potencial (techado en tramos). 100

INICIO TÉRMINO OBSERVACIÓN LONGITUD 0+220 0+255 Derrumbe permanente 35

11

INICIO TÉRMINO OBSERVACIÓN LONGITUD

0+483 0+536 Derrumbe potencial de material coluvial limoso. 53

INICIO TÉRMINO OBSERVACIÓN LONGITUD 0+621 0+700 Derrumbe potencial 79

12



13


1+400 1+430 Derrumbe activo, caída de rocas y lodos, se encuentra bastante próximo a la carretera. 30


1+450 1+600 Derrumbe activo, caída de lodos. La mampostería se encuentra fisurada. 150

14


1+705 1+760 Derrumbe potencial 55


15


2+370 2+460 Derrumbe potencial (caída de lodos) 90


16



2+900 3+070 Derrumbes activos y potenciales, hay

presencia de grietas en el terreno y en el canal.

30

17


3+120 3+168 Derrumbe potencial ( caída de lodos) 48


3+350 3+400 Derrumbe potencial (caída de lodos) 50

18


3+420 3+440 Inestable, derrumbe potencial 20


19



INICIO TÉRMINO OBSERVACIÓN LONGITUD 3+900 3+990 Derrumbe antiguo (debe tratarse) 90

20



INICIO TÉRMINO OBSERVACIÓN LONGITUD 4+080 4+161 Derrumbe potencial (caída de lodos) 81

21


4+400 4+480 Derrumbe activo se han colocados tubos de para el drenaje (caída de lodos) 80


4+480 4+550 Derrumbe activo 70

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1.3.2. FILTRACIONES Y GRIETAS

Uno de los inconvenientes que se presentan son las filtraciones y grietas tanto en el terreno como en el canal, causados por las actividades antropogénicas realizadas en las partes altas de la zona. Las progresivas en donde se han identificado filtraciones y grietas se muestran en las siguientes tablas 1.3.2a y tabla 1.3.2b.

Tabla 1.3.2a: Filtraciones y grietas en el canal.

INICIO TÉRMINO CARACTERÍSTICAS

0+000 0+010 Fisuras en los muros sobre elevados al inicio del desgravador.

0+100 0+110 Fisuras en los aleros de contrafuerte (muros elevados del desgravador).

1+600 1+630 Rajaduras horizontales

1+700 1+950

Se presentan filtraciones, entrada de lodos al canal, asentamientos del terreno y fisuras entre la transición del canal trapezoidal y el acueducto, además de perdidas de caudal en ambos apoyos.

1+950 2+450 Canal emplazado

1+750 1+850 Aparecen filtraciones en la margen izquierda del canal.

1+902 1+919 Filtraciones en el fondo del acueducto Nº 2 ó del talud izquierdo.

2+773 2+791 Fisuras a ambos lados de los apoyos en transición canal - acueducto.

3+280 3 + 400 Aparecen rajaduras paralelas al canal.

3+880 3+900 En la margen derecha del canal se aprecian filtraciones.

4+020 4+050 Existen trazos de rajaduras horizontales sobre el muro de la margen derecha y en la margen izquierda aparecen filtraciones.

4+800 4+845 Zona critica con tendencia al desborde del agua, en la margen izquierda del canal


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Tabla 1.3.2b: Filtraciones y grietas en el terreno

INICIO TÉRMINO CARACTERÍSTICAS

0+670 0+680 En la margen izquierda del canal, presenta condiciones de inestabilidad por erosión pluvial.

1+400 1+430 Presencia de humedad desde las partes altas que desestabilizan el talud.

1+430 1+450 Filtraciones originadas por los drenes de las chacras en la parte alta (margen izquierda del canal).

1+450 1+550 Drenes de las áreas cultivadas en las partes altas, generan condiciones de derrumbe.

1+760 1+850 Aparecen filtraciones en la margen derecha del canal.

2+370 2+460 Existen filtraciones a la margen izquierda

2+460 2+525 Existencia de filtraciones en la margen izquierda.

2+525 2+550 Zona de derrumbe originado por filtraciones del talud.

2+550 2+760 Existe una zona de filtraciones a la margen izquierda del talud originada por actividades antropogénicas desde la parte alta.

3+050 3+130 El terreno de la margen derecha del canal presenta grietas, indicador de un inminente derrumbe.

4+085 4+161 Aparecen fisuras en el terreno, las cuales causan la caída del talud hacia la carretera.

4+320 4+380 Existen filtraciones se han atenuado con un dren de tubos plásticos, además se han colocado gaviones tipo caja.

Fuente: Informe final de la Central María Auxiliadora – Quiroz. INSTITUTO DE HIDRÁULICA, HIDROLÓGICA E INGENIERÍA SANITARIA – UDEP-2002 1.3.3 ASENTAMIENTO La zona donde se ubica el canal es un suelo coluvial, compuesto por limos, arcillas – arenosas y rocas. La causa principal de los asentamientos, fisuras y caída de lodos al canal es la presencia de filtraciones y erosiones, producto de las precipitaciones y actividades agrícolas de la zona. Las progresiva donde existen asentamientos son Km. 1+600 +1+630 y Km. 1+705 -1+760. 1.3.4 DIAGNÓSTICO DE LOS ACUEDUCTOS Son seis los acueductos que conformar el canal de conducción, todos ellos construidos de concreto armado y sección rectangular. Las observaciones realizadas en campo se describen en la tabla 1.3.4a.

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Tabla 1.3.4a: Observaciones en los acueductos

INICIO TÉRMINO

1 - - 1+237.08 1+362.76 Q.Carrizo

2

Existe filtraciones en elfondo del canal posiblementecausadas por las filtracionesdel talud izquierdo. Tambiénexisten fisuras en latransición del canal -acueducto generando perdidadel caudal (el acero estapropenso a la corrosión). VerFig. 1.3.4

Deterioro en la margen izquierda estribo derecho (0+1900)

1+902 1+919 Q. Sango

3 Cauce colmatado

Existen fisuras a ambos lados de los apoyos en la transición canal - acueducto. Proteger el estribo izquierdo

2+772.79 2+791 Q. Sota

4

Necesita una limpieza urgente, se encuentra colmatado por boulders y material aluvional

- 3+197.33 3+242.68 Q. Muleros

QUEBRADAOBSERVACIÓN ESTRIBOSPROGRESIVAS


Fig. 1.3.4: Filtración al término del acueducto N°2 (Progresiva 1+919)

25

INICIO TÉRMINO

5 - - 4+161.10 4+176.75 Q. El panteón

6 Estribo izquierdo inestable.

Fuerte erosión en el estribo izquierdo peligra su estabilidad

4+576.19 4+593.19 Q. Sin nombre

OBSERVACIÓN ESTRIBOSPROGRESIVAS

QUEBRADA

1.4. TRABAJOS DE PROTECCIÓN

Considerando todos los problemas anteriormente mencionados, se han realizado trabajos de protección en los años 1999, 2001 y a inicios del año 2002. El objetivo durante el año 1999 fue remover los escombros y techar el canal a causa de los deslizamientos ocurridos. En los años posteriores las obras de protección se hicieron para atenuar el ingreso de lodos y rocas dentro del canal, orientadas a mantener el servicio que brinda la Central Hidroeléctrica María Auxiliadora. Las tablas 1.4a y 1.4b muestran las progresivas donde se han realizado las protecciones.

Tabla 1.4a: Techado con tapas de concreto armado

COMIENZO TÉRMINO LONGITUD0+050 0+220 170.263+122 3+182 60.353+195 3+255 59.243+289 3+311 22.003+322 3+337 15.003+420 3+470 50.003+500 3+560 60.004+018 4+056 38.004+084 4+161 77.10

TOTAL 551.95 Fuente: Informe final de la Central María Auxiliadora – Quiroz. INSTITUTO DE HIDRÁULICA, HIDROLÓGICA E INGENIERÍA SANITARIA – UDEP-2002

Tabla 1.4b: Otros sistemas de protección

UBICACIÓN INICIO TÉRMINO LONGITUD CARACTERÍSTICAS

0+000 0+100 0+100 Contrafuerte realizado en el 2001 (ver fotografía 0+000 – 0+100).

1+600 1+630 0+030 Tuberías de drenaje para derivar las agua utilizadas en la parte alta. Contribuyen a la estabilidad del talud.

4+420 4+480 0+060 Reforzamiento con gaviones tipo caja y colocación de un dren de tubos plásticos, necesarios para disminuir filtraciones.


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1.5. RECOMENDACIONES:

Actualmente el canal de derivación de la C. H Quiroz necesita nuevos trabajos de protección debido al alto grado de fisuración, caída de rocas y lodos. El objetivo de los sistemas de protección es evitar que los derrumbes colmaten el cauce del canal, impidiendo la continuidad del flujo del agua y como consecuencia la disminución en la generación de corriente eléctrica. Además se minimizaría el ingreso de sedimentos al canal protegiendo la infraestructura generadora de corriente eléctrica, ahorrando en gastos de mantenimiento. Las progresivas donde se necesita estabilizar el talud, techar el canal y reparar las fisuras se muestran en la tabla 1.5a:

Tabla 1.5a: Trabajos de protección recomendados.

INICIO TÉRMINO DIAGNÓSTICO RECOMENDACIÓN0+000 0+100 Derrumbe potencial Estabilizar el talud0+220 0+255 Derrumbe permanente Estabilizar el talud0+483 0+536 Derrumbe potencial Estabilizar el talud

0+621 0+800 Derrumbe potencial y erosiónpluvial. Recubrir el canal

0+800 0+850Derrumbe potencial. Existenfisuras en la losa de fondo delcanal y el terreno.

Repararar la losa existente

1+400 1+430 Derrumbe activo y caída delodos.

Estabilizar el talud y recubrir el canal

1+430 1+450 Derrumbe potencial, existendrenes en las zonas cultivo. Estabilizar el talud

1+450 1+550 Derrumbe activo y caída delodos.


1+550 1+600 Derrumbe potencial y caída delodos.


1+705 1+760 Derrumbe potencial yasentamiento del terreno Estabilizar el talud

1+760 1+850 Filtraciones Recubrir el canal1+850 1+902 Derrumbe potencial Recubrir el canal

1+902 1+919 Filtraciones y fisuras en latransición canal-acueducto. Reparación de fisuras

2+370 2+460 Derrumbe potencial y caída delodos


2+520 2+715 Derrumbe potencial yfiltraciones


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INICIO TÉRMINO DIAGNÓSTICO RECOMENDACIÓN

2+715 2+770 Derrumbe antiguo (1999) ypotencial, necesita tratarse. Estabilizar el talud

2+770 2+791 Filtraciones y fisuras en latransición canal-acueducto.

Reparación de fisuras y estabilización de estribo izquierdo.

2+900 3+020 Derrumbe potencial Recubrir el canal

3+020 3+070 Derrumbe activo, grietas yfiltraciones en el canal

Estabilizar el talud y recubrir el canal.

3+070 3+120 Existen grietas en el terrenoReparar filtraciones en losa y compactar suelo en talud derecho.


Estabilizar el talud (ya posee losas armadas de recubrimiento)



3+420 3+500 Derrumbe potencial Estabilizar el talud3+770 4+030 Derrumbe potencial Estabilizar el talud

4+080 4+161 Derrumbe potencial y caída delodos, fisuras en el terreno Estabilizar el talud.

4+300 4+380Derrumbe activo y caída delodos, se ha colocado tubos dePVC


4+380 4+450 Derrumbe potencial Estabilizar el talud

4+576 4+593 Estribo izquierdo inestable Reparación de estribo izquierdo.

Fuente: Informe final de la Central María Auxiliadora – Quiroz. INSTITUTO DE HIDRÁULICA, HIDROLÓGICA E INGENIERÍA SANITARIA – UDEP-2002. Actualizado por tesista.

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