El presente proyecto consiste en el estudio de una presa de materiales sueltos en la región de Candarave (Tacna). Esta zona es conocida por ser muy árida, con largas épocas de estiaje que comprometen su agricultura, la principal fuente de ingresos de sus poblados. La UNI ya había realizado un Análisis de Factibilidad en 2011 con una primera ubicación, pero la obra no pudo ser llevada a cabo debido a que la capacidad portante del subsuelo en el eje escogido era escasa, y las filtraciones desproporcionadas. Por ello, en el presente proyecto se estudia la ubicación del cuerpo de presa trescientos metros aguas abajo, en una zona con mejores parámetros geotécnicos. Para comenzar, se determinó que la presa debía ser de materiales sueltos para maximizar los beneficios al encontrarse canteras relativamente cerca. Además, aunque la capacidad portante mejora con el nuevo eje, no es suficiente para otros tipos de presa que están relacionadas con mayores presiones. Con las demandas y ofertas se llegó a la conclusión que un volumen útil de 17.82 MMC era suficiente, cumpliendo con un 90% de garantía anual. Con este volumen necesario, la curva Cota – Volumen y un pre-diseño de los órganos de desagüe (el desagüe de fondo que funciona como bocatoma y el aliviadero de canal lateral) se obtuvo una cota de coronación para el núcleo de 4373.5 msnm, y de 4375.0 msnm para la propia presa. A partir de aquí, se hizo un análisis integrado de filtraciones y estabilidad con software de GeoStudio©. La primera parte fue estudiada con el programa SEEP© realizando análisis estacionario y transitorio para observar la situación en desembalse rápido. Las filtraciones resultaron ser escasas debido a que prácticamente sólo se pueden producir a lo largo de la presa, porque el modelo de subsuelo referenciado tenía una capa superficial con una permeabilidad muy baja. De ese mismo estudio se obtuvieron también las presiones intersticiales que se usarían para el análisis de estabilidad. Respecto a este segundo estudio, se usó el programa SLOPE©, para las diferentes situaciones requeridas: final de la construcción, a largo plazo, tras desembalse rápido y con una combinación de sismo con las anteriores. Después de analizar la estructura, se llegó a la conclusión de que la geometría inicial del cuerpo debía reformularse para el talud de aguas arriba, porque se producía falla en desembalse rápido con sismo. Las soluciones propuestas se basaban en micropilotes a modo de pantalla, una berma inferior con enrocado y/o una disminución de la pendiente del talud. Finalmente, tras descartar las dos primeras opciones por mejorar escasamente la estabilidad, se optó por aumentar el talud aguas arriba de 2H:1V a 2.5H:1V.Esta última elección dio buenos resultados en los análisis que no habían pasado con el anterior talud. Obviamente, las filtraciones son incluso menores que en el otro caso, por lo que no se volvió a analizar. Por último, se hizo un análisis profundo de los órganos de desagüe. En primer lugar se estudió el desagüe de fondo, con entrada a 4342.1 msnm y salida a 4320 msnm, cuyas pérdidas no suponen un problema para su normal funcionamiento. A continuación se delimitó la cuenca de disipación de energía del agua sabiendo que el cauce del río se ubica a 4310 msnm, siendo suficiente una longitud de 24 metros a partir del pie del talud aguas abajo. Para terminar. se analizó al aliviadero, siendo éste de tipología de canal para ahorrar espacio en la estrecha cerrada. Para su entrada bastan 5 metros de ancho, debido a que las lluvias no son torrenciales y el propio embalse lamina de forma muy plana cualquier tormenta de la zona, independientemente del tamaño del aliviadero a partir de cierta magnitud. El canal tendrá 3 metros de anchura tanto en su tramo subcrítico como en el crítico, variando su altura en función de su régimen. Como la pendiente de la rápida es muy pronunciada y los caudales desembalsados no son muy altos, se determinó que el uso de bloques de disipación tendría un buen funcionamiento. Estos bloques se ubican en filas diseñadas alternadamente, con una distancia entre ejes de 2.1 metros. Con el uso de este sistema de disipación, una cuenca de disipación con enrocado bastaría para restituir el agua al cauce con una velocidad normal. / Tesis

Este trabajo se inspiró en la reparación parcial que durante el año 2002 se realizó del muelle industrial y que inquietó al autor de este trabajo a plantearse el reto de planificar la reparación total de la estructura. El reto de rehabilitar la totalidad de la estructura se piensa, planifica y elabora de manera que pueda servir de guía para un trabajo que deba desarrollarse en una situación real, por lo que su desarrollo ha sido estructurado a través de nueve capítulos, los que incluyen temas como la descripción detallada del muelle, el estado de conservación actual, el levantamiento de los daños, el metrado respectivo y el posterior desarrollo del proceso constructivo de la solución propuesta. / Tesis

Este proyecto, se centró en la ruta LM-122 la cual es la única que comunica al pueblo de Tanta, ubicado en Yauyos, con el resto de centros de la provincia. Tanta tiene un gran potencial turístico, debido a cercanía al Parque Natural Nor- Yauyos; sin embargo, esto no es aprovechado debido a su inaccesibilidad. El trabajo realizado trata de solucionar este problema, diseñando el tramo más accidentado de la ruta y estimando el nivel de servicio de la sección de la ruta en el futuro. Según el manual de diseño actual (DG-2014), se clasifico a la vía como una carretera de tercera clase, ya que presenta una orografía accidentada y un IMDA menor a 400 vehículos por día. Con estos datos se definieron los parámetros para el diseño como la velocidad del diseño, radio mínimo, rango de longitudes permitidas, entre otros. Se propusieron tres alternativas para el diseño de la ruta; de las cuales se seleccionó la tercera debida a su menor costo en comparación con el resto de alternativas. En base a este diseño se realizó el predimensionamiento de 7 alcantarillas a lo largo de la carretera, y de los muros de contención necesaria en la vía, debido al alcance definido no se realizó estimación de costos para esta parte del proyecto. Para finalizar con el proyecto se realizó la estimación del nivel de servicio a 20 años de estimación, Se obtuvo como resultado el nivel A para la vía. Esto lo convierte en un diseño aceptable, con lo que se cumpliría con el objetivo inicial de facilitar el diseño de la ruta LM-122 para hacerla más accesible. / Tesis

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Este estudo visa a caracterização dos escoamentos deslizantes sobre turbilhões em vertedouros em degraus com declividade de 45° (1V:1H) através da análise experimental em modelos físicos. Foram avaliadas quatro estruturas, sendo uma com calha lisa, utilizada como estrutura de controle, e três com calhas em degraus de alturas constantes iguais a 3 cm, 6 cm e 9 cm. As medições dos níveis médios da água, das velocidades médias na região não aerada do escoamento, das pressões médias nos degraus e a visualização da aeração do escoamento permitiram o estabelecimento de parâmetros qualitativos e quantitativos do escoamento. Assim, foram determinados: (1) os perfis de velocidade média ao longo da calha, (2) o fator de resistência proporcionado pelos degraus, (3) a posição média de início de aeração, (4) a dissipação de energia devida à rugosidade da calha e (5) o comportamento das pressões médias na face e no espelho dos degraus. Tendo em vista a escassa bibliografia relativa à declividade de 45°, buscou-se a comparação com os dados de diferentes declividades procurando estabelecer critérios mais abrangentes.

Este trabalho engloba a análise experimental em laboratório de vertedouros com calha em degraus de declividade 1 Vertical : 0,75 Horizontal (53,13°). Foram utilizados quatro modelos de estruturas vertedouras, três com calhas em degraus (com três diferentes alturas de degraus, 3 cm, 6 cm e 9 cm) e uma com calha lisa, utilizada como estrutura de controle. Ao longo das calhas dos vertedouros foram realizadas medições de níveis, pressões, velocidades e visualização do início da aeração. Através destes ensaios foi possível determinar a posição de início da aeração do escoamento, os perfis de velocidades ao longo da calha, o fator de resistência resultante dos degraus, a dissipação de energia em relação à energia a montante e em relação a um vertedouro de calha lisa e o comportamento das pressões médias. Constatou-se que o aumento do tamanho dos degraus na calha conduz o início da aeração para posições mais próximas da crista do vertedouro. Observou-se que a dissipação de energia é tanto mais significativa quanto menor a vazão específica e maior as dimensões dos degraus, sendo fortemente influenciada pela aeração ou não do escoamento. Analisando os resultados do presente estudo em conjunto com dados da bibliografia existente foi possível a proposição de metodologias para a avaliação da posição do início da aeração do escoamento, da profundidade deste neste ponto e para a determinação do fator de resistência criado pelos degraus.

Sucessivos barramentos ao longo de um rio impedem a migração, fenômeno característico de algumas espécies de peixes. Essa interrupção pode provocar a extinção local de espécies migratórias de peixes e acentuada queda da produção pesqueira. Mecanismos de Transposição para Peixes (MTP) são estruturas capazes de mitigar os efeitos negativos desses barramentos, possibilitando a transposição segura dessas espécies através dos barramentos. Esta pesquisa visou a compreensão do funcionamento de um MTP conhecido como escada para peixes do tipo ranhura vertical. Para tanto, foram realizados experimentos em uma estrutura de laboratório, geometricamente semelhante à Escada de Peixes do tipo Ranhura Vertical do reservatório da UHE de Igarapava/MG. Foram realizados experimentos em diversas vazões para a verificação do regime de escoamento ao longo da estrutura e para a determinação dos parâmetros hidráulicos de vazão adimensional, de coeficiente de descarga e de coeficiente de cisalhamento, que foram comparados aos encontrados na bibliografia. Por meio desses ensaios foi possível sugerir equações simplificadas para esses parâmetros Também foram executados ensaios a vazão constante para gerar mapas de distribuição de velocidades médias e de pressões dentro de um tanque da estrutura. A vazão constante também foram medidos valores de altura de lâmina d’água ao longo de dois eixos de um tanque e realizadas visualizações do escoamento por meio do uso de traçadores. Os resultados puderam demonstrar a existência de um jato e de duas zonas de recirculação de água, à esquerda e à direita do tanque, assim como a alta variação de valores de pressões no jato e a existência de velocidades no sentido vertical, principalmente na zona de recirculação à esquerda do tanque.

O presente trabalho foi desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul com o apoio de Furnas Centrais Elétricas S.A., fazendo parte do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado “Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico”. O ressalto hidráulico é amplamente utilizado na dissipação de energia a jusante de obras hidráulicas, sendo o processo de dissipação associado à flutuação de velocidades, níveis e pressões. Devido aos danos causados às estruturas de dissipação de energia ao longo dos anos, em função de problemas atribuídos à fadiga, cavitação e ressonância, o entendimento do ressalto hidráulico como forma de dissipação de energia tem assumido papel importante. A caracterização do campo de pressões junto ao fundo de bacias de dissipação é de interesse prático para os projetistas de obras hidráulicas na busca de um dimensionamento eficiente e econômico. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o campo de pressões em ressalto hidráulico formado a jusante de uma comporta, propondo uma metodologia que permita estimar os valores de pressões extremas associadas a diferentes probabilidades de ocorrência e graus de submergência. Através das metodologias de adimensionalização utilizadas foi possível avaliar e quantificar os efeitos atribuídos à submergência sobre a distribuição longitudinal da pressão média, do desvio padrão e do coeficiente estatístico de distribuição de probabilidades (N), permitindo a implementação de uma metodologia de previsão de pressões para o ressalto hidráulico submergido. A metodologia proposta nesse trabalho se mostrou eficiente em suas previsões, apresentando, na maioria dos ensaios, diferenças relativas inferiores a 15% entre os valores verificados e os previstos pelo modelo para as probabilidades extremas referentes à posição de máxima flutuação de pressão. / This present work was developed at the Postgraduate in Water and Environmental Engineering of the Hydraulic Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul State being undertaken in collaboration with Furnas Centrais Elétricas S.A., as part of a Research and Development (R&D) project entitled “Macroturbulence Analysis of Hydraulic Jump Stilling Basins”. The hydraulic jump is widely used in energy dissipation downstream hydraulic works, being a process of dissipation associated to the fluctuations of velocity, water level and pressure. Due to the damage caused to energy dissipation structures through the years, by problems related to stress, cavitation and resonance, the understanding of the hydraulic jump as a form of dissipation has attained an important role. The characterization of the pressure fields in the bottom of stilling basins is of practical use to the designers of hydraulic works looking for efficient and economical dimensioning. The purpose of this is to evaluate the pressure field in a hydraulic jump downstream a sluice gate, proposing a methodology that allows evaluating extremes pressure values associated with the occurrence of different probabilities and different levels of submergence. Through the use of adimensionalisation methodologies it was possible to evaluate and quantify the effects attributed to the submergence on the longitudinal distribution of average pressure, standard deviation and the statistic coefficient of probability distribution (N), allowing the implementation of a pressure prediction methodology for the submerged hydraulic jump. The methodology proposed in this work was efficient in its predictions, presenting, in most tests, relative differences inferior to 15% between real values and estimated values expected by the model to extreme probabilities referring to the position of maximum pressure fluctuation.

Este estudo visa a caracterização dos escoamentos deslizantes sobre turbilhões em vertedouros em degraus com declividade de 45° (1V:1H) através da análise experimental em modelos físicos. Foram avaliadas quatro estruturas, sendo uma com calha lisa, utilizada como estrutura de controle, e três com calhas em degraus de alturas constantes iguais a 3 cm, 6 cm e 9 cm. As medições dos níveis médios da água, das velocidades médias na região não aerada do escoamento, das pressões médias nos degraus e a visualização da aeração do escoamento permitiram o estabelecimento de parâmetros qualitativos e quantitativos do escoamento. Assim, foram determinados: (1) os perfis de velocidade média ao longo da calha, (2) o fator de resistência proporcionado pelos degraus, (3) a posição média de início de aeração, (4) a dissipação de energia devida à rugosidade da calha e (5) o comportamento das pressões médias na face e no espelho dos degraus. Tendo em vista a escassa bibliografia relativa à declividade de 45°, buscou-se a comparação com os dados de diferentes declividades procurando estabelecer critérios mais abrangentes.

Este trabalho engloba a análise experimental em laboratório de vertedouros com calha em degraus de declividade 1 Vertical : 0,75 Horizontal (53,13°). Foram utilizados quatro modelos de estruturas vertedouras, três com calhas em degraus (com três diferentes alturas de degraus, 3 cm, 6 cm e 9 cm) e uma com calha lisa, utilizada como estrutura de controle. Ao longo das calhas dos vertedouros foram realizadas medições de níveis, pressões, velocidades e visualização do início da aeração. Através destes ensaios foi possível determinar a posição de início da aeração do escoamento, os perfis de velocidades ao longo da calha, o fator de resistência resultante dos degraus, a dissipação de energia em relação à energia a montante e em relação a um vertedouro de calha lisa e o comportamento das pressões médias. Constatou-se que o aumento do tamanho dos degraus na calha conduz o início da aeração para posições mais próximas da crista do vertedouro. Observou-se que a dissipação de energia é tanto mais significativa quanto menor a vazão específica e maior as dimensões dos degraus, sendo fortemente influenciada pela aeração ou não do escoamento. Analisando os resultados do presente estudo em conjunto com dados da bibliografia existente foi possível a proposição de metodologias para a avaliação da posição do início da aeração do escoamento, da profundidade deste neste ponto e para a determinação do fator de resistência criado pelos degraus.