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Construcciones hidráulicas III

Construcciones hidráulicas III

Sistemas fluviales sin embalse de regulación

Este tomo incluye las bases y los procedimientos de cálculo y diseño de los componentes y estructuras que forman parte de los sistemas hidráulicos fluviales sin embalse regulador cimentados en suelo, así como tres apéndices con cálculos de aplicación: dos referidos a estos sistemas (apéndices A y B) y el tercero a los sistemas con embalse regulador (apéndice C).

Se consideran principalmente los siguientes aspectos: criterios y procedimientos para dimensionar y diseñar, hasta el nivel de factibilidad, las presas vertedero de hormigón, de tal manera que satisfagan las condiciones de estabilidad, resistencia mecánica y control de la filtración; el diseño del contorno subterráneo de las estructuras hidráulicas cimentadas en suelo; el análisis estático e hidromecánico de los muros hidráulicos de hormigón; y los elementos generales para el diseño de las captaciones directas desde cauces naturales y sus desarenadores.

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    Estado de la publicación: Activo
    Año de edición: 2026
    Idioma: Español
    ISBN-13: 9789942520760
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Iván Calero Hidalgo




Verónica Valeria Yépez Martínez


María Gabriela Soria Pugo

María Gabriela Soria Pugo

Ingeniera civil por la Universidad Politécnica Salesiana (UPS), máster en Recursos Hídricos por la Escuela Politécnica Nacional (EPN) y abogada por la Universidad Nacional de Loja (UNL), con una sólida trayectoria profesional y académica en el campo de los recursos hídricos, la hidráulica y el saneamiento ambiental. Ha desarrollado una amplia experiencia en el diseño, evaluación y diagnóstico de sistemas de agua potable, alcantarillado y drenaje vial, participando en estudios definitivos para comunidades e infraestructura hidráulica en los sectores público y privado. Entre sus trabajos más destacados figuran el análisis de sistemas de agua potable para proyectos habitacionales municipales, estudios hidrológico-hidráulicos para obras viales de alcance nacional y colaboración en la elaboración de la hoja de ruta para la implementación de proyectos de agua y saneamiento ambiental en las islas Galápagos. En el ámbito académico, ejerció como docente titular y directora de la Carrera de Ingeniería Civil en la UPS e impartió cátedra en programas de maestría en sistemas hidráulicos, riego y manejo integrado de cuencas, y vialidad y transporte. Ha sido también docente en la Universidad Andina Simón Bolívar (UASB-Bolivia) y en la Universidad Técnica de Ambato (UTA). Es autora y coautora de artículos científicos en revistas indexadas, con investigaciones enfocadas en el almacenamiento de agua lluvia, la implementación de techos verdes y la evaluación hidráulica de sistemas urbanos. Su trabajo refleja una vocación que va más allá de los proyectos: formar profesionales que entiendan que gestionar bien el agua no es una opción, sino una responsabilidad.


Índice de figuras 

Índice de tablas 

Capítulo 11

Nociones introductorias

11.1. Campos de aplicación 

11.2. Ventajas y desventajas 

11.3. Particularidades constructivas y operativas 

Capítulo 12

Presas de hormigón a gravedad con vertido incorporado cimentadas sobre suelo

12.1. Clasificación de los orificios de desagüe en las presas vertedero 

12.2. Algunos esquemas constructivos y de implantación de las presas vertedero 

         cimentadas en suelo

12.3. Determinación preliminar del frente de una presa vertedero 

12.4. Determinación preliminar de la cota de la cresta de la presa vertedero 

12.5. Selección definitiva del ancho del frente de vertido y de la cota de la cresta de la

         presa

Capítulo 13

Perfil transversal de una presa de hormigón a gravedad con vertido incorporado cimentada en suelo

13.1. Clasificación de las presas vertedero 

13.2. Formulación del perfil transversal de una presa vertedero 

         13.2.1. Perfil teórico triangular

         13.2.2. Perfil hidráulico 

         13.2.3. Perfil preliminar 

         13.2.4. Perfil constructivo 

13.3. Construcciones en el tramo aguas abajo de la presa 

         13.3.1. Principales elementos del tramo aguas abajo 

13.4. Diseño de la protección del tramo aguas abajo 

13.5. Disipadores de energía de tipo simple 

         13.5.1. Pozo de disipación 

         13.5.2. Muro de disipación 

         13.5.3. Pozo de disipación combinado 

13.6. Estructura en el tramo del resalto (losa de disipación) 

         13.6.1. Característica constructiva 

         13.6.2. Condiciones de operación de la losa de disipación 

13.7. Tramo postresalto 

         13.7.1. Característica constructiva 

Capítulo 14

Información inicial y criterios principales para el cálculo hidráulico del tramo aguas abajo 

14.1. Aspectos generales 

         14.1.1. Resalto hidráulico sumergido 

         14.1.2. Tramo postresalto 

14.2. Datos iniciales, principales parámetros y dimensiones de los elementos del tramo

         aguas abajo

14.3. Particularidades del movimiento del agua en el tramo aguas abajo

         14.3.1. Condiciones tridimensionales del movimiento del agua en el tramo aguas

                    abajo 

         14.3.2. Cálculo del enlace de tramos 

14.4. Capacidad erosiva del flujo dentro de los límites del tramo postresalto 

         14.4.1. Selección del tamaño del material que cubre el fondo del cauce horizontal

                     dentro de los límites del tramo postresalto

         14.4.2. Determinación del tamaño de la piedra estable para la superficie del fondo   

                     del cono 

Capítulo 15

Contorno subterráneo de las presas de hormigón cimentadas en suelo 

15.1. Aspectos generales 

15.2. Esquemas de contorno subterráneo 

         15.2.1. Esquema sin drenaje horizontal bajo la presa 

         15.2.2. Esquema con drenaje horizontal bajo la presa 

         15.2.3. Esquema con carpeta de hormigón armado anclada a la presa 

         15.2.4. Esquema con drenaje vertical del suelo de cimentación 

         15.2.5. Esquema profundo del contorno subterráneo 

15.3. Principales elementos constructivos de la parte subterránea de la presa 

         15.3.1. Carpeta 

         15.3.2. Filas de tablestacas

         15.3.3. Dentellones de hormigón 

         15.3.4. Base de la presa 

         15.3.5. Elemento de salida hacia aguas abajo del flujo de filtración 

15.4. Preparación de la superficie de cimentación: filtración de contacto 

         15.4.1. Preparación de la superficie de cimentación para el hormigonado

                      15.4.2. Algunas consideraciones sobre la filtración de contacto

15.5. Análisis del flujo de filtración bajo el contorno subterráneo de la presa de   

         hormigón 

         15.5.1. Aspectos generales

         15.5.2. Determinación de la ubicación de la superficie de la capa impermeable

         15.5.3. Identificación de los coeficientes de resistencia 

         15.5.4. Determinación de los valores de los coeficientes de resistencia

         15.5.5. Determinación de las pérdidas de carga, de la subpresión y del diagrama

                     de subpresión 

         15.5.6. Determinación de la gradiente máxima a la salida del flujo de filtración

         15.5.7. Determinación del caudal de filtración

Capítulo 16

Pilas y muros de las presas de hormigón a gravedad y juntas permanentes de deformación 

16.1. Aspectos generales de las pilas 

16.2. Aspectos constructivos de las pilas 

16.3. Aspectos generales de los muros anexos a las presas vertedero 

16.4. Tipos de muros de enlace 

         16.4.1. Muro de enlace con paredes laterales 

         16.4.2. Muro de enlace con paredes inclinadas (muros de ala) 

         16.4.3. Muro de enlace con paredes oblicuas (muros de ala) 

         16.4.4. Ejemplo de un muro que enlaza la presa de hormigón con una presa de

                     tierra 

         16.4.5. Selección del tipo de muro de enlace y diseño de su contorno externo

16.5. Elementos para el diseño de la pared interior del muro de enlace 

16.6. Criterios respecto al cálculo estático de los muros de enlace 

         16.6.1. Escenario de operación 

         16.6.2. Escenario de construcción 

         16.6.3. Consideraciones adicionales respecto a la construcción del muro de

                     enlace 

16.7. Juntas permanentes de deformación en las presas a gravedad de hormigón 

         16.7.1. Aspectos generales 

         16.7.2. Esquemas de división de la presa con juntas de deformación 

         16.7.3. Forma y ancho de las juntas permanentes de deformación 

         16.7.4. Sellado de las juntas permanentes de deformación 

16.8. Muros de enlace 

         16.8.1. Criterios generales, escenarios y cargas 

         16.8.2. Empuje del suelo (relleno) sobre el muro de enlace 

         16.8.3. Métodos aproximados para determinar el empuje sobre un muro 

Capítulo 17

Análisis para verificar la estabilidad y resistencia de las presas vertedero a gravedad de hormigón cimentadas en suelo 

17.1. Aspectos generales 

17.2. Fuerzas actuantes en una presa vertedero cimentada en suelo 

         17.2.1. Presión hidrodinámica del agua en el cuerpo de la presa desde el flujo

                     Superficial (no de filtración) 

         17.2.2. Presión hidrodinámica del agua desde el flujo de filtración (subpresión) 

         17.2.3. Presión hidromecánica en el cálculo de una presa con carpeta anclada de

                     hormigón armado 

         17.2.4. Presión del suelo en la presa en el sitio de su enlace con la carpeta 

         17.2.5. Empuje pasivo del suelo en la presa desde el tramo aguas abajo 

17.3. Verificación de la estabilidad de la presa vertedero al corte en el contacto con el

         suelo de cimentación 

         17.3.1. Aspectos generales 

         17.3.2. Corte de la presa sobre la superficie horizontal de cimentación 

         17.3.3. Corte de la presa por una superficie al interior del suelo de cimentación  

                     (deslizamiento profundo) 

         17.3.4. Cálculo de la estabilidad al corte de una presa con dentellón superior

                     profundo (caso de suelo de cimentación homogéneo) 

17.4. Análisis preliminar de resistencia de las presas vertedero cimentadas en suelo 

Capítulo 18

Captaciones directas desde los cauces naturales 

18.1. Criterios generales 

18.2. Tipos de captaciones directas 

         18.2.1. Captación directa con presa 

         18.2.2. Captación directa sin presa 

18.3. Captaciones directas sin presa 

         18.3.1. Captación directa sin presa con ingreso lateral del agua 

         18.3.2. Ubicación en planta de una captación directa sin presa. Ángulo de

                     captación 

         18.3.3. Algunos criterios de diseño de la esclusa de captación 

         18.3.4. Consideraciones para el análisis hidráulico de la una captación sin presa 

18.4. Captaciones directas con presa 

Capítulo 19

Desarenadores: criterios generales 

Bibliografía 

Apéndice A 

A.1. Condiciones de la zona de intervención 

        A.1.1. Condiciones naturales 

        A.1.2. Datos del nodo hidráulico a diseñar 

        A.1.3. Condiciones de implantación del nodo fluvial hidráulico 

A.2. Cálculos hidráulicos de la presa vertedero 

        A.2.1. Condiciones de diseño 

        A.2.2. Adopción del caudal unitario en el tramo postresalto 

        A.2.3. Diseño del frente de vertido 

        A.2.4. Características constructivas de la superficie de vertido 

        A.2.5. Determinación de las condiciones del enlace de tramos durante la maniobra  

                  de las compuertas 

        A.2.6. Cálculo hidráulico del pozo de disipación 

        A.2.7. Características constructivas y cálculo de la losa de disipación 

Apéndice B 

B.1. Aspectos generales 

        B.1.1. Campo de aplicación 

        B.1.2. Definiciones de términos 

        B.1.3. Principales magnitudes que intervienen 

        B.1.4. Objetivos principales del cálculo y diseño del contorno subterráneo 

B.2. Cálculo de filtración del contorno subterráneo dado de una presa conocidas las

        cotas de los niveles de agua en los tramos aguas arriba y aguas abajo 

        B.2.1. Consideraciones previas 

        B.2.2. Determinación de la ubicación de la superficie de diseño de la capa

                  impermeable 

        B.2.3. Procedimiento general del cálculo por el método de los coeficientes de

                  resistencia 

        B.2.4. Determinación de los valores numéricos de los coeficientes de resistencia 

        B.2.5. Construcción del diagrama de la subpresión que actúa en la base de la  

                  presa y de la carpeta 

        B.2.6. Determinación de la carga en el extremo inferior de la tablestaca o dentellón

                  de salida 

        B.2.7. Determinación de la máxima gradiente piezométrica de salida en la

                   superficie del fondo aguas abajo 

        B.2.8. Determinación del caudal de filtración 

B.3. Cálculo de filtración del contorno subterráneo de una presa por el método de

        Chugaev conociendo las cotas de agua 

        B.3.1. Consideraciones previas 

        B.3.2. Construcción del diagrama de subpresión y determinación de la carga en el

                  extremo inferior de la tablestaca o dentellón de salida 

        B.3.3. Determinación de la máxima gradiente piezométrica de salida en la

                  superficie del fondo aguas abajo 

        B.3.4. Determinación del caudal de filtración 

        B.3.5. Determinación de la gradiente piezométrica a lo largo de los elementos

                   horizontales del contorno subterráneo 

Apéndice C 

C.1. Aspectos generales 

        C.1.1. Contenido y campo de aplicación 

        C.1.2. Definiciones de términos 

        C.1.3. Clasificación de los taludes 

        C.1.4. Simbología adoptada para las magnitudes principales 

        C.1.5. Principales características físicas del suelo que conforma el cuerpo y la

                   base de cimentación del talud 

        C.1.6. Bases para calcular la estabilidad de los taludes de tierra 

C.2. Determinación del coeficiente de seguridad para la estabilidad del talud normal

        libre de suelo homogéneo 

        C.2.1. Talud formado por un suelo saturado de agua en reposo 

        C.2.2. Talud formado por suelo seco 

        C.2.3. Suelo cohesivo 

C.3. Determinación del coeficiente de seguridad para la estabilidad del talud por el

        método de las superficies cilíndrico circulares de corte del suelo 

                     C.3.1. Criterios generales del cálculo 

        C.3.2. Método de cálculo útil para determinar el coeficiente o factor de seguridad

                   ks 

        C.3.3. Ajuste de la magnitud encontrada de ks en el caso de pendiente

                  pronunciada del talud: m < (2,0 a 2,5) 

C.4. Determinación del coeficient ks de seguridad para la estabilidad de un volumen de

        falla limitad desde abajo 

        C.4.1. Suelo homogéneo 

        C.4.2. Suelo no homogéneo respecto al peso volumétrico 

        C.4.3. Suelo no homogéneo respecto a las magnitudes ϕr y cr 

C.5. Determinación del coeficiente ks de seguridad para la estabilidad de un volumen

        cualquiera de falla al corte 

        C.5.1. Criterios generales para considerar las fuerzas de filtración por el método

                  de las superficies cilíndrico circulares de corte 

        C.5.2. Suelo homogéneo 

        C.5.3. Suelo no homogéneo respecto a su peso volumétrico 

        C.5.4. Suelo no homogéneo respecto a ϕr y cr 

        C.5.5. Caso de un tanque de carga ubicado sobre la cresta del talud 

Sobre los autores 


Nociones introductorias

Presas de hormigón a gravedad con vertido incorporado cimentadas sobre suelo

Perfil transversal de una presa de hormigón a gravedad con vertido incorporado cimentada en suelo

Información inicial y criterios principales para el cálculo hidráulico del tramo aguas abajo

Contorno subterráneo de las presas de hormigón cimentadas en suelo

Pilas y muros de las presas de hormigón a gravedad y juntas permanentes de deformación

Análisis para verificar la estabilidad y resistencia de las presas vertedero a gravedad de hormigón cimentadas en suelo

Captaciones directas desde los cauces naturales

Desarenadores: criterios generales

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