REVISTA Científica. No. 115. ISSN 1019 - 6161 Enero-Abril 2013
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Análisis y control de filtraciones en
un dique mediante una pantalla de
cemento-bentonita
Resumen
El Proyecto Daule-Peripa es el Complejo Multipropósito emblemático del Ecuador, beneciando con
riego y abastecimiento para agua potable a las provincias de Guayas, Manabí, Santa Elena y Los Ríos,
que representa cerca del 50% de la población del Ecuador. El proyecto está compuesto básicamente
por una Presa de Tierra, Vertedores, el Dique de la Divisoria y obras de trasvase a las provincias antes
citadas.
En el presente trabajo, a más de resumir uno de los capítulos más importantes de mi Tesis de Grado,
pretendo describir la metodología usada para el análisis de las ltraciones no controladas en el Dique
de la Divisoria y en particular en el sitio conocido como Km 8, donde se construyó una Pantalla de
Cemento-Bentonita, para el control de ltraciones en este tramo de Dique, que está cimentado sobre
un banco de cenizas volcánicas y aluviales, altamente permeables, formado por la reciente actividad
volcánica. Pretendo también que la metodología aquí expuesta sirva de guía para el análisis y control
de ltraciones en obras de este tipo, ante la poca información sobre el tema, advirtiendo que el tra-
bajo recoge las experiencias del equipo técnico en el estudio y diseño para el control de ltraciones
en el Dique de la Divisoria.
Palabras clave: Filtraciones, Dique, Pantalla, Cemento-bentonita, Aluvión-volcánico.
Summary
The Daule-Peripa project is the emblematic complex of Ecuador, beneting from irrigation and po-
table water supply for the provinces of Guayas, Manabí, Santa Elena and Los Ríos, which represents
about 50% of the population of Ecuador. The project basically consists of an earth dam, spillways, the
Drainage Divide Dike and diversion works to the provinces mentioned above.
In this document, a sum over one of the most important chapters of my thesis, I pretend to describe
the methodology used to analyze uncontrolled seepages in the Drainage Divide Dike, which is ca-
se-hardened above a bank of ash and urry volcanic, highly permeable, and formed by the recent
volcanic activity. It also presents the nal solution from the study, hoping that the methodology here
presented serves as a guide for the analysis and control of seepages in works of this kind, with little
information about the topic, pointing out that this document collects all experiences of Technician
Team in the study and design of seepage control in the Drainage Divide Dike.
Keywords: Seepages, Dam, Cut off, Cement-bentonite, Flurry of volcanic.
Halbert Vera Coello
Revista de la Universidad de Guayaquil
Nº 115, Enero - Abril 2013, pp. 45 - 56
ISSN 1019 - 6161
Analysis and control of seepage in a dam through
a cut off of cement
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Tesis de Grado
Introducción
La Presa Daule-Peripa, a 180 Km al SW de Qui-
to, está ubicada 10 Km aguas abajo de la con-
uencia de los ríos Peripa y el Daule, en la parte
Norte de la Cuenca del Guayas, y constituye el
complejo hidráulico de propósito múltiple más
emblemático del Ecuador. La Cuenca del proyec-
to tiene 4200 Km² de supercie y su volumen
de almacenamiento a la cota 85 (Nivel Máximo
Normal) es de 5400 Hm³.
El proyecto original contemplaba una Presa de
tierra de 63m de altura, con una capacidad de
almacenamiento de 2300Hm3, que resultaba in-
suciente para el manejo de grandes avenidas,
lo que hubiere conllevado a grandes inundacio-
nes de manera frecuente en las riberas del Río
Daule. La Generación de energía tampoco hubie-
ra sido posible.
Bajo estas circunstancias, se encontró como so-
lución la construcción de un Dique de 17Km de
largo y 10m de altura promedio, en la divisoria
de la Cuenca de los Ríos Peripa y Congo, per-
mitiendo adicionar cerca de 3100Hm3 al volu-
men de almacenamiento del proyecto original.
Es decir gracias a la construcción del Dique se
aseguró el suministro para agua potable a la
ciudad de Guayaquil, Península de Santa Ele-
na, trasvase a Manabí y ciudades ribereñas del
Daule, al igual que se amplió la perspectiva de
riego en estas provincias y aseguró un control
de inundaciones sin precedentes. Su construc-
ción permitió también incluir una Central Hi-
droeléctrica, que no estaba contemplada en el
proyecto original.
Foto 1. Presa Daule–Peripa. Foto aérea tomada desde aguas
arriba. A la izquierda vertedor en operación y a la derecha vista
del embalse, torre de toma y área administrativa. Central en
construcción 1998.
Fig.1. Presa Daule-Peripa. Volumen de embalse. (1) Volumen
de la Presa original. (2) volumen de embalse sobre la cota 70
gracias al Dique de 10m de altura promedio. LMN/HVC. Sep-
tiembre/28/2011.
A partir del año 2013, el reservorio Daule-Peri-
pa será optimizado con el Trasvase Baba, lo cual
permitirá ampliar el riego a la provincia de Los
Ríos, al devolver el agua al Río Vinces con el Sis-
tema de Trasvase Daule-Vinces.
A continuación se muestra de forma sistemática
la metodología de análisis usada para el Diseño
y control de ltraciones no controladas en el Di-
que de la Divisoria, y en particular para el tramo
del Km 8, donde se construyó una Pantalla de
Cemento-Bentonita para el control de ltracio-
nes, mostrando también el éxito logrado. Debo
advertir que las ltraciones en el Dique de la
Divisoria, ha sido objeto de varias investigacio-
nes, muchas de las cuales han sido publicadas y
presentadas en Congresos de Ingeniería, Confe-
rencias, etc. Metodología que se detalla a con-
tinuación:
Reporte de ltraciones, inicio de
los estudios.
Las primeras ltraciones no controladas fueron
reportadas en 1992, año del primer llenado,
según reportes de Operación y Mantenimiento
(O&M) de la Presa Daule-Peripa.
En el año 2001, luego que el Personal del De-
partamento de O&M de la Presa Daule-Peripa
desbrozara la maleza que crecía en el pantano
aguas abajo del Dique en el Km 8, se detectó en
este tramo, el aoramiento de agua a manera de
Sand boíl (borbollón). No se puede determinar
con certeza cuándo fue que se activó el borbo-
llón en el Km 8. Lo cierto es que se reportó por
primera vez en el año 2001, Ref. Informe de Aus-
cultación. Operación y Mantenimiento de la Pre-
sa Julio 2001. Informe que solicita la Asesoría de
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Análisis y control de filtraciones en un dique mediante una pantalla de cemento-bentonita
Fig.2. Presa Daule-Peripa, vista desde aguas abajo. Esquema Geológico de la Presa Daule-Peripa. LMN/HVC. Septiembre 26 del 2011.
un ingeniero calicado. Por ello, HIDRONACIÓN
contrató una asesoría externa, que concluyó con
la construcción de un dren de 0.5m de espesor
compuesto de gravas y arenas, extendiéndose
sobre el aoramiento.
Luego en el 2003, se detectó que junto al dren
construido se volvían a formar borbollones, por
lo que CEDEGÉ encargó a su Asesor, Ing. Luís Ma-
rín-Nieto, realizar una inspección técnica al sitio
de los borbollones. Así se inició por primera vez
un estudio sistemático de las ltraciones que se
producían en el Km 8 y en otros 6 sitios reporta-
dos como críticos.
El estudio recomendó realizar perforaciones
para denir la estratigrafía del sitio y el tipo de
ltración, perforaciones en las que se recomen-
dó además la instalación de piezómetros para
monitorear el comportamiento de las ltracio-
nes, y adición de pozos de alivio, con una des-
carga a un canal de drenaje. De igual forma se
intervinieron otros sitios, como el 15+600 (presa
24), donde se estabilizó este tramo que había
sido afectado por deslizamientos en ambos talu-
des del abra.
Investigación cientíca y técnica
A partir del 2003, hasta el 2007, hubo un período
de sequía, que no permitió al embalse pasar de
la cota 82 durante esos años, por lo que no se
reportaron ltraciones no controladas.
En el 2008, la intensa estación lluviosa llenó el
embalse hasta la cota 85.296 y fueron reporta-
dos nuevamente borbollones en el Km 8 en el si-
tio cercano al del antiguo borbollón del 2001, así
como uno nuevo en el estribo derecho del abra,
además se reportaron ltraciones no controladas
en 15 sitios adicionales.
Así, a partir de este nuevo reporte se continuó
el estudio que se iniciará en el 2003, integrando
al autor de este artículo, al equipo de trabajo,
para el estudio de las ltraciones en el Dique
y las investigaciones Hidrogeotécnicas, particu-
larmente en el Km 8, donde se detectó que el
borbollón se mantenía con cargas bajas, cuando
el embalse había descendido a la cota 79.6, lo
cual sugería que había fallado el suelo, siendo
el estrato arenoso un conducto desde el embalse
hasta el terreno de cimentación aguas abajo, en
el sitio del borbollón, por lo que se recomendó
una topografía de detalles y nuevas perforacio-
nes tanto aguas arriba y aguas abajo, repartidas
en los estribos y en el centro del abra, para com-
pletar el perl geológico del sitio, investigar la
mecánica de las ltraciones, ensayar mediantes
pruebas Lefranc, la permeabilidad in situ de los
suelos, adicionar nuevos pozos de alivio y esta-
blecer un modelo de las ltraciones.
Algunas características geotécnicas
del Dique de la Divisoria
El Dique de la Divisoria está ubicado hacia el ex-
tremo Este del embalse, en un banco reciente de
aluviones y cenizas volcánicas, cortando muchas
veces paleocauces que en el pasado fueron tri-
butarios del Peripa y el Congo, que ahora yacen
bajo estratos arcillosos, o de cangahuas fractu-
radas, que al igual que los estratos aluviales se
convierten en vías preferenciales de ujo por
donde se ltra el agua del embalse.
En particular, el Dique en el tramo del Km 8,
donde se reportó el aoramiento del gran bor-
bollón en el 2001, está cimentado sobre un es-
trato arcilloso supercial de 3.5m de espesor
aproximadamente, y bajo este se encuentra un
gran paleocauce altamente permeable que ha
sido rellenado con limos y depósitos aluviales
de gravas, arenas y cenizas volcánicas, según
las perforaciones realizadas en el 2003, 2008 y
2010. Se intercalan además en varios sitios capas
de pocos metros de espesor, de limos arenosos y
arenas limosas muy nas, susceptibles a la tubi-
cación.
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48 REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Tesis de Grado
Modelo utilizado y adopción del
factor de seguridad
MODELO UTILIZADO.- Para el análisis de los
problemas de ltración en el tramo del Km8 se
empleó un modelo matemático utilizando el sof-
tware GGU-SS-FLOW 2D, de la empresa alemana
Civil Serve, que resuelve de forma aproximada la
ecuación del ujo laminar bidimensional en un
suelo, mediante la aplicación del Método de los
Elementos Finitos.
El programa muestra las líneas equipotenciales
expresadas en términos de cotas referidas al
Nivel del Embalse, tal como se detalla a conti-
nuación, de fácil comprensión y manejo como se
demuestra:
Distancia (m)
Fig. 3. Modelo demostrativo para el cálculo de presiones.
Cota
Cota piezométrica en A = Cota N.E. – n ∆h
htA = Cota piezométrica en A – Cota N.A. : Carga total en A
hpA = htA - ( - he) : Carga de Presión en A
hpA = ht (1-n/nd) - ( - he) L.Q.Q.D.
Factor de Seguridad
Los Factores de seguridad están ligados a los
modos de falla de las estructuras que se ana-
lizan. Por ejemplo, los materiales sólidos como
el concreto, acero, etc., tienen alta resistencia
a la tracción y compresión, por ello todos los
modelos de falla de estos materiales pueden ser
explicados a partir de ambos esfuerzos.
En el caso de los suelos, éstos no soportan es-
fuerzos de tensión sino pequeños esfuerzos de
compresión, y el parámetro representativo de la
rotura del suelo es el esfuerzo cortante.
El Factor de Seguridad contra Flotación está
basado en el principio de Arquímedes.
Factor de Seguridad contra Tubificación.- El
Criterio de Lane es aplicable en los análisis de
la tubificación. El Método propuesto por Lane
contempla la resistencia a la erosión y se su-
pone que está implícita la resistencia al corte
de los suelos, por lo que establece un paráme-
tro de resistencia a la tubificación para cada
tipo de suelo, obtenido experimentalmente.
N.L.= (DH/3 + DV)/h
El Factor de Seguridad contra la Falla Hidráuli-
ca.- La falla hidráulica del suelo se da cuando la
fuerza de ltración supera la resistencia al corte
del suelo to > t.
to, representa la Fuerza de Filtración, que es
una fuerza interior, de arrastre de agua sobre el
esqueleto mineral y de reacción de éste sobre
el agua.
t, es la resistencia al esfuerzo cortante en el ins-
tante de falla, expresada en la Ley de Coulomb.
De acuerdo con Hirotaka SAKAI y Kenichi MAEDA,
Ref., las fallas por ltraciones en el suelo y/o
en el terreno, provocan importantes problemas
geotécnicos, tales como daños de diques en vir-
tud de las inundaciones, la erosión de la estruc-
tura del suelo y de las costa del océano y las
riberas del río y demás. Además, la generación
de gas y la expulsión de las burbujas de aire han
sido observadas antes de la falla que produjo
la ltración, en muchos casos. La fuente de las
burbujas de aire se podría pensar que es la fase
de aire atrapado por delante las ltraciones y el
aire que contiene de agua de los poros. La ge-
neración y desarrollo de la burbuja de aire, por
lo tanto, juega un papel muy importante en la
naturaleza de la falla por ltración. Las burbujas
de aire debe, por tanto, aumentar el riesgo de
falla y erosión del suelo.
49REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Análisis y control de filtraciones en un dique mediante una pantalla de cemento-bentonita
Fig. 4. Dique de la Divisoria. Esquema geotécnico del Km 8 del Dique de la Divisoria y condiciones de carga. HVC. Enero 2012.
Fig. 5. Dique de la Divisoria. Carta de Plasticidad de la arcilla de cimentación del Dique. HVC. Perforaciones 2009.
En nuestro caso se adoptó como hipótesis que la
activación de los borbollones en el sitio, sugería
un factor de seguridad contra la falla hidráulica
en la arcilla de cimentación* del Dique, igual a
1. Así se calibró el programa con las lecturas pie-
zométricas registradas, para realizar el análisis
de la estabilidad del tramo del Km 8. En nues-
tro análisis el criterio fundamental fue evaluar el
factor de seguridad contra la falla hidráulica del
suelo, que satisfaga lo establecido por la Norma
antes citada, para niveles de embalse sostenidos,
dentro del esquema presentado en la Fig. 4.
F.S. contra la falla hidráulica del suelo ≥1.5.
F.S. contra la sub-presión ≥1.1.
Donde:
F.S. =Factor de seguridad.
W =Peso del suelo.
W’ =Peso del suelo sumergido.
U =Sub-presión.
Ff =Fuerza del ujo de agua.
L =Profundidad del estrato o del tramo de estrato sometido a la falla.
=Peso especíco boyante del cuerpo de suelo.
i =Gradiente hidráulico = L/Δh.
=Peso especíco del agua.
* En la Fig. 5 se muestra la carta de plasticidad y las características de la arcilla de cimentación del Dique, de manera general.
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50 REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Tesis de Grado
7 Alternativas y diseño del control de ltra-
ciones. El 2008, cálculos, programa (descrip-
ción), diseño.
Con los planos topográficos del sitio y las per-
foraciones se preparó el perfil geotécnico del
tramo en estudio (Km8), se ensayaron los sue-
los para conocer sus propiedades mecánicas
y los parámetros geotécnicos, se analizó el
tipo de filtración y con esta información más
los registros de los piezómetros instalados
desde el 2003, se analizaron las siguientes
alternativas:
A.- Delantal de arcilla Aguas arriba del Dique, de
3 m de espesor por 50 m de ancho y 230 m de de
largo, construido entre los meses de noviembre
y enero de un año normal. Fig. 6.
B.- Berma aguas abajo de 3 m de espesor por 230 m de largo por 50 m de ancho, hasta la cota 81, con
material adecuado sobre un sistema de drenaje que reemplace los canales existentes, y que permita
a los tubos de alivio descargar las ltraciones a otro canal exterior. Fig. 7.
Fig. 6. Dique de la Divisoria Km. 8. Esquema de la alternativa 3. 1. Delantal aguas de arcilla aguas arriba, espesor de 3m.
Fig. 8. Dique de la Divisoria Km. 8. Esquema de la alternativa 3.3. Pantalla de hormigón bajo el espaldón aguas arriba. (Profundi
-
dad de hincado bajo el estrato arcilloso = 10m.).
Fig. 7. Dique de la Divisoria Km. 8. Esquema de la alternativa 3.2. Berma de material adecuado, espesor 3 m, aguas abajo del Dique.
C.- Pantalla de hormigón plástico o tablestaca de acero con viga de amarre, de 12m aproximadamente
de profundidad, hincada bajo el talud aguas arriba, a construirse entre los meses de noviembre y
enero de años normales, donde el nivel del embalse está bajo la cota 78. Fig. 8.
51REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Análisis y control de filtraciones en un dique mediante una pantalla de cemento-bentonita
Fig. 9. Dique de la Divisoria. Solución propuesta para reducir los efectos de las filtraciones en el Km 8. Nivel de embalse sostenido
87.70. Modelo en el programa GGU-SS-FLOW 2D. LMN/HVC, agosto 2009.
Análisis de las alternativas
Para el análisis de las alternativas se adoptó una
sección del Km 8 del Dique, en base a la topogra-
fía, y el perl estratigráco. Se utilizó el softwa-
re GGU-SSFLOW 2D para el análisis de la red de
ujo y sub-presiones, calibrado con los registros
piezométricos del sitio.
La alternativa A, esto es el delantal de arcilla
fue descartado, ya que el Dique en el Km 8 está
cimentado sobre un estrato arcilloso supercial
de 3m a 4 m de espesor, de manera que adi-
cionar una capa arcillosa a manera de delantal,
sobre el estrato arcilloso existente y sobre las
excavaciones para préstamos de la capa super-
cial que se hicieran aguas arriba, durante la
construcción, no causaba una reducción impor-
tante en las presiones. Además esta alternativa
no corta la entrada del agua con condiciones de
borde permeables.
La alternativa B, esto es, la berma de carga
aguas abajo sobre el terreno natural, de acuer-
do al modelo, si aumentaba el factor de seguri-
dad por encima del recomendado. Sin embargo,
la berma obligaba a reemplazar todo el sistema
de drenaje existente por otros que trabajaran
enterrados, incluyendo las galerías para mante-
nimiento y registro de caudales. Esta solución
limitaba las reparaciones o mejoras que deben
hacerse eventualmente en los drenajes enterra-
dos, al presentarse ltraciones no controladas,
ltraciones que no pueden evitarse, a pesar de
la sobrecarga. Por ello, esta alternativa fue tam-
bién desechada.
La alternativa C, esto es la pantalla de hormigón
plástico o tablestaca de acero, reducía drásti-
camente el volumen de las ltraciones, al igual
que las presiones al grado de aumentar drástica-
mente el factor de seguridad que amenazaba la
estabilidad de la obra.
Como se muestra en al Fig. 9, el factor de se-
guridad logrado con la pantalla para el Nivel
Máximo del Vertedor de Emergencia en la 87,70,
resultó de 1,40, mayor que el admisible 1,2, es-
pecicado para estos casos.
Recomendación de la solución
denitiva
Ante la aparición de nuevos borbollones en el año
2008, sumados al preocupante aoramiento que
llegó a mantenerse durante el estiaje, incluso con
2m de carga, y ante la posible llegada de un Niño o
lluvias extremas que volvieran a cargar el embalse a
la cota 85, se recomendó como solución denitiva,
la construcción de una pantalla de hormigón plásti-
co, que ya se tenía experiencia en otros proyectos
(PM Baba, Horno Tejero), para reducir el efecto de
las ltraciones, que amenazaba la estabilidad del
Dique en este tramo. La pantalla recomendada fue
de hormigón plástico, de 12m de profundidad apro-
ximadamente, con la punta en la cota 64,5 de 230m
de longitud, cubriendo el Paleocauce del Km 8, y
como alternativa una pantalla de tablestacas hinca-
das de acero, con una viga de cabezal de hormigón
armado para rigidez de la pantalla. En ambos casos,
el diseño denitivo, debería basarse en planos de
topografía actualizada y de detalles.
N.E. = 87.7
hp= 6.4
Fuerza de Filtración= 2.4 t/m2
W’= 4m* (1.85-1.00) t/m3 = 3.4 t/m2
F.S.(Falla Hidráulica) = 1.417
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52 REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Tesis de Grado
Eciencia
El término pantalla en general se aplica a cual-
quier tipo de estructura cuyo principal propósito
es reducir el gasto del ujo de agua a través de
cimentaciones. Ref.
Así la pantalla del Km 8, fue concebida como
una barrera prácticamente impermeable, exi-
ble, no estructural, que sella parcialmente el
estrato aluvial, alargando el recorrido del ujo,
logrando una pérdida considerable de la energía
(carga), permitiendo elevar el factor de seguri-
dad contra la falla hidráulica del suelo.
Por ello, desde un principio se propuso evaluar la
Eciencia de la pantalla para diferentes profundi-
dades de hincado, reriéndola al factor de segu-
ridad establecido para falla hidráulica y sub-pre-
sión, considerado por la norma DIN 1054 OLD.
Diseño
Para el diseño de la pantalla se realizó una topo-
grafía actualizada de detalle del sitio, cubriendo
todo el Paleocauce del Km 8, con curvas de nivel
cada 50cm aguas arriba y aguas abajo. Se esco-
gió la sección que fuera adoptada en los análisis
anteriores y se redenió la longitud de la panta-
lla, usando el mismo software. Así se diseñó una
pantalla de 15m de profundidad, 0,8m de espe-
sor y 260m de longitud, cubriendo el Paleocauce
y los estribos del abra. El cabezal de la pantalla
fue establecido en la cota 79,50.
Profundidad óptima
El 8 de enero del 2011 se logró rmar el contra-
to CELEC-HNA-001-2011, para la construcción de
una pantalla de Cemento-Bentonita a la altura
del Km 8 del Dique de la Divisoria. Sin embargo
el 15 de enero se inició un período de lluvias
intensas originadas por tormentas provenientes
tanto del Caribe como de la Amazonia, por lo
que HIDRONACIÓN de acuerdo con la proyección
del CENACE de Energía y Nivel de Embalse 2011,
suministró la cota máxima 84.05 del embalse
proyectada a mayo del 2011, que coincidiría
aproximadamente con la fecha de terminación
de la obra, por lo que se estableció el cabezal
de la pantalla en la 84.20, restando 4.7 m de
efectividad a la pantalla.
Por ello fue necesario evaluar la eciencia de
la pantalla, y se realizó un nuevo análisis con
esta modicación. En este nuevo análisis se de-
terminó que para optimizar la profundidad de la
pantalla era necesario dividirla en dos cuerpos,
uno de 15m en los estribos y otro de 20m en el
centro del paleo-cauce, cumpliendo en todos los
casos con los factores de seguridad establecidos
en la norma adoptada.
Fig. 10. Presa Daule-Peripa. Dique de la Divisoria. Plano de detalles de la Pantalla durante la construcción. Enero 2011.
LMN/JLP/HVC.
53REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Análisis y control de filtraciones en un dique mediante una pantalla de cemento-bentonita
Proceso constructivo
Previo a la construcción se establecieron diseños en el laboratorio, de dos dosicaciones con bentoni-
tas de diferente origen, obteniéndose los diferentes resultados:
Cuadro 1.- Dosicaciones para la construcción de la pantalla de Cemento-Bentonita. Diseños expe-
rimentales de hormigón plástico. Laboratorio OAS Ltda.7, Proyecto Multipropósito Baba. Feb./2011.
Componentes Dosicación # 1 Dosicación # 2
Cemento Holcim Tipo GU 350 Kg 350 Kg
Bentonita Bara – Kade / Bentocol 40 Kg 50 Kg
Agua 1000 l 1000 l
Características Mecánicas de la Pantalla.
• Resistencia a la compresión simple a los 28
días.= 3 Kg/cm²
• Permeabilidad K= 10¯6 cm/s.
• Plasticidad= Alta.
• Compacidad= Alta.
Los trabajos empezaron por la instalación de bo-
degas y área de campamento, se continuó con
la adecuación del camino de acceso, desde la
berma de la cota 80, hasta el talud aguas arriba
donde se retiró parte del enrocado para la cons-
trucción de la plataforma de trabajo de 7m de
ancho, que permitió la operación para la excava-
ción y relleno de la mezcla Cemento-Bentonita.
Para garantizar la verticalidad de la pantalla
se instalaron muros guías de hormigón armado,
pre-fabricados, que al nal de la construcción
formaban parte del cabezal de la pantalla. La
excavación para la construcción de la pantalla
propiamente dicha se realizó por tramos llama-
dos módulos, de 2,25m de largo en promedio y
de 15m y 20m de profundidad, que eran luego
rellenados por la mezcla de Cemento-Bentonita.
Por cada módulo se tomaban muestras de la
mezcla, para el control de calidad de la obra y
la rotura de muestras a los 28 días.
Luego de rellenados los 260m, se procedió al re-
tiro del material ltrante de la plataforma de
trabajo, remate del cabezal y la restitución del
talud original de la arcilla del Dique, para lo cual
se realizaron préstamos aguas abajo, denidos
por HIDRONACIÓN, previos ensayos de labora-
torio, clasicación y compactación (Proctor). El
control de calidad del grado de compactación
fue también registrado en cada una de las capas
de restitución del talud, con ensayos de campo.
Finalmente la reposición del enrocado se la rea-
lizó con material importado y con gran parte del
enrocado original que había sido desalojado para
la construcción de la plataforma de trabajo.
Se muestra a continuación varias fotos que resu-
men los trabajos arriba descritos:
Fotos 1. Excavación Pantalla. Feb./24/2011. Fotos 2. Reconformación del Talud del Dique, luego de cons-
truida la Pantalla de Cemento-Bentonita.
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54 REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Tesis de Grado
Resultados obtenidos
ANÁLISIS DE LA EFICIENCIA DE LA PANTALLA
CONSTRUIDA, A PARTIR DE LOS REGISTROS
PIEZOMÉTRICOS.
En la estación lluviosa del 2012, las fuertes preci-
pitaciones amazónicas presentadas en el embal-
se Daule-Peripa, elevaron el nivel del reservorio
hasta la cota 85. Los registros piezométricos que
fueron tomados día a día, desde antes del inicio
de la construcción de la pantalla, a principios
del 2011, fueron continuados para evaluar su
eciencia, contrastándolos con los registrados
antes de construir la pantalla.
Se presenta a continuación el éxito logrado con
la construcción de la pantalla en el aumento de
la seguridad del Dique, basado en los registros
piezométricos del Km 8, donde se muestran los
factores de seguridad contra la falla hidráulica
del suelo, antes y después de la construcción de
la pantalla, para diferentes niveles sostenidos
de embalse.
En la Fig. 11, se muestra la correlación entre ni-
veles de embalse y factor de seguridad contra la
falla hidráulica del suelo sin y con pantalla. Se
compara además las sub-presiones registradas
antes de construida la pantalla con las registra-
das en el 2012 (Fig. 12). En el análisis se mues-
tra que la pantalla ha logrado reducir la carga
piezométrica (hp) hasta en un 27% para un nivel
de embalse sostenido, con lo que se logra elevar
signicativamente el factor de seguridad > 1,5.
Fig. 11. Presa Daule-Peripa. Dique de la Divisoria, Km8. Correlación entre los niveles de embalse y Factor de Seguridad contra la
Falla Hidráulica del suelo, a partir de los registros del Piezómetro PC2.
Fig. 12. Comprobación de la eficiencia de la Pantalla del Km 8. Correlación entre niveles de embalse vs. niveles piezométricos a
partir de los registros del Piezómetro PC2.
55REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Análisis y control de filtraciones en un dique mediante una pantalla de cemento-bentonita
Foto 4. Izquierda.- Borbollón reportado en el 2001. Inspec-
ción de los Ingenieros Ingo Fox y Juan Saavedra. Julio 2001.
N.E.≈82.5.
Foto 6. Izquierda. Dique de la Divisoria, Km 8. Zona del anti-
guo Borbollón 2001, seca. N.E.= 84,7. Marzo 21 del 2012.
Foto 5. Afloramiento de agua en el Km 8. Octubre 23 del
2008. N.E.= 79,6.
Foto 7. Derecha. No hay Afloramiento de agua, a pesar de ha-
ber 5m más de carga con respecto a octubre del 2008. Marzo
21 del 2012. N.E.= 84,7.
En el sitio, la evidencia física, es que no se han
activado borbollones, ni aoramientos de agua
en el suelo de cimentación del Dique, como se
muestra en las fotos: 4.- Tomada en julio del
2001, después de que se detectara el borbollón
el Km 8. El nivel del embalse en la fecha de ins-
pección era 82,5 aproximadamente y 5.- Tomada
el 23 de octubre del 2008, cuando aoraba el
agua con apenas 1,6m de carga. N.E.=79,6.
De igual forma, se muestran las fotos 6 y 7, to-
madas el 21 de marzo del 2012, evidenciándose
la desaparición de borbollones y aoramientos
de agua en el Km8.
Agradecimiento
Quiero agradecer a los técnicos y trabaja-
dores, así como a los ingenieros del Dpto. de
Operación y Mantenimiento de la Presa Dau-
le-Peripa, compañeros de trabajo, que desde
el inicio del autor en los trabajos, han brinda-
do toda su colaboración para llevar adelante
las labores. Quiero destacar además a mi pro-
fesor, el Ing. Luís Marín-Nieto, quien a más de
permitirme formar parte de su equipo de tra-
bajo, me motivó a presentar este artículo, de
forma metódica y sistemática, esperando que
sirva de referencia y ayuda en la solución de
problemas de ltración en proyectos similares.
REVISTA Científica. No. 115. ISSN 1019 - 6161 Enero-Abril 2013
56 REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
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Ing. Halbert Oswaldo Vera Coello.
Ayudante de Cátedra, en la materia de Mecánica de Suelos, Universidad de Guayaquil.
Email: halver_77@hotmail.com
Artículo recibido: 01/Febrero/2013
Fecha aprobado: 15/Marzo/2013
