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3. 3 Túneles hidráulicos
Los túneles son obras de conducción subterránea que se
utilizan en los siguientes casos:
1. Cuando es necesario trasvasar agua de un valle a otro,
atravesando el macizo montañoso que los separa
2. Para evitar un desarrollo muy largo de canal abierto
3. Cuando la topografía (cañón) hace muy arriesgado y
costoso construir un canal abierto
Facultad de Ingeniería CIV 340 Docente: Jorge Molina Carpio
Universidad Mayor de San Andrés
Los túneles pueden trabajar a gravedad
o a presión
Los túneles a gravedad deben seguir rigurosamente la
alineación vertical dada por la pendiente, mientras
que los túneles a presión pueden tener una alineación
cualquiera con tal de estar por debajo de la línea
piezométrica.

Estudios
Sin embargo, hay un cierto
grado de incertidumbre que
obliga a cierta flexibilidad en
los métodos constructivos
hidrogeológica

Revestimiento
El revestimiento se justifica por razones:
Estructurales: La roca no puede absorber las tensiones
causadas por la excavación del túnel. Se producen
cargas que deben ser soportadas por el revestimiento
Hidráulicas: Menor rugosidad → menor sección
Menores pérdidas por infiltración
Gran parte de los túneles hidráulicos
no se revisten (n=0.030-0.045)

Aspectos constructivos
Los métodos de excavación se agrupan en dos tipos:
• Perforación y voladura mediante explosivos
• Tuneleras y rozadoras con cabeza armada de picas que
tritura y arranca fragmentos de pequeño tamaño.

Perforación y voladura
Ciclo de
trabajo
https://blog.structuralia.com/metodos-de-excavacion-de-tuneles-perforacion-y-voladura

Perforación y voladura
El ciclo de trabajo en este sistema de excavación es el siguiente:
• Replanteo del esquema de tiro
• Perforación de los taladros
• Carga del explosivo, conexiones y comprobaciones
• Voladura y ventilación
• Retirada del escombro
• Saneo del frente, bóveda y hastiales
El esquema de tiro es la disposición de los taladros a perforar en el frente del túnel,
junto con los explosivos y el orden en el que detonar las diferentes cargas. La
longitud de la explosión debe ser entre un 5 y un 10 % mayor que el avance.
Los taladros del esquema de tiro no se detonan a la vez; existe un pequeño retardo
entre ellos y por eso es necesario ordenarlos en el esquema. Este desfase de tiempo
hace más efectiva la voladura
https://blog.structuralia.com/metodos-de-excavacion-de-tuneles-perforacion-y-voladura

Apuntalamiento
Cerchas metálicas

Apuntalamiento y embovedado
Si la sección excavada
requiere
apuntalamiento y luego
revestimiento
estructural, se
requerirá diversas
estructuras de
sostenimiento

El bulonado es uno de los sistemas más comunes de contención de terrenos en
cualquier tipo de infraestructura. Los bulones son anclajes de barra que se
alojan en el interior de un taladro perforado en la roca y que se adhieren a esta
por diferentes sistemas. Trabajan de forma pasiva, esto es, entran en carga
cuando se deforma el terreno. Tienen un efecto de cosido de juntas pero
también de confinamiento sobre el macizo rocoso.
Bulones y anclajes

Hormigón proyectado o gunita
El hormigón proyectado, también llamado gunita, se diferencia del
hormigón colocado en el sistema de puesta en obra, el tamaño
máximo del árido y los acelerantes que hacen que consiga
resistencias iniciales muy altas. La gunita sella rápidamente la
superficie y evita la alteración y descompresión, forma un anillo de
hormigón que trabaja para evitar el cierre y sujeta las cuñas.

Tuneleras
Para túneles de grandes dimensiones y costo. Perforación por
abrasión mediante rotación del cabezal. En Bolivia, Misicuni

Tuneleras

Túneles hidráulicos a gravedad
Los más usados para tomas de derivación
directa.
Condiciones de funcionamiento:
a) Velocidad: 1.5 < v < 2.5 m/s (Krochin)
b) Dimensiones mínimas:
1.80 m (H) para sección baúl (B=1.30 m)
2.00 m para sección herradura
2.20 m para sección circular
c) Bordo libre: > 0.3r
y<0.85H (y=profundidad, H=altura sección)
Baúl
Circular

Cálculo de secciones: S. baúl
𝐴 = = 0.5𝑟2 7.9462 + 2𝛽 + 𝑠𝑒𝑛2𝛽 = 𝑘1𝑟2
𝑃 = 5.785 + 2𝛽 𝑟 = 𝑘2𝑟
𝑅 =
𝐴
𝑃
= 𝑘3𝑟
Reemplazando en la ecuación de
Manning:
𝑄 =
1
𝑛
𝑘1𝑟2 𝑘3𝑟 2/3𝑆1/2
=
1
𝑛
𝑘4𝑟8/3𝑆1/2
H/B=1.5

Cálculo de secciones
Ejemplo: Determinar la pendiente y la sección de un túnel tipo baúl de
H/B=1.5 (H=altura, B=ancho), que debe transportar un caudal de 5 m3/s.
Analizar las alternativas con (n=0.014) y sin revestimiento (n=0.04).
Tunel: Cálculo de sección baúl Q= 5 H/B= 1.5
Con revestimiento n= 0.014
S y/r βrad k1 k2 k4 r y H B A v B.L. D=A/T Fr
0.002 2.55 0.58 5.01 6.95 4.03 0.70 1.79 2.10 1.40 2.47 2.03 0.32 2.11 0.45
0.003 2.55 0.58 5.01 6.95 4.03 0.65 1.66 1.95 1.30 2.12 2.36 0.29 1.95 0.54
33.37
Sin revestimiento n= 0.040
S y/r βrad k1 k2 k4 r y H B A v B.L. D=A/T Fr
0.005 2.55 0.58 5.01 6.95 4.03 0.88 2.23 2.63 1.75 3.84 1.30 0.39 2.63 0.26
0.008 2.55 0.58 5.01 6.95 4.03 0.80 2.04 2.40 1.60 3.22 1.55 0.36 2.41 0.32
0.01 2.55 0.58 5.01 6.95 4.03 0.77 1.96 2.31 1.54 2.96 1.69 0.35 2.31 0.35
Sugerencia: cumplir desde el inicio la relación y/H < 0.85 → senβ=0.55

Fuente: Proy. Poroma
Programa
Hidroenergètico IHH – UMSA
Ing. José Luis Monroy
Alternativa de trasvase
para caudales
pequeños
Túnel y tuberías

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