UG_HG_Unidad_VIII_Semana_14

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UNIDAD VIII: ALMACENAMIENTO Y TRÁNSITO EN 
EMBALSES Y CAUCES
SEMANA N°14
EMBALSES
Prof: Mg. Ing. Abel Carmona A.
Interés
https://bit.ly/34oUugd
¿Para qué 
fines se 
almacena el 
agua?
AGENDA
1. Definición
2. Propósitos
3. Tipos de presas
4. Principales embalses en el Perú
5. Componentes de un embalse
6. Métodos de estimación del volumen 
útil de un embalse
7. Tránsito de avenidas
LOGRO DE LA SESIÓN
Al término de la sesión de aprendizaje, el estudiante 
desarrolla una actividad sobre la estimación del volumen 
útil de un embalse mostrando dominio técnico, claridad y 
manejo la terminología estudiada.
Descubrimiento
1. Definición
Un embalse o reservorio es
una acumulación artificial de
agua, en un ambiente natural,
producto de la intervención
humana (obstáculo) con el
objetivo de almacenar agua
para fines de uso y/o
consumo. Figura 1. Embalse de Pechos, Piura. Fuente: https://bit.ly/3hPUHAc
Descubrimiento
2. Propósitos
▪ Irrigación
▪ Abastecimiento de agua
potable
▪ Generación de energía
eléctrica (listado)
▪ Control de avenidas
▪ Entre otros
Figura 2. Central Hidroeléctrica Cañon del Pato, Huaráz-
Áncash. Fuente: https://bit.ly/2YYli5P
http://www.minem.gob.pe/minem/archivos/file/institucional/publicaciones/atlas/electricidad/centrales_hidroelectricas.pdf
Descubrimiento
2. Propósitos
Figura 3. Cómo funciona un embalse para generación de energía eléctrica.
Fuente: BC Hydro. https://bit.ly/3dX1xke.
Descubrimiento
2. Propósitos
Figura 3. Cómo funciona un embalse para generación de energía eléctrica.
Fuente: Seqwater: https://bit.ly/2Zv1Cqg.
Descubrimiento
3. Tipos de presas
Figura 3. Presas de tierra de escollera: a) presa de tierra (arcilla), b) presa de tierra
o de escollera con núcleo impermeable, c) presa de tierra o de escollera con
pantalla impermeable. Presas de concreto: d) presa de gravedad, e) presa de
contrafuerte, f) presa de bóveda
a) b) c)
d) e) f)
ESTRUCTURA PPTExperiencia
Actividades de aplicación 
colaborativa
• Utilice la información de la web para determinar qué otras 
aplicaciones presentan los embalses.
Descubrimiento
4. Principales embalses en el Perú
a) Volúmenes de 300 a 700 MMC:
▪ Poechos
▪ Gallito Ciego
▪ Lagunillas
c) Volúmenes de 25 a 100 MMC:
▪ San Lorenzo
▪ Tinajones
▪ Ancacoto
▪ Choclococha
▪ El Pañe
▪ El Fraile
▪ Condoroma
▪ Aricota
▪ Pasto Grande
b) Volúmenes de 100 a 300 MMC:
▪ Paron
▪ Huangush Alto
▪ Viconga
▪ Yuracmayo
▪ Malpaso
▪ Chilicocha
▪ Paucarcocha
▪ Huaylacancha
▪ Agnococha
▪ Caracocha
▪ Huichinga
▪ Chuchoquesera
▪ Iruro
▪ Macusani
▪ Sibinacocha
▪ Aguada Blanca
▪ Pillones
▪ Bamputañe
Mapa de principales embalses en el Perú
http://repositorio.ana.gob.pe/bitstream/handle/20.500.12543/1873/ANA0000772.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Descubrimiento
5. Componentes de un embalse
Figura 3. Embalse de Pechos, Piura. Fuente: Adaptado de Aparicio (1989).
Vol de avenidas NAMO
NAMINO
NAMIN
Volumen útil
Volumen 
muerto
Volumen de 
sedimentos
Corona de la presa
Bordo Libre
Compuerta
Cortina
Obra de 
excedencia
Obra de 
toma
NAME
Descubrimiento
5. Componentes de un embalse
Figura 3. Ejemplo de Operación de compuertas de un embalse.
Fuente: https://bit.ly/2VHi1a4.
Descubrimiento
5.1 Importancia del Volumen Útil
▪ Influye en las dimensiones de la obra, esto se refleja en los
costos de la obra.
▪ Está asociado a los beneficios que brinda la obra.
▪ Está asociado al área inundada (impactos ambientales y
sociales).
Descubrimiento
6. Métodos de estimación del volumen 
útil de un embalse
▪ Curva masa (diagrama de Rippl)
▪ Algoritmo de pico secuente
▪ Simulación de operación de embalse
▪ Modelos de optimización
▪ Entre otros
Descubrimiento
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1/01/69 1/01/70 1/01/71 1/01/72 31/12/72 31/12/73
V
o
l
ú
m
e
n
e
s
 
A
c
u
m
u
l
a
d
o
s
 
[
M
M
C
]
Tiempo
Curva masa o Diagrama de Rippl
Figura 3. Curva masa de volúmenes acumulados. Fuente: Propia.
s
Volumen útil = máx(Si)
paralelas a las línea de 
demanda y tangente a la 
curva masa de demanda
Volumen 
en exceso Volumen 
en exceso
6. Métodos de estimación del volumen 
útil de un embalse
Descubrimiento
DATOS
Planos
Topográficos
Registros
Hidrológicos
• Relación
Vol-Área-Elev
• Vol o Caudal de 
ingreso
• Vol o Caudal de 
salida
6. Métodos de estimación del volumen 
útil de un embalse
Descubrimiento
Determinación de
Volumen Útil
Q, D Q, D, Ev, P
y otros factores
Algoritmo de pico 
secuente
Simulación de 
operación de embalse
6. Métodos de estimación del volumen 
útil de un embalse
Descubrimiento
7. Tránsito de avenidas
El tránsito de avenidas es un procedimiento cuyo objetivo es
determinar el hidrograma de salida de un embalse, es decir,
predecir la velocidad, magnitud y forma de una onda de flujo a
través del tiempo.
Aplicaciones:
▪ Conocer la evolución de los niveles en el embalse.
▪ Dimensionar la obra de excendencias.
▪ Determinar el NAME (Nivel de Aguas Máximas Ordinarias
Descubrimiento
Figura 2. Tránsito Hidrológico y tránsito hidráulico
Fuente: Propia.
Punto de 
ingreso del 
flujo
Punto de 
salida del 
flujo
Tránsito 
Hidrológico
Tránsito 
Hidráulico
Condiciones 
aguas arriba 
𝑄(𝑡)ℎ(𝑡)
Condiciones 
aguas abajo 
𝑄(𝑡)ℎ(𝑡)
secciones 
transversales
Descubrimiento
Tránsito hidrológico
• Considerando flujo no permanente a lo largo de un curso de
agua (Figura 2), en el cual la descarga de entrada I(t) en el
extremo aguas arriba y la descarga de salida Q(t) en el
extremo aguas abajo del curso de agua están en función del
tiempo.
• Se aplica el principio de la conservación de la masa
igualando la diferencia entre las descargas con el cambio de
almacenamiento S en el intervalo de tiempo entre los
extremos:
𝐼 𝑡 − 𝑄 𝑡 =
𝑑𝑆
𝑑𝑡
Descubrimiento
• Generalmente los diversos métodos existentes relacionan el
almacenamiento S con I y/o Q mediante una función
denominada de almacenamiento y del tipo empírica.
• Entre las relaciones más simple se tiene S=f(Q) ó S=f(h),
esto último implica la existencia de una relación directa entre
la superficie de agua y el caudal o nivel a lo largo del cuerpo
de agua, usualmente esta relación se utiliza en los casos de
tránsito de flujo a través de un lago o reservorio.
• La solución de la ecuación anterior, es relativamente simple
en comparación con los métodos de tránsito distribuido
debido a que existen técnicas gráficas y matemáticas
bastante conocidas.
Descubrimiento
• Las limitaciones que tienen éstos métodos son la no
posibilidad de describir el efecto de remanso así como
también no son lo suficientemente exactos para transitar
hidrogramas de rápido ascenso o lo largo de ríos con poco
pendiente o para grandes embalses.
Tránsito a través de reservorios
• Esta técnica denominada ‘The Puls Method’, asume que el
reservorio tiene una superficie de agua lo suficientemente
horizontal a lo largo de toda su longitud, similar al nivel de
una piscina.
Descubrimiento
• Esta técnica denominada ‘The Puls Method’, asume que el
reservorio tiene una superficie de agua lo suficientemente
horizontal a lo largo de toda su longitud, similar al nivel de
una piscina.
• Este es el caso de reservorios con vertederos de demasías
de descarga libre. También se puede realizar el cálculo para
vertederos con compuerta o controlados sin embargo debe
tenerse en cuenta que el caudal de salida por el vertedero
(outflow) sólo debe ser función de h, por lo que se debe
considerar completamente abierta las compuertas.
Descubrimiento
Método iterativo
• La solución del método consiste en utilizar la regla
trapezoidal para integrar la ecuación de la conservación de la
masa.
• La tasa de variación temporal del almacenamiento es
producto del área del espejo de agua del reservorio y del
cambio de la elevación de la superficie de agua h en el paso
de tiempo j.
𝑑𝑆
𝑑𝑡
=
0.5 𝑆 𝑎𝑗 + 𝑆𝑎𝑗+1 ℎ𝑗+1 − ℎ𝑗
∆𝑡𝑗
Descubrimiento
• Se asumenque se conoce las curvas características del
embalse altura-volumen-área o se tiene tablas con la relación
entre la superficie Sa y h.
• Usando valores promedio para I(t) y Q(t) en el intervalo de
tiempo ∆ t, se tiene:
• Los términos conocidos son: I en j y j+1, Qj [Se tiene la
ecuación de descarga del vertedero Q=f(h) y las curvas
características del embalse para determinar 𝑆 𝑎𝑗.
𝐼𝑗 + 𝐼𝑗+1
2
−
𝑄𝑗 + 𝑄𝑗+1
2
=
0.5 𝑆 𝑎𝑗 + 𝑆𝑎𝑗+1 ℎ𝑗+1 − ℎ𝑗
∆𝑡𝑗
Descubrimiento
• Los términos no conocidos serán: ℎ𝑗+1, 𝑄𝑗+1, 𝑆𝑎𝑗+1 , en vista
que los dos últimos son función de ℎ𝑗+1, puede ser resuelto
en términos de ℎ𝑗+1 mediante el método iterativo de Newton
Raphson.
ESTRUCTURA PPTAprendizaje evidenciado
TRABAJO PRÁCTICO
• Con la información sobre la oferta y la demanda hídrica que se 
especifica en el aula virtual, determine el volumen del embalse.
Referencias
• Villón, M. (2002). Hidrología. Perú: MaxSoft
• Chow, V. T. (1994). Hidrología Aplicada. Colombia: McGraw-Hill.
• Monsalve Sáenz, G. (1999). Hidrología en la Ingeniería. Alfaomega: Colombia.
• Tránsito de Ondas de Flujo. Dr. Eduardo a. Chávarri Velarde