APORTES DE LA INGENIERÍA PERUANA Recopilación de importantes artículos técnicos publicados por profesionales de CESEL SA Ingenieros Consultores PUERTOS HIDRÁULICA ELECTRICIDAD CARRETERAS MECÁNICA MINERÍA MEDIO AMBIENTE EDIFICACIONES GEOTECNIA Edición 35 Aniversario
PRESENTACIÓN 006 PRÓLOGO 009 PUERTOS DESARROLLO PORTUARIO EN LA AMAZONÍA. Puertos de Iquitos, Pucallpa y Yurimaguas 021 Ing. Raúl Delgado Sayán MODERNIZATION AND UPGRADING OF THE DOCK AND ASSOCIATED FACILITIES AT IQUITOS, PERU 031 Ing. Raúl Delgado Sayán HIDRÁULICA CENTRAL HIDROELÉCTRICA SAN GABÁN II, 110 MW 049 Ing. Duilio Ayaipoma Nicolini METODOLOGÍA PARA LA SELECCIÓN DE LA AVENIDA DE DISEÑO DE ALIVIADEROS EN PRESAS DE REGULACIÓN 068 Ing. Virgilio Dávila Dávila DISEÑO DE CONDUCTOS FORZADOS SUBTERRÁNEOS PARA CENTRALES HIDROELÉCTRICAS Y SU APLICACIÓN EN EL PROYECTO SAN GABÁN II 075 Ing. Manuel Cáceres Masías (*) USE OF BAYESIAN NETWORKS: A DECISION SUPPORT SYSTEMS TOOL FOR LEARNING AND EVALUATING SUSTAINABLE DEVELOPMENT 083 Ing. Ada Arancibia Samaniego ELECTRICIDAD ESFUERZOS LONGITUDINALES Y COLAPSO DE ESTRUCTURAS EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN AÉREAS 099 Ing. Duilio Ayaipoma Nicolini CABLES SUBTERRÁNEOS DE 220 kv Y DE 60 kv. EXPERIENCIAS EN EL ÁREA DE LIMA 113 Ing. Duilio Ayaipoma Nicolini CORROSIÓN DE CONDUCTORES DE ALEACIÓN DE ALUMINIO EN LÍNEAS AÉREAS 139 Ing. Duilio Ayaipoma Nicolini LONG TERM HYDROTHERMAL SCHEDULING LINEAR PROGRAMMING MODEL FOR LARGE SCALE POWER SYSTEMS 153 Ing. Romel W. Jiménez CARRETERAS METODOLOGÍA PARA EL CONTROL DE CALIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFÁLTICO EN CALIENTE 161 Ing. Carlos Chang Albitres (*) APLICACIÓN DE LA NORMA DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS: DG 2001 177 Ing. Edgar Castillo Vega Centeno e Ing. Luis Yafac Villanueva ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LOS PORCENTAJES VACIOS EN EL DETERIORO DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS COLOCADAS EN ZONAS DE ALTURA SUPERIORES A LOS 3500 msnm 189 Ing. José Meléndez Palma e Ing. María Campos Vázquez
INDICE MECÁNICA SELECCIÓN DE TURBINAS DE COMBUSTIÓN PARA FINES DE GENERACIÓN ELÉCTRICA 209 Ing. Duilio Ayaipoma Nicolini EQUIPO HIDROMECÁNICO EN MEDIANOS Y GRANDES EMBALSES CON PRESAS DE TIERRA 221 Ing. Luis Moreno Figueroa CRITERIOS DE DISEÑO DE TUBERÍAS DE LÍNEAS DE IMPULSIÓN EN SISTEMAS DE BOMBEO EN PROCESOS MINEROS 227 Ing. Luis Moreno Figueroa MINERÍA CIANURACIÓN Y MÉTODOS ALTERNATIVOS DE LIXIVIACIÓN DEL ORO 237 Ing. José Vidalón Gálvez FUNDICIÓN O LIXIVIACIÓN DE COBRE? 243 Ing. José Vidalón Gálvez EXPERIENCIAS EN COSTOS DE CIERRE DE MINAS 247 Ing. Luis Moreno Figueroa MEDIO AMBIENTE REHABILITATION OF LAKE YANAMATE, CERRO DE PASCO, PERU 253 Ing. José Vidalón Gálvez TECNOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE IMPACTOS AMBIENTALES EN LA CALIDAD DE AIRE 263 Ing. Luis Moreno Figueroa e Ing. Jimmy Canahuire Quispe MODELAMIENTO DE COBERTURAS CON FINES DE REMEDIACIÓN AMBIENTAL (I PARTE) 267 Ing. Carlos Quispe Ll. (*), Ing. César Moreno F. e Ing. José Vidalón G. EDIFICACIONES INGENIERÍA CONTRA EL TERROR 277 Ing. Raúl Delgado Sayán GEOTECNIA SISTEMAS DE EVALUACIÓN DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES 285 Ing. Hebert Sotelo Aedo DISEÑO DE ENMALLADOS COMO ALTERNATIVA DE S0LUCIÓN PARA LA ESTABILIDAD DE TALUDES 291 Ing. Hebert Sotelo Aedo, Bach. Kathya Lavado Carhuatocto y Bach. Oscar Cariapaza Nayhua METODOLOGÍA PARA LA ELECCIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN ÓPTIMA CONTRA CAÍDA DE ROCAS 297 Ing. Hebert Sotelo Aedo e Ing. Jorge González Paulette. NOTA: Los nombres de los autores o coautores indicados en el presente Indice corresponden a ingenieros que forman parte del plantel de CESEL. Los nombres de los autores o coautores indicados con asterisco (*) corresponden a profesionales que han formado parte del plantel de CESEL.
PRESENTACIÓN Este libro presenta, en edición facsimilar, una recopilación de destacados artículos técnicos publicados a lo largo de los últimos 35 años por profesionales de CESEL SA Ingenieros Consultores. Todos ellos han merecido en su momento una evaluación previa a su publicación por parte de prestigiosas revistas y comités de congresos; y algunos de ellos han sido premiados. Esta recopilación persigue varios objetivos: - Destacar el alto grado de desarrollo de la ingeniería peruana, no sólo como heredera de milenarios esfuerzos y logros expresados en notables construcciones que pueden admirarse a todo lo largo y ancho del territorio peruano, sino también como resultado de la calidad de la enseñanza universitaria de la ingeniería en el Perú, gracias a los esforzados desvelos de insignes maestros que más allá de eventuales limitaciones materiales, han sabido transmitir y enseñar exitosamente lo mejor de los avances científicos y tecnológicos. No puede dejar de mencionarse también, como artífice de esta realidad, el reconocido empeño y esfuerzo con que las familias peruanas dedican lo mejor de sus recursos al logro educativo de sus hijos. - Rendir homenaje al importante esfuerzo de nuestros profesionales, por su dedicación al estudio, análisis y divulgación de los aspectos más relevantes de ingeniería correspondientes al desarrollo de los proyectos a su cargo. Es así que en estas páginas se encuentran plasmados importantes criterios de diseño y cálculo de notables proyectos tales como la Central Hidroeléctrica San Gabán II, de 110 MW; el puerto fluvial de Iquitos, sobre el río Amazonas; la central termoeléctrica de Ventanilla, de 200 MW; la Carretera Central que desde Lima se dirige al oriente alto andino, cruzando altitudes de hasta 4800 msnm; etc. La ingeniería peruana se ha consolidado de manera destacable gracias también al enorme reto de la geografía en donde le ha tocado en suerte operar: la mundialmente reconocida gran cantidad y diversidad de nichos ecológicos y climas del Perú. En efecto: el desierto costero, con un ambiente de altísima contaminación salina, agravado por la casi ausencia de lluvias y extrema humedad; los agrestes Andes, con sus periódicos deslizamientos ( huaycos ) y su gran altitud, llegándose a diseñar y construir instalaciones en zonas con alturas de hasta 5200 msnm; la lluviosa selva amazónica, con sus suelos arcillosos saturados, aguajales, y con el río más largo y caudaloso del mundo, con zonas en donde el desnivel del agua entre máxima creciente y vaciante llega a los 11 metros; terremotos devastadores; zonas con temperaturas que en un mismo día fluctúan entre los -10 C y los 35 C; regiones volcánicas; periódicas presencias agresivas del fenómeno de El Niño, que incluso en el pasado provocaron la desaparición de algunas civilizaciones preincaicas; etc.
CESEL SA se congratula de haber creado desde su fundación en 1972, un importante, calificado e integrado equipo multidisciplinario de profesionales, que ha diseñado y supervisado la construcción de las grandes obras de infraestructura realizadas en estas décadas, tanto en el Perú como en la región latinoamericana; equipo al cual constantemente se incorporan jóvenes valores, constituyendo en la actualidad aproximadamente 300 profesionales, de un total de 650 empleados de planta, lo que representa un gran patrimonio nacional. Finalmente debemos agradecer a las importantes revistas y congresos cuyas páginas y eventos han propiciado y acogido estos importantes artículos técnicos. Y en particular debemos agradecer a las instituciones y empresas que a lo largo de estos 35 años nos han honrado encargándonos importantes servicios de consultoría, que nos ha permitido acumular a la fecha un muy significativo know-how, habiendo desarrollado una gran diversidad de estudios, diseños, supervisión de obras y gerencia de proyectos, totalizando a la fecha las siguientes significativas cifras: Transporte y vialidad: Proyectos ejecutados: 81 Total de km de carreteras: 7050 Generación de energía: Centrales hidroeléctricas: 72 Centrales termoeléctricas: 15 Puertos: Proyectos ejecutados: 40 Aeropuertos: Proyectos ejecutados: 12 Minería: Proyectos ejecutados: 122 Medio ambiente: Proyectos ejecutados: 87 Presas y proyectos de irrigación: Proyectos ejecutados: 41 Transmisión de energía: Proyectos ejecutados: 171 Total de km de líneas de alta tensión: 7750 Saneamiento: Proyectos ejecutados: 45 Total de km de redes de agua: 1800 Total de km de redes de desagüe: 1260 Plantas de tratamiento de agua: 12 Plantas de tratamiento de desagüe: 31 Industria: Proyectos ejecutados: 46 Hidrocarburos: Proyectos ejecutados: 30 Hospitales y centros de salud: Proyectos ejecutados: 61 Lima, Diciembre de 2007
PRÓLOGO De los artículos: Los artículos que han sido seleccionados para el presente libro destacan por alguno o varios de los siguientes atributos: por su carácter innovador; porque constituyeron en su momento un hito importante en el desarrollo de la ingeniería peruana; por su importancia en el registro y procesamiento de experiencias que pueden y merecen ser utilizadas en otros proyectos similares; por su valiosa difusión de importantes proyectos de ingeniería realizados, así como de los procedimientos y técnicas empleadas en su desarrollo; etc. En los artículos aquí incluidos, por ejemplo, se describen las características y criterios seguidos para el diseño de los tres principales puertos fluviales del Perú, incluyendo el importante Puerto de Iquitos, el cual fue la obra de ingeniería portuaria de mayor envergadura realizada sobre el río Amazonas. Utiliza puentes basculantes de tal forma de poder absorber las grandes variaciones anuales de nivel del río Amazonas, del orden de 11 m. También se presentan dos artículos sobre los diversos criterios adoptados para el complejo diseño multidisciplinario de la Central Hidroeléctrica San Gabán II, de 110 MW, la cual finalmente se construyó en el plazo previsto y sin exceder su presupuesto, lo cual evidencia la alta calidad de la ingeniería aplicada. Y también un artículo sobre la metodología de selección de la avenida de diseño de aliviaderos en presas de regulación, el cual además de presentar el estado del arte en el tema, describe su aplicación en el diseño de la presa de Macusani (Puno) de 71 m de altura y 113 Mm 3 de embalse. Destaca también un artículo de aplicación de herramientas (redes bayesianas) de sistemas de apoyo para la toma de decisiones, aplicándolo al análisis de un programa de gestión y manejo de cuencas en la sierra del Perú. En el campo de la transmisión eléctrica se incluye un artículo que expone de una manera muy detallada y solvente, el proceso de cálculo de esfuerzos en líneas de transmisión aéreas, con particular incidencia en evitar su colapso en cascada. Asimismo se presenta un análisis exhaustivo y revelador de 20 años de experiencias en cables aislados (subterráneos) de alta tensión (60 kv y 220 kv) instalados en la ciudad de Lima. También se incluye un interesante trabajo de investigación vinculado al fenómeno de la corrosión en conductores de aleación de aluminio, experimentado en algunas líneas costeras peruanas. En sistemas eléctricos, es interesante el artículo de aplicación de un modelo de programación lineal al análisis del despacho de generación hidrotérmica en el largo plazo para grandes sistemas; y su utilización en el sistema eléctrico interconectado peruano. En el área de carreteras, se presentan dos artículos sobre pavimentos flexibles. En el primero de ellos se describen procedimientos y métodos estadísticos desarrollados para
el control de calidad durante su construcción, así como para mejorar su productividad, garantizando al mismo tiempo su eficiencia técnica. En el segundo artículo se presentan análisis de diseños de mezclas asfálticas para carreteras ubicadas a altitudes entre 3200 y 4800 metros sobre el nivel del mar. Un tercer artículo analiza las normas peruanas de diseño geométrico de carreteras y su aplicación en el territorio nacional. En el campo mecánico se incluye un artículo que reseña las valiosas experiencias, en los aspectos tecnológico-contractuales, de los procesos de decisión para la adquisición de turbinas de combustión del tipo aeroderivada e industrial en el Perú (Santa Rosa 110 MW, 1981; y Ventanilla 200 MW, 1993), así como en la crisis energética de República Dominicana (1989). También se incluye un artículo respecto al equipamiento hidromecánico y auxiliar empleado para presas de tierra, y otro sobre criterios de diseño de tuberías de líneas de impulsión en sistemas de bombeo en procesos mineros. En el tema minero, se presentan dos artículos de procesos. Uno de ellos dedicado a la cianuración y métodos alternativos de lixiviación del oro. El segundo, analiza las alternativas de fundición o lixiviación (SX-EW) para el procesamiento metalúrgico del cobre. Un tercer artículo resume 10 años de experiencia de CESEL en estudios y proyectos de remediación ambiental minera, así como presenta costos referenciales representativos de decenas de planes de cierre de minas en actual operación, realizados por la empresa entre los años 2004 y 2006. El capítulo ambiental presenta tres artículos. El primero de ellos describe el importante proyecto elaborado por CESEL para la rehabilitación del lago Yanamate, de 10 km 2 de superficie, a 4360 msnm, que durante 22 años recibió 95 millones de m 3 de aguas ácidas y efluentes mineros con un alto contenido de metales pesados. Proyecto elaborado como parte del plan de cierre de la mina Cerro de Pasco, y que utiliza soluciones innovadoras y prácticas. El segundo artículo describe la tecnología que se viene utilizando para la evaluación de impactos ambientales en la calidad del aire (ruidos, gases y polvos). El tercer artículo expone las pautas de diseño de los diversos tipos de coberturas para la mitigación de la contaminación debido a desechos. En el área de edificaciones presentamos un interesante artículo que analiza, desde el punto de vista del diseño estructural, lo acontecido en el colapso de las Torres Gemelas de Nueva York, exponiendo conclusiones útiles para futuras edificaciones y reglamentos de construcción. Este libro concluye con tres artículos de geotecnia. Los dos primeros se dedican al estudio y análisis de la estabilidad de taludes. El primero de ellos es el resultado de una cuidadosa investigación de más de 700 taludes en suelos, y expone los criterios para una metodología de valoración, aplicable directamente al diseño. Este artículo fue innovador, y su propuesta ya es ampliamente reconocida en el Perú, particularmente en la evaluación y diseño de taludes en carreteras. El tercer artículo presenta los diversos sistemas de sostenimiento para protección contra caída de rocas sobre cualquier estructura, las metodologías de cálculo y su elección óptima.
De los autores: Ing. Raúl Delgado Sayán: se graduó de ingeniero civil en la Universidad Nacional de Ingeniería. Master of Science en Ingeniería Civil en The Georgia Institute of Technology (USA). Fundador de CESEL SA en 1972, fecha desde la que dirige la empresa. Destaca como diseñador estructural y de puertos, además de haber gerenciado una gran diversidad de importantes proyectos multidisciplinarios. Actualmente es Presidente de CESEL. Ing. Duilio Ayaipoma Nicolini: se graduó de ingeniero mecánico-electricista en la Universidad Nacional de Ingeniería. Cursó estudios en la especialidad de líneas de transmisión en Suiza y Japón. Diseñador de líneas de transmisión de alta tensión aéreas y subterráneas; y director de proyectos de generación termoeléctrica e hidroeléctrica. Gerenciamiento de proyectos multidisciplinarios. Se incorporó a CESEL en 1981. Es Gerente General de CESEL, desde 1986. Ing. Virgilio Dávila Dávila: se graduó de ingeniero civil en la Universidad Nacional de Ingeniería. Diplomado en Ingeniería Hidráulica en el International Institute for Hydraulic and Environmental Engineering (IHE), en Delft (Holanda). Diseñador y planificador hidráulico. Labora en CESEL desde el año 1985. Ing. Manuel Cáceres Masías: ingeniero civil, graduado en la Universidad Nacional de Ingeniería. Diseñador y supervisor de obras hidráulicas. Laboró en CESEL entre los años 1991 y 1999. Ocasionalmente presta servicios a la empresa en proyectos específicos. Ing. Ada Arancibia Samaniego: se graduó en Ingeniería Civil en la Universidad Nacional de Ingeniería. Master of Science en Water and Environmental Resources Management en el International Institute for Hydraulic and Environmental Engineering (IHE), en Delft (Holanda). Especialista en diseños hidráulicos así como en manejo de recursos hídricos. Labora en CESEL desde el año 1999. Ing. Romel Jiménez Paredes: se graduó de ingeniero electricista en la Universidad Nacional de Ingeniería. Master of Science en Ingeniería Eléctrica en la Universidad Federal de Maranhao (UFMA), en Brasil. Especialista en planeamiento de sistemas eléctricos, con especial incidencia en despacho de generación. Labora en CESEL desde fines del año 2004. Ing. Carlos Chang Albitres: ingeniero civil, graduado en la Universidad Nacional de Ingeniería. PhD y Master en Ciencias en la Universidad de Texas A&M (USA). Diseñador de carreteras en el área de pavimentos e investigador en esta área. Laboró en CESEL entre los años 1993 y 2003. Actualmente radica en USA. Ocasionalmente presta servicios especializados a la empresa, para proyectos específicos. Ing. Edgar Castillo Vega Centeno: se graduó de ingeniero civil en la Universidad Nacional de Ingeniería. Obtuvo la Maestría en Consultoría de Ingeniería en la Pontificia Universidad Católica del Perú / Universidad Politécnica de Madrid. Especialidad en diseño y supervisión de carreteras. Trabaja en CESEL desde el año 1982, ocupando la Gerencia de Transportes desde el año 1992. Ing. Luis Yafac Villanueva: se graduó de ingeniero civil en la Universidad Nacional de ingeniería. Especialista en diseño vial de carreteras. Trabaja en CESEL desde el año 1995.
Ing. José Meléndez Palma: graduado en Ingeniería Civil en la Universidad Nacional San Antonio Abad, del Cuzco. Master en Ciencias en la Universidad Nacional de Ingeniería. Diseñador y supervisor de carreteras, en la especialidad de pavimentos. Trabaja en CESEL desde el año 2001. Ing. María Campos Vásquez: se graduó en Ingeniería Civil en la Universidad Nacional Antenor Orrego, de Trujillo. Especialista en supervisión de construcción de pavimentos. Trabaja en CESEL desde el año 2000. Ing. Luis Moreno Figueroa: ingeniero mecánico-electricista, graduado en la Universidad Nacional de Ingeniería. Especialista en diseños y proyectos hidromecánicos. Labora en la empresa desde el año 1990. Desde el año 1996 es Gerente de Asuntos Ambientales. Ing. José Vidalón Gálvez: graduado en Ingeniería de Minas en la Universidad Nacional de Ingeniería. Master en Ciencias Aplicadas en la Faculte Polytechnique de Mons (Bélgica). Especialista en impacto ambiental de proyectos mineros. Trabaja en CESEL desde el año 2003. Ing. Jimmy Canahuire Quispe: graduado en Ingeniería Ambiental y Recursos Naturales en la Universidad Nacional del Callao. Está siguiendo cursos conducentes a la Maestría en Meteorología Aplicada, en la Universidad Nacional Agraria La Molina. Especialista en estudios ambientales. Trabaja en CESEL desde el año 2002. Ing. Carlos Quispe Llacsa: se graduó en Ingeniería de Mecánica de Fluidos en la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Culminó los estudios de Maestría en Ciencias con mención en Ingeniería de Recursos Hídricos, en la Universidad Nacional Agraria La Molina. Especialista en hidrología. Trabajó en CESEL entre los años 1998 y 2006. Actualmente reside en USA. Ing. César Moreno Figueroa: se graduó de ingeniero civil en la Universidad Nacional de Ingeniería. Master en Ciencias de la Energía en la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica). Especialista en diseños hidráulicos. Trabaja en CESEL desde el año 1995. Ing. Hebert Sotelo Aedo: graduado de ingeniero civil en la Universidad Nacional San Antonio Abad del Cuzco. Especialista en geotecnia. Ha concluido los estudios de Maestría en Ciencias, con mención en geotecnia, en la Universidad Nacional de Ingeniería, y los estudios de Maestría en Métodos Numéricos en la Universidad Politécnica de Catalunya. Trabaja en CESEL desde el año 1999, siendo Jefe del Departamento de Geología, Geotecnia y Riesgo Sísmico desde el año 2001, así como del Laboratorio de Geotecnia y de Concreto. Bach. Katia Lavado C.: estudió ingeniería civil en la Universidad Ricardo Palma. Especialidad en geotecnia. Trabaja en CESEL desde el año 2005. Bach. Oscar Cariapaza N.: estudió ingeniería civil en la Universidad Nacional de Ingeniería. Especialidad en geotecnia. Trabaja en CESEL desde el año 2005. Ing. Jorge González Paulette: se graduó de ingeniero civil en la Pontificia Universidad Católica del Perú. Culminó los estudios de Maestría en ingeniería civil con mención en estructuras, en la misma universidad. Diseñador estructural. Trabaja en CESEL desde el año 1988.