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• Betzy Ateny

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PRESAS GENERALIDADES Son obras de ingeniería que tienen por objeto detener el paso del agua para determinados propósitos, creando artificialmente un desnivel (embalse). FUNCIÓN DE LA OBRA En general, las funciones de una presa son: 1) Almacenar agua (Presas de almacenamiento). 2) Levantar el nivel del agua (Presas de derivación) o 3) Ambas. Para almacenar el agua se cierra el paso a un río y se obliga a que el agua se acumule sobre el valle aguas arriba, provocando un remanso que facilita la derivación del agua para el uso deseado. Los objetivos de una presa se pueden agrupar en dos funciones: a) Aprovechamiento: - Riego o regadío (reservorio operativo): agropecuaria. - Abastecimiento de agua: industrial.

incremento de

la producción

suministro de agua para consumo humano y

- Producción de energía eléctrica: suministro de energía para uso doméstico e industrial. - Navegación: facilidades al transporte por vía fluvial permitiendo la navegación entre poblaciones. - Esparcimiento: aumento del bienestar de la población por recreación. - Entarquinamiento (Retención y control de sedimentos): pequeños embalses para el control de sedimentos y control de la erosión. - Caza y Pesca: Mejoramiento de la piscicultura y de la ecología vegetal y animal. - Acuicultura.

b) Defensa: Control de avenidas. Control de azolves (sedimentos).

SELECCIÓN DEL SITIO PARA EL EMBALSE O VASO DE ALMACENAMIENTO Es difícil localizar un sitio de vaso que tenga todas las características ideales reunidas, sin embargo se pueden seguir las siguientes reglas generales:

a) Debe existir un sitio apropiado para presa. El costo de la presa es un factor que controla la selección de un sitio para vaso. b) No debe ser excesivo el costo de los terrenos que ocupará el vaso (incluyendo carreteras, ferrocarril, relocalización de abastecimientos). c) El sitio de vaso debe tener una capacidad adecuada. d) Es preferible un vaso profundo a un vaso somero por: costos más bajos del terreno por unidad de capacidad, menor pérdida por evaporación, menor probabilidad de crecimiento de malas hierbas, etc. e) Deben evitarse los sitios que puedan presentar fugas.

LA PRESA Y SUS ESTRUCTURAS AUXILIARES A continuación se describen la presa y sus estructuras auxiliares y algunos términos adoptados por la Comisión Internacional de Grandes Presas. La Presa. Obstáculo o barrera construida al paso de la corriente, con el fin de almacenar, controlar y derivar el agua. Obra de Toma. Estructura localizada en la cara aguas arriba de la presa, o dentro del embalse, que permite la extracción de agua (por un conducto confinado, túnel, canal o tubería) del embalse para los fines deseados. Obra de Excedencias o Aliviadero. Vertedero, conducto, túnel, canal u otra estructura diseñada para permitir descargar con seguridad los caudales de las crecientes cuando el embalse está lleno..

Obra de Control. Permite el manejo de los excedentes, para proteger zonas aguas abajo. Obra de Desvío. Son obras de carácter temporal, que tienen por objeto controlar adecuadamente la corriente durante la construcción de la presa. Obras de Descarga. Descarga de Fondo (Abertura o conducto más bajo, bien sea a través o por los lados de la presa, que permite desaguar el embalse) y Descarga de Medio Fondo (igual a la anterior pero ubicada por encima de una toma o descarga más baja).

ETAPAS EN LA EVALUACIÓN DEL SITIO Y SELECCIÓN DE LA PRESA 1- El embalse debe satisfacer: - Seguridad y funcionalidad. Debe existir balance entre las características físicas naturales y el propósito del embalse. La disponibilidad de agua, la cabeza disponible y la capacidad de almacenaje deben ser iguales o superiores a los parámetros de operación establecidos (servicios del proyecto). - Requerimientos técnicos. Existencia de sitios adecuados para la presa. Disponibilidad de materiales adecuados para construir la presa y facilidad de acceso para el transporte de los mismos. Integridad de la cuenca reservorio con respecto a las fugas. - Conveniencia técnica del sitio del embalse, desde el punto de vista de: Hidrología, Geología, 2.- Características geotécnicas Evaluación anticipada de las consecuencias ambientales de la Construcción y operación de la presa Fase de Reconocimiento - Obtener los datos necesarios que determinan los beneficios y el costo de la obra. - Selección preliminar del estudios definitivos.

tipo de presa que mejor se adapta para hacer los

- Levantamiento topográfico adecuado. - Geología.

- Medición de datos hidrológicos: pluviosidad y fugas, evaluación histórica de evidencia de inundación. - Interpretación de fotos aéreas: para evaluar la información geológica, posibles sitios de presa, las probables fuentes de materiales de construcción.

los

- Reconocimiento aéreo, complementado con reconocimientos terrestres en zonas que puedan ocasionar dudas (zonas arboladas).

3- Reporte de Factibilidad - Conclusión de la fase de reconocimiento. - Reúne e interpreta toda la información disponible (datos y registros). - Hace recomendaciones iniciales con respecto a la viabilidad técnica y económica del reservorio (determinar el costo inicial y los beneficios). - Propone localización, altura, tipo de presa y gráficos comparativos de costos y tiempos de construcción. - Recursos requeridos: financiación, actividades, personal, etc. - De este informe puede resultar la decisión de requerir investigación más profunda para confirmar la conveniencia de la cuenca-embalse y los sitios o sitio de presa:

4- Evaluación del sitio de Presa. El estudio de factibilidad confirma la preferencia del reservorio.

sitio de presa en el

- La localización de la presa está determinada por las funciones de la obra. El lugar exacto dentro de la localización general se determina mediante un estudio cuidadoso y sistemático. - La exploración sub-superficial comprende: Naturaleza del suelo y la roca, formaciones presentes, integridad de la fundación, geología y características geotécnicas del suelo, evaluación de fuentes de materiales de construcción.

5- Selección del Tipo de Presa. Aspecto Técnico y Económico. Esta selección involucra: - La Factibilidad técnica desde el punto de vista ingenieril (topografía, geología, clima). - El costo de construcción de la obra (disponibilidad de los materiales de construcción cercanos al sitio y la accesibilidad de las facilidades para su transporte). En estudios preliminares se debe determinar la topografía del lugar y las características del subsuelo de cimentación. Con estos se hace una elección preliminar del tipo de presa; la elección final se basa en costos de construcción y factores de sitio. Consideraciones: a) filtración debajo de la presa. Filtración baja: Presa tierra homogénea. Filtración alta: Presas de contrafuerte o cúpula, arco de doble curvatura. b) Esfuerzo de la fundación. Los esfuerzos nominales transmitidos a la fundación varían grandemente con el tipo de presa. La transmisión de esfuerzos a la cimentación y la capacidad de esta influyen directamente en la selección del tipo de presa. Una presa de arco requiere una mejor calidad de terreno que una de contrafuertes, y ésta que una de gravedad y la de gravedad necesita mejores condiciones que una de tierra, debido en parte a que esta última tiene una mejor área de apoyo. Deformación de la fundación. Ciertos tipos de presas se acomodan mejor a deformaciones significantes de la cimentación sin presentar daños serios. Ventajas de las presas de tierra y enrocado ya que son estructuras flexibles Excavación de la fundación. El volumen de excavación debe ser minimizado para bajar costos. Económicamente la excesiva excavación descalifica a las presas de concreto. En el cuadro siguiente se presenta el tipo de presa recomendado de acuerdo a la calidad del suelo.

ESTUDIOS ESPECÍFICOS 1. Topografía - La topografía influye determinantemente para saber la capacidad del vaso, por medio de las curvas de área y capacidades, proporcionando un criterio de selección. - Indica las características de la superficie del valle y la relación de las curvas de nivel a los diferentes requisitos de la estructura. - Se deben estimar los costos a partir de un croquis preciso de la presa y de la forma en que se adapte a los detalles topográficos del valle. - El croquis debe incluir la localización tentativa de otros elementos de la presa, ya que ellos pueden influir en el tipo y localización de la presa (caso del vertedero de excedencias).

- Los levantamientos topográficos (aerofotogrametría, planos) deben correlacionarse con la exploración del lugar para asegurarse de la precisión.

2. Estudios Hidrológicos

Los estudios hidrológicos determinan: - Los volúmenes de agua que hay que desviar durante la construcción. - La frecuencia con que habrá que usar los vertederos de excesos en combinación con desfogues. Las condiciones del lugar influyen considerablemente en la localización, tipo y componentes del vertedero. - Descargas máximas en presas derivadoras. - Obtener bases para estimar la energía eléctrica que pueda generarse. - Elección de la capacidad correcta del vertedor de excesos para obtener seguridad. La falta de capacidad en estos vertederos ha producido la falla de presas, sobre todo cuando son de tierra y enrocado. - Con éstos datos se hacen estimaciones seguras para las obras de irrigación, abastecimiento de agua o generación de energía eléctrica. - Las condiciones del lugar o sitio influyen considerablemente en la localización, en el tipo y en los componentes del vertedero.

3. Investigaciones Geológicas y Geotécnicas - Determinan los factores que intervienen para soportar el peso de la presa. - En gran parte el cimentación.

tipo de presa esta determinado por

los materiales de la

- El conocimiento geológico de las formaciones del subsuelo constituye una ayuda valiosa para evaluar la seguridad de la presa. - Se debe definir con precisión fallas geológicas, contactos, zonas permeables y detalles subterráneos. - Comúnmente en la construcción de presas se encuentran cimentaciones en roca sólida, grava, limo o arena fina, arcilla y materiales heterogéneos. - Las presas pequeñas en cimentaciones blandas presentan problemas de asentamientos, tubificación, permeabilidad excesiva y protección de la cimentación por erosión bajo el pie de la presa de aguas abajo.

Entre los datos geológicos necesarios se tienen: a) Mapa geológico: sirve al ingeniero para tener una visión del tipo y edad de las rocas en la zona de estudio. Se debe determinar el estado de alteración de la roca superficial, éste estudio con frecuencia determina el tipo de presa a seleccionar. b) Análisis de las formaciones geológicas. c) Nivel freático. d) Localización de afloramientos de roca. e) Resultados de sondeos con perforaciones o pozos de prueba, y/o perforaciones con broca de diamante y recuperación de corazones, en la zona de cimentación f) Muestras del suelo y subsuelo en el vaso. g) Fallas, fracturas. h) Localización de los materiales con que se va a construir la cortina. i) Se deben considerar aspectos geológicos que puedan ser factores de selección, como sitios de posibles fugas o deslizamientos de taludes 4. Tipo, Cantidad y Localización de Materiales - En el reconocimiento geológico se deben localizar y describir con detalle los materiales que se propone usar. - Una vez seleccionados los bancos y otras posibles fuentes de materiales, se debe realizar un estudio económico comparativo, considerando distancias de acarreo y costos de obtención (compra o extracción y proceso de losmateriales) y seleccionar la opción de costo mínimo. - Se debe considerar la factibilidad de obtener mano de obra en la región de construcción.

5. Acceso a la obra - Localizar cuidadosamente los caminos o vías de acceso a la obra, el campamento para trabajadores, la posibilidad de llevar hasta el lugar la energía requerida por la maquinaria y el campamento.

- Determinar distancias a estaciones de transporte o cualquier otro punto de interés para los fines constructivos.

6.

Características Sismológicas

- Se debe considerar siempre la posibilidad de temblores en la región de interés, para incrementar las cargas y los esfuerzos de acuerdo a la región y al tipo de análisis que se realice. 7. Climatología - Se deben conocer las condiciones climatológicas, para el correcto diseño de la presa, así como para la programación de las etapas de construcción. - La lluvia puede afectar el diseño de las obras de desvío y la construcción de presas de tierra o enrocamiento, ya que es muy difícil controlar el contenido del agua durante la compactación, y se originarían grandes aumento de presión de poro; en una presa de concreto influirá sobre el revestimiento.

8. Estudios Ecológicos En el medio natural los ecosistemas se encuentran en situación de equilibrio, cada especie tiene relaciones bien definidas con los demás y las cadenas alimenticias están bien establecidas. Es conveniente mantener el equilibrio de los sistemas ecológicos que nos benefician, por lo cual se debe realizar un estudio cuantitativo y cualitativo del proyecto de acuerdo con los objetivos de la presa, tratando de conservar dicho equilibrio.

4.7 CLASIFICACIÓN DE CARGAS INDIVIDUALES EN PRESAS Una presa debe ser relativamente impermeable, capaz de resistir las fuerzas que actúan sobre ella. A continuación se presenta la clasificación de cargas presentes en presas indispensables para el diseño.

CARGAS PRIMARIAS (LAS MÁS IMPORTANTES): Carga hidrostática (P1).

Peso propio (P2)

Cargas de filtración: Presión de poro (P3) y Subpresión (P4). CARGAS SECUNDARIAS: Carga de sedimentos – Carga hidrostática adicional (P5) Carga por ondas hidrodinámicas-olas (P6). Carga transitoria generada por ondas de agua cerca de la presa (no significativa). Carga de hielo (P7). Es significativa en condiciones extremas de clima. CARGAS EXCEPCIONALES: Carga sísmica: fuerza de inercia del agua (P8) y cargas de inercia vertical y horizontal generadas respecto al centroide de la presa).