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7/21/2019 Regulacion y Embalses - Presas
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INDICE
Pg.
INTRODUCCION.......... 03
MARCO TEORICO.. 04
1) Embalses. . 04
1.1) Clasificacin...... 04
1.2) Ventajas .... .. 06
1.3) Desventajas .. 06
1.4) Consideracin para la seleccin del sitio
Del embalse.. 061.5) Caractersticas del embalse.. 08
1.6) Niveles caractersticos.. 09
1.7) Rendimiento del embalse 11
1.8) Procedimiento general para la planeacin
De un embalse 11
1.9) Aportes de sedimentos al embalse.. 12
1.10) Problemas causados por los sedimentos.. 16
1.11) Efectos ambientales potenciales debidosa la construccin y puesto en marcha
de un embalse..16
1.12) Medidas de proteccin de un embalse . 18
1.13) Diseo del embalse. 19
1.14) Operacin del embalse19
1.15) Determinacin del volumen til. 20
1.16) Determinacin del volumen muerto. 21
2. Presas.. 24
2.1) Tipos de Presas. 25
2.1.1) Por su estructura.. 26
- Presa de gravedad . 26
- Presa de arco.. 27
- Presa de bveda o doble arco. 28
- Presa de arco gravedad 29
- Presa de contrafuerte 29
- Presa de bvedas multiples.. 302.1.2) Por su aplicacin . 30
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2.1.2) Por su material. 31
2.2) Elementos constructivos. 33
2.2.1) Planta de generacin de
Energa 33
2.2.2) Aliveaderos. 332.3) Impacto humano y social. 34
2.4) Riesgo que supone la construccin
De una presa.. 34
3) Presas en el Per.. 35
3.1) Desarrollo histrico.... 35
3.2) Tipologa de las presas peruanas. 39
3.3)
Ejemplos de presas 42
ANEXOS. 55
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INTRODUCCION
La existencia del hombre, como la de cualquier otro ser vivo, ha estado ligada a la
posibilidad de disponer de agua. A lo largo de las diferentes etapas evolutivas de la
civilizacin, esta dependencia ha sido en aumento.
Est claro pues el inters del hombre por contar con una fuente segura de
abastecimiento de agua, pero el agua como todos los fenmenos naturales se
presenta de forma discontinua, hay pocas en que las corrientes se incrementan de
forma sorprendente, de manera que inundan los terrenos circundantes destruyendo lo
que encuentran a su paso y otras en que los ros se secan haciendo padecer sus
consecuencias a todos sus usuarios. Estas circunstancias llev al hombre a tratar de
almacenar el agua creando los embalses.
Los estanques de almacenamiento juegan un papel bsico para el diseo del sistema
de distribucin de agua, tanto desde el punto de vista econmico, as como por su
importancia en el funcionamiento hidrulico del sistema y en el mantenimiento de un
servicio eficiente.
Un estanque de almacenamiento cumple tres propsitos fundamentales:
1) Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el da.
2) Mantener las presiones adecuadas en la red de distribucin.
3) Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender situaciones de
emergencia tales como incendios e interrupciones por daos de tuberas de aduccin
o de estaciones de bombeo.
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MARCO TEORICO
EMBALSES
Son volmenes de agua retenidos en un vaso topogrfico natural o artificial gracias a
la realizacin de obras hidrulicas.
Clasificacin:
La clasificacin de los embalses se puede hacer segn su funcin y segn su tamao,de la siguiente manera:
1) Segn su funcin
1.1 Embalses de acumulacin: retienen excesos de agua en perodos de alto
escurrimiento para ser usados en pocas de sequa.
1.2 Embalses de distribucin: no producen grandes almacenamientos pero facilitan
regularizar el funcionamiento de sistemas de suministro de agua, plantas de
tratamiento o estaciones de bombeo.
1.3 Pondajes: pequeos almacenamientos para suplir consumos locales o demandas
pico.
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2) Segn su tamao
La clasificacin de los embalses de acuerdo al tamao se hace ms por razones de
tipo estadstico que por inters desde el punto de vista tcnico.
2.1 Embalses gigantes: mayor a 100,000 Mm3
2.2 Embalses muy grandes: entre 100,000 Mm3 y 10,000 Mm3
2.3 Embalses grandes: entre 10,000 Mm3 y 1,000 Mm3
2.4 Embalses medianos: entre 1,000 Mm3 y 1 Mm3
2.5 Embalses pequeos o pondajes: menor a 1 Mm3
Leyenda:
Mm3: millones de metros cbicos.
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VENTAJAS DE LOS EMBALSES
Mejoramiento en el suministro de agua a ncleos urbanos en pocas de sequa.
Aumento de las posibilidades y superficie de riegos.
Desarrollo de la industria pesquera.
Incremento de las posibilidades de recreacin.
Mantenimiento de reservas de agua para diferentes usos.
Incremento de vas navegables y disminucin de distancias para navegacin.
Control de crecientes de los ros y daos causados por inundaciones.
Mejoramiento de condiciones ambientales y paisajsticas.
DESVENTAJAS DE LOS EMBALSES
Prdidas en la actividad agroindustrial por inundacin de zonas con alto ndice de
desarrollo.
Cambios en la ecologa de la zona.
Traslado de asentamientos humanos siempre difciles y costosos.
Inestabilidad en los taludes.
Posible incremento de la actividad ssmica, especialmente durante el llenado de
embalses muy grandes.
CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIN DEL SITIO DEL EMBALSE
El vaso natural debe tener una adecuada capacidad, la que es definida por la
topografa. Se debe buscar obtener la mayor relacin entre agua almacenada a
volumen de presa, ojal mayor que diez para pequeos proyectos. La siguiente tabla
incluye ejemplos de embalses muy conocidos a nivel nacional y mundial.
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- La geologa del lugar debe analizarse desde el punto de vista de la filtracin del
lecho del embalse estudiando fallas, contactos y fisuras. Las filtraciones
ocasionan no solamente prdidas de agua, sino tambin ascenso del nivel
fretico dando lugar a cambios en las condiciones de los suelos adyacentes.
Las mejores condiciones para un embalse las dan suelos arcillosos o suelos
formados por rocas sanas, y las peores los suelos limo-arenosos. Si las
filtraciones son muy grandes, casi seguro que el vaso topogrfico natural no es
factible para el almacenamiento. Si resulta econmico, se puede
impermeabilizar el vaso, lo que sobre todo es factible en el caso de pondajes.
- La estabilidad de los taludes del embalse debe ser analizada, puesto que
cuando el embalse est lleno no se presentan serios problemas, pero stos
surgen al ocurrir descensos en los niveles del agua y especialmente si son
sbitos.
- Es necesario hacer el avalo de los terrenos a inundar. El costo de compra de
los terrenos no debe ser excesivo. El rea del embalse no debe tener en lo
posible vas importantes ni edificaciones de relocalizacin costosa.
- La calidad del agua embalsada es importante y debe ser satisfactoria para el
uso proyectado. Los aportes de agua de la cuenca hidrogrfica deben ser
suficientes durante los perodos de lluvia para llenar el embalse y poder suplir
la demanda durante pocas de sequa; en otro caso, hay que estudiar la
posibilidad de trasvases.
- El impacto ambiental y social tanto aguas arriba como aguas abajo debe
considerarse y evaluarse.
- La limpieza de la zona del embalse puede resultar costosa y debe considerarsea favor o en contra de un proyecto. Materias flotantes, rboles, y otros
desechos pueden ser causa de problemas en el funcionamiento de las obras y
en la explotacin del embalse. La hoya hidrogrfica debe presentar pocos
sntomas de erosin.
- Se busca que en la vecindad haya materiales para la construccin de la presa
y obras anexas.
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CARACTERSTICAS DE LOS EMBALSES
Lo ms importante de un embalse es su capacidad de almacenamiento, que se
representa por medio de las curvas caractersticas que son dos:
1. Curva rea-elevacin: se construye a partir de informacin topogrfica
planimetrando el rea comprendida entre cada curva de nivel del vaso
topogrfico. Indica la superficie inundada correspondiente a cada elevacin.
2. Curva capacidad-elevacin: se obtiene mediante la integracin de la curva
rea-elevacin.
Indica el volumen almacenado correspondiente a cada elevacin.
Se requiere para determinar estas curvas de informacin topogrfica consistente en un
plano topogrfico de la cuenca hidrogrfica. Escalas usuales son 1:50.000, 1:25.000,
1:20.000, 1:10.000, 1:5.000, y 1:1.000, con curvas de nivel entre 20 m y 1 m,
dependiendo de la magnitud del proyecto y del nivel de precisin requerido.
El incremento de volumen entre dos curvas de nivel consecutivas se calcula con la
siguiente expresin:
Ejemplo:
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NIVELES CARACTERSTICOS
- Nivel de embalse muerto (NME): es el nivel mnimo de agua en el embalse.
Delimita superiormente el volumen muerto del embalse el cul debe exceder en
capacidad al volumen de sedimentos calculado durante la vida til con el fin de
que el embalse los pueda contener. Su determinacin es muy compleja, sobre
todo si el embalse es de propsito mltiple (caso en que debe tenerse en
cuenta la carga de agua sobre las turbinas, condiciones de navegacin aguas
arriba, altura de comando sobre las tierras de riego, etc.).
- Nivel mnimo de operacin del embalse (NMOE): delimita superiormente el
volumen generado por la altura mnima del agua necesaria para el correcto
funcionamiento de toma de agua la que se sita por encima de NME.
- Nivel normal del agua (NNE): delimita superiormente al volumen til del
embalse, que es el que se aprovecha y gasta en funcin de diferentes
propsitos: energa, irrigacin, suministro de agua, etc. Para su ubicacin se
tienen en cuenta los siguientes aspectos: aportes de la cuenca, demanda de
agua, prdidas por infiltracin y evaporacin.
- Nivel forzado de agua (NFE): se presenta temporalmente durante la creciente
de los ros dando lugar al volumen forzado del embalse, el cual puede ser
usado en algunos casos, pero por lo general es evacuado rpidamente por
medio del vertedor de demasas o rebosadero o aliviadero.
En condiciones normales ocurre oscilacin del nivel del agua entre el NNE y el NMOE.
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Volumen total del embalse = volumen muerto + volumen de operacin + volumen til +
volumen forzado.
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RENDIMIENTO DEL EMBALSE
Es la cantidad de agua que puede proporcionar el embalse en un intervalo especfico
de tiempo.
El rendimiento seguro o firme, es la cantidad mxima de agua que puede garantizarse
durante un perodo crtico de sequa. El rendimiento secundario es el agua disponible
en exceso del rendimiento seguro durante perodos de escurrimiento altos.
PROCEDIMIENTO GENERAL PARA LA PLANEACIN DE UN EMBALSE
1. Clculo del costo del embalse para varias alturas del llenado.
2. Clculo del costo del beneficio que se puede obtener al garantizar una demanda
para varias alturas de llenado.
3. Clculo del beneficio neto.
4. Seleccin del proyecto con mayores beneficios, considerando si es necesario y
posible, otros factores como el social y el ecolgico.
Al hacer una optimizacin de este tipo, se comprueba que el ro sin proyecto puede
proporcionar algn tipo de beneficio y por otro lado, que se llega un momento en que
un incremento en la altura de la presa no significa un incremento en el beneficio neto.
Esto se explica por el hecho de que no se puede extraer del ro ms all de los aportes
que suministra en un perodo determinado.
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APORTE DE SEDIMENTOS AL EMBALSE
El aporte de sedimentos a un embalse tiene gran influencia sobre la factibilidad tcnica
y econmica y sobre la operacin de proyectos de recursos hdricos. Los sedimentos
ocasionan no solamente reduccin de la capacidad de almacenamiento sino que
tambin pueden llegar a ocasionar problemas en el funcionamiento de tomas y
descargas de agua. La evaluacin precisa de esta influencia se hace difcil porque
normalmente existen limitaciones significativas en la informacin bsica disponible.
Sedimentos son todas aquellas partculas que una corriente lleva por deslizamiento,
rodamiento, o saltacin, ya sea en suspensin o sobre el fondo del lecho. Los
sedimentos tienen su origen en el lecho, en las laderas del ro y en la cuenca
hidrogrfica. Tres clases de materiales se distinguen en un cauce natural
considerando nicamente la resistencia que ofrecen a ser transportados por una
corriente: materiales no cohesivos o granulares, materiales cohesivos y rocas.
El material granular est formado por partculas sueltas. La fuerza que un lquido debe
hacer para mover las partculas es funcin del peso de cada partcula y del coeficiente
de friccin interna. El material cohesivo est formado de partculas muy pequeas que
ofrecen resistencia al flujo de agua. La fuerza de cohesin que impide el transporte de
las partculas por una corriente es considerablemente mayor que el peso de la
partcula, y por lo tanto, una vez que esta fuerza es vencida, la partcula se puede
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comportar como si fuera granular y ser transportada en suspensin debido a su peso y
tamao reducidos. El material rocoso usualmente no es movido o erodado por una
corriente de agua durante el tiempo de vida de una estructura. El material rocoso
puede comportarse como granular si est fracturado y la energa del flujo es muy alta.
La interaccin entre el flujo y el material granular aluvial ha sido ms ampliamente
estudiada debido a que es el caso ms frecuente asociado con problemas en la
hidrulica de ros.
Las partculas se mueven generalmente rodando o deslizndose unas sobre otras en
velocidades bajas. Sin embargo, cuando las velocidades aumentan, arenas e incluso
gravas pueden ser transportadas en suspensin. El transporte de sedimentos se
clasifica en dos grandes grupos de acuerdo con su origen: carga de lecho y carga
lavada. La principal diferencia entre el uno y el otro es que la carga de lecho depende
de las caractersticas hidrulicas del flujo y de las caractersticas fsicas de los
materiales, en tanto que la carga lavada depende ms de las condiciones de la cuenca
hidrogrfica.
Carga de lecho total (SlT)
Los sedimentos tienen origen en el lecho del cauce y pueden ser transportados como
carga de lecho en el fondo (Slf), o como carga de lecho suspendida (Sls). La carga de
lecho es generalmente granular de tipo piedras, gravas, y arenas.
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- Carga de lecho en el fondo (Slf)
Es el material del lecho que es transportado por la corriente en una capa prxima al
fondo ya sea por deslizamiento, rodamiento o saltacin, y tiene un espesor
aproximado igual a dos veces el dimetro de la partcula considerada. No es fcil su
cuantificacin pues es complicado distinguir el material que est en el fondo del cauce
en movimiento y el que no es arrastrado por la corriente.
- Carga de lecho suspendida (Sl s)
Es el material del lecho que es transportado en suspensin por el flujo de agua debido
a su velocidad y turbulencia, que hacen que las partculas del fondo del cauce se
levanten. Las partculas se mantienen en suspensin hasta que caen nuevamente al
cesar las condiciones de velocidad y turbulencia. Est formada principalmente por
material granular tipo arenas y gravas.
La carga en suspensin es cuantificable con muestreadores de sedimentos.
Una muestra de agua tomada en ros de cuencas muy bien conservadas que aportan
muy poca carga lavada es representativa de la carga de lecho en suspensin.
- Carga lavada (Sl)
Est formada por el material muy fino que transporta la corriente en suspensin. Estos
sedimentos tienen su origen en la cuenca hidrogrfica. Todo el sedimento lavado
proviene de aguas arriba y no es representativo del sedimento en el fondo del cauce.
La carga lavada est formada por partculas muy finas, especialmente limos y arcillas
que son mantenidas fcilmente en suspensin, con dimetro menor que 0.062 mm. No
es significativa para el dimensionamiento de un embalse pero s afecta la calidad del
agua.Una muestra de carga lavada se puede obtener en tramos del ro con velocidades muy
bajas, y su cuantificacin debe hacerse en laboratorio.
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- Carga de sedimentos en suspensin (Ss)
La carga de sedimentos en suspensin est formada por la combinacin de carga de
lecho suspendida y carga lavada.
Una muestra de agua tomada en una corriente natural es siempre representativa de la
concentracin de material slido en suspensin puesto que incluye la carga lavada y la
carga de lecho suspendida.
- Carga total de sedimentos (ST)
La carga total de sedimentos est dada por las siguientes expresiones:
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PROBLEMAS CAUSADOS POR LOS SEDIMENTOS
El destino final de un embalse es llenarse de sedimentos determinando as su vida til.
Los sedimentos influyen sobre el cauce del ro interceptado y el embalse en diferentes
formas:
- Depsitos de sedimentos en los embalses, lo que ocasiona reduccin en el
volumen til disponible, obstruccin de tomas, estaciones de bombeo,
descargas de fondo.
- Calidad deficiente de las aguas en cuanto a la concentracin y al tipo de
sedimentos. Esto puede afectar la operacin de las plantas de tratamiento y
ocasionar desgastes en mquinas y tuberas.
- Aguas arriba se causa agradacin en el ro principal y en los tributarios.
- Aguas abajo se causa degradacin pues el agua descargada tiene mayor
capacidad de transporte de sedimentos.
La sedimentacin en el embalse puede ser o no significativa. En el 95% de los casos
el volumen muerto es del orden de un 10% (8% a 12%) del volumen total en un
perodo til de 50 a 100 aos.
EFECTOS AMBIENTALES POTENCIALES DEBIDOS A LA CONSTRUCCIN Y
PUESTA EN MARCHA DE UN EMBALSE
Los impactos originados por el embalsamiento deben ser analizados considerando la
respuesta del ecosistema durante las fases de construccin del proyecto y de
operacin del embalse. Una lista de posibles impactos es la siguiente:
Fase de construccin
- Desecho de sedimentos provenientes de la construccin de las obras en lacorriente natural.
- Descarga de pesticidas, desechos orgnicos o petroqumicos y otros
elementos contaminantes.
- Contaminacin del aire con partculas slidas en suspensin.
- Aumento del ruido como consecuencia de la utilizacin de maquinaria y de las
diversas operaciones necesarias para la construccin de las obras.
- Inestabilidad de taludes por explotacin de canteras. En principio, la solucin
ptima para la explotacin de canteras consiste en localizarlas en los terrenos
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correspondientes al vaso del embalse de forma que queden cubiertas por las
aguas una vez que se haya puesto al servicio.
- Alteraciones en la morfologa del cauce, en la red de drenaje y en el paisaje.
- Alteraciones en la flora y la fauna por las desviaciones del cauce.
- Alteraciones sobre las condiciones de vida humana al presentarse presin
sobre el uso de los servicios pblicos y en general sobre la poblacin
tradicionalmente establecida.
- Introduccin de vectores de enfermedades.
Fase de operacin del embalse
- En la zona inundada
- Prdida de recursos edficos al quedar inundado el vaso hidrogrfico.
- Impacto en los usos del suelo por inundaciones del terreno, siendo a veces
preciso cambiar las prcticas tradicionales.
- Aporte de residuos al embalse por actividades recreativas.
- Contaminacin del aire por el trfico inducido.
- Descomposicin orgnica en el embalse.
- Eutroficacin. Deficiencias en la cantidad de oxgeno disuelto.
- Cambio de ambiente de ro a lago y posible reduccin de la diversidad de
especies.
- Sedimentacin en el embalse, disminuyendo el volumen til y ocasionando la
posible obstruccin de tomas y descargas de agua.
- Cambio en el paisaje como consecuencia de la desaparicin de algunos de sus
elementos caractersticos, o de su modificacin por la introduccin de obras
ajenas al medio.
- Inestabilidad de taludes causada por el oleaje y por la fluctuacin de niveles delagua. El desembalse sbito constituye la situacin de mayor peligro, no solo
para la estabilidad de las laderas del embalse, sino tambin para la estabilidad
de la presa especialmente si es de materiales sueltos.
- Alteraciones sobre el nivel fretico.
- Alteraciones de la fauna y de la vegetacin por modificaciones en su hbitat
natural.
- Erosin de las laderas del embalse por la accin del oleaje.
- Evaporacin de embalses e incremento en la humedad atmosfrica.
- Efecto del remanso causando, por ejemplo, sedimentacin en tributarios.
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- Estratificacin de temperaturas en el embalse, lo que a su vez es origen de una
gama de cambios sobre la calidad del agua. Estos cambios son de difcil
prediccin y dependen de la geometra del vaso, del flujo de agua en el
embalse, de la velocidad del viento, y de la radiacin solar. Probablemente el
efecto ms grande de la estratificacin trmica es la inhibicin de transferencia
entre el epilimnion rico en oxgeno y el hipolimnion donde el oxgeno se agota
debido a la oxidacin de residuos orgnicos.
- En la zona aguas abajo
- Erosin en el cauce por la retencin de sedimentos aguas arriba.
- Descenso de la fertilidad de los suelos al quedar desprovistos de la aportacin
de limo.
- Impacto sobre la biota debido a la variacin en la calidad del agua.
- Posible eliminacin de nutrientes en el contenido de agua, con efecto sobre los
agroecosistemas.
- Impacto sobre los peces, los cultivos, etc. debido al cambio de temperatura de
las aguas.
- Descarga de agua con temperaturas inadecuadas para los usos aguas abajo.
- Impacto favorable sobre los usos del suelo al aumentar control de inundaciones
y a las posibilidades de irrigacin.
- Control de contaminaciones al regular el caudal en pocas de estiajes.
La anterior lista, a pesar de su extensin, no deja de ser incompleta. Cada situacin
debe ser evaluada integralmente para definir la magnitud, la importancia y la duracin
de los efectos asociados a cada proyecto de aprovechamiento del recurso agua, y
considerando, que algunos pueden ser positivos y otros negativos.
MEDIDAS DE PROTECCIN DE UN EMBALSE
- Cultivar las laderas en fajas o terrazas para retrasar el escurrimiento y mermar
la erosin de la cuenca con el fin de reducir el aporte de sedimentos al
embalse.
- Construir pequeas presas de retencin en las laderas.
- Colocar cubierta vegetal sobre el terreno para amortiguar el impacto de la
lluvia.- Construir trampas de sedimentos en los afluentes al embalse.
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- Estabilizar los suelos de los taludes.
- Desmontar y limpiar del vaso.
- Tratar las aguas que llegan al vaso.
- Airear naturalmente el embalse por oscilacin de niveles del agua y
eventualmente usar aireacin artificial, por ejemplo, haciendo inyecciones de
oxgeno.
- Controlar de niveles del agua para navegacin y recreacin.
- Remover de azolves.
DISEO DEL EMBALSE
Consiste en la determinacin del tamao del almacenamiento incluyendo el volumen
muerto, el til, las prdidas, volumen de operacin, volumen forzado y el borde libre.
OPERACIN DE EMBALSES
Es la simulacin del comportamiento del embalse a travs del tiempo.
Las reglas de operacin que se deducen estn afectadas por los datos hidrolgicos
que son difciles de predecir, por lo que la regulacin que se establezca para el
embalse debe ser ajustada o variada de acuerdo con las condiciones reales de
funcionamiento que se presenten.
Los estudios se pueden dividir en tres tipos:
- Determinar la descarga ptima del embalse teniendo en cuenta
almacenamientos largos o estacionales (multianuales, anuales, mensuales).
- Hacer la operacin del embalse para suplir las fluctuaciones de la demanda en
horas picos (regulacin horaria, diaria, semanal).- Dar las reglas para la operacin del embalse en pocas de sequa o de
precipitaciones extremas.
La operacin del embalse se hace para cualquiera de los siguientes casos:
- Determinar el volumen necesario a embalsar para suplir la demanda.
- Determinar el consumo mximo que se puede garantizar si se tiene como
limitante el volumen del embalse.- Optimizacin del embalse en proyectos multipropsito.
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La operacin de embalses est regulada por las siguientes ecuaciones bsicas:
Ecuacin de continuidad
DV = Ventra - Vsale
DV = cambio en el almacenamiento durante un perodo dado (semana, mes).
Ventra = aportes al embalse durante un perodo dado (semana, mes).
Vsale = caudales de demanda, vertimiento, prdidas durante un perodo dado. Las
prdidas en el embalse pueden ser por evaporacin o por filtracin.
DV = Vf -Vi
Vf = almacenamiento al final del perodo
Vi = almacenamiento al inicio del perodo
La operacin de embalses se hace para un ciclo. Un ciclo se considera formado por el
nmero de aos para los cuales existen datos hidrolgicos. Para la mayora de
estudios se buscan datos de mnimo 20 aos. Para el caso de muchos pequeos
proyectos la informacin disponible es solo la que se puede recoger durante los
estudios.
Para realizar la operacin de embalses se asume que el caudal que ha ocurrido en el
pasado se repite en el futuro.
Tericamente se puede construir una presa en cualquier seccin de un curso de agua
pero no siempre resulta prctico hacerlo de modo que resulte segura, econmica y de
capacidad suficiente para suplir las necesidades de los usuarios. Se puede dar el caso
de que la demanda de agua exceda la capacidad disponible del vaso. En estos casos,
toca por ejemplo, aumentar la altura de la presa y a veces tambin se hace necesario
la construccin de diques para aumentar la capacidad de almacenamiento.
DETERMINACIN DEL VOLUMEN TIL
Para determinar el volumen til del embalse se consideran los siguientes criterios:
- Se busca tener el embalse lleno la mayor parte del ao.
- La operacin del embalse se inicia considerndolo lleno al inicio del ciclo.
- El embalse se considera lleno cuando el volumen de almacenamiento es cero y
desocupado para un volumen igual al mximo valor absoluto.
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- Rebose solo se presenta cuando el embalse est lleno y cuando el volumen
que entra al embalse sea mayor que el volumen que sale del embalse.
- Al finalizar la operacin del embalse se debe chequear que el almacenamiento
al final de la operacin sea igual al almacenamiento al inicio de la operacin.
Este implica que se siga con la operacin del embalse hasta que logre el
ajuste.
- El volumen til requerido es el mayor valor absoluto de la operacin del
embalse.
El perodo crtico es el nmero de perodos de tiempo desde que el embalse est lleno
hasta que se desocupa.
- La operacin del embalse se puede hacer para perodos semanales,
mensuales, anuales, o multianuales, con la limitacin de que los aportes
medios del ro al embalse en un perodo dado deben superar la demanda
media en el mismo perodo.
DETERMINACIN DEL VOLUMEN MUERTO DEL EMBALSE
Para el dimensionamiento de embalses, se requiere contar con estimativos
suficientemente precisos del tipo, magnitud y variacin a travs del tiempo del
transporte de slidos por las corrientes de agua que llegan al embalse. Esta
informacin es til para planear medidas de control de erosin en la cuenca del
embalse y anticipar los efectos de modificaciones en la hoya sobre la produccin de
sedimentos. Es frecuente que la informacin histrica sobre transporte de sedimentos
sea muy deficiente en cuanto a su calidad, representatividad y duracin. En muchos
casos no hay datos y la informacin disponible es la que se obtiene durante el tiempo
de estudio del proyecto. Este problema no es solo de Colombia pues tambin ocurre
en pases desarrollados.
La ausencia de informacin se traduce en la dificultad para decidir sobre la factibilidad
de un proyecto, especialmente cuando depende de la apreciacin correcta del acarreo
de sedimentos al embalse.
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Los factores principales que afectan el transporte de sedimentos a un embalse son:
- Caractersticas hidrulicas del cauce.
- Caractersticas de los materiales del cauce.
- Factores hidrometeorolgicos que afectan el proceso erosivo.
- Factores topogrficos, especialmente importantes en zonas de montaa que en
combinacin con lluvias copiosas generan crecientes rpidas con alto potencial
de arrastre.
- Factores geolgicos causantes de problemas principalmente en la zona andina
de Colombia con frecuentes inestabilidades de los taludes y caones de los
ros y quebradas. Estas inestabilidades generan la formacin de depsitos de
sedimentos poco consolidados que a su vez constituyen aporte de sedimentos
a los cauces.
- Factores erosivos agravados por reforestacin.
- Mal manejo de materiales sobrantes de obras de ingeniera civil.
La toma de datos de sedimentos en nuestro pas se inici hace unos 30 aos,
habindose limitado especialmente a los ros con proyectos de centrales
hidroelctricas importantes. La escasez de informacin ha ocasionado serias
dificultades en la operacin de algunos embalses. Caso tpico es el del Bajo Anchicay
que se colmat en pocos aos despus de su construccin y se ve sometido a
permanentes operaciones de dragado.
Es posible calcular tericamente la capacidad de transporte de material de lecho de un
ro aplicando principios de mecnica de fluidos, pero la dificultad est en la adquisicin
de la informacin necesaria. La determinacin terica del material suspendido es
difcil, y se hace preciso recurrir a la toma directa de muestras de campo. El material
suspendido usualmente es predominante y sobre todo es alto en pocas lluviosas. El
material de lecho usualmente se considera como un 25% del suspendido.
Ante la necesidad de contar con registros de sedimentos suficientemente largos y bien
distribuidos a lo largo de la cuenca del cauce en estudio, es fundamental considerar
las estaciones automticas de muestreo continuo y muestreadores de sedimentos
para aguas altas.
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En resumen, para el dimensionamiento del volumen muerto de un embalse, se
requiere contar con informacin de caudales mximos y de aporte y calidad de los
sedimentos que llegan al embalse.
Las gravas finas, arenas, limos y arcillas constituyen el mayor porcentaje de
sedimentos que contribuyen a la formacin del embalse muerto. El mayor porcentaje
de aporte de sedimentos se da cuando se presenta una creciente en el ro por lo que
los caudales mximos son los que se consideran para la determinacin del volumen
muerto. Dos formas para calcular el volumen muerto se van a considerar a
continuacin, teniendo en cuenta si se tienen o no informacin sobre caudal y
sedimentos.
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PRESAS
De la definicin de presa se desprende que las presas son estructuras cuya razn de
ser se funda en la condicin de que el agua que retienen se utilice con dos finalidades
alternativas o simultneas:
- Elevar su nivel para poder conducirla.
- Formar un depsito que retenga los excedentes hdricos, para poder
compensar luego los perodos de escasez, o para amortiguar (laminar) las
crecidas.
Esa condicin de producir un embalse, hace que el agua retenida ejerza un
empuje de gran entidad sobre la estructura, siendo sta la mayor solicitacin
para la que debe disearse la obra. Desde el punto de vista resistente, el
problema fundamental que debe resolverse es la forma en que la presa
absorber la presin que le transmite el agua sin romperse y sin transmitir al
terreno natural ms carga de la que ste puede soportar.
Todos sabemos que una corriente de agua posee una "fuerza" que es tanto
ms incontrolable cuanto mayor es su caudal y la pendiente del ro. En el
mismo sentido se incrementa su potencial destructivo. Al oponerle un obstculo
para embalsarla, la estructura llamada presa tiene que poder asimilar tal
empuje de forma permanente, para cualquier condicin de carga y transferirlo a
la tierra. Tanto la forma en que la estructura resiste ese empuje, como la
manera en que la transmite a tierra, determinarn el tipo de presa que el
proyectista elija. La fundacin o cimentacin, a su vez, debe ser capaz de
soportar la presin a que la someter la presa una vez lleno el embalse,
cualidad que suele denominarse como "capacidad portante" y que depende del
tipo de suelo y/o roca que la conforma, es decir de la geologa del
emplazamiento.
La otra caracterstica bsica a considerar en el diseo de una presa, es que el
agua penetra en todos los intersticios provocando presiones indeseadas dentro
de la misma estructura, las que deben ser localizadas para disear la presa de
manera que pueda resistirlas, y/o disipar el exceso de presin que esta
condicin genera, y/o buscar los mecanismos para que las partes de las obras
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que puedan ser daadas resulten aisladas, protegidas o impermeabilizadas.
Otra importante condicin la constituye la necesidad de lograr las premisas
tcnicas precedentemente enunciadas a un costo que permita la construccin
econmica de la obra, con esquemas factibles y aceptables para el mercado
financiero. Esta bsqueda de alternativas econmicas posibles, ha llevado en
los ltimos aos a la incorporacin de nuevos diseos y sistemas constructivos
para las presas. Dos de ellos han tenido amplia difusin desde mediados de la
dcada de 1980 hasta el presente debido a que, sin resignar condiciones de
resistencia y durabilidad, se ha logrado disminuir los costos y los tiempos de
construccin. Se trata de los sistemas conocidos como presa de materiales
sueltos con cara de hormign aguas arriba (sus siglas en ingls son C.F.R.D.) y
presa de hormign compactado a rodillo (sus siglas en ingls son R.C.C), las
que son descriptas ms adelante.
TIPOS DE PRESAS:
Los diferentes tipos de presas responden a las diversas posibilidades de cumplir la
doble exigencia de resistir el empuje del agua y evacuarla cuando sea preciso. En
cada caso, las caractersticas del terreno y los usos que se le quiera dar al agua,
condicionan la eleccin del tipo de presa ms adecuado.
Existen numerosas clasificaciones, dependiendo de:
si son fijas o mviles (hinchables, por ejemplo)
su forma o manera de transmitir las cargas a las que se ve sometida
los materiales empleados en la construccin
Dependiendo de su forma pueden ser:
de gravedad
de contrafuertes
de arco simple
bvedas o arcos de doble curvatura
mixta, si est compuesta por partes de diferente tipologa
Dependiendo del material se pueden clasificar en:
de hormign (masivo convencional o compactado con rodillo)
de mampostera
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de materiales sueltos (de escollera, de ncleo de arcilla, con pantalla asfltica, con
pantalla de hormign, homognea)
Las presas hinchables, basculantes y pivotantes suelen ser de mucha menor entidad.
POR SU ESTRUCTURA:
1) Presas de gravedad:
Las presas de gravedad son estructuras de hormign de seccin triangular; la base es
ancha y se va estrechando hacia la parte superior; la cara que da al embalse es
prcticamente vertical. Vistas desde arriba son rectas o de curva suave.
La razn por la que existe una diferencia notable en el grosor del muro a medida
que aumenta la altura de la presa se debe a que la presin en el fondo del
embalse es mayor que en la superficie, de esta forma, el muro tendr que
soportar ms presin en el lecho del cauce que en la superficie. La inclinacin
sobre la cara aguas arriba hace que el peso del agua sobre la presa incremente su
estabilidad.
La estabilidad de estas presas radica en su propio peso. Es el tipo de construccin
ms duradero y el que requiere menor mantenimiento. Su altura suele estar limitada
por la resistencia del terreno.
Un ejemplo de este tipo de presas es la presa Grande Dixence, en Suiza (1962), la
cual tiene una altura de 284 m y es una de las ms grandes del mundo.
Dentro de las presas de gravedad se puede tener:
Escollera:Tierra homognea, tierra zonificada, CFRD (grava con losa de
hormign), de roca.
De hormign:tipo RCC (hormign rodillado) y hormign convencional.
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Presa de gravedad del embalse de Rosarito
2) Presa de arco:
Es aquella en la que su propia forma es la encargada de resistir el empuje del
agua. Debido a que la presin se transfiere en forma muy concentrada hacia las
laderas de la cerrada, se requiere que sta sea de roca muy dura y
resistente. Constituyen las represas ms innovadoras en cuanto al diseo y que
menor cantidad de hormign se necesita para su construccin. La primera presa
de arco de la que se tiene noticia es la presa de Vallon de Baume, realizada por los
romanos cerca de Glanum (Francia).
Seccin esquemtica de una presa de tipo
gravedad.
Presa de tipo gravedad.
Presa Hoover resa de Arco
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_poids.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_poids.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_poids.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_poids.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_poids.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_poids.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_poids.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_poids.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_poids.jpg7/21/2019 Regulacion y Embalses - Presas
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Presa Hoover,una presa de tipo arco-gravedad
Presa de bveda en el embalse de Almendra
3) Presa de bveda o de doble arco:
Cuando la presa tiene curvatura en el plano vertical y en el plano horizontal,
tambin se denomina de bveda. Para lograr sus complejas formas se construyen
con hormign y requieren gran habilidad y experiencia de sus constructores que deben
recurrir a sistemas constructivos poco comunes.
Seccin esquemtica de una presa bveda Seccin esquemtica de una presa bveda
Presa de bveda.
http://es.wikipedia.org/wiki/Presa_Hooverhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presa_Hooverhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Presa_Hooverhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hoover_dam_from_air.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Img_barrage_voute.jpg7/21/2019 Regulacion y Embalses - Presas
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4) Presa de arco-gravedad:
Combina caractersticas de las presas de arco y las presas de gravedad y se
considera una solucin de compromiso entre los dos tipos. Tiene forma curva
para dirigir la mayor parte del esfuerzo contra las paredes de un can o un valle, que
sirven de apoyo al arco de la presa. Adems, el muro de contencin tiene ms
espesor en la base y el peso de la presa permite soportar parte del empuje del
agua.Este tipo de presa precisa menor volumen de relleno que una presa de
gravedad.
5) Presas de contrafuertes:
Las presas de contrafuertes tienen una pared que
soporta el agua y una serie de contrafuertes o
pilares, de forma triangular, que sujetan la pared
y transmiten la carga del agua a la base. Hay
varios tipos de presa de contrafuertes: los ms
comunes son de planchas uniformes y de
bvedas mltiples.
Estas presas precisan de un 35 a un 50% del hormign que necesitara una de
gravedad de tamao similar aunque a pesar del ahorro de hormign las presas de
contrafuertes no son siempre ms econmicas que las de gravedad, ya que el costo
de las complicadas estructuras para forjar el hormign y la instalacin de refuerzos de
acero suele equivaler al ahorro en materiales de construccin.
Este tipo de presa es necesario en terrenos poco estables.
Presa del embalse de Santa EulaliaPresa Hoover,una presa de tipo arco-gravedad
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Presa Coolidge Presa Daniel-Johnson (Manic-5)
6) Presa de bveda mltiple:
Es una derivacin particular de la presa de arco simple y tambin se le conoce como
presa de arco de doble curvatura. La presa de bveda emplea curvaturas complejas
tanto en los planos verticales como en los horizontales.
Es la ms sofisticada de las presas de concreto y su estructura es en esencia un dono
o concha, sumamente econmica en concreto. La estabilidad de los estribos es
importante para la integridad estructural y la seguridad de este tipo de presa.
POR SU APLICACION:
Presas filtrantes o diques de retencin: Son aquellas que tienen la funcin de
retener slidos, desde material fino, hasta rocas de gran tamao, transportadas
por torrentes en reas montaosas, permitiendo sin embargo el paso del agua.
Presas de control de avenidas: Son aquellas cuya finalidad es la de laminar el
caudal de las avenidas torrenciales, con el fin de que no se cause dao a los
terrenos situados aguas abajo de la presa en casos de fuerte tormenta.
Presas de derivacin: El objetivo principal de estas es elevar la cota del agua para
hacer factible su derivacin, controlando la sedimentacin del cauce de forma que
no se obstruyan lasbocatomas de derivacin. Este tipo de presas son, en general,
de poca altura ya que el almacenamiento del agua es un objetivo secundario.
Presas de almacenamiento: El objetivo principal de estas es retener el agua para
su uso regulado en irrigacin, generacin elctrica, abastecimiento a poblaciones,
recreacin o navegacin, formando grandes vasos o lagunas artificiales. El mayor
http://es.wikipedia.org/wiki/Presa_filtrantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Bocatomahttp://es.wikipedia.org/wiki/Bocatomahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presa_filtrante7/21/2019 Regulacion y Embalses - Presas
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porcentaje de presas del mundo, las de mayor capacidad de embalse y mayor
altura de cortina corresponden a este objetivo.
Presas de relaves o jales (Mxico): Son estructuras de retencin de slidos sueltos
y lquidos de desecho, producto de la explotacin minera, los cuales son
almacenados en vasos para su decantacin. Por lo comn son de menores
dimensiones que las presas que retienen agua, pero en algunos casos
corresponden a estructuras que contienen enormes volmenes de estos
materiales. Al igual que las presas hidrulicas tienen cortina (normalmente del
mismo tipo de material), vertedero, y en vez de tener una obra de toma o
bocatoma poseen un sistema para extraer los lquidos.
SEGN SUS MATERIALES:
Presas de hormign:
Son las ms utilizadas en los pases desarrollados ya que con ste material se pueden
elaborar construcciones ms estables y duraderas; debidas a que su clculo es del
todo fiable frente a las producidas en otros materiales. Normalmente, todas las presas
de tipo gravedad, arco y contrafuerte estn hechas de este material. Algunas presas
pequeas y las ms antiguas son de ladrillo, de sillera y de mampostera. En Espaa,
el 67% de las presas son de gravedad y estn hechas con hormign ya sea con o sin
armaduras de acero.
Presas de materiales sueltos:
Son las ms utilizadas en los pases subdesarrollados ya que son menos costosas y
suponen el 77% de las que podemos encontrar en todo el planeta. Son aquellas
que consisten en un relleno de tierras, que aportan la resistencia necesaria para
contrarrestar el empuje de las aguas. Los materiales ms utilizados en su construccin
son piedras, gravas, arenas, limos y arcillas aunque dentro de todos estos los que ms
destacan son las piedras y las gravas. En Espaa slo suponen el 13% del total.
Este tipo de presas tienen componentes muy permeables, por lo que es necesario
aadirles un elemento impermeabilizante. Adems, estas estructuras resisten siempre
por gravedad, pues la dbil cohesin de sus materiales no les permite transmitir los
empujes del agua al terreno. Este elemento puede ser arcilla (en cuyo caso siempre se
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ubica en el corazn del relleno) o bien una pantalla de hormign, la cual se puede
construir tambin en el centro del relleno o bien aguas arriba. Estas presas tienen el
inconveniente de que si son rebasadas por las aguas en una crecida, corren el peligro
de desmoronarse y arruinarse. En Espaa es bien recordado el accidente de la Presa
de Tous conocido popularmente como la Pantanada de Tous.
Presas de enrocamiento con cara de hormign:
Este tipo de presas en ocasiones es clasificado entre las de materiales sueltos; pero
su forma de ejecucin y su trabajo estructural son diferentes. El elemento de retencin
del agua es una cortina formada con fragmentos de roca de varios tamaos, que
soportan en el lado del embalse una cara de hormign la cual es el elemento
impermeable. La pantalla o cara est apoyada en el contacto con la cimentacin porun elemento de transicin llamado plinto, que soporta a las losas de hormign. Este
tipo de estructura fue muy utilizada entre 1940 a 1950 en cortinas de alturas
intermedias y cay en desuso hasta finales del siglo XX en que fue retomado por los
diseadores y constructores al disponer de mejores mtodos de realizacin y equipos
de construccin eficientes.
Presas aligeradas:
En las presas aligeradas, para resistir el empuje del agua, se reemplaza la utilizacin
de hormign en grandes masas por un cuerpo resistente ms liviano integrado por
elementos estructurales tales como columnas, losas y vigas. La presin del agua,
distribuida a lo largo de una superficie, se transforma en fuerzas concentradas y se
"conduce" a los apoyos de la presa mediante elementos planos y lineales.
Las presas del tipo aligeradas ms conocidas son las de contrafuertes verticales. Los
contrafuertes son especies de costillas estructurales perpendiculares al eje de la
presa, que se unen hacia aguas arriba con losas de hormign que "sostienen" el agua,
reciben su empuje y lo "transmite" a los contrafuertes, los que a su vez trasladan los
esfuerzos a las fundaciones de la presa
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IMPACTO HUMANO Y SOCIAL
El impacto de las presas en las sociedades humanas es significativo. Por ejemplo, la
presa de lasTres Gargantas en elRo Yangtze en China crear un embalse de 600
km de largo. Su construccin implica el desplazamiento de ms de un milln de
personas, la prdida de muchos sitios arqueolgicos y culturales de importancia y un
cambio ecolgico importante.
Se estima que hasta el momento, entre 40 y 80 millones de personas en todo el
mundo han sido desplazadas de su hogar a causa de la construccin de presas. En
muchos casos la poblacin afectada por las presas no es debidamente consultada. En
agosto de 2010 la organizacin en defensa de los derechos de los pueblos
indgenasSurvival International public un informe sobre el impacto de la construccin
de presas sobre esos pueblos y su medioambiente, criticando duramente importantes
proyectos en fase de planificacin o construccin en todo el mundo.
RIESGO QUE SUPONE LA CONSTRUCCIN DE UNA PRESA
Como en el caso de todas obras estructurales, existe el riesgo de que la presa falle e
inunde poblaciones ubicadas cercanas al curso de agua, aguas abajo del cierre. Laingeniera civil se encarga de reducir al mnimo la posibilidad de la rotura del dique
mediante un anlisis exhaustivo del comportamiento de la obra ante situaciones
extremas, calculando la estabilidad de la presa tomando en consideracin sismos,
lluvias torrenciales y otras catstrofes.
http://es.wikipedia.org/wiki/Tres_Gargantashttp://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Yangtzehttp://es.wikipedia.org/wiki/Survival_Internationalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Survival_Internationalhttp://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Yangtzehttp://es.wikipedia.org/wiki/Tres_Gargantas7/21/2019 Regulacion y Embalses - Presas
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PRESAS EN EL PERU:
Las obras hidrulicas tienen una milenaria y admirable presencia en el Per, a
travs de muchas culturas pre-Incas y posteriormente con el Imperio Incaico.
Antes que arribaran los espaoles a Amrica, ningn tipo de infraestructurahidrulica fue implementado en otra regin sudamericana ms que en el Per,
siendo estas obras desarrolladas con propsitos de irrigacin.
Desarrollo histrico
En la parte norte del Per, en la Cordillera de los Andes hasta alcanzar los 3500
msnm, donde se encuentra ubicado la divisoria continental, alrededor de los 1500
aos A.C. fue construido en formaciones naturales de roca el acueducto deCumbemayo, de una longitud aproximada de 9 km. La obra de conduccin
colectaba las aguas de la Cuenca del Atlntico y las redireccionaba en su camino
hacia la cuenca del Ocano Pacfico hasta alcanzar un reservorio excavado en
roca de 25 m x 35 m. De hecho, el primer almacenamiento hdrico en el nuevo
continente construido por los antiguos peruanos, sin utilizar una presa.
En la costa norte la cultura Sicn entre los aos 1000 a 1400 construy un canal
de conduccin el cual permiti derivar las aguas del ro Huarmaca hacia La Rita,
cerca de Malanguitas en Piura, tambin se tiene la presencia de canales aguas
abajo de la actual presa de Poechos. El paso de canales de derivacin de una
cuenca hacia otra vecina justo en la cota ms baja de la lnea divisoria continental
de aguas fue una solucin de alta ingeniera desarrollada por los Incas, lo cual
dej a los espaoles asombrados.
Una tradicin de Ricardo Palma dice que el Inca Pachacutec ante la peticin de
una mujer proveniente del valle de Ica, da la orden de construir con cuarenta mil
guerreros a su disposicin el Canal de La Achirana en el ao de 1412, el cual se
encuentra hasta la fecha en servicio. Un sin nmero de estructuras hidrulicas
efectuadas por los Incas tales como Tipn, Piquillakta, etc, comprendieron
acueductos, canales de conduccin y vertederos. Sin embargo, los Incas no
construyeron obras de almacenamiento de agua. En vez de construir presas, los
Incas llevaron a cabo un aprovechamiento regulado de las aguas de lagos
mediante ventanas o aperturas en cascadas sobre los diques naturales que
cierran los lagos para el control de las descargas conforme a las demandas en los
valles agrcolas ubicados aguas abajo. Es realmente increble la organizacin
alcanzada por los antiguos peruanos que con una poblacin estimada por unos y
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otros entre 10 a 20 millones de habitantes hayan contado con una satisfaccin
efectiva de las demandas de agua sin la disposicin de embalses, para un pas
que hoy en da con aproximadamente 27 millones de habitantes no logra
satisfacer.
Los espaoles describen que a su llegada al Per el panorama era
completamente distinto al actual.
Grandes reas de la costa estuvieron totalmente irrigadas.
Pocas dcadas despus del arribo de los europeos fueron suficientes para dejar
las tierras secas.
Las presas en el Per empiezan a ser implementadas en las dcadas de 1860 y 1870.
Durante ste perodo alrededor de seis presas de gravedad de albailera son
construidas en la serrana de Lima, en el valle del ro Santa Eulalia, un tributario del ro
Rimac, tal dcada es la ms importante de las grandes obras del siglo XIX del Per en
conjunto con la construccin de los ferrocarriles y la llegada de muchos profesionales
venidos de Europa y Norte Amrica, como resultado del incremento del comercio y
Fig. 1. Obras hidrulicas prehispnicas: [1.4] Acueducto de Tipon construido en mampostera, Cuzco; [2] Vertederode Tipon hecho en mampostera Cuzco; [3,6]Acueducto de Cumbemayo excavado en roca Cajamarca; [5] Acueducto de Piquillakta / Prehispanic hydraulicstructures: 1-4 Aqueduct of Tipon,constructed ofmasonry, Cuzco; (2) weir of Tipon, made of masonry, Cuzco; (3,6) Aqueduct of Cumbemayo excavated in rock,
Cajamarca; (5) Aqueduct of Piquillakta.
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para el desarrollo del pas. La ms alta de todas estas presas fue la presa de Carpa,
una presa de arco de gravedad de 16 m de altura.
Las referencias histricas indican que entre 1910 y 1930 algunas importantes presas
empiezan nuevamente a ser construidas en la cordillera andina de Lima y Junn como
consecuencia del incremento de la presencia de actividades mineras y el
requerimiento de abastecimiento de energa a la ciudad de Lima, as como tambin a
los centros de operacin minera. Entre tales presas la ms grande de las construidas
fue la presa de Pomacocha de 22 m de altura completada en 1914, una presa de tierra
homognea sobre el ro Yauli.
En la dcada de 1910, en la costa norte del Per, en el valle del ro Piura, son
construidos muchos diques de regular tamao para el control de inundaciones y
encauzamiento del ro, para proteccin de las reas de irrigacin despus de la
avenida del Fenmeno de El Nio. En 1936 fue construida sobre el ro Mantaro con
fines de aprovechamiento hidroelctrico la sptima presa ms alta del mundo en los
aos 30, la presa de enrocado de Malpaso de 76 m de altura. La dcada de 1930
marca la declinacin en la construccin de presas de albailera de gravedad y el
avance de las presas de tierra, tal como se muestra en la Figura 6. La primera presa
derivadora o barraje de concreto es culminada en 1935 en el valle del ro Ica con
propsitos de irrigacin.
El pique y la declinacin en la construccin de presas de tierra y de albailera se
ubican entre los aos de 1960 y 1970, ver Figura 8. Sin embargo, la ltima presa de
gravedad de albailera, la presa de Viconga de 27 m de altura es construida en 1982.
Algunas altas y grandes presas de tierra son construidas en las dcadas de 1950 y
1960 tales como las presas de Poechos (ver Figura 4) y Tinajones. Una presa de arco
de gravedad, de gran altura, la presa de El Frayle, de 74 m de altura es culminada
sobre el ro Blanco en 1958. Presas de enrocado son tambin construidas, pero no en
gran cantidad en comparacin con las presas de tierra, especialmente bajo
consideracin de las condiciones geolgicas de los Andes Peruanos. As mismo seimplementan nuevas tcnicas en la construccin de presas, para poner un ejemplo,
para el control de filtraciones; ste es el caso de la presa de Aguada Blanca, una
presa de enrocado culminada en 1972, con una proteccin o pantalla
impermeabilizante de acero sobre el espaldn de aguas arriba, ver Figura 5.
En los aos 70 se construye en el Per una de las presas ms alta de arco, de
gravedad, de concreto, la presa de Tablachaca de 77 m de altura, ver Figura 7, es
construida sobre el ro Mantaro en 1973. La presa de tierra ms alta en Sudamrica en
la dcada de los 80, es culminada en 1987, la presa de Gallito Ciego de 114 m dealtura sobre el ro Jequetepeque, ver Figura 6. Dos aos antes una presa grande de
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enrocado es finalizada, la presa de Condoroma sobre el ro Colca de 101 m de altura.
Tambin en las dcadas 1980-1990 muchas presas derivadoras entran en operacin
tales como Los Ejidos, Chavimochic (o tambin llamada 452) y Sullana.
Los ltimos 40 aos es una etapa muy desarrollada en la construccin de presas bajo
la diligencia de los gobiernos para incrementar las irrigaciones, el abastecimiento de
agua para el habitante, as como el potencial hidroelctrico; sin embargo los
almacenamientos, los embalses y capacidad de agua creados no alcanzan para
satisfacer las demandas poblacionales. A pesar de ello se crea una cultura de
ingeniera hidrulica peruana en la construccin de presas, siendo esta reconocida en
el extranjero como resultado del trabajo que se complementa en los mltiples
proyectos con ingenieros forneos.
Con el desarrollo de esta cultura, las nuevas tecnologas son tambin aplicadas en la
construccin de presas, las cuales son observadas en la presa de CCR de Antacoto
(presa de concreto compactado rolado), la primera de tales caractersticas y finalizada
en 1999; la presa de enrocado con pantalla impermeabilizante de concreto sobre el
espaldn de aguas arriba de Antamina de 135 m de altura en Ancash o la presa de
Torata de similares caractersticas de 130 m de altura, siendo estas dos ltimas presas
construidas para propsitos mineros y concluidas en los aos 2002 y 2001
respectivamente.
La presa de gravedad de concreto de Huallamayo de 70 m de altura es concluida
sobre el ro Paucartambo en el ao 2003 con fines de aprovechamiento hidroelctrico.
Hoy en da una presa de tierra zonificada de grandes dimensiones est siendo
construida con fines de irrigacin y aprovechamiento hidroelctrico en Olmos, la presa
Limn de 43 m de altura en su primera etapa y que alcanzar en su segunda etapa
una altura mxima de 85 m, y capacidades de almacenamiento de volumen til de 40 y
160 x 106 m3. Tambin, la primera presa de arena ciclonada sobre el espaldn de
aguas abajo, la presa de Quebrada Honda, ha sido culminada en el ao 2000.
Definitivamente, presas de muchos tipos y altura han sido construidas en el Perbasados en las nuevas tecnologas que han sido desarrolladas.
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Tipologa de las presas peruanas
La mayora de las presas peruanas, el 44% de ellas son presas de tierra (E), el 14%
son barrajes de concreto o presas derivadoras (CB-DS), el 14% son presas de
concreto de gravedad (CG) y el 13% son presas de albailera de gravedad (MG). Sin
embargo estas tres ltimas clasificaciones pueden ser agrupadas en una, es decir
presas de concreto o albailera, que en conjunto hacen un 41% del total de las presas
construidas e inventariadas en sta investigacin. En menor escala continan las
presas de enrocado que en conjunto son el 10% de las presas construidas, de las
cuales el 5% son presas de enrocado propiamente dicho (R); el 4% son presas de
enrocado con pantalla de impermeabilizacin de concreto (CFR) y de las cuales 3 han
sido construidas en los ltimos 5 aos, estas son las presas de Torata (ao 2001, h =
130 m), de Antamina (ao 2002, h = 135 m) y Pillones (ao 2006, h = 25 m); y el 1%
presa de enrocado con pantalla de impermeabilizacin de acero (SFR), la presa de
Aguada Blanca (ao 1972, h = 45 m). Cabe aqu mencionar, que stas presas de
enrocado con pantalla de impermeabilizacin de concreto en el espaldn de aguas
arriba estn marcando una nueva tendencia en la construccin de presas en el Per,
la cual se hace posible debido a la disponibilidad de material de roca de canteras, lo
cual abarata el costo de construccin de dichas presas. Finalmente, se tiene un 4%
con un grupo de 5 presas de concreto rolado compactado (RCC) existentes, habiendo
sido construida la primera en el Per en el ao 1999, la presa de Antacoto con una
altura de 17 m, siendo la presa de Ro Grande (2004) la ms alta de ste tipo
construida en el pas, que alcanza los 60 m de altura; y un 1% con una presa de cola y
nica hecha de arena ciclonada en el espaldn de aguas abajo (T-DSS) (Quebrada
Honda, ao 2000, h = 85 m). El detalle de la tipologa de las presas peruanas se
presenta en la Figura 9. Con respecto a la manera como la tipologa de las presas
peruanas ha evolucionado en los ltimos 130 aos, en la Figura 10 se aprecia que
hasta inicios de la dcada de 1930 las presas de albailera fueron el tipo ms comn
en la construccin de presas y posteriormente se inicia su declive, pues sbitamente
se ven alcanzadas en la tendencia por la mayor construccin de presas de tierra. A
mediados de la dcada 1960-1970 la construccin de presas de tierra alcanza su
cspide, mientras que para las presas de albailera significara casi su completa
desaparicin en la implementacin de ste tipo de presas, debido principalmente a que
las presas de tierra eran mucho ms econmicas y ms rpidas de implementar en el
tiempo. El perodo comprendido entre los aos 1980 y 1995 va a significar la
equiparidad de la construccin en el tipo de presas en el Per, esto es presas de tierracon presas de gravedad de concreto y barrajes de concreto o presas de derivadoras.
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Tipo de presas / Type of dams: E: Presas de tierra / Earthfill dams; R: Presas de enrocado / Rockfilldams; SFR: Presas de enrocado con espaldn de acero / Steel face rockfill dams; CFR: Presas deenrocado con espaldn de concreto / Concrete face rockfill dams; MG: Presas de albailera degravedad / Masonry gravity dams; CG: Presas de gravedad de concreto /Concrete gravity dams; RCC: Presas de gravedad de concreto rolado compactado / Roller gravitycompacted concrete dams; CB-DS: Barrajes de concreto - Presas derivadoras / Concrete barrajes -Diversion damspillways; T-DSS: Presas de relaves, de espaldn de arena ciclonado / Tailing dams - downstreamcycloned sand dams.
Fig. 9. Tipos depresas en elPer
Sin embargo en ste punto es importante mencionar que tanto las presas de tierra
como las presas de gravedad van a significar grandes volmenes de almacenamiento,
mientras que las presas derivadoras slo dispondrn de un volumen mnimo de
pondaje. Es en ste punto de equiparacin que aparecen las presas de enrocado con
pantalla de impermeabilizacin de concreto sobre el espaldn de aguas arriba como
una alternativa importante a las presas de tierra y presas de gravedad, siempre
teniendo en cuenta diversos factores como geolgico, ssmico, disponibilidad de
material de cantera, percolacin, altura y longitud de coronacin de la presa.
La tipologa actual de las presas en el Per en los ltimos 12 aos se encuentra
determinada por las presas de tierra (E), presas de enrocado con pantalla de
impermeabilizacin de concreto sobre el espaldn de aguas arriba (CFR), ver Figura
11, y presas de concreto rolado compactado (RCC).
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Fig. 10.Evolucin de lostipos de presas enel Per
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Ejemplos de Presas:
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ANEXOS
Presa Poechos, concluida en 1976
Aguada Blanca. Presa de enrocado con pantallade impermeabilizacin de acero
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Presa / Dam Gallito Ciego
Tablachaca (1973). Presa de arco de gravedad
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Presas de tierra y enrocado
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Presas de gravedad de concreto
Presas derivadoras con reservorio paralelo al ro
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Presas derivadoras