BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL

DHTIC

INSTRUCTORA:

GABRIELA YAÑEZ PÉREZ

“ENSAYANDO”

TEMA:

“PRESAS SUBTERRANEAS”

EQUIPO: AGUAS SUBTERRANEAS

INTEGRANTES:

SOLIS MORA IRINA SABIRA

FRAGA OSORIO DIANA ISABEL

KATTZ LÓPEZ LILIAN MARÍA

CASTILLA GONZALEZ VANESSA

CARRILLO VEGA SIOMEL STEPHAN

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RESUMEN

En éste ensayo se describen brevemente las presas subterráneas,

destacando su importancia como solución a la escases de agua, en zonas

áridas o costeras. Se hace mención del ciclo del agua, los lugares en donde

pueden localizarse las aguas subterráneas, y los efectos que tienen sobre

éstas los desiertos y sequías. Se expone lo que es una presa subterránea, los

materiales que comúnmente se utilizan, los tipos de muro de retención de uso

más frecuente, así como su manejo, mantenimiento y costo. Finalmente se

mencionan tres casos en donde se han desarrollado proyectos de construcción

de presas subterráneas.

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ÍNDICE TEMÁTICO

INTRODUCCIÓN

I. La importancia del agua para la vida en el planeta……………………….4

II. Captación y almacenamiento del agua……………………………………..4

III. Captación de aguas subterráneas…………………………………………..5

1. AGUAS SUBTERRÁNEAS.

1.1 Agua en movimiento………………………………………………………….6

1.2 Cavernas y capilaridades…………………………………………………….7

1.3 Agua subterránea en movimiento…………………………………………...7

1.4 Acuíferos……………………………………………………………………….8

1.5 Manantiales y ríos……………………………………………………………..8

1.6 Desiertos y sequías…………………………………………………………...9

2. PRESAS SUBTERRÁNEAS.

2.1. ¿Qué son las presas subterráneas?......................................................10

2.2. Tipos de presas subterráneas……………………………………………..10

2.3. Características. …………………………………………………………..…10

2.4. Modelos y mediciones. ……………………………………………………..11

2.5. Calidad del agua. ……………………………………………………….…..11

2.6. Construcción de presas subterráneas. …………………………………...12

2.6.1 Selección de sitio. ……………………………………………….....12

2.6.2 Estudios preliminares. ……………………………………………..12

2.6.3 Materiales. …………………………………………………………..12

2.6.4 Construcción de muro. ………………………………………….....12

2.6.4.1 Capas de arcilla. ………………………….…..13

2.6.4.2 Barro empaquetado. ……………….…….…..13

2.6.4.3 Albañilería. ……………………………….…...13

2.6.4.4 Roca. …………………………………………..13

2.6.4.5 Lona plástica. …………………………………13

3. OPERACIÓN, MANEJO Y MANTENIMIENTO DE PRESAS

SUBTERRÁNEAS………………………………………………………………14

4. COSTOS………………………………………………………………………….15

5. ESTUDIO DE CASOS

5.1 Presa subterránea en Brazil……………………………………………….16

5.2 Presa subterránea en la isla Miyako de Okinawa, Japón………………16

5.3 Presa subterránea en Kidal, Mali………………………………………….17

CONCLUSIONES……………………………………………………………………17

4

REFERENCIAS………………………………………………………………………18

OPINIONES…………………………………………………………………………..19

GLOSARIO…………………………………………………………………………...21

INTRODUCCIÓN

El agua, esencial para la existencia de cualquier tipo de vida, desempeña un

papel importantísimo en muchas de las actividades humanas. El objetivo

principal de este ensayo es mostrar la importancia de las presas subterráneas

como una solución a la escasez de agua en zonas áridas o costeras. Al

construir presas subterráneas, se puede recolectar agua para diversos usos,

como agrícola, industrial, abastecimiento de agua potable, mantenimiento de

ecosistemas acuáticos, etc. Para ello es indispensable realizar estudios previos

que permitan localizar mantos acuíferos subterráneos, analizar calidad del

agua, determinar el tipo de suelo, etc., que permitan determinar la presa que

se va a construir, su costo y su mantenimiento. Cada uno de estos puntos

serán tratados en este documento.

I. LA IMPORTANCIA DEL AGUA EN LA VIDA

El agua es indispensable para los seres vivos porque forma parte de ellos. El cuerpo del ser humano está compuesto por casi un 80 por ciento de agua. Además el agua y su ciclo (evaporación del agua a la atmósfera y su precipitación en forma de lluvia o nieve) son fundamentales para la existencia de la vida y de los ciclos vitales de los seres vivos, e igualmente influyen en el clima del planeta y por ello en la diversidad de formas de vida. El ser humano necesita muchísima agua potable para su propia existencia, pero apenas unos litros de agua serían necesarios, los justos para beber, hidratarse y asearse, regar las plantas…etc. Pero en cambio, el ser humano tiende a abusar de este rico elemento en perjuicio de su propia especie y en perjuicio de su propia existencia así como la del resto de habitantes de la Tierra. Se dice que el ser humano puede llegar a necesitar hasta 500 litros de agua potable al día, lo que supone un derroche extremadamente excesivo. De ahí que le estemos dando tanta importancia al agua para el desarrollo de la vida en el planeta. El agua no solo es importante como recurso vital sino también como recurso económico e industrial, ya que se usa en innumerables actividades industriales, supone un consumo elevado y casi siempre resulta contaminada.

II. CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DEL AGUA

Una de las soluciones para hacer frente a la escasez de agua es el aprovechamiento eficiente del agua de lluvia, tradición milenaria que se practica desde hace 5000 años. A lo largo de distintas épocas, culturas en todo el mundo desarrollaron métodos para recoger y utilizar el recurso pluvial, sin embargo con el progreso de los sistemas de distribución entubada, estas

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prácticas se fueron abandonando. Ahora ante el reto que supone el aumento de la población y la escasez del suministro, tanto en las zonas urbanas como rurales, la captación de agua de lluvia y nuevos sistemas para su correcta gestión, vuelven a verse como una solución para ahorrar y aumentar las reservas de agua.

Un sistema de captación de agua de lluvia es cualquier tipo de ingenio para la recolección y el almacenamiento de agua de lluvia, y cuya viabilidad técnica y económica depende de la pluviosidad de la zona de captación y del uso que se le dé al agua recogida. En lugares donde las aguas superficiales o subterráneas disponibles están fuera de los límites establecidos para considerarlas potables.

III. CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRANEAS

Las aguas subterráneas son una importante fuente de abastecimiento de agua potable y prometen serlo aún más en el futuro, puesto que con el progresivo agotamiento de las aguas superficiales y el desarrollo de nuevas técnicas de perforación, estas irán cubriendo, en un porcentaje cada vez mayor, las necesidades humanas.

El origen de las aguas subterráneas es la infiltración en el terreno de las aguas de lluvia, deshielo y corrientes superficiales. Históricamente se han barajado teorías para explicar el origen de las aguas subterráneas, ya que se suponía que las cantidades precipitadas eran insuficientes para abastecer los grandes caudales de las aguas subterráneas. Sin embargo, hoy día se acepta sin reservas la teoría de que las aguas subterráneas proceden de la infiltración (producida por la fuerza de la gravedad y las fuerzas de atracción molecular) de las precipitaciones atmosféricas en cualquiera de sus modalidades.

Así el suelo terrestre puede considerarse dividido en dos grandes partes:

La zona de aireación en la cual las cavidades del terreno contienen agua, pero en menor cantidad de su capacidad potencial. A su vez se subdivide en el manto vegetal o zona superficial que está bajo la influencia directa de las plantas y sus raíces y la zona restante, o manto capilar, también bajo una influencia de las plantas aunque menos directa. En estas zonas predominan las fuerzas de atracción molecular sobre las fuerzas de la gravedad.

La zona de saturación o zona en la cual el agua se encuentra en cantidad muy cercana a la capacidad potencial del terreno y donde las fuerzas predominantes son de gravedad, esta agua es la llamada subterránea.

La separación entre ambas zonas se llama superficie de saturación o nivel freático.

Así pues, una partícula de agua, para llegar a ser subterránea debe atravesar la zona de aireación, lo cual requiere que la cantidad de agua sea lo suficientemente grande como para que predominen las fuerzas de gravedad

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sobre las fuerzas de atracción molecular. Así, si el fenómeno generador es atmosférico este deberá tener una intensidad y una duración suficiente para que el agua no se pierda en su totalidad en escorrentía superficial y evapotranspiración. Si la zona de aireación está seca y el agua de lluvia cae con poca intensidad, esta agua se alojará primero en el manto vegetal y luego en el capilar; Si al llegar a la zona de saturación cesa la lluvia, esta agua quedará para uso de las plantas y no se habrá generado nueva agua subterránea.

La infiltración de las corrientes superficiales (ríos, lagos, etc.) se produce tan sólo en casos concretos, en cuyo caso a esta corriente se le llama influente. Por el contrario, sí, como es el caso más frecuente, la corriente superficial recibe aportación de las aguas subterráneas se la denomina efluente.

1. AGUAS SUBTERRÁNEAS.

Existe una gran disponibilidad de agua, pero sólo un pequeño porcentaje de

agua puede ser aprovechada directamente. Es por éste motivo que es

necesaria la gestión de recursos hídricos, considerando a los subterráneos, de

suma importancia en la gestión global de un país.

Las aguas subterráneas son fuente de agua potable para la mitad de la

población mundial. En algunas zonas, la dependencia de las aguas

subterráneas como fuente de agua potable es mayor, particularmente en áreas

rurales y de población dispersa sin acceso a redes urbanas de distribución. El

agua subterránea es también importante para muchas industrias. Supone una

fuente de agua fiable y continuada, evita los riesgos de corte de suministro en

tiempos de sequía y es más económica. En muchos países áridos y

semiáridos, como España, el principal uso del agua subterránea es el regadío.

A escala mundial, el 70% de las extracciones se destinan al regadío (Llamas,

2001).

1.1 Agua en movimiento.

El ciclo del agua es una fase esencial de la vida en la Tierra y consta de dos

etapas principales, la terrestre que está relacionada con el transporte y el

almacenamiento de las aguas en la Tierra y en el mar, principalmente en su

forma líquida y sólida, y la etapa atmosférica que está relacionada con el

transporte del agua en la atmósfera, la mayoría de veces en forma de vapor.

Los componentes del Ciclo hidrológico son: La precipitación, la infiltración, el

escurrimiento y la evaporación.

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El ciclo del agua mueve agua desde la atmósfera a la Tierra y viceversa en

un proceso de movimiento duradero impulsado por la energía del sol y la

gravedad. El curso del ciclo hidrológico proporciona el agua que circula por los

ríos, lagos y acuíferos, donde muchas personas obtienen el agua que ingieren.

1.2 Cavernas y capilaridades.

Una cueva o caverna es una cavidad natural del terreno causada por algún

tipo de erosión de corrientes de agua, hielo o lava.

Los terrenos calizos han sido formados por sedimentaciones marinas. La

caliza es una sedimentación muy compacta, y por lo tanto impermeable, pero al

ser compacta se forman grietas y fisuras de gran tamaño que permiten la

entrada de agua por las hendiduras de la roca, que por erosión y/o disolución

de la calcita va a crear un espacio vacío en este cuerpo sólido, y este espacio

formado es una “caverna”.

El agua subterránea puede circular y almacenarse en el conjunto del estrato

geológico: este es el caso de suelos porosos como arenosos, de piedra y

aluvión. Puede circular y almacenarse en fisuras o fallos de las rocas

compactas que no son en ellas mismas permeables, como la mayoría de rocas

volcánicas y metamórficas. El agua corre a través de la roca y circula en fisuras

localizadas y dispersas. Las rocas compactas de grandes fisuras o cavernas

son típicamente calizas.

1.3 Agua subterránea en movimiento.

Muchas moléculas de agua se mueven rápidamente a través del ciclo del

agua ya sea cayendo directamente en los océanos, los cuales captan el 78 por

ciento de toda la precipitación, o aterrizando en los continentes. Todo

excedente de agua infiltrada en los suelos y las rocas, llamada Aguas

Gravitacionales, viajan a través de sus espacios hasta acumularse sobre una

capa menos permeable que dificulta su paso, llegando a saturar el espacio

poroso constituyendo así un Acuífero.

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Las aguas subterráneas forman grandes depósitos que en muchos lugares

constituyen la única fuente de agua potable disponible. A veces, cuando

circulan bajo tierra, forman grandes sistemas de cuevas. En algunos lugares

regresan a la superficie, en forma de manantiales. Otras, hay que ir a

recogerlas a distintas profundidades excavando pozos.

La gestión de la intrusión salina mediante el control de gradiente hidráulico,

es una práctica común. Esto generalmente se adopta ya sea, reduciendo la

abstracción de aguas río arriba o moviendo los pozos de extracción. Sin

embargo, existen situaciones en las que es necesario explotar el sistema de

agua subterránea debido a las corrientes superficiales insuficientes (De Costa y

Toshio, 2009, p. 789).

1.4 Acuíferos.

Los acuíferos son formaciones geológicas de roca y arena que contienen el

agua subterránea y permiten su movimiento. Son capaces de almacenar y

rendir cantidades suficientes de agua para diferentes usos. El agua

subterránea que se halla almacenada en los acuíferos es una parte importante

del ciclo hidrológico. De acuerdo con la estructura geológica del subsuelo, los

acuíferos se dividen en libres y confinados.

Cuando una capa permeable está entre dos capas impermeables se forma

un acuífero cautivo o confinado. En estas condiciones el agua adquiere una

gran presión. Si se crea una fisura en la capa impermeable, entonces el agua

asciende rápidamente hasta el nivel freático para equilibrar las diferencias de

presión. Por su parte, si la capa permeable no encuentra límite más que en

profundidad, entonces se denomina acuífero libre.

1.5 Manantiales y ríos.

Un manantial es un flujo natural de agua que surge del interior de la tierra

desde un solo punto o por un área pequeña. Pueden aparecer en tierra firme o

ir a dar a cursos de agua, lagunas o lagos. La composición del agua de los

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manantiales varía según la naturaleza del suelo o la roca de su lecho. El caudal

de los manantiales depende de la estación del año y del volumen de las

precipitaciones.

En general proceden directamente de las precipitaciones que caen desde las

nubes. Los ríos nacen en manantiales a partir de aguas subterráneas que salen

a la superficie o en lugares en los que se funden los glaciares. A partir de su

nacimiento siguen la pendiente del terreno hasta llegar al mar. Desde su

nacimiento en una zona montañosa y alta hasta su desembocadura en el mar,

el río suele ir disminuyendo su pendiente.

1.6 Desiertos y sequías.

Cuando nos referimos a un desierto pensamos en un lugar deshabitado, y a

menudo identificamos el desierto con un lugar cálido, árido y sin vegetación,

pero no siempre es así. Las cumbres de las altas montañas o los casquetes

polares son desiertos fríos, pues tienen agua en abundancia.

En los continentes, es la disponibilidad o no de agua líquida la que determina

la vida. En las regiones árticas, el agua congelada impide la vida de las plantas,

y en zonas cálidas, es la ausencia de lluvias la que restringe la vida vegetal a

unas determinadas especies. En las zonas en las que la disponibilidad de agua

se limitan a una determinada estación del año, por ejemplo donde las aguas

llegan mediante la inundación de ríos o donde el agua cae en forma de lluvias,

la vida debe adaptarse a estas precipitaciones, entonces nos damos cuenta

que las consecuencias de un mal uso del suelo y del agua llegan a ser

irremediables.

La disponibilidad de los recursos hídricos en tierras áridas, se conecta

principalmente con las características de almacenamiento y periodicidad de las

precipitaciones, las cuales determinan los escurrimientos durante períodos

cortos del año. Estos problemas, aunados a la gran evaporación en los cultivos,

que generalmente caracterizan a las zonas áridas, impiden la formación de

arroyos perennes capaces de satisfacer requisitos tanto ambientales como de

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la población (Tricoli, 1998). Las presas se construyen generalmente a través de

canales fluviales, donde hay grandes flujos de infiltración (Forzieri, Gardenti,

Caparrini and Castelli, 2008, p. 74-75).

2. PRESAS SUBTERRÁNEAS.

2.1 ¿Qué son las presas subterráneas?

Una presa subterránea es una estructura que obstruye el flujo natural de

agua subterránea y lo almacena por debajo de la superficie terrestre (Hansson

and Nilsson, 1986).

Las presas pueden construirse sub-superficiales (sub-sumergibles) y

subterráneas (o sumergibles). Las presas sub-sumergibles se definen como

presas con paredes que forman una capa impermeable y se extienden por

encima de la superficie del aluvión, formando piscinas aguas arriba durante los

períodos de lluvia. El agua se almacena por encima y por debajo de la

superficie aluvial. Por otra parte, la pared de una presa sumergida, está

encerrada completamente en el aluvión, y el agua se almacena en el suelo

saturado. Estos tipos de presas se han construido en el noreste de Brasil desde

inicio de siglo para aumentar el abastecimiento rural de agua (“Underground

dams in Brazil”, 1997, section 5.3).

2.2 Tipos de presas subterráneas.

Básicamente hay dos tipos de presas subterráneas: i) presas sub-

superficiales y ii) presas de arena de almacenamiento. Una presa sub-

superficial es construida por debajo del nivel terrestre y retiene el flujo en un

acuífero natural, mientras que una presa de arena de almacenamiento retiene

agua en sedimentos causados por acumulación en la misma presa (Hansson

and Nilsson, 1986).

2.3 Características.

El almacenamiento de agua en una presa subterranea tiene ventajas sobre

los reservorios de agua superficial, las pérdidas por evaporación se reducen, el

almacenamiento diseñado permanece por un largo tiempo, son menos

susceptible a la contaminación o a riesgos sanitarios, la tierra por encima del

almacenamiento de agua puede ser utilizada para otros propósitos, requiere de

un bajo costo y las técnicas empleadas son socialmente aceptables. (Yilmaz,

2005; Onder and Yilmaz, 2005, p. 43)

La capacidad de almacenamiento de una presa y reservorio típicos sub-

superficiales, con una profundidad de 4 m, 50 m de ancho y 500 m de longitud,

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es de unos 10,000 m3. No deben existir estratos no confinados que excedan de

una profundidad de no más de 10 m y una capa impermeable en su parte

inferior.

En las minas profundas de oro, los sistemas de deshidratación, o los

sistemas de bombeo de agua clara son vitales para los procesos de minería.

Es esencial controlar y observar los niveles de las presas subterráneas para la

seguridad de los mineros y de las bombas, así como el consumo de potencia

de las bombas con el fin de disminuir el costo de electricidad. Deben

monitorearse los niveles de las represas subterráneas para garantizar el nivel

de agua de la presa dentro de límites seguros, con el fin de evitar inundaciones

o daños (Hassan, Twala y Marwala, 2014, p. 94). Para ello es necesario llevar

a cabo simulaciones aplicando modelos y mediciones.

2.4 Modelos y mediciones.

Para construir una presa, es necesario realizar simulaciones previas, que

nos permitan determinar cómo se comportará dicha obra, bajo ciertas

circunstancias o situaciones. Existen infinidad de modelos matemáticos que

son frecuentemente utilizados para simular condiciones ambientales,

sismológicas, etc., entre los que se pueden mencionar: modelo de diferencias

finitas, modelo de diferencias finitas tridimensional, modelo de análisis de

incertidumbre, modelo de muestreo Hiper-cubo, modelo de elementos finitos

bilineal, etc.

Las mediciones que se pueden realizar con ayuda de éstos y otros modelos

son: fragilidad del sistema, posibles daños por sismo, capacidad de

almacenamiento, pérdidas por evaporación, consumo energético, conductividad

hidráulica, espesor necesario de las paredes de retención, comportamiento

adecuado de cada componente de la presa, análisis de zonas de riesgo,…

2.5 Calidad del agua.

El agua de cualquier fuente debe ser adecuada para los propósitos

previstos. El agua para beber debe estar libre de organismos patógenos, es

decir debe tener buena calidad biológica. No debe contener material disuelto o

en suspensión que pueda causar daño a la salud o tener sabor desagradable,

por ejemplo, plomo, arsénico y cromo, que son sustancias venenosas. El agua

destinada a riego debe estar libre de sal, pues daña los cultivos y las arcillas

son particularmente propensas a dañarse en presencia de sodio, con lo cual los

suelos pierden estabilidad.

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2.6 Construcción de presas subterráneas.

El principio de una presa sub-superficial es relativamente simple: una zanja

se escarba cruzando un valle, hasta alcanzar la capa de rocas o su capa

impermeable, sólida, en una localización adecuada. En la zanja, una pared o

barrera impermeable es construida y se rellena los espacios en la zanja con el

mismo material excavado.

El principio de una presa de arena de almacenamiento es como sigue: un

vertedero de tamaño deseable se construye a través de la cama de corriente, el

acarreo de arena por flujos pesados durante las lluvias es depositado y el

reservorio es llenado con arena. Éste acuífero artificial es repuesto cada año

durante las lluvias y el agua almacenada es utilizando durante las estaciones

secas.

2.6.1 Selección de sitio.

El primer paso para construir una presa es la selección del sitio. La

información sobre la distribución de suelos en un área, es utilizada para

identificar el mejor sitio. Zonas con suelos aluviales de no mas de 3m a 4m de

profundidad, medios de textura gruesa y con gradientes de no mas del 5% son

la mejor opción.

2.6.2 Estudios preliminares.

Para la construcción de una presa es necesario, realizar los siguientes tipos

de estudio: socioeconómicos, topográficos, hidrológicos, geológicos,

económicos, de factibilidad, mecánica de suelos, sismológicos, salinidad,

calidad de mantos acuíferos,…

2.6.3 Materiales.

Varios materiales constructivos han sido utilizados para la construcción,

tales como arcilla, concreto, piedra de albañilería, concreto reforzado, ladrillo,

plástico, fieltro de asfalto, hojas de acero, hierro corrugado, PVC, piedras de

arena, arena, gaviones con cubierta de arcilla, gaviones con núcleo de arcilla,

piedras rellenas con concreto…

2.6.4 Construcción de muro.

Una vez que el sitio a sido seleccionado sobre una base topográfica de

salinidad, criterios de flujo, estudios topográficos del sitio que delinean la zona,

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etc., se puede realizar la construcción del muro de retención, después de haber

cavado una zanja, utilizando alguno de los siguientes procedimientos:

2.6.4.1 Capas de arcilla.

La arcilla debe ser depositada uniformemente en la zanja, en capas de 10

cm de espesor, humedecidas, y compactadas hasta que tengan

aproximadamente 5 cm de espesor. Múltiples capas con colocadas,

humedecidas y compactadas hasta que la última capa alcanza la superficie del

suelo.

2.6.4.2 Barro empaquetado.

El barro, es una mezcla de barro y agua, similar al utilizado en áreas rurales

para construir cabañas de barro, el cual es depositado eventualmente en la

zanja hasta llegar a la superficie del suelo.

2.6.4.3 Albañilería.

Una doble fila de ladrillo, unido con mortero cemento-arena, en una

proporción 1:4, se utiliza para formar una pared vertical. El espacio entre la

pared y el talud de aguas río abajo debe ser llenado El lado de la corriente río

arriba, debe ser recubierto con mortero cemento-arena en relación 1:3 y

sellador diluido en agua en razón 1:15. Los ladrillos utilizados deben estar bien

cocinados y libres de sal, para minimizar el riesgo de falla de la presa o

intrusión salina.

2.6.4.4 Roca.

En zonas muy rocosas, los ladrillos de albañilería pueden ser reemplazados

con rocas unidas con mortero cemento-arena, en razón 1:4. Las piedras deben

colocarse adecuadamente en el mortero, sin dejar espacios en donde la

intrusión salina pudiera ocurrir. Se recomienda que la pared de piedra sea

recubierta con mortero cemento-arena en relación 1:3 y sellador diluido en

agua en razón 1:15.

2.6.4.5 Lona plástica.

Es posible también utilizar una cubierta de tela artificial en ésta tecnología.

Cuando se usan, se recomienda que una plasta de lodo-agua se utilice en el

lado río abajo de la zanja para alizar el corte y prevenir bordes rocosos, etc,

que pudieran dañar la tela.

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3. OPERACIÓN, MANEJO Y MANTENIMIENTO DE PRESAS

SUBTERRÁNEAS.

Para poder realizar la construcción de presas de retención de aguas

subterráneas es necesario explorar y analizar el terreno ya que no solo porque

corra agua por el subsuelo quiere decir que sea una buena opción para realizar

dicha obra. Se tiene que determinar que la salinidad y la composición química

del agua sean potables, que el suelo sea resistente a la construcción, que la

profundidad en que corre el agua sea la adecuada para que no se eleven los

costos. Estos puntos son regulados, en nuestro país por CONAGUA, lo que

permite controlar el uso de recursos hídricos, mediante “normas oficiales

mexicanas”:

La presente Norma Oficial Mexicana tiene como objetivos: a. Establecer especificaciones mínimas de desempeño para los productos que integran los sistemas de agua potable, toma domiciliaria y alcantarillado sanitario, para asegurar la hermeticidad de éstos a largo plazo. b. Establecer las condiciones y métodos de prueba para asegurar una instalación hermética de los productos que integran los sistemas de agua potable, toma domiciliaria y alcantarillado sanitario. c. Establecer las condiciones de operación y mantenimiento para garantizar una vida útil suficiente de los sistemas de agua potable, toma domiciliaria y alcantarillado sanitario…. (NOM-001-CONAGUA-2011, p. 4).

Ya que se determinó que el lugar para hacer la obra es el adecuado, y una

vez que se cumplen los requisitos que establecen las normas oficiales sobre

explotación y uso de recursos hídricos, entonces la obra se inicia. Dependiendo

de la obra es el proceso que involucra, por ejemplo, si solo se va a realizar un

pozo, se inicia con la perforación, luego se construyen las paredes y finalmente

se coloca la bomba adecuada para la extracción del agua. Si simplemente se

va a extraer el agua de un lago subterráneo, la perforación es menor y la

bomba que se utilizara será diferente, según convenga. Así mismo hay algunas

otras obras que se están implementando para la extracción de aguas

subterráneas, pero el procedimiento termina siendo muy parecido a lo anterior.

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El mantenimiento de estas obras es muy importante ya que estamos

hablando de agua potable que si no está en las condiciones adecuadas puede

ser dañina para las personas.

Para el mantenimiento, se utiliza una pequeña cámara que introducen para

revisar las paredes, el agua y el funcionamiento de la bomba. También se

hacen previas químicas periódicamente, para estar seguros que el agua está

en óptimas condiciones.

La frecuencia para estas revisiones depende del número de horas en

operación acumuladas, la severidad de las condiciones de servicio, y el

cuidado que se haya tenido en la bomba durante la operación; el mal

funcionamiento interior generalmente se nota en la reducción de la capacidad o

presión, o un significativo cambio en la vibración o sonido durante su

funcionamiento.

En ocasiones es necesario cambiar alguna pieza de la bomba o hacer una

reparación en alguna pared, todo esto dependerá de que tan bien haya sido

construido y la vida útil que se le haya dado. Un requisito fundamental para

aumentar la vida útil de las presas es utilizar técnicas de construcción de baja

tecnología y materiales disponibles localmente, para evitar el riesgo de

descuidar el mantenimiento por los altos costos.

4. COSTOS

En este tipo de obras lo que influye en los costos, son los estudios previos

que se tienen que realizar, la construcción de la obra y el mantenimiento que va

a requerir después de la construcción. Cuando se realizan estudios, el costo se

genera principalmente de pagar los servicios especializados, lo que incluye

además, costo de los materiales que se puedan llegar a utilizar y el tipo de

pruebas que se realicen.

Para determinar costos en una construcción se toma en cuenta muchos

factores pero los que más influyen son: la profundidad, dimensiones de la obra,

el tiempo requerido para realizar la construcción, la vida útil que se le quiere

dar y la población a la que se va a beneficiar.

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En ocasiones la profundidad hace que la obra no se viable por los costos

elevados y la poca población a la que beneficiaría, por ello son tan importantes

los estudios previos.

El costo de una obra de este tipo depende totalmente de la magnitud de la

obra ya que hay obras muy pequeñas como un pozo para abastecer a una

familia hasta una bomba que llegue a un lago profundo para abastecer a una

pequeña ciudad pero jamás se podría elevar a lo que cuesta un presa normal

ya que ella es mucho más grande.

5. ESTUDIO DE CASOS

5.1 Presa subterránea en Brasil.

Esta sub-región comprende unos 88.000 km2, con una densidad

demográfica general de 25 a 75 personas/ km2. Tiene clima semiárido y una

lluvia promedio debajo de los 600 mm/a, con un estiaje extendido de agosto a

diciembre, alta propensión a la sequía y una evaporación potencial arriba de los

2.000 mm/a.

La mayor parte de esta región se encuentra sobre un basamento de rocas

cristalinas, las cuales no cuentan con un manto intemperizado profundo y

tienen una transmisión y capacidad de almacenamiento de agua subterránea

extremadamente bajas. El terreno tiene un relieve suave pero significativo y en

la mayor parte la ocurrencia del agua subterránea se restringe a depósitos

delgados coluviales y aluviales en pequeños valles, cuyos arroyos fluyen sólo

durante períodos limitados después de eventos importantes de lluvias

generalmente de marzo a mayo.

En partes de esta sub-región se desarrollan suelos salinos, cuya presencia

puede producir niveles significativos de salinización en el agua subterránea, lo

cual puede agravarse aún más por la evaporación directa cuando la

acumulación de agua en la superficie produce niveles someros de agua

subterránea.

5.2 Presa subterránea en la isla Miyako de Okinawa, Japón.

El objetivo de estudio es la presa subterránea Sunagawa en la isla de

Miyako en Okinawa, Japón. La máxima altura del cuerpo es de

aproximadamente 46 m de altura y de 1500m de longitud. El estrato de la isla

está formado por fango y formaciones lodosas. Debido a que es una zona

altamente sísmica, se realizaron estudios sobre movimiento de aguas en áreas

de presas subterráneas. Dado que la zona es costera, se realizaron estudios

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para determinar la intrusión salina y así poder hacer un diseño adecuado de

presas subterráneas en la región.

5.3 Presa subterránea en Kidal, Mali.

La región de Kidal, Mali, tiene una extensión de aproximadamente 150,000

km2. La región está localizada entre dos grandes desiertos, el Sahara y la zona

árida ecuatorial. Se caracteriza por un rango de temperaturas máximas al

mediodía y mínimas por la noche. Kidal es la región más pobre de Mali y la

más poblada. No hay caminos asfaltados, ni hospitales y tiene condiciones

climáticas adversas. Se realizaron estudios para determinar la factibilidad y

sustentabilidad de la región para la construcción de barracas (pequeñas

presas), considerando en forma cualitativa y cuantitativa la región.

CONCLUSIONES

Las aguas subterráneas son un importante recurso, frecuentemente

olvidado.

El almacenamiento de agua por medio de presas tiene las siguientes

ventajas: reducir o minimizar la evaporación, reducir los tiempos de

diseño y construcción, menos susceptible a contaminación o riesgos

sanitarios, las técnicas utilizadas son de bajo costo.

Se deben realizar estudios previos para el diseño y construcción de una

presa, que permitan determinar el lugar más adecuado, la mejor

utilización y aprovechamiento, el mejor costo y mayor durabilidad.

Se deben realizar modelos y simulaciones que permitan determinar,

fragilidad, comportamiento ante sismos, posibilidad de fractura,

materiales y dimensiones óptimas, etc.

Hay muchos modelos que pueden utilizarse para realizar análisis de una

presa, el de uso más frecuente es el método o modelo de elementos

finitos.

La intrusión salina es un gran problema, principalmente en zonas

costeras, ya que el sodio daña cultivos y vuelve inestable el terreno al

alterar las arcillas.

18

REFERENCIAS

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<https://www.uam.es/otros/fungobe/doc/lecciones1Llamas.pdf>

OPINIONES

POR LILIAN KATTS:

Después de los casquetes polares, el subsuelo contiene la mayor

reserva de agua dulce del planeta. Por esta razón, se han creado las

presas subterráneas, donde se almacena ésta reserva, en gran

parte no renovable; reviste importancia para compensar las

variaciones de la disponibilidad de agua superficial y para dar

flexibilidad al manejo integrado de los recursos hídricos. El cambio

climático global afectará la renovación y la calidad del agua

subterránea. La importancia de la reserva será aún mayor donde se

acentúen las sequías a causa del cambio climático global.

Sirven para la captación cuando el agua superficial es insuficiente o

prácticamente inexistente, de mala calidad o se encuentra

demasiado lejos, y las aguas subterráneas circulan lo bastante cerca

de la superficie del suelo, ya sea en valles o en lechos de cursos de

agua secos. Se puede acceder a estas aguas a través de pozos

situados aguas arriba de la presa y rodeados preferiblemente por

galerías de filtración de grava.

POR IRINA SOLÍS:

Las fuentes de agua superficial se han vuelto insuficientes, pues en

su mayoría ya están siendo explotadas, además, hay regiones en

las que no se cuenta con este recurso a nivel superficial o ya tienen

grados de contaminación tan altos, que se vuelven inviables para su

utilización directa. Hay que agregar que la actividad humana está

modificando el clima y que las sequías son cada vez más

20

frecuentes y duraderas, por lo que la escasez de agua para

consumo ya es una situación preocupante.

Las presas subterráneas no sólo son una opción para resolver el

problema de escasez de agua, sino que, en ocasiones son la única

solución para la obtención de éste recurso en zonas de difícil

acceso, zonas muy áridas o zonas costeras, en donde es utilizado

en todo tipo de procesos en pequeñas comunidades, riego de

parcelas, para consumo por animales, e incluso en procesos para

pequeñas industrias o procesos de minería. Son económicas,

requieren muy poco mantenimiento, el recurso hídrico siempre está

disponible y tiene menores pérdidas por evaporación.

POR VANESSA CASTILLA:

La construcción de una presa subterránea nos ayuda a crear

reservas de agua de mejor calidad que viene de la retención de agua

superficial ya que no ha sido contaminada por la población ni algún

otro ser vivo, solo que es más laboriosa la mano de obra que se

requiere y tiempo.

Las ventajas es que no implica inundaciones de tierras, no hay

evaporación, lleva poco mantenimiento. Y las desventajas se nos

puede hacer difícil calcular el volumen de la presa, menor eficacia,

necesidad intensas de excavación.

POR SIOMEL CARRILLO:

Las aguas subterráneas pueden ser de gran utilidad para abastecer

a poblaciones pequeñas, con la construcción de pozos y barreras

para detener el agua en lugares con pendientes y así almacenarlas y

extraerla con la técnica de bombeo.

El problema con las aguas subterráneas y su distribución en la

población es que muchas de ellas tienen químicos que pueden ser

dañinos para la salud además que si se encuentra aguas

subterráneas saludables no sirven para abastecer a poblaciones

grandes y pueden causar grandes costos y poca utilidad y serían

más viables otras técnicas de abastecimiento de agua.

POR DIANA FRAGA:

Una presa subterránea es considerada una recarga de acuífero. Un

acuífero se refiere a un lugar con agua formado de manera natural

que es permeable, así permite que este sea recargado, esta recarga

es a través del almacenamiento de aguas subterráneas, estas a su

vez se forman a partir del exceso de agua en manantiales, lagos y

21

arroyos. Una presa subterránea garantiza calidad en el agua. En las

presas subterráneas siempre se va a manejar agua en pequeñas

cantidades. Si se llegan a manejar volúmenes mayores de agua,

entonces se trata de un pozo profundo.

Cuando hablamos de almacenamientos de agua subterránea, es

importante especificar que no debe existir roca en la zona que se

desea formar la presa, de lo contrario debe construirse un tanque o

cisterna que no tenga filtraciones. Para llevar a cabo esta acción es

necesario un permiso de almacenamientos de agua por parte de

CONAGUA en nuestro país. Además es vital disponer de agua no

tan profunda y estos almacenamientos pueden ser útiles para

poblaciones pequeñas. Las presas subterráneas son una buena

opción, ya que almacenan agua de manera potable que se puede

utilizar en cualquier momento. El costo de una presa depende de

que tan profunda sea la excavación del lugar.

GLOSARIO

Abstracción-Vinculado al verbo abstraer-Separar las cualidades de un

objeto.

Aluvión-Sedimentos arrastrados por una corriente de agua, que quedan

depositados en un terreno/Afluencia repentina y violenta de un río o arroyo

debido a su desbordamiento.

Caliza-Roca sedimentaria formada principalmente por carbonato de calcio y

que se caracteriza por presentar efervescencia por acción de los ácidos

diluidos en frío.

Caudal-Cantidad de agua que lleva una corriente o que fluye de un

manantial o fuente.

Gavión-Caja o cesta de forma prismática rectangular, rellena de piedra, de

enrejado de malla metálica.

Ingenio-Aparato o mecanismo que desarrolla un trabajo útil o una función

práctica.

Intrusión salina-La intrusión salina es el proceso por el cual los acuíferos

costeros están conectados con el agua del mar. Esto supone que el agua

salada fluye hacia el subsuelo continental mezclándose con las reservas de

agua dulce.

22

Nivel freático-Rara vez los mantos acuíferos están saturados hasta la

superficie de la tierra, la parte superior de la zona saturada se llama nivel

freático.

Sedimentación-Proceso por el cual el sedimento en movimiento se

deposita.

Sedimento-Material sólido, acumulado sobre la superficie terrestre

(litosfera), derivado de las acciones de fenómenos y procesos que actúan en la

atmósfera, en la hidrósfera y en la biosfera (vientos, variaciones de

temperatura, precipitaciones meteorológicas, circulación de aguas superficiales

o subterráneas, desplazamiento de masas de agua en ambiente marino o

lacustre, acciones de agentes químicos, acciones de organismos vivos).