PRESAS O REPRESAS

Introducción

Una de las actividades principales de la ingeniería civil es la construcción de

presas, estas imponentes estructuras han logrado satisfacer las de mandas

que el desarrollo y la expansión agronómica genera.

El agua es un factor fundamental en el desarrollo de una región, con la ayuda

de la ingeniería las presas se genera energía esto es de gran ayuda para la

región afectada, también puede almacenar agua de una manera segura, el

diseño debe ser cuidadoso y se deben tener conocimientos en muchas ciencias

y técnicas como topografía, geología, elasticidad, cimientos, hidráulica,

tratamiento de materiales etc.

La mecánica de fluidos está directamente relacionada con las presas ya que lo

que se almacena es agua, un fluido, y es aquí donde debemos aplicar a la

perfección todas las propiedades de los fluidos y en base en eso hacer un

diseño perfecto para la presa, en este trabajo mostraremos que es una presa y

que aplicaciones tiene la mecánica de fluidos en estas estructuras.

Objetivos

Incrementar o fomentar la proyección en el ámbito de aguas para

aquellos que se interesen a futuro en una especialización por el lado de

la hidráulica

Como ingenieros reconocer el comportamiento básico de los

procedimientos que allí se presentan.

Tener un conocimiento más amplio de la carrera en materias como

mecánica de fluidos y la influencia directa o indirecta que tienen en

proyectos como las presas.

Marco Teórico

Es una barrera artificial que se construye en algunos ríos para embalsarlos y

retener su caudal. Los motivos principales para construir presas son concentrar

el agua del río en un sitio determinado, lo que permite generar electricidad,

regular el agua y dirigirla hacia canales y sistemas de abastecimiento,

aumentar la profundidad de los ríos para hacerlos navegables, controlar el

caudal de agua durante los periodos de inundaciones y sequía, y crear

pantanos para actividades recreativas. Muchas presas desempeñan varias de

estas funciones.

La construcción de presas de altura y capacidad de almacenamientos

considerables, casi indestructibles, se hizo posible gracias al desarrollo del

cemento Portland, del hormigón, y al uso de máquinas para mover tierra y

equipamiento para el transporte de materiales. El control y la utilización del

agua mediante presas afecta de modo importante las posibilidades económicas

de grandes áreas. 

TIPOS DE PRESAS

Las presas se clasifican según la forma de su estructura y los materiales

empleados. Las grandes presas pueden ser de hormigón o de elementos sin

trabar. Las presas de hormigón más comunes son de gravedad, de bóveda y

de contrafuertes. Las presas de elementos sin trabar pueden ser de piedra o de

tierra. También se construyen presas mixtas, por ejemplo de gravedad y de

piedra, para conseguir mayor estabilidad.

Presas de gravedad:

Presa de gravedadLa presa de Shasta está situada en el río Sacramento, en el

norte de California (Estados Unidos). Como todas las presas de gravedad, esta

presa retiene el agua en el embalse (el lago de Shasta) por la simple fuerza de

su peso. Construida con hormigón macizo, esta enorme estructura tiene 183 m

de altura. Tiene una anchura de 165 m en la base y sólo 9 m en la parte

superior. Esta forma, típica de las presas de gravedad, contrarresta la fuerza

que ejerce el agua contra la presa en el fondo del embalse, donde la presión es

mayor. Las presas de gravedad son estructuras de hormigón de sección

triangular; la base es ancha y se va estrechando hacia la parte superior; la cara

que da al embalse es prácticamente vertical. Vistas desde arriba son rectas o

de curva suave. La estabilidad de estas presas radica en su propio peso. Es el

tipo de construcción más duradero y el que requiere menor mantenimiento. Su

altura suele estar limitada por la resistencia del terreno. Debido a su peso las

presas de gravedad de más de 20 m de altura se construyen sobre roca. La

presa Grande Dixence, en Suiza, que se terminó de construir en 1962, tiene

una altura de 284 m y es una de las más grandes del mundo. Tiene una

estructura de hormigón de gravedad de 700 m de longitud, construida sobre

roca.  

Presas de bóveda:

  Este tipo de presa utiliza los fundamentos teóricos de la bóveda. La curvatura

presenta una convexidad dirigida hacia el embalse, así la carga se distribuye

por toda la presa hacia los extremos; las paredes de los estrechos valles y

cañones donde se suele construir este tipo de presa. En condiciones

favorables, esta estructura necesita menos hormigón que la de gravedad, pero

es difícil encontrar emplazamientos donde se puedan construir.  

Presas de contrafuertes:   

Presa de contrafuertesLa presa del lago Tahoe, en el norte de California

(Estados Unidos), es una presa de contrafuertes de planchas uniformes. La

cara de la presa que está en contacto con el embalse es plana, mientras que

por la otra cara la presa está soportada por una serie de contrafuertes. La

presa del lago Tahoe mide 33 m de largo y tiene una altura de 5,5 m. Fue

construida en 1913 para elevar el nivel del agua de este lago (un lago natural) a

fin de disponer de más agua para regadíos. 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. Estas

presas precisan de un 35 a un 50% del hormigón que necesitaría una de

gravedad de tamaño similar. Hay varios tipos de presa de contrafuertes: los

más comunes son de planchas uniformes y de bóvedas múltiples. En las de

planchas uniformes el elemento que contiene el agua es un conjunto de

planchas que cubren la superficie entre los contrafuertes. En las de bóvedas

múltiples, éstas permiten que los contrafuertes estén más espaciados. A pesar

del ahorro de hormigón las presas de contrafuertes no son siempre más

económicas que las de gravedad. El coste de las complicadas estructuras para

forjar el hormigón y la instalación de refuerzos de acero suele equivaler al

ahorro en materiales de construcción. Pero este tipo de presa es necesario en

terrenos poco estables.  

Presas de elementos sin trabar: 

 Las presas de piedra o tierra y los diques son las estructuras más usadas para

contener agua. En su construcción se utiliza desde arcilla hasta grandes

piedras. Las presas de tierra y piedra utilizan materiales naturales con la

mínima transformación, aunque la disponibilidad de materiales utilizables en los

alrededores condiciona la elección de este tipo de presa. El desarrollo de las

excavadoras y otras grandes máquinas ha hecho que este tipo de presas

compita en costes con las de hormigón. La escasa estabilidad de estos

materiales obliga a que la anchura de la base de este tipo de presas sea de

cuatro a siete veces mayor que su altura. La cuantía de filtraciones es

inversamente proporcional a la distancia que debe recorrer el agua; por lo

tanto, la ancha base debe estar bien asentada sobre un terreno

cimentado.  Las presas de elementos sin trabar pueden estar construidas con

materiales impermeables en su totalidad, como arcilla, o estar formadas por un

núcleo de material impermeable reforzado por los dos lados con materiales

más permeables, como arena, grava o roca. El núcleo debe extenderse hasta

bastante más abajo de la base para evitar filtraciones.  

Elementos de una presa

Presas de Caja:

Las presas de caja por lo general son estructuras temporales construidas

corriente arriba de una presa para prevenir el flujo de corriente alrededor de la

excavación de una presa. En los valles de diversión de perfil escarpado

comúnmente es lograda por un túnel o túneles en las paredes del valle.

Comúnmente los túneles de diversión son puestos para poder controlar más

adelante el flujo desde el embalse o para el flujo bajo la presión en una planta

de generación hidroeléctrica.

Las puertas son dispositivos instalados en las cimas de vertederos para

controlar el flujo del agua sobre el vertedero. Plantas de energía

hidroeléctricas - Muchas presas son construidas para generar corriente

hidroeléctrico. La central eléctrica es colocada en o en los alrededores de pie

de una presa o a alguna distancia río abajo.

Penstocks:

 Un penstock es un dispositivo, ya sea compuerta o conducto, usado para

controlar el flujo de agua, sobre todo en una central eléctrica hidroeléctrica.

Penstocks para instalaciones hidroeléctricas normalmente están equipados con

un sistema de puerta y un tanque. El flujo es regulado por la operación de

turbina y es nulo cuando las turbinas no están en servicio. Las exigencias de

mantenimiento pueden incluir lavado con agua caliente, limpieza manual, y

desecamiento

Vertederos:

Un vertedero es diseñado para contener y controlar el desbordamiento de agua

del depósito cuando este está lleno. Los vertederos son, o deberían ser,

diseñados para acomodar flujos durante la etapa de inundación máxima para

prevenir el daño a la presa y rasgos accesorios. Su tamaño y posición en lo

que concierne a la presa son determinados por el tamaño y la clase de presa,

la topografía local, la geología, y una revisión cuidadosa de la historia de flujo

de corriente en el lugar de la presa. El desbordamiento de presas de terraplén

fuera de un vertedero puede tener consecuencias sobre todo desastrosas de

modo que la seguridad por lo general requiera un vertedero capaz de contener

al menos inundación de cien año.

Túneles:

 Los túneles en el colchón de rocas fuera de las presas, sirven para variedad

de objetivos. El flujo a través de ellos es controlado por válvulas externas de la

presa o en cámaras de válvula o bóvedas dentro de la presa. Los túneles para

el control del nivel del agua comúnmente son llamados túneles de gravedad y

tienen como función principal desviar el agua a algún punto río abajo de la

presa. Los túneles que transmiten el agua bajo presión para elevarla a un nivel

más alto que la entrada del túnel o generar corriente hidroeléctrica son

llamados túneles de presión y por lo general requieren considerable capacidad

de la roca en la cual son construidos.

Válvulas y bóvedas de válvula:

 Las Válvulas controlan el flujo del agua por túneles y penstocks. En muchas

presas grandes la válvula es instalada en bóvedas subterráneas o cámaras a

las cuales el acceso es ganado río abajo de la presa.

Aliviaderos:  

Después de determinar el nivel del embalse en condiciones normales, hay que

establecer los procedimientos que aseguren que este nivel no se supere. Los

aliviaderos son necesarios para descargar el excedente de agua para que éste

no dañe la presa, la central eléctrica ni la ribera del río delante de la presa. El

tipo de aliviadero más común es el derrame. Este sistema consiste en que una

zona de la parte superior es más baja. Para permitir el aprovechamiento

máximo de la capacidad de almacenamiento, estas partes más bajas están

cerradas con unas compuertas móviles. 

Desaguaderos : 

Además de los aliviaderos, que aseguran que el embalse no rebase la presa,

los desaguaderos son necesarios para extraer de modo constante agua del

embalse. El agua extraída puede descargarse río abajo, puede llevarse a los

generadores para obtener energía hidroeléctrica o puede utilizarse para riego.

Los desaguaderos son conductos o túneles cuyas entradas se encuentran a la

altura del nivel mínimo del embalse. Estas tomas poseen unas compuertas o

válvulas que regulan la entrada de agua

Cerrada o cierre:

Lugar escogido para construir la presa

Sección de cierre:

Es la sección de máxima altura de cierre

Altura de la presa:

Se define como la distancia vertical máxima entre el coronamiento y la

cimentación, la cual no necesariamente coincide con la medida desde el cauce

del rio, por la presencia de depósitos aluviales.

Coronamiento o cresta:

Es la superficie superior de la presa que, en ciertos casos puede alojar un

camino sirve de acceso a otras estructuras.

Talud:

Es cualquier plano que constituye una frontera entre ls materiales de la presa

con el medio circundante. Se mide por la relación de longitudes entre el cateto

vertical y el horizontal.

CONSTRUCCION DE PRESAS

Un aspecto importante de la construcción de presas es la desecación y

preparación de los cimientos. La desecación se consigue normalmente

mediante una o varias ataguías, diseñadas para eliminar el agua del terreno

donde se va a construir la presa. Las ataguías pueden ser presas de tierra o

conjuntos de chapas de acero asentadas sobre pilotes y sujetas con tierra.

También se deben construir ataguías a los lados del río para evitar el

desbordamiento de su curso antes y después de la presa, y túneles rodeando

la presa para conducir el agua. Estos túneles pueden aprovecharse cuando se

haya terminado la presa. Si las condiciones topográficas impiden la

construcción de túneles, la presa se debe realizar en dos etapas. Primero se

instala una ataguía que deseca la mitad del ancho del río y se construye la

base de esa mitad de la presa. Después se elimina esta ataguía y se construye

una en la otra mitad. La construcción de grandes presas puede durar más de

siete años; la posibilidad de que se produzcan inundaciones durante este

periodo constituye un serio problema.

Conclusiones

La evaluación del transporte de sedimentos constituye un aspecto

fundamental de los estudios para proyectos de presas por su influencia

en la colmatación de los embalses, la calidad del agua captada, los

procesos de agravación aguas arriba del lago y degradación aguas

debajo de la presa y el control de erosión en la cuenca.

Se puede demostrar la aplicación que tiene la mecánica de fluidos en

este tipo de estructuras, las presas, y reconocer lo fundamental que es

tener en cuenta las propiedades del fluido para el diseño de la

estructura.

Como ingenieros podemos identificar que procesos se llevan a cabo en

la construcción y diseño de una presa aplicando todos nuestros

conocimientos.

BLIBLIOGRAFIA

http://www.efn.uncor.edu/posgrado/rrhh/asignaturaspdf/Tesis/Reyna/

CAPITULO%201.pdf

http://educasitios.educ.ar/grupo049/?q=node/70

http://ocw.usal.es/eduCommons/ensenanzas-tecnicas/ingenieria-civil/

contenido/TEMA%205%20-%20PRESAS.pdf

http://fluidospuc.files.wordpress.com/2012/09/informe-1-proyecto-semestral-

mecc3a1nica-de-fluidos.pdf

http://presas.galeon.com/mascotas1825392.html