Regulacion y Embalses - Presas

7/21/2019 Regulacion y Embalses - Presas

1/59

1

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


2/59

2

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


3/59

3

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.


4/59

4

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.


5/59

5

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.


6/59

6

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.


7/59

7

- 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.


8/59

8

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:


9/59

9

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.


10/59

10

Volumen total del embalse = volumen muerto + volumen de operacin + volumen til +

volumen forzado.


11/59

11

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.


12/59

12

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


13/59

13

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.


14/59

14

- 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.


15/59

15

- 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:


16/59

16

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


17/59

17

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.


18/59

18

- 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.


19/59

19

- 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.


20/59

20

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.


21/59

21

- 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.


22/59

22

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.


23/59

23

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.


24/59

24

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


25/59

25

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


26/59

26

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.


27/59

27

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.jpg


28/59

28

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.jpg


29/59

29

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
http://es.wikipedia.org/wiki/Presa_Hooverhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presa_Hoover


30/59

30

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_filtrante


31/59

31

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


32/59

32

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


33/59


34/59

34

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_Gargantas


35/59

35

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


36/59

36

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.


37/59

37

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


38/59

38

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.


39/59

39

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.


40/59

40

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).


41/59

41

Fig. 10.Evolucin de lostipos de presas enel Per


42/59

42

Ejemplos de Presas:


43/59


44/59

44


45/59

45


46/59

46


47/59

47


48/59

48


49/59

49


50/59

50


51/59

51


52/59

52


53/59

53


54/59

54


55/59

55

ANEXOS

Presa Poechos, concluida en 1976

Aguada Blanca. Presa de enrocado con pantallade impermeabilizacin de acero


56/59

56

Presa / Dam Gallito Ciego

Tablachaca (1973). Presa de arco de gravedad


57/59

57

Presas de tierra y enrocado


58/59

58

Presas de gravedad de concreto

Presas derivadoras con reservorio paralelo al ro


59/59

Presas derivadoras

Regulacion y Embalses - Presas

Documents

Transcript of Regulacion y Embalses - Presas