Introducción

La disponibilidad del agua ha sido desde épocas remotas uno de los condicionantes más

fuerte para el establecimiento y posterior desarrollo de los asentamientos. El necesario

equilibrio entre las necesidades y las disponibilidades de agua depende de los

condicionamientos relativos al entorno natural y a los de las actividades humanas

desarrolladas. La búsqueda de este equilibrio ha requerido en cada circunstancia particular

la adopción de soluciones de distinto tipo, entre las que siempre han destacado los azudes

y las presas de embalse, sobre todo en aquellos países en los que el agua no es un bien

abundante o si bien es abundante, es irregular en su presencia y en el espacio.

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

presas. Todas las grandes civilizaciones se han caracterizado por la construcción de

embalses de almacenamiento para suplir sus necesidades, en las primeras épocas para

satisfacer las demandas de irrigación surgidas del desarrollo y expansión de la agricultura

organizada. Al operar las condiciones de restricción impuestas por circunstancias locales,

especialmente de clima y topografía, el poderío económico de las civilizaciones sucesivas

estaba ligado a la experiencia y conocimientos en materia de ingeniería de recursos

hidráulicos. La prosperidad, la salud y el progreso material se ligaron cada vez más a la

habilidad de almacenar y conducir el.

El propósito principal de una presa puede definirse como el de proveer retención y

almacenamiento de agua de una manera segura. Si los efectos de la sedimentación o

limitaciones similares, dependientes del tiempo en su utilidad operacional, no se toman en

cuenta, no hay un período de diseño estructural nominal para las presas. Como corolario de

este hecho, cualquier presa debe representar una solución de diseño específica para las

circunstancias del lugar. Por tanto, el diseño debe representar un equilibrio óptimo entre

las consideraciones técnicas locales y las económicas en el momento de la construcción.

Represas

Definición:

Las presas son estructuras hidráulicas de contención que permiten conseguir niveles de inundación previstos y el embalsamiento de las aguas.

Tiene la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regadío, para elevar su nivel con el objetivo de derivarla a canalizaciones de riego, para laminación de avenidas (evitar inundaciones aguas abajo de la presa) o para la producción de energía mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética y ésta nuevamente en mecánica al accionar la fuerza del agua un elemento móvil. La energía mecánica puede aprovecharse directamente, como en los antiguos molinos, o de forma indirecta para producir energía eléctrica, como se hace en las centrales hidroeléctricas.

Tipos de represa: 1 Presas rígidas Las presas rígidas son básicamente construidas en concreto. Pueden ser:

a) Presas por gravedad.

Es aquella en la que su propio peso es el encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es transmitido hacia el suelo, por lo que éste debe ser suficientemente estable para soportar el peso de la presa y del embalse. Constituyen las represas de mayor durabilidad y que menor mantenimiento requieren.

b) Presas de arco.

Estas presas son estructuras curvas y delgadas que comúnmente contienen refuerzo, barras de acero o que cables de acero. El volumen de hormigón requerido es mucho menos que para las presas de gravedad y presas de arco de gravedad, pero la capacidad de la base en fundaciones y estribos para sostener o resistirse a cargas debe ser de un alto grado. Las presas de arco por lo general son construidas en gargantas estrechas y profundas en regiones montañosas donde el acceso y la disponibilidad de materiales de construcción plantean problemas agudos. El análisis asume que dos clases principales de desviaciones o dislocaciones afectan la presa y sus estribos. La presión del agua sobre la corriente arriba de la cara de la presa y presiones de elevación de la filtración bajo la presa tiende a hacer girar la presa sobre su base por la acción de voladizo. Además la presión de agua del depósito tiende a aplanar el arco y empujarlo río abajo. Las asunciones hechas no son estrictamente verdaderas entonces el efecto de cada uno debe ser entendido antes de la aceptación del diseño: El hormigón en la presa y las fundaciones de roca es homogéneo e isotropico; Tensión dentro del límite elástico tanto para el hormigón como las formaciones de roca y aquella tensión serán proporcionales para tirar; Estas secciones planas antes del doblamiento permanecen planas después del doblamiento; Estas tensiones directas varían directamente entre la corriente rio arriba y río abajo , tanto en elementos de voladizo como en el arco; qué el módulo de elasticidad del hormigón y el módulo de deformación de la fundación es el mismo en la tensión como en la compresión; que deformaciones debidas a temperaturas y tensiones son proporcionales a cambios de temperaturas; que la carga de agua sobre las paredes del depósito no causa movimientos diferenciales en el lugar de la presa; que las deformaciones de fundación son independientes de la forma de la fundación.

Presa Hoover Presa Altus

c) Presas de bóveda.

Las presas de bóveda emplean los fundamentos teóricos de la bóveda típica. La sección curva muestra una convexidad orientada hacia el embalse, y así la carga se distribuye por toda la capacidad de la presa hacia los extremos; las paredes se constituyen con pequeños valles y cañones en los cuales se suele construir este tipo de presa. Si las condiciones son favorables, esta construcción necesita menor cantidad de hormigón que la de gravedad, pero es muy difícil ubicar emplazamientos propicios donde se puedan construir.

Presa El Atazar

Presas de contrafuertes: Las Presas de Contrafuerte fueron las primeras desarrolladas para conservar el agua en regiones donde los materiales eran escasos o caros pero de trabajo era barato. Las presas fueron usadas para la irrigación y objetivos mineros. Como los diseños se han hecho más sofisticados, las virtudes y las debilidades de las presas de tipo de contrafuerte se han hecho evidentes. La presión del agua sobre la corriente inclinada arriba de la cara se añade a la estabilidad de la presa, tanto por su magnitud como dirección. Con el drenaje libre de las fundaciones entre los contrafuertes, la elevación sobre sus bases es considerablemente reducida. La flexibilidad general de la presa puede acomodar el movimiento diferencial de las fundaciones. A no ser que el material de fundación tuviera un escape menor de agua, no debería poner en peligro la presa. Un mínimo de materiales es requerido pero su colocación exacta implica a obreros expertos y costos unitarios más altos. Mientras la construcción está en niveles bajos, el trabajo puede ser sobre encabezado por inundaciones sin daños serios – con ahorros considerables en los trabajos de diversión del río. Para presas grandes la distribución de tensión en los contrafuertes (de la carga de agua, el propio peso, efectos termales y movimientos de fundación) es compleja y no es conforme a la distribución lineal sobre planos horizontales. Los modelos muestran tensiones extensibles cerca de las cabezas de la fundación de los contrafuertes en el caso de fundaciones buenas – aunque tales acentos no sean evidentes desde el análisis convencional analítico. Los anteproyectos por lo tanto deberían ser complementados por estudios detallados que usan elementos finitos o métodos foto elásticos. Las presas tipo contrafuerte encuentran uso particular en amplios valles donde la roca sana sería la excepción mejor que la regla. Investigaciones cuidadosas son por lo tanto esenciales en particular si la presa debe ser rígida. Si una presa de contrafuerte es de dimensiones delgadas, sobre todo múltiple arco, y las aguas de inundación deben pasar sobre ella, un examen muy cuidadoso es necesario de los modos posibles de vibración. Lo que no es serio para una presa de gravedad podría ser desastroso para una presa de contrafuerte. La estabilidad lateral de contrafuertes no es considerada ahora por ser seria excepto en altas presas, pero debería ser comprobada, sobre todo en las áreas sísmicas conocidas. Aquí aparece un caso para estudiar los arcos múltiples de larga longitud en amplios valles. Por ejemplo los arcos serían gruesos, no re reforzados, y construidos por métodos concretos de masas. Hay alcance considerable para el uso por pre-tensión para modificar tensiones dentro de las presas de contrafuerte así como para mejorar su estabilidad.

Presa Chief

Joseph

Presa Le Prele (PRESA DE CONTRAFUERTE DE ENLOSADO

PLANO)

Presas de bóveda múltiple

Se conoce como Presa de Bóvedas múltiple, a toda presa de contrafuertes con pantallas entre los mismos en forma de arco o bóveda.

Presa Esparragalejo, España

Presa Esparragalejo en la actualidad

2 Presas flexibles

Las presas flexibles son rellenos de suelos y/o enrocado. Su sección transversal es un trapecio con tendido de los taludes del terraplén de acuerdo a las condiciones de estabilidad del material que lo conforma.

Esquemas de presas flexibles. a) Presa homogénea con dren de pata. b) Presa de enrocado con núcleo impermeable. Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C. y Narayanan, R. 1990. La elección del tipo de presa depende de los siguientes factores:

Características hidrológicas de la hoya (caudal de aportes, sedimentos). Topografía. Geología del sitio. Facilidad de obtención de materiales de construcción. Seguridad de la estructura. Tamaño y ubicación del vertedero de demasías. La capacidad del vertedero de

demasías la dictan las características del escurrimiento independientemente del tipo y tamaño de la presa. El costo de la estructura de vertimiento es muy alto y puede determinar el tipo de presa que se seleccione. La solución más económica resulta combinando la presa y el vertedero en una sola estructura, lo que se conoce como presa hidroaliviadora.

Disponibilidad de equipo y mano de obra calificada. Tiempo y época de construcción. Economía y presupuesto.

Presa Kleine Kinzig

La figura y la tabla siguiente ilustran ejemplos del perfil del valle con relación al tipo de presa.

Valle amplio con depósitos aluviales profundos (5 a 10 m). Favorable para presas de tierra.

Valle con profundidad irregular de materiales aluviales. Una posible combinación se ilustra. La presa de concreto puede ser vertedora.

Ejemplos de perfiles del valle con relación al tipo de presa. Son Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C. y Narayanan, R. 1990.

Valle con poco espesor de materiales Aluviales. Favorable para presas de suelos, Gravedad o contrafuertes.

Valles estrechos, taludes altos, poco espesor aluvial. Favorable para presas en arco o enrocado.

Selección de la presa. Características típicas. Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C. y Narayanan, R. 1990.

Tipo de presa Características

Terraplén

Adecuadas para cimentaciones en roca y suelos. Pueden aceptar asentamientos diferenciales limitados con núcleos relativamente amplios y de material plástico. Se requiere tabique hasta el material impermeable. Tienen pocos esfuerzos de contacto. Requieren varios materiales para núcleo, filtro, enrocado, etc.

Pedraplén o enrocado

Preferiblemente en fundación rocosa. Aceptan calidad variable y algo de intemperismo. Se requiere tabique hasta el material impermeable. Se facilita la colocación en cualquier clima. Requieren materiales para núcleo, filtros, etc.

Concreto gravedad

Adecuadas en valles amplios, desde que la excavación sea menor de 5 a 10 m. Se acepta desgaste limitado de la roca. Deben chequearse las discontinuidades de la roca con relación al deslizamiento. Tienen bajos esfuerzos de contacto. Requieren de materiales que a veces toca importar como el cemento.

Contrafuertes

Como presas de gravedad, pero mayores esfuerzos de contacto, requieren de roca sana. El ahorro de concreto con relación a las presas de gravedad es del 40 al 60%.

Arco

Adecuadas en gargantas estrechas con rocas sana de alta resistencia y poca deformabilidad en las zonas de fundación y estribos. Alta carga sobre los estribos. El ahorro de concreto con relación a las presas de gravedad es del 50 al 85%.

Bibliografía: PRESAS -M. E. Guevara A. Centrales hidroeléctricas. http://www.arqhys.com/construccion/presas-tipos.html http://commons.wikimedia.org/wiki

http://presasuba.files.wordpress.com/2011/07/712px-mountaindelldam04.jpeg