Curso: ESTRUCTURAS HIDRULICAS
Docente: Msc. RICARDO NARVAEZ ARANDA
PRESAS
Contenido:
1. DEFINICIONES Y OBJETIVOS
2. CLASIFICACIN
3. SELECCIN DEL TIPO DE PRESA
4. DETERMINACION DE LA ALTURA DE PRESA
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Una presa es un lago artificial que se
forma al construirse un muro grueso
que interrumpe el curso de un ro, con
el fin de controlar el caudal de agua.
Las presas tienen como propsito
almacenar este lquido para el riego y el
consumo humano; o bien para la
produccin de energa elctrica.
DEFINICIONES Y OBJETIVOS Msc. RICARDO NARVAEZ ARANDA
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Elevar su nivel para poder conducirla por alguna estructura de conduccin.
Formar un depsito que retenga los excedentes hdricos, para poder compensar luego los perodos de escasez, o
para amortiguar (laminar) las crecidas.
Con la cortina se represa el agua hasta una elevacin suficiente que permita derivar el gasto por la bocatoma y
se disea para que la corriente pase sobre ella, ya sea
parcial o totalmente su longitud.
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La longitud de la corona de la presa no ser menor de 500 m
La capacidad del reservorio formado por la presa no ser menor que un milln de metros cbicos
El mximo flujo de descarga distribudo por la presa no ser menor que 2000 m3/s
La presa tiene problemas de fundacin especialmente difciles
La presa es de un diseo inusual
CLASIFICACIN
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Se puede intentar una clasificacin de estas
cortinas considerando varios aspectos:
1. POR SU EJE EN PLANTA:
Rectas
Curvas
La lnea del eje por lo general es recta, y normal a la corriente, pero en ocasiones debido a la topografa o
geologa, del cauce se adaptan ejes curvos y mixtos con
el fin de disminuir las excavaciones y volmenes del
material en el cuerpo de la cortina o bien por cimentarla
en los estratos geolgicos mas favorables del sitio.
2. POR SU MATERIAL Msc. RICARDO NARVAEZ ARANDA
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De concreto:
Presas de gravedad
Presas de arco
Presas con contrafuertes
Pre / post-tensadas.
De terrapln:
Presas de tierra
Presas de enrocado / escollera.
Compuestas
PRINCIPALES TIPOS DE PRESAS
MATERIALES SUELTOS
PRESAS DE TIERRA
ESCOLLERA
HOMOGENEA
MODIFICADA
CONCRETO
GRAVEDAD
ARCO
MACIZAS
ALIGERADAS
CURVATURA HORIZONTAL
DOBLE CURVATURA Msc. RICARDO NARVAEZ ARANDA 7
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POR SU FUNCION
Presas de Almacenamiento:
Sirvan para embalsar agua en pocas de
lluvia, para utilizarla en pocas de estiaje,
que puede ser estacionales, anuales, o de
perodos ms largos.
Presas de Derivacin:
Se construyen para proporcionar la carga
hidrulica necesaria para desviar el agua
hacia tneles, canales, etc. Se emplean en
los proyectos de riego, energa, para uso
industrial, agua potable, etc.
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Presas de Regulacin:
Sirven para controlar el escurrimiento de las
avenidas y para detener los sedimentos,
evitando en el primer caso las inundaciones y
las consecuencias derivadas de este
fenmeno.
En el segundo caso, permiten incrementar la
vida til de los embalses de almacenamiento
construdos aguas abajo.
PRESAS DE GRAVEDAD
DE CONCRETO
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La presin que el agua ejerce sobre la presa, por un
lado tiende a hacerla "deslizar" sobre su fundacin y
por otro a "volcarla" hacia aguas abajo. Las Presas de
gravedad son todas aquellas en las que el peso propio
de la presa es el que impide que se produzcan alguna
de estas dos situaciones.
Podramos imaginar que la transferencia del empuje del
agua hacia la fundacin se realiza a travs de la presa,
la que ser ms estable cuanto "ms pesada" sea.
Desde este punto de vista, tanto una presa de
materiales sueltos como una de hormign, son de
gravedad. Sin embargo, suelen llamarse as a las presas
macizas de hormign.
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El cuerpo de las presas de hormign, se compone de
cemento, piedras, gravas y arenas, en proporciones
variables segn el tipo de estructura y las partes de las
mismas que se trate.
La particularidad de este material, que le permite adoptar
complejas formas una vez fraguado, da la posibilidad de
optimizar la forma y, por lo tanto disponer el peso de una
manera tal que sea mayor la capacidad de la presa en su
conjunto para resistir el empuje.
PRESAS DE ARCO
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Las presas en arco transmiten el empuje del agua hacia su
fundacin y sus apoyos, denominados estribos,
aprovechando su forma de "cscara".
Las presas en arco pueden ser de curvatura horizontal o de
doble curvatura conocidas como bveda o cpulas. Las
presas de arco son sumamente esbeltas adquiriendo
formas muy audaces y complejas, las que les permiten ser
muy altas y de poco espesor.
Para lograr sus complejas formas se construyen con
hormign y requieren gran habilidad y experiencia de sus
constructores, los que deben recurrir a poco comunes
sistemas constructivos.
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Debido a que transfieren en forma muy concentrada
la presin del agua al terreno natural, se requiere
que ste sea de roca muy sana y resistente, la que
debe tambin ser muy bien tratada antes de asentar
en ella la presa.
PRESA DE MATERIALES SUELTOS Msc. RICARDO NARVAEZ ARANDA
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Son presas de gravedad en las que materiales provistos por
la naturaleza no sufren ningn proceso qumico de
transformacin, siendo tratados y colocados mediante
procedimientos de compactacin propios de la mecnica de
suelos.
En su composicin intervienen, piedras, gravas, arenas,
limos y arcillas, siendo denominadas como presas de
escollera cuando ms del 50 % del material est compuesto
por piedra y presas de tierra cuando son materiales de
granulometras ms pequeas.
Cuando todo el material que componen las presas de
materiales sueltos tiene las mismas caractersticas, se
denominan homogneas, pudiendo tratarse de materiales
ms o menos impermeables.
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O bien pueden ser heterogneas, que son las ms comunes,
cuando se colocan diferentes materiales zonificados, con
ncleo impermeable y materiales ms permeables a medida
que nos alejamos del centro de la presa.
La impermeabilidad puede lograrse tambin mediante
pantallas o diafragmas. Estas variantes pueden presentarse
mediante configuraciones que se integren con distintas
participaciones de las diversas caractersticas mencionadas.
Las presas de materiales sueltos no soportan ser
sobrepasadas por una crecida. Por ello es necesario,
basndose en el conocimiento del comportamiento histrico
del ro, efectuar una prediccin de la forma en que se deber
operar el embalse formado, para evitar que en toda la vida de
la obra sea sobrepasada por ninguna crecida.
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ELEMENTOS Y CARACTERSTICAS GEOMTRICAS
FACTORES CONDICIONANTES:
Funcin de la obra.
Cimentacin.
Materiales.
Clima y sismicidad.
Equipo de construccin.
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Funcin de la obra: Los proyectos de presas son de dos tipos: los que
almacenan agua y los que las retienen temporalmente. Dentro del
primer grupo caven distinciones en funcin del valor que tiene el
agua; no es lo mismo un aprovechamiento urbano en lugar donde se
escasea el agua, que otro de tipo rural en una regin de precipitacin
media.
Cimentacin : Se pueden usar varios mtodos de control de las
filtraciones, que dependen de los requisitos para evitar la prdida de
agua. El objetivo de las cimentaciones es permitir el paso libre de la
corriente y disipar la presin sin que se altere la estructura.
Materiales : La clasificacin ms comn que se usa en la discusin
de los procedimientos de construccin se basa en los materiales
que forma la estructura.
En esta clasificacin tambin se menciona el tipo bsico de
proyecto como, por ejemplo, para presas de concreto de gravedad y
las tipo arco.
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CLIMA Y SISMICIDAD
La lluvia puede ser un obstculo serio para compactar el suelo en
forma controlada. Pero cuando la construccin se realiza en un
ambiente clido influye en los suelos limosos. Ambas situaciones
deben conocerse en la etapa de diseo para establecer normas de
trabajo o modificaciones de la seccin del borde que se hagan
posible la correcta ejecucin de la estructura.
La sismicidad de la regin puede aconsejar que se deseche la
construccin, de una cortina por el procedimiento hidrulico, ya que
el material se coloca saturado y en estado suelto. Salvo casos
particulares, los suelos compactados en terraplenes de baja altura,
aunque se encuentren saturados, exhiben un comportamiento
satisfactorio bajo las acciones de los sismos intensos debido a que
son expansivos. La presencia de limos no plsticos y arenas finas
uniformes y en condisiones sueltas bajo una obra hidrulica, puede
llevar a rechazar el sitio elegido por el peligro de licuacin.
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CONSTRUCCIN: El rpido progreso de los
conocimientos sobre la mecnica de los suelos, se
ha traducido en un gran adelanto en el conocimiento
de los factores que influyen en la transformacin de
la tierra suelta y el material estructural. Los
progresos futuros en el campo de las terracerias,
dependen no solamente de la mecnica de suelos y
de la ingeniera de la cimentacin, sino tambin de
los buenos mtodos de construccin.
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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.
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Los contrafuertes son especies de costillas
estructurales perpendiculares al eje de la presa, que se
unen hacia aguas arriba con losas de hormign que
"sostienen" el agua, reciben su empuje y lo "transmite" a
los contrafuertes, los que a su vez trasladan los
esfuerzos a las fundaciones de la presa.
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PRESAUBICACION
(RIO)ALTURA (m) TIPO
AO DE
PUESTA EN
SERVICIO
PROPOSITO
MAL PASOJUNIN
(MANTARO)70
TIERRA Y
ENROCADO1936 ENERGIA
SAN LORENZOPIURA
(CHILIPICO)57
TIERRA Y
ENROCADO1958 IRRIGACION
EL FRAYLEAREQUIPA
(BLANCO)74
CONCRETO EN
ARCO1961 IRRIGACION
TINAJONES
LAMBAYEQUE
(QDA.
AREQUIPEA)
40 TIERRA 1968 IRRIGACION
AGUADA
BLANCA
AREQUIPA
(CHILI)45
ENROCADO CON
PANTALLA DE
ACERO
1971 IRRIGACION
TABLACHACAHUANCAVELICA
(MANTARO)80
CONCRETO-
GRAVEDAD1972 ENERGIA
POECHOSPIURA
(CHIRA)48 TIERRA 1975 IRRIGACION
CONDOROMAAREQUIPA
(COLCA)92 TIERRA 1985 IRRIGACION
GALLITO
CIEGO
CAJAMARCA
(JEQUETEPEQUE)112
TIERRA Y
ENROCADO1987 IRRIGACION
YURACMAYOLIMA
(BLANCO)56 TIERRA 1992
ENERGIA Y
AGUA
POTABLE
PRINCIPALES PRESAS DEL PERU
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LAS PRESAS MAS IMPORTANTES
DE MEXICO
Presa Capacidad (millones de metros
cbicos-MMC)
La Angostura (Belisario Domnguez) 20,217
Nezahualcyotl (Malpaso) 14,028
Chicoasn (Manuel Moreno Torres) 11,883
Infiernillo 11,860
Presidente Miguel Alemn (Temascal) 9,106
Internacional La Amistad 7,000
Aguamilpa 7,000
Miguel de la Madrid (Cerro de Oro) 5,380
Internacional Falcn 4,908
lvaro Obregn (Oviachic) 4,200
Presidente Adolfo Lpez Mateos (Humaya) 4,064
Lzaro Cardenas (El Palmito) 4,438
Miguel Hidalgo (El Mahone) 4,030
Presidente Plutarco Elas Calles 3,676
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SELECCIN DEL TIPO DE PRESA
Los principales factores involucrados son los siguientes:
a) Factores topogrficos (forma del valle):
Valle en V presa de arco
Valle en U presa de gravedad o terrapln
Si B/H < 4 arco
Si B/H vara entre 4 y 7 arco grueso; arco gravedad
Si B/H > 7 gravedad; contrafuertes, terrapln
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SELECCIN DEL TIPO DE PRESA
b) Calidad de la roca:
Los niveles promedio de esfuerzo transmitidos por las
presas a la fundacin son los siguientes:
Presin o Esfuerzo de Presa Roca o Fundacin
Presa con contrafuertes: 7 MN/m2
Presa de gravedad: 4 MN/m2
Presa de arco: 10 MN/m2
Presa de terrapln: 2 MN/m2
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DETERMNACION DE LA ALTURA DE LA
PRESA Se debe tomar en cuenta:
Nivel alcanzado en el reservorio durante el trnsito de la avenida de diseo en el vaso.
Sobre elevacin por empuje del viento (wind set-up).
Accin de las olas
Disposicin de un margen libre adecuado. Una estimacin preliminar del margen libre es la siguiente:
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D 6200
cos F VS
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