Presas Hidraulicas 1825k

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INTRODUCCION Mediante este informe, analizaremos y daremos a conocer a detalle sobre las estructuras hidráulicas, y específicamente detallaremos lo más básico sobre las presas. Como bien sabemos toda estructura hidráulicas, tienen una función que las caracteriza de otras, por lo que como primer punto a tratar es su definición y sus respectivas funciones. Para poder analizar temas relacionados a una presa, básicamente hay que manejar términos esenciales que nos ayudarán a entender mejor la información dada, por lo que dentro de este informe se detallara esta terminología. En este caso no sólo contamos con un tipo de presas, más bien tenemos que se clasifican por dos casos, por su uso y por el tipo de material que se usa, por lo tanto nosotros analizaremos cada tipo de presa, generando información sobre sus características principales que los diferencia.

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OBJETIVOS GENERAL: -

Analizar y conocer tanto su definición, como los tipos y terminologías de las presas.

ESPECIFICOS: -

Informar sobre los antecedentes más significativos que tiene

-

esta estructura hidráulica. Explicar mediante un gráfico las partes que componen una

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presa. Diferenciar las características que los diferencian a los tipos de

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presas. Conocer los usos principales que tiene las presas.

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1. ANTECEDENTES En el Perú se tienen presas de diferentes usos o propósitos, volumen, diversas alturas asociadas a diversos formaciones rocosas o de depósitos, no consolidados, clima, estación meteorológica, condiciones hidrogeológicas, etc. A continuación describiremos algunas presas mayores de 30m construidas en el Perú. o Gallito Ciego. Río represado Jequetepeque (1,998) presa de enrocado con núcleo

impermeabilizado,

altura

112m

irrigación/energía,

volúmenes de 427 millones de m3, vida útil 50 años. o Mal paso Rio Mantaro (Junín – 1936) tipo enrocado, altura 76 m, volumen 29 millones de m3, vida útil s/l. o Yuracmayo Río blanco (Lima) 1,995 – presa de tierra, altura 66 m, uso propósito, energía agua potable, su volumen es de 46.5 millones de m3, vida útil 50 años.

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2. CONCEPTOS GENERALES  EL EMBALSE: Es el volumen de agua que queda retenido por la presa.  EL VASO: Es la parte del valle que inundándose, contiene el agua embalsada.  LA CERRADA O BOQUILLA: Es el punto concreto del terreno donde se construye la presa.  PRESA O CORTINA: Propiamente dicha, cuyas funciones básicas son: garantizar la estabilidad de toda la construcción, soportando un empuje hidrostático del agua y no permitir la filtración del agua.  ALIVIADERO: Vertedero, conducto, túnel, canal u otra estructura diseñada para permitir descargar con seguridad los caudales de las crecientes cuando el embalse está lleno.  BORDE LIBRE: Distancia vertical entre el nivel normal del embalse y la cresta de la presa.  BORDE LIBRE MOJADO: Distancia vertical entre el nivel normal y el nivel máximo del embalse.  BORDE LIBRE SECO: Distancia vertical entre el nivel máximo y la cresta de la presa.  CRESTA DE LA PRESA: Cima o parte más alta de la presa.  CRESTA DEL ALIVIADERO: La parte más alta de la sección de derrame.  DESCARGA DE FONDO: Abertura o conducto más bajo, bien sea a través o por los lados de la presa, que permite desaguar el embalse.  DESCARGA DE MEDIO FONDO: Igual a la anterior, pero ubicada por encima de una toma o descarga más baja.  ESTRIBO: Material natural no perturbado por debajo de la superficie de excavación, comprendido entre la base de la presa y su cresta, contra el cual son colocados los extremos de la presa.  NIVEL NORMAL: Nivel del agua cuando el embalse está lleno.  NIVEL MÁXIMO: Nivel máximo del agua previsto en el diseño.  NIVEL MÍNIMO DE OPERACIÓN: Nivel más bajo hasta el cual puede descender el embalse y aun seguir prestando los servicios funcionales previstos.  NIVEL MUERTO: Nivel mínimo hasta donde puede vaciarse el embalse, por gravedad.

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 SOBRECARGA: Volumen ocupado temporalmente por el agua en un embalse (creciente), por encima del nivel normal.  TOMA: Estructura en la cara aguas arriba de la presa, o dentro del embalse, para dirigir el agua a un conducto, túnel, canal, o tubería.  VOLUMEN ACTIVO: Volumen del embalse por encima del almacenamiento inactivo, que se puede utilizar para, generación de energía, riego, abastecimiento, etc. No comprende la sobrecarga.  VOLUMEN INACTIVO: Volumen del embalse por encima del almacenamiento muerto que no es utilizado en la explotación normal de la presa.  VOLUMEN MUERTO: Volumen de agua y/o sedimento almacenado por debajo de la toma o descarga más baja, y que no puede ser extraído del embalse por gravedad (no confundir con el volumen de sedimentos).  VOLUMEN TOTAL: Suma de los volúmenes activo, inactivo y muerto en un embalse.  ESCALA O ESCALERA DE PECES: permite la migración de los peces en sentido ascendente de la corriente (en algunos casos se instalan ascensores para peces).  CIMENTACIÓN: es la parte de la estructura de la presa, a través de la cual se transmiten las cargas al terreno, tanto las producidas por la presión hidroestática como las del peso propio de la estructura.  COMPUERTAS: son los dispositivos mecánicos destinados a regular el caudal de agua a través de la presa.

3. DEFINICION Se denomina presa a una barrera fabricada con piedra, hormigón o materiales sueltos, que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un río o arroyo. 4. FINALIDAD Tiene la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regadío, para elevar su

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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.

5. CUALIDADES DE LAS PRESAS  Acumulación de grandes presas de agua.  Influencia de estructura del agua en el embalse.  Se emplazan siempre en un valle. 6. USOS DE LAS PRESAS  Irrigación  Abastecimiento de agua potable.  Generación de energía eléctrica.  Control de Inundaciones  Navegación  Acuacultura  Recreación 7. PARTES DE UNA PRESA  PARAMENTOS, CARAS O TALUDES Son las dos superficies más o menos verticales principales que limitan el cuerpo de la presa, el interior o de aguas arriba, que está en o con el agua y el exterior o de aguas abajo.  CORONACION Es la superficie que delimita la presa superiormente.  CORTINA Estructura de una presa que cierra el paso al agua de la corriente para provocar su almacenamiento.  ESTRIBOS Son los laterales del muro que están en o con la cerrada contra la que se apoya. ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS - PRESAS

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 CIMENTACION Es la parte de la estructura de la presa, a través de la cual se transmiten las cargas al terreno, tanto las producidas por la presión hidrostática como las del peso propio de la estructura.  ALIVIADERO Es la estructura hidráulica por la que rebosa el agua excedentaria cuando la presa ya está llena. Destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales. Existen diversos tipos según el uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.  COMPUERTAS Vertedero de la presa Feraday - Oregón Son los dispositivos mecánicos destinados a regular el caudal de agua a través de la presa.  DESAGUE DE FONDO Permite mantener el denominado caudal ecológico aguas abajo de la presa y vaciar la presa en caso de ser necesario.  LAS TOMAS Son también estructuras hidráulicas, pero de menor entidad, y son utilizadas para extraer agua de la presa para un cierto uso, como puede ser abastecimiento a una central hidroeléctrica o a una ciudad.

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8. CARACTERISTICAS DE UNA PRESA a. Debe ser lo más impermeable posible, geológicamente óptima. b. Debe poseer un sitio adecuado para colocar la presa, es decir, una garganta y un suelo resistente. c. Disponibilidad de materiales de construcción próxima a la presa. d. Geológicamente estable para fundar estribos. e. Buena capacidad de almacenamiento, es decir, que se almacenen grandes volúmenes de agua, con costos relativamente bajos. f. Agua de buena calidad. g. Sitio apropiado para la colocación de aliviaderos u obras de toma. 9. ANALISIS PARA LA SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA A. Altura de la presa: - Menores a 30 metros, el 80% son de presas de tierra. - Mayores de 150 metros, el 60% son presas de hormigón. B. Geomorfología de la cerrada, valles amplios (presas de tierra), valles estrechos (presas de hormigón). C. Condiciones geológicas geotécnicas de la cimentación, es decir, cuando el macizo de cimentación es muy deformable (rocas blandas o suelos) o de baja resistencia se construyen presas de tierra. D. disponibilidad de los materiales de construcción. - Áridos para las presas de hormigón. - Materiales sueltos para las presas de tierra. 10. TIPOS DE PRESAS o Presas de tierra - Secciones homogéneas - Sección graduada o zonada - Sección de enrocamiento con corazón impermeable. - Presas de pantalla. o Presas de concreto u hormigón - Presas de gravedad (mayor volumen de hormigón sin estribos). - Presas de contrafuerte (presas de gravedad aligeradas con -

elementos estructurales transversales). Presas de arco – gravedad (con estribos y planta en arcos). Presas de arco - bóveda.

11. CLASIFICACION DE LAS PRESAS

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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 características del terreno y los usos que se le quiera dar al agua, condicionan la elección del tipo de presa más adecuado. Existen numerosas clasificaciones, dependiendo de: Según su estructura: -

De gravedad De contrafuertes De arco simple Bóvedas o arcos de doble curvatura. Mixta, si está compuesta por partes de diferente tipología

Según su uso: -

Presas de almacenamiento Presas de derivación Presas reguladoras Acumulación de grandes presas de agua.

Por los materiales de construcción: -

Presas de tierra Presas de enrocamiento Presas de concreto tipo gravedad.Especial.

SEGÚN ESTRUCTURA – FORMA DE RESISTIR EL EMPUJE HIDROSTÁTICO 11.1.

PRESAS DE 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 este 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. Dentro de las presas de gravedad se puede tener:

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-

Escollera o materiales sueltos: de tierra o suelo homogéneo, tierra

-

zonificada, CFRD (enrocado con losa de hormigón) y otros. De hormigón: tipo HCR (hormigón compactado con rodillos) y hormigón convencional. Su estructura recuerda a la de un triángulo isósceles ya que su base es ancha y se va estrechando a medida que se asciende hacia la parte superior aunque en muchos casos el lado que da al embalse es casi vertical. La razón 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 presión en el fondo del embalse es mayor que en la superficie. De esta forma, el muro tendrá que soportar más presión en el lecho del cauce que en la superficie. La inclinación sobre la cara aguas arriba hace que el peso del agua sobre la presa incremente su estabilidad.

11.2. PRESA 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 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. Estas presas precisan de un 35 a un 50% del hormigón que necesitaría una de gravedad de tamaño similar aunque a pesar del ahorro de hormigón las presas de contrafuertes no son siempre más

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económicas que las de gravedad, ya que el costo de las complicadas estructuras para forjar el hormigón y la instalación de refuerzos de acero suele equivaler al ahorro en materiales de construcción. Este tipo de presa es necesario en terrenos poco estables.

11.3. ARCO SIMPLE Es aquella en la que su propia forma es la encargada de resistir el empuje del agua. Debido a que la presión se transfiere en forma muy concentrada hacia las laderas de la cerrada, se requiere que esta sea de roca muy dura y resistente. Constituyen las represas más innovadoras en cuanto al diseño y que menor cantidad de hormigón se necesita para su construcción. 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).

Por su forma geométrica resisten y transmiten las cargas a los cimientos como a los estribos.

11.4. BÓVEDAS O ARCO DE DOBLE CURVATURA Curvatura en el plano vertical y en el plano horizontal. La curvatura presenta una convexidad dirigida hacia el embalse, con el fin de que la carga se distribuya por toda la presa hacia los extremos. ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS - PRESAS

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Para lograr sus complejas formas se construyen con hormigón (necesita menos hormigón que la de gravedad) y requieren gran habilidad y experiencia de sus constructores, que deben recurrir a sistemas constructivos poco comunes.

Presa GORDON en Tasmania, Australia – Presa en Arco

11.5. PRESA DE ARCO - GRAVEDAD Combina características de las presas de arco y las presas de gravedad y se considera una solución de compromiso entre los dos tipos. Tiene forma curva para dirigir la mayor parte del esfuerzo contra las paredes de un cañón o un valle, que sirven de apoyo al arco de la presa. Además, el muro de contención tiene más 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.

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Presa de Embalse de Santa Eulalia.

11.6. PRESA PUENTE Combina dos características, por un lado está la presa y sobre esta un puente elevado. Este tipo de Presa-Puente está prevista en el Maxi Mega Proyecto de unión de Europa-África. POR LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN 11.7. PRESAS DE HORMIGÓN Son las más utilizadas en los países desarrollados ya que con éste material se pueden elaborar construcciones más estables y duraderas. Normalmente, todas las presas de tipo gravedad, arco y contrafuerte están hechas de este material. Algunas presas pequeñas y las más antiguas son de ladrillo, de sillería (es una piedra labrada por varias de sus caras,

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generalmente en forma de paralelepípedo, y que forma parte de las obras defábrica.) y de mampostería.

11.8. PRESAS DE MATERIALES SUELTOS Son las más utilizadas en los países 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 más utilizados en su construcción son piedras, gravas, arenas, limos y arcillas aunque dentro de todos estos los que más destacan son las piedras y las gravas. Este tipo de presas tienen componentes muy permeables, por lo que es necesario añadirles un elemento impermeabilizante. Además, estas estructuras resisten siempre por gravedad, pues la débil cohesión de sus materiales no les permite transmitir los empujes del agua al terreno. Este elemento puede ser arcilla (en cuyo caso siempre se ubica en el corazón del relleno) o bien una pantalla de hormigón, la cual se puede construir también en el centro del relleno o bien aguas arriba.

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Se usan materiales tal y como se encuentran en la naturaleza sin más elaboración artificial que el apisonado o la adición de agua para la debida compactación. Estas presas tienen el inconveniente de que si son rebasadas por las aguas en una crecida, corren el peligro de desmoronarse y arruinarse. En España es bien recordado el accidente de lapresa de Tous conocido popularmente como la "Pantanada de Tous". 11.9. PRESAS DE ENROCAMIENTO Este tipo de presas en ocasiones es clasificado entre las de materiales sueltos; pero su forma de ejecución y su trabajo estructural son diferentes. El elemento de retención del agua es una cortina formada con fragmentos de roca de varios tamaños, que soportan en el lado del embalse una cara de hormigón la cual es el elemento impermeable. La pantalla o cara está apoyada en el o con la cimentación por un elemento de transición llamado plinto, que soporta a las losas de hormigón. Este tipo de estructura fue muy utilizado entre 1940 y 1950 en cortinas de alturas intermedias y cayó en desuso hasta finales del siglo XX, cuando fue retomado por los diseñadores y constructores al disponer de mejores métodos de realización y equipos de construcción más eficientes.

SEGÚN APLICACIÓN  Presas filtrantes o diques de retención Son aquellas que tienen la función de retener sólidos, desde material fino, hasta rocas de gran tamaño, transportadas por torrentes en áreas montañosas, permitiendo sin embargo el paso del agua. ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS - PRESAS

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 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 daño a los terrenos situados aguas abajo de la presa en casos de fuerte tormenta.  Presas de derivación El objetivo principal de estas es elevar la cota del agua para hacer factible su derivación, controlando la sedimentación del cauce de forma que no se obstruyan las bocatomas de derivación. Este tipo de presas son, en general, de poca altura ya que el almacenamiento del agua es un objetivo secundario.

Presa de Derivación – Rio Mosa

Las partes de una presa derivadora se dividen en: o Cortina o Dique Derivador o Bocatoma o Desarenador

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 Presas de almacenamiento El objetivo principal de estas es retener el agua para su uso regulado en irrigación, generación eléctrica, abastecimiento a poblaciones, recreación o navegación, formando grandes vasos o lagunas artificiales.

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