Las presas se construyen para retener agua o evitar su movimiento. Este artículo analiza los diferentes tipos de represas en todo el mundo.
Dependiendo del tipo de materiales utilizados, tipo de estructura, forma estructural, etc., se pueden clasificar las presas. Hay más de 10 categorías principales de represas en todo el mundo.
Este artículo analiza las presas de arco, presas de control, presas de enrocado, presas de tierra, etc.
Los tipos de presas más convencionales y simples son las presas de tierra, que vemos con mayor frecuencia.
que es una presa
Esta es la gran pregunta que impregna todo el artículo…
Una presa es una estructura construida para retener agua. Puede ser una combinación de varias estructuras o una sola estructura.
Una gran presa construida para la producción de agua potable y el riego tiene principalmente un aliviadero, estructuras de escorrentía, estructuras de presa, etc.
También hay opciones para generar electricidad. Dependiendo del uso previsto de la estructura, se añaden estructuras a las presas.
Básicamente, se construirán las siguientes estructuras que conectan/están conectadas a las presas:
- Desbordamiento :
Es la principal estructura estructural vinculada al cuerpo de la presa. Ya sea que la presa esté hecha de concreto, enrocado, tierra, etc., se construye un aliviadero para controlar el agua adicional recolectada en el embalse y mantener el embalse en niveles operativos óptimos. Elementos como bancos de quilla, vertederos, compuertas, sistemas de control, compuertas, canalones y cuencas calmantes son las estructuras más importantes del aliviadero. Además, se podrían construir puentes sobre aliviaderos, que generalmente son postensados.
- Muros guía :
Suele haber deflectores cerca de los aliviaderos. Uno de ellos puede servir como estribo de la presa, como se muestra arriba. El otro (a la derecha) sirve de estribo a la presa. Los deflectores son estructuras bastante grandes, que generalmente se encuentran en estructuras hidráulicas.
La mayoría de las estructuras hidráulicas se ubican entre la gravedad y las estructuras de los muros de contención. Están equipados con refuerzos para absorber las fuerzas que se producen.
Además, debido a la limitada flexión en el diseño y la construcción, también se utilizan materiales significativamente más gruesos. Por ejemplo, si el cuerpo de la presa está conectado al deflector y se mueve debido a la carga lateral, la presa puede fallar debido al movimiento del cuerpo de la presa hacia la pared. La deflexión lateral será mayor para estas estructuras si no tienen suficiente rigidez lateral porque la altura de apoyo es demasiado alta.
Además, la deflexión de las paredes laterales del aliviadero debe limitarse para que las estructuras de la compuerta funcionen correctamente. El movimiento lateral excesivo puede causar fallas mecánicas del sistema.
- Túneles de desvío y tapones :
La construcción de túneles o estructuras de desvío y tapones de hormigón es común en todo tipo de presas. Las represas se construyen en ríos o vías fluviales para estancar el agua. Durante la fase de construcción de la presa, el agua existente debe desviarse en otra dirección o dirigirse aguas abajo sin obstaculizar la construcción. Si hay roca sólida en la zona donde se está construyendo la presa, se construye un túnel debajo del cuerpo de la presa o en una zona cercana para redirigir el agua.
El túnel de desvío debe diseñarse y construirse teniendo en cuenta el caudal máximo que puede presentarse en el río. Los estudios hidrológicos realizados específicamente sobre este tema constituyen la base para la selección del tamaño del túnel. Este dato se tiene en cuenta en el diseño de la presa y aliviadero. Por lo tanto, estos datos están disponibles y pueden usarse para la construcción del túnel de desvío.
Después de la construcción de la presa, se debe cerrar el flujo de agua. El mecanismo utilizado para detener el movimiento del agua o sellar el túnel se llama tapón de hormigón. Un tapón de hormigón es un relleno de hormigón o de hormigón armado diseñado para sellar el túnel. Después de hormigonar el tapón, se inyecta mortero para asegurar que no queden huecos en el hormigón, especialmente en la parte superior del tapón.
- Enchufes básicos : El nombre en sí da una idea de la estructura. Los drenajes inferiores están integrados en los depósitos en el nivel más bajo de la estructura. Consisten en una estructura de esclusa que permite la liberación de agua.
Los principales usos son la liberación de efluentes ecológicos necesarios para mantener la estabilidad ambiental y satisfacer las demandas de uso aguas abajo, el uso de agua de abastecimiento para los sistemas de riego aguas abajo que existían antes de la construcción de la presa, la liberación del exceso de agua del embalse, el uso de reducciones el nivel de agua del depósito para trabajos de mantenimiento, etc.
- Canal de transferencia y túnel : El canal de transferencia se construye para desviar agua de un embalse a otra área u otro embalse. Si hay una pequeña presa que puede recoger agua, se utilizan canales de transferencia para dirigir el agua al depósito principal.
Un canal de transmisión puede ser un canal abierto o un túnel . Al inicio del embalse suele haber un túnel. Sin embargo, más allá de cierta distancia, podría construirse como un canal abierto dependiendo de la topografía de la zona. Además, construir un túnel es una opción costosa.
- Suministro de agua para riego : Uno de los propósitos más importantes de una presa es utilizar el agua recolectada en el embalse para riego. Las salidas de riego se construyen como estructuras de túneles al comienzo del suministro de agua. Al igual que los canales de transferencia, estas estructuras están construidas de manera similar.
- Registro para generación de energía y central eléctrica : La mayoría de las grandes represas se construyen para generar energía hidroeléctrica. La energía hidroeléctrica es una de las fuentes de energía que no daña la naturaleza.
Las estructuras de captación se construyen junto con la presa o en otro lugar del embalse que tenga la carga adecuada o en el lugar donde produzcan mayor carga. La cabeza del agua es una de las energías más importantes que se convierte en electricidad. Dependiendo del diseño, las plantas se construyen lejos de la abertura de entrada, especialmente si se utiliza una altura alta para generar electricidad.
Cuando la descarga se produce en la base se utilizan turbinas cuando no es posible un mayor desnivel, la toma de energía y la planta están muy cerca de la presa. La planta podría construirse como parte de la estructura de la presa, si la presa es de hormigón, o podrían construirse juntas.
- Cortina de unión : Es el principal obstáculo al movimiento del agua bajo el cuerpo de la presa. Aunque la mayoría de los tipos de presas se construyen sobre cimientos de roca, pueden existir caminos de infiltración, huecos, etc. que permitan el movimiento del agua.
La roca no es impermeable. Huecos, grietas, zonas desgastadas, etc. debe rellenarse con mortero. El número o patrón de agujeros de lechada debe coincidir con la naturaleza de la roca.
En algunas presas también se construye un túnel de control o un túnel de inyección para poder realizar los trabajos de inyección necesarios en los puntos de infiltración en los tramos inferiores, incluso después de la fase de construcción.
Además, el diseño de una cortina de inyección reduce la flotabilidad o presión de flotabilidad en la presa. Esto reducirá significativamente los problemas de estabilidad de la presa.
- Presa de silla de montar : En resumen, las presas de silla de montar son uno de los tipos de presas que no pueden ser tan grandes como la presa principal, que se construye para evitar el movimiento del agua al llenar el embalse. La presa forma un embalse en el que el agua se distribuye sobre una superficie mayor.
La siguiente imagen, tomada de Internet, muestra un dique en silla de montar.
Puede haber lugares donde sea necesario bloquear el movimiento del agua a medida que aumenta el nivel del agua. Estas pequeñas represas se denominan represas en silla de montar. Sin embargo, en algunas situaciones, una presa de silla de montar también puede ser una presa grande a medida que crece el embalse.
- Terraplén
Una ataguía es parte del trabajo involucrado en la mayoría de los tipos de construcción de presas. La construcción de ataguías no se limita a la construcción de presas y es bastante común en estructuras por debajo del nivel del agua.
Como se explicó en relación con el túnel de desvío, es necesario desviar el río para que las obras puedan desarrollarse sin problemas tanto en la temporada seca como en la de lluvias.
La presa o estructura temporal construida al otro lado del río se llama ataguía.
La siguiente figura muestra un tipo de ataguía construida en el sitio.
Aunque la ataguía es una presa temporal, debe diseñarse con mucho cuidado para evitar fallas. Un desbordamiento o fallo de la ataguía tendrá un impacto significativo en los trabajos de construcción de la presa principal.
Por lo tanto, el riesgo probable debe minimizarse teniendo en cuenta un período de retorno de inundación adecuado.
El artículo de Wikipedia sobre Cofferdam también tiene información detallada sobre este tema.
Ahora analicemos los diferentes tipos de represas en el mundo.
represas de tierra
Las presas de tierra también se conocen como presas. Debido a que se utiliza tierra para construir este tipo de presas, también se les llama presas de sumideros.
Las presas de tierra se construyen con materiales impermeables, como la arcilla. Dependiendo del diseño, se puede colocar la capa impermeable sobre el núcleo y se puede colocar otro material al lado del núcleo.
La siguiente figura muestra la estructura típica de una presa de tierra.
La figura de arriba muestra la estructura básica de la presa de tierra. Una presa completa puede equiparse con complementos adicionales que mejoren su funcionamiento y seguridad.
Para evitarlos y minimizar la penetración, el núcleo de la presa podría continuar hasta la capa impermeable. Al construir un núcleo como se describe anteriormente, se minimiza la intrusión. Sin embargo, no podemos evitar completamente la intrusión.
Por lo tanto, se construye un drenaje aguas abajo de la presa. La descarga podría ocurrir a lo largo del núcleo y alejándose de la presa en dirección aguas abajo, como se indica en la figura anterior.
La selección del material para el drenaje debe realizarse con precaución. En la parte final del artículo, bajo Represas, discutimos la selección de materiales para cada capa.
Según algunos hallazgos , el 33% de las fallas de las presas se deben a una infiltración excesiva . Por lo tanto, la selección del material y diseño de la presa es de gran importancia.
Hay dos tipos principales de presas de tierra.
- Presas homogéneas : Utilice el mismo material que en la siguiente figura para construir el cuerpo de la presa. Sin embargo, otros componentes, como los drenajes y la protección de taludes de presas, se fabrican con materiales adecuados.
- Tipo de zona : La principal diferencia entre las presas zonales es la adición de un núcleo central. La construcción de presas zonales es más adecuada para presas más grandes.
Además del método descrito anteriormente, las presas se pueden clasificar como se muestra en la siguiente figura.
La elección de la pendiente del terraplén es un factor decisivo en términos de estabilidad. En el proyecto original se pueden utilizar los terraplenes existentes de presas ya construidas.
Se debe comprobar la estabilidad del talud elegido. Esto se puede hacer manualmente o calcularse utilizando el software adecuado.
La mejor manera de analizar este tipo de presas es utilizar un software adecuado. Podemos determinar el factor de seguridad crítico en función de diferentes niveles de falla.
Selección de materiales
La selección del material adecuado para la presa de tierra es un factor muy importante. Las siguientes imágenes muestran la selección de materiales para diferentes ocasiones.
- Recubrimientos homogéneos de material de presa.
- Envolventes de material de vertedero zonificado
- Material de filtro y drenaje cubierto.
Se debería desarrollar un diagrama similar para la presa basado en el proyecto. Las imágenes proporcionadas a continuación son una selección de materiales basada en la gradación de los materiales. Además, se están desarrollando esquemas de naturaleza similar para este tipo de presas.
Además de este método, se pueden realizar otras pruebas como límite de contracción, límite de plasticidad, límite de liquidez, etc. pueden realizarse para garantizar la idoneidad del material.
Fallos de presas de tierra
-
Error hidráulico : Existen principalmente cinco razones por las que este tipo de presas pueden fallar por acción hidráulica.
- cuando se desborda
- Erosión de laderas aguas arriba
- Formación de grietas por medidas forestales
- Erosión de pendientes inferiores
- Erosión de los dedos aguas abajo
- Daños por infiltración : Según algunos hallazgos, más del 33% de las presas fallan debido a infiltración. Por lo tanto, es muy importante prestar atención a la selección del material durante la planificación y garantizar un drenaje suficiente. Además, se debe seleccionar correctamente el material de drenaje para que funcione como se desea. Causas: tuberías a través del cuerpo de la presa, tuberías a través de los cimientos,
La figura superior muestra los caminos de infiltración que se pueden observar en una presa que no tiene núcleo en el medio. Se puede esperar un movimiento de infiltración similar en las presas. Por lo tanto, se deben proporcionar dispositivos de drenaje adecuados para evitar fallas en la presa.
Algunos de los métodos de falla de la infiltración se pueden destacar a continuación.
-
- Tubería a través del cuerpo de la presa
- Tubería a través de la base
-
Errores estructurales : Las fallas que ocurren en el cuerpo perineal entran en esta categoría.
- Las laderas superior e inferior
- Disminución repentina
- Construcción defectuosa
- Mantenimiento inadecuado
- Fallas sísmicas: las represas de tierra pueden fallar durante los terremotos debido al aumento de la presión del agua resultante del movimiento del agua o debido a una falla del cuerpo de la presa.
La siguiente imagen muestra una presa terminada.
presa de enrocado
Presas construidas con rocas y materiales impermeables. Las presas de enrocado son más populares, especialmente cuando los materiales necesarios están fácilmente disponibles.
Las presas de enrocado son presas zonales que incluyen diferentes zonas como núcleo, envoltura, filtros, drenajes, etc.
Veamos cuáles son los principales componentes de este tipo de presas.
Para facilitar la referencia, cada zona ha sido numerada. Son los siguientes:
- básico
- filtrar
- cruce
- Llenado aguas abajo
- relleno de roca
- relleno de roca
- relleno espeso
- Material de relleno cohesivo
Ahora analicemos algunas de las zonas importantes en una presa de enrocado.
básico
El núcleo de la presa es el corazón del cuerpo de la presa que resiste el movimiento del agua. Está estabilizado mediante escollera a ambos lados del núcleo.
Se utiliza arcilla como material del núcleo y su selección se realiza en función de la distribución del tamaño de las partículas y pruebas como el límite elástico, el límite plástico, el límite de contracción, etc. La mayoría de los tipos de presas construidas en todo el mundo enfatizan la consistencia y calidad de la arcilla utilizada. para la construcción, mantenga el tono.
Además, se utilizan criterios de permeabilidad para garantizar que se encuentren dentro de límites aceptables.
Como se muestra en la figura anterior, el núcleo de la presa se llena y compacta con materiales adecuados. El relleno se realiza en capas y cada capa se coloca entre dos pilares y se compacta.
En el núcleo no existen construcciones escénicas ni juntas verticales.
Como sabemos existe un contenido de humedad ideal para conseguir la máxima compactación. Por tanto, el agua se pulveriza de forma controlada durante la compactación.
Además se debe prestar especial atención a la hora de elegir la inclinación del núcleo. La información sobre proyectos construidos previamente y los requisitos de estabilidad puede ser útil para seleccionar la pendiente más adecuada.
Además, en este tipo de presas, la mayoría de las veces se acumulan reservas para continuar la construcción sin demora.
filtrar
El filtro es el material colocado cerca del núcleo. Aunque esperábamos que el núcleo fuera impermeable, es permeable.
El agua que fluye a través del núcleo aguas abajo debe filtrarse cuidadosamente sin lixiviar ni perder material del núcleo. Por tanto, los filtros están diseñados para suavizar la transición del agua infiltrada.
Existen tablas de diseño basadas en la distribución del tamaño de partículas que indican el rango de tamaño de partículas que se debe seleccionar para el filtro. Un tipo similar de tabla proporcionada en Earth Dam Design está disponible como referencia.
El material fino especificado junto al material del núcleo es el material del filtro. El filtro también se coloca junto con el material del núcleo de la presa. Primero se colocan los materiales de transición y filtrantes. Luego, el material del núcleo se coloca entre los materiales filtrantes en ambos lados.
Hay dos filtros a cada lado de la presa, como se indica en zonas típicas de este tipo de presa. El filtro aguas arriba también protege el núcleo y garantiza un movimiento uniforme del agua.
Además, en caso de caídas repentinas de agua, el filtro anterior funciona de la misma manera que el filtro posterior y protege el núcleo contra el lavado.
Además, en tales situaciones, se puede utilizar un filtro en la línea de suministro para controlar la rapidez con la que cae el nivel del agua en el núcleo. Si el nivel del agua en el núcleo baja repentinamente, esto tendrá un impacto negativo en la estabilidad del núcleo.
cruce
La transición es la zona en la que se mantiene la conexión del armazón. Se utiliza para aumentar gradualmente el tamaño de las partículas.
El filtro está hecho de material fino y el relleno de piedra es de roca de grano grueso. El material de transición se coloca en el medio para garantizar un cambio de material suave.
La distribución del tamaño de las partículas de los materiales de transición también debe controlarse durante la construcción de acuerdo con las especificaciones de diseño. De manera similar al material filtrante, existen tablas que deben usarse durante la construcción al seleccionar el tamaño de los materiales de transición.
En la ilustración de arriba, el relleno metálico al lado del material del filtro representa la transición.
relleno de roca
Se utiliza escollera para proteger la presa del movimiento del agua.
Cuando las olas golpean el cuerpo de la presa, el barro puede romperse. La energía de las olas debe disiparse adecuadamente sin dañar la presa.
Además, la construcción de enrocado es más importante en el caso de las presas de tierra. Pero incluso en el caso de las presas de enrocado, la construcción de enrocado es una buena opción si se tiene en cuenta la seguridad de la presa.
Además, la producción de enrocado para este tipo de presas no presenta mayores dificultades siempre que se disponga de los materiales adecuados.
relleno de roca
La mayor parte del material utilizado en este tipo de presas es piedra.
Como sugiere el nombre, la presa de enrocado está construida de piedra. Se trata de una construcción por fases en la que las capas individuales de transición, filtro y núcleo se colocan después de colocar el relleno de piedra.
El enrocado debe estar suficientemente compactado según las especificaciones. Se deberán realizar las pruebas necesarias para asegurar una compactación suficiente.
En la construcción de presas, a medida que aumenta la altura de la presa, se construyen bermas para aumentar la estabilidad del talud.
Los análisis de estabilidad de las presas de enrocado deben realizarse tanto para eventos normales como excepcionales, como los terremotos. Dado que la construcción de una presa implica enormes costos, debe ser estable a pesar de cualquier evento probable.
La planificación tiene en cuenta el terremoto más probable, la inundación máxima más probable, etc.
La pendiente del enrocado es el factor crucial que afecta a la estabilidad de la presa. La selección del talud de la presa se realiza en base a los perfiles de presa disponibles como perfil inicial. Después de la selección, se comprueba la estabilidad de la presa. En presas de este tipo, el principal factor a comprobar es la estabilidad del talud. Se comprueba el factor mínimo de seguridad frente a cargas habituales e inusuales.
Factor de seguridad contra vuelco
La siguiente tabla indica qué factor de seguridad se puede tener en cuenta en el análisis de estabilidad.
| estado del proyecto | Factor mínimo de seguridad |
| Nivel de servicio integral | 1.5 |
| Nivel mínimo de funcionamiento | 1.5 |
| Depósito vacío | 1.5 |
| Bajar rápidamente | 1.3 |
| Terremoto en la base de operaciones | 1.3 |
| El mayor terremoto creíble | 1.1 |
Los valores anteriores pueden variar de un estándar a otro. Sin embargo, no debería haber una diferencia significativa para este tipo de presas.
Los análisis de estabilidad se realizan utilizando software informático para obtener resultados más precisos. Sin embargo, para lograr los resultados correctos, la situación real debe idealizarse correctamente durante el análisis. Además, durante el análisis también se debe tener más en cuenta el comportamiento del material.
Podemos determinar el factor de seguridad crítico desde el software para la pendiente más crítica. Se puede utilizar software como Slope/w para comprobar la estabilidad de la presa.
Factor de seguridad contra resbalones
Se debe comprobar si la presa se desliza debido a cargas laterales.
Se debe mantener el factor mínimo de seguridad ante eventos habituales e inusuales (terremotos).
Se podrían adoptar las siguientes restricciones según lo establecido en EM 1110-2200.
| estado del proyecto | Factor de seguridad general |
| Situación normal: cargas operativas normales | 2.0 |
| Situaciones transitorias: fases de construcción | 1.5 |
| Situación excepcional: niveles extremos de agua, terremotos, etc. | 1.3 |
Análisis de lixiviados
Se debe comprobar si hay movimientos de filtración en la presa. Esto proporciona una visión clara del movimiento del agua a través del cuerpo y los cimientos de la presa.
Para el análisis se podría utilizar software como SEEP/W.
Los resultados del análisis se pueden utilizar para construir la presa. Además, podemos determinar y estudiar la evolución de la presión del agua en la presa y estructuras asociadas a la presa.
Por ejemplo, se construyen tuberías de desbordamiento de hormigón junto con presas de relleno de piedra. Los tubos de rebose también se construyen como estructuras de gravedad. Sin embargo, debido a la altura del agua, se ejerce sobre ellos una importante presión de flotabilidad. Además, puede haber problemas de estabilidad. En algunos casos, se instalan traviesas para mantener la estabilidad de la presa.
Además, el núcleo de arcilla es uno de los componentes más importantes de este tipo de presas. La falla del material del núcleo hará que la presa falle. Por ello, es muy importante realizar un estudio de infiltración e interpretar correctamente los resultados.
Instrumentación de presas para la seguridad de las presas
Durante y después de la construcción, se debe monitorear el desempeño de la presa para garantizar su seguridad. El rendimiento se puede monitorear y comparar con el diseño para garantizar que cumpla con el diseño.
Se sabe que el uso de instrumentos de presas le da al ingeniero una imagen precisa del diseño para que pueda compararlo con el diseño de este tipo de presas.
Durante la construcción de la presa, podemos comprobar el asentamiento de la presa mediante el instrumento incorporado en el cuerpo de la presa. Si se observa un comportamiento inesperado, se pueden tomar las medidas o cambios necesarios durante la construcción.
Las siguientes instrucciones para presas se llevan a cabo para presas de enrocado. Algunos de estos instrumentos también se instalan en otros tipos de presas para garantizar la seguridad de las mismas.
- Estudio de monitoreo de presas
Los métodos de topografía se utilizan para monitorear el desplazamiento vertical y lateral de estructuras.
- Tubos de deformación vertical
Proporciona desplazamientos internos verticales y horizontales. Los desplazamientos horizontales se miden manualmente con un inclinómetro y los desplazamientos verticales se miden y registran manualmente con una sonda de asiento magnético.
Esto es muy útil para determinar el asentamiento absoluto y la compresión (deformación) vertical en presas y cimientos.
- celdas de asentamiento
Permite desplazamiento o asentamiento vertical. Cuando se instala sobre los cimientos, se puede lograr el asentamiento de los cimientos.
Las celdas de asentamiento se utilizan principalmente en la fase de construcción y en la fase de presa para monitorear los desplazamientos verticales.
Si no se cuidan adecuadamente, no durarán más de 5 a 10 años.
Además, el seguimiento del asentamiento de las presas es esencial en la construcción de estas presas.
- Acelerómetro
Los acelerómetros también se denominan sensores de movimiento tridimensionales.
Se utilizan para monitorear la respuesta dinámica de las represas a los terremotos.
- Piezómetro de tubo vertical
También se les conoce como fuentes abiertas o piezómetros de Casagrande.
Instalado para monitorear el nivel piezométrico del agua en los cimientos adyacentes al área de la presa.
Además, se hacen declaraciones sobre la eficacia del sellado con núcleos de arcilla y lechadas, así como sobre posibles fugas.
- Transmisor de presión de agua VW
Las celdas se colocan en el núcleo de arcilla de una presa de enrocado. Supervisan el desarrollo de la presión del agua de riego en el núcleo de arcilla durante y después de la construcción.
Durante la construcción, proporcionan datos relacionados con el tiempo sobre la consolidación del núcleo y la respuesta de la presión de poro con referencia a consideraciones de diseño.
Después de la construcción, proporcionan información sobre la eficacia del sellado mediante el material del núcleo de arcilla en términos del gradiente de presión de poros.
Además, los transmisores de presión de agua VW se pueden utilizar en combinación con un piezómetro abierto para determinar la efectividad del sellado de la conexión de inyección al núcleo de arcilla y posibles fugas.
Además, los sensores de presión de agua VW se utilizan para comprobar el estado del filtro aguas abajo. Podemos comprobar posibles niveles de agua que nos indiquen obstrucción en el desagüe libre.
Además, también se realizan mediciones de escorrentía superficial, así como de niveles de embalses y submarinos.
presa de arco
Según Wikipedia, una presa de arco es una presa de hormigón que tiene una curva en planta aguas arriba. Una presa de arco está diseñada para que la fuerza del agua (llamada presión hidrostática) empuje el arco, haciendo que se eleve ligeramente y fortaleciendo la estructura mientras la empuja hacia sus cimientos o contrafuertes.
Existen varias categorizaciones, como según el grosor, la altura, la geometría, etc. de presas de arco.
En esta categoría, exploraremos cómo categorizar diferentes tipos de presas.
- Presas de arco con radio constante
Se mantiene un radio constante en las superficies exterior e interior de la presa en arco. Además, también es constante en la línea central de la presa.
Este tipo de presa también se conoce como presa de arco simple.
- Presas de arco de radio variable
Tanto el radio interior como el exterior varían con la altura de la presa. Comienza con un radio pequeño en la base y aumenta con la altura.
En este tipo de presa, el radio varía con la variación del radio de la presa.
En general, las presas de radio variable son más económicas que las de radio constante. Para presas de radio constante, el espesor permanece igual en toda la altura. Sin embargo, para presas de arco de radio variable, el espesor del hormigón disminuye con la altura.
Además, las presas en arco de radio variable son más adecuadas para valles en forma de V.
- Presas de doble arco curvo
Las presas de hormigón con curvatura vertical y horizontal entran en esta categoría.
Debido a la forma curvada en ambas direcciones, se optimiza el diseño y se maximiza el mecanismo de transferencia de carga. Además, las presas de doble curvatura requieren comparativamente menos espesor debido a su comportamiento.
Las principales desventajas de este tipo de presas son la necesidad de una base estable y los elevados costes de construcción.
Como la presa tiene curvatura en ambas direcciones, la preparación del encofrado es más difícil que para otros tipos de presas.
La imagen superior muestra la presa Victoria (Sri Lanka) con doble curvatura.
Existen otras categorizaciones de presas de arco según el espesor y la altura de la presa. Este tipo de categorizaciones de presas dan una mejor idea de la escala del proyecto.
Clasificación basada en la relación entre el espesor de la base y la altura.
| tipo de presa | Relación base/altura |
| Arco fino | <0,2 |
| Arco medio | 0,2 a 0,4 |
| Arco grueso | 0,4 a 0,65 |
| gravedad curva | > 0,65 |
Además, las presas de arco se clasifican según su altura.
Clasificación según la altura de la presa.
| tipo de presa | altura de la presa |
| Represas bajas | Hasta 30m |
| Presas de media altura | Entre 30 – 91m |
| Represas altas | Más de 91 metros |
Ventajas de las presas de arco
- Las presas de arco son más adecuadas para los valles porque tienen un ancho menor en relación con su altura. La construcción de presas de gravedad en voladizo, como las presas de enrocado, puede no ser económica ya que se requiere un ancho de base mayor.
- Como se utiliza un espesor comparativamente menor para el cuerpo de la presa, el coste podría ser menor.
- Además, el uso de hormigón reduce los elementos. Dado que las presas de arco están sostenidas por masas rocosas, no se producen más movimientos que los causados por fluencia, contracción y acortamiento elástico.
- Es más fácil encontrar el material de construcción porque las costosas estructuras están hechas de hormigón. Para presas de enrocado o tierra, es difícil encontrar materiales de núcleo en grandes cantidades con la misma consistencia que cumplan con los requisitos técnicos.
Desventajas de las presas de arco.
- La construcción es difícil debido a la geometría.
- Se necesita más tecnología para simplificar la construcción.
- La instalación del encofrado es comparativamente difícil debido a la curvatura.
- Menos velocidad de construcción
- Se presta especial atención a los factores que afectan la durabilidad del hormigón .
- Los efectos a corto y largo plazo de la fluencia, la contracción y el acortamiento elástico pueden causar problemas.
- Las grietas en el hormigón pueden convertirse en un problema grave
- Las condiciones de la roca en los cimientos y estribos deben ser lo suficientemente estables para soportar las cargas que se producen.
Presa de apoyo
Una presa de apoyo es un tipo de presa de peso que proporciona estabilidad a través de su propio peso. Se apoya en pilares u otros soportes colocados a intervalos regulares. Además, este tipo de presas no son comunes en todo el mundo.
Antes de continuar la discusión, echemos un vistazo a una presa de control para que tenga una idea de lo que discutiremos a continuación.
Como se puede ver en la imagen de arriba, el casco de la presa se apoya de formas similares o diferentes.
En relación con este tipo de presas hay que destacar los siguientes puntos:
- Un muro de contención es una presa de gravedad que proporciona estabilidad bajo cargas normales e inusuales.
- La presión del agua ejercida sobre el casco de la presa se transmite a los cimientos a través de los contrafuertes.
- Gracias al apoyo del cuerpo de la presa mediante contrafuertes, se reducen las tensiones en el cuerpo de la presa.
- Debido al soporte existente, es posible que la resistencia del hormigón no se aproveche lo suficiente.
- A medida que aumenta el área de la base, aumenta la presión de flotabilidad. Por lo tanto, se debe aumentar el peso de la estructura para mantener suficientes factores de seguridad. (Discutimos anteriormente un factor de seguridad contra el vuelco y el deslizamiento en presas de enrocado).
- Sin embargo, el soporte existente reduce el volumen total de hormigón.
- Puede haber problemas de durabilidad con la delgada carcasa frontal. Por lo tanto, se debe prestar atención a los requisitos de fecha de vencimiento.
- El coste del encofrado es mayor.
Existen diferentes clasificaciones de muros de contención. Este artículo cubre lo siguiente. Además, hay subcategorías adicionales dentro de cada categoría.
- Presa de contención rígida
- Presa de soporte de placa de cubierta
- presa de contrafuerte
Presa de contención rígida
Este es un tipo de construcción más simple. La membrana o tablero inclinado se construye junto con los contrafuertes. Al construirse en grandes cantidades hay que tener mucho cuidado con aspectos técnicos como aumento de temperatura del hormigón, colocación de la estructura, etc.
Básicamente existen dos tipos de muros de contención.
- Presa de arcos múltiples
- Presa de contrafuertes de cúpulas múltiples
Presa de soporte de placa de cubierta
Está construido como una losa plana/viga de cubierta con una serie de contrafuertes. Además, se trata también de una estructura de hormigón armado.
Además, la separación de los contrafuertes depende de la altura de la presa. Como el espaciamiento de los contrafuertes está relacionado con la estabilidad de los costos de construcción, deben seleccionarse con mucho cuidado.
Por norma general la distancia entre contrafuertes puede variar entre 5 y 15 m.
Básicamente existen tres tipos de tarimas para terrazas.
- Placa de cubierta maciza como dique de soporte
- Placa de cubierta sencilla como dique de soporte
- Presa de pilares de soporte con losa de cubierta en voladizo
presa de contrafuerte
El propio nombre ya dice algo sobre el tipo de presa. Hay una gran presa en el lado aguas arriba de la presa. Y es muy raro que se construya este tipo de presa en el mundo. Podrían construirse para ocasiones especiales.
Antes de seguir hablando, echemos un vistazo a la siguiente figura.
La enorme cabeza, junto con el contrafuerte, proporcionan estabilidad a la presa. También se puede construir como estructura monolítica. Además, no hay plataforma como otros tipos de presas de contrafuerte.
Sin embargo, debido al espesor bastante alto del hormigón que se debe verter, se debe tener cuidado .
Además, requisitos funcionales como salidas, aliviaderos, etc. deben planificarse sin mayores cambios en el sistema estructural que garantice la estabilidad de la estructura.
Debido a la naturaleza de la estructura, es necesario aumentar las dimensiones del cabezal para mantener la estabilidad de la presa.
Además, las tensiones se concentran especialmente en la maciza cabeza. Por tanto, las condiciones del suelo deben ser las adecuadas para este tipo de construcciones.
Beneficios de la presa de retención
- Las presas de contrafuerte no son tan pesadas como otras presas porque los pilares adicionales les dan mayor influencia para evitar que se vuelquen.
- Puede construirse con elementos comparativamente más delgados.
- Se pueden lograr ahorros de costos reduciendo el espesor de la plataforma y el contrafuerte.
- La deflexión del cuerpo de la presa es comparativamente menor en comparación con otras presas como las de arco.
- Reducción significativa del volumen de hormigón (de 1/2 a 1/3) en comparación con una presa de gravedad de tamaño similar.
Desventajas de la presa de contención
- La construcción puede resultar difícil en comparación con una simple presa de gravedad.
- El uso de concreto más delgado en su plataforma puede causar problemas de durabilidad debido al deterioro del concreto.
- Durante el período de operación, se debe prestar especial atención a la seguridad de la presa.
- Debido a que las cargas se concentran en los cimientos y no están distribuidas uniformemente, la condición de la roca de los cimientos debe ser lo suficientemente buena para soportar cargas muy altas en presas altas.
- Debido a que son juntas de construcción en el cuerpo de la presa, se requiere un tratamiento cuidadoso de la junta para tapar la junta cuando sea necesario.
Presa de llenado hidráulico
Es una presa que funciona como una estructura gravitacional.
Además, también se puede reconocer como un tipo de presa de tierra debido a los materiales presentes en el cuerpo de la presa.
En relación a este tipo de presas se pueden destacar los siguientes puntos principales.
- El material se transporta desde los pozos de extracción y se deposita en el lugar de la presa mediante agua.
- En estos casos, los materiales se mezclan con agua y forman barro. Este se transporta a través de tuberías y se deposita cerca del muro de la presa.
- Durante este proceso, los materiales gruesos permanecen cerca de la superficie de la presa, mientras que los materiales más finos migran hacia el centro y se depositan allí.
- Debido a que utiliza arcilla y limo, este proceso no requiere compactación.
Referencias: Internet, Wikipedia y libros relevantes.
