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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 trminos esenciales que nos ayudarán a entender mejor la información dada, por lo que dentro de este informe se detallara esta terminolo!ía. "n 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, !enerando información sobre sus características principales que los diferencia.
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-nalizar y conocer tanto su definición, como los tipos y terminolo!ías de las presas.
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1. ANTEC NTECED EDEN ENT TES "n el Per4 se tienen presas de diferentes usos o propósitos, volumen, dive divers rsas as altu altura rass asoc asocia iada dass a dive divers rsos os form formac acio ione ness roco rocosa sass o de depósitos, no consolidados, clima, estación meteoroló!ica, condiciones hidro!eoló!icas, etc. - continuación describiremos al!unas presas mayores de 56m construidas en el Per4. o
Gallito Ciego. ío repres represado ado %equet %equetep epequ eque e 78,99: 78,99:;; presa presa de enroca enrocado do con n4cl n4cleo eo
impe imperm rmea eabi bililiza zado do,,
altu altura ra
88
irri irri!a !aci ción ón=e =ene ner! r!ía ía,,
vol4menes de > millones de m5, vida 4til @6 aAos. o
Mal paso io Mantaro 7%unín B 895; tipo enrocado, altura ? m, volumen <9 millones de m5, vida 4til s=l.
o
Yuracmayo Yuracmayo ío blanco 7ima; 8,99@ B presa de tierra, altura m, uso propósito, ener!ía a!ua potable, su volumen es de >.@ millones de m5, vida 4til @6 aAos.
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. CONC CONCE! E!TO TOS S GENERA GENERA"E "ES S " "M$-)"/ "s el volumen de a!ua que queda retenido por la
presa. " (-)#/ "s la parte del valle que inundándose, contiene el a!ua
embalsada. - C"-3- # $#DE'-/ "s el punto concreto del terreno donde
se construye la presa. P")- # C#&'+-/ Propiamente dicha, cuyas funciones básicas son/ !arantizar la estabilidad de toda la construcción, soportando un empuje hidrostático del a!ua y no permitir la filtración del a!ua.
-'('-3"#/ (ertedero, (ertedero, conducto, t4nel, canal u otra estructura diseAada para permitir descar!ar con se!uridad los caudales de las
crecientes cuando el embalse está lleno. $#3" '$"/ 3istancia vertical entre el nivel normal del embalse y
la cresta de la presa. $#3" '$" M#%-3#/ 3istancia vertical entre el nivel normal y el
nivel má2imo del embalse. $#3" '$" )"C#/ 3istancia vertical entre el nivel má2imo y la
cresta de la presa. C")&- 3" - P")-/ Cima o parte más alta de la presa. C")&- 3" -'('-3"#/ a parte más alta de la sección de
derrame. 3")C-*- 3" 1#+3#/ -bertura o conducto más bajo, bien sea a
travs o por los lados de la presa, que permite desa!uar el embalse. 3")C-*- 3" M"3'# 1#+3#/ '!ual a la anterior, pero ubicada por
encima de una toma o descar!a más baja. ")&'$#/ Material natural no perturbado por debajo de la superficie
de e2cavación, comprendido entre la base de la presa y su cresta,
contra el cual son colocados los e2tremos de la l a presa. +'(" +#M-/ +ivel del a!ua cuando el embalse está lleno. +'(" MFG'M#/ +ivel má2imo del a!ua previsto en el diseAo. +'(" MH+'M# 3" #P"-C'I+/ +ivel más bajo hasta el cual puede desc descen ende derr el emba embals lse e y aun aun se!u se!uir ir pres presta tand ndo o los los servi ervici cios os
funcionales previstos. +'(" +'(" ME" ME" // +ive +ivell míni mínimo mo hast hasta a dond donde e pued puede e vaci vaciar arse se el embalse, por !ravedad.
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)#$"C-*-/ (olumen ocupado temporalmente por el a!ua en un
embalse 7creciente;, por encima del nivel normal. M-/ "structura en la cara a!uas arriba de la presa, o dentro del
embalse, para diri!ir el a!ua a un conducto, t4nel, canal, o tubería. (#E (#EM M"+ -C&'( C&'(#/ #/ (olume lumen n del embal mbalsse por por encim ncima a del del almacenamiento inactivo, que se puede utilizar para, !eneración de
ener!ía, rie!o, abastecimiento, etc. +o comprende la sobrecar!a. (#E (#EM" M"+ + '+-C '+-C&' &'(# (#// (olume lumen n del del emba embals lse e por por enci encima ma del del almacenamiento muerto que no es utilizado en la e2plotación normal
de la presa. (#EM"+ ME"/ (olumen de a!ua y=o sedimento almacenado por debajo de la toma o descar!a más baja, y que no puede ser e2traído del embalse por !ravedad 7no confundir con el volumen de
sedimentos;. (#EM"+ &-/ )uma de los vol4menes activo, inactivo y muerto
en un embalse. ")C- ")C-- # ")C- ")C-""- 3" P"C")/ P"C")/ permite permite la mi!rac mi!ración ión de los peces en sentido ascendente de la corriente 7en al!unos casos se
instalan ascensores para peces;. C'M"+&-C'I+/ es la parte de la estructura de la presa, a travs de la cual se transmiten las car!as al terreno, tanto las producidas por la presión hidroestática como las del peso propio de la estructura.
C#MPE"&-)/ son los dispositivos mecánicos destinados a re!ular el caudal de a!ua a travs de la presa.
#. DE$IN E$INIC ICIO ION N )e denomina presa a una barrera fabricada con piedra, hormi!ón o materiales sueltos, que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un río o arroyo.
%. $INA" NA"IDAD DAD &iene la finalidad de embalsar el a!ua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o re!adío, para elevar su ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS - PRESAS
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nive nivell con con el obje objetiv tivo o de deriv derivar arla la a cana canaliliza zaci cion ones es de rie! rie!o, o, para para laminación de avenidas 7evitar inundaciones a!uas abajo de la presa; o para para la prod produc ucci ción ón de ener ener!í !ía a mecá mecáni nica ca al tran transf sfor orma marr la ener ener!í !ía a potencial del almacenamiento en ener!ía cintica y sta nuevamente en mecánica al accionar la fuerza del a!ua un elemento móvil. a ener!ía mecánica puede aprovecharse directamente, como en los anti!uos molinos, o de forma indirecta para producir ener!ía elctrica, como se hace en las centrales hidroelctricas.
&. CUA"IDA CUA"IDADES DES DE "AS "AS !RESA !RESAS S -cumulación de !randes !randes presas de a!ua. a!ua. 'nfluencia de estructura del a!ua en el embalse. )e emplazan siempre en un valle. • • •
'. USOS USOS DE "AS "AS !RE !RESA SAS S 'rri!ación -bastecimiento de a!ua a!ua potable. *eneración de ener!ía elctrica. Control de 'nundaciones +ave!ación -cuacultura ecreación • • • • • • •
(. !ART !ARTES ES DE DE UNA UNA !RESA !RESA P--M"+), C--) # &-E3") )on las dos superficies más o menos verticales principales que limitan el cuerpo de la presa, el interior o de a!uas arriba, que está
en contacto con el a!ua y el e2terior o de a!uas abajo. C##+-C'#+ "s la superficie que delimita la presa superiormente. C#&'+"structura de una presa que cierra el paso al a!ua de la corriente para provocar su almacenamiento.
")&'$#) )on los laterales del muro que están en contacto con la cerrada contra la que se apoya. ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS - PRESAS
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C'M"+&-C'#+ "s la parte de la estructura de la presa, a travs de la cual se transmiten las car!as al terreno, tanto las producidas por la presión hidrostática como las del peso propio de la estructura.
-'('-3"# "s la estructura hidráulica por la que rebosa el a!ua e2cedentaria cuando la presa ya está llena. 3estinada a permitir el pase, libre o contro controlad lado, o, del a!ua a!ua en los escurr escurrimi imient entos os superf superfici iciale ales. s. "2ist "2isten en diversos tipos se!4n el uso que se ha!a de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de se!uridad en caso de tormentas en presas.
C#MPE"&-) (ertedero (ertedero de la presa 1eraday 0 #re!ón )on los dispositivos mecánicos destinados a re!ular el caudal de a!ua a travs de la presa.
3")-*E" 3" 1#+3# Permite mantener el denominado caudal ecoló!ico a!uas abajo de la presa y vaciar la presa en caso de ser necesario.
-) M-) )on tambin estructuras hidráulicas, pero de menor entidad, y son utilizadas para e2traer a!ua de la presa para un cierto uso, como puede ser abastecimiento a una central hidroelctrica o a una ciudad.
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). CARAC CARACTER TERIST ISTICA ICAS S DE UNA UNA !RESA !RESA a. 3ebe ser ser lo más imperme impermeable able posible posible,, !eoló!ica !eoló!icamente mente óptima óptima.. b. 3ebe 3ebe poseer poseer un sitio adecua adecuado do para coloca colocarr la presa, presa, es decir decir,, una !ar!anta y un suelo resistente. c. 3isponibili 3isponibilidad dad de materia materiales les de constr construcci ucción ón pró2ima pró2ima a la presa. presa. d. *eoló!icam *eoló!icamente ente estable estable para para funda fundarr estribos estribos.. e. $uena $uena capacida capacidad d de almacen almacenami amient ento, o, es decir decir,, que se almacene almacenen n !randes vol4menes de a!ua, con costos relativamente bajos. f. -!ua -!ua de buen buena a cal calid idad ad.. !. )itio apropia apropiado do para la coloca colocación ción de aliviad aliviaderos eros u obras obras de toma. toma.
*. ANA"ISIS ANA"ISIS !A !ARA "A SE"ECCI+N SE"ECCI+N DE" DE" TI!O TI!O DE !RESA !RESA -. -ltura de la presa/ 0 Menore Menoress a 56 metros metros,, el el :6J :6J son son de de pres presas as de tierra tierra.. 0 Mayore Mayoress de 8@6 metros metros,, el 6J son presas presas de horm hormi!ó i!ón. n. $. *eomorfolo *eomorfolo!ía !ía de la cerrada, cerrada, valles amplios amplios 7presas 7presas de tierra;, tierra;, valles estrechos 7presas de hormi!ón;. C. Condi Condicio ciones nes !eoló! !eoló!ica icass !eotc !eotcnic nicas as de la ciment cimentaci ación, ón, es decir decir,, cuando el macizo de cimentación es muy deformable 7rocas blandas o suelos; o de baja resistencia se construyen presas de tierra. 3. disponibi disponibilidad lidad de de los materiales materiales de const construcci rucción. ón. 0 Frid Fridos os para para las las pre presa sass de de hor hormi! mi!ón ón.. 0 Materi Materiale aless suel sueltos tos para para las las presas presas de tierra tierra..
1,.TI!OS DE !RESAS Presas de tierra o 0 )ecci eccio ones nes homo homo! !n neas 0 )ecc )ecció ión n !rad !radua uada da o zona zonada da 0 )ecció )ección n de enroc enrocami amient ento o con con cora corazón zón imperm impermeab eable. le. 0 Presas de pantalla. Presas de concreto u hormi!ón o 0 Presas Presas de de !rave !ravedad dad 7may 7mayor or volum volumen en de de hormi! hormi!ón ón sin sin estrib estribos; os;.. 0 Pres Presas as de cont contra rafu fuer erte te 7pre 7presa sass de !rav !raved edad ad ali! ali!er erad adas as con con 0 0
elementos estructurales transversales;. Presas Presas de arco arco B !rave !ravedad dad 7con 7con estrib estribos os y planta planta en en arcos arcos;. ;. Presa resass de arc arco 0 bóv bóveda. da.
11.. C"ASI$ICACION DE "AS !RESAS 11 !RESAS
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os diferentes tipos de presas responden a las diversas posibilidades de cumplir la doble e2i!encia de resistir el empuje del a!ua y evacuarla cuando sea preciso. "n cada caso, las características del terreno y los usos que se le quiera dar al a!ua, condicionan la elección del tipo de presa más adecuado. "2isten numerosas clasificaciones, dependiendo de/ )e!4n su estructura/ 0 0 0 0 0
3e !ravedad 3e co contrafuertes 3e arco simple $óve $óveda dass o arco arcoss de de dob doble le curv curvat atur ura. a. Mi2ta, Mi2ta, si si está está compu compuest esta a por por partes partes de de difere diferente nte tipo tipolo! lo!ía ía
)e!4n su uso/ 0 0 0 0
Pres resas de de alm almac ace enami namien ento to Pres resas de de de derivación ión Pres resas re!uladoras -cum -cumul ulac ació ión n de de !ran !rande dess pre presa sass de de a!u a!ua. a.
Por los materiales de construcción/ 0 0 0
Presas de tierra Pres resas de enro enroccamien miento to Presas Presas de concre concreto to tipo tipo !rave !ravedad dad."s ."spec pecial ial..
SEG-N ESTRUCTURA $ORMA DE RESISTIR E" EM!U/E 0IDROSTTICO 11.1 .1.. !RES !RESA AS DE GRA2 GRA2EDAD EDAD "s aquella en la que su propio peso es el encar!ado de resistir el empuje del a!ua. "l empuje del embalse es transmitido hacia el suel suelo, o, por por lo que que este este debe debe ser ser sufic suficie ient ntem emen ente te esta establ ble e para para sopo soport rtar ar el peso peso de la pres presa a y del del emba embals lse. e. Cons Constit tituy uyen en las las repr repres esas as de mayo mayorr dura durabi bililida dad d y que que meno menorr mant manten enim imie ient nto o requieren. 3entro de las presas de !ravedad se puede tener/
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0
"scoll "scollera era o mater material iales es suelt sueltos/ os/ de de tierra tierra o suelo suelo homo! homo!ne neo, o, tierra tierra
0
zonificada, C13 7enrocado con losa de hormi!ón; y otros. 3e hormi hormi!ó !ón/ n/ tipo tipo KC KC 7hor 7hormi mi!ó !ón n compa ompact ctad ado o con con rodi rodillllos os;; y hormi!ón convencional. )u estructura recuerda a la de un trián!ulo isósceles ya que su base es ancha y se va estrechando a medida que se asciende hacia la parte superior aunque en muchos casos el lado que da al embalse es casi vertical. a razón por la que e2iste una diferencia notable en el !rosor del muro a medida que aumenta la altura de la presa se debe a que la presión en el fondo del embalse es mayor que en la superficie. 3e esta forma, el muro tendrá que soportar más presión en el lecho del cauce que en la superficie. a inclinación sobre la cara a!uas arriba hace que el peso del a!ua sobre la presa incremente su estabilidad.
11. ... !RESA !RESA DE CONT CONTRA RA$U $UER ERTE TES S as presas de contrafuertes tienen una pared que soporta el a!ua y una serie de contrafuertes o pilares, de forma trian!ular, que sujetan la pared y transmiten la car!a del a!ua a la base. Kay varios tipos de presa de contrafuertes/ los más comunes son de planchas uniformes y de bóvedas m4ltiples. L "n las las de planch planchas as uniforme uniformess el elemen elemento to que que contiene contiene el a!ua a!ua es un conj conjun unto to de plan planch chas as que que cubr cubren en la supe superf rfic icie ie entr entre e los los contrafuertes. L "n las las de bóved bóvedas as m4ltiple m4ltiples, s, stas stas permiten permiten que los los contraf contrafuertes uertes estn más espaciados. "sta "stass pres presas as prec precis isan an de un 5@ a un @6J @6J del del horm hormi! i!ón ón que que necesitaría una de !ravedad de tamaAo similar aunque a pesar del ahorro de hormi!ón las presas de contrafuertes no son siempre más
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económica icas que las de !rave avedad, ya que el costo de las las complicadas estructuras para forjar el hormi!ón y la instalación de refu refuer erzo zoss de acer acero o suel suele e equiv equival aler er al ahor ahorro ro en mate materia riale less de construcción. "ste tipo de presa es necesario en terrenos poco estables.
11.#. .#. ARCO RCO SIM SIM!" !"E E "s aquella en la que su propia forma es la encar!ada de resistir el empuje del a!ua. 3ebido 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 diseAo y que menor cantidad de hormi!ón se necesita para su construcción. a primera presa de arco de la que se tiene noticia es la presa de (allon de $aume, realizada por los romanos cerca de *lanum 71rancia;.
!or su 3orma geom4trica resiste5 y tra5smite5 las cargas a los cimie5tos como a los estri6os .
88.>. 7+2EDAS O ARCO DE DO7"E CUR2ATURA Curvatura Curvatura en el plano vertical vertical y en el plano plano horizontal. horizontal. a curvatura presenta una conve2idad diri!ida hacia el embalse, con el fin de que la car!a se distribuya por toda la presa hacia los e2tremos. ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS - PRESAS
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Para Para lo!rar lo!rar sus comple complejas jas formas formas se constr construy uyen en con con hormi! hormi!ón ón 7necesita menos hormi!ón que la de !ravedad; y requieren !ran habilidad y e2periencia de sus constructores, que deben recurrir a sistemas constructivos poco comunes.
!resa GORDON e5 Tasma5ia8 Australia !resa e5 Arco
88.@. P")P")- 3" -C# -C# 0 *-( *-("3-3 "3-3 Combina características de las presas de arco y las presas de !ravedad y se considera una solución de compromiso entre los dos tipos. &iene forma curva para diri!ir la mayor parte del esfuerzo contra las paredes de un caAón o un valle, que sirven de apoyo al arco de la presa. -demás, el muro de contención tiene más espesor en la base y el peso de la presa permite soportar parte del empuje del a!ua. "ste tipo de presa precisa menor volumen de relleno que una presa de !ravedad.
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Presa de "mbalse de )anta "ulalia.
88.. .. P")")- PE"+ PE"+&" &" Combina dos características, por un lado está la presa y sobre esta un puente elevado. "ste tipo de Presa0Puente está prevista en el Ma2i Me!a Proyecto de unión de "uropa0Ffrica.
!OR "OS MATERIA"ES DE CONSTRUCCI+N 88.?. .?. P") P")-) -) 3" K# K#M M'* '*I+ I+ )on las más utilizadas en los países desarrollados ya que con ste material se pueden elaborar construcciones más estables y duraderas. +ormalmente, todas las presas de tipo !ravedad, arco y contrafuerte están hechas de este material. -l!unas presas pequeAas y las más anti!uas son de ladrillo, de sille illerí ría a 7es 7es una una piedr iedra a lab labrada rada por por varia ariass de sus caras aras,,
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!eneralmente en forma de paralelepípedo, y que forma parte de las obras defábrica.; y de mampostería.
88.:. P")P")-) ) 3" M-&"' M-&"'-" -") ) )E"& )E") )on las más utilizadas en los países subdesarrollados ya que son menos enos costo ostosa sass y sup supone onen el ?? J de las las que podem odemo os encontrar en todo el planeta. )on aquellas que consisten en un rellen relleno o de tierras tierras,, que aporta aportan n la resist resisten encia cia necesa necesaria ria para para contrarrestar el empuje de las a!uas. os materiales más utilizados en su construcción son piedras, !ravas, arenas, limos y arcillas aunque dentro de todos estos los que más destacan son las piedras y las !ravas. "ste tipo de presas tienen componentes muy permeables, por lo que que es neces necesario ario aAadir aAadirles les un elemen elemento to imperm impermeab eabiliz ilizant ante. e. -demás, estas estructuras resisten resisten siempre por !ravedad, pues la dbil cohesión de sus materiales no les permite transmitir los empujes del a!ua al terreno. "ste elemento puede ser arcilla 7en cuyo caso siempre se ubica en el corazón del relleno; o bien una pantalla de hormi!ón, la cual se puede construir tambin en el centro del relleno o bien a!uas arriba.
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)e usan materiales tal y como se encuentran en la naturaleza sin más elaboración artificial que el apisonado o la adición de a!ua para la debida compactación. "stas presas tienen el inconveniente de que si son rebasadas por las a!uas en una crecida, corren el peli!ro de desmoronarse y arruinarse. "n "spaAa es bien recordado el accidente de lapresa de &ous conocido popularmente como la Pantanada de &ous. 88.9. .9. P") P")-) -) 3" "+ "+#C #C-M -M'" '"+& + # "ste tipo de presas en ocasiones es clasificado entre las de mate materi rial ales es suel suelto tosN sN pero pero su form forma a de ejec ejecuc ució ión n y su trab trabaj ajo o estructural son diferentes. "l elemento de retención del a!ua es una cortina formada con fra!mentos de roca de varios tamaAos, que soportan en el lado del del emba embals lse e una una cara cara de horm hormi! i!ón ón la cual ual es el elem elemen ento to impermeable. a pantalla o cara está apoyada en el contacto con la cimentación por un elemento de transición llamado plinto, que soporta a las losas de hormi!ón. "ste tipo de estructura fue muy utilizado entre 89>6 y 89@6 en cortinas de alturas intermedias y cayó en desuso hasta sta fin finales ales del si!lo i!lo GG, GG, cuan uando fue fue retom etomad ado o por por los los diseAadores y constructores al disponer de mejores mtodos de realización y equipos de construcción más eficientes.
SEG-N A!"ICACI+N !resas 3iltra5tes o 9i:ues 9e rete5ci;5 )on aquellas que tienen la función de retener sólidos, desde material fino, hasta rocas de !ran tamaAo, transportadas por torrentes en áreas montaAosas, permitiendo sin embar!o el paso del a!ua. ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS - PRESAS
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!resas 9e co5trol 9e a
!resas 9e 9eri
!resa 9e Deri
as partes de una presa derivadora se dividen en/ o o o
Cortina o 3ique 3erivador $ocatoma 3esarenador
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!resas 9e almace5amie5to "l objetivo principal de estas es retener el a!ua para su uso re!ulado en irri!ación, irri!ación, !eneració !eneración n elctrica, elctrica, abastecim abastecimiento iento a poblacion poblaciones, es, recr recrea eaci ción ón o nave nave!a !aci ción ón,, form forman ando do !ran !rande dess vaso vasoss o la!u la!una nass artificiales.
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