Presas, diques, y embalses V03-10.pdf

Departamento de Ingeniería Civil

Facultad Regional Bahía Blanca Universidad Tecnológica Nacional

Presas, diques y embalses Con ilustraciones de texto e imágenes de obras construidas en Argentina

Autor: M.M.O. Pablo Daniel Benedicti [email protected]

Revisión y aval: Ing. Jorge Dubin Profesor de la cátedra: Ing. Juan Luis Cerana

Edición: 06/02/2010

INGENIERÍA CIVIL II

PRESAS, DIQUES, Y EMBALSES

U.T.N. - F.R.B.B. - D.I.C.

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DEFINICIONES: Los tres términos fundamentales manejados en este trabajo son los siguientes: Presa: barrera que atraviesa el cauce de un río de orilla a orilla, por lo que bloquea el paso del agua. (también represa) Dique: obra que flanquea, está paralelo, al curso de un río por encima del nivel de la llanura de inundación. Embalse: depósito artificial de agua que se forma mediante una presa en el curso de un río o arroyo. En el glosario siguiente se indican los significados de varios términos usados en este trabajo o que tienen relación con los temas tratados. Afluente

Río secundario que desemboca en otro principal. Por extensión, en esta página se utiliza el término para indicar los volúmenes de agua que ingresan a los embalses.

Aliviadero o vertedero Es la estructura hidráulica por la que desborda el agua cuando la presa se llena. Aguas abajo

Indica un lugar genérico hacia donde fluye el agua; se dice que un punto esta aguas abajo, si se sitúa después de la sección considerada, avanzando en el sentido de la corriente.

Aguas arriba

Indica un lugar genérico desde donde proviene el agua que fluye por el lugar de referencia.

Arrastre de fondo

Sedimento sólido que es arrastrado por el fondo de un río.

Caudal

Volumen de agua que atraviesa una sección de una corriente por unidad de tiempo.

Cimentación

La superficie inferior de la presa, a través de la cual descarga y transmite su peso al suelo.

Central Hidroeléctrica Instalación para la producción de electricidad basada en un grupo turbina-generador. Crecida

Elevación temporal y móvil del nivel del agua en una corriente de agua o lago.

Coronación

Es la superficie que delimita la presa superiormente.

Cuenca

Área de drenaje asociada a una sección de un río.

Curso de Agua

Cauce natural o artificial a lo largo o a través del cual puede fluir agua.

Deforestación

Acción de talar y retirar árboles de un área forestal o boscosa, sin hacer después una adecuada replantación.

Descarga de fondo

En un embalse, estructura que permite la descarga de agua desde un punto sumergido a gran profundidad..

Esclusas

Compartimiento que se construye en un canal de navegación para que los barcos puedan

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pasar de un tramo a otro de diferente nivel. Escollera

Obra hecha con piedras echadas al fondo del agua, para formar un dique de defensa contra el oleaje, para servir de cimiento a un muelle o para resguardar el pie de otra obra, como en el caso de las presas.

Estribos

Extremos laterales de la presa, que están en contacto con las paredes del lecho del curso de agua.

Erosión

Es la remoción y el transporte de las partículas del suelo por la acción del viento o el agua en movimiento.

Freática

Término que identifica al agua subterránea próxima a la superficie del suelo.

Margen derecha

Margen del río situada a la derecha respecto a la dirección y sentido del flujo.

Margen izquierda

Idéntico a la definición anterior, pero la que se encuentra a la izquierda.

Meteorización

Proceso de desintegración del material rocoso por acción de los agentes atmosféricos.

Paramentos

Cada una de las dos caras de una presa, se dice interior a aquella en contacto con el agua, y exterior a la de aguas abajo.

Período de aguas altas

Período del año en que los caudales de un río o arroyo son más altos que la media, también conocido como período de llenado.

Período de aguas bajas

Período del año en que los caudales de un río o arroyo son los mínimos, también conocido como período de bajante.

Sedimentación

Asentamiento de partículas debido a la fuerza de gravedad.

Sequía

Ausencia prolongada de precipitación.

Sistema de Información Geográfica

Un sistema de equipo y programas de computadoras diseñados para recopilar, analizar y visualizar datos, cada uno asociado con las coordenadas (latitud y longitud) de su localización geográfica.

Subpresión

Presiones hidráulicas que se manifiestan en el interior de la presa, en su contacto con el cimiento o dentro de éste, por debajo de la presa.

Tomas

Estructura hidráulica para extraer agua de un embalse para un cierto uso, como puede ser abastecimiento a una central hidroeléctrica o a una ciudad.

Talud

Superficie inclinada. También se usa para identificar la inclinación de esa superficie.

Uso consuntivo

Es el uso del agua que no se devuelve en forma inmediata al ciclo del agua. Por ejemplo, el riego es un uso consuntivo, mientras que el uso es no consuntivo en el caso del agua derivada hacia una central hidroeléctrica.

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OBJETIVO DEL TRABAJO: Describir las estructuras hidráulicas para retener y almacenar agua, diferenciando entre presas, diques, y embalses, por medio del conocimiento de sus funciones. Dar a conocer los impactos ambientales que generan estos proyectos. Asimismo dar una exposición general para servir como elemento informativo introductor, e ilustrar con algunas de las obras que posee Argentina tratadas en este trabajo.

HISTORIA: El agua, indispensable para el ser humano y suministrada sólo en lugares concretos, ha obligado al hombre a esforzarse e ingeniarse para conseguirla, transportarla, y almacenarla. El hombre primitivo, nómade, condicionaba su marcha sobre los lugares donde había agua y utilizaba recipientes para transportarla. Al convertirse en sedentario y en agricultor se instaló próximo a un río o lago. Al aumentar la población, algunos se vieron obligados a irse alejando de la orilla, lo que hizo más arduo el transporte, hasta que alguno, por ingenio, acomodó piedras y ramas en el río para elevar el nivel de agua y transportarla mediante una zanja al lugar de consumo. Esta idea fue perfeccionándose alcanzando distancias cada vez más grandes y caudales mayores. Luego alguien notó que representaba un depósito útil para compensar las desigualdades de la corriente para lograr cierta independencia en el suministro. La presa, además de derivar, servia para embalsar. La primera presa de la que se tiene noticia es la de Marduk, en la antigua Caldea (Mesopotamia). Esta presa estuvo construida a través del río Tigris, y se derrumbó a fines del siglo XIII. Al parecer era de suelo, construida con ayuda de una estructura de madera que debió quedar incluida en la misma presa. También en Egipto, hacia el 4000 a.C., se construyeron varias. Una de esas presas era de mampostería, de 15 m de altura, construida para desviar el cauce del Nilo y proporcionar más terreno a la ciudad de Menfis. Se conservó por más de cuarenta y cinco siglos. Muchas presas de suelo antiguas, como las construidas en Babilonia, o en México, formaban parte de un complejo sistema de riego que transformaba regiones no productivas en fértiles vegas (granjas) capaces de mantener a grandes poblaciones. Muy pocas de más de un siglo de antigüedad se mantienen en pie debido a los destrozos de las inundaciones periódicas. Los romanos las construían en cursos de poca importancia, ya que los más importantes eran usados como vías de navegación y no debían ser obstaculizados. En la Edad Media eran de poca altura y eran destinadas a mover molinos. Los árabes en España, las construían para riego y usos urbanos.

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A partir del Renacimiento las presas van cobrando más importancia en número y altura, pero siempre sobre bases empíricas. Desde la mitad del siglo XIX se comienza a dar forma y dimensiones a las presas sobre bases físicas y mecánicas y cálculos racionales, iniciándose el genérico periodo de presas modernas. La construcción de presas de altura y capacidad de almacenamiento considerable, casi indestructibles, se hizo posible gracias al desarrollo del cemento Portland, del hormigón, y al uso de enormes máquinas para mover suelo y equipamiento para el transporte de materiales. El control y la utilización del agua mediante presas afectan de modo importante las posibilidades económicas de grandes áreas.

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1- PRESAS Una presa es una estructura que tiene por objeto contener el agua en un cauce natural con distintos fines, alternados o simultáneos, según los casos. Aunque generalmente se refiere a una construcción artificial, puede entenderse que también existen presas naturales como las originadas por ríos de lava, corrimientos de suelo o, incluso, las realizadas por animales. La presa se construye a través de un río, arroyo o canal para almacenar el agua, así embalsarla y retener el flujo de agua. Los motivos principales para construir presas son concentrar el agua del río en un sitio determinado, lo que permite transformar energía mecánica en energía eléctrica mediante centrales hidroeléctricas, regular el caudal y dirigirlo hacia canales y sistemas de abastecimiento de poblaciones, para su aprovechamiento en el riego de terrenos, para aumentar la profundidad de los ríos para hacerlos navegables, controlar el caudal de agua durante los periodos de inundaciones y sequía, y para actividades recreativas y deportivas. Una presa debe, obviamente, ser poco permeable. Las filtraciones a través o por debajo de ella deben ser controladas al máximo para evitar la salida del agua y el deterioro de la propia estructura. Debe estar construida de forma que resista las fuerzas que se ejercen sobre ella. Estas fuerzas que se deben tener en cuenta son: la gravedad (que empuja a la presa hacia abajo), la presión hidrostática (la fuerza que ejerce el agua contenida), la presión hidrostática en la base (que produce una fuerza vertical hacia arriba (la subpresión) que reduce el peso de la presa), la fuerza que ejercería el agua si se congelara, y las tensiones de la suelo, incluyendo los efectos de los sismos. Otra particularidad del agua es que no solo empuja, sino que penetra por cualquier intersticio, lo que se traduce no solo en problemas de impermeabilidad, sino incluso en presiones internas que dan lugar a sobrecargas de gran intensidad y desfavorablemente situadas. Cuando se valora el mejor emplazamiento para construir una presa, el riesgo de terremotos forma parte del análisis geológico. Además, los geólogos deben determinar qué tipo de terreno está expuesto a filtraciones y cuál puede soportar el peso de la presa y el agua que contendrá detrás de ella. La altura de la presa está limitada por la topografía de su emplazamiento, aunque otros factores pueden determinar una altura máxima menor. Si la función principal de la presa es la obtención de energía, la altura es un factor crítico, ya que la energía potencial del agua embalsada es mayor cuanto mayor es la altura a la que se encuentra. Si la presa es de contención, el factor más importante es la capacidad de almacenamiento. El volumen de agua embalsada es mayor cuanto más alta es la presa. Otros factores son la utilidad y el valor de las suelos que quedarán sumergidas, y si las aguas afectarán a importantes vías de comunicación.

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1.1- PARTES DE UNA PRESA: Tomas La presa retiene el agua para utilizarla, y ello requiere unos órganos de desagüe voluntarios para controlar esa utilización. A estos desagües de explotación se los llama tomas, y pueden ser de varios tipos y posiciones. Estas tomas poseen unas compuertas o válvulas que regulan la entrada de agua. Sus usos son conducir el líquido para abastecimiento, para riego, y/o para la central hidroeléctrica. Aliviaderos Después de determinar el nivel del embalse en condiciones normales, hay que establecer los procedimientos que aseguren que este nivel no se supere. La presa se encuentra con la necesidad de evacuar el excedente de agua, pues por grande que sea el embalse no hay seguridad de que no se presente una crecida excepcional que rebase su capacidad de retención. Ésta es la función del aliviadero, que además permite que la caída de agua no dañe la presa, la central eléctrica, ni la ribera del río aguas abajo de la presa.

Vista del aliviadero del embalse situado en Villa Carlos Paz, en Córdoba, el embalse San Roque.

El aliviadero incluye un vertedero (además forman parte de él el canal de descarga y la estructura de disipación de energía hidráulica), que es una estructura hidráulica destinada a permitir el paso, libre o controlado, (por compuertas) del agua en los escurrimientos superficiales. Su función puede compararse con la de los frenos de un auto. En éste el objetivo es el movimiento, pero no se puede cumplir con seguridad si no se dispone del control de la velocidad que ejercen los frenos. De igual manera, la función acumuladora de un embalse solo resulta segura si se puede controlar un exceso de retención que llevaría a su desbordamiento y posible destrucción. Hay que evitar que el agua que se envía aguas abajo erosione la base de la presa. Para reducir la velocidad del agua se construyen obras llamadas cuencos disipadores de energía hidráulica, que forman parte del aliviadero.

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Existen dos tipos de estructuras que se utilizan para disipar la energía destructiva que lleva el agua al caer. Uno en el que el flujo rápido y de poca profundidad que baja de la presa se convierte en un flujo profundo y lento al hacerlo pasar por una falda horizontal o poco inclinada de hormigón, construida río abajo desde la base de la presa. En el otro tipo la base de la presa tiene una forma que desvía el flujo, que baja a gran velocidad, hacia arriba y lo hace girar. Este giro disipa la energía destructiva del agua. Desagües profundos (también Desaguaderos) Es otro de los órganos destinados a la evacuación de caudales sobrantes. Además de los aliviaderos, que aseguran que el embalse no rebase la presa, los desaguaderos son necesarios para extraer de modo constante agua del embalse. Los desaguaderos son conductos o túneles cuyas entradas se encuentran en los estratos profundos del embalse. El agua extraída puede descargarse río abajo, puede llevarse a las centrales para obtener energía hidroeléctrica, o puede utilizarse para riego. Son usados para controlar el nivel del embalse, vaciarlo total o parcialmente, e incluso por debajo de las tomas de explotación, descargar sedimentos acumulados en el fondo.

1.2- TIPOS DE PRESA: Los distintos tipos de presas responden a las variadas formas de cumplir la doble exigencia de resistir el empuje del agua y evacuar los caudales sobrantes. Las determinan también, las condiciones del suelo, las exigencias de los usos del agua, la tecnología y circunstancias económicas del momento, la disponibilidad en cercanías o no de materiales en cantidad y calidad, y de las facilidades para su transporte, etc. Las presas se clasifican según: - los materiales empleados : - materiales sueltos:

- de suelo - de escollera

- hormigón De la primera clase se agrupan varios tipos formados por materiales naturales: piedras, gravas, arenas, limos, arcillas, y suelos en general. Cuando el material predominante (>50%) es la piedra gruesa se denominan piedras de escollera, y cuando mas del 50 % de los materiales son térreos o mezclados con gravas o arenas, se denominan presas de suelo. En el presente trabajo la clasificación de las presas se hace bajo esta división general, subdividiéndolas luego según las siguientes dos categorías. - la forma de resistir el empuje hidrostático: - de gravedad: - macizas - aligeradas - en arco La primera, cuando el peso de la presa es notable y sirve para que al componerse el empuje y otras fuerzas, la resultante incida en el interior de la base de la presa. 9 -34-

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Las presas macizas consisten en un perfil triangular con taludes inclinados. Al triángulo se le superpone un trapecio que sirve de coronación y resguardo sobre el nivel máximo del embalse. Las aligeradas pretenden emplear mejor el material, lo que parece contradictorio con la necesidad de tener un peso estabilizador. Para equilibrar el peso que se quita con el aligeramiento, se le da más inclinación al paramento aguas arriba. La segunda, es con el objetivo de transmitir el empuje al terreno en dirección e intensidad adecuadas.

Presa de gravedad Sección transversal

Presa en arco Vista superior

- la situación del aliviadero: - sobre la misma presa (presas vertedero) - independiente de ella En el primer caso la estructura está directamente condicionada por el aliviadero. En el segundo la estructura puede proyectarse con independencia.

Presa vertedero Vista superior

Presa

Aliviadero independiente Vista superior

1.2.1- Presas de MATERIALES SUELTOS 1.2.1.1- Presas de suelo Son las estructuras más usadas para contener agua. El desarrollo de las excavadoras y otras grandes máquinas ha hecho que este tipo de presas compita en costes con las de hormigón. La escasa estabilidad de estos materiales obliga a que la anchura de la base de este tipo de presas sea de cuatro a siete veces mayor que su altura. 10 -34-

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Son las mas antiguas en la historia de la construcción de embalses, y se comprende que al llevarlas a cabo se pretendió artificialmente formar atajamiento del agua similar a aquél que ofrecen las laderas del valle En la actualidad se emplea este tipo de presas en casos de valle abierto, en los casos en que una presa de otro tipo, o no encontraría un buen suelo para fundar a una profundidad practicable para resultar mas barata que una presa de suelo, o por un menor costo de los materiales usados para las de suelo. Vista de la presa de suelo del embalse Paso de las Piedras Se observa la pantalla de hormigón que impermeabiliza la presa. Sobre la coronación se encuentra una calle de servicio.

Las presas de suelo tienen algunas partes a destacar: - altura: variable, desde unos pocos metros hasta más de 100 m. - perfil transversal: el perfil tipo es el trapecial, con taludes con reducida pendiente, y con un ancho de coronación que es el lado menor del trapecio. La impermeabilización se fía al macizo total, a un espaldón construido aguas arriba, o a un núcleo central de material casi impermeable o de hormigón. - taludes: varían según su ubicación sea aguas arriba o aguas abajo y dependen de la altura de la presa. - ancho de coronación: se fija este ancho para dar mayor volumen a la presa y como camino. - resguardo: es un margen, de por lo menos 1,50 m, entre la cúspide de la máxima ola que se pueda formar y la coronación. Garantiza que el agua no pueda verter por encima de la presa. - protección del paramento de agua arriba contra la erosión del oleaje: se realiza vertiendo piedra sobre la cara interna de la presa y acomodándola hasta lograr una mampostería en seco en espesores de 25 a 15 cm. No se emplean tipos de protección rígidos por los grandes asentamientos que se suelen tener. - banquetas: se disponen en el talud de aguas abajo, con 2 a 6 m de ancho, para hacer mínimos los efectos de erosión por las lluvias. Poseen junto a ellas, una cuneta para recoger el agua que caiga sobre el talud.

Coronamiento

Oleaje Protección contra la erosión

Banqueta Resguardo

Sección transversal de una presa de suelo

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1.2.1.1.1- Tipos de presas de suelo El gran volumen de materiales que requiere normalmente una presa de suelo obliga a tomarlos, en su inmensa mayoría, de lugares próximos a la obra. El tipo de presa viene acondicionado por la naturaleza del terreno circundante que constituirá el cuerpo de la misma. Estabilidad e impermeabilidad son las dos condiciones básicas que tiene que cumplir el proyecto. Las características referidas a la estabilidad (cohesión entre las partículas del suelo) condicionan la pendiente de los taludes. Presas de sección homogénea.- Hay materiales que pueden reunir en un grado suficiente las dos condiciones básicas. El caso más frecuente lo constituyen mezclas bien proporcionadas de grava y arena. Es el tipo más simple y también más antiguo. Paramente revestido de piedra formando escalones

Pendiente empedrada

Embalse Relativamente impermeable

Impermeable

Poco Impermeable

En muchos casos en que se dispone de un solo material para el cuerpo de la presa, es posible y aconsejable, diferenciar el material que se envía desde la cantera, separando y clasificando las suelos según propiedades de impermeabilidad de los elementos de las que se componen. Las más impermeables se colocan en la parte central de la presa y las otras en los espaldones exteriores. Se tiende con ello a la construcción por zonas, explicada mas adelante. Presas heterogéneas, en zonas.- Esta clase de presa es una evolución de la anterior, que mejora algunos inconvenientes de aquella. Con las zonas, de características distintas pero complementarias, se busca una división de funciones, formando un conjunto armónico que se adapta a una variedad de situaciones y aprovecha los materiales disponibles. Por ejemplo con piedra gruesa los taludes se hacen más fuertes, soportando mejor los efectos de agentes exteriores como las olas. Los materiales arcillosos en cambio, aseguran la impermeabilidad desde el interior, protegidos a ambos lados por los espaldones más estables y permeables.

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Escollera

3 1 Arena fina Bloques Roca

1

2

2

3

Suelo con 11 % de arcilla

1- Impermeable 2- Semi-permeable 3- Permeable

Material apisonado:

Presas mixtas con escollera.- Son una extensión del principio anterior, aplicable en casos en que no abundan arenas o gravas que puedan servir para las zonas permeables, y sí se localice roca sana próxima al emplazamiento.

Escollera

2

1

2

Presas con núcleo de arcilla.- Son presas en las que la impermeabilidad es brindada por una pantalla interior o núcleo delgado de material especial, con gran contenido de arcilla (60 a 70 %). Este material se amasa con grava, para disminuir los efectos de retracción, y se apisona. Los espaldones exteriores, zonas contiguas al núcleo, de suelos varios, se apisonan y proporcionan estabilidad. Revestimiento de hormigón

Grava y arena

Arena y grava

Arcilla

Grava y arena

Arena y grava Arcilla

Presas con núcleo de hormigón.- Las características son las mismas que el tipo antepuesto, solo que el medio es diferente. El núcleo o la pantalla son de hormigón. 13 -34-

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1.2.1.2- Presas de escollera Esencialmente están formadas por un macizo estabilizador de escollera y una pantalla impermeabilizadora. La adopción de este tipo de presa está indicada en casos como los siguientes: - no existe un suelo aceptable a una profundidad conveniente para fundar una presa de hormigón. - no se encuentra en las proximidades suelo, en calidad y cantidad, y en cambio si abunda la roca. - cuando una presa de hormigón resulta costosa por la lejanía de las fabricas de cemento y acero. - en lugares de climas extremos que restringen el tiempo de trabajo del hormigón a unos meses por año. Esto no pasa con la presa de escollera, que puede ejecutarse en toda época y con gran rapidez. Las presas de escollera y las de suelo requieren más gastos de conservación y reparación que las de hormigón, por ser mayor el volumen de material y por la misma constitución de las presas. Las presas de escollera tienen la ventaja de resistir mejor que las de hormigón, y mucho más que las de suelo, las eventualidades de posibles roturas. Es notable su flexibilidad para resistir terremotos, ante una rotura sufre asientos y dislocaciones, pero en forma lenta. Tanto en estas presas como en las de suelo, conviene alejar el aliviadero de la presa, para evitar, en el caso de que éste se agrietara por asiento, que el agua ingrese en el pedraplén produciendo nuevos asentamientos. Se emplean frecuentemente aliviaderos en túnel, o en los casos que la topografía del terreno lo permita, aliviaderos con canal lateral que vierta lejos del pie de la presa. La impermeabilización puede resolverse con una pantalla sobre el paramento, o con un núcleo interior. También puede construirse con pantalla metálica, o con una pantalla bituminosa, a fin de brindar flexibilidad sobre el paramento. En cuanto a las impermeabilizaciones con núcleo interior, éste puede ser de arcilla o de hormigón, con estructura maciza o aligerada (hueca). Por ejemplo, la presa de Anzulón, en La Rioja, tiene 32,50 m de altura y embalsa 36 millones de metros cúbicos. La pantalla esta formada por losas de 12,15 x 9 m sobre costillas de hormigón armado. El espesor de la pantalla es de 0,45 m en la base y 0,30 m en la coronación. Las juntas tienen chapa de cobre.

Sección transversal de la presa de Anzulón Pantalla de hormigón Vigas Escollera

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Muro de piedra

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1.2.2- Presas de HORMIGÓN Son las que se realizan fundamentalmente con hormigón, armado o no.

1.2.2.1- Presas de gravedad Las presas de gravedad son estructuras de hormigón de sección triangular o no; la base es ancha y se va estrechando hacia la parte superior; la cara que da al embalse es prácticamente vertical. Vistas desde arriba son rectas o de curva suave. La estabilidad de estas presas radica en su propio peso. Es el tipo de construcción más duradero y el que requiere menor mantenimiento. Su altura suele estar limitada por la resistencia del terreno. Debido a su peso las presas de gravedad de más de 20 m de altura se construyen sobre roca. Perfil triangular.- Proviene del perfil triangular producido por la presión hidrotástica, la cual es linealmente creciente con la profundidad. Perfil no triangular o trapecial.- En este caso se parte de un ancho determinado desde el coronamiento y se va calculando el ancho necesario del perfil a medida que se avanza hacia el lecho de la presa, según se cumplan condiciones de estabilidad.

1.2.2.2- Presas de pantalla Es el primer tipo de presas aligeradas. Son aquellas en las que la pantalla es la unidad predominante, sin que la hipertrofia (desarrollo excesivo) del contrafuerte haya llegado a anularla. Consisten en unos contrafuertes armados en los que se apoyan unas placas también armadas. Se estudian dos tipos: pantalla plana y en bóveda, según la directriz de la pantalla sea recta o curva. Para aprovechar el efecto estabilizador del prisma de agua que se aplica sobre él y equilibrarlo con el peso que se quita con el aligeramiento, el paramento aguas arriba es inclinado. Esto le atribuye la principal ventaja a este tipo presas, puesto que se da una economía en volumen de materiales y costo total de la construcción. Esquema de presa de pantalla

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Comparación entre las presas de gravedad y de bóvedas múltiples E E

E W

W

El peso de la masa de agua situada sobre el espaldón de la presa de pantalla contribuye a reducir el riesgo de deslizamiento de la presa, situación que no sucede en la de gravedad (primera figura desde la izquierda).

Presas de pantalla plana.- Son presas en las que el elemento que contiene el agua es un conjunto de planchas o pantallas de directriz rectilínea que cubren la superficie entre los contrafuertes. Se presentan como variables, la inclinación y espesor de la pantalla, y la distancia, espesor y forma de los contrafuertes.

Pantalla plana

Contrafuertes

Vista de la presa Cruz de Piedra Los puntales cumplen la función de arriostrar los contrafuertes para evitar su pandeo. Puntales

Zócalo

Son presas de poco peso, por lo que es preciso precaverse contra el peligro de corrimiento. Este peligro se ve reducido por la pendiente de la pantalla, que mientras mas tendida esté mayor será el peso de agua sobre ella, pero también mayores las tensiones a soportar por la misma. Son débiles en las juntas. Son ejemplos de esta tipología de presas: Cruz de Piedra, San Felipe, El Cadillal, y Escaba, construidas entre 1941 y 1943. Presas de bóvedas múltiples.- Están formadas por bóvedas que se apoyan también sobre contrafuertes. Estas son las que reciben el empuje y lo transmiten a los contrafuertes. Son las que mejor utilizan las condiciones de resistencia del material por la forma de la estructura. Permiten que los contrafuertes estén más espaciados. Una de las ventajas es la rapidez de construcción por el poco material que exige. Además la interrupción del curso de agua es mínima, limitada solo al tiempo necesario en erguir la última bóveda. Importante también es que al estar su superficie expuesta se puede notar sus defectos y tomar rápidamente acciones para remediarlos.

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El inconveniente que tienen es que al ser delgado el espesor de las losas, ante posibles acciones violentas e imprevistas, como el golpe de un bloque de piedra que cae desde una ladera, estas presas pueden ser mas perjudiciales que las de otros tipos. El hormigón debe ser de muy buena calidad, con una dosificación correcta, para resistir los efectos destructivos de los químicos que acarrea el agua con la que está en contacto. Esquema de presa de bóvedas múltiples

1.2.2.3- Presas de contrafuertes Es el segundo tipo, mas frecuente, de presas aligeradas. Está formada por contrafuertes verticales, ensanchados hacia aguas arriba para formar unas cabezas en T unidas entre si para cerrar el paso del agua y recibir su empuje. Esto lleva a estructuras más ligeras, pero en presas el menor volumen no siempre significa menor costo. Además los contrafuertes presentan mucha mayor superficie de paramentos que una presa maciza, lo que da lugar a un mayor riesgo de meteorización. Estas presas precisan de un 35 a un 50% del hormigón que necesitaría una de gravedad de tamaño similar. Sección de la presa

Andén

Agua arriba

Contrafuerte

Vista en planta de un contrafuerte

Vista de la presa de Cruz del Eje Tiene 3080 m de longitud total, de la que 860 son de contrafuertes con una altura máxima de 40 m. La distancia entre ejes de contrafuertes es 10 m, y su espesor 2 m, teniendo un ensanchamiento en el paramento agua abajo. Las cabezas son redondeadas, con el paramento agua arriba vertical hasta 15 m por debajo de la coronación e inclinado de ahí en adelante.

A pesar del ahorro de hormigón las presas de contrafuertes no son siempre más económicas que las de gravedad. El costo de las complicadas estructuras para moldear el hormigón y la instalación de refuerzos de acero suele equivaler al ahorro en materiales de construcción. Sin embargo este tipo de presa es necesario en terrenos poco estables.

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1.2.2.4- Presas de arco Es el tercer tipo de presas aligeradas. Este tipo de presa utiliza los fundamentos teóricos del arco. La curvatura presenta una convexidad dirigida hacia el embalse, así la carga se distribuye por toda la presa hacia los extremos, las paredes de los estrechos valles y cañones donde se suele construir este tipo de presa. En condiciones favorables, esta estructura necesita menos hormigón que la de gravedad, pero es difícil encontrar emplazamientos donde se puedan construir. Se reduce en gran medida el volumen de la obra, proporcionando una gran economía. Presa Los Molinos, en Córdoba. Presa de arco de hormigón.

Por tener menos volumen, las presas de arco son indicadas para regiones de climas extremos, en las que la etapa de trabajo anual es corta. Las presas de arco tienen su ubicación indicada, y en ellas su ubicación es ventajosa. Efectivamente tiene menos volumen, pero el hormigón debe ser más cuidado, la dosificación debe ser correcta, la colocación en obra es mas complicada, la impermeabilización más difícil, y los encofrados más costosos. Las condiciones de aplicación de este tipo de presa son determinadas: valle estrecho y profundo y laderas resistentes.

Tipos de presas de arco Dos son los tipos esenciales de presas de arco: pueden tener sólo curvatura horizontal o doble curvatura, que es lo más común, y se denominan presas bóvedas o cúpulas. Ambas dependen de la topografía del terreno. Ejemplos de estos tipos de presa: presa Los Alazanes, en el río Alazanes; presa La Viña, en el río Los Sauces; y presa Potrero Funes.

1.2.2.5- Presas de arco-gravedad Es un tipo intermedio entre las presas arco y las de gravedad. Su forma de actuar frente a las fuerzas puede ser analizada desde dos puntos distintos. Pueden surgir de las presas de gravedad, las cuales además de ser un gran monolito, están dispuesta en planta curva, con el objeto de aumentar la resistencia y seguridad. Ó estas presas, al tener menor curvatura, lo que es insuficiente para resistir el empuje por si sola, se les da a un cierto peso para complementar ese defecto. Casi no existe una diferenciación entre las presas arco-gravedad y las presas arco. 18 -34-



1.3- ROTURA DE PRESAS: En la generalidad de las obras de ingeniería, las perdidas ocasionadas por desastres se limitan al colapso de la misma obra, siendo probablemente nulos o escasos los accidentes ocurridos a las personas y los daños causados a otras obras ingenieriles. Se arruina un edificio, un puente, pero una presa lleva consigo no solo la de destrucción de ella, sino que principalmente los daños causados son mucho mayores en vidas, suelos, y construcciones, por la devastación que produce el paso arrollador del agua almacenada en el embalse, que pasa libremente sin posible regulación.

Causas de la rotura de las presas: Insuficiencia de aliviadero.- Esta causa es fatalmente catastrófica en las presas de suelo y escollera. Al ser el aliviadero insuficiente, vuelca el agua por encima de aquellas y son arruinadas, y aún antes de volcar las aguas, la rompiente de las olas puede abrir brechas en la coronación que determinen el paso de las aguas y el arrastre de la presa. En las de hormigón, al volcar las aguas sobre el aliviadero insuficiente, puede no resistir los esfuerzos que origina la caída de tal altura del agua y abrirse grietas facilitando el deslizamiento o el vuelco. Filtraciones de agua por debajo de la presa, con arrastre de suelo, o a través de grietas en los apoyos. Sifonamiento.- consiste en lo siguiente: en una presa apoyada sobre terreno permeable, al aumentar la carga de agua, ésta, en su paso por debajo de la presa puede adquirir velocidad de erosión del terreno. Empieza por arrastrar el material tenue, aumentando el tamaño de los huecos. Con la disminución de la resistencia que determina menor pérdida de carga y aumento de la sección de paso, crece la velocidad y el poder erosivo, y van siendo arrastrados elementos mas gruesos. Se forman cavernas bajo la presa, aumenta el arrastre y llega a determinarse un paso de agua que lleva consigo el material suelto subyacente de la presa, causando la rotura de ésta o la formación de un boquete en su parte inferior, quedando la superior a modo de puente. Por insuficiencia de perfil.- Cuando la línea de saturación corta al paramento aguas abajo, el flujo sobre el paramento puede erosionar el suelo e iniciar el proceso de rotura de la presa. También por la falta de peso que actúa sobre la base de apoyo puede ocasionar que sea escaso el rozamiento entre estructura y suelo y se origine el desplazamiento. Por deficiente resistencia del terreno de cimientos. Por defectos de construcción. Por desintegración del hormigón. - Puede ser por efecto de intensas variaciones de temperatura que se produzcan grietas. Por ellas penetra el agua, que al solidificarse aumenta de volumen y desintegra el hormigón. Por más impermeable que sea, siempre absorbe agua por capilaridad. Por efectos de compuestos químicos disueltos en el agua. Grietas en contrafuertes de presas de pantalla. Por acciones violentas causadas por voladuras o sabotaje. 19 -34-



1.4- IMPACTO AMBIENTAL POTENCIAL DEL SISTEMA PRESA-EMBALSE: El sistema presa-embalse causa cambios ambientales irreversibles en un área geográfica significativa, tanto aguas arriba de ellas, en la cuenca del río y todo el espacio circundante al embalse, como aguas abajo. Si bien existen efectos ambientales directos de la construcción de una presa (polvo en suspensión, el movimiento de suelos, voladuras), los impactos mayores provienen del embalse del agua: la inundación de la suelo para formarlo, y la alteración del flujo de agua aguas debajo de la presa. Estos efectos tienen impactos directos para los suelos, la vegetación, la fauna, la pesca, el clima, y especialmente, para las poblaciones humanas del área. Los efectos indirectos se relacionan con la construcción, mantenimiento, y funcionamiento de la presaembalse (los caminos de acceso, campamentos de construcción, líneas de transmisión de electricidad) y el desarrollo de las actividades agrícolas, industriales o municipales, fomentadas por la presa. Además, la construcción produce otros impactos ambientales tales, como los causados por el uso del suelo, el agua, y otros recursos del área próxima al embalse (la tala de bosques, la colonización, la agricultura). Claramente se manifiesta que son numerosos los puntos que son afectados por estas obras.

1.4.1- Impactos negativos: Efectos hidrológicos.- Al represar un río y crear una lago, se producen cambios dramáticos en el flujo, la calidad, cantidad, y uso del agua, los organismos bióticos y la sedimentación de la cuenca del río. A través de procesos de crecimiento y descomposición, los suelos, los bosques, y los terrenos húmedos consumen y emiten grandes volúmenes de dióxido de carbono y de metano. Cuando los embalses de las presas inundan estos ecosistemas, se altera completamente el patrón de flujo de estos gases a la atmósfera. Si el terreno inundado tiene muchos árboles y no se limpia adecuadamente antes de inundarlo, la descomposición de esta materia orgánica agotará los niveles de oxígeno, afectando la vida acuática, y liberará todo el carbono que almacenaba. Los productos de la descomposición anaeróbica incluyen el metano y el dióxido de carbono, el gas principal que se produce, que contribuyen al calentamiento global, y el sulfuro de hidrógeno, que es nocivo para los organismos acuáticos y corroe las turbinas de la presa. Estas acciones también enriquecen los alimentos del embalse y fomentan el crecimiento de vegetación acuática. Las algas obstruyen las salidas de la presa y los canales de riego, destruyen la pesca, limitan la recreación, aumentan los costos de tratamiento del agua, y aumentan sustancialmente las pérdidas de agua a causa de la transpiración. El fenómeno denominado "aguas claras" es el resultado de un proceso de decantación natural de las partículas suspendidas que normalmente transportan las corrientes de agua, que se produce en los embalses que se interponen en su curso. Esto limita su capacidad de almacenamiento y su vida útil, y priva al río aguas abajo de la presa de los sedimentos. Muchas áreas agrícolas de los terrenos aluviales han dependido siempre de los limos ricos en alimentos para sostener su productividad. Como el sedimento ya no se deposita aguas abajo, esta pérdida de 20 -34-



alimentos deberá ser compensada mediante fertilizantes, para mantener la productividad agrícola. La liberación de las aguas libres de sedimentos, puede lavar los lechos, aguas abajo. En las áreas de riego servidas por canales sin revestir, las paredes de los canales quedan selladas con los sedimentos que normalmente arrastra el agua que conducen. Si el caudal sólido disminuye es obvio que también disminuirá el efecto de impermeabilización natural de los canales. De este modo aumentan las pérdidas de agua por infiltración, disminuyendo la eficiencia de conducción. Los efectos adicionales de los cambios en la hidrología de la cuenca del río incluyen variaciones en el nivel freático, aguas arriba y abajo del embalse, y problemas de salinización. Estos tienen impactos ambientales directos y afectan a los usuarios aguas abajo. La disminución de la ocurrencia de las crecidas ordinarias ha privado a los ríos del efecto beneficioso de las corrientes autolimpiantes de los cauces que los mantenían en buenas condiciones hidráulicas y ambientales. Efectos sociales.- Las personas que viven lejos disfrutan de los beneficios de las presas, pero los que soportan la mayor parte de los costos ambientales y sociales, y se benefician en un grado menor, son los habitantes del área inundada por el embalse, y los que viven en los terrenos aluviales. Al llenar el embalse se produce el desplazamiento involuntario de grandes masas de personas, requiriendo un reajuste social profundo. Para las personas que permanecen en la cuenca del río, a menudo se restringe el acceso al agua, la suelo y los recursos bióticos. Se interrumpe la pesca artesanal y la agricultura tradicional de los terrenos aluviales a causa de los cambios en el caudal. A menudo, se aumentan las enfermedades como consecuencia del estancamiento de las aguas creando grandes focos infecciosos de bacterias y enfermedades. Las consecuencias son: problemas de la salud, saturamiento de los servicios públicos, competencia por los recursos, conflictos sociales, etc. En Brasil el brote de dengue fue asociado con las presas construidas a lo largo del río Paraná. Efectos sobre pesca y fauna.- La pesca usualmente se deteriora debido a los cambios en las condiciones del agua como la degradación de su calidad, la pérdida de los sitios de desove y las barreras que impiden la migración de los peces. Si bien existen sistemas para que los peces puedan continuar no siempre son exitosos. En los ríos biológicamente productivos, los peces y moluscos sufren debido a los cambios en el flujo, la temperatura, y la calidad del agua. Las variaciones en el caudal de agua dulce, y por tanto, en la salinidad del estuario, cambia la distribución de las especies y sus modelos de reproducción. El mayor impacto para la fauna se originará por modificaciones en el hábitat, que pueden afectar los modelos de migración, y la desaparición de especies autóctonas, debido al llenado del embalse y el desarrollo que se relaciona con éste y al producirse cambios en el uso del terreno de la cuenca. Amenaza sísmica.- Los embalses grandes pueden alterar la actividad tectónica. Los terremotos, acentuados por el peso del agua, pueden causar desprendimientos de suelo, daños a la infraestructura de la presa, y la posible falla de la misma. Peligro ante desastres.- La zona situada aguas abajo de las presas se halla expuesta a consecuencias catastróficas para los bienes y vidas de los pobladores. Un desembalse rápido, originado por una operación 21 -34-



de emergencia, o una crecida que podría provocar la rotura individual o encadenada de las presas construidas en la parte superior de la cuenca, son las causas. Es esencial que los proyectos de las presas sean planificados y manejados considerando el contexto global de la cuenca del río (considerando flora y fauna) y los planes regionales de desarrollo, incluyendo, tanto las áreas superiores de captación sobre la presa y los terrenos aluviales, como las áreas de la cuenca hidrográfica aguas abajo. Un ejemplo claro: "El proyecto Segunda Angostura" Este proyecto de construcción de la presa hidroeléctrica Segunda Angostura en el Río Limay y Parque Nacional Nahuel Huapi, implicaría la desaparición del río Limay, desde su nacimiento hasta Segunda Angostura, y la transformación de los lagos naturales Nahuel Huapi, el Moreno y El Correntoso en embalses artificiales. De ponerse en marcha, provocaría cambios en la flora y fauna, y en los patrones de comportamiento de las aguas subterráneas, de la erosión y acumulación de sedimentos. Además de ello, la presa afectaría a las localidades de Bariloche, Villa La Angostura y Dina Huapi, que viven casi exclusivamente del turismo, ya que no solo se degradarían sino que desaparecerían las "materias primas" de la industria turística, es decir el valor paisajístico, el ambiente inalterado por el hombre y las áreas de pesca deportiva, que son precisamente los principales atractivos de la región. Quienes se oponen a esta presa aducen que ésta no se justifica desde el punto de vista económico, pues aportaría niveles mínimos de energía al país, calculados en menos del 1% del consumo nacional.

1.4.2- Impactos positivos: Los beneficios de la construcción de grandes obras de almacenamiento de agua son la generación electricidad, el riego, y como instrumento para controlar las crecidas de los ríos protegiendo habitantes y propiedades aguas abajo. Las presas pueden crear alternativas para las actividades que tienen el potencial para causar impactos negativos mayores. La energía hidroeléctrica, por ejemplo, es una alternativa para la energía termoeléctrica a base del carbón, o la energía nuclear. Un gran almacenamiento de agua puede construirse para que cumpla con una de estas funciones o todas a la vez. Como ocurre con las presas del la región del Comahue que además de aportar energía para el país controlan los caudales de los ríos Limay y Neuquén, reteniendo las crecidas y liberándolas lentamente, protegiendo a todas la ciudades que hay en el valle. En julio del año 2005 el caudal del Río Negro era de 2.420 m3/seg, resultado de las erogaciones de 1800 m3/seg del Limay, por Arroyito, y de 620 m3/seg del Neuquén, por el Chañar. De no existir el conjunto de presas sobre ambos ríos el Alto Valle de Río Negro y Neuquén hubiesen soportado una invasión repentina de 6.000 m3/seg aproximadamente, es decir una vez y media más del volumen que hoy avanza sobre los territorios y localidades ribereñas. Toda la parte baja de la ciudad de Neuquén hubiese estado bajo agua, toda la ciudad de Cipolletti, Roca, y todas la demás ciudades del Valle. Efectos hidrológicos.- El fenómeno de “aguas claras” también tiene ventajas. Al decantar los sedimentos, disminuye la turbidez, y en el embalse produce agua de más alta calidad para riego, y consumo humano e industrial. Esto permite a los sistemas destinados al abastecimiento de poblaciones captar agua con 22 -34-



propiedades más cercanas al producto final, lo que seguramente redundará en economía en el proceso de potabilización (por esta razón la planta Patagonia que potabiliza el agua bahiense no tiene piletas de decantación, mientras que la planta Grünbein, que potabiliza el agua para Punta Alta sí las tiene pues fue proyectada para tomas de agua no embalsadas). La regulación que posibilitan las presas, evita carencias de agua para riego, aumentando la garantía de disponibilidad de caudales en época de estiaje (caudales mínimos) de los ríos, coincidente con altas demandas de los cultivos. Además facilita la capacitación de agua en las tomas libres destinadas al riego y en los sistemas de abastecimiento de agua potable a las poblaciones. Efectos sobre pesca y fauna.- Se crean recursos de pesca en el reservorio que a veces resultan más productivos que los que hubo anteriormente en el río. La fauna y las aves acuáticas, los reptiles y los anfibios pueden prosperar gracias al embalse.

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2- DIQUES Un dique es un terraplén natural o artificial, por lo general de suelo, paralelo al curso de un río; si bien constructivamente los diques tienen las mismas características que las presas, difieren en su función. Los naturales son bancos arenosos que originan los ríos durante las inundaciones, cuando el desbordamiento de éstos hace disminuir la velocidad del agua y permite el depósito de los sedimentos. Los artificiales son considerablemente más altos que los naturales y protegen el campo, situado en los alrededores, de las inundaciones. Éstos realizan, en general, el mismo papel que los diques protectores de los Países Bajos que previenen contra las inundaciones marinas.

2.1- Diques artificiales Estos son los que son construidos por el hombre. Pueden ser utilizados para: - prevenir la inundación de los campos aledaños a los ríos. - proteger determinadas áreas contra el embate de las olas. - también se utilizan para encajonar el flujo de los ríos a fin de darle un flujo más rápido. Son conocidos como diques de contención. Diques de contención.- Estos diques tradicionalmente son construidos, amontonando suelo a la orilla del río. Amplio en la base y afilados en la cumbre, donde se suelen poner bolsas de arena. En el altiplano andino, particularmente en la región peruana, antiguamente se construían con "champas", trozos cuadrados de suelo vegetal, de unos 30 x 30 cm, con un espesor variable de unos 15 cm. Estas champas, sin eliminar la vegetación se colocaban invertidas, con la intención de que la vegetación al crecer, sobretodo en los bordes libres, consolidaría la estructura. Modernamente los diques de defensas costeras son construidos siguiendo los criterios técnicos modernos para estructuras de suelo, y en muchos casos su estructura es compleja, comprendiendo una parte de soporte, un núcleo impermeable y drenes de pie para minimizar el riesgo de rupturas. Existen importantes sistemas modernos de diques a lo largo de los ríos Mississippi y Sacramento en EE. UU.; el Po y el Danubio en Europa. Dique construido para defensa ribereña

Diques rompeolas.- Son estructuras artificiales creadas mediante superposición de capas de elementos de diferentes granulometrías y materiales, encaminada a reducir la cantidad de energía proveniente del oleaje que entra en un lugar que se quiere abrigar, por ejemplo un puerto (contrariamente a los diques de contención, no tienen una función de impedir la filtración del agua). 24 -34-

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Existen diferentes tipologías de diques, también llamados espigones: En talud

Vertical

Flotante

etc.

Los diques en talud tradicionalmente se han construido mediante un núcleo único, encima del cual se superponen capas de elementos de tamaño creciente separados por capas de filtro. Actualmente, los elementos mayores (que conforman los mantos exteriores) son piezas de hormigón en masa de diferentes formas (cubos, dolos, tetrápodos, etc.), que sustituyen a la escollera. Los diques verticales están formados por cajones de hormigón armado que se trasladan flotando al lugar de fondeo y se hunden, para después rellenarlos con áridos, de forma que constituyan una estructura rígida.

2.2- Diques naturales Un dique natural resulta del depósito de material arrastrado por el río en el borde del mismo, durante las inundaciones. Esto va causando, progresivamente, la elevación de la ribera. Comparativa Dique Natural contra Dique Artificial: Dique Natural Dique

Dique

Se forma por el natural depósito del material transportado por el agua, sobre la ribera. Dique Artificial

Nótese que el nivel del dique es claramente mayor, producto de la intervención del hombre.

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3- EMBALSES El embalse es un lago artificial que comprende al canal principal y las planicies del río, aguas arriba de la presa de cierre; se forma en el lecho de un río o arroyo cuando, con algún medio físico, se cierra parcialmente o totalmente su cauce. Son originados conjuntamente con las presas, pues poseen un fin común: de almacenar el agua procedente de diversos orígenes (deshielos, arroyos, ríos, etc.) para distintos usos. La obstrucción del cauce puede darse por medios naturales, como por ejemplo el derrumbe de una ladera en un tramo estrecho del río o arroyo, por acumulación de placas de hielo, por construcciones hechas por los castores o por obras construidas por el hombre para tal fin, como son las presas.

3.1- Embalses por causas naturales Derrumbe de laderas.- En este caso se trata de embalses totalmente incontrolados, que generalmente tienen una vida corta, días, semanas o hasta meses. Al llenarse el embalse con los aportes del río o arroyo, se provocan filtraciones a través de la masa de suelo no compactada, y vertimientos por el punto más bajo de la corona, que llevan a la ruptura más o menos rápida y abrupta de la presa, pudiendo causar grandes daños a las poblaciones y áreas cultivadas situadas aguas abajo. Acumulación de hielo.- La acumulación de hielo en los grandes ríos situados en zonas frías se produce generalmente en puntos en los cuales el cauce del río presenta algún estrechamiento ya sea natural, como la presencia de rocas, o artificial como los pilares de un puente. Presas construidas por castores.- Las presas construidas por castores se dan en pequeños arroyos, generalmente en áreas poco habitadas y, por lo tanto, los eventuales daños causados por su ruptura son generalmente limitados.

3.2- Embalses construidos por el hombre Los embalses construidos por el hombre mediante presas pueden tener la finalidad de: - regularizar el caudal de un río o arroyo, almacenando el agua de los períodos húmedos para utilizarlos durante los períodos más secos para el riego, para el abastecimiento de agua potable, para la generación de energía eléctrica, para permitir la navegación o para diluir poluentes. Cuando un embalse tiene más de un fin, se le llama de usos múltiples. - reducir los caudales picos de la crecida aguas abajo del embalse (por avenidas o crecidas). - crear una diferencia de nivel para generar energía eléctrica, mediante una central hidroeléctrica. - crear espacios para esparcimiento y deportes acuáticos.

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Vista del embalse Paso de las Piedras, en el parque provincial del mismo nombre

Presas, embalses y aprovechamientos hidroeléctricos y de regulación en la zona de Neuquén-Cipolletti

3.3- Características de los embalses Las características físicas principales de un embalse son las curvas cota-volumen; la curva cota-superficie inundada y el caudal regularizado. Dependiendo de las características del valle, si es amplio y abierto, las áreas inundables pueden ocupar zonas densamente pobladas, o áreas fértiles para la agricultura. En estos casos, antes de construir la presa debe evaluarse muy objetivamente las ventajas e inconvenientes. En otros casos, especialmente en zonas altas y abruptas, el embalse ocupa suelos inhabitados, en cuyo caso los impactos ambientales son limitados o inexistentes.

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El caudal regularizado es quizás la característica más importante de los embalses destinados justamente a regularizar, a lo largo del día, del año, o incluso periodos plurianuales. El flujo de agua extraído del embalse puede regularse conforme a las necesidades de uso. Niveles característicos en un embalse.- El nivel del agua en un embalse es siempre mayor que el nivel original del río. Desde el punto de vista de la operación de los embalses, se definen una serie de niveles, los principales son (en orden creciente): - Nivel mínimo: es el nivel mínimo que puede alcanzar el embalse, coincide con el nivel mínimo de la toma situada en la menor cota. - Nivel mínimo operacional: es el nivel por debajo del cual las estructuras asociadas al embalse y la presa no operan u operan en forma inadecuada. - Nivel máximo operacional: al llegarse a este nivel se comienza a verter agua con el objetivo de mantener el nivel pero sin causar daños aguas abajo. - Nivel del vertedero: si la presa dispone de un solo aliviadero libre, el nivel de la cresta del vertedero coincide con el nivel máximo operacional. En el caso de que el vertedero esté equipado con compuertas, el nivel de la solera es inferior al máximo operacional. - Nivel máximo normal: al llegarse a este nivel la operación cambia de objetivo y la prioridad es garantizar la seguridad de la presa (en esta fase pueden ocurrir daños aguas abajo). - Nivel máximo: en este nivel ya la prioridad absoluta es la seguridad de la presa, ya que una ruptura sería catastrófica aguas abajo. Se mantiene el nivel a toda costa, el caudal descargado es igual al caudal que entra en el embalse.

Embalse, Córdoba.

Volúmenes característicos de un embalse.- Los volúmenes característicos de los embalses están asociados a los niveles, tenemos así: - Volumen muerto: definido como el volumen almacenado hasta alcanzar el nivel mínimo. - Volumen útil: el comprendido entre el nivel mínimo y el nivel máximo operacional. 28 -34-



- Volumen de laminación: es el volumen comprendido entre el nivel máximo operacional y el nivel máximo normal. Este volumen es utilizado para reducir el caudal vertido, buscando limitar los daños aguas abajo. Caudales característicos de un embalse.- Caudal firme: es el caudal máximo que se puede retirar del embalse en un período crítico. Si el embalse ha sido dimensionado para compensar los caudales a lo largo de un año hidrológico, generalmente se considera como período crítico al año hidrológico en el cual se ha registrado el volumen aportado mínimo. - Caudal regularizado: es el caudal que se puede retirar del embalse durante todo el año hidrológico.

3.4- Efectos de un embalse Los embalses decididamente tienen una importante influencia en el entorno, algunas de estas influencias pueden ser consideradas positivas y otras pueden ser consideradas negativas. Generales.- Los embalses de grandes dimensiones agregan un peso muy importante al suelo de la zona, además de incrementar las infiltraciones. Estos dos factores juntos pueden provocar lo que se conoce como sismos inducidos. Son frecuentes durante los primeros años después del llenado del embalse. Muy rara vez alcanzan intensidades que puedan causar daños serios a la población. Aguas arriba.- Aguas arriba de un embalse, el nivel freático de los terrenos vecinos es modificado fuertemente, pudiendo traer consecuencias en la vegetación circunlacustre. Aguas abajo.- Los efectos de un embalse aguas abajo son de varios tipos, pudiéndose mencionar: - aumento de la capacidad de erosionar el lecho del río. - disminución de los caudales medios vertidos y, consecuencia, facilidad para que se ocupe mayor parte del lecho del río.

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4- Obras en Argentina 4.1- PRESAS Y EMBALSES DE ARGENTINA: En las sierras pampeanas ▼

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Córdoba

Catamarca

La Rioja

San Luis

Cruz del Eje

Las Pirquitas

(río Cruz del Eje)

(río Del Valle)

San Roque

La Florida

Los Sauces

(río Quinto)

Anzulón

(río Primero)

Río Tercero (3)

San Felipe

Olta

Los Molinos

Sisco

(río Los Molinos)

La Viña (río Los Sauces)

En el noroeste

En cuyo

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Salta

Tucumán

San Juan

Mendoza

Cabra Corral

El Cadillal

(río Juramento)

(río Tafí)

de la Roza

Potrerillos (río Mendoza)

Corralito

Lules

Ullum

Cipolletti

(río corralito)

(río Lules)

(río San Juan)

(río Mendoza)

El Escaba (río Marapa)

El Carrizal (río Tunuyán)

Agua del Toro (río Diamante)

Los Reyunos (río Diamante)

El Nihuil (río Atuel)

Valle Grande Nota: no se mencionan todas las existentes.

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(río Atuel)

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4.2- PRINCIPALES PRESAS HIDROELÉCTRICAS DE ARGENTINA: Nombre

Ubicación

Nombre

Ubicación

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Salto Grande

Entre Ríos

Arroyito

Neuquén

El Chocón

Neuquén

El Nihuil I, II, III

Mendoza

Futaleufú

Chubut

Agua del Toro

Mendoza

Alicurá

Neuquén

Cabra Corral

Salta

Planicie Banderita

Neuquén

Ullum

San Juan

4.3- OBRAS CONCRETAS: 4.3.1- Presa Paso de las Piedras Está emplazada sobre el Río Sauce Grande, en la Provincia de Buenos Aires. Fue construida para proveer de agua potable a la ciudad de Bahía Blanca, mediante un acueducto de 60 Km de longitud, que conecta el embalse con la planta de tratamiento de la ciudad mencionada. La presa.- Es de materiales sueltos, de 30m de altura máxima, zonificada, con núcleo de arcilla de media a alta plasticidad y espaldones de limos de baja plasticidad. Inmediatamente aguas abajo del núcleo hay una chimenea vertical que cumple la función de filtro y dren a la vez, el cual se continúa con un dren horizontal que remata en una tubería protegida por un filtro a lo largo del pie. La fundación de la presa está constituida por suelos de origen sedimentario, limos arenosos con intercalaciones de estratos de grava de mayor permeabilidad. Esta formación, de 80 m de espesor, sobre la cual está fundada la presa, tiene una marcada anisotropía, que induce al flujo en dirección horizontal. El proyecto no previó ningún tipo de tratamiento sobre la fundación. Como consecuencia de un sifonaje producido en margen derecha, se construyó una pantalla impermeable construida desde la fundación hasta una profundidad variable, a lo largo de la presa. Las tareas de construcción se realizaron desde el coronamiento de la presa.

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4.3.2- Presa y lago del Fuerte Esta presa, ubicada en el partido de Tandil, fue construida para contener las grandes vertientes de las sierras y las aguas de las lluvias. Al embalsar éstas aguas constituye el lago del Fuerte. La presa nació de una necesidad ante el peligro de inundación en épocas de lluvias; posee 450 m de largo y 35 m de base. Nacido como respuesta técnica a la grave inundación registrada en 1951, fue inaugurado en 1960 y está construido de hormigón armado que contiene las aguas del arroyo del mismo nombre, que desciende de los cerros para formar un lago artificial de 36 hectáreas.

4.3.3- Complejo hidroeléctrico Cabra Corral La presa Cabra Corral está localizada sobre el río Juramento, en las sierras Subandinas, en la provincia de Salta, a 65 Km de la ciudad homónima. El embalse principal, denominado General Belgrano, se encuentra emplazado sobre el río Juramento, donde éste se forma con los aportes de los ríos Arias y Guachipas. La obra, iniciada en 1967 y finalizada en 1970, tiene por finalidad regular el caudal del río, controlar las crecidas estivales conteniendo desbordes hacia vastas regiones agrícolas, producir energía y aumentar la superficie irrigada. La presa.- La presa es de suelo y tiene una altura de 93 m, más alta que el Chocón con sus 86 m. Está construida con un núcleo de arcilla y luego distintas capas de suelo y roca compactada hasta terminar con cantos rodados gruesos del lado del espejo de agua, y canto rodado fino del lado sobre el río Juramento. Su base es de 500 m, y es atravesada por dos grandes túneles: uno para descarga de fondo y otro que conduce el agua hacia la central hidroeléctrica. Este último posee una chimenea de equilibrio de 108 m de altura. Estos túneles sirvieron de desvío del río mientras se construía la presa. Tiene un dique lateral de 70 m de longitud por 10 m de ancho en su parte superior. Posee un aliviador de crecida constituido por un canal evacuador de 273 m, con diez compuertas maniobrales. El vertedero, al sur, funciona cuando el agua llega a su cota máxima a los 1.037 m.s.n.m. La obra requirió de la construcción de otros dos embalses compensadores para regular las crecientes del Río Juramento. Ellos son: Miraflores y El Tunal. Tiene una vida útil de 100 años, teniendo en cuenta que con el tiempo se enlamará por la gran cantidad de sedimentos que aportan sus tributarios. 32 -34-

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Fue proyectada para resistir movimientos sísmicos. El embalse.- Es el segundo más grande de Argentina, con una capacidad de 3.130 hm³, y la principal reserva hídrica del Noroeste Argentino. Está formado por la confluencia del río Guachipas, que desagua por el sur el agua de todos los ríos de los Valles Calchaquíes, y por el Rosario y el Arias por el Norte. Tiene una superficie de 13.160 ha (130 Km2). Alimenta la central hidráulica y evacua los caudales para el riego de 110.000 ha de suelos fértiles de Salta y Santiago del Estero. Central hidroeléctrica.- Produce aproximadamente 250.000.000 de kWh anuales, posee una potencia de 102 MW, proveniente de 3 turbinas de 34.000 KW cada una con sus respectivos generadores eléctricos. La energía generada es transmitida a la red del noroeste argentino (NOA) y al sistema interconectado nacional.

4.3.4- Complejo hidroeléctrico El Chocón Emplazado sobre el Río Limay, perteneciente a la cuenca del río Negro en las provincias de Neuquén y Río Negro. Se comenzó a construir en la segunda mitad de la década de 1960 y fue inaugurada en 1972; se la denominó “la obra del siglo”, pues fue el primero de los grandes proyectos hidroeléctricos de la Argentina. Es parte del complejo El Chocón-Cerros Colorados, sobre el río Neuquén, que comprende una presa derivadora, un canal aductor a las cuencas Mari Menuco y Las Barreales y la central de Planicie Banderita. La presa.- Es de materiales sueltos, zonificada, con núcleo de arenas arcillosas inclinado hacia aguas arriba, espaldones de gravas arenosas y filtros de arena entre núcleo y espaldones. Mide 2.500 m de largo, y tiene una altura máxima de 88 m. Tiene un volumen igual a 13.000.000 m3. La fundación está constituida por areniscas estratificadas, con intercalaciones de capas de arcilita. También contiene un vertedero de hormigón con capacidad para evacuar 8.000 m3/seg. El embalse.- El lago embalsado lleva el nombre de Ezequiel Ramos Mejía y a sus orillas se ha construido una villa permanente. El volumen de este reservorio es de 20.000 hm3, el mayor de Argentina. Central hidroeléctrica.- Posee 6 turbinas y 1.200 MW de potencia instalada. La energía producida es transmitida por redes de alta tensión al sistema interconectado nacional. La central de El Chocón fue construida en cinco años por la empresa estatal HIDRONOR y se privatizó a principios de la década de 1990. El agua turbinada en El Chocón es regulada aguas abajo por la presa de Arroyito.

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Edición: 06/02/2010



U.T.N. - F.R.B.B. - D.I.C.

5- Organismos y entes involucrados en el tema y sitios para consulta: Organismo Regulador de Seguridad de Presas www.orsep.gov.ar Bartolomé Mitre 2815 piso 1º Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Comité Argentino de Presas www.cadp.org.ar Tel/fax: (0299) 4773532 9 de Julio 192 Cipolletti, Río Negro.

Autoridad Interjurisdiccional de las Cuencas de los ríos Limay, Neuquén, y Negro www.aic.gov.ar Tel: (0299) 4492300 9 de Julio 496 Cipolletti, Río Negro

6- Bibliografía: - José Luis Navarro y José Segura, Saltos de agua y Presas de embalse (Madrid: Tipografía Artística). - Consejo Federal de Inversiones, Los recursos hidráulicos de Argentina, análisis y programación tentativa de su desarrollo, tomo 5 (Buenos Aires: Consejo Federal de Inversiones). - Eugenio Villarino, Tratado básico de presas (Madrid: Colegio de Ingenieros de caminos, canales y puertos) - www.cabracorral.com; energy.org.ar; - Fotografías e ilustraciones por el autor. - http://es.wikipedia.org/

Bahía Blanca, 06/Febrero/2010.

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Presas, diques, y embalses V03-10.pdf

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