Introducción a Presas
ÍNDICE
Definición
Importancia técnica, económica y social
Nomenclatura
Clasificación y tipología de presas
Cerradas y embalses
Historia de las presas
Panorama Panor ama actual de las presas en Argentina y el mundo
DEFINICIÓN
Ing. Reynal:
«Una presa es una estructura que actúa como límite de contención en una corriente o flujo de agua para almacenarla y/o desviarla y/o ser o actuar como una barrera de protección protección.» .»
Wikipedia:
«Una presa es una barrera […] que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un río u arroyo. Tiene la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regadío, para elevar su nivel con el objetivo de derivarla a canalizaciones de riego, para laminación de avenidas (evitar inundaciones aguas abajo de la presa) o para la producción de energía mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética y ésta nuevamente nuevamente en mecánica al accionar la fuerza del agua un elemento móvil.»
IMPORTANCIA
Disponibilidad del agua en el mundo:
El agua es un recurso finito
IMPORTANCIA
El agua en nuestro país:
La región árida y la región semiárida representan el 76% de la superficie total del país.
Cuencas compartidas con otros países.
IMPORTANCIA
El agua en nuestro país: Oferta hídrica: Valor medio anual: 26.000m3/s Derrame medio anual: 835 km3/año Consumo teórico agua potable: 4 km3/año
Distribución espacial: Cuenca del Plata Vertiente Atlántica Vertiente Pacífica Cuencas sin derrame al mar Caudal medio anual en m 3/s.
84% 10% 5% 1%
IMPORTANCIA
Demanda de agua en nuestro país:
La demanda es variable en el tiempo, y no coincide con la evolución de la oferta hídrica.
Es necesario regular
IMPORTANCIA
¿Necesitamos almacenar agua?
Nuestro país tiene una distribución heterogénea, temporal y espacial, del agua. Dos tercios de su territorio presenta características áridas o semiáridas. En consecuencia se deben crear herramientas (sistemas) para el manejo de los ciclos naturales de crecidas y sequías, para abastecer de agua potable, para optimizar y añadir nuevas áreas de riego (alimentos) e incrementar el parque hidroeléctrico (energía).
Se necesitan presas y embalses
IMPORTANCIA
Finalidad de una obra hidráulica:
Lograr la mejor disposición del agua teniendo en cuenta que el agua es una necesidad para la vida, un recurso renovable y un bien de la sociedad. Normalmente los objetivos de una obra compiten entre sí, por lo que el proyecto debe lograr una solución de compromiso que permita compartir el recurso entre varios usos. Los proyectos se conciben para lograr el máximo beneficio total.
Impacto:
Las presas son modificadores socioambientales y su impacto sobre la naturaleza y la sociedad puede ser positivo o negativo, siendo su balance lo más importante.
IMPORTANCIA
Aprovechamiento de la cuenca:
En la parte alta de la cuenca, en las zonas montañosas, la pendiente es mayor y facilita el aprovechamiento energético en función de la potencia disponible. En la parte media se desarrollan los valles donde se utilizan las tierras aledañas con fines agrícolas. En las zonas cercanas al mar la pendiente es muy baja y su utilización como recurso presenta un componente adicional: las zonas anegadizas e inundables, que son necesarias proteger. (Estas consideraciones son completamente generales, estando siempre presente la conservación de la calidad de agua y del ambiente y la utilización eficiente de los recursos.)
NOMENCLATURA
Embalse: Volumen de agua retenido por la presa.
Cerrada: Sitio concreto donde se construye la presa.
Paramentos o taludes: Superficies que limitan el cuerpo de la presa. Se reconocen el paramento mojado o de aguas arriba, y el paramento seco o de aguas abajo.
Coronamiento: Superficie superior de la presa.
Estribos: Laterales de la presa en contacto con la cerrada.
Cimentación o fundación: Parte de la presa donde se transmiten las cargas al terreno.
CLASIFICACIÓN
Según su tamaño: Se utiliza generalmente la definición del Comité Internacional de Grandes Presas (ICOLD). Pequeñas presas Grandes presas
H < 15m H > 15m
También se considera como grandes presas a aquellas de altura menor a 15m y mayor a 10m (15m > H > 10m) que presente alguna de las siguientes condiciones: Coronamiento Volumen Caudal máximo de crecida Problemas especiales de fundación Diseños no usuales
> 500m > 10.000.000m 3 > 2.000m 3/s
CLASIFICACIÓN
Según su aplicación: Algunas presas suelen cumplir múltiples funciones (presas «multipropósito»). Filtrantes (o de retención). Tienen como función retener sólidos, ya sea finos o rocas de gran tamaño, permitiendo el paso del agua. Control de crecidas. Su finalidad es laminar caudales de crecidas, evitando daños aguas abajo por inundaciones. Derivación. Tienen como objetivo elevar la cota de agua para facilitar su derivación fuera del cauce natural. Suelen ser de baja altura, ya que su objetivo no es el almacenamiento. Almacenamiento. Su función es retener el agua para su uso regulado en generación eléctrica, consumo, irrigación, etc. De relave (diques de cola). Su objetivo es la retención de sólidos sueltos y líquidos de desecho producto de la explotación minera, que se almacenan para su decantación. Otros. Navegación, recreación, control de erosión en pilas de puentes, etc.
CLASIFICACIÓN
Según el material utilizado: Existen distintas clases según la bibliografía consultada. Materiales sueltos
Tierra
Homogénea Heterogénea o zonificada
Escollera o enrocado
Heterogénea o zonificada Con pantalla o diafragma
Gravedad
Hormigón
Contrafuertes (o aligeradas) Arco (o bóveda) Hormigón masivo convencional Hormigón compactado con rodillos
Mixtos Otros (inflables, gaviones, etc.)
Simple curvatura Doble curvatura Arcos múltiples
CLASIFICACIÓN
Presas de gravedad: Son presas de dimensiones tales que su estabilidad depende de su peso propio y las fuerzas externas se transmiten directamente a la fundación, prácticamente sin intervención de las márgenes. El paramento mojado suele ser vertical o subvertical. Coronamiento Paramento seco Paramento mojado
Galería
Presa Piedra del Águila Tipo gravedad, hormigón masivo convencional 172m de altura (la más alta de Argentina)
CLASIFICACIÓN
Presas aligeradas (de contrafuertes): Se reemplaza la utilización de hormigón masivo por un cuerpo resistente integrado por elementos estructurales simples como columnas, losas y vigas. La presión del agua se conduce a los apoyos en forma concentrada. El tipo más común de presa aligerada es la de contrafuertes verticales.
Presa Valle Grande, Mendoza Tipo contrafuertes (Noetzli Alcorta) 115m de alto
CLASIFICACIÓN
Presas de arco: Estas presas transmite el empuje del agua hacia su fundación y sus apoyos laterales («estribos»). Pueden ser de simple o doble curvatura. Son sumamente esbeltas, ya que su forma les permite utilizar espesores muy chicos. Se requiere una roca de fundación sana y resistente.
Ejemplo de secciones de la ménsula central (doble curvatura)
Presa Agua del Toro, Mendoza Tipo arco 118,5m de altura (la más alta de su tipo en el país)
CLASIFICACIÓN
Presas de materiales sueltos: Todas las presas de este tipo resisten por acción estabilizante de su peso (por acción de la gravedad). Los materiales utilizados no son en general transformados químicamente, sino que son tratados y colocados mediante procesos de compatación.
Homogénea. Se utiliza un único material que cumple funciones tanto estructurales y como de impermeabilidad. Heterogénea. Se colocan distintos materiales según la zona, generando un núcleo impermable y materiales más permeables en los espaldones. Con pantalla. En este caso, la impermeabilidad se logra mediante una pantalla de material fabricado.
Presa Arroyito, Neuquén / Río Negro Tipo materiales sueltos homogénea 26m de alto
Presa Gral. Manuel Belgrano (embalse Cabra Corral), Salta Tipo materiales sueltos heterogénea 113,75m de alto
Presa Los Caracoles, San Juan Tipo enrocado con pantalla de hormigón aguas arriba (CFRD) 128,8m de alto
CLASIFICACIÓN
Presas de arcos múltiples: Es un tipo de presa mixto, formado por contrafuertes (en general de sección rectangular) y sucesivos arcos que apoyan sobre ellos. El empuje hidrostático se transmite por los arcos hasta los contrafuertes.
Camino de la carga hidrostática
Presa Daniel-Johnson, Canada Tipo arcos múltiples, 214m de alto (la más alta del mundo de su tipo)
CLASIFICACIÓN
Estadísticas sobre presas: Arcos múltiples; Arco; 5% 0.40% Otras; 6%
Contrafuertes; 1%
Otros; 14%
Tierra; 32% Arco; 14%
Gravedad; 17%
Tierra; 62% Enrocado ; 8%
Contrafuertes; 9% Enrocado; 12% Gravedad; 19%
Tipos de presa en el mundo
Tipos de presa en Argentina (3 presas HCR, 3 CFRD, 3 CFGD)
CLASIFICACIÓN
Presas por provincia:
CLASIFICACIÓN
Presas del mundo por altura:
CLASIFICACIÓN
Presas argentinas por altura:
CLASIFICACIÓN
Presas argentinas por volumen de embalse:
CERRADAS Y EMBALSES
Dr. Vallarino:
«La presa y el embalse, aunque se presentan como conceptos separados, cada uno como sus facetas particulares, forman un conjunto indivisible. Las condiciones que se exigen a la presa y al embalse tienen importantes matizaciones, ya que la primera es una obra singular, local y artificial y el segundo un elemento natural, extenso, con un sólo aunque importante añadido artificial, que es su inundación.»
Condiciones a cumplir: 1. Los cimientos y los estribos de las presas deben poder resistir las cargas. 2. El terreno cubierto por el embalse debe ser impermeable (pérdidas de agua aceptables que no perjudiquen el almacenamiento ni la estabilidad de la presa). 3. El embalse debe ser también resistente, es decir, solo puede tener fallos locales que no amenacen la seguridad global de la obra.
CERRADAS Y EMBALSES
Estudios básicos de la cerrada y del embalse: Datos topográficos. Permite determinar las formas y dimensiones del terreno. Se requieren distintas escalas para la cerrada y el embalse. Estudios geológicos. Estudio de la estabilidad y permeabilidad de los terrenos. Investigación de yacimientos o canteras para materiales de la presa. Estudios geofísicos. Provee información indispensable para el análisis geológico. Incluye prospecciones eléctricas, sísmicas, etc., sondeos (perforaciones) y excavaciones. Ensayos in situ. Permiten determinar la resistencia de las fundaciones a partir de una medición directa en el terreno. Los macizos rocosos presentan propiedades muy diferentes a los de las rocas matrices que los forman.
CERRADAS Y EMBALSES
Efectos de un embalse: Los efectos positivos directos están relacionados al propósito de la presa (agua potable, riego, generación eléctrica, etc.). Los efectos no deseados son: Inundación. El principal efecto a destacar, porque afecta al suelo en general y a propiedades, industrias, vías de comunicación, etc. en cierto grado. Interrupción del curso de agua. Es el objetivo de la presa, pero ésta no solo interrumpe el flujo de agua, sino la de los materiales que arrastra o en suspensión. Su depósito en el embalse disminuye paulatinamente el volumen útil y puede producir erosión aguas abajo. Cambio de las propiedades del agua. El embalse modifica la profundidad, aireación, insolación, etc. del agua en el sitio, afectando a las especies vegetales y animales que radicaban en el río y terreno inundado. Erogación. La salida de agua del embalse por los órganos de control de caudales de la presa modifican el régimen hidrológico del río, cambiando los caudales y las condiciones físicas del agua (temperatura, etc.) aguas abajo. Puede ser positivo, como en el caso de protección contra crecidas.
Presa Piedra del Águila Sitio de emplazamiento y proyecto original
Cátedra de PRESAS – 74.08
HISTORIA
Era pre-romana: Las primeras presas se construyeron en Mesopotamia y el Oriente Medio. La primera presa conocida es la presa Jawa, en Jordania, de 9m de altura y construida en 3000 a. C. Las técnicas de construcción eran precarias, y carecían de vertederos para manejo de crecidas. Pocas subsisten.
Presas romanas: Primeros embalses de gran tamaño para abastecimiento de agua potable. La utilización de hormigón romano (opera caementicia) y morteros permitió la construcción de presas de mayor altura. La presa Subiaco, cerca de Roma, fue la más alta del mundo (50m) hasta su destrucción accidental en 1305. Se diseñaron y construyeron presas de materiales sueltos, gravedad, arco, arco-gravedad, contrafuertes y arcos múltiples. Se utilizaron presas para aprovechar la energía hidráulica de los embalses mediante norias de distinta clase.
Presa romana de Cornalvo, España 24m de altura, 20m de largo construida en 130 d.C.
HISTORIA
Edad media: Muchas de las presas construidas en esta época siguen en pie. La primer presa china se construyó en el año 833, de tipo gravedad y 27m de altura, y está todavía en uso. Cerca del fin del milenio se construyeron varias presas de tierra de más de 25m en India con taludes pronunciados. Se construyeron en India vertederos excavados en roca que funcionaron por cientos de años. La presa Mudduk Masur, en la provincia india de Madras, fue construida en 1500 con una altura de 33m. Esta altura no se superó por 300 años. La presa Almansa en España se construyó en 1384, y es la primera presa en arco (arco-gravedad) de ese país. Tenía originalmente 14.6m de alto y fue recrecida en los años 1586, 1736 y 1921, llegando a una altura de 25m.
Presa de arco-gravedad Almansa, España Originalmente 14.6m de altura (recrecida a 25m) construida en 1384
HISTORIA
Era industrial: Se construyeron cientos de presas de mampostería durante los siglos XVI a XIX, principalmente en Méjico y España, muchas de las cuales continúan en operación. Hasta la mitad del siglo XIX, pocos criterios de diseño racionales eran utilizados, y los problemas que surgían durante la construcción se resolvían mediante prueba y error. Las primeras presas construidas a partir de conceptos teóricos físicomatemáticos datan de alrededor de 1850 (como la presa Parramatta, en Australia).
Corte de la presa Valdeinfierno, en España Construida en 1791
HISTORIA
Presas modernas: El ingeniero civil escosés William Rankine desarrolló métodos de cálculo téoricos para presas de tierra en 1857. En 1853, el ingeniero francés J. Augustin Tortene de Sazilly demostró que la sección transversal más eficiente para una presas de gravedad es la triangular con paramento de aguas arriba vertical. La era de las grandes presas comenzó con la construcción de la presa Aswan Baja sobre el río Nilo en Egipto. Es una presa de contrafuertes de mampostería y fue completada en 1902, con una altura original de 20m y un largo de 1951m (luego recrecida a 53m en 1933). El criterio del tercio medio, utilizado hasta el momento, comenzó a ser cuestionado como condición de estabilidad suficiente, y la falla de varias presas probó la importancia de la subpresión y el deslizamiento. Las presas Hoover y Grand Coulee en EEUU utilizaron nuevas técnicas de colocación de hormigón masivo que permitieron la construcción de grandes presas de hormigón.
Presa de arco-gravedad Hoover, EEUU 221m de altura construida en 1936
HISTORIA
En Argentina: La gran mayoría de los proyectos de presa en Argentina fueron diseñados por las empresas estatales Agua y Energía Eléctrica S.E. e Hidronor. Estas empresas fueron desmanteladas durante el movimiento privatista de los años 90. Escasos proyectos de presa se han llevado adelante en el país durante los último 10 años. Las causas son muchas, pero se reconoce la falta de planificación energética por parte del Estado (que no suple el mercado). Periodo
2000-2011
Número de presas construidas por periodo en Argentina
7
1976-2000
55
1951-1975
57
1926-1950
30
1901-1925
3
1875-1900
3 0
10
20
30 Cantidad
40
50
60
PANORAMA ACTUAL
Condicionamientos ambientales (-): La componente ambiental de los proyectos de presas tiene en la actualidad un peso determinante en la factibilidad de una obra.
Condicionamiento sociales (-): Malas experiencias en el país y en el mundo con proyectos de presas de gran impacto negativo repercute en la actitud de la sociedad ante nuevos proyectos.
Dificultad para acceder a créditos internacionales (-): Los proyectos de presas requieren una alta inversión inicial, que difícilmente puede ser cubierta por las arcas estatales.
Demanda energética (+): La energía hidroeléctrica se presenta como un gran impulsor de proyectos de presa en un futuro próximo. La utilización de energías no renovables presenta impactos negativos similares o mayores.
PANORAMA ACTUAL
LOS BLANCOS I y II 463 MW – 1200 GWh Ingreso: 2018/2021
CHIHUIDO I y II 637 MW – 1750 GWh Ingreso: 2018 Pte. Néstor Kirchner (Ex Cóndor Cliff) 1140 MW – 3100 GWh Ingreso: 2019
Potencia Total: 2.840 MW Energía Total: 7.950 GWh
Gob. Jorge Cepernic (Ex Barrancosa) 600 MW – 1900 GWh Ingreso: 2021
PANORAMA ACTUAL Proyecto Aña-Cua *
270
Chihuido I
637
Los Blancos I
363
Garabí *
1.152
Pte Néstor Kirchner I
1.140
Panambí *
1.048
Chihuidos II
290
Gob.Cepernic
600
Los Blancos II
120
El Baqueano
190
Corpus *
*Proyectos binacionales
Potencia (MW)
2.880
Michihuao
621
Collón Curá
376
La Elena
102
Frontera II
80
La Caridad
64
La Rinconada
200
Total Proyectos Nacionales:
4.783
Total Proyectos Binacionales
5.350
