Presas para la gestión del agua

1.1. REPRESAS

1..1. DEFINICION

En ingeniería se denomina presa o represa a una barrera fabricada con piedra, concreto o materiales sueltos, que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un río o arroyo1 con 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, o para la producción de energía mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética, y ésta nuevamente en mecánica al accionar la fuerza del agua un elemento móvil.

Las presas permiten controlar y disponer de agua con los siguientes fines:

• Consumo humano

• Consumo industrial

• Riego

• Control de crecidas

• Navegación

• Protección de márgenes

• Generación Eléctrica

• Turismo, Esparcimiento y Recreación

• Piscicultura

• Contención de aluviones

1..2. Terminología

• El embalse: es el volumen de agua que queda retenido por la presa.

• El vaso: es la parte del valle que, inundándose, contiene el agua embalsada.

• La cerrada o boquilla: es el punto concreto del terreno donde se construye la presa.

• La presa o cortina: propiamente dicha, cuyas funciones básicas son, por un lado garantizar la estabilidad de toda la construcción, soportando un empuje hidrostático del agua, y por otro no permitir la filtración del agua.

A su vez, en la presa se distingue:

• Los paramentos, caras o taludes: son las dos superficies más o menos verticales principales que limitan el cuerpo de la presa, el interior o de aguas arriba, que está en contacto con el agua, y el exterior o de aguas abajo.

• La coronación: es la superficie que delimita la presa superiormente.

• Los estribos o empotramientos: son los laterales del muro que están en contacto con la cerrada contra la que se apoya.

• La cimentación: es la parte de la estructura de la presa, a través de la cual se transmiten las cargas al terreno, tanto las producidas por la presión hidrostática como las del peso propio de la estructura.

• El aliviadero o vertedero: es la estructura hidráulica por la que rebosa el agua excedentaria cuando la presa ya está llena.

• Las compuertas: son los dispositivos mecánicos destinados a regular el caudal de agua a través de la presa.

• La descarga de fondo: permite mantener el denominado caudal ecológico aguas abajo de la presa.

• Las tomas son también estructuras hidráulicas, pero de menor entidad, y son utilizadas para extraer agua de la presa para un cierto uso, como puede ser abastecimiento a una central hidroeléctrica o a una ciudad.

• Las esclusas: que permiten la navegación "a través" de la presa.

• La escalera de peces: que permite la migración de los peces en sentido ascendente de la corriente.

Presa de Asuán.

1..3. Tipos de presas

Los diferentes tipos de presas responden a las diversas posibilidades de cumplir la doble exigencia de resistir el empuje del agua y evacuarla cuando sea preciso. En cada caso, las características del terreno y los usos que se le quiera dar al agua, condicionan la elección del tipo de presa más adecuado.

Existen numerosos tipos, comenzando con que puede hablarse de presas fijas o móviles, pero primero debemos clasificarlas en dos grandes grupos según su estructura y según los materiales empleados en su construcción. Aunque existen cuatro tipos fundamentales de presas:

• De gravedad (de concreto rodillado o convencional)

• De contrafuertes

• De arco-bóveda

• De escollera (de tierra o de roca), y también llamadas de materiales sueltos (estas son todas de gravedad).

• Presa hinchable

Pudiendo tener un núcleo, de diferentes formas, o incluso una pantalla asfáltica para sellar, o una parte de arcilla.

Existen también presas hinchables, basculantes y pivotantes pero son de mucha menor entidad o han caído en desuso, por lo que no se consideran aquí.

Sección esquemática de una presa de tipo gravedad.

De la definición de presa se desprende que las presas son estructuras cuya razón de ser se funda en la condición de que el agua que retienen se utilice con dos finalidades alternativas o simultáneas:

Elevar su nivel para poder conducirla

Formar un depósito que retenga los excedentes hídricos, para poder compensar luego los períodos de escasez, o para amortiguar (laminar) las crecidas.

Esa condición de producir un embalse, hace que el agua retenida ejerza un empuje de gran entidad sobre la estructura, siendo ésta la mayor solicitación para la que debe diseñarse la obra. Desde el punto de vista resistente, el problema fundamental que debe resolverse es la forma en que la presa absorberá la presión que le transmite el agua sin romperse y sin transmitir al terreno natural más carga de la que éste puede soportar.

Todos sabemos que una corriente de agua posee una "fuerza" que es tanto más incontrolable cuanto mayor es su caudal y la pendiente del río. En el mismo sentido se incrementa su potencial destructivo. Al oponerle un obstáculo para embalsarla, la estructura llamada presa tiene que poder asimilar tal empuje de forma permanente, para cualquier condición de carga y transferirlo a la tierra. Tanto la forma en que la estructura resiste ese empuje, como la manera en que la transmite a tierra, determinarán el tipo de presa que el proyectista elija. La fundación o cimentación, a su vez, debe ser capaz de soportar la presión a que la someterá la presa una vez lleno el embalse, cualidad que suele denominarse como "capacidad portante" y que depende del tipo de suelo y/o roca que la conforma, es decir de la geología del emplazamiento.

La otra característica básica a considerar en el diseño de una presa, es que el agua penetra en todos los intersticios provocando presiones indeseadas dentro de la misma estructura, las que deben ser localizadas para diseñar la presa de manera que pueda resistirlas, y/o disipar el exceso de presión que esta condición genera, y/o buscar los mecanismos para que las partes de las obras que puedan ser dañadas resulten aisladas, protegidas o impermeabilizadas.

Otra importante condición la constituye la necesidad de lograr las premisas técnicas precedentemente enunciadas a un costo que permita la construcción económica de la obra, con esquemas factibles y aceptables para el mercado financiero. Esta búsqueda de alternativas económicas posibles,

...