Construcción de presas

La construcción de represas implica la planificación, el diseño y la construcción de estructuras que se construyen a través de ríos u otros cuerpos de agua con el fin de retener agua. El agua se puede utilizar para una variedad de propósitos, que incluyen riego, suministro de agua potable, generación de energía hidroeléctrica, control de inundaciones y recreación.

Las presas se pueden clasificar en varios tipos según su diseño y métodos de construcción. Éstas incluyen:

1. Presas de terraplén: Por lo general, se construyen con tierra compactada, roca o una combinación de ambos. Están diseñadas para resistir las fuerzas de la presión del agua y se pueden construir en una variedad de formas, incluidas las presas de tierra, escollera o escollera con cara de hormigón.
2. Presas de hormigón: Estos se construyen con hormigón armado y pueden tomar varias formas diferentes, incluidas presas de gravedad, presas de arco, presas de contrafuerte y presas de arco múltiple.
3. presas de gravedad: Estas presas están construidas de hormigón o mampostería y dependen de su peso y masa para resistir la fuerza del agua que empuja contra ellas.
4. Presas de arco: Estas presas están construidas de hormigón y dependen de su forma para transferir la fuerza del agua a los pilares a ambos lados del cañón o valle donde están construidas.
5. Presas de contrafuerte: Estas presas son similares a las presas de arco, pero tienen una serie de contrafuertes de hormigón armado en el lado de aguas abajo que ayudan a distribuir la presión del agua.

La elección del tipo de presa depende de una variedad de factores, que incluyen la topografía y la geología del sitio, la cantidad de agua que debe almacenarse y el uso previsto del agua.

Presas de terraplén

Las presas de terraplén, también conocidas como presas de relleno de tierra, se construyen compactando capas de tierra, roca u otros materiales como el hormigón, para crear una barrera para retener el agua en un embalse. El terraplén se puede construir con material de relleno homogéneo o zonificado, y se puede construir como una zona única o como zonas múltiples con diferentes materiales y densidades.

La sección transversal de una presa de terraplén generalmente consta de un núcleo central impermeable hecho de arcilla, hormigón o un material sintético, como una membrana de asfalto, intercalado entre materiales de escollera o tierra que actúan como filtro y zona de drenaje. La pendiente exterior del terraplén está protegida por una capa de armadura, como escollera u hormigón, para evitar la erosión debida a la acción de las olas u otras fuerzas hidráulicas.

Las presas de terraplén son adecuadas para una amplia gama de condiciones del sitio y, a menudo, se usan en áreas donde hay abundante suelo y material rocoso disponible para la construcción. Se utilizan comúnmente para almacenar agua para riego, usos municipales e industriales, generación de energía hidroeléctrica, control de inundaciones y recreación.

Presas de hormigón

Las presas de hormigón se construyen utilizando hormigón como material principal. El hormigón puede ser simple o reforzado, y las técnicas de diseño y construcción utilizadas dependen de las condiciones y requisitos específicos del sitio. Hay dos tipos principales de presas de hormigón: presas de gravedad y presas de arco.

Las presas de gravedad son estructuras de hormigón macizo que dependen de su peso para resistir la fuerza horizontal del agua contra la presa. Por lo general, se utilizan en condiciones de flujo de bajas a moderadas y se caracterizan por su gran tamaño y su amplia base. El peso de la presa crea una base estable que le permite resistir la presión del agua sin deslizarse ni volcarse.

Las presas de arco son estructuras de hormigón curvas que se basan en la fuerza de la forma del arco para resistir la fuerza del agua. Por lo general, se usan en cañones estrechos o desfiladeros donde el espacio para la presa es limitado. La forma curva de la presa distribuye la presión del agua horizontalmente a los pilares, que son las formaciones rocosas naturales a ambos lados del cañón.

Ambos tipos de presas de hormigón requieren un diseño y una construcción cuidadosos para garantizar su estabilidad y durabilidad en el tiempo.

presas de gravedad

Las presas de gravedad son estructuras sólidas de hormigón que dependen de su peso para resistir las fuerzas horizontales del agua que las empuja. Están diseñados para retener grandes volúmenes de agua y, a menudo, se usan en cañones estrechos o gargantas donde hay roca sólida a ambos lados para sostener la presa. Las presas de gravedad también se pueden usar en valles más anchos donde la presa está anclada a la roca a ambos lados.

La fuerza del agua contra la presa se traslada a la cimentación y los estribos, que deben ser capaces de soportar esta presión. El peso de la presa en sí y el peso del agua en el embalse ayudan a estabilizar la presa y evitan que se mueva.

Las presas de gravedad suelen estar hechas de hormigón porque tiene una buena resistencia a la compresión y es capaz de resistir el peso de la presa y el agua. El concreto a menudo se refuerza con acero para aumentar su resistencia y durabilidad.

Algunas de las ventajas de las presas de gravedad incluyen su estabilidad, durabilidad y capacidad para resistir desastres naturales como terremotos. También requieren relativamente poco mantenimiento una vez construidos. Sin embargo, por lo general son más costosas de construir que otros tipos de presas y es posible que no sean adecuadas para todos los sitios.

Presas de arco

Las presas de arco son estructuras curvas que se basan en la fuerza y ​​la estabilidad de su forma para soportar el peso del agua detrás de ellas. Por lo general, se construyen en cañones estrechos o desfiladeros donde las paredes del cañón pueden proporcionar soporte lateral para el arco. Las presas de arco suelen estar hechas de hormigón, pero también pueden estar hechas de mampostería o incluso de materiales rellenos de tierra.

La forma de una presa de arco está diseñada para distribuir las fuerzas del agua detrás de ella a lo largo de la curva del arco y hacia los estribos a ambos lados del cañón. Esto hace que la presa de arco sea uno de los tipos de presas más fuertes y estables, capaz de soportar incluso presiones de agua muy altas.

Sin embargo, el diseño y la construcción de presas de arco son complejos y requieren una ingeniería precisa para garantizar su seguridad y estabilidad. La geometría del arco, la curvatura de las paredes del cañón y los materiales de los cimientos y pilares juegan un papel importante en el diseño y la construcción de una presa de arco. Las consideraciones sísmicas también son importantes para el diseño de presas de arco, ya que son vulnerables al daño de los terremotos.

Presas de contrafuerte

Las presas de contrafuerte son un tipo de presa de hormigón que utiliza una serie de contrafuertes de hormigón armado para soportar el peso de la presa y resistir la presión del agua. Los contrafuertes suelen tener forma triangular y se extienden desde la base de la presa hasta la parte superior, con un tablero plano sobre el que se construye la calzada o pasarela. El espacio entre los contrafuertes se rellena con hormigón armado para crear el cuerpo de la presa.

Las presas de contrafuerte se utilizan generalmente en cañones estrechos o gargantas donde las paredes del valle son empinadas y rocosas. Los contrafuertes están anclados al lecho rocoso oa una base sólida, y el cuerpo de la presa está diseñado para transferir la presión del agua a los contrafuertes.

Las ventajas de las represas de contrafuerte incluyen su capacidad para soportar altas presiones de agua, su idoneidad para sitios de cañones angostos y su costo relativamente más bajo en comparación con otros tipos de represas. Sin embargo, también tienen algunas limitaciones, incluida la necesidad de una base sólida, limitaciones en la altura y longitud de la presa y el potencial de asentamiento diferencial de los contrafuertes.

Factores que influyen en el diseño y la construcción de presas

Hay una serie de factores que influyen en el diseño y la construcción de presas, entre ellos:

1. Topografía y geología: La topografía y la geología del sitio de una presa pueden influir en el tipo de presa que se construye, así como en su tamaño y forma. Un sitio con terreno empinado, por ejemplo, puede requerir una presa con una base estrecha y lados empinados.
2. Hidrología y manejo del agua: La cantidad de agua que una represa está diseñada para almacenar o regular, así como las características del flujo del río o arroyo sobre el que se construye, son consideraciones importantes en el diseño de la represa.
3. Condiciones climáticas y meteorológicas: las condiciones climáticas y meteorológicas pueden afectar el diseño y la construcción de una presa, en particular con respecto a cuestiones como la gestión de inundaciones, la formación de hielo y los efectos de los ciclos de congelación y descongelación.
4. Sismicidad y terremoto Peligros: Las represas ubicadas en regiones propensas a terremotos deben diseñarse y construirse para resistir fuerzas sísmicas.
5. Factores ambientales y sociales: El impacto de una represa en el medio ambiente y las comunidades locales debe considerarse durante el proceso de diseño y construcción. Esto puede incluir problemas como el desplazamiento de personas y vida silvestre, cambios en el ecosistema e impactos en los sitios del patrimonio cultural.
6. Investigación del sitio y consideraciones geológicas: es necesaria una investigación exhaustiva del sitio para evaluar la geología, las características del suelo y otros factores que pueden afectar la seguridad y la estabilidad de una presa. Esta información se utiliza para informar el proceso de diseño y construcción.

Investigación del sitio y consideraciones geológicas

La investigación del sitio y las consideraciones geológicas son cruciales para el diseño, la construcción y la estabilidad a largo plazo de las presas. La investigación y caracterización adecuadas del sitio pueden proporcionar información sobre las propiedades físicas y de ingeniería del sitio, lo que puede informar el diseño de la presa y las estructuras asociadas. Algunas consideraciones geológicas clave en la construcción de presas incluyen:

1. Geología y propiedades del macizo rocoso: La geología del sitio y las propiedades de la masa rocosa subyacente juegan un papel importante en el diseño y la construcción de la presa. Las características de resistencia, deformación y permeabilidad del macizo rocoso pueden afectar la estabilidad de la presa y la seguridad del agua embalsada.
2. Estructuras geológicas: Estructuras geológicas tales como fallas, las juntas y los planos de lecho pueden afectar la estabilidad de la presa y el comportamiento de la cimentación y los estribos. Estas estructuras pueden proporcionar vías para la filtración y también pueden afectar el comportamiento del macizo rocoso bajo cargas sísmicas.
3. Riesgos sísmicos: Las represas generalmente están diseñadas para soportar peligros sísmicos, y la investigación del sitio debe incluir una evaluación del peligro sísmico y el potencial de movimientos del suelo inducidos por terremotos. La evaluación del peligro sísmico puede informar el diseño de la presa y las estructuras asociadas para garantizar que sean resistentes a la carga sísmica.
4. Propiedades del suelo y de las rocas: Además de las propiedades geológicas del macizo rocoso, también son importantes las propiedades del suelo y del relleno rocoso utilizado en la construcción de la presa. Estas propiedades pueden afectar la estabilidad del terraplén o la presa de hormigón, así como el comportamiento a largo plazo de la presa bajo diversas condiciones de carga.
5. Condiciones del agua subterránea: Las condiciones del agua subterránea en el sitio pueden afectar la estabilidad de la presa y la seguridad del agua embalsada. La investigación del sitio debe incluir una evaluación de las condiciones del agua subterránea, incluida la profundidad del agua subterránea, la conductividad hidráulica y el potencial de filtraciones y tuberías.
6. Materiales de construcción: La disponibilidad de materiales de construcción adecuados en el sitio o cerca de él también puede ser una consideración importante en el diseño y la construcción de una presa. Las propiedades de estos materiales pueden afectar la estabilidad de la presa y el comportamiento a largo plazo de la estructura.

En general, una investigación y caracterización exhaustivas del sitio son esenciales para el diseño y la construcción exitosos de una presa, así como para garantizar la seguridad y la estabilidad a largo plazo de la estructura.

diseño de presas

El diseño de presas implica una variedad de consideraciones y factores, incluida la elección del tipo de presa, la selección de materiales y técnicas de construcción, y el diseño de varios componentes y características. Algunos de los aspectos clave del diseño de presas incluyen:

1. Consideraciones básicas de diseño: Estas incluyen factores tales como el propósito previsto de la represa, los requisitos anticipados de almacenamiento y liberación de agua, y la vida útil esperada de la represa.
2. Cimentación y estribos de la presa: La cimentación y los estribos deben estar diseñados para soportar el peso de la presa y el agua que contiene, así como cualquier carga sísmica o de otro tipo que pueda imponerse.
3. Aliviaderos y desagües: están diseñados para liberar agua del embalse para evitar el desbordamiento de la presa y las inundaciones aguas abajo. El tamaño y el tipo de vertedero y salida dependen del caudal de diseño y otros factores.
4. Diseño de terraplenes y hormigón: El diseño del terraplén o de los componentes de hormigón de la presa debe tener en cuenta factores como la estabilidad, el control de filtraciones y la protección contra la erosión.
5. Instrumentación y monitoreo: Se pueden instalar varios sensores e instrumentos dentro y alrededor de la presa para medir factores como los niveles de agua, la filtración y el movimiento del suelo. El monitoreo es un aspecto importante de la seguridad de las represas y la gestión de riesgos.

En general, el diseño de la presa debe equilibrar una variedad de factores, incluidos la seguridad, el impacto ambiental, el costo de construcción y los requisitos de mantenimiento a largo plazo.

Técnicas de construcción

Las técnicas de construcción de presas generalmente involucran varios pasos, que incluyen:

1. Movimiento de tierras y excavación: esto implica limpiar el sitio de cualquier vegetación y tierra vegetal, y excavar los cimientos de la presa a la profundidad y forma requeridas.
2. Manejo y transporte de materiales: Los materiales de construcción, como hormigón, acero y agregados, se transportan al sitio y se almacenan como preparación para la construcción.
3. Colocación y curado del concreto: Para las presas de concreto, los encofrados se construyen a la forma de la presa y el concreto se coloca y se deja curar.
4. Colocación y compactación de enrocamiento: Para presas de terraplén, el enrocamiento o el relleno de tierra se transportan al sitio y se colocan en capas, y cada capa se compacta a la densidad requerida.
5. Instrumentación y monitoreo: se instalan sistemas de monitoreo para rastrear el desempeño de la presa durante y después de la construcción, incluidas medidas como filtración, deformación y temperatura.

Las técnicas de construcción pueden variar según el tipo de presa, las condiciones específicas del sitio y los recursos disponibles.

Desafíos y soluciones de la construcción

La construcción de represas presenta numerosos desafíos, algunos de los cuales incluyen:

1. Acceso al sitio y logística: Las represas a menudo se construyen en lugares remotos, lo que dificulta el acceso al sitio de construcción y el transporte de materiales y equipos al sitio.
2. Seguridad en la construcción y salud de los trabajadores: la construcción de represas involucra equipos pesados, materiales peligrosos y condiciones de trabajo potencialmente peligrosas, por lo que garantizar la seguridad y la salud de los trabajadores es una preocupación crítica.
3. Diseño sísmico y mitigación de peligros: Las represas deben estar diseñadas para soportar terremotos y otros desastres naturales, y se deben tomar las medidas apropiadas para mitigar estos peligros.
4. Impactos ambientales y medidas de mitigación: la construcción de represas puede tener impactos ambientales significativos, incluida la pérdida de hábitat, la alteración del flujo de agua y los impactos en las poblaciones de peces, por lo que se deben tomar medidas de mitigación para minimizar estos impactos.
5. Seguridad de represas y gestión de riesgos: las represas deben diseñarse y construirse para soportar posibles modos de falla, y deben implementarse medidas adecuadas de gestión de riesgos para garantizar la seguridad de las poblaciones río abajo.

Algunas posibles soluciones a estos desafíos incluyen:

1. Planificación previa a la construcción y gestión logística para garantizar un transporte y un acceso al sitio eficientes.
2. Programas integrales de capacitación en seguridad para los trabajadores y uso de equipos de protección personal.
3. Selección cuidadosa del sitio e investigaciones geológicas para garantizar que las represas se construyan en áreas menos propensas a la actividad sísmica.
4. Implementación de medidas de mitigación, como escalas para peces, para minimizar los impactos ambientales.
5. Inspecciones y monitoreo regulares para detectar y abordar cualquier posible problema de seguridad, y mantenimiento continuo para garantizar la integridad de la presa a lo largo del tiempo.

Operaciones de embalses y gestión del agua

Las operaciones de embalse y la gestión del agua son aspectos críticos de la construcción y operación de presas. El objetivo principal de una presa es almacenar agua, que luego se utiliza para diversos fines, como riego, suministro de agua doméstico e industrial, generación de energía hidroeléctrica y control de inundaciones.

El embalse detrás de la presa se gestiona para garantizar un suministro de agua fiable y seguro para estos diversos fines. Esto incluye administrar el nivel del agua para satisfacer la demanda mientras se mantienen reservas adecuadas para uso futuro. Las operaciones de los embalses también implican la gestión de la calidad del agua, incluido el control y la gestión de la sedimentación, así como la garantía de que los ecosistemas río abajo no se vean afectados negativamente.

Las operaciones de embalses y los planes de gestión del agua generalmente se desarrollan en consulta con las partes interesadas, incluidas las comunidades locales, las agencias gubernamentales y los usuarios del agua. Estos planes tienen en cuenta factores como la variación estacional de la demanda de agua, el cambio climático y la necesidad de equilibrar los intereses en conflicto por el uso del agua.

Además de administrar el suministro de agua, las operaciones de los embalses también juegan un papel fundamental en la seguridad de las presas. El nivel del agua en el embalse se gestiona para garantizar que permanezca dentro de un rango seguro, tanto en condiciones normales de operación como durante eventos extremos como inundaciones y terremotos.

Casos de estudio de proyectos de construcción de presas.

Claro, aquí hay algunos ejemplos de proyectos de construcción de represas:

1. Presa de las Tres Gargantas, China: La presa de las Tres Gargantas es la presa hidroeléctrica más grande del mundo, ubicada en el río Yangtze en China. La construcción de la presa comenzó en 1994 y se terminó en 2012. La presa tiene 2.3 kilómetros de largo y 185 metros de altura, con una capacidad para generar 22,500 MW de electricidad.
2. Presa Hoover, EE. UU.: La presa Hoover, ubicada en el río Colorado en la frontera de Arizona y Nevada en los Estados Unidos, se construyó durante la Gran Depresión en la década de 1930. La presa tiene 221 metros de altura y 379 metros de largo, y tiene una capacidad para generar 2,080 MW de electricidad.
3. Presa alta de Asuán, Egipto: La presa alta de Asuán es una presa de escollera en el río Nilo en Egipto, terminada en 1970. La presa tiene 111 metros de altura y 3,830 metros de largo, y tiene una capacidad para generar 2,100 MW de electricidad. La presa también se utiliza para el control de inundaciones y riego.
4. Presa de Tarbela, Pakistán: La presa de Tarbela es una presa de escollera con cara de hormigón en el río Indo en Pakistán. Se completó en 1976 y es la presa llena de tierra más grande del mundo. La presa tiene 143 metros de altura y 2,743 metros de largo, con una capacidad para generar 3,478 MW de electricidad.
5. Represa de Itaipú, Brasil y Paraguay: La represa de Itaipú es una represa de hormigón por gravedad en el río Paraná en la frontera de Brasil y Paraguay. La presa se completó en 1984 y es la segunda presa hidroeléctrica más grande del mundo, con una capacidad para generar 14,000 MW de electricidad.