TIPOS DE PRESA

  Las presas se clasifican según la forma de su estructura y los materiales empleados. Las grandes presas pueden ser de hormigón o de elementos sin trabar. Las presas de hormigón más comunes son de gravedad, de bóveda y de contrafuertes. Las presas de elementos sin trabar pueden ser de piedra o de tierra. También se construyen presas mixtas para conseguir mayor estabilidad. La elección del tipo de presa más adecuado para un emplazamiento concreto se determina mediante estudios de ingeniería y consideraciones económicas ( el costo de la presa depende de la disponibilidad de los materiales para su construcción y de las facilidades para su transporte). Las características también son factor determinante a la hora de elegir el tipo de estructura. 

Presas de gravedad

Algunas presas de gravedad son ligeramente curvas en planta por razones estéticas o de otro

tipo, sin confiar en la acción del arco para su estabilidad. Cuando se introduce deliberadamente un pequeño grado de acción de arco en el diseño, permitiendo un perfil mucho más delgado, debe emplearse el término de arco-gravedad que da origen a este tipo de presa.

También se conoce con el nombre de presa arqueada, presa de gravedad curva o presa de arco-gravedad.

Tomado de:

NOVAC, P.; MOFFAT, AIB; NALLURI, C. y NARAYANON, R.  Estructuras hidráulicas.  2 ed. Bogotá : McGraw – Hill, 2001.  p 13.Tomado de CHANSON, Hubert.  Hidráulica del flujo en canales abiertos.  Bogotá D. C. : McGraw-Hill Interamericana, 2002.  pp. XXV - XXXVI.

Las presas de gravedad son estructuras de hormigón de sección triangular; 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. Un ejemplo de este tipo de presas es la presa Grande Dixence, en Suiza (1962), la cual tiene una altura de 284 m y es una de las más grandes del mundo. 

Presas de bóveda

Es una derivación particular de la presa de arco simple y también se le conoce como presa de arco de doble curvatura. La presa de bóveda emplea curvaturas complejas tanto en los planos verticales como en los horizontales. 

Es la más sofisticada de las presas de concreto y su estructura es en esencia un dono o concha, sumamente económica en concreto. La estabilidad de los estribos es importante para la integridad estructural y la seguridad de este tipo de presa.

Tomado de NOVAC, P.; MOFFAT, AIB; NALLURI, C. y NARAYANON, R.  Estructuras hidráulicas. 2 ed. Bogotá : McGraw – Hill, 2001.  p 13.

Este tipo de presa utiliza los fundamentos teóricos de la bóveda. La curvatura presenta una convexidad dirigida hacia el embalse, con el fin de que la carga se distribuya por toda la presa hacia los extremos. En condiciones favorables, esta estructura necesita menos hormigón que la de gravedad, pero es difícil encontrar emplazamientos donde se puedan construir. 

Presas de contrafuertes

Presa Chief Joseph

 Las presas de contrafuertes tienen una pared que soporta el agua y una serie de contrafuertes o pilares, de forma triangular, que sujetan la pared y transmiten la carga del agua a la base. Hay varios tipos de presa de contrafuertes: los más comunes son de planchas uniformes y de bóvedas múltiples.

En las de planchas uniformes el elemento que contiene el agua es un conjunto de planchas que cubren la superficie entre los contrafuertes.En las de bóvedas múltiples, éstas permiten que los contrafuertes estén más espaciados.

Estas presas precisan de un 35 a un 50% del hormigón que necesitaría una de gravedad de tamaño similar aunque a pesar del ahorro de hormigón las presas de contrafuertes no son siempre más económicas que las de gravedad, ya que el costo de las complicadas estructuras para forjar el hormigón y la instalación de refuerzos de acero suele equivaler al ahorro en materiales de construcción. Este tipo de presa es necesario en terrenos poco estables.

El concepto estructural de las presas de contrafuerte consiste en un paramento continuo aguas arriba soportado a intervalos regulares por un contrafuerte aguas abajo. En otras palabras, en las presas de contrafuerte la cara de la presa está sostenida por un conjunto de soportes que refuerzan la presa en el lado aguas abajo. Las presas de contrafuerte pueden tomar muchas formas: la cara puede ser plana o curva.

Por lo general, las presas de contrafuerte están hechas de concreto y pueden estar reforzadas con varillas de acero (concreto reforzado). El contrafuerte puede ser hueco o sólido.

Las presas de contrafuerte macizo o de cabeza sólida, son las variantes modernas más notables de este tipo y, para propósitos conceptuales, pueden considerarse como una versión aligerada de la presa de gravedad.

Las presas de contrafuerte generalmente necesitan sólo de un tercio a la mitad de la cantidad de concreto, en relación con las presas de gravedad de altura similar, pero no necesariamente son menos caras debido a la mayor cantidad de formas y de acero de refuerzo necesario. 

Como una presa de contrafuerte es menos masiva que una presa de gravedad, las cargas de la cimentación son menores y por lo tanto una presa de contrafuerte puede utilizarse en cimentaciones que son demasiado débiles para apoyar una presa de gravedad. 

Los paramentos de aguas arriba de las presas de machones generalmente tienen una pendiente aproximada de 45º y con un vaso lleno una gran componente vertical de la fuerza hidrostática se ejerce sobre la presa. Esta condición ayuda a estabilizar la presa contra el deslizamiento y el volcamiento.

Además la altura de la presa de contrafuerte puede aumentarse extendiendo los contrafuertes y las losas. Por esta razón las presas de contrafuertes se usan con frecuencia donde se contempla un futuro incremento en la capacidad del vaso.

Las principales fuerzas que actúan sobre una presa son las fuerzas del agua del embalse, las fuerzas de levantamiento y peso del concreto. En el caso de la presa de contrafuerte se tiene que

el el agua empuja la presa pero los contrafuertes empujan en sentido contrario e impiden el volcamiento de la presa y que el peso de la presa de contrafuerte empuja la estructura hacia abajo

dentro del suelo. Pero también hay muchas otras fuerzas que pueden actuar sobre una presa de arco entre las cuales figuran:

 

Puede haber agua en el lado aguas abajo de la presa, la cual tendrá el mismo tipo de fuerzas verticales y horizontales sobre la presa que el agua en el lado aguas arriba.Presión hidrostática interna: en poros, grietas y juntas.Variaciones de temperatura.Reacciones químicas.Presión de cieno, el cieno se reúne con el tiempo en el lado de aguas arriba. El cieno provee cerca de 1,5 veces la presión horizontal del agua y dos veces su presión vertical.Carga del hielo en el lado de aguas arriba.Carga de oleaje en el lado de aguas arriba.Cargas de sismo.Asentamientos de la fundación o de los estribos.Otras estructuras en la parte superior de la presa: compuertas, puente, carros.Fatiga del concreto (creep): Deformación del concreto cuando se encuentra bajo una carga constante por un largo período de tiempo.

Surgió como una introducción de una nueva clase de diseño en la cual los arcos o losas de cierres de los espacios intermedios de aguas arriba entre los contrafuertes fueron reemplazados por un engrosamiento de sus cabezas para hacerlos contiguos.

Tomado de http://www.simscience.org/cracks/index.html (página de rompimiento de presas)

Presas de elementos sin trabar

Las presas de tierra y piedra utilizan materiales naturales con la mínima transformación, aunque la disponibilidad de materiales utilizables en los alrededores condiciona la elección de este tipo de presa. 

El desarrollo de las excavadoras y otras grandes máquinas ha hecho que este tipo de presas compita en costos 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. La cuantía de filtraciones es inversamente proporcional a la distancia que debe recorrer el agua; por lo tanto, la ancha base debe estar bien asentada sobre un terreno cimentado. Las presas de elementos sin trabar pueden estar construidas con materiales impermeables en su totalidad, como arcilla, o estar formadas por un núcleo de material impermeable reforzado por los dos lados con materiales más permeables, como arena, grava o roca, el núcleo debe extenderse hasta mucho más abajo de la base para evitar filtraciones.

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