Una represa (o presa) es una estructura que se emplaza en una
corriente de agua para embalsarla y/o desviarla para su posterior
aprovechamiento o para proteger una zona de sus efectos dañinos.
Aunque habitualmente las relacionamos con la generación de
energía hidroeléctrica, las represas permiten controlar y disponer de agua para
variedad de fines como:
De la definición 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
represa 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 represa 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
represa que el proyectista elija. La fundación o cimentación, a su vez, debe ser
capaz de soportar la presión a que la someterá la represa 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 instersticios provocando presiones
indeseadas dentro de la misma estructura, las que deben ser localizadas para
diseñar la represa 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, ha
llevado en los últimos años a la incorporación de nuevos diseños y sistemas
constructivos para las represas. Dos de ellos han tenido amplia difusión desde
mediados de la década de 1980 hasta el presente debido a que, sin resignar
condiciones de resistencia y durabilidad, se ha logrado disminuir los costos y
los tiempos de construcción. Se trata de los sistemas conocidos como represa de
materiales sueltos con cara de hormigón aguas arriba (sus siglas en inglés son
C.F.R.D.) y represa de hormigón compactado a rodillo (sus siglas en inglés son
R.C.C), las que son descriptas más adelante.
De este análisis resulta la forma y materiales que el
proyectista considera más aptos para cada caso.
Partes que componen de una represa
El embalse: es el volumen de agua que queda retenido por
la presa.
El vaso: es la parte del valle que se inunda y contiene
el agua embalsada.
La cerrada: es el punto concreto del terreno donde se
construye la presa.
La presa: es el muro que debe soportar el empuje del
agua y no permitir la filtración del agua hacia abajo.
En la presa se destacan:
Los paramentos: el interior, que está en contacto con el
agua, y el exterior.
La coronación: es la superficie que delimita la presa
superiormente.
Los estribos: los laterales, que están en contacto con
las paredes de la cerrada.
La cimentación: la superficie inferior de la presa, a
través de la cual descarga su peso al terreno.
El aliviadero o vertedero: es una estructura que permite
descargar agua excedente cuando la presa se llena.
Las tomas: son también estructuras hidráulicas pero de
mucha menos 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.
La descarga de fondo: permite mantener el denominado
caudal ecológico aguas abajo de la presa.
Las esclusas: que permiten la navegación "a través" de
la presa.
La escalera de peces: que permite la migración de los
peces.
TIPOS DE REPRESAS
Represas de materiales sueltos
 Son represas
de gravedad en las que materiales provistos por la naturaleza no sufren ningún
proceso químico de transformación, siendo tratados y colocados mediante
procedimientos de compactación propios de la mecánica de suelos. En su
composición intervienen, piedras, gravas, arenas, limos y arcillas, siendo
denominadas como represas de escollera cuando más del 50 % del material está
compuesto por piedra y represas de tierra cuando son materiales de
granulometrías más pequeñas.
Cuando todo el material que componen las represas de materiales
sueltos tiene las mismas características, se denominan homogéneas, pudiendo
tratarse de materiales más o menos impermeables. O bien pueden ser heterogéneas,
que son las más comunes, cuando se colocan diferentes materiales zonificados,
con núcleo impermeable y materiales más permeables a medida que nos alejamos del
centro de la represa. La impermeabilidad puede lograrse también mediante
pantallas o diafragmas. Estas variantes pueden presentarse mediante
configuraciones que se integren con distintas participaciones de las diversas
características mencionadas.
Las represas de materiales sueltos no soportan ser sobrepasadas
por una crecida. Por ello es necesario, basándose en el conocimiento del
comportamiento histórico del río, efectuar una predicción de la forma en que se
deberá operar el embalse formado, para evitar que en toda la vida de la obra sea
sobrepasada por ninguna crecida.
Represas de gravedad de hormigón
 La presión
que el agua ejerce sobre la represa, por un lado tiende a hacerla "deslizar"
sobre su fundación y por otro a "volcarla" hacia aguas abajo. Las presas de
gravedad son todas aquellas en las que el peso propio de la represa es el que
impide que se produzcan alguna de estas dos situaciones.
Podríamos imaginar que la transferencia del empuje del agua
hacia la fundación se realiza a través de la represa, la que será más estable
cuanto "más pesada" sea. Desde este punto de vista, tanto una represa de
materiales sueltos como una de hormigón, son de gravedad. Sin embargo, suelen
llamarse así a las represas macizas de hormigón.
El cuerpo de las represas de hormigón, se compone de cemento,
piedras, gravas y arenas, en proporciones variables según el tipo de estructura
y las partes de las mismas que se trate. La particularidad de este material, que
le permite adoptar complejas formas una vez fraguado, da la posibilidad de
optimizar la forma y, por lo tanto disponer el peso de una manera tal que sea
mayor la capacidad de la represa en su conjunto para resistir el empuje.
Represas en arco
 Las represas
en arco transmiten el empuje del agua hacia su fundación y sus apoyos,
denominados estribos, aprovechando su forma de "cáscara".
Las represas en arco pueden ser de curvatura horizontal o de
doble curvatura conocidas como bóveda o cúpulas. Las represas de arco son
sumamente esbeltas adquiriendo formas muy audaces y complejas, las que les
permiten ser muy altas y de poco espesor.
Para lograr sus complejas formas se construyen con hormigón y
requieren gran habilidad y experiencia de sus constructores, los que deben
recurrir a poco comunes sistemas constructivos.
Debido a que transfieren en forma muy concentrada la presión
del agua al terreno natural, se requiere que éste sea de roca muy sana y
resistente, la que debe también ser muy bien tratada antes de asentar en ella la
represa.
Represas aligeradas
 En las
represas aligeradas, para resistir el empuje del agua, se reemplaza la
utilización de hormigón en grandes masas por un cuerpo resistente más liviano
integrado por elementos estructurales tales como columnas, losas y vigas. La
presión del agua, distribuida a lo largo de una superficie, se transforma en
fuerzas concentradas y se "conduce" a los apoyos de la represa mediante
elementos planos y lineales.
Las represas del tipo aligeradas más conocidas son las de
contrafuertes verticales. Los contrafuertes son especies de costillas
estructurales perpendiculares al eje de la represa, que se unen hacia aguas
arriba con losas de hormigón que "sostienen" el agua, reciben su empuje y lo
"transmite" a los contrafuertes, los que a su vez trasladan los esfuerzos a las
fundaciones de la represa.
Agradecemos al ORSEP (Organismo Regulador de Seguridad de
Presas) |
