WikiCiencia - Ciencia y Tecnología - Ingeniería - Represas (presas)

Firenox
PRINCIPALELECTRONICAINFORMATICATECNOLOGIANOTICIASDESTACADOS
 

Represas (presas)

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:

  • Consumo humano

  • Consumo industrial

  • Riego

  • Control de crecidas

  • Navegación

  • Protección de márgenes

  • Generación Eléctrica

  • Turismo, Esparcimiento y Recreación

  • Piscicultura

  • Contención de aluviones

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)

 

WikiCiencia - CC 2000-2008 - Algunos derechos reservados - Términos y Condiciones

Firenox