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PRESAS DE AGUA A. DEFINICIÓN Se denomina presa o represa a una barrera fabricada de piedra, concreto o materiales sueltos, que se construye al paso de un río o arroyo. A esta barrera se le llama cortina y la parte más alta corona. Al lugar donde se almacena el agua se le llama vaso. Y está diseñada para prevenir inundaciones, generar energía eléctrica, para almacenar el vital liquido en el consumo humano, como parte de la infraestructura hidroagrícola, para el cultivo de peces, como recreación o actividades acuáticas, etc...

B. CLASIFICACIÓN 1. SEGÚN LA FUNCIÓN 1.1 Presas de embalse 1.2 Presas de derivación Estos dos tipos de presas sirven para elevar el nivel del agua y hacer posible su derivación. Las presas de embalse tienen principalmente el objeto de almacenar agua para regular el caudal de un río. Usualmente no están construidas para permitir el vertimiento de las aguas por encima sino que tienen aliviaderos laterales que sirven para descargar el agua excedente. Esta disposición separada de presa y vertedero se usa usualmente en el caso de que la presa esté construida por materiales sueltos. Las presas rígidas facilitan combinar en una sola estructura la sección sorda y la sección vertedora, lo cual resulta más económico. Las presas de derivación se disponen preferentemente para elevar el nivel del agua contribuyendo a incrementar la carga; el almacenamiento de agua es un objetivo secundario.

2. SEGÚN COMO PERMITAN EL PASO DEL AGUA 2.1 Presas de sección sorda 2.2 Presas de sección vertedora 2.3 Presas de sección mixta Las presas con sección sorda no permiten el vertimiento de agua por encima de su estructura. En este caso, el agua se conduce al nivel inferior mediante estructuras de conducción o aliviaderos anexos a la presa. Las presas vertedoras o hidroaliviadoras permiten el paso del agua a través de orificios superficiales alojados en su cuerpo. Las presas de concreto se construyen hidroaliviadoras y solo se deja una parte sorda en contacto con las orillas. Presas en concreto con sección sorda se hacen muy pocas actualmente pues resultan más costosas que las presas de materiales sueltos. Las presas con sección mixta se construyen de forma que parte de la presa permite el vertimiento del agua y parte no. Las presas vertedoras pueden ser móviles o fijas. En las presas vertedoras móviles la descarga de agua puede regularse con compuertas que guarden los orificios (superficiales o profundos). El nivel COMNTRUCCION II

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del agua puede mantenerse constante en este caso gracias a la operación de las compuertas. En estas presas el nivel normal del agua puede colocarse al nivel superior de la compuerta. Las presas vertedoras fijas (Sin compuertas) no permiten la regulación de la lámina de agua. La cresta vertedora se coloca al NNE. Durante crecientes, el nivel del agua en el embalse varía desde el nivel forzado hasta el nivel normal. En épocas normales, varía entre el NNE y el NMOE y en casos extremos hasta el NME.

3. SEGÚN LA ALTURA DE PRESIÓN CREADA POR LA PRESA 3.1 Presa altas Las presas se pueden considerar altas si sobrepasan los 75 m de altura. La seguridad requerida por la presa adquiere más importancia a medida que aumenta su altura. 3.2 Presas intermedias La presión actuante sobre las estructuras es media. Las presas tienen una altura comprendida entre 25m y 75 m. 3.3 Presas bajas Presas menores de 25 m pueden clasificarse como bajas. Una presa derivadora puede tener alrededor de tres metros de altura. El daño por la falla de una presa baja puede limitarse a la destrucción de la presa misma 4. SEGÚN LOS MATERIALES EMPLEADOS EN LA CONSTRUCCIÓN Las presas pueden ser de concreto simple, concreto ciclópeo, concreto reforzado, materiales sueltos compactados, gaviones, madera, materiales plásticos para modelaje hidráulico. 5. SEGÚN LA FORMA DE TRABAJO ESTRUCTURAL 5.1 Presas rígidas Las presas rígidas son básicamente construidas en concreto. Pueden ser: a) masivas o actuando por gravedad, b) de contrafuertes o presas de gravedad aligeradas, c) de arco o que transmiten las fuerzas lateralmente al cañón rocoso.

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FI GURA 03: PRESAS RIGIDAS 5.2 Presas flexibles Las presas flexibles son rellenos de suelos y/o enrocado. Su sección transversal es un trapecio contendido de los taludes del terraplén de acuerdo a las condiciones de estabilidad del material que lo conforma. FI GURA 04 05:PRESA S FLEXIBL ES 6.

SEGÚN EL TIPO DE FUNDACIÓN 6.1 Presas sobre fundación rocosa Las fundaciones rocosas permiten la construcción de presas con casi cualquier altura de presión. 6.2 Presas sobre fundación no rocosa Las fundaciones no rocosas permiten construir solamente estructuras con altura de carga media y baja (< 30 m), con excepción de las presas de suelos cuya altura puede exceder los 100 m. El tipo de fundación tiene una importancia excepcional para la seguridad de las estructuras hidráulicas.

7. SEGÚN LA DISPOSICIÓN EN PLANTA DE LA PRESA El eje de la presa en planta puede ser recto, quebrado, o curvo. El alineamiento está definido por las condiciones geológicas que obligan a colocar la presa sobre las rocas o suelos que den apoyo más seguro y por las condiciones topográficas.

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CUADRO 01: DE DISEÑO Y ELECCION DE PRESA

C. PARTES DE PRESAS DE TIERRA Y SU CONSTRUCCION

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FIGURA 07: PARTES DE PRESA DE TIERRA 1.- SITIO DE LA PRESA Se realiza estudios previos sea como:   

  

Topografía: Determinación de coordenadas referenciales al terreno, nos da el mapa topográfico mediante estaciones totales, drones y otros. Hidrología: Evalúa el potencial hídrico de la cuenca (caudal máximo para el cálculo del proyecto). Metodología mediante software. Geología: Depende de la estabilidad de la presa, las obras de ingeniería, embalse y determinación de fallas geológicas, estratificación, tipo-calidad de roca y suelo donde se asentara la presa, mediante perforaciones de diamantina y otros. Disponibilidad de materiales: Determina el tipo y características de la presa Impacto Ambiental: Identificar, predecir y evaluar las probabilidades de impacto que se dan en cada etapa de la construcción. Estudio de Riesgos: Daños o consecuencias de una falla de presa, plantear medidas preventivas para reducir tales riesgos.

2.- CIMENTACION       

Profundidad de desplante. Conformación de la cimentación Barreras para el control de infiltración debajo de la presa Capacidad de soporte Estabilidad general Asentamientos Filtraciones

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Se define el material que se va a remover para garantizar la capacidad de soporte suficiente, estabilidad general y asentamientos aceptables. Se realizan trabajos de excavación, perforaciones y traslado de materiales excedentes mediante la maquinaria requerida en el proyecto. Para esto se realizó las vías necesarias de transporte de la presa a acopios de los materiales extraídos. Mejorando la calidad del suelo o roca de cimentación si se requiere. CONFORMACION    

Limpieza de discontinuidades para la colocación de concreto dental Colocación de concreto dental Relleno de fracturas Aplicación de concreto lanzado

3.- CONTROL Y MANEJO DE FILTRACION POR FUNDACION  En caso de que sea enrocado se llega aplicar inyecciones.

FIGURA 08: INYECCION DE IMPERMEABILISANTES  Se perforan y se inyectan un impermeabilizante.  Especialmente para rellenar juntas o cavernas en roca.  De cómo afecte la penetración se considera un rediseño para la presa.  En caso de que la base se te material suelto.  El relleno fluido de cemento se utiliza con frecuencia.  Puede llegar a romperse en sismos de gran magnitud.  Disminuye las supresiones del agua.  No se recomienda par apresas de 30 metros de altura o fundaciones muy permeables.  Trabaja junto con colchones de drenaje o drenes de pie. 4.- ALINEAMIENTO DEL EJE DE PRESA  

Trabajo topográfico sea por drones o estaciones totales. Para presas largas se recomienda que sea recto.

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 

Deben evitarse los cambios fuertes de alineamiento para evitar concentraciones de esfuerzos y agrietamientos. Las presas cortas y altar deben ser convexas hacia aguas arriba para que el agua comprima los núcleos contra los estribos, el radio de curvatura varia de 300 a 1000 metros.

5.- SELECCIÓN DE MATERIALES La disponibilidad de materiales determina en la mayoría de los casos el tipo de presa.

FIGURA 09: PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES

FIGURA 10: TIPOS DE PRESA DE TIERRA

 

Se seleccionan en cantera. Se deben conformar áreas de acopio y selección de materiales.

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 

No debe transportarse material que no se va a colocar en forma inmediata. Debe realizarse control de calidad de los materiales a transportarse.

6.- COMPACTACION TERRAPLEN       

DE

LO

MATERIALES

QUE

CONFORMAN

EL

Se distribuye los materiales de acuerdo a las especificaciones. Se realiza el perfilado horizontal (motoniveladora) y luego el compactado (rodillo). Se forman capas compactas entre 20 y 30cm. Estas capas su objetivo principal es dar resistencia máxima al corte, disminución de asentamiento y una baja conductividad hidráulica. Para ello el material debe llegar a la humedad óptima. No se permite acolchonamiento. Estas capas deben de llegar a la densidad requerida. Ensayos de proctor modificado en materiales de cantera y materiales transportados al sitio. Densidad en campo, se realiza a cada capa culminada, a tramos de distancia especificada, esta densidad debe de cumplir con el 95% a 100% del proctor modificado realizado a los materiales metodología más usada es el cono de arena otros como densímetro nuclear y eléctrico.

FIGURA 11: ENSAYOS DE DENSIDAD

7.-ESTRIBOS    

 

Debe evitarse la entrega de alineamientos sobre salientes angostos de la ladera. Los criterios son similares a los de la fundación. Debe excavarse los materiales meteorizados o sueltos. Puede requerir bajar la pendiente de los taludes del terraplén cerca de los estribos. (puede generar gritas por el asentamiento del terraplén especialmente en las partes más altas de la presa). Puede requerir inyectar los estribos. Debe preverse un sistema de control de erosión en la unión del talud de la presa y de los estribos.

8.-DISEÑO DEL CONTROL Y MANEJO DE LAS FILTRACIONES DE AGUA COMNTRUCCION II

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Todas las presas de tierra sufren filtraciones de agua a través del terraplén, la fundición y los estribos. No se puede permitir que aflore agua sobre el talud o el pie de presa.

FIGURA 12: FILTRACIONES EN PRESAS

FIGURA 13: FALLAS DE PRESA

Toda el agua que se infiltre por la presa o la fundación debe ser recolectada y manejada pro sistemas de sus drenajes.

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FIGURA 14: DISEÑOS DE FILTRACIONES EN PRESAS Esta parte de la construcción se diseña analizando el flujo resultante trazando las redes de flujo mediante programas de software.

FIGURA 15: DISEÑO DE FILTRACION TIPO CHIMENEA COMNTRUCCION II

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9.- BORDE LIBRE Distancia vertical entre la cresta de la presa y la altura máxima del agua en el vertedero para la inundación de diseño. Factores a tener en cuenta para el borde libre     

Efecto del viento: sobreelevación del agua causada por el viento Acción de las olas: altura de cresta del agua por las olas Efectos de sismos: rodamiento de olas Asentamiento de presa: por el mismo asentamiento Factor de seguridad (3% de la altura de presa)

10.-ANCHO DE CRESTA Depende principalmente del uso que va a tener la cresta sea vía, mantenimiento entre otros. Se recomienda de manera empírica una mínimo de 7.5 metros para permitir una compactación adecuada de la presa. 11.-DISEÑO DE CAPAS MATERIALES

FIGURA 16: PARTES INTERNA DE LA PRESA El espesor mínimo de núcleos, filtros o zonas de transición debe ser de 3 metros. En todas las transiciones de materiales finos y gruesos debe construirse un filtro.  Diseño del núcleo El espesor del núcleo debe establecerse teniendo en cuenta consideraciones de filtración de agua y erosión interna En general el espesor del núcleo debe ser igual o mayor al 25% de la altura de agua en el sitio.

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El espesor mínimo en la corona del núcleo debe ser de 3.0 metros para permitir su compactación  Filtros El filtro provee retención y drenaje en las presas de tierra y debe tener suficiente permeabilidad para actuar como un «dren». Como los materiales de filtro desarrollan ambas funciones, deben tener capacidad para actuar como «dren». Por esta razón, los términos «filtro o dren» pueden combinarse.

El suelo fino trata de fluir con gradientes altos y se acumula junto al filtro

A medida que se acumula mayor cantidad de gradiente disminuye.

material el

Finalmente se genera un equilibrio en la zona de contacto suelo-filtro.

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 Gradación de las partículas del filtro El componente más importante del diseño de un filtro es la gradación del tamaño de las partículas tanto del terraplén como de los filtros. Los filtros son una mezcla de materiales granulares similar a la mezcla de los agregados para concretos, los cuales son mucho más resistentes cuando poseen cantidades iguales de grava y arena. Un material con cantidades iguales de grava y arena, se le conoce como material bien gradado. Aunque los suelos bien gradados son generalmente aceptables para su uso como «filtros» no se puede concluir que son superiores a materiales más uniformes conocidos como suelos pobremente gradados. Los suelos uniformes (pobremente gradados) pueden ser superiores para drenes de pie que los suelos bien gradados, debido a su mayor capacidad de drenaje. 12.-CONTROL DE CAMPO:  CONTROL DE COMPACTACION EN CAMPO: Los trabajos que deben realizarse en el campo son la densidad de campo por el método del cono de arena, con la obtención de todos los datos que arroja este método.  COLOCACION DE RIP RAP: Teniendo en cuenta que el RIP-RAP es un recubrimiento lateral y superficial de la presa con un material enrocado denso y tiene la función de protección al intemperismo. La colocación se realiza, con maquinaria, después de la compactación al 100 por ciento del terraplén y del núcleo o material impermeabilizante escogido. 13.-IMPERMEABILIZACION Y PROTECCION DE TALUDES:  GEOTEXTIL PROTECCION DOBLE Se instala el geotextil según sus características, y a mano por profesional técnico especializado, es el ingeniero residente quien aprueba su conclusión. La finalidad del geotextil es impermeabilizar el talud. El uso de geo sintéticos debe limitarse a presas de máximo de 15 metros de altura  IMPERMEABILIZACION CON GEOMEMBRANA HDPE Se refiere a la colocación de la geomembrana de impermeabilización sobre el talud aguas arriba de la presa, la cual estará protegida por 02 capas de geotextiles. Este material tiene poco grado de permeabilidad.

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FIGURA 17: GEOMEMBRADA HDPE  CAMA DE APOYO PARA GAVIONES Consiste en la construcción de una capa transición de material areno-gravoso debidamente compactado de 0.7 m de espesor cuyo objetivo será el de servir como parte del cuerpo de la presa en donde se apoyara los geotextiles y geomembrana.  GAVION COLCHON RENO Este ítem se refiere a todas las obras ejecutadas con Colchón Reno, las cuales servirán de protección del cuerpo de la presa aguas arriba, así como en el pie de la Presa (Protección de la cimentación de la presa).

FIGURA 18: GAVION PROTECTOR  TUBERIA DE DESCARGA: ENCOFRADO DE DADOS: Esta partida consiste en el encofrado y desencofrado de los dados de anclaje de concreto que cubrirá las tuberías de conducción.

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FIGURA 19: ENCOFRADO DE DADOS  DADOS DE ANCLAJE: Esta partida se refiere a los trabajos necesarios para la conformación de los dados de anclaje para la sujeción de la tubería de acero con concreto, en las zonas que así lo requieran a lo largo del eje de la línea de conducción de la tubería.

FIGURA 20: DADOS DE ANCLAJE 14.-FILTRO Y DRENAJE: TUBERIA PVC PERFORADA DE DIAMETRO: La tubería de PVC deberá de cumplir con la función de drenar el agua excedente, para lo cual se toma la consideración de estar enterrada, con los procesos que se muestran a continuación.

FIGURA 21: TUBERIAS PERFORADAS DE PVC

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 GEOTEXTIL: El geotextil es un material sintético que sirve como protección, pero en presas generalmente se utilizan como filtros y como base del rip-rap

FIGURA 22: GEOTEXTIL  CONFORMACION DE FILTRO: Se realiza de acuerdo a los diseños. Cabe señalar que hay distintas opciones como colchones anteriores y posteriores, chimeneas de filtro, etc. 15.-PROTECCION DE CORONA, PARAPETO Y BARANDA EN PRESA:  ZANJA DE ANCLAJE EN CORONA DE PRESA: La zanja de anclaje cumplirá la función de anclar la corona de la presa que servirá para proteger la presa.  ENCOFRADO Y DESENCOFRADO: Esta partida consiste en el encofrado y desencofrado de los frisos o tapas para el vaciado de la base de concreto en la corona de la presa.  BASE DE CONCRETO SIMPLE: El concreto se compondrá de cemento Portlant, agua, agregado fino, agregado grueso y aditivos. Las dosificaciones del concreto serán determinadas en un laboratorio de prestigio por cuenta del Contratista, quien presentara a la Supervisión el resultado de los diseños.  BARANDA DE TUBO: Se deberá suministrar, cortar, doblar y colocar todos los perfiles de acero en los que están incluidos varillas, tubos soldados y barras o ganchos de anclaje.  COBERTURA ASFALTICA 0.04 M: Esta partida consiste en el sellado mediante una cobertura de asfalto a lo largo y ancho de la corona de la presa, en la zona de arcilla y material de transición areno gravoso.  TUBERIA DE DESCARGA: SUMINIMINISTRO DE TUBERIA: Comprende el suministro montaje e instalación de la tubería de conducción SCH-40 (Perforada), el cual deberá ser verificado y aprobado por el supervisor de obra.

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ARENADO Y PINTADO DE TUBERIA: Se refiere a los trabajos de arenado y pintado de la tubería, con el fin de dar una protección contra los ataques del medio externo a la tubería. 16.-SISTEMA DE CAPTACIÓN Y SALIDA: Conjunto de estructuras con la finalidad de extraer agua de forma controlada y poder utilizarla en el fin que se requiera. Se utilizará un sistema de captación de fondo.  TOMA DE TUBERIAS (ESTRUCTURAS DE INGRESO): ENCOFRADO Y DESENCOFRADO: Consiste en el encofrado y desencofrado de estructuras con superficies que quedarán expuestas y/o visibles, una vez concluido los trabajos. REJILLA METÁLICA DE FIERRO LISO: La fabricación de la rejilla metálica de protección será utilizando varillas y tubos de fierro galvanizado en las dimensiones especificadas en los planos las mismas que irán colocadas mediante anclajes en la estructura de toma de fondo. Seguido por la soldadura y fijación con concreto CASETA DE VÁLVULA EXCAVACIÓN MANUAL: Comprende esta partida los trabajos de excavación que se realizan en el terreno suelto, esta excavación será en forma manual utilizando herramientas manuales según lo indicación de los planos. ENCOFRADO Y DESENCOFRADO: Con un rendimiento de 15m2/día se usará madera tornillo y triplay de 18mm para así darle forma a la configuración especificada en los planos, en forma paralela se puede estar terminando de cimentar e incorporando los aceros para las demás componentes CONCRETO CICLOPEO: Se usaran para los cimientos corridos con los siguientes pasos; extracción y acarreo de materiales hasta el lugar de vaciado, preparación y vaciado de concreto con mezcla 1:10, según las formas encofradas, sobre piedra previamente colocada y acomodada en una proporción al 30% en volumen por metro cúbico. VÁLVULA MARIPOSA DE FIERRO FUNDIDO: Comprende la instalación de 1 válvula compuerta tipo mariposa con todos sus accesorios necesarios que se van a usar para el control de salida de todo el sistema. MANÓMETRO DE CONTROL DE 1/2 “: Se refiere al Suministro e instalación final de un Manómetro de control. Presión de trabajo de 30 m de columna de agua con presión de prueba 60 m de columna de agua. CÁMARA ROMPEPRESIÓN: Tiene como función reducir la presión hidrostática a cero u a la atmosfera local que se generan por el desnivel entre la captación y algunos puntos a lo largo de la línea de conducción COMNTRUCCION II

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El proceso constructivo es similar al de una cámara de válvulas empezando con excavación manual, encofrado, acero, concreto ciclópeo, preparado y vaceado de concreto. Una vez concluida todo el sistema de cámara rompe presión se puede iniciar con la construcción del aliviadero. JUNTA WATER STOP DE 4“: Se utilizan en el sellado estanco de los diferentes tipos de juntas que se presentan en las construcciones, ya se trate de juntas de dilatación o de trabajo, con altas presiones de agua. 17.-ALIVIADERO  Aliviadero como elemento de represa Tiene varias finalidades entre las que se destaca: •

Garantizar la seguridad de la estructura hidráulica, al no permitir la elevación del nivel, aguas arriba, por encima del nivel máximo (NAME por su siglas Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias)

•

Constituirse en una parte de una sección de aforo del río o arroyo.

•

Disipar la energía para que la devolución al cauce natural no produzca daños. Esto se hace mediante saltos.

En una represa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la evacuación de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua.  Relleno compactado con material de reemplazo En esta partida se procederá a rellenar y compactar la zona con el material de reemplazo, de manera tal que se mejore la calidad de la base en donde se apoyara la estructura del Aliviadero  Excavación en material suelto con equipo Se refiere a los trabajos de excavación a realizar en el área de la Presa a construir, y excavación desde el pie de la Presa hasta la ataguía. El objetivo de esta partida es buscar nivelar el terreno.  Encofrado y desencofrado Esta partida consiste en el encofrado y desencofrado que tendrán la forma y dimensiones de los elementos estructurales indicados en los planos, deberán estar suficientemente unidos para evitar pérdidas de concreto, se arriostran en forma conveniente para mantenerlos en su posición y evitar que se desplomen debiendo cumplir con las tolerancias permitidas.  Preparación y vaciado concreto Preparación y vaciado de concreto. El mezclado del concreto se deberá realizar a través de las mezcladoras de concreto, para su posterior colocación en los encofrados preparados. Los trabajos de vibrado se realizaran de manera constante. COMNTRUCCION II

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La remoción de los encofrados se podrá realizar como mínimo recién a las 24 horas de haberse efectuado el vaciado.  Junta water stop de 4” Comprende la colocación de juntas prefabricadas de jebe a fin de evitar la fuga del agua en la unión de dos elementos de concreto vaciados en diferentes momentos. Se colocara las juntas water stop a distancias detalladas en los planos de construcción. 18.-PROTECCION DE CORONA, PARAPETO Y BARANDA EN PRESA:  ZANJA DE ANCLAJE EN CORONA DE PRESA: La zanja de anclaje cumplirá la función de anclar la corona de la presa que servirá para proteger la presa.  ENCOFRADO Y DESENCOFRADO: Esta partida consiste en el encofrado y desencofrado de los frisos o tapas para el vaciado de la base de concreto en la corona de la presa.  BASE DE CONCRETO SIMPLE: El concreto se compondrá de cemento Portlant, agua, agregado fino, agregado grueso y aditivos. Las dosificaciones del concreto serán determinadas en un laboratorio de prestigio por cuenta del Contratista, quien presentara a la Supervisión el resultado de los diseños.  BARANDA DE TUBO: Se deberá suministrar, cortar, doblar y colocar todos los perfiles de acero en los que están incluidos varillas, tubos soldados y barras o ganchos de anclaje.  COBERTURA ASFALTICA 0.04 M: Esta partida consiste en el sellado mediante una cobertura de asfalto a lo largo y ancho de la corona de la presa, en la zona de arcilla y material de transición areno gravoso.  Aliviadero Empedrado de protección Esta partida consiste en la protección con piedra diámetro promedio de 0,30 m en los extremos de las paredes de la sección del aliviadero, en los 3 primeros metros del inicio del mismo. Emboquillado de piedra Las superficies de las piedras se deben humedecer antes de colocarlas, para quitar la tierra, arcilla o cualquier materia extraña. Las piedras limpias se deben ir colocando cuidadosamente en su lugar de tal manera de formar en lo posible hiladas regulares. Las separaciones entre piedra y piedra no deben ser menor de 1.5 centímetros ni mayor de 3 centímetros. 19.-INSTRUMENTACIÓN  Perforación para inclinómetro Esta partida trata de los trabajos para la colocación de los tubos inclino métricos según se requiera Inyecciones de Consolidación, es decir una inyección de mortero para llenar COMNTRUCCION II

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vacíos alrededor del agujero, aumentando la resistencia estructural y reduciendo la permeabilidad del material circundante. Una vez llevada a cabo la perforación diamantina se podrá efectuar la instalación del inclinómetro, según la ubicación y detalle que se muestra en los planos.  BMS de control Se deberá de hacer la construcción del dado y su respectiva señalización, con teodolito y nivel, a la conclusión de la obra con puntos de referencia dejados sobre hitos de concreto, con pintura visible, indicándose las cotas y señales correspondientes.  Perforación para piezómetro Consiste en llevar a cabo la perforación diamantina para poder efectuar la instalación de los piezómetros, según la ubicación que se muestra en los planos.  Revegetalización Esta partida consiste en la provisión y colocación de una capa superficial de suelo, plantación o reimplante de pastos y/o arbustos, árboles, enredaderas, plantas para cobertura de terreno y en general de plantas. La revegetación se efectuará con especies típicas nativas de la zona u otras.

 Instalación de piezómetros Consiste en la colocación de piezómetros en al área de la presa, con la finalidad de llevar el control de las variaciones del nivel freático. La instalación deberá estar de acuerdo al grafico indicado en los planos o detalles del fabricante. 20.-Mitigación de impacto ambiental  Programa de contingencias Esta partida consiste en la adquisición de equipos contra incendios (extintores), equipo de emergencias ante accidentes y botiquín, los cuales serán utilizados ante eventuales contingencias que puedan ocurrir durante el desarrollo del proyecto  Programa de señalización ambiental El panel (señales) será fijado a un poste de madera y éste al terreno con una cimentación. Estos postes serán cubiertos con alquitrán hasta una altura de 0; 80 m. El símbolo y el borde del marco serán pintados en color negro con el sistema de serigrafía. Todas las señales deberán fijarse a los postes con clavos  Restauración de los terrenos de canteras

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Cuando las obras hayan concluido parcial o totalmente, el Contratista estará obligado a la Recuperación Ambiental de todas las canteras afectadas por la construcción y el Supervisor a su control y velicación.  Restauración de área afectada por campamento Los desechos producto del desmantelamiento serán trasladados a los depósitos de relleno acondicionados para tal fin. Se procede a realizar el re-nivelado del terreno, asimismo las zonas que hayan sido compactadas deben ser humedecidos y removidas, acondicionándolo de acuerdo al paisaje circundante.  Restauración de área afectada por el patio de maquinas Con una cuadrilla de trabajadores, se procederá a limpiar todos los materiales desechados en el área intervenida, de patios de maquinarias tales como: envases de lubricantes, plásticos y todo tipo de restos no degradables, los cuales serán transportados al depósito de desechos respectivo y adecuado para tal fin.  Sellado de letrinas Esta partida considera el sellado de Letrinas usados en los campamentos durante la ejecución, para lo cual se deberá rociar Cal en las letrinas para evitar la formación de gases y neutralizar los procesos químicos orgánicos par luego proceder a taparlos con material propio de la zona y sellarlos de modo tal que se recupere la morfología del área afectada.  Acondicionamiento de depósitos de material excedente Antes de colocar los materiales excedentes, se deberá retirar la capa orgánica del suelo hasta que se encuentre una capa que permita soportar el sobrepeso inducido por el depósito, a fin de evitar asentamientos que pondrían en peligro la estabilidad del lugar de disposición.

COMNTRUCCION II

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D.- EJEMPLO DE PRESA DE TIERRA

PRESA LIMÓN

I.

OBJETIVO DEL PROYECTO

El objetivo del proyecto Hidroenergético y de Irrigación Olmos es regular y trasvasar los recursos hídricos del río Huancabamba, de la vertiente del Atlántico, hacia el río Olmos, de la vertiente del Pacífico, mediante un túnel trasandino,

para

su

posterior

aprovechamiento en generación de energía eléctrica y en producción agropecuaria.

II.

UBICACIÓN Y ACCESO AL PROYECTO

Las instalaciones de las obras hidráulicas se ubican entre las regiones

Lambayeque, Piura y Cajamarca.

La represa se ubica sobre el cauce del río Huancabamba, en el lugar denominado Limón, Km. 96 de la carretera Olmos - Corral Quemado, 1.2 Km aguas abajo de la desembocadura de la quebrada Los Burros. La zona se encuentra entre las coordenadas UTM: NORTE

:

9347500 a 9347100

ESTE

:

684900 a 684300

El acceso a la obra se realiza por la carretera Panamericana Norte llegando hasta Lambayeque siguiendo por la carretera Olmos hasta el Km. 96. COMNTRUCCION II

PRESAS DE TIERRA

Figura 01. Ubicación de las obras

II.

CONDICIONES DEL EMPLAZAMIENTO DE LA REPRESA

El cauce del río, cuyo ancho es de unos 200 m, consiste en el depósito aluvial del río de espesor aproximado de 28 m. La parte inundable del valle consiste en arcilla arenosa de 1-2 m de espesor, con el coeficiente de filtración de 30 m/día. Los depósitos más profundos corresponden a cantos, gravas y guijarros de una densidad considerable. La permeabilidad de los depósitos aluviales es variable. La capa superior, de

10 a 15m de espesor, tiene un coeficiente de filtración de 30 m/día. La parte central, de 10 a 15m de espesor, 175 m/día. Y la parte inferior, de 5 a 8m de espesor, nuevamente 30 m/día.

Las laderas altas y abruptas están constituidas de andesitas y dacitas de gran dureza (1100 - 1400 Kg/cm2), con velocidades sísmicas de 5000 m/s aproximadamente y módulos de deformación E >= 130000 Kg/cm2. Existen zonas de roca desmenuzada, de pendiente empinada por lo general. La profundidad de la subzona de meteorización en las laderas es de 10 a 12 m, lo cual no existe bajo los depósitos aluviales del fondo del valle.

IV.

OBRAS HIDRÁULICAS

COMNTRUCCION II

PRESAS DE TIERRA

1.

PRESA LIMÓN

1.1. UBICACIÓN

La presa Limón, que forma parte del Proyecto Especial Olmos, en el departamento de Lambayeque al norte del Perú, la hidroelectricidad es uno de usos múltiples y la presa. La represa permitira transferencia de agua desde el río Huancabamba en la región al oeste de Cajamarca a Lambayeque, hacia la Pampa de Olmos, permitiendo el riego de 150.000 hectáreas de tierras de cultivo.

1.2 CRITERIOS DE UBICACIÓN

Apreciación del sitio:

●

Conveniencia

funcional.-

hidrología,

volumen

de

almacenamiento. ●

Conveniencia

técnica.-

sitio

apropiado,

cercanía

de

materiales, impermeabilidad. Los factores determinantes son la hidrología, la geología y la geotecnia. 1.3 MAPAS TOPOGRÁFICOS Y CURVAS DE NIVEL

● Puntos singulares

● Pendientes

● Valles

● Cordilleras y sierras

2. DESCRIPCIÓN COMNTRUCCION II

PRESAS DE TIERRA

2.1. TIPO DE PRESA

Es una presa de enrocado con pantalla de concreto, es homogénea, de materiales gravosos, disponibles en cantidades “ilimitadas” en el cauce del río, y con zonas de transición y filtro debajo del revestimiento de concreto. El revestimiento de concreto cuenta con tapajuntas (waterstop) flexibles, por las

posibles

deformaciones

debido

a

las influencias sísmicas. Tal

revestimiento, durante la explotación, en las partes expuestas al sol y heladas, se adecua para el mantenimiento aplicando sustancias modernas penetrantes de silicona, que le garantizan la estanqueidad.

2.2. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO (CONDICIONES DE DISEÑO) El emplazamiento elegido de la presa fue de sección transversal de forma 'V", y pendientes de flancos rocosos de 30º - 40º. La presa tiene un volumen de almacenamiento de 44MMC. Las condiciones especiales que se refieren a la presa son las siguientes: a) La presa en la fase I debe tener dimensiones que formarán parte de la sección de la presa en la II fase, de 85 m de altura; b) Las condiciones de sismicidad del emplazamiento de la presa corresponden al octavo grado de la escala de Richter c) Se determinó un borde libre de 3,0 m sobre el nivel normal para garantizar la operación del embalse bajo condiciones extremas y fallas eventuales en la operación de una de las compuertas. d) Teniendo en cuenta que el nivel medio del fondo del valle es de cerca de 1080,00, la altura máxima de la presa es de 43 m.

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Para el análisis del tipo óptimo de la represa se han tomado en cuenta los siguientes datos geológicos:

a) En el emplazamiento de la Presa Limón, el cauce del río Huancabamba, de unos 220 m de ancho, se encuentra cubierto por material proveniente de depósitos cuaternarios sueltos, de génesis aluvial (acarreos de torrentes). b) El sustrato se constituye de brechas volcánicas (andesitas) que forman las laderas del valle. c)La roca de cimentación en los estribos es alterada en superficie y fracturada en profundidad, la cual puede alcanzar los 30 m. 3.

ALIVIADERO DE DEMASÍAS

Un aliviadero es una obra hidráulica vinculada a la presa, la cual entra en operación cuando el embalse en dicha presa está totalmente lleno o se presentan grandes avenidas. Las aguas excedentes, como ya no se pueden almacenar en el embalse, entonces

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deben

escapar

por

los

aliviaderos.

PRESAS DE TIERRA

Importancia Aliviadero

de

un

El aliviadero por ende es una estructura importante, ya que de no existir no se podría evacuar las aguas excedentes de forma rápida, y el embalse continuaría subiendo de nivel, hasta llegar a verter el agua por sobre la cresta de la presa, con consecuencias catastrófica. Requisitos Aliviadero

que

debe

cumplir

un

Debe cumplir con 2 requisitos básicos: ❖ Actuar de forma rápida y automática. ❖ Tener la capacidad de evacuar el agua excedente, la cual debe ser considerada en el diseño. Aliviadero de demasías de presa limón

El aliviadero principal con compuertas y salida de fondo ha sido diseñado para el control y transporte de avenidas del río Huancabamba después de la construcción de la represa el Limón. Esta estructura será construida al lado COMNTRUCCION II

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izquierdo de la represa y del cauce del rio, seleccionado por razones de condiciones geológicas, geotécnicas y morfológicas, favorables para su construcción y operación de la estructura. Otro criterio ha sido la operación del disipador de energía (tipo trampolín), cuya ubicación ha sido seleccionada para que el chorro de agua caiga lejos del pie de la represa. El aliviadero principal ha sido dimensionado para controlar y transportar el caudal de 1740m3/s (periodo de retorno de 10 años y probabilidad de ocurrencia de 0.01%). El aliviadero consiste de tres secciones de 7m de ancho, cada una equipada con compuerta radial de 12m de alto por 7m de ancho. La estructura de concreto ha sido dimensionada según tipo “Crager”, con coronación en la cota de 1180,70m.s.n.m. De tal manera que bajo condiciones de caudal máximo, el aliviadero tendrá una carga útil de 11.3m.

El vertedero se transforma, aguas debajo de las compuertas radiales, a una galería inclinada, que es conectada con el túnel a través de un empalme en codo.

El agua desde el aliviadero entra en la parte baja del túnel de desvió, transformado a conducto principal para el transporte de agua del

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aliviadero, con la sección tipo “herradura” 11x11.0m, longitud de 250m y pendiente de 1.9%.

El túnel se termina con una salida de tipo trampolín con deflector. Por esta estructura se descargan los caudales captados por el aliviadero. La velocidad a lo largo del túnel en caudal máximo es de 20m/s.

4.

CANAL DE PURGA

Estructura, que permite evacuar el embalse durante el tránsito de avenidas. Esta obra sería utilizada para la purga del embalse Limón y vertido parcial de sólidos hacia aguas abajo. La salida de fondo se ubica en la galería de desvío aguas arriba del pozo inclinado del aliviadero.

4. 1. CARACTERÍSTICAS

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-

Está provista de dos compuertas la de servicio y la de seguridad y control, unificadas entre sí y con las compuertas de control y mantenimiento del portal de salida del Túnel Trasandino.

-

La maniobra de las compuertas se hará mediante elevadores hidráulicos a ser instalados en la cámara a la cota 1,092.00 msnm.

-

La cámara de elevadores hidráulicos se comunicará con la superficie a través de la galería de acceso de 600 m de longitud y con tamaño de 3 x 4 m(altura).

-

La capacidad máxima de la obra de purga es de 400 m³/s lo que es 10 veces mayor, aproximadamente, del caudal medio mensual de trasvase de la Primera Etapa.

-

El portal de entrada de la galería se encuentra aguas abajo de la Presa

Limón en la carretera Olmos – Corral Quemado.

5.

PLINTO

El plinto es el elemento impermeable fundamental entre la cara de concreto y la roca. Se desplanta sobre roca sana y poco permeable, aunque en algunos proyectos se puede cimentar en rocas de menor calidad. Sirve de apoyo para la losa principal y de base para la construcción de un plano de estanqueidad formado por inyecciones. El diseño del plinto, sus dimensiones, estabilidad, construcción y tratamientos son muy importantes. En el diseño de la cortina de Enrocamiento con Cara de Concreto (ECCC) este elemento recibe siempre una atención especial; pues de él depende, en gran medida, el buen funcionamiento de la losa de concreto. El contacto losaplinto debe cumplir con dos requisitos fundamentalmente en forma: la impermeabilidad y la flexibilidad. Los criterios de diseño del plinto se enfocan en tres aspectos: La cimentación, la geometría y la estabilidad de la estructura. Las dimensiones del plinto se seleccionan en base a obras precedentes, así como a la altura del embalse y las condiciones de cimentación.

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Se llama plinto flotante porque no está fundada sobre roca como un plinto convencional, esta se apoya sobre la cama de aluvión, por lo tanto, no habrá excavación hasta la roca. De esta manera, se hace necesaria la impermeabilización de la fundación a través de una pantalla diafragma plástica impermeable en la extensión del aluvión y una cortina de inyecciones bajo el aluvión, en la roca fracturada.

VI. TECNOLOGÍAS CONSIDERADAS EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN

La presa de Limón es del tipo Concret Face Rockfill Dam (CFRD), con pantalla de concreto sobre el talud aguas arriba, apoyada en un Plinto también de concreto, y ésta a su vez se conecta con un Diafragma vertical de concreto plástico que cierra el cauce aluvial del río La Presa se está construyendo en dos Etapas. La Primera etapa corresponde a una altura de Presa de 43 m concesionada al CTO, luego en una Segunda etapa (aun no concesionada), la presa debe llegar a una altura de 85 m. El sistema de impermeabilización construido en la presa Limón, cumple los requisitos de estabilidad, inclusive sustentando que la seguridad a los problemas de filtración de la Presa Limón estará principalmente garantizada por la sedimentación natural. La construcción de presas en relación a las poblaciones ubicadas hacia aguas debajo de la Presa, y con el afán de proteger la inversión efectuada y el funcionamiento adecuado de esta estructura y sus obras conexas, no solo COMNTRUCCION II

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durante la operación del proyecto para la presente concesión sino para el resto de la vida útil de las Obras de Trasvase, una vez concluida la Presa Limón, la

infraestructura

hidráulica

requiere

siempre

ser monitoreada y

supervisada, cumpliendo los Protocolos de Presas establecidos en las normas del Comité Internacional de Grandes Presas (ICOLD), que según el nivel de complejidad deben ser desarrollados en diferentes fases por técnicos, inspectores, especialistas (todos ellos de nacionalidad peruana) y expertos de nacionalidad extranjera, reconocidos por el Comité Mundial de Grandes Presas, responsabilidad que corresponde a la Concesionaria Trasvase Olmos y al Gobierno Regional de Lambaye que a través del PEOT. La impermeabilización del cauce del río formado por una manto de Material Aluvial de aproximadamente 40 metros de profundidad se impermeabilizaba con una pantalla de inyecciones, y como la roca que se encuentra por debajo del manto fluvial se encuentra muy fracturada se recomendó tambien realizar Inyecciones.

La zona de la cimentación que sustenta preocupación es el contacto entre el diafragma de concreto plástico y la roca meteorizada, considerada como una zona vulnerable y mostrada en la siguiente imagen. Como se verá de los cálculos de filtración en esta zona se produce la mayor pérdida de carga que es equivalente a una concentración de esfuerzos.

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VII. CONCLUSIONES

-

Para el proyecto de la presa, se seleccionó la alternativa de presa de escollera (rocoso) con pantalla de hormigón, solución que permite el mejor uso del material local, se ajusta bien a las condiciones geológicas y geotécnicas en la zona de la presa y garantiza una adecuada seguridad de la infraestructura ante la ocurrencia de eventos sísmicos fuertes. Como resultado final, su costo de construcción y de la operación es el más bajo de todas las variantes analizadas, no sólo para la presente primera etapa sino también para la segunda etapa del proyecto.

-

Para la primera fase del desarrollo del proyecto se han establecido los siguientes parámetros básicos: a) Volumen de embalse

● Volumen útil 30 Hm3

● Volumen muerto 14 Hm3 ( Total : 44 Hm3)

b) Niveles de agua

● Nivel mínimo 1,080 m.s.n.m.

● Nivel normal 1,120 m.s.n.m.

● Nivel máximo extremo 1,122.5 m.s.n.m.

● Nivel de coronación de la represa 1,123.9 m.s.n.m. c) Área total del embalse: 2,5 Km2 (aprox) -

Los taludes para la altura definitiva de la presa H = 85 m son: talud aguas arriba 1.50H:1V; aguas abajo: 1,65H:1V.

- El cuerpo de la presa se ejecuta por compactación utilizando materiales de

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escollera (cantos) y grava natural, con tamaño máximo de guijarros hasta 40cm y el porcentaje de finos (d ≤ 0.074mm) menor del 5%, con sus respectivos filtros de grava y piedra de granulometría predefinida. -

La protección del talud de aguas abajo se ejecuta con roca de cantera, de diámetro entre 15 y 50 cm. En relación al talud mojado, se ejecuta un revestimiento con pantalla de hormigón, que se apoya en la losa de hormigón armado (“zócalo”). El espesor de la pantalla disminuye gradualmente, del máximo en la zona del entronque con el “zócalo” (55 cm), a un valor mínimo (42 cm) en la coronación de la presa, en esta 1ª fase.

La estanqueidad del cimiento (desde el “zócalo” descrito) se logra mediante una pantalla de hormigón plástico en la zona del cauce, la misma que desciende hasta profundizar en el complejo rocoso 2 m aproximadamente.

E.- BIBLIOGRAFIA  http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es/index.php/informesdelac onstruccion/article/viewFile/5530/6416  http://www.erosion.com.co/investigacion/49-presas-de-tierra/143-presasde-tierra.html  https://www.youtube.com/watch?v=vi4n8eWJwEw  https://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Presas%20de%20tierra. pdf  http://www.erosion.com.co/investigacion/49-presas-de-tierra/143-presasde-tierra.html  Libro de diseño de presas de tierra de Ing. Jaime Suárez Díaz.  Libro de construcción de presas de tierra de Ing. Jaime Suárez Díaz.  Manual de Diseño y Construcción de pequeñas presas de tierra.

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