Última revisión: 04 de Junio de 2004 .

PRESAS DE EMBALSE

Una presa de embalse es simplemente una pared que se coloca en un sitio determinado del cauce de una corriente natural con el objeto de almacenar parte del caudal que transporta la corriente. 

Esto que parece tan sencillo no lo es tanto: La pared debe ser diseñada para que soporte las fuerzas que se generan por la presión del agua, y para que impida filtraciones a  lo largo de su estructura y en las superficies de contacto entre la estructura y el terreno natural adyacente. Además, la presa debe contar con obras complementarias que permitan el paso del agua que no se embalsa y con estructuras de toma para captar y entregar el agua embalsada a los usuarios del sistema.

En la práctica se han desarrollado diferentes tipos de presas, y en cada caso particular se selecciona el tipo de presa que mejor se acomode a las condiciones locales, tales como altura de la presa, acondicionamiento y facilidades de acceso de la zona, cimentación que se requiere, costo y transporte de materiales y seguridad. 

Los tipos de presa más utilizados en la actualidad son los de gravedad en concreto, de arco en concreto, y de tierra y escollera. Los esquemas típicos y las recomendaciones sobre diseño estructural y uso se pueden consultar en la bibliografía técnica especializada. Al final del texto se presenta el listado de una serie de publicaciones que son de uso corriente en este tema.

Los diseños hidráulicos en una presa de embalse consideran los siguientes aspectos:

Es la necesidad de agua que tiene el sistema que se está considerando. Cuando el río o la quebrada que se seleccionó como fuente de suministro  puede entregar el caudal de demanda durante unos períodos pero falla en otros, entonces se hacen estudios hidrológicos adicionales de la fuente para determinar si la construcción de un embalse resuelve el problema.  

Como resultado de estos estudios se obtiene el Volumen de almacenamiento requerido que es el volumen que se debe almacenar para suministrar la demanda todo el tiempo.

Es el volumen que el embalse está en capacidad de almacenar para suministrar a los usuarios del sistema. Se determina mediante la aplicación de modelos de simulación hidrológica, utilizando como variables las características físicas del embalse, los caudales naturales que entran al embalse,  las lluvias directas sobre el área del embalse, las pérdidas por evapotranspiración, infiltración y vertimientos, y el suministro de agua  a los usuarios.  

Cuando el volumen útil es menor que el volumen requerido entonces el embalse no está en capacidad de suministrar la demanda durante todo el tiempo y se presentan fallas en el suministro con el consiguiente racionamiento. Hay algunas tolerancias para que el sistema permita operar con  racionamientos.

Un embalse es un gran sedimentador. Mediante estudios de hidráulica fluvial y de transporte de sedimentos se estiman los volúmenes y las características granulométricas de los sedimentos que llegan al embalse en un año típico. También, dado que los sedimentos más gruesos se quedan primero que los finos, y que un porcentaje de estos últimos se deposita contra la presa, es necesario evaluar la forma que toma la masa de los sólidos que se sedimentan para definir el volumen que ocuparán año tras año durante la vida útil del embalse. 

Los diseños deben asegurar que hay suficiente espacio de almacenamiento de sedimentos para que durante los años de operación proyectados los sedimentos no obstaculicen el funcionamiento de las estructuras de captación.

Son obras de toma que están colocadas por encima del nivel de sedimentos y por debajo del nivel mínimo de operación del embalse (ver Figura No. 1). Pueden ser torres con o sin compuertas que se comunican con conductos cerrados que pasan a través de la presa y entregan el agua a los sistemas de distribución, o estructuras más sencillas  controladas por compuertas o por válvulas. 

Los volúmenes de agua que llegan al embalse cuando el Volumen de embalse útil está lleno son excesos que deben salir de la estructura en un tiempo corto. Para este efecto se diseñan las estructuras de vertimiento, las cuales deben tener capacidad para conducir los picos de las crecientes extraordinarias en forma segura hasta entregarlos aguas abajo de la presa. 

En presas de concreto es corriente construir el vertedero de excesos dentro del cuerpo de la presa, pero en presas de tierra y escollera, y en algunos casos particulares de estructuras de concreto resulta más conveniente diseñar y construir el vertedero de excesos como una estructura independiente. 

Teniendo en cuenta solamente los aspectos hidráulicos la altura de la presa se define con base en los niveles de operación que se muestran esquemáticamente en la Figura No. 1. Este valor puede ser modificado por consideraciones Geotécnicas, Estructurales o de costos.

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