notas de clases del ing Jaime Proaño curso de obras hidraulicas 2 diseño de pequeñas presas, Universidad Agraria del Ecuador

1. DISEÑO DE PEQUEÑAS PRESAS
CURSO DE
OBRAS HIDRAULICAS II
Ing. Jaime Proaño S. M.Sc.

2. • En ingeniería se denomina presa o represa a una
barrera fabricada con piedra, hormigón o
materiales sueltos, que se construye
habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre
un río o arroyo con la finalidad de embalsar el
agua en el cauce fluvial para su posterior
aprovechamiento en abastecimiento o regadío.

3. • Para elevar su nivel con el objetivo de derivarla
a canalizaciones de riego, o para la producción
de energía mecánica al transformar la energía
potencial del almacenamiento en energía
cinética, y ésta nuevamente en mecánica al
accionar la fuerza del agua un elemento móvil.
• La energía mecánica puede aprovecharse
directamente, como en los antiguos molinos, o
de forma indirecta para producir energía
eléctrica, como se hace en las centrales
hidroeléctricas.

4. • Las presas son estructuras construidas con el
objetivo de proporcionar el embalse de
agua para diversos fines, entre ellos:
abastecimiento de agua de riego, energía
hidroeléctrica, navegación, y la
regularización del curso de agua.
• La construcción de estas represas se remonta
hace miles de años A.C

5. • En la actualidad, la creciente preocupación
por la preservación del medio ambiente, hay un mayor
rigor para la autorización y supervisión de la
construcción de presas de tierra.
• Además de obtener la autorización por parte de las
organizaciones relacionados con las áreas del recurso
agua y los recursos ambientales, todavía existe
la necesidad de que el diseño y la preparación de un
proyecto técnico, teniendo en cuenta, además
de las grandes obras tales como: vertederos, disipadores
de energía, controladores de nivel, etc.

6. PRINCIPALES TIPOS DE PRESAS
DE TIERRA
• Presa simple
• Son de tipo simple con material
homogéneo, se las construye preferentemente
cuando el suelo del sitio de la presa ofrece
buenas condiciones para la impermeabilización
de la construcción.

7. Representación esquemática de una presa
sencilla, con material
homogéneo (A), y material heterogéneo (B)

8. • Sin embargo, puede presentar problemas como
consecuencia de posibles deslizamientos de la
ladera, donde hay un rápido vaciamiento de la
presa, y cuando el reservorio está lleno, debido
a la presencia en el talud de aguas abajo, del
afloramiento del agua e infiltración de la misma.

9. • El primer problema se puede corregir con el
uso de materiales más gruesos en el talud,
dando mayor estabilidad y resistencia, el
segundo construyendo drenajes al pie de la
presa

10. • En el caso de que haya la suficiente
disponibilidad de buena tierra, el relleno se
utiliza con material heterogéneo (Figura 2.1 B), siempre que se tenga cuidado en la
construcción, con las cosas buenas (a prueba
de agua) en la construcción del centro y
pendiente de la presa.

11. Presa con Núcleo o Diafragma
• Cuando el material disponible no es bueno, o
incluso tiene una capa permeable de arena
en el lecho del sitio, que es esencial para la
construcción de un núcleo impermeable o
diafragma, o todavía la construcción
de una lámina externa impermeabilizadora,
situada en el talud aguas arriba, o el uso de los
dos tipos juntos.

12. Representación esquemática de una
presa de tierra con núcleo de (A) y
la capa exterior resistente al agua (B)

13. DETALLES DE
CONSTRUCCIÓN
• Principales elementos de una presa de tierra
• Para entender mejor el estudio de las presas de
tierra, los conceptos básicos se presentan
en sus partes constituyentes principales

15. • TERRAPLÉN - también conocido como dique,
construido transversalmente al curso de
agua. Es el responsable de retener el agua, es la
propia estructura de la presa.
• ALTURA - es la distancia vertical entre la
superficie del terreno (la parte más profunda) y
la parte superior del terraplén (cresta).

16. • BORDE LIBRE . - distancia vertical entre el
nivel del agua cuando la presa está llena, y la
cresta del vertedero.
• TALUDES - pendientes
laterales inclinadas y paralelas al eje del
terraplen están en contacto con el agua, aguas
arriba y aguas abajo, la parte inferior (lado seco)

17. • CRESTA DEL TERRAPLÉN - es la parte
superior del terraplén, por lo general utilizado
como un camino.
• ESPEJO DE AGUA - superficie de agua
superficial acumulada en el reservorio.
• BASE O SALIDA DEL TERRAPLÉN - es la
proyección de los taludes aguas arriba y aguas
abajo de la superficie del suelo, es la
superficie sobre la que colocar el relleno.
•

18. • CUT-OFF - zanja de corte o de cimentación a la
base, construida transversalmente en el curso del cauce
con el eje de la presa.
• Constituye una zanja que se llena con un buen
suelo compactado correctamente.
• NÚCLEO; a menudo con el propósito de seguridad
y con el objetivo de reducir la infiltración, se suele
colocar en el centro del terraplén un núcleo de buena
tierra (arcilla), como si fuese una pared o un muro, este
núcleo disminuye la entrada del agua en el cuerpo del
terraplén.

19. • VERTEDOR - estructura construida para drenar el
exceso de flujo o escurrimiento durante y después de la
lluvia.
• TUBERÍA DE FONDO - también conocido
como DESARENADOR, instaladas en el
terraplén, tiene como objetivo el control del nivel del
depósito, el vaciado de la presa y garantizar el caudal
aguas abajo.

20. • DRENAJE DE PIE construido en la proyección
de la pendiente aguas abajo para drenar el agua
del terraplen.
La superficie del agua - zona de la presa, por lo
que las piscinas de agua de la superficie.
• DISIPADOR DE ENERGÍA estructura hidráulica construida con el
propósito de reducir la energía cinética del agua
que se devuelve al cauce natural.

21. Guía Básica para la
presentación del proyecto
• - Un croquis indicando el acceso al sitio, y de las
ciudades más importantes como referencia;
• - Plano de las cuencas hidrográficas, las que
contribuyen al sitio de presa, de preferencia que
contenga la ubicación de zonas de préstamo, es decir,
el material utilizado (tierra, arena, piedra, etc) en la
construcción de la presa.
• -Plano planialtimétrico del sitio de construcción de la
presa, con curvas de nivel cada metro.

22. • - Perfil del eje longitudinal de la presa;
• - Diseño de las secciones transversales de la
presa, por lo menos cada 20 metros, destacando la
sección principal;
• - Perfiles longitudinales y transversales del
vertedero;
• - Diagrama de cota x volumen x área inundadada
del reservorio,

23. • Evaluación del llenado máximo, para determinar
el tamaño del aliviadero del embalse;
• - Memoria de descripción que contiene la
siguiente información:
• - Los detalles de diseño
• - Justificación técnica de solución adoptada,

24. • El análisis de la calidad del agua antes del
represamiento;
• - La información topográfica;
• - La cresta de la presa;
• - Taludes del terraplén;
• - Cimentaciones;
• -Filtro horizontal;
• - Terraplén;

25. • Requisitos para la instalación del dispositivo de
fondo;
• - Capacidad del reservorio
• Vertedor de salida lateral.
• Cuantificar el volumen total de la presa y el
volumen necesario para cumplir con cada uno
de los equipos de riego de acuerdo a la
superficie de regadío (ha) y el tiempo de
funcionamiento (días);

26. • - Instalación obligatoria para el fondo, el
dispositivo necesario para mantener el caudal
mínimo durante los períodos críticos (sequía)
• Control del nivel del agua por la regla
limnimétrica.

30. Selección del lugar
• Antes de la construcción de una presa, es
necesario, conocer el propósito de la obra y las
características de las tierras disponibles, elegir
la mejor ubicación para la construcción del
muro.
• La selección del sitio se realiza siguiendo un
plan general, teniendo en cuenta las condiciones
geológicas, geotécnicas de la región, los
factores hidráulicos y los factores relacionados
con los fines para los que se destina la presa.

31. • La implementación de una presa en un
determinado curso de agua, debe ser analizado
desde diversos aspectos.
• Conservando algunos principios
importantes, una presa puede ser localizada en
cualquier parte de un río, ya que es
posible reunir a los tres elementos
esenciales (muro, vertedor, y reservorio), un
conjunto satisfactorio de seguridad,
simplicidad y bajo costo de ejecución.

32. • En la mayoría de los casos, el factor
determinante en la elección final de una
presa es el costo de la construcción.
• Los factores físicos más importantes en esta
elección son: la topografía, condiciones
geológicas y geotécnicas de los fundaciones,
materiales de construcción, las condiciones
ambientales, las condiciones climáticas y el
desvío del curso de agua.

33. • Por medio del levantamiento topográfico
será posible analizar las características geográficas
y topográficas del lugar, identificando las
secciones transversales más favorables para la
implantación de la presa, determinando la zona de
inundación de las secciones elegidas, con el fin
de trazar su perfil longitudinal.

34. • Las condiciones geológicas-geotécnicas del
sitio son muy importantes, y necesarias para
resolver los problemas de estabilidad, percolación
y de formabilidad de la presa.
• Por ejemplo, un sitio que a primera vista parece
ser más ventajoso, por corresponder a una presa de
menor longitud podría requerir servicios
como: costosas excavaciones, evitando la
construcción de la presa en ese
lugar inicialmente elegido

35. • Un estudio hidrológico es de gran importancia para
cumplir con el régimen hídrico de la región.
• Los datos hidrológicos, existentes permiten obtener
valores de caudal, por medio de lecturas continuas
y diarias, con el objetivo de determinar la tasa del
caudal promedio, diario, mensual y anual.
• Cuando hay disponibilidad de datos históricos del
flujo de la corriente de agua el cual será de
fundamental importancia en la producción hídrica
de la cuenca, para así poder determinar la
demanda de agua.

36. • La distancia de transporte y la calidad de los
materiales de construcción también son
factores a considerar.
• Las condiciones ambientales juegan un papel
clave en la elección de la ubicación final de una
presa.
• Información sobre protección del medio
ambiente en la región elegida para la
construcción de la presa debe ser examinada por
los organismos responsables del medio
ambiente.

37. • También las condiciones climáticas influyen
significativamente en la elección de la
ubicación de una presa.
• En las zonas de alta precipitación, la arcilla para
el relleno de compactación esta muy
comprometida debido a un exceso de
humedad que se transmite al suelo, tanto en el
ámbito de los depósitos como en la construcción
de la obra.

38. • Otro factor importante son las condiciones de
la desviación del curso de agua.
• En general, la elección de un lugar más
adecuado para la construcción de una presa de
tierra debe ir precedida de un estudio de las
condiciones locales, teniendo en cuenta las
siguientes características:

39. • Ubicación de zonas de préstamo;
• - Resistencia del suelo para la construcción del
muro (tipo de suelo para fundación);
- El acceso al sitio;
• Longitud del muro (sección estrecha);
• - La vegetación existente;

40. • - Topografía de aguas arriba (formación de la
presa)
• - La estabilidad del suelo en la región;
• - Ubicación del vertedor;
• - Presencia de edificios
• - Otros

41. MUCHAS
GRACIAS