Tipos de Presas: Características, Clasificación y Seguridad

Definiciones y Clasificación de Presas

Presa: Estructura artificial que, limitando en todo o en parte el contorno de un recinto enclavado en el terreno, esté destinada al almacenamiento de agua dentro del mismo. A los exclusivos efectos de seguridad, también se entenderán como tales las balsas de agua.

Balsa: Obra hidráulica consistente en una estructura artificial destinada al almacenamiento de agua situada fuera de un cauce y delimitada, total o parcialmente, por un dique de retención.

Embalse: Obra hidráulica consistente en un recinto artificial para el almacenamiento de agua limitado, en todo o en parte, por la presa. También puede referirse al conjunto de terreno, presa y agua almacenada, junto con todas las estructuras auxiliares relacionadas con estos elementos y con su funcionalidad.

Clasificación de Presas en Función de sus Dimensiones

• Gran presa: Aquella cuya altura es superior a 15 metros y la que, teniendo una altura comprendida entre 10 y 15 metros, tenga una capacidad de embalse superior a 1 hectómetro cúbico.
• Pequeña presa: Aquella que no cumple las condiciones de gran presa.

Clasificación de Presas en Función del Riesgo Potencial

En función del riesgo potencial que pueda derivarse de su posible rotura o funcionamiento incorrecto, se clasificarán en una de las tres categorías siguientes:

• Categoría A: Presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto pueden afectar gravemente a núcleos urbanos o a servicios esenciales, o producir daños materiales o medioambientales muy importantes.
• Categoría B: Presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto puede ocasionar daños materiales o medioambientales importantes o afectar a un número reducido de viviendas.
• Categoría C: Presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto puede producir daños materiales de moderada importancia y sólo incidentalmente pérdidas de vidas humanas. En todo caso, a esta categoría pertenecerán todas las presas no incluidas en las categorías A o B.

Servicios esenciales: Aquellos de los que dependan al menos 10.000 habitantes.

Niveles de Embalse (Nueva Normativa)

• a) Nivel Máximo Normal (NMN): Es el máximo nivel de retención de agua que se alcanza en el embalse con todos los elementos mecánicos de control de desagüe cerrados.
• b) Nivel Máximo de Explotación (NME): Es el máximo nivel que alcanzará el agua en el embalse durante su explotación normal, sin avenidas.
• c) Nivel para la Avenida de Proyecto (NAP): Es el máximo nivel que se alcanza en el embalse, considerando su acción laminadora, cuando recibe la avenida de proyecto.
• d) Nivel para la Avenida Extrema (NAE): Es el máximo nivel que se alcanza en el embalse si se produce la avenida extrema, habida cuenta la acción laminadora del mismo.

En el proyecto y en la explotación de la presa se definirán razonadamente, en función de la clasificación frente al riesgo de la presa, dos tipos de avenidas afluentes al embalse:

• Avenida de proyecto: Máxima avenida que debe tenerse en cuenta para el dimensionado del aliviadero, los órganos de desagüe y las estructuras de disipación de energía, de forma que funcionen correctamente.
• Avenida extrema: La mayor avenida que la presa puede soportar. Supone un escenario límite al cual puede estar sometida la presa sin que se produzca su rotura, si bien admitiendo márgenes de seguridad más reducidos.

Períodos de retorno (años)

• Categoría A: 1000 de proyecto y 5000-10000 de extrema.
• Categoría B: 500 de proyecto y 1000-5000 de extrema.
• Categoría C: 100 de proyecto y 1000-500 de extrema.

Tipos de Presas y sus Características

Presas de Gravedad

Resisten todo el empuje del agua aprovechando el peso propio. Transmiten toda la carga al cimiento. Aptas para cerradas en roca con capacidad portante. No transmiten carga a los estribos.

La estanqueidad se consigue por la impermeabilidad del material, aunque esta no es completa y el agua se filtra por los poros. La presión de los fluidos que llenan los poros de la fábrica y de los terrenos actúa disminuyendo las presiones efectivas entre las partículas sólidas de los mismos.

Un dren es un orificio por el que se recoge el agua filtrada y la conduce a unos desagües. Su misión es eliminar o al menos reducir la presión intersticial aguas abajo del mismo. De esta forma se reducen las subpresiones.

La pantalla de drenes se hace coincidir con las galerías visitables de la presa para facilitar su mantenimiento. La pantalla de drenes se debe colocar lo más cerca posible del paramento de aguas arriba.

La pantalla de inyecciones se realiza una vez terminada la presa para cortar las filtraciones por fisuras en las rocas.

Galerías de servicio: Sirven para realizar labores de auscultación y mantenimiento.

Juntas funcionales: Debido al calor del fraguado y posterior retracción del hormigón, es necesario ejecutar el cuerpo de presa por bloques alternos. Las uniones se denominan juntas.

• Juntas longitudinales: Paralelas al eje de presa.
• Juntas transversales: Perpendiculares al eje de presa.

Juntas de construcción: Suelen ser horizontales entre tongadas o entre bloques y se deben al proceso constructivo.

Situaciones de cálculo

• A1 Embalse vacío: Se considerará la combinación de las solicitaciones del peso propio y de las variaciones de temperatura.
• A2 Embalse lleno: Se considerará la combinación de las solicitaciones del peso propio, empuje hidrostático, presión intersticial, empuje de los aterramientos, empuje del hielo o de las olas producidas por el viento y variaciones de temperatura. El empuje hidrostático y la presión intersticial serán los que correspondan al máximo nivel normal de embalse.
• B11: La originada por sacudidas sísmicas, unida a las solicitaciones consideradas en la situación A1.
• B21: Situación A2 suponiendo ineficaces los drenes.
• B22: La originada por sacudidas sísmicas, unida a las solicitaciones consideradas en la situación A2. Se supondrá que las presiones intersticiales no son afectadas por tales sacudidas. Podrá prescindirse del empuje del hielo o de las olas producidas por el viento, en su caso.
• B23: Situación A2 con la máxima sobre-elevación previsible en el nivel del embalse, incluyendo la acción del oleaje extraordinario. Se supondrá que las presiones intersticiales no son afectadas por la sobre-elevación del embalse. Se prescindirá del empuje del hielo.

Presas de Gravedad: Hormigón Compactado

Económicamente, el disponer el aliviadero en el cuerpo de la presa supone, generalmente, un ahorro muy importante. La construcción mediante tongadas hace que el paramento de aguas abajo esté todo él formado por peldaños.

Presas Arco Gravedad

También conocida como presa española. Resiste parte por gravedad transmitiendo la carga al cimiento. Resiste por efecto arco transmitiendo carga a los estribos. Este doble efecto permite reducir el volumen de hormigón. La suma de taludes suele oscilar en el intervalo: 1(V):0.6 - 0.7 (H).

Presas de Contrafuertes

VENTAJAS:

• Aprovecha la capacidad resistente del hormigón.
• Al ser menor la superficie de cimiento, las subpresiones son pequeñas en comparación con las macizas.
• Reduce el volumen de hormigón.
• Son menores los efectos térmicos.

INCONVENIENTES: Tiene una gran superficie de encofrado, lo que hoy en día la hace poco competitiva al requerir mucha mano de obra frente a otros procedimientos constructivos mucho más mecanizados con maquinaria.

Presas Bóveda

Tienen una considerable curvatura aguas arriba, de la cual depende su resistencia. La forma natural del arco (curva) sostiene el agua en el embalse. Estructuralmente trabajan como un arco horizontal, transmitiendo una parte de la carga a los estribos y también trabaja como ménsula empotrada en el valle, especialmente en cerradas con forma de U. En cerradas en forma de V es más importante el efecto arco.

En términos estructurales, la presa de bóveda es más eficiente que las presas de gravedad o las de contrafuerte, al reducir de manera considerable el volumen de hormigón requerido, pues son más delgadas. Son adecuadas para cerradas estrechas con estribos de roca sana.

Las presas de bóveda generalmente se clasifican en:

• Delgada: b/h < 0,2
• Media: 0,2 < b/h < 0,3
• Gruesa: b/h > 0,3