Primera entrada.

Esta primera entrada sirve para conocer como se realizan las construcciones de presas hidráulicas.Los proyectos de construcción de represas y reservorios, usualmente, se planifican para uno o más de los siguientes propósitos: energía hidroeléctrico, riego, agua potable e industrial y control de inundaciones.

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[1] con la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regadío, 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

Términos usados en presas

* El embalse: es el volumen de agua que queda retenido por la presa.

* El vaso: es la parte del valle que, inundándose, contiene el agua embalsada.

* La cerrada o boquilla: es el punto concreto del terreno donde se construye la presa.

* La presa o cortina: propiamente dicha, cuyas funciones básicas son, por un lado garantizar la estabilidad de toda la construcción, soportando un empuje hidrostático del agua, y por otro no permitir la filtración del agua.

A su vez, en la presa se distingue:

* Los paramentos, caras o taludes: son las dos superficies más o menos verticales principales que limitan el cuerpo de la presa, el interior o de aguas arriba, que está en contacto con el agua, y el exterior o de aguas abajo.

* La coronación: es la superficie que delimita la presa superiormente.

* Los estribos o empotramientos: son los laterales del muro que están en contacto con la cerrada contra la que se apoya.

* La cimentación: es la parte de la estructura de la presa, a través de la cual se transmiten las cargas al terreno, tanto las producidas por la presión hidrostática como las del peso propio de la estructura.

* El aliviadero o vertedero: es la estructura hidráulica por la que rebosa el agua excedentaria cuando la presa ya está llena.

* Las compuertas: son los dispositivos mecánicos destinados a regular el caudal de agua a través de la presa.

* La descarga de fondo: permite mantener el denominado caudal ecológico aguas abajo de la presa.

* Las tomas son también estructuras hidráulicas, pero de menor 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.

* Las esclusas: que permiten la navegación "a través" de la presa.

* La escalera de peces: que permite la migración de los peces en sentido ascendente de la corriente.

Tipos de presas

Los diferentes tipos de presas responden a las diversas posibilidades de cumplir la doble exigencia de resistir el empuje del agua y evacuarla cuando sea preciso. En cada caso, las características del terreno y los usos que se le quiera dar al agua, condicionan la elección del tipo de presa más adecuado.

Existen numerosos tipos, comenzando con que puede hablarse de presas fijas o móviles, pero primero debemos clasificarlas en dos grandes grupos según su estructura y según los materiales empleados en su construcción. Aunque existen cuatro tipos fundamentales de presas:

* De gravedad (de hormigón rodillado o convencional)

* De contrafuertes

* De arco-bóveda

* De escollera (de tierra o de roca), y también llamadas de materiales sueltos (estas son todas de gravedad).

* Presa hinchable

Pudiendo tener un núcleo, de diferentes formas, o incluso una pantalla asfáltica para sellar, o una parte de arcilla.

Existen también presas hinchables, basculantes y pivotantes pero son de mucha menor entidad o han caído en desuso, por lo que no se consideran aquí.

Según su estructura

Sección esquemática de una presa de tipo gravedad.

- Presas de gravedad: son todas aquellas en las que su propio peso es el encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es transmitido hacia el suelo, por lo que éste debe ser muy estable capaz de resistir, el peso de la presa y del embalse. Constituyen las represas de mayor durabilidad y que menor mantenimiento requieren.

Dentro de las presas de gravedad se puede tener:

* Escollera - Tierra homogénea, tierra zonificada, CFRD (grava con losa de hormigón), de roca.

* De hormigón - tipo RCC (hormigón rodillado) y hormigón convencional.

Su estructura recuerda a la de un triángulo isósceles ya que su base es ancha y se va estrechando a medida que se asciende hacia la parte superior aunque en muchos casos el lado que da al embalse es casi de posición vertical. La razón por la que existe una diferencia notable en el grosor del muro a medida que aumenta la altura de la presa se debe a que la presión en el fondo del embalse es mayor que en la superficie, de esta forma, el muro tendrá que soportar más fuerza en el lecho del cauce que en la superficie.

La inclinación sobre la cara aguas arriba hace que el peso del agua sobre la presa incremente su estabilidad.

- Presas de bóveda o presas en arco: son todas aquellas en las que su propia forma es la encargada de resistir el empuje del agua. Debido a que la presión se transfiere en forma muy concentrada hacia las laderas de la cerrada, se requiere que ésta sea de roca muy dura y resistente. Constituyen las represas más innovadoras en cuanto al diseño y que menor cantidad de hormigón se necesita para su construcción.

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   El vertedero o aliviadero es una estructura hidráulica destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales. Existen diversos tipos según el uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.

   

   Vertedero de la presa Faraday, Río Clackamas, Oregón.

   Funciones

   Aliviadero como elemento de presa

   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 Maximas Extraordinarias) (ver: Embalse)

   * Garantizar un nivel con poca variación en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama "pico de pato" por su forma

   * 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, trampolínes o cuencos.

   
   

   En una presa 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.

   
   

   Generalmente se descargan las aguas próximas a la superficie libre del embalse, en contraposición de la descarga de fondo, la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse.

   

   En las presas de materiales sueltos el aliviadero se dispone fuera del cuerpo de presa por razones de seguridad, en la foto Presa de Guadalhorce, Málaga, (España).

   Aliviadero como elemento de canal

   Los aliviaderos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un río navegable o para proveer del flujo necesario a la navegación. En este caso, el vertedero está construido significativamente más largo que el ancho del río, formando una "U" o haciendo diagonales, perpendicularmente al paso. Dado que el aliviadero es la parte donde el agua se desborda, un aliviadero largo permite expulsar mayor cantidad de agua con un pequeño incremento en la profundidad de derrame. Esto se hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de río arriba. Si se hace, evita complicaciones innecesarias en el diseño y uso de los dispositivos de bloqueo o desvío de riego.

   

   El aliviadero en Coburg Lake en Victoria (Australia) después de una inundación.

   
   

   Los aliviaderos permiten a los hidrólogos un método simple para medir el caudal en flujos pequeños o medianos. Conocida la geometría de la zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre el vertedero, se conoce que el líquido pasa de régimen lento a rápido, y encima del aliviadero el agua adopta el calado crítico.

   
   

   Los vertederos son muy utilizados en ríos para mantener el nivel vertical del agua y ser aprovechado como lagos, zona de navegación y de esparcimiento. Los molinos hidráulicos suelen usar aliviaderos para subir este nivel y aprovechar el salto para mover las turbinas. Los aliviaderos son muy útiles para retirar cualquier desperdicio que esté flotando o como lugar de paso del río.

   
   

   Debido a que un aliviadero incrementa el contenido en oxígeno del agua que pasa sobre la cresta puede generar un efecto perjudicial en la ecología local del río. Un aliviadero reduce artificialmente la velocidad del agua, lo que puede incrementar los procesos de sedimentación. Además representa una barrera para los peces migratorios, que no pueden saltar de niveles.

    

   Aliviadero en la presa Llyn Brianne, Gales.EE