Presas de tierra

PRESAS DE TIERRA

Las presas de tierra son aquellas en las cuales el volumen principal del cuerpo de la presa se hace con materiales como arcillas, limos, arenas y gravas, más del 50% del volumen son suelos compactados.

Las presas de tierra constituyen el tipo de presas más común, esto se debe a que en su construcción se emplean materiales en su estado natural, que requieren mínimo tratamiento, resultando económico desde el punto de vista constructivo. Además, requieren fundaciones menos exigentes.

Ventajas:

• Son aplicables en distintos tipos de sitios
• Aplicable a un rango amplio de condiciones de fundación
• Usa materiales de la zona evitando el transporte de grandes cantidades de material
• El diseño es flexible
• La construcción es mecanizada y continua
• Los costos suben mucho más lentos que las de concreto.

Desventaja:

Son vulnerables a la filtración y erosión interna en la presa o en la fundación.

Las presas de tierra han sido usadas para controlarlos ríos y corrientes de agua desde hace muchos siglos, siendo la más antigua conocida  la de Saad-el Kafara en Egipto, la cual fue construida alrededor del año 2700 AC.

Elementos de las presas de tierra:

Al observar la sección típica de una presa de tierra se pueden identificar los siguientes elementos:

• Cresta: Es la parte superior de la estructura, generalmente revestida para prevenir el secado del núcleo impermeable. El ancho depende del uso que tendrá: como vía de comunicación o para mantenimiento. Se recomienda como mínimo 7.5 metros para lograr una compactación adecuada.

• Taludes: Son los necesarios para dar estabilidad al terraplén sobre la fundación.
• Pie de la presa: Punto de intersección del talud con la fundación.
•  Base: Extremo inferior en contacto con la fundación.
• Núcleo: Es el encargado de evitar el paso excesivo de agua a través de la sección ya que debe ser impermeable, pueden ser de arcillas, limos o arenas con alto contenido de arcillas. Puede estar al centro y ser vertical o inclinado, dependiendo de los materiales del lugar.
•  Espaldones: Son las áreas de la sección que confinan el núcleo y proporcionan resistencia y estabilidad y la protegen de la erosión.
•  Dentellón: Cierre hermético a lo largo del contacto del núcleo con la fundación y en el talud aguas arriba de la presa para evitar las filtraciones por debajo de la presa.
•  Pantalla: Evita el paso excesivo de agua a través de la fundación y pueden actuar en conjunto con el dentellón. Suelen ser de concreto o mezcla asfáltica.
• Filtros: Son elementos que garantizan la transición entre dos materiales con granulometrías diferentes cuyo funcionamiento, tal como se verá más adelante, es vital para la integridad de la presa, además  protege el núcleo de una posible erosión interna.
• Drenes: Son filtros cuya función es conducir con seguridad fuera de la sección las filtraciones que pudieran ocurrir a través del núcleo o de la fundación.
•  Capa protectora: Tiene como finalidad impedir la erosión o deterioro de los taludes causada por oleaje por el talud de aguas arriba o por lluvias en el de aguas abajo, se forman con materiales capaces de resistir dicha acción. Aguas arriba es conveniente usar una capa de enrocamiento y aguas abajo es frecuente cubrir con una capa de suelo y césped.

Clasificación general.

Las presas de tierra no tienen siempre todos los elementos señalados en anteriormente y, en realidad, existe una gran diversidad de tipos de secciones. En líneas generales, las presas de tierra se clasifican en dos categorías:

• Presas homogéneas: Son aquellas donde predomina un solo tipo de material que garantiza tanto la impermeabilidad como la estabilidad de la presa (excluyendo la capa protectora). En estos casos, los espaldones y el núcleo se confunden en una sola unidad. Los taludes deben ser relativamente tendidos. Usualmente  se ubican en sitios llanos, la topografía no es limitante salvo por las dificultades con maquinaria pesada. Usualmente son bajas por limitaciones del volumen y comportamiento de los materiales. Generalmente no se emplean cuando el terraplén requiera de grandes alturas. 

• Presas zonificadas: Constituidas por dos o más materiales bien diferenciados. De ellos al menos uno tiene función impermeabilizadora (núcleo) y los otros proveen estabilidad (espaldones).  La topografía No es limitante, salvo en casos de presas estrechas donde pudiese dificultarse el movimiento de maquinaria pesada. No tiene limitaciones razonables de altura, requiere de aliviadero y tomas, por lo general separados y por lo tanto, exige espacios adicionales.

Esta clase de sección constituye el tipo más común de presas de tierra compactadas, el cual consta de un núcleo central impermeable, confinado por zonas de materiales considerablemente más permeables. Las zonas permeables confinan, soportan y protegen el núcleo impermeable.

De cualquier forma, no puede establecerse una división entre ambos tipos y podría decirse inclusive, que el primero es un caso particular del segundo.

• Presas de tierra de pantalla, que son una modificación de las presas homogéneas, pero donde el material no es suficientemente impermeable y el paso de filtraciones se controla con una pantalla delgada impermeable, construida con materiales naturales o de concreto, asfalto o cualquier otro similar. Esa pantalla puede estar en el talud aguas arriba o dentro del terraplén.

Condiciones generales de proyecto.

Las presas de tierra son especialmente vulnerables en caso de ser desbordadas por las aguas del embalse. Además, son susceptibles a la erosión interna (en el cuerpo de la presa, la fundación o a lo largo de empates con otras estructuras) cuando no existen los adecuados mecanismos de drenaje y protección; además pueden ser afectadas por otros mecanismos de falla, tales como: deslizamientos por licuación durante sismos fuertes, deslizamientos originados por zonas débiles en la fundación.

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