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ALMACENAMIENTO DE AGUA
Profesora: Bachilleres: Barreto Mariangela C.I.: 25.108.948
Lemus Ruth C.I.: 22.627.403
Juan Ludewig C.I.: 18.271.589
C.I.:
C.I.:
C.I.:
Sección: 02M 7º
Ing. Civil
República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica
de las Fuerzas Armadas Bolivariana
Núcleo - Nueva Esparta
Juan Griego, Abril de 2016
INDICE
INSTRUCCIÓN……………………………………………………………
ALMACENAMIENTO DE AGUASObras de almacenamiento………………………..………………………….
Regularización y control de las aguas con fines de aprovechamiento……
Regulación y control de las aguas con fines de protección.…………………
Embalses y Estanques.…………………………………………………………
Vaso de almacenamiento y obras de embalse ……………………………
Presas……………………………………………
Tapones……………………………………………
Tomas……………………………………………
Descargas de fondo…………………………………………
Aliviaderos………………………………………………………
Obras de desvío……………………………………………………..
Obras misceláneas……………………………………………
Configuración topográfica del vaso de almacenamiento……………..
Localización de las obras de embalse …………………………….
Factores climatológicos……………………………………………
Uso y valor de la tierra…………………………………………
Consideraciones ecológicas…………………………………………
Estanques………………………………………………………………………
Tierra……………………………………………………………………
Concreto……………………………………………………………….
Metálicos………………………………………………………………..
Otros tipos………………………………………………………………
Presas de embalse……………………………………………………………
Clasificación de las presas……………………………………………………
LAS PRESAS DE CONCRETO SE DIVIDEN EN DOS GRUPOSPresas convencionales………………………………………………..
Presas compactadas con rodillo……………………………………...
TIPOS DE PRESASPresas de gravedad…………………………………………………….
Presas de arco…………………………………………………………….
Presas de contrafuerte…………………………………………………
Presas de enrocado…………………………………………………
Presas de tierra……………………………………………………….
Presas mixtas…………………………………………………………
El proceso de planificación y selección del tipo de presa más adecuado
para un sitio determinado……………………………………………………….
Información topográfica………………………………………………………….
Un plano de conjunto…………………………………………………….
Planos de detalle………………………………………………………..
Información geotécnica…………………………………………………………
ANEXO…………………………………………………………………………
CONCLUSIÓN…………………………………………………………
INTRODUCCIÓN
El agua es el elemento vital para la sobrevivencia de las especies en la
tierra, desde los vegetales hasta los grandes depredadores, la humanidad
ha sabido aprovechar el razonamiento como herramienta para poder
captar este importante líquido, cada vez en pro de mejorar el diseño y la
metodología de construcción dependiendo la finalidad que vaya a tener
este recurso. Desde el uso del rio Nilo para ser aprovechado en la
siembra y consumo humano pasando por los sistemas de riego en la
antigua Roma llegando a uno de las más grandes obras que fue capaz de
comunicar embarcaciones de un lado del atlántico al otro lado del pacifico
comoo lo es el canal de Panamá El siguiente trabajo de investigación
consiste en la recaudación de conceptos para formar una idea general en
que consiste el almacenamiento de agua a través de obras hidráulicas de
suma importancia para el desarrollo humano
ALMACENAMIENTO DE AGUAS
Obras de almacenamiento
Un proyecto hidráulico, desde su planteamiento inicial hasta su
construcción y posterior operación, tiene como objetivo lograr un balance
entre la oferta y la demanda y excesos de agua; entendiendo por balance
que la oferta sea siempre igual o razonablemente mayor que la demanda
o el exceso. El proceso de definición de un proyecto hidráulico, una vez
conocidas las disponibilidades y las demandas y excesos, está, en
consecuencia, condicionado por los aspectos siguientes:
En usos de aprovechamiento, cambiar el acontecer natural de
las aguas (disponibilidades), transformándolas en disponibilidades
netas, las cuales se irán convirtiendo en oferta, a medida que
entren en operación las obras correspondientes.
En usos de protección, cambiar el acontecer natural de las
aguas (disponibilidades), de forma de eliminar los excesos. La
oferta de control ocurrirá.
Cuando se construyan las obras respectivas.
Transportar, oportunamente, las aguas reguladas hasta los sitios
de consumo, cuando el uso es de aprovechamiento y hasta los de
disposición, cuando es de protección.
Toda transformación del acontecer natural se refiere tanto a cantidad
como a calidad de las aguas. El arma fundamental para lograr el cambio
citado, es la regulación y control de las aguas; la cual tiene dos
modalidades diferentes: la primera, almacenarlas o retenerlas en los
períodos donde las disponibilidades son mayores que las demandas, de
forma de cubrir estas últimas en los períodos donde sucede lo contrario o
bien eliminar los excesos, y en segundo lugar, encauzar las aguas
debidamente de forma tal que impidan daños.
La regulación y control se logra mediante embalses y estanques, que
son obras de almacenamiento; o diques y canalizaciones que son obras
de encauzamiento. Adicionalmente, pueden existir otro tipo de acciones
de tipo preventivo, que ayudan al logro del deseado balance y que actúan,
usualmente, del lado de la demanda, las cuales son fundamentalmente
modificaciones del patrón de consumo o limitaciones de áreas
potencialmente sujetas a daños.
Regularización y control de las aguas con fines de aprovechamiento
Cuando existe una disponibilidad siempre mayor que la demanda,
no es necesaria la regulación. Sin embargo, pero siempre es necesario
algún tipo de regularización. La disponibilidad está siempre por encima de
la demanda y no se requiere regulación. Existen épocas donde la
demanda es mayor que la disponibilidad; en este último caso se hace
necesario retener o almacenar agua en las épocas de exceso para cubrir
el déficit.
Hoy más que nunca, el agua se ha convertido en un recurso
extremadamente valioso. Una consecuencia de esta situación es que las
sequías o la falta crónica de agua son un fenómeno más frecuente y
perceptible que en el pasado. Al mismo tiempo, la capacidad de la tierra
para conservar el agua ha disminuido al quedar la superficie
progresivamente cubierta en las zonas urbanas.
En ningún caso, las cantidades de agua regulables
(disponibilidades netas) pueden superar a las disponibilidades o en otras
palabras, no se pueden extraer, de un embalse o de un estanque, durante
un largo período, más agua de la que le entra.
Regulación y control de las aguas con fines de protección.
Este concepto está íntimamente ligado a un nivel de riesgo
admisible (expresado en términos de gastos, volúmenes o niveles), pues
él es el que fija el exceso. Si la disponibilidad es igual o menor que el nivel
de daños, el exceso es cero y no hay necesidad de regulación y control y
en consecuencia, de proyecto de protección.
El nivel de riesgo, por su parte, está atado a la magnitud de los
daños que el exceso puede causar, y como él a su vez, está condicionado
a una probabilidad de ocurrencia, cabe concluir que el nivel mencionado
viene relacionado con un factor probabilístico.
La única forma de impedir todos los daños y cero riesgo es que el
proyecto de protección sea capaz de controlar el evento máximo probable
de escurrimiento.
EMBALSES Y ESTANQUES
Las facilidades de almacenamiento se clasifican en dos grandes
categorías: embalses y estanques. En los primeros la capacidad física
necesaria es usualmente facilitada por una configuración topográfica
natural, mientras que en los segundos, esa facilidad se construye ad-hoc.
Otra diferencia significativa radica en que las aguas aportadas a los
embalses provienen directamente de un río o quebrada, mientras que en
los estanques, los gastos afluentes han sido casi siempre, previamente
regulados o controlados. Dos diferencias más, consecuencias ambas de
lo dicho anteriormente, merecen también destacarse Los embalses tienen
capacidades relativamente mucho mayores que los estanques, y en estos
últimos las aguas alimentadoras tienen, por lo general, un contenido bajo
o prácticamente inexistente de sedimentos.
Vaso de almacenamiento y obras de embalse.
El vaso de almacenamiento es el espacio físico que va a ser
ocupado por las aguas del embalse. Las obras hidráulicas que conforman
el embalse son las siguientes:
Presas, que son los obstáculos que se interponen en los ríos,
represando las aguas y creando, así, los embalses propiamente
dichos.
Tapones, son estructuras similares a las presas, pero construidas
fuera de los lechos de los ríos. Su objetivo es cerrar los botaderos
naturales de los vasos de almacenamiento.
Tomas, son las obras destinadas a permitir la extracción en forma
regulada de las aguas del embalse, con el propósito de satisfacer
las demandas o controlar los excesos.
Descargas de fondo, están destinadas a dos propósitos
generales, evacuar sedimentos y facilitar el vaciado total del
embalse en caso de emergencia.
Aliviaderos, son aquellas estructuras hidráulicas destinadas a dar
salida a los excesos de agua del embalse, diferencias entre las
disponibilidades brutas y netas. Generalmente, los alivios
correspondientes están sometidos a algún tipo de control
Obras de desvío, son aquellas obras cuyo propósito es desviar
provisionalmente las aguas del río, con el fin de permitir la
construcción de las obras de embalse.
Obras misceláneas, serían aquellas de diversa índole, como, por
ejemplo, muelles para uso recreativo, estructuras para facilitar el
paso de peces y obras de protección contra la erosión.
No todos los embalses poseen todas las obras señaladas, salvo las
presas y aliviaderos que siempre son necesarias; por ejemplo, en un
embalse exclusivamente para fines de protección, la toma puede no ser
necesaria, o bien en un río con un largo período de verano con gastos
nulos, no se requeriría la obra de desvío.
La ubicación de un embalse depende de muchos factores, entre los
cuales merecen destacarse:
Configuración topográfica del vaso de almacenamiento .En
principio, los mejores lugares son aquellos que tienen un área
inundada amplia para alturas pequeñas, con sitios de presa
angostos (curvas de áreas- capacidades achatadas, ver Literal e.
de este aparte). Lugares con botaderos naturales, salvo que sean
aprovechables para ubicación de aliviaderos, no son
recomendables.
Características geológicas del vaso de almacenamiento. Los vasos
impermeables son la mejor selección, pero no siempre es posible. Deben
evitarse lugares donde exista la posibilidad de formación de cavernas.
Localización de las obras de embalse.- Aquellos vasos que
presentan sitios apropiados, tanto técnica como económicamente,
para ubicar las obras antes descritas son recomendables. Especial
importancia tiene la localización de la presa, pues ella es, por lo
general, la estructura más costosa.
Factores climatológicos.- La evaporación y el viento son
variables que se deben considerar; por ejemplo, un embalse muy
llano -curva de áreas- capacidades muy extendida- puede
ocasionar pérdidas por evaporación significativas, que afecten
sensiblemente el balance disponibilidades-demandas. El viento
muy fuerte puede producir serios problemas de oleaje, que aunque,
por lo general, no son determinantes en la ubicación de los
embalses, no pueden despreciarse en su concepción.
Uso y valor de la tierra.- El uso actual y potencial de las tierras a
ser inundadas por el embalse es un factor importante, pues él
influye en los costos que pueden ser determinantes en el análisis
de la bondad económica del embalse.
Consideraciones ecológicas.- La influencia que el embalse
puede tener en el sistema ecológico circundante, es un elemento
de juicio imprescindible, especialmente en embalses grandes.
Estanques
Existen numerosos tipos de estanques, que se podrían clasificar de
diferentes formas dependiendo del criterio que se adopte para ello. En un
primer intento puede usarse la siguiente división de acuerdo al material de
que estén construidos:
Tierra, que pueden ser excavados, conformados por diques, o bien
combinación de los dos anteriores. Generalmente se utilizan para
volúmenes cuantiosos, en comparación a otros tipos de estanques.
Sus principales problemas son: garantizar la impermeabilidad y el
costo de mantenimiento; además de las pérdidas por infiltración y
las que puede ocasionar la evaporación, por ser usualmente
descubiertos.
Concreto, son los más utilizados por su versatilidad y flexibilidad.
Los hay de diversas formas, pero los cilíndricos y los rectangulares
son los más comunes, con techo o sin él. Los hay de concreto
armado tradicional o pretensados, e inclusive de partes
prefabricadas. Pueden utilizarse económicamente para
capacidades pequeñas y medianas, hasta de unos 80.000 m3•
Asimismo, pueden localizarse en el suelo, subterráneos o
elevados; este último tipo para capacidades más pequeñas. Tienen
poco costo de mantenimiento.
Metálicos, son también versátiles y flexibles, casi siempre de
acero, siendo las formas más usuales la cilíndrica y la esférica. Su
mejor adaptabilidad es para capacidades pequeñas y medianas,
con localizaciones similares a los de concreto. Su mayor
inconveniente son los costos de mantenimiento.
Otros tipos, existen estanques de otros materiales: plásticos y de
asbesto-cemento, para capacidades muy pequeñas, cuya utilidad
es principalmente a nivel del usuario final.
Además del estanque propiamente dicho, son necesarias algunas
obras complementarias, tales como: las de alimentación (tuberías o
canales y sus mecanismos de control), las de extracción con mecanismos
similares; los reboses que juegan un papel similar a los aliviaderos, pero
que sólo deben funcionar en situaciones anormales, y los drenajes, que
tienen una función semejante a las descargas de fondo de los embalses.
La ubicación de los estanques está básicamente condicionada por la
función específica que deben cumplir.
Presas de embalse
Una presa es una estructura hidráulica que se construye con la
finalidad de crear un embalse para regular los escurrimientos de un río o
bien, con el propósito de desviar sus aguas fuera de su cauce natural.
Usualmente las presas se construyen a través de los valles por donde
corren los ríos y el área por ellas ocupada recibe el nombre de sitio de
presa. Las presas de embalse o las llamadas presas de derivación o
azudes (captación directa)
Clasificación de las presas
Las presas pueden clasificarse de acuerdo con varios criterios, a
saber: el tipo de material predominante utilizado en su construcción, su
finalidad principal y su altura. En este caso, la clasificación de acuerdo
con el primero de los criterios señalados, pues es el más importante de
los tres y el de empleo más común.
Existen tres clases de presas que derivan su nombre del tipo de
material predominante en su sección: presas de concreto, presas de
enroscado y presas de tierra; estas dos últimas se agrupan a veces bajo
la denominación de presas de materiales sueltos.
Las presas de concreto pueden, a su vez, subdividirse en: las de
tipo convencional y las compactadas con rodillo. El segundo criterio -la
finalidad- está ligado, a los usos que se van a cubrir con el embalse
respectivo.
Por su altura, las presas pueden catalogarse como bajas,
medianas y altas. Presas bajas son aquellas cuya altura sobre la
fundación no supera los 30 metros, las medianas son las que están
comprendidas entre 30 y 100 metros y las altas las que superan los 100
metros.
LAS PRESAS DE CONCRETO SE DIVIDEN EN DOS GRUPOS
A continuación se da una breve descripción introductoria de cada
uno de los tres tipos: concreto, tierra y enroscado.
Presas de concreto: en la actualidad, las presas de concreto se dividen en
dos grupos:
Presas convencionales, hechas con concreto vibrado cuya
composición, colocación y consolidación son las tradicionales.
Presas compactadas con rodillo: Con el enorme desarrollo en la
construcción de carreteras y autopistas y con el incremento
observado en la construcción de grandes presas de materiales
sueltos, a partir de la mitad de este siglo, las presas compactadas
con rodillo han experimentado un notable auge. Con los concretos
tradicionales (vibrados) existen varios tipos de presas construidas
como son las: de gravedad (planta recta o curva),- de arco (arco-
gravedad o bóvedas) y - de contrafuertes o gravedad aligerada,
hoy día prácticamente en desuso.
Con los concretos compactados, hasta ahora sólo se han construido
presas de gravedad o arco-gravedad, pero no hay que descartar, en un
futuro más o menos próximo, su utilización en las presas tipo abovedado.
TIPOS DE PRESAS
Presas de gravedad Se definen como presas de gravedad aquellas
presas sólidas construidas de concreto o mampostería y en las cuales las
cargas actuantes son soportadas, principalmente por el peso que poseen,
es decir, la estabilidad de la estructura se consigue únicamente por el
peso. Las presas de gravedad tienen una sección transversal
aproximadamente triangular y, generalmente, se construyen con un eje
recto, aunque en algunos casos se introduce una pequeña curvatura o
quiebre en su alineación con el fin de adaptarse a la topografía del sitio.
Presas de arco: Son presas construidas de concreto que muestran en
planta o en perfil un alineamiento curvo, cóncavo hacia aguas arriba visto
desde aguas abajo. En ellas, la mayor parte de las fuerzas actuantes son
transmitidas mediante el efecto de arco a las paredes del sitio de presa
(estribos), siendo el resto de ellas soportadas, en formas similar a las de
gravedad. Las presas en arco poseen diferentes formas dependiendo de
las variantes introducidas, tanto en planta como en perfil, en los
elementos geométricos que las conforman.
Presas de contrafuerte Aunque actualmente se encuentran
prácticamente en desuso, conviene, por razones didácticas, conocer que
son aquellas presas que resisten las fuerzas actuantes mediante dos
elementos estructurales: un tablero inclinado soportado por contrafuertes
que, a su vez, transmiten dichas fuerzas a la fundación. Los elementos
estructurales básicos pueden sufrir diferentes modificaciones ya sea
sustituyendo el tablero recto por segmentos cilíndricos o bien
ensanchando notablemente el extremo superior del contrafuerte de forma
de unirlos entre si. Generalmente estas presas tienen un alineamiento
recto, pero pueden ser curvos.
Presas de enrocado: Están constituidas básicamente por fragmentos de
roca. El elemento impermeabilizante está conformado, generalmente, por
una membrana apoyada sobre el talud aguas arriba, la cual puede estar
construida de diferentes materiales, o también, por una pantalla vertical
ubicada en el centro de la presa; existe también la variante con un núcleo
impermeable. Las fuerzas actuantes son soportadas por gravedad. Estas
presas se construyen con ejes rectos, aunque algunas veces se
introducen curvaturas a fin de adaptarse mejor a la topografía del sitio.
Presas de tierra: Son aquellas en cuya sección predominan los
siguientes materiales: arcillas, limos, arenas y gravas, colocados y
compactados mediante equipos convencionales de movimiento de tierra o
bien como rellenos hidráulicos. Las presas de tierra se adaptan bien a
cualquier tipo de alineamiento. Dentro de este tipo de presa se han
incluido aquellas en cuya sección predominan zonas de enrocado
compactado, pero cuyo elemento impermeabilizante está conformado por
un núcleo construido a base de suelos impermeables. Esta clasificación
obedece a la similitud que desde el punto de vista de diseño y
comportamiento tienen estas presas con las presas de tierra que poseen
espaldones de gravas.
Presas mixtas.- Existen presas de tipo mixto, es decir, que en toda su
longitud tienen, por ejemplo, un tramo de tierra y otro de concreto por
gravedad. En estos casos, cada tramo se diseña de acuerdo con el tipo
correspondiente, prestando especial cuidado a las superficies de
contacto. Un ejemplo es el de la presa de Gurí en Venezuela.
El proceso de planificación y selección del tipo de presa más adecuado para un sitio determinado.
Este requiere un análisis de varios factores, para cuya
consideración es indispensable que previamente se disponga de una
información básica suficiente y acorde con los problemas detectados.
La información básica requerida para el análisis de varias alternativas de
presa y su posterior selección, deberá comprender los siguientes
aspectos: información topográfica, geotécnica, hidráulica, hidrológica y
ambiental.
Información topográfica: La información topográfica deberá constar de
dos tipos de planos.
1.- Un plano de conjunto, usualmente en escala 1 :5.000 a 1:25.000 de
acuerdo con los requerimientos específicos de cada proyecto, donde se
pueda ubicar no solamente el sitio de presa, sino también los
correspondientes a las estructuras conexas (tomas, aliviaderos, etc.), las
áreas de préstamo y canteras, los accesos y los campamentos.
2.- Planos de detalle, normalmente, en escala 1:500 ó 1:1.000 con
curvas de nivel, al menos, cada metro que permita obtener una ubicación
en planta de la presa y una cubicación del volumen de material requerido
para su construcción.
Información geotécnica
La información geotécnica deberá estar constituida por: geología
del sitio de presa y de las estructuras conexas, geología del vaso de
almacenamiento y estudio de los materiales de construcción disponibles.
El estudio geológico-geotécnico del sitio de presa y de las estructuras
conexas permitirá determinar las características y condiciones de la
fundación. Esta tarea será más o menos compleja, de acuerdo con la
naturaleza del medio que constituye la fundación; por ejemplo, en masas
rocosas heterogéneas atravesadas por fallas, fracturas y diaclasas, o bien
por capas de suelos heterogéneos, el nivel de información requerido en
cuanto a las propiedades físicas y resistentes, será más detallado que en
suelos homogéneos o en rocas sanas.
El análisis de información geológica-geotécnica disponible deberá
permitir entre otras cosas, conocer:
La naturaleza, origen, espesor y posición relativa de las capas de
suelos y rocas que componen el perfil.
Las propiedades de cada una de las capas; en el caso de suelos:
consistencia (blandos o duros), tamaño de sus partículas,
permeabilidad, plasticidad, susceptibilidad a la erosión,
compresibilidad, etc. Para el caso de rocas: su estado físico
(frescas, meteorizadas, descompuestas), su grado de dureza
(duras, blandas), su grado de fracturación (muy fracturadas, poco
fracturadas), la orientación de las capas, y de sus defectos,
compresibilidad y capacidad de soporte.
La posición de la mesa freática y sus oscilaciones.
Si la fundación está constituida básicamente por un solo tipo de
roca o, por diferentes tipos, o si existen, también, capas de suelos
superpuestos a las rocas.
Si las rocas tienen o no un buzamiento favorable al deslizamiento y
al paso del agua.
La existencia de estratos de rocas permeables.
La existencia de rocas cavernosas o susceptibles a la disolución
por el paso de agua.
ANEXO
CONCLUSIÓN
