maquinaria pesada y funcionalidades en la construcción de presas

Universidad de Santiago de Chile

Facultad de Ingeniería Departamento de Obras Civiles

MAQUINARIA PESADA Y FUNCIONALIDADES

EN LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS

INTEGRANTES: Esteban Fernández M. Benjamín Parraguez G.

PROFESOR: Esteban Jamett Q.

FECHA: 09 de Octubre del 2014




EN LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS Página 1

Contenido

Resumen……………………………………….………………………………………………………………. 3

Introducción……………………………………………………………………………………..………….. 4

1 Definición de Presa.……………………………………………………………………………….…… 5

2 Tipos de presas………………………………………………………………………………………….. 5

2.1 Presa de material suelto o Zonificada…………………………………………….. 5

2.1.1 Estructura de la Presa Zonificada……………………………………………………….. 6

2.1.1.1 Corazón o Núcleo impermeable…………………………………………… 6

2.1.1.2 Respaldo permeable o Espaldón…………………………………………… 6

2.1.1.3 Filtro……………………………………………………………………………………… 6

2.2 Presa CFRD……………………………………………………………………………………… 7

2.3 Presas de Hormigón………………………………………………………………………… 8

3 Maquinaria utilizada en la construcción de presas……………………………………… 8

3.1 Camión Tolva………………………………………………………………………………….. 8

3.2 Correas o Cintas Transportadoras…………………………………………………… 9

3.3 Traílla……………………………………………………………………………………………… 9

3.4 Bulldozer………………………………………………………………………………………… 10

3.5 Pala Excavadora……………………………………………………………………………… 10

3.6 Dragalina/Almeja…………………………………………………………………………… 11

3.7 Pala Cargadora………………………………………………………………………………. 12

3.8 Motoniveladora……………………………………………………………………………… 12

3.9 Encofrado Deslizante……………………………………………………………………… 12

3.10 Compactadoras………………………………………………………………………….… 13

3.10.1 Rodillo Pata de Cabra………………………………………………………………………. 13

3.10.2 El Rodillo Neumático…………………………………………………………………….…. 13

3.10.3 El de Rodillo Liso………………………………………………………………………….…. 13

3.10.4 Rodillo de compactación por impacto……………………………………………… 14

3.11 Camión Mixer………………………………………………………………………………. 15





4 Proceso Constructivo…………………………………………………………………………………. 15

4.1 La excavación…………………………………………………………………………………. 16

4.2 La carga y acarreo …………………………………………………………………......... 17

4.3 Acarreo de material……………………………………………………………………….. 18

4.4 Descarga del material……………………………………………………………………. 19

4.5 Extender el material………………………………………………………………………. 19

5 Compactación……………………………………………………………………………………………… 19

5.1 Compactación en presas zonificadas……………………………………………….. 19

5.1.1 Compactación del núcleo impermeable………………………………………………. 19

5.1.1.1 Comportamiento Rodillo Pata de Cabra……………………………….. 20

5.1.1.2 Comportamiento del rodillo de llanas neumáticas………………… 21

5.1.1.3 Rodillos neumáticos vs Pata de cabra……………………………………. 22

5.1.2 Compactación de filtros y respaldo permeable………………………………….. 22

5.2 Compactación en presas CFRD………………………………………………………… 22

5.3 Compactación en presas de hormigón (HCR)………………………………….. 23

6 Proceso de hormigonado……………………………………………………………………………. 23

Conclusiones…………………………………………………………………………………………………. 24

Bibliografía…………………………………………………………………………………………………… 26





Resumen.

La capacidad del hombre de moldear el entorno a su propio beneficio se remonta a tiempos

antiguos. Claro ejemplo de esto son las presas, donde podría cumplir diversas funciones. Se tiene

registro de las primeras presas ya en años antes de Cristo. Con el paso del tiempo se hizo presente

nuevos desafíos y dificultades para estas estructuras, exigiéndoles un gran avance tecnológico, por

lo que fue siempre de la mano con la ingeniería. Se tuvo que vislumbrar en el comportamiento de

los materiales sueltos en cuanto a su mecánica. No se podía hacer una presa de una misma forma

que en otro lugar, ya que muchos factores podían incidir en la definición de esta.

Se puede inferir que las distintas condiciones de la obra misma definirán el proceso constructivo a

abordar, definiendo así el tipo de presa a construir, consecuentemente la maquinaria a utilizar.

Podemos identificar estas condiciones como el tipo suelo, el uso que se le va a dar, disponibilidad

de materiales, del entorno, entre otros. Si bien todos son importantes, el estudio de mecánica de

suelos es uno de los más completos y complejos.

En el presente informe se abordarán las distintas temáticas que respectan a la maquinaria a

utilizar en la construcción de una presa, las condiciones y funcionalidad de la misma.





Introducción.

Las presas pueden ligarse a proyectos para distribución de agua para regadíos, generación de

energía aprovechando la energía mecánica del agua, proteger un lugar de eventuales crecidas del

cauce, etc.

El uso también es una condición al momento de elegir el tipo de presa. Por ejemplo, una presa de

Hormigón es más típica en usarse para la generación de energía eléctrica, pero esta necesita

cimentarse sobre roca muy sana o en suelo poco compresible. En casos de presas de arco, esta

necesita anclarse en las laderas sobre roca, preferiblemente sana. En el caso de suelos permeables

debe estudiarse la posibilidad de agregar bajo la estructura una pantalla o pared moldeada, esto

para que el flujo de agua subterránea no produzca erosión bajo la presa y también para que ayude

al embalse del agua.

Han surgido distintas tecnologías que ayudan al proceso constructivo, en cuanto a rendimientos

económicos, de tiempo, resultados, etc. Las maquinarias pesadas son indispensables hoy en día en

la construcción de obras de gran envergadura. El desarrollo de estas ha sido bastante rápido,

siendo evidencia los registros anteriores sobre estos avances, los cuales también quedan

rápidamente obsoletos.

El presente trabajo tiene por objetivo ser un buen acercamiento para la toma de decisión a la hora

de elegir el tipo de presa a construir, y maquinaria a utilizar en las distintas etapas de la

construcción de estas.

Alcances y limitaciones.

A pesar de mencionar el estudio de mecánica de suelos o los rendimientos de la maquinaria, no se

hace una exhaustiva descripción de estas, sino que un aborde general y su especial incidencia al

momento de hacer elección de la maquinaria. El trabajo que se presenta a continuación es un

estudio de las distintas maquinarias que se pueden utilizar comúnmente en una obra de

construcción de una presa, las condiciones o particularidades de estas.





1 Definición de Presa.

Se tomará como presa aquella estructura tipo muro que se ubique dentro de un cauce de agua.

Esta puede estar hecha de hormigón, material suelto o una combinación de ellas. Lleva como

objetivo regular el caudal y embalsar el agua para su posterior aprovechamiento. Los usos que se

le puede atribuir son muy variados, como es el de distribución para el regadío, producción de

energía mecánica para hacer funcionar un generador, control de crecidas en el cauce, etc.

Los tipos de presas son variadas, en cuanto a su composición o comportamiento ante las

solicitaciones. A continuación se ahondará respecto al tema.

Imagen 1: Presa Hoover

Fuente: Disponible en World Wide Web, http://www.anfrix.com/2008/12/la-construccion-de-la-

presa-hoover-en-unos-pocos-segundos/

2 Tipos de presas.

2.1 Presa de material suelto o Zonificada:

Antiguamente conocida como presa de tierra, es una de las estructuras más antiguas construidas

por el hombre. Se sabe que en China, antes de la era Cristiana tenían bordos de gran longitud y





compactaban con varas de carrizo manejadas por verdaderos ejércitos humanos. La

popularización de dichas obras fue con la expansión del riego durante el siglo XX. Con el paso del

tiempo se fue perfeccionando la utilización de estas, dando cabida a nuevos modelos o estructuras

generales para dicha obra. Se caracteriza por una zonificación de los materiales que componen la

presa, apareciendo distintas secciones de la cortina (imagen 2). Se puede justificar esta forma para

abatir ciertos problemas que atañen a la obra en sí, como lo es la tubificación (piping). Este

problema se da cuando el agua que se filtra dentro de la presa arrastra partículas finas que puede

pasar a través de la granulometría abierta, con esto el gradiente aumenta a tal nivel de crear una

conexión directa entre la presa tanto aguas arriba como abajo produciendo la erosión y falla total

de la estructura. La única forma de percatarse la presencia de este problema es después del

llenado, por lo que se hace de suma importancia un buen diseño, ejecución y control de la obra.

Una gran ventaja de este tipo de presa es la posibilidad de ocupar el material de la misma zona

donde se realizará la construcción de dicha obra.

Imagen 2: Esquema básico de una presa zonificada.

Fuente: Disponible en World Wide Web: http://dc369.4shared.com/doc/eDeW_yHl/preview.html

2.1.1 Estructura de la Presa Zonificada:

2.1.1.1 Corazón o Núcleo impermeable: Elemento impermeable de la presa, el cual

lleva como objetivo detener las eventuales filtraciones de agua. Es de suelos finos arcillosos, en el

caso de que no se encuentre un acopio cercano a la obra se puede reemplazar por un suelo de

áridos con alta presencia de limos y arcillas el cual debe ser estudiado con respecto a su

permeabilidad.

2.1.1.2 Respaldo permeable o Espaldón: Elemento de composición granular con un

tamaño nominal máximo de 30 cm. Puede ser construido con cualquier tipo de roca, cuidando la





nula presencia de finos plásticos, ya que tiene que ser. Su objetivo aguas arriba es el

de ser filtro del “Filtro” y además reducir el impacto del oleaje mediante una capa rugosa y así

disminuir la erosión que pueda afectar al elemento; aguas abajo tiene como finalidad tomar la

carga hidrostática de la columna de agua.

2.1.1.3 Filtro: Elemento intercalado entre el Núcleo y el Espaldón. Se caracteriza por su

composición granular con granulometría que apunta a dejar pasar el agua pero retener las

partículas. Los materiales que la componen son caros y a menudo requieren de procesos

especiales para su obtención.

2.2 Presa CFRD:

Presa que debe su nombre a las siglas de Presa de Enrocado con Pantalla de Hormigón, del inglés

Concrete Face Rockfill Dam, que como lo indica, se caracteriza por una pantalla de hormigón

armado en la cara de la presa en contacto con el agua (aguas arriba). Esta lleva como objetivo el

impermeabilizar la estructura. El cuerpo de la presa se constituye por un material heterogéneo

granular permeable. Esta permeabilidad del cuerpo es para descartar la presión de poros y así

aumentar el roce entre las partículas y poder obtener mayores pendientes.

Imagen 3: Presa CFRD de Argentina, Proyecto hidroeléctrico Potrerillos.

Fuente: Disponible en World Wide Web,

http://www.impsa.com/es/proyectos/energy/SitePages/potrerillos.aspx





2.3 Presas de Hormigón:

Se pueden construir solo sobre roca, como excepción en suelos poco compresibles para presas de

hasta 25 metros de altura, ya que si su cimentación permitiese asentamientos considerables la

estructura se fracturaría.

El método utilizado para este tipo de presas es el HCR (Hormigón Compactado con Rodillo).

Ejemplos a este tipo de presa son las siguientes presentadas en la (imagen 4).

Imagen 4: Presas de Hormigon

Fuente: Disponible en World Wide Web: http://4.bp.blogspot.com/-

KTMI3T3ScFs/UnYnOpyHI9I/AAAAAAAABvM/5VQ4tBJ12I4/s640/presas01.gif

Las cuales se diferencian por la forma que tiene para poder soportar la solicitación de la columna

de agua.

3 Maquinaria utilizada en la construcción de presas.

3.1 Camión Tolva: Equipo enfocado al transporte de material existente en una variedad

de diseños que puede amoldarse a las especiales necesidades o características de las mercancías a





transportar. Estos camiones distribuyen la carga sobre los ejes de las ruedas. Los

volquetes o dumpers utilizados para el transporte de la tierra de excavación son normalmente del

tipo del vertido trasero, preferiblemente de tracción en las cuatro ruedas, dispuestos a vencer las

condiciones difíciles del terreno. El camión Tolva moderno alcanza una capacidad de 20 m3.

Imagen 5: Camión Tolva HD 270

Fuente: Disponible en World Wide Web, catálogo on-line Hyundai,

http://www.hyundaicamiones.cl/hd_270_tolva_6x4_ficha.aspx

3.2 Correas o Cintas Transportadoras: La correa transportadora es una

económica opción para el transporte de grandes cantidades de material a largas distancias. El tipo

más común consta de lonas de algodón/nylon, con caucho vulcanizado para darle resistencia a la

tensión. El espesor de la capa protectora depende del tipo de material a transportar. Tiene una

capacidad aproximada de 150 m3/hr.

Imagen 6: Cinta Transportadora.


http://www.construmatica.com/construpedia/Cinta_Transportadora

3.3 Traílla: Esta maquinaria tiene como objetivo cargar, transportar y descargar material. En

esencia, se excava la tierra y se carga directamente en la caja de la traílla, se transporta a la zona

de descarga y finalmente se extiende en capas. Existe una versión motorizada de la traílla, la cual





es preferida universalmente. La traílla se caracteriza por su versatilidad y

multifuncionalidad. La traílla tiene una capacidad de 8 m3 y las mototraíllas de 17 m3.

Imagen 7: Mototraílla Caterpillar.

Fuente: Disponible en World Wide Web, catálogo on-line Caterpillar,

http://www.cat.com/es_MX/products/new/equipment/wheel-tractor-scrapers/elevating-

scrapers.html

3.4 Bulldozer: Máquina muy versátil con gran capacidad de empuje que se puede presentar

sobre orugas o neumáticos y con distintas Hojas en su parte frontal, como lo son la hoja en U,

angulada, amortiguada, o recta. Estas son de acero soldado y empujan al material hacia adelante

o hacia un lado, dependiendo de la inclinación de la hoja. Sus usos generalmente son la de

desmonte de la capa superficial del suelo, excavación de capas poco profundas, empuje de traíllas,

extensión y nivelación, escarificado, etc.

Imagen 8: Bulldozer Komatsu, incluye escarificador en la parte trasera.

Fuente: Disponible en World Wide Web, http://www.directindustry.es/prod/komatsu-

construction-and-mining-equipment/bulldozers-20626-933513.html

3.5 Pala Excavadora: Máquina excepcional para el movimiento de tierra, con una gran

capacidad y aplicaciones de levantamiento pesado. Puede ser en oruga o neumático, pero se

prefiere en oruga. Tiene un muy buen alcance, de 6 a 7 m. La pala tiene una capacidad aproximada





de 1 a 2,5 m3. Esta pala puede ser cambiada por un martillo percutor. Tiene una gran

capacidad de giro.

Imagen 9: Pala Excavadora Caterpillar.


http://www.cat.com/es_MX/products/new/equipment/excavators.html

3.6 Dragalina/Almeja: Maquina de gran envergadura que sirve para granes

movimientos de tierra. Posee la capacidad de extracción de material que esté bajo el agua. Puede

girar en torno su estructura principal, donde se encuentra la cabina y el motor. Tiene un brazo

móvil el cual soporta la pala cargadora en forma de almeja. La capacidad del cucharón puede

llegar a sobrepasar los 100 m3. En el movimiento de tierras de grandes dimensiones, las dragalinas

tienen el menor costo de remoción de material en comparación con otras máquinas.

Imagen 10: Dragalina con almeja.

Fuente: Disponible en World Wide Web, http://www.directindustry.es/prod/joy-global-surface-

mining-p-h-mining-equipment-i/dragalinas-40115-380439.html





3.7 Pala Cargadora: Máquina de uso frecuente en obras de gran

envergadura como la construcción de presas. Consta de una pala frontal que puede llegar a tener

una capacidad de 3 m3. Suele ocuparse sobre neumáticos, aunque puede ir sobre orugas. Se

caracteriza por mover grandes cantidades de material en poco tiempo.

Imagen 11: Pala Cargadora.


http://www.tusanuncios.com/detalleanuncio?idAnuncio=7738563&tipo=5

3.8 Motoniveladora: Máquina de construcción enfocada en la nivelación de terrenos

mediante la utilización de una hoja metálica ubicada en la parte inferior. Suele presentarse en tres

ejes. El ancho de la hoja alcanza 3,7 m aproximadamente. Puede incluir un escarificador en la

parte trasera.

Imagen 12: Motoniveladora.


http://www.cat.com/es_MX/products/new/equipment/motor-graders.html

3.9 Encofrado Deslizante: Maquinaria muy útil para la construcción del manto de

hormigón para las presas de tipo CFRD. Son de gran flexibilidad en la práctica y otorgan alta

ergonomía en el hormigonado de la pantalla. Se monta sobre unos rieles resistentes y este va

depositando hormigón de forma continua a lo largo de la zona a hormigonar, proporcionando un





muy buen monolitismo. Se utiliza en conjunto con una cinta transportadora la cual

va proporcionando el hormigón. Puede abarcar longitudes de 15 m de ancho.

Imagen 13: Encofrado Deslizante.

Fuente: Material de estudio Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura, Universidad

Nacional de Rosario, Argentina, disponible en World Wide Web,

http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Presas%20de%20tierra.pdf

3.10 Compactadoras: Maquinaria muy utlizada en la compactación de materiales

sueltos, tanto en gravas, arcillas, arenas, etc. Existen en una variada gama y se clasifican según su

uso.

3.10.1 Rodillo Pata de Cabra: (imagen 14) se caracteriza por presentar un rodillo con

superficie como se muestra en la (imagen 15) que tienen por función aumentar la presión en esas

superficies en contacto con el suelo, el cual favorece a un buen sello entre capas sucesivas. Se usa

principalmente para compactar suelos cohesivos, en este caso, el material que se usa para el

núcleo de la presa.

3.10.2 El Rodillo Neumático: (imagen 16) utilizado en los núcleos impermeables por el

texturizado que deja la rueda, el cual favorece, como el rodillo pata de cabra, a un buen sello entre

capas sucesivas.

3.10.3 El de Rodillo Liso: (imagen 17) sirve para compactar el material para los espaldones

y los filtros. Se puede ocupar un rodillo liso vibratorio, el cual aplica mayor energía sobre el suelo y

lo ayuda a aumentar la fricción entre las partículas.





3.10.4 Rodillo de compactación por impacto: (imagen18) Los rodillos se

caracterizan por ser de múltiples caras (no cilíndricos. La energía de compactación proviene del

giro sobre una esquina del rodillo (radio mayor) y la caída sobre una de las caras (radio menor). El

propósito de los rodillos de impacto es introducir la energía al terreno en rápidas sucesiones de

golpes, cerca de 2 golpes por segundo (10 km/h aprox.).

Imagen 14: Rodillo Pata de cabra.


http://viasunefa.blogspot.com/2009/10/maq

uinaria.html

Imagen 15: Rodillo Pata de cabra.

Fuente: Marsal, Raul. Resendiz

Nuñez, Daniel. “Presas de tierra y

enrrocamiento”, primera edición.

Editorial Limusa, S.A. México, 1979.

P. 193, fig 9.5

Imagen 16: Compactador rodillo

neumático.


http://www.viarural.com.ec/agroindustri

a/maquinaria-construccion/bomag-

pesado/compactadora-rodillo-sobre-

neumatico.htm

Imagen 17: Compactador rodillo liso.






http://www.serviciosderenta.com/

Imagen 18: Rodillo

compactador por impacto.


http://www.cadp.org.ar/docs/congresos/201

3/13_2013.pdf

3.11 Camión Mixer: El clásico para toda obra que requiera el uso de hormigón. Este

consta de un mezclador en la parte trasera del camión el cual puede llegar a tener capacidad de

hasta 8 m3.

Imagen 19: Camión Mixer.

Fuente: Disponible en World Wide Web, http://constructoraj.blogspot.com/

4 Proceso Constructivo.

Para este tema, se pueden describir ciertas actividades de suma importancia y que pueden estar

presentes para cualquier tipo de presa, como también, la exclusividad de dichas actividades. En el

proceso de Movimiento de Tierras, se puede apreciar las grandes similitudes en los procesos

constructivos de las presas con diferencia en la Compactación, el cual forma parte de manera

importantísima en la Presas Zonificadas. Entonces, se tratará de manera diferenciada cada tarea,

indiscriminadamente a cual tipo de presa pertenezca, haciendo referencia cuando sea necesario,

para cual tipo de presa a es a la que se alude.

Movimiento de Tierra.





En el proceso de movimiento de tierra se identifican generalmente las siguientes

etapas:

- Excavación

- Carga

- Acarreo

- Descarga

- Extendido

- Compactación

El último mencionado se le hará especial hincapié en cuanto a su desarrollo, por su gran

importancia y complejidad.

4.1 La excavación está supeditada a la resistencia a la excavación, la cual se debe vencer

y depende de la dureza, aspereza, fricción, adhesión, cohesión y peso del suelo. Cuando se

excava, la dureza es resistencia a la penetración. Esta aumenta con la compactación del suelo. Las

tierras arcillosas son duras cuando están secas y suaves cuando están húmedas. Al penetrar la

cuchilla, la fricción absorbe una proporción creciente de su fuerza. Esta es alterada por el tamaño

y dureza de la partícula, por la cantidad de humedad y la presencia o ausencia de lubricantes

naturales como el humus o arcilla suave. La adhesión es la fijación de la tierra a las partes

excavadoras. En trabajo húmedo puede aumentar sustancialmente la carga de fricción. La

cohesión es la resistencia a separarse. Los materiales sólidos o duros pueden separarse

fácilmente a lo largo de la estratificación o planos de hendimiento. Los bancos de arcilla

relativamente suave pueden ser muy difíciles de excavar debido a la cohesión fuerte y uniforme.

Una formación tenaz carente de planos de debilidad se describe como compacta.

En cuanto a la excavación en roca, se ve fuertemente ligada a la rompibilidad, la cual hace

referencia a la facilidad o dificultad con que una roca puede romperse.

Dicho proceso de excavación se le atribuirá a máquinas como la pala excavadora, la dragalina y la

traílla. Se infiere entonces que la opción a elegir se ve afectada por distintos factores, como los ya

mencionados o también condiciones del espacio, como también la topografía del lugar, entre

otros.





Imagen 20: Pala excavadora depositando directamente material para los espaldones.




Se agrega en este proceso la preparación y ejecución de la ataguía, el cual se puede hacer de

distintas formas. El trabajo de las máquinas ya mencionadas puede ser complementado por las

que se encargan de la carga y acarreo del material.

Imagen 21: Ataguía en construcción.

Fuente: Disponible en World Wide Web, http://www.ugo.cn/photo/places/ve/fr/1203.htm

4.2 La carga y acarreo se ven condicionados tanto por las propiedades del suelo como

las características del lugar, como su topografía. La tracción de las máquinas a utilizar depende de

cómo el suelo permite y soporta el movimiento de vehículos. Una característica importante es la





magnitud de rozamiento que se produce entre la superficie del terreno y las llantas

o bandas motrices de una máquina sobre él.

Otra consideración es la cantidad de agua presente. Por ejemplo, es probable que en suelos

arenosos de grava, poca agua los vuelva sueltos y poco satisfactorios, mientras que más agua

tenga poco efecto.

Las máquinas responsables de la carga de material son las descritas anteriormente en el proceso

de excavación, por lo que se puede hacer ciertas vinculaciones entre las tareas que estén siendo

ejecutadas por ciertas máquinas.

4.3 Acarreo de material. Por otro lado, el acarreo del material ya no puede ser

ejecutado por una pala excavadora, por lo que se solicita la intervención de otras maquinarias

como el camión Tolva. En algunos casos se puede hacer uso de una pala cargadora, por su gran

eficiencia. Es también utilizada la traílla en este proceso. Cuando la traílla no es motorizada, se

hace uso de un bulldozer para el arrastre de la máquina, por lo tanto, según esto se clasificará el

bulldozer dentro de estas tareas.





Imagen 22: Diferentes maquinarias en pleno trabajo de descarga, nivelación y

extensión del material que compone la presa.




Las máquinas anteriores pueden encargarse de la 4.4 Descarga del material, pero solo la

traílla puede 4.5 Extender el material depositado, encargándose de la nivelación de las

distintas capas y disponiendo así las condiciones para la compactación. Otra máquina utilizada es

la motoniveladora. Para el caso de Presas Zonificadas, es indispensable esta tarea, ya que se debe

definir cuidadosamente los espesores y niveles de las capas, ya sea del núcleo, espaldón u otro.

5 Compactación. Uno de los primeros conocimientos que el constructor de estas estructuras derivo de su

experiencia fue el de la compactación de los suelos, donde estos empezaron a observar un mejor

comportamiento en comparación a los suelos sueltos.

La compactación se introdujo entonces como un medio para reducir la deformabilidad, mejorara

la estabilidad y disminuir la permeabilidad y susceptibilidad de los suelos a la erosión por el agua.

Por la importancia de este procedimiento es que se destina un capitulo al desarrollo de este tema.

5.1 Compactación en presas zonificadas

5.1.1 Compactación del núcleo impermeable.

Los suelos finos en el terrplen correspondientes al nucleo de la presa generalmente se compactan

con rodilos pata de cabra (imagen 14) o con rodillos de llanta neumática (imagen 16) también

suelen usarse compactadores manuales para áreas de acceso reducido. El empleo de rodillos lisos

(imagen 17) para compactar las porciones impermeables está prácticamente descartada por la

laminación que induce, la que da lugar a terraplenes con planos horizontales de permeabilidad

mayor.

Cualquiera sea el tipo de compactación empleado, los resultados dependen de factores como el

contenido de agua y la energía de compactación (determinada principalmente por la presión y el





área de contacto rodillo-suelo, el espesor de la capa compactada y el número de

pasadas del equipo).

5.1.1.1 Comportamiento Rodillo Pata de Cabra.

La acción de este rodillo, cualquiera que sea el diseño de sus patas (imagen 15), hace progresar la

compactación de una capa de suelo. En la primera pasada sus protuberancias y el tambor mismo

penetran el suelo, permitiendo que la mayor presión se ejerza sobre el lecho inferior de la capa

por compactar; para que esto ocurra, el espesor de la capa sin compactar no debe ser muy

superior a la longitud de las patas. El espesor de capa sin compactar es de aproximadamente 30

[cm]. Al aumentar el número de pasadas, la porción inferior de la capa adquiere progresivamente

más resistencia e impide la penetración de las patas del rodillo, que comienza a compactar el suelo

superyacente hasta que el tambor queda separado del suelo, se dice que el rodillo camina sobre el

terraplén. Algunas veces se específica como medio sencillo de control, que la compactación de una

capa no debe suspenderse antes de que esto ocurra. Sin embargo suele suceder que, si el suelo

tiene un alto contenido de agua el tambor permanezca continuamente en contacto con el suelo.

Esta acción por si sola produce una superficie escarificada en condiciones adecuadas para recibir la

siguiente capa, sin dejar un plano de debilidad en el contacto. Por lo tanto este rodillo produce dos

resultados muy deseables en la porción impermeable de la presa: distribución uniforme de la

energía de compactación dentro de cada capa y buen sello entre capas sucesivas.

Para la obtención de una densidad seca máxima compactada a una humedad cercana a la óptima,

se tiene una relación directa entre la presión de contacto del rodillo y el número de pasadas. La

(Tabla 1) resume la información de diversas fuentes sobre el efecto de la presión de contacto bajo

las patas del rodillo, con el número de pasadas para una capa de 6 pulg.

Tabla 1: Presión de contacto bajo las patas

del rodillo, con el número de pasadas para

una capa de 6 pulg.

Fuente: Marsal, Raul. Resendiz Nuñez,

Daniel. “Presas de tierra y enrrocamiento”,

primera edición. Editorial Limusa, S.A.

México, 1979. P. 194, Tabla 9.1.

De lo anterior se puede evidenciar una





presión mínima para obtener el óptimo de grado de compactación son respecto a

Proctor estándar, y que a un incremento de esta no varía el número de pasadas.

Factor importante para alcanzar el peso volumétrico seco máximo es el contenido de humedad

óptima. Como se observa en la (imagen 23) este es menor a mayor peso del rodillo y al número de

pasadas.

Imagen 23: Relación de No. de pasadas con respecto al peso volumétrico seco máximo y contenido

de agua óptimo. (para una presión de contacto constante y área variable)

Fuente: Marsal, Raul. Resendiz Nuñez, Daniel. “Presas de tierra y enrrocamiento”, primera

edición. Editorial Limusa, S.A. México, 1979. P. 194, fig 9.7

5.1.1.2 Comportamiento del rodillo de llanas neumáticas

Al contrario d lo que ocurre en el rodillo pata-de-cabra, cuya presión sobre el suelo se ejerce por

penetración de las patas y aumenta gradualmente al progresar la compactación, con el rodillo

neumático se aplica a la superficie la misma presión desde la primera pasada. La aplicación

repetida de esta presión transitoria da lugar a la densificación del suelo.

En cuanto al acabado superficial de una capa con rodillo neumático, este es generalmente de

rugosidad suficiente para garantizar una ligada adecuada con la capa superior.

Es poco recomendable aumentar la presión de inflado sin incrementar en igual proporción la carga

por rueda, puesto que esto reduciría la superficie de contacto y tendería a producir mayores

grados de compactación con la profundidad.

5.1.1.3 Rodillos neumáticos vs Pata de cabra.

Un requisito importante en la compactación del nucleo impermeable, es la uniformidad del grado

de compactación con la profundidad dentro de la capa. Como se indica el mecanismo de





compactación de compactación del rodillo pata de cabra hace esperar una

compactación más uniforme que la del rodillo neumático, y eso ha sido usado como argumento de

su selección. Sin embargo los datos cuantitativos no indican esta diferencia, sino la contraria, es

decir, en favor del rodillo neumático.

Ventajas de uno sobre el otro:

a) En suelos residuales el rodillo pata de cabra permite desintegrar los trozos de roca

intemperizada.

b) El rodillo pata de cabra produce una superficie irregular y relativamente suelta que

permite una liga más íntima entre capas sucesivas. Por lo contrario una capa de rodillo

neumático puede requerir escarificación superficial antes del siguiente tendido.

c) El rodillo neumático puede compactar capas de mayor espesor a una mayor velocidad, lo

que aparte de la ventaja económica que esto conlleva, también permite incluir material

grueso de mayor tamaño.

d) En suelos con grades guijarros puede que el tambor rígido del rodillo pata de cabra,

puntee entre tales guijarros y deje prácticamente sin compactar el suelo intermedio.

5.1.2 Compactación de filtros y respaldo permeable

La colocación de filtros se realizara en capas de 60 [cm] y compactados con rodillos vibratorios de

4 [ton] en un aproximado de cuatro pasadas.

Para la colocación de respaldo permeables se realiza en capas de 1 [m] y compactados con rodillos

vibratorios de 13 [ton] en un aproximado de cuatro pasadas.

No se hace mayor hincapié en la compactación de esta zona por tratarse de suelos permeables.

5.2 Compactación en presas CFRD

La colocación del suelo para formar el cuerpo del presa se puede realizar en capas de hasta 1 [m]

de espesor con rodillo vibratorio de 13 [ton] en 4 pasadas aproximadamente.

Con la tecnología más reciente se llegar hasta 2,5 [m] de espesor por capa a compactar, esto con

tecnología de rodillos de impacto (imagen 18)





5.3 Compactación en presas de hormigón (HCR)

La colocación se realiza en capas de 20 a 40 [cm] y se compactan rodillos vibratorios de peso

estático de 10 [ton].

6 Proceso de hormigonado.

a) Presas CFRD: En el caso de las presas CFRD, se dispone luego de terminado el

levantamiento del enrocado, a hacer una cortina de hormigón aguas arriba de la presa.

Esto se hace mediante la instalación de un encofrado deslizante en unos rieles, el cual

será abastecido con hormigón mediante una cinta transportadora, a su vez la cinta será

directamente cargada con hormigón desde un camión mixer.

b) Presas de Hormigón: Se realizan mediante el método HCR (Hormigón Compactado con

Rodillo). Esta técnica consiste básicamente en el empleo de un Hormigón de baja fluidez,

no medible con ensayo de asentamiento de cono. El método constructivo, debido a las

características del hormigón, se utiliza las técnicas utilizadas para el movimiento de tierras.

El transporte mediante camiones Tolva, traíllas y cintas transportadoras. Se esparce

mediante bulldozer en capas de 20 a 40 cm de espesor. La compactación se realiza

mediante rodillos vibratorios, de peso estático de 10 Ton.

Imagen 21: Presa de HCR en plena construcción.



http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Presas%20de%20tierra.pd





Conclusiones.

Se ha hecho especial hincapié en el uso de maquinaria pesada en obras de construcción de gran

envergadura. A partir del presente trabajo se puede determinar el gran protagonismo que estas

toman, sobre todo en aquellas actividades más importantes, de las cuales se define el proceso

constructivo o el tipo de presa que se requiera construir. Por el hecho de que la presa sea una gran

construcción, la cual se puede abarcar desde un pequeño embalse hasta las más grandes represas

del mundo, se necesita de maquinaria para inmensos movimientos de tierra, en cuanto a todas las

actividades que esta comprende. En el caso de que se requiera, es indispensable la disposición de

maquinaria para grandes volúmenes de hormigonado, tanto para una cortina como para las presas

CFRD, como para el mismo cuerpo. Es inconcebible que las tareas dentro de la construcción de

una presa se hagan a mano en nuestros días.

Este estudio se basó principalmente en la experiencia de Marsal y Resendiz en México, donde hay

una gran presencia de construcción de presas, sobre todo Zonificadas. Son insistentes en que las

presas CFRD necesitan de una base muy sólida, como roca. Pero se debe tener en cuenta que el

libro se publicó el año 1975. Actualmente, según el documento “Presas de Tierra”, (Material de

estudio Escuela de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile, disponible en World Wide

Web http://intrawww.ing.puc.cl/siding/public/ingcursos/cursos_pub/descarga.phtml

_curso_ic=1574&id_archivo=56090, se menciona el gran avance en la construcción de presas tipo

CFRD en Chile, en donde los suelos de sus valles se comportan muy bien con respecto a los

asentamientos que dicha presa puede generar. Esto ha servido de ejemplo a nivel mundial,

tomando como una gran referencia a Chile. La preferencia por la presa CFRD es por su rápida

ejecución y su relativo bajo costo. A modo de comparación se adjunta la siguiente tabla (tabla 2):

H: altura de la presa

Tabla 2: Comparación entre presas

Tipo de presa Base Razón precio por metro lineal

Razón de plazo de construcción

Zonificada 4,5 H 1 2,5

CFRD 3 H 2 2

HCR 0,8 H 2,5 1





Fuente: “Presas de Tierra”, Material de estudio Escuela de Ingeniería, Pontificia

Universidad Católica de Chile, disponible en World Wide Web

http://intrawww.ing.puc.cl/siding/public/ingcursos/cursos_pub/descarga.phtml?id_curso_ic=1574

&id_archivo=56090.p.46.

En esta tabla se puede ver que en razón de precios y tiempo, una buena opción sería la

construcción una presa CFRD, pero hay que considerar el factor como la de la obtención del

material, por ejemplo si la extracción es de una cantera su precio se duplicaría, y podría ser hasta

un proyecto inviable económicamente.

Una tipo HCR si bien los tiempos de construcción son cortos en comparación de las otras dos, un

factor que podría aumentar considerablemente los costos, sería el de la aparición de la roca a

mucha profundidad ya que por su gran peso específico un asentamiento del suelo produciría la

falla de esta.

La zonificada puede ser una buena opción en término de costos, pero se debe realizar un estudio

previo en la zona para visualizar la extracción de materiales en las cercanías de la obra a construir,

o si no los costos se elevarían al transportar material de lugares lejanos.

Si bien este informe viene a ser un buen primer acercamiento para la elección de un tipo de presa

a construir y a la maquinaria a utilizar, la decisión va a depender netamente de un buen estudio

previo, y del criterio del ingeniero a cargo, que debe ser un profesional con vasta experiencia en la

construcción de presas.





Bibliografía.

Marsal, Raul. Resendiz Nuñez, Daniel. “Presas de tierra y enrrocamiento”, primera edición.

Editorial Limusa, S.A. México, 1979.

Herbert L. Nichols, Jr. “Movimiento de Tierras, Manual de Excavaciones”. Tercera edición.

Copañia Editorial Continental, S.A. México DF, 1973.

Bustamante Araya, Héctor Andrés. Wlach Sandoval, Klaus Heinz. “Maquinaria de

Transporte para Obras de Movimientos de Tierra”. Profesor Guía: Eduardo Barra Rivera.

Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Ingeniería Civil en Obras Civiles, 2011.

“Diseño de Presas”, Material de estudio Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y

Agrimensura, Universidad Nacional de Rosario, Argentina, disponible en World Wide Web

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“Presas de Tierra”, Material de estudio Escuela de Ingeniería, Pontificia Universidad

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Catálogo de Equipos para diversas tareas, Caterpillar, disponible en World Wide Web:

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Catálogo de Equipos para diversas tareas, Vermeer, disponible en World Wide Web:

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maquinaria pesada y funcionalidades en la construcción de presas

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