GEOLOGIA Y GEOTECNIA

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GEOLOGIA Y GEOTECNIA PARA
PRESAS
Ingº. Alex Enrique Espinoza Mamani
CIP. 146120
Ingeniero Agrícola – Universidad Nacional del Altiplano Puno - Perú
Ingeniero Civil– Universidad Católica de Santa María Arequipa - Perú
DISEÑO DE PRESAS
PRIMERA UNIDAD
PRESAS INTRODUCCION
LAS PRESAS CONSTITUYEN UNA DE LAS OBRAS DE
INGENIERÍA DE MAYOR IMPORTANCIA PARA EL
DESARROLLO DE UN PAÍS, EN SUS DISTINTAS
FINALIDADES:
•PARA REGADÍO, ABASTECIMIENTO, CONTROL DE
AVENIDAS Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
(19% DEL SUMINISTRO MUNDIAL)
•EL CRECIMIENTO ECONÓMICO ESTÁ DIRECTAMENTE
RELACIONADO CON LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS,
EXISTIENDO MÁS DE 45.000 GRANDES PRESAS EN
TODO EL MUNDO (AQUELLAS CUYA ALTURA ES
SUPERIOR A 15 M O CUYA CAPACIDAD DE EMBALSE
SUPERA LOS 3 MILLONES DE METROS CÚBICOS).

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PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES
ES UNO DE LOS TEMAS MÁS DEBATIDOS PARA DESCARTAR LA CONSTRUCCIÓN DE
NUEVAS PRESAS.
• A) COLMATACIÓN DE SEDIMENTOS (SE PIERDE ENTRE 0,5 Y 1% DE LA CAPAC. DEL
EMBALSE POR SEDIMENTACIÓN EN TODO EL MUNDO.
• LA SALINIZACIÓN DE SUELOS, PRODUCIDA COMO CONSECUENCIA DE LA ELEVACIÓN
DEL NIVEL FREÁTICO, AFECTA AL 20% DE LAS ZONAS REGULADAS POR EMBALSES, LO
QUE IMPLICA LA IMPRODUCTIVIDAD AGRÍCOLA DEL SUELO.
PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES
OTROS FACTORES MEDIOAMBIENTALES:
• COMO LA EROSIÓN Y PÉRDIDA DE SUELO, DESLIZAMIENTOS, SISMICIDAD INDUCIDA,
EUTROFIZACIÓN, EFECTOS CLIMÁTICOS, MODIFICACIÓN DE LA DINÁMICA FLUVIAL
• IMPACTOS SOCIALES (40 MILLONES DE PERSONAS DESPLAZADAS EN TODO EL MUNDO
POR CAUSA DE LOS EMBALSES)
• IMPACTOS ECONÓMICOS (MUCHOS PAÍSES ENDEUDADOS POR LA CONSTRUCCIÓN DE
PRESAS), SON OBJETO DE LA ACTUAL CONTROVERSIA.

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LA SEGURIDAD EN PRESAS
• ES OTRO FACTOR IMPORTANTE FRECUENTEMENTE DEBATIDO ENTRE LOS
DETRACTORES DE ESTAS OBRAS.
• PERO, LA SEGURIDAD DE LAS PRESAS ES MUY ALTA, HABIENDO AUMENTANDO EN LAS
ÚLTIMAS DÉCADAS, CON UN 0,5% DE ROTURAS REGISTRADAS A PARTIR DE 1950,
FRENTE AL 2,2% CON ANTERIORIDAD A 1950.
• NO OBSTANTE, ES SIGNIFICATIVO QUE LA MAYORÍA LOS FALLOS HAN TENIDO SU
CAUSA EN PROBLEMAS GEOLÓGICOS.
LA SEGURIDAD EN PRESAS
• EN LAS PRESAS DE HORMIGÓN:
EL 21% DE LAS ROTURAS HAN TENIDO SU ORIGEN EN LA CIMENTACIÓN.
• EN LAS PRESAS DE MATERIALES SUELTOS EL 31% DE LOS FALLOS SE DEBE
IGUALMENTE A CAUSAS DEL TERRENO (EROSIÓN INTERNA Y CIMENTACIÓN).

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LA SEGURIDAD EN PRESAS
• LA RELACIÓN ENTRE SEGURIDAD DE PRESAS Y GEOLOGÍA ES UNO DE LOS TEMAS DE
INVESTIGACIÓN MÁS IMPORTANTES EN MECÁNICA DE ROCAS E INGENIERÍA GEOLÓGICA
DESDE LOS AÑOS 60.
• MUCHOS DE LOS ACCIDENTES MÁS GRAVES SE HAN DEBIDO AL FALLO DE
CIMENTACIÓN.
• EJEM. LOS OCURRIDOS EN PRESAS DE
.
• LOS PROBLEMAS FUERON DISTINTOS, EN LOS 3 CASOS ESTUVIERON RELACIONADAS
CON EL COMPORTAMIENTO GEOLÓGICO DEL TERRENO.
LA SEGURIDAD EN PRESAS
• EN MALPASSET, LA ESTRUCTURA DEL MACIZO (GNEISES Y ESQUISTOS) CON BUZ.
HACIA AGUAS ABAJO ERA FAVORABLE A LA ESTABILIDAD DEL CONJUNTO PRESA-
CIMENTACIÓN.
• LOS ESTUDIOS GEOLÓGICOS NO IDENTIFICARON O AL MENOS NO CONSIDERARON
DEBIDAMENTE, UNA A LA ESQUISTOSIDAD SITUADA EN LA
LADERA IZQUIERDA.
• LAS PRESIONES INTERSTICIALES RESULTANTES LLENADO DEL EMBALSE CREARON LAS
CONDICIONES NECESARIAS PARA LA ROTURA DE UN GRAN BLOQUE DEFINIDO POR
ESTAS DISCONTINUIDADES.

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LA SEGURIDAD EN PRESAS
• EL FALLO DE LA CIMENTACIÓN DE LA PRESA, UNA BÓVEDA DE 66,5 M, PRODUJO EL
COLAPSO DE LA MISMA Y EL VACIADO INMEDIATO DEL EMBALSE, (MÁS ADELANTE SE
TRATA CON MÁS DETALLE ESTA ROTURA)
• PERDIERON LA VIDA 421 HABITANTES DEL PUEBLO DE FREJUS COMO CONSECUENCIA
DE LA INUNDACIÓN PRODUCIDA.
LA SEGURIDAD EN PRESAS
EN ES DISTINTO. LA CATÁSTROFE, QUE CAUSÓ LA MUERTE DE 2.018
PERSONAS
• FUE CONSECUENCIA DE UN GRAN DESLIZAMIENTO DE UNOS 300 MM3 SOBRE EL
EMBALSE.
• PRODUJO UNA OLA GIGANTESCA (±70 M DE ALTURA) QUE SOBREPASÓ LA PRESA SIN
DESTRUIRLA (UNA BÓVEDA DE 265 M DE ALTURA)
• PROVOCÓ LA INUNDACIÓN Y DESTRUCCIÓN DE GRAN PARTE DE LA LOCALIDAD DE
LONGARONE, Y OTROS NÚCLEOS URBANOS DEL VALLE DEL RÍO PIAVE.

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LA SEGURIDAD EN PRESAS
• LOS ESTUDIOS DE ESTABILIDAD DE LA LADERA IZQ. NO PREVIERON LA MAGNITUD DE
LOS POSIBLES DESLIZAMIENTOS, A PESAR DE LAS NUMEROSAS EVIDENCIAS DE
MOVIMIENTOS EN LAS LADERAS.
• LAS PRINCIPALES CAUSAS DEL MOVIMIENTO FUERON (SEGÚN SEMENZA Y GHIROTTI,
2000):
1. PREEXISTENCIA DE UN PALEODESLIZAMIENTO.
2. ESTRUCTURA GEOLÓGICA FAVORABLE A LA ROTURA.
3.PRESENCIA DE UN NIVEL ARCILLOSO EN LA SUPERFICIE DE ROTURA DE MUY BAJA
RESISTENCIA.
LA SEGURIDAD EN PRESAS
4. ACUÍFERO POR DEBAJO DEL CITADO NIVEL ARCILLOSO, CON ELEVADA CARGA
HIDRÁULICA.
5. SUCESIVOS LLENADOS Y VACIADOS BRUSCOS DEL EMBALSE.
Fig. 11.1 La presa de Vajont vista desde
aguas abajo, en la actualidad (foto González
de Vallejo).
Fig. 11.2 La presa de Vajont vista desde aguas arriba en la actualidad;
obsérvese la masa deslizada ocupando el vaso. La presa no sufrió daños
importantes (foto González de Vallejo).

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TIPOS DE PRESAS
Presas de Materiales
Sueltos
•De sección Homogénea
Toda o casi constituida por un
mismo material(Tierras comp. De
baja permeab.)
•Zonadas con núcleo
impermeable de arcilla
Constan de dos o más tipos de
materiales
•De pantalla
El elemento impermeable es una
pantalla relativamente delgada
(Hormigones asfálticos,
hidráulicos, materiales pliméricos
o bituminosos
•De escollera
El material son fragmentos
rocosos de diferente
granulometría.
TIPOS DE PRESAS
Fig. 11.6 Sección transversal de la presa de materiales sueltos de
Giribaile, Jaén. (Muy similar P. Iniquilla en Ocuviri-Lampa-Puno)

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TIPOS DE PRESAS
Presas de Fábrica
•De gravedad
Es resistente por sí sola sin
colaboración mecánica de los estribos
del valle. Precisan de cimentaciones
fuertes (roca), > volumen de
hormigón.
•De contrafuertes
Aligerada por estruct. Transv. O
contrafuertes. Requieres de
cimentaciones muy fuertes.
•Arco-gravedad
Para reducir la sección su planta es
en arco, para transmitir parte de las
cargas a los estribos.
•Arco-bóveda
Son complejas en diseño, análisis y
construcción, son muy esbeltas de
planta y secc. Curvas, trasmiten
empujes a los estribos, pueden ser
de alturas muy elevadas.
•De hormigón compactado
Se construye como las de mat. suelto
Fig. 11.10 Ejemplos de secciones de presas de
hormigón: a) presa de gravedad, b) presa bóveda.
TIPOS DE PRESAS
Fig. 11.7 Presa de Sancho
(Huelva). de gravedad, de 50 m de
altura (cortesía del CNEGP).
Fig. 11.8 Presa de Aracena (Huelva),
sobre pizarras del Silúrico; presa de
contrafuertes de 60 m de altura cortesía
del CNEGP).

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TIPOS DE PRESAS
Fig. 11.9 Presa de Canelles (Pirineo de Lérida) sobre calizas del
Cretácico; presa bóveda de 151 m de altura (cortesía del CNEGP).
ESTRUCTURAS AUXILIARES
•ATAGUÍAS
Son construcciones a modo de diques de altura reducida, que permiten la
desviación temporal del río durante la construcción de la presa. En valles muy
estrechos la desviación se realiza normalmente mediante un túnel o túneles
excavados en las laderas.
ALIVIADEROS
Son las estructuras que permiten el vaciado del embalse a través de la propia
presa o por medio de estructuras independientes.
•DESAGÜES DE FONDO
Se utilizan para. vaciar el embalse desde los niveles que no alcanzan las tomas,
con el fin de eliminar en parte los sedimentos que hayan podido producirse,
reforzar la capacidad de desagüe o realizar inspecciones y corregir filtraciones
(ver Figura 11.10).
TOMAS DE AGUA
Consisten en estructuras que permiten desaguar el embalse a distintas alturas. Su
número y capacidad dependen del volumen embalsado, de los servicios que haya
que abastecer y de la profundidad del agua (ver Figura 11.5).

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ESTRUCTURAS AUXILIARES
•CIERRES DE DESAGÜES
Son los sistemas que permiten regular el funcionamiento de tomas y desagües de
fondo.
•COMPUERTAS DE ALIVIADERO
Son instalaciones mecánicas para el control del caudal de salida sobre el
aliviadero. Son desaconsejables en presas de materiales sueltos.
Fig. 11.11 Esquemas de
aprovechamientos
hidroeléctricos: a)
sistema simple de ciclo
reversible
b) sistema de
almacenamiento y
bombeo con embalses
subsidiarios situados a
cotas intermedias.
Aprovechamientos Hidroeléctricos