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1. UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
ESCUELA PROFESIONAL: INGENIERIA CIVIL
TEMA: DISEÑO DE PRESA POR GRAVEDAD
CURSO: RECURSOS HIDRAULICOS
INTEGRANTES:
DOCENTE: ING. IVAN ALARCON MANINI

2. EMBALSE
Definición.
Se denomina embalse a la acumulación de agua debido a una obstrucción
en el lecho de un río que cierra parcial o totalmente su cauce. El volumen
de agua queda retenido en un vaso topográfico, debido a una serie de
eventos ocasionados por la naturaleza o por la intervención del hombre,
gracias a la realización de obras hidráulicas (Guevara, 2000).
Tipos de embalses
Embalses Naturales Embalses Artificiales
• Derrumbe de laderas Los embalses artificiales son aquellos generados al
• Acumulación de hielo construir una presa en el cauce de un río.
• Presa construida por castores

3. PRESA
La presa, dique o represa es una pared que se coloca en un sitio
determinado del cauce de una corriente natural con el objeto de almacenar
parte del caudal que transporta la corriente (Giraldo Betancourt, 2014).
Además, la presa debe contar con obras complementarias que permitan el
paso del agua que no se embalsa y con estructuras de toma para captar y
entregar el agua embalsada a los usuarios del sistema (Arango Tobón).

4. CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS DE ALMACENAMIENTO
Existen diversos criterios para clasificar las presas, de las cuales las de
mayor difusión son las siguientes:
1.Según su función
A) De embalse
B) De derivación
C) De control de avenidas
Los dos primeros tipos de presas sirven para elevar el nivel del agua y
hacer posible su derivación.
2. Según como permitan el paso del agua
A) Cortina no vertedora
B) Cortina vertedora
C) Cortina mixta

5. CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS DE ALMACENAMIENTO
(CONTINUACION)
3. Según la esbeltez de la cortina ( )
Como esbeltez de la cortina se entiende a la relación que existe entre el
ancho de su base (B) y su altura total (P), esquemáticamente se tendría:
P
B
 A) Presas flexibles, ≥ 1.0
B) Presas de concreto gravedad 0.6 ≤ < 1.0
C) Presas de arco gravedad 0.3 ≤ < 0.6
D) Presas de arco puro (doble arco) < 0.3




4. Según la altura ICOLD
Hasta una altura de 15 m. Presa pequeña
A partir de 15 m hasta 29 m. Presa mediana
Desde 30 m a más Presa Grande

6. CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS DE ALMACENAMIENTO
(CONTINUACION)
5. Según los materiales de construcción
Las presas pueden ser: de concreto simple, concreto ciclópeo, concreto
reforzado, concreto compactado o rolado, materiales sueltos compactados,
gaviones, madera, tierra, materiales plásticos y materiales combinados.
6. Según la forma de trabajo estructural
a) Rígidas. Son básicamente construidas en concreto.
Pueden ser:
a) masivas o actuando por gravedad,
b) de contrafuertes,
c) de arco o que transmiten las fuerzas lateralmente
al cañón rocoso y
d) presas de gravedad aligerada.

7. CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS DE ALMACENAMIENTO
(CONTINUACION)
b) Flexibles. Las presas flexibles son rellenos de suelos y/o enrocado.
7. Según la disposición en planta de la presa
El eje de la presa en planta puede ser recto, quebrado, o curvo. El
alineamiento está definido por las condiciones geológicas que obligan a
colocar la presa sobre las rocas o suelos que den apoyo más seguro y
por las condiciones topográficas, siendo posible clasificarse en: a) de
eje recto, b) Curvo y c) Mixto.

8. ESQUEMA DE NIVELES DE PRESA

9. Tipo de
Presa
Características
Terraplén
Adecuadas para cimentaciones en roca y suelos. Pueden
aceptar asentamientos diferentes limitados con núcleos
relativamente amplios y de material plástico. Se requiere tabique
hasta el material impermeable. Tienen pocos esfuerzos de
contacto. Requieren varios materiales para núcleo, filtro,
enrocado, etc.
Pedraplén o
enrocado
Preferiblemente en fundación rocosa. Aceptan calidad variable y
algo de intemperismo. Se requiere tabique hasta el material
impermeable. Se facilita la colocación en cualquier clima.
Requieren materiales para núcleos, filtros, etc.
SELECCIÓN DE LA PRESA - CARACTERÍSTICAS TÍPICAS

10. Concreto
gravedad
Adecuadas en valles amplios, desde que la excavación sea menor de 5
a 10m. Se acepta desgaste limitado de la roca. Deben chequearse las
discontinuidades de la roca con relación al deslizamiento. Tienen bajos
esfuerzos de contacto. Requieren de materiales que a veces toca
importar como el cemento.
Contrafuertes
Como presas de gravedad, pero mayores esfuerzos de contacto, requieren
de roca sana. El ahorro de concreto con relación a las presas de gravedad
es del 40 al 60%.
SELECCIÓN DE LA PRESA - CARACTERÍSTICAS TÍPICAS
Arco
Adecuadas en gargantas estrechas con rocas sana de alta
resistencia y poca deformabilidad en las zonas de fundación y
estribos. Alta carga sobre los estribos. El ahorro de concreto con
relación a las presas de gravedad es del 50 al 85%.

11. CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA UBICACION DE LA
PRESA
• Consideraciones topográficas
• Consideraciones geológicas
• Consideraciones hidrológicas
• Consideraciones hidráulicas
• Consideraciones estructurales
• Consideraciones generales
FUERZAS ACTUANTES SOBRE LAS PRESAS DE CONCRETO.
• Las cargas principales: de agua, del peso propio y de infiltración.
• Las cargas secundarias: Sedimentos, hidrodinámica de ondas, de hielo,
térmica (presas de concreto), interactivos, hidrostática sobre los estribos.
• Las cargas excepcionales: Carga sísmica y Efectos tectónicos.

12. IMPACTO AMBIENTAL DE PROYECTOS DE
APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS.
LA INFORMACIÓN AMBIENTAL COMPRENDE:
 Componente biótico: Fauna, Flora
 Componente abiótico: Suelos, Agua, Aire, Paisaje
 Componente humano: Condiciones de vida de la población, Servicios
públicos, Patrones culturales, Recursos históricos.
El impacto de las obras sobre el ecosistema se debe evaluar para
determinar los efectos directos e indirectos sobre el ecosistema,
especificando si son positivos, negativos o no representan incidencias
sobre la zona estudiada.

13. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO
En los proyectos de optimización de los recursos hidráulicos de una
cuenca, el problema fundamental estriba en el conocimiento previo del
comportamiento hidrológico del sistema.
La construcción de una presa se requiere para garantizar el necesario
almacenamiento de agua y crear un nivel de agua constante con el fin
de regular los aportes del río y suplir las demandas durante épocas de
sequía.
La capacidad útil de una presa se define por medio de la Técnica
denominada FUNCIONAMIENTO DE VASO, la cual se puede resumir
en la siguiente ecuación:
Va = Vol. almacenado en la presa en un determinado tiempo (m3)
Ve = Vol. de agua que ingresa a la presa (m3)
Vs = Vol. que se extrae de la presa, de forma natural o Artificial

14. CALCULOS VARIOS DEL EMBALSE
1.Determinación del volumen útil
Se consideran los siguientes criterios:
• Embalse lleno la mayor parte del año
• La operación del embalse a inicio de ciclo se considera a embalse lleno.
• El embalse se considera lleno cuando el volumen de almacenamiento es
cero y desocupado cuando el volumen es igual al máximo valor.
• Solo cuando el embalse está lleno y el suministro sea mayor que la
descarga se considerará rebose.
• Al final de la operación se debe tener un volumen igual al inicio de
operación. La operación no termina hasta tener este ajuste.
• El volumen útil requerido es el mayor valor absoluto de la operación.
• El periodo crítico es el número de periodos de tiempo para su
desembalse.

15. 2. Determinación del volumen muerto del embalse
a) Aporte de sedimentos al embalse.
b) Problemas causados por los sedimentos
c) Cálculo del volumen
CALCULOS VARIOS DEL EMBALSE (CONTINUACION)
VM = Volumen muerto (m3 / Mm3)
C = concentración de sedimentos en un intervalo de tiempo Δ t (Kg./m3)
Q = caudal máximo mensual (m3/s)
T = vida útil de la obra (años)
= Densidad volumétrica (Bulk) del sedimento al cabo de la vida útil del
embalse, (Kg./m3)
FC = factor de conversión de unidades 1 año = 31´536,000 segundos
= densidad volumétrica (bulk) inicial [Kg./m3]
β = coeficiente de consolidación.
bt
LogTbbt   1
1b

16. CALCULOS VARIOS DEL EMBALSE (CONTINUACION)
A) Evaporación
Para el cálculo de la evaporación se debe tomar en cuenta el tamaño de la
superficie libre del embalse
Vev = volumen de agua evaporada [m3]
A = superficie media del embalse [ha]
A1 = área correspondiente al embalse lleno
A2 = área correspondiente al embalse vacío
Ev = evaporación promedio [mm./mes]
C = número de meses correspondientes al período crítico contados desde
que el embalse está lleno hasta que esté vacío.

17. CALCULOS VARIOS DEL EMBALSE (CONTINUACION)
b) Infiltración
Al igual que los otros cálculos, no siempre se cuenta con la información
necesaria para el cálculo de la infiltración, por lo que se puede tomar para
pequeños embalses un porcentaje del volumen útil.
V inf = Volumen de infiltración.
%VU = Porcentaje del volumen útil. (m3. /mes)
C = número de meses correspondientes al
periodo crítico contados desde que el embalse
está lleno hasta que está vacío.
Tabla: Pérdidas por infiltración en
el embalse. Villamizar C., A. 1989.

18. DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN UN EMBALSE.

19. ACCIÓN DEL VIENTO -BORDE LIBRE (BL)
Se entiende por borde libre a la distancia vertical entre el nivel máximo de
agua y la corona de la presa.
El oleaje causado por el viento se calcula por medio de fórmulas empíricas de las
cuales dos ejemplos son:
Formula de Diakon:
V = Velocidad del viento [m/s]
F = Fetch [Km.]
Fetch = Longitud máxima del embalse sobre la que sopla el viento dominante
P = Altura de la presa [m]
Formula de Stevenson – Molitor:
h0 = Altura de la ola [m]
V = Velocidad del viento [Km./h]
F = Fetch [Km.]

20. ACCIÓN DEL VIENTO -BORDE LIBRE (BL)
Altura de trepada de la ola
La ola sufre una sobre elevación al chocar contra la presa, por lo que en el cálculo
del borde libre se debe tener en cuenta este efecto. Este se puede considerar
incrementando la altura de la ola en un 30% .
Teniendo la información sobre la altura de la ola, el borde libre se puede estimar de
la siguiente forma:
BL = borde libre
4/3 = factor que considera la altura de trepada
de la ola sobre el paramento de la presa
Fs = factor de seguridad. Puede tomarse igual
a 1.5
ho = altura de la ola
Tabla 4.7 Bordo libre para presas pequeñas

21. Diseñar la presa de gravedad de concreto para una altura de 16.8m de
la pantalla, construidas sobre una cimentación de roca. Realizar las
respectivas verificaciones de estabilidad (volteo, deslizamiento, etc)
APLICACIÓN

22. 1. Predimensionamiento.
Talud aguas arriba recomendado 10 grados de inclinación de pantalla
y longitud de base:
2. Cálculo de las cargas Actuantes y Resistentes:
De la siguiente figura se observa las cargas actuantes y resistentes:

23. a) Cálculo del peso de la presa por metro de longitud:
Wc1 = (0.5)(2.91)(16.50)(1)(2400kg /m3) = 57618kg
Wc2 = (0.5)(11.94)(16.50)(1)(2400kg / m3) = 236412kg
Wtotal = 294030kg

24. b) Calculo del empuje activo del agua
c) Calculo de la supresión del agua-suelo.
d) Cálculo del momento actuante o momento de volteo:
e) Calculo del momento Resistente:

25. f) Verificación del factor de seguridad para el volteo:
g) Verificación de la resistencia del lecho:
Primero tenemos que determinar la excentricidad y la cual debe estar dentro del tercio central de la
represa.
La cual está contemplada dentro del tercio
central de la base.

26. Como la resistencia del terreno es de 2.75kg/cm2 entonces el bloque trabajara sin
problemas de asentamientos.
h) Verificación del factor de seguridad para deslizamiento:
Por lo tanto:
Por lo tanto el coeficiente de deslizamiento está cerca del valor enmarcado dentro de
los datos del problema.
De esta manera se comprueba la estabilidad de la pantalla de la presa de gravedad
ante las diversas solicitaciones.

27. GRACIAS