Presa

Capítulo 1. Presas - 1
CAPÍTULO 1: PRESAS
1.1 Introducción
La disponibilidad del agua ha sido desde épocas remotas uno de los condicionantes
más fuerte para el establecimiento y posterior desarrollo de los asentamientos. El necesario
equilibrio entre las necesidades y las disponibilidades de agua depende de los
condicionamientos relativos al entorno natural y a los de las actividades humanas
desarrolladas. La búsqueda de este equilibrio ha requerido en cada circunstancia particular la
adopción de soluciones de distinto tipo, entre las que siempre han destacado los azudes y las
presas de embalse, sobre todo en aquellos países en los que el agua no es un bien abundante o
si bien es abundante, es irregular en su presencia y en el espacio (Diez-Cascon, D. Joaquín,
2000).
Una de las primeras y principales actividades de la ingeniería civil es la construcción
de presas. Todas las grandes civilizaciones se han caracterizado por la construcción de
embalses de almacenamiento para suplir sus necesidades, en las primeras épocas para
satisfacer las demandas de irrigación surgidas del desarrollo y expansión de la agricultura
organizada. Al operar las condiciones de restricción impuestas por circunstancias locales,
especialmente de clima y topografía, el poderío económico de las civilizaciones sucesivas
estaba ligado a la experiencia y conocimientos en materia de ingeniería de recursos
hidráulicos. La prosperidad, la salud y el progreso material se ligaron cada vez más a la
habilidad de almacenar y conducir el agua (P. Novak y otros, 2001).
El propósito principal de una presa puede definirse como el de proveer retención y
almacenamiento de agua de una manera segura. Si los efectos de la sedimentación o
limitaciones similares, dependientes del tiempo en su utilidad operacional, no se toman en
cuenta, no hay un período de diseño estructural nominal para las presas. Como corolario de
este hecho, cualquier presa debe representar una solución de diseño específica para las
circunstancias del lugar. Por tanto, el diseño debe representar un equilibrio óptimo entre las
consideraciones técnicas locales y las económicas en el momento de la construcción.
1.2 Reseña Histórica
La historia de la construcción de presas se remonta en la antigüedad hasta las primeras
civilizaciones del Medio Oriente y del Lejano Oriente. Innumerables pequeñas presas,
invariables estructuras de rellenos simples, se construyeron para irrigación, por ejemplo en
China, Japón, India y Sri Lanka. Algunas de estas primeras presas existen todavía.
La presa de Kaffara (Sadd-el-Kaffara), construida en Egipto, aproximadamente en
2600 a.C, es la presa más antigua que se conoce. Fue construida en piedra, de 14 m de altura
total. Consistía en una zona central rellena con material suelto, rodeada por espaldones de
roca y con paramentos protegidos por mampostería ordinaria. Se le abrió una brecha, tal vez
como consecuencia de una inundación que la desbordó, luego de un período de servicio
relativamente corto.

Figura 1.1.Presa de Kaffara (Sadd-el-Kaffara), Vista general del paramento de aguas arriba desde
el cauce del wadi Garawi (Juan Carlos Castillo y otros, 2007)
Las primeras civilizaciones construyeron un buen número de otras presas importantes
en el Medio Oriente, especialmente en Iraq, Irán y Arabia Saudita como la presa de materiales
sueltos de Marib, construida en Yemen en 750 a. C. para prestar servicio a un proyecto mayor
de irrigación, cuya altura total final era de 20 m. La riqueza agrícola del reino de Saba fue
potenciada por la presa de Marib, una de las grandes obras de ingeniería de la antigüedad.
Estuvo en funcionamiento durante más de mil años, y aún subsisten de ella impresionantes
ruinas en el lugar. Otra de las presas construidas y la primera de mampostería de importancia,
fue la presa Kesis Gölü (Norte) en Turquía de 10 m de altura que data de este mismo período.
Figura 1.2.Ruinas de la Gran Presa de Marib (Yemen), 2008
Más tarde, los romanos contribuyeron de manera significativa en el Medio Oriente y
en los países que bordean el Mediterráneo. Un buen número de sus presas continúa en
servicio y probablemente en ellos recae el crédito de adaptar por primera vez el principio del
arco a la construcción de presas. La presa en arco de Baume, Francia, que tiene 12 m de altura
y 18 de largo, fue terminada por los romanos en el siglo II d. C.
En el Lejano Oriente, la construcción de presas de importancia se remonta a 380 a. C.
Las actividades se centraron, al principio, en Sri Lanka, donde un período trascendente de
construcción de presas comenzó con la presa de relleno de Bassawak de 10 m de altura y
culminó con las presas de relleno en Giritale y Kantalai (de 23 m y 20 m de altura,
respectivamente) en el año 610 d.C. Los japoneses e indios acometieron la construcción de

presas mayores en 750 d.C. e hicieron contribuciones sobresalientes en los primeros
desarrollos de presas de suelos.
En el período posterior a 1000 d. C., se propagó la actividad de construcción de presas,
con un crecimiento rápido en la altura de las presas y en la audacia de sus concepciones.
Particularmente notoria fue la construcción de un conjunto de presas de gravedad de
mampostería en Irán, y la extraordinaria presa Sultan Mahmud de 31 m en Afganistán que
data también de esta época. En los años posteriores comenzó en forma “más seria” la
construcción de presas en muchas partes de Europa, como, por ejemplo, la presa de materiales
sueltos de 6 m de altura en Alresford, Gran Bretaña, y la de 10 m de altura en Mittlerer
Pfauen, Alemania (c. 1298) y en Dvoriste, Checoslovaquia (c. 1367).
La construcción de presas en mampostería en España en el siglo XVI avanzó
considerablemente. La magnífica presa de gravedad de Tibi se concluyó en 1594 y le siguió
un grupo importante de estructuras de mampostería. El embalse de Tibi se sitúa en el
municipio del mismo nombre, en la provincia de Alicante, España. Es uno de los más
antiguos de Europa, pues comenzaron las obras en 1580 dirigidas por Juan Bautista Antonelli
por mandato del rey Felipe II en el cauce del río Verde o Monnegre. Aunque sufrió una
importante rotura en 1697, entró de nuevo en servicio en 1738. Ha sido declarada Bien de
Interés Cultural con la categoría de Monumento por la Dirección General de Patrimonio
Cultural de la Comunidad Valenciana. Se sitúa sobre una superficie de 50 hectáreas y tiene
una capacidad máxima de 2 hm³. Esta presa de gravedad tiene una altura de 46 m y una
longitud en coronación de 65 m.
Figura 1.3. Aproximación a la presa de embalse de Tibi ,(2007)

La presa de Elche, con 23 m de altura y 120 m de longitud, fue construida en 1640
sobre el río Vinalopó, un importante río-rambla del sur del País Valenciano, con una cuenca
vertiente compleja y variable a lo largo de los siglos. El cuerpo principal de la presa consta de
dos tramos curvos en planta (fig 1.4), el mayor de ellos con 63 m de radio, 70 de desarrollo y
una sección transversal de 23 m de altura por un ancho variable entre 12 en la base y 9 en
coronación. Esta bóveda apoya en su parte baja directamente en roca en la ladera por su
margen izquierda, y en un promontorio rocoso de la cerrada; y en un contrafuerte hacia aguas
abajo, sobre el promontorio, por su parte superior. Los metros superiores de la margen
izquierda se cierran por un muro recto hacia aguas arriba, con dirección aproximadamente
radial en planta. La otra bóveda, mucho más corta, cierra desde el contrafuerte directamente
hasta la roca de la margen derecha.
Figura 1.4. Planta de la Presa de Elche
Figura 1.5. Vista del muro de la Presa de Elche
Debido a la expansión rápida del Imperio español, su experiencia en construcción de
presas se exportó a América Central y del Sur. Como un caso representativo de su amplitud de
visión y su habilidad para planear y movilizar recursos, la actividad de minería de metales
centralizada en Potosí (Bolivia) era abastecida por un grupo de 32 embalses, a mediados del
siglo XVII.

Durante el período de 1700 a 1800 la ciencia de la construcción de presas avanzó en
forma más o menos lenta. Los albores de la primera Revolución Industrial dieron un ímpetu
considerable a la construcción de presas de material suelto en Gran Bretaña y Europa
occidental en el período iniciado hacia 1780. Se continuó con el diseño basado en la
combinación de reglas empíricas y experiencia probada. A pesar de la ausencia de métodos
racionales de diseño, las presas se incrementaron permanentemente en tamaño. Por ejemplo,
la presa de material suelto en Entwistle, culminada en Inglaterra en 1838, fue la primera de su
tipo en exceder 30 m de altura. En el siglo XIX, los ingenieros británicos avanzaron y
desarrollaron el diseño y construcción de presas de suelos con muchísimo éxito. Entre los
proyectos sobresalientes en el Reino Unido está una serie de siete presas en Longdendale,
construidas entre 1854 y 1877, y muchas grandes estructuras similares en la India y otros
lugares en todo el mundo.
Con respecto a los estudios realizados para la construcción de presas, se puede decir
que los análisis racionales para presas en mampostería se desarrollaron y refinaron en varios
países, en especial en Francia, Gran Bretaña y Estados Unidos, desde aproximadamente 1865.
El diseño de presas de material suelto continuó siendo muy empírico por un tiempo más largo.
Los avances en la construcción de terraplenes contaron con la aparición de la teoría moderna
de la mecánica de los suelos en el período posterior a 1930. Los progresos subsiguientes han
sido de relativa rapidez y los mayores avances han sido consecuencia de los adelantos en el
entendimiento del comportamiento de los enrocados y de los rellenos de suelos y de la
introducción de equipos modernos de gran capacidad para el movimiento de suelos. En el
mismo período, en parte como consecuencia de grandes desastres, se estableció la importancia
vital que para la ingeniería de presas tenían las disciplinas interrelacionadas de mecánica de
suelos, mecánica de rocas e ingeniería geológica (P Novak y otros, 2001).
Las técnicas numéricas también han progresado con celeridad en los años recientes,
específicamente por el desarrollo del refinado y potente método de los elementos finitos
(MEF), y el método de diferencia finitas (MDF), que actualmente se utilizan en los análisis
más avanzados de todo tipo de presas.
1.3 Clasificación de las Presas
Las presas se pueden clasificar de varias formas, según el objeto que se persiga. El
Bureau of Reclamation (1970), las clasifica según tres aspectos:
a) Función
b) Características hidráulicas
c) Materiales empleados en su construcción
a) Según su función:
• Presas de embalse: almacenan agua en períodos de abundancia para utilizarlas en los
períodos que falte. Se pueden clasificar a su vez por el uso que se hará del agua embalsada,
como de abastecimiento, pesca y cría animal, producción de energía hidroeléctrica, riego,
recreo, etc.
• Presas de derivación: se busca crear una carga o nivel que permita conducir el agua a
través de canales u otro sistema, para su utilización.
• Presas de retención: regulan las crecidas. Pueden ser de dos tipos.

En el primero, el agua se embalsa temporalmente y se desembalsa a través de un desagüe cuya
capacidad no es mayor que la capacidad del canal aguas abajo.
En el segundo tipo, el agua se almacena tanto tiempo como sea posible mientras se filtra a
través de estratos permeables con el objeto de elevar el nivel de la capa freática. Se
construyen también presas de retención con el fin de retener sedimentos y acarreos.
b) Según sus características hidráulicas:
• Presas vertederos: pueden verter por el coronamiento.
• Presas no vertederos: se proyectan para que no viertan por el coronamiento.
c) Según los materiales empleados:
• Presas de suelo: son las más comunes; se utilizan los materiales en su estado natural con
un proceso mínimo. Los requisitos de la fundación son menos rigurosos que para otro tipo
de presas. Su principal desventaja es que pueden sufrir daños graves o ser destruidas por
rebasamiento, si no se prevé un vertedero con capacidad suficiente. Se dividen en
homogéneas, heterogéneas y de pantalla.
- Presas homogéneas: Aunque son construidas casi exclusivamente con suelos
compactados, tienen por lo menos una protección contra el oleaje en el talud de
aguas arriba. El material que forma la presa debe ser suficientemente impermeable
como para proporcionar una estanqueidad adecuada y los taludes, por exigencias
de estabilidad, deben ser relativamente tendidos. En cualquier caso y para evitar
desprendimientos, deben ser suficientemente tendidos, tanto en el paramento aguas
arriba, si se supone que puede producirse un desembalse rápido, como el de aguas
abajo, para resistir los desprendimientos cuando esté saturado hasta un nivel alto.
Es inevitable que emerja la filtración en el talud de aguas debajo de una sección
completamente homogénea a pesar de su poca pendiente y de la impermeabilidad
del suelo, si se mantiene alto el nivel del embalse durante un período de tiempo lo
suficientemente largo. El paramento de aguas abajo se verá afectado
eventualmente por la filtración hasta una altura de aproximadamente un tercio del
embalse. En su versión más moderna, tienen en la base del terraplén aguas abajo,
un filtro formado con arena bien graduada, con el objeto de que el flujo de agua a
través de la masa del suelo no intercepte el talud aguas abajo.
- Presas heterogéneas o zonificadas: El tipo más común de sección de presa de
suelos compactados es aquel que tiene un núcleo central impermeable, cubierto por
zonas de materiales considerablemente más permeables. Las zonas permeables
cubren, soportan y protegen el núcleo central impermeable; la zona permeable del
paramento de aguas arriba proporciona estabilidad en los desembalses rápidos; y la
zona permeable del paramento de aguas abajo actúa como dren para controlar la
filtración. Para que este control sea más efectivo, la sección presentará dentro de lo
posible, un aumento progresivo de la permeabilidad desde el centro hacia cada uno
de los taludes. La presa se considera heterogénea si el ancho en horizontal de la
zona impermeable, en cualquier punto, es igual o mayor que la altura de terraplén
sobre ese punto de la presa, y no menor de 3 metros. El ancho máximo de la zona
impermeable vendrá condicionado por criterios de estabilidad y filtración, así
como de la disponibilidad de material.
- Presas de pantalla: El terraplén de estas presas se construye con material
permeable (arena, grava, o roca) estableciéndose una pantalla fina de material
impermeable que constituye una barrera que impide el paso del agua. La posición

de esta pantalla puede variar desde un manto en el paramento de aguas arriba a un
núcleo vertical central. La pantalla puede ser de suelo, hormigón, hormigón
bituminoso u otros materiales. Si el manto o el núcleo central es de suelo, se
considera que es una “pantalla” si su espesor horizontal a cualquier altura es menor
de 3 metros o menor que la altura de terraplén que queda por encima. Si la zona de
suelo impermeable es igual o mayor que este espesor, la presa se considera del tipo
heterogéneo.
• Presas de escollera: se utilizan rocas de todos los tamaños de manera de asegurar la
estabilidad y una pantalla impermeable para darle estanqueidad. La pantalla puede ser una
capa de suelo impermeable en el paramento de aguas arriba, una losa de hormigón, una
capa de hormigón asfáltico. También pueden ser dañadas por rebasamiento. Estas presas
requieren cimientos que no produzcan asientos grandes que puedan romper la pantalla de
impermeabilización. Los únicos cimientos adecuados son: roca, arena y gravas compactas.
La última tecnología en este tipo de presas son las presas de escollera compactada. Tienen
muy buena respuesta sísmica.
• Presas de hormigón:
Estas presas pueden ser:
- Presas de gravedad: Las presas de gravedad se construyen de manera que su propio
peso resista las fuerzas que se ejercen sobre ellas. Se realizan en los lugares donde exista
una cimentación en roca suficientemente buena, aunque si la presa es de poca altura
pueden cimentarse sobre terrenos aluviales con tal que se construya una pantalla. Una de
las ventajas importantes de las presas de gravedad es su poco gasto de mantenimiento.
- Presas de arco de hormigón: Se realizan en los lugares en los que la relación del ancho
entre estribos a la altura no sea grande y donde los estribos sean de roca capaz de resistir
el empuje de los arcos. Entre las ventajas de este tipo de presas se pueden citar: reducción
de los volúmenes de obra (el volumen de la presa de arco es 0,3 a 0,5 el volumen de una
presa de gravedad), bajo riego estadístico de colapso, menor o nula subpresión y mayor
seguridad al deslizamiento. Dentro de los inconvenientes de este tipo de presas,
encontramos: problemas en la impermeabilización, dosajes del hormigón más ricos,
encofrados complicados y complejidad en la colocación del hormigón.
- Presas de arco gravedad: Hasta una altura funcionan a gravedad y a partir de ese punto
funcionan como arco.
- Presas de pantallas: pueden ser de directriz recta (pantalla plana) o de directriz curva
(bóvedas múltiples y cúpulas múltiples). Como ventajas de este tipo de presas se pueden
citar: economía en los volúmenes de hormigón, rapidez de construcción, y desde el punto
de vista estructural, buena distribución de tensiones en la fundación llena y vacía, menores
incertidumbres en el cálculo, y ductilidad en la modulación de los elementos. Como
inconvenientes de las presas de pantalla encontramos: son sensibles a los problemas de
permeabilidad, tienen elevados costos unitarios de colocación y desde el punto de vista
estructural, son muy sensibles a asentamientos diferenciales, muy sensibles a las
solicitaciones térmicas y a las acciones dinámicas, y puede producirse un colapso
sucesivo.
- Presas de contrafuertes o aligeradas: Se clasifican en Noettzli (Cantero), T de martillo,
Figari doble T, de gravedad aligerada y Nicolai de Espolones. Resultan en una economía
del hormigón a utilizar. El proyecto de las mismas se basa en los conocimientos y criterios
obtenidos de la experiencia.

Clasificación de las Presas
Bureau of Reclamation (1970)
Según su Función Presas de Embalse
Presas de Derivación
Presas de Retención
Según sus Características Hidráulicas Presas Vertedero
Presas no Vertedero
Según los Materiales Empleados Presas de Suelo Presas Homogéneas
Presas Heterogéneas o de Zonas
Presas de Pantalla
Presas de Escollera
Presas de Hormigón Presas de Gravedad
Presas de Arco
Presas de Pantallas
• Directriz Plana
(Pantalla Plana)
• Directriz Curva
(Bóvedas Múltiples
y Cúpulas Múltiples)
Presas de Contrafuertes o Aligeradas
Tabla 1.1. Clasificación de Presas, Bureau of Reclamation (1970)
P. Novak y otros, (2001), clasifica las presas según los principales materiales de
construcción utilizados, en dos grupos:
1- Presas de materiales sueltos o relleno que se construyen con terraplenes de suelos o
enrocados. Las pendientes de los paramentos aguas arriba y aguas abajo son similares y con
un ángulo moderado, lo que produce una sección ancha y un volumen de construcción grande
con respecto a su altura.
2- Presas de hormigón que se construyen con hormigón masivo. Los taludes de los
paramentos son diferentes, en general muy fuertes aguas abajo y casi verticales aguas arriba.
Estas presas tienen perfiles relativamente esbeltos según el tipo.
En el segundo grupo incluye también presas más antiguas, construidas en
mampostería, del tipo estructural apropiado.
Se presentan en la siguiente tabla a modo ilustrativo, las presas más “grandes” del
mundo, según los registros del Bureau of Reclamation y del International Water Power and
Dam Construction, del año 2007, (Tabla 1.2).

Volumen de la presa
Presa Ubicación Miles de m3
Año de finalización
Syncrude Tailings Canada 540,000 UC
Chapetón Argentina 296,200 Proyecto
Pati Argentina 238,180 Proyecto
New Cornelia Tailings United States 209,500 1973
Tarbela Pakistan 121,720 1976
Kambaratinsk Kyrgyzstan 112,200 UC
Fort Peck Montana 96,049 1940
Lower Usuma Nigeria 93,000 1990
Cipasang Indonesia 90,000 UC
Atatürk Turkey 84,500 1990
Yacyretá-Apipe Paraguay/Argentina 81,000 1998
Guri (Raúl Leoni) Venezuela 78,000 1986
Rogun Tajikistan 75,500 1985
Oahe South Dakota 70,339 1963
Mangla Pakistan 65,651 1967
Gardiner Canada 65,440 1968
Afsluitdijk Netherlands 63,400 1932
Oroville California 59,639 1968

San Luis California 59,405 1967
Nurek Tajikistan 58,000 1980
Garrison North Dakota 50,843 1956
Cochiti New Mexico 48,052 1975
Tabka (Thawra) Syria 46,000 1976
Bennett W.A.C. Canada 43,733 1967
Tucuruí Brazil 43,000 1984
Boruca Costa Rica 43,000 UC
High Aswan (Sadd-el-Aali) Egypt 43,000 1970
San Roque Philippines 43,000 UC
Kiev Ukraine 42,841 1964
Dantiwada Left Embankment India 41,040 1965
Saratov Russia 40,400 1967
Mission Tailings 2 Arizona 40,088 1973
Fort Randall South Dakota 38,227 1953
Kanev Ukraine 37,860 1976
Mosul Iraq 36,000 1982
Kakhovka Ukraine 35,640 1955
Itumbiara Brazil 35,600 1980
Lauwerszee Netherlands 35,575 1969

Beas India 35,418 1974
Oosterschelde Netherlands 35,000 1986
Three Gorges China 26,710 (1) 2010
Nota: UC= en construcción
(1) Capacidad de almacenamiento:39,300 millones de m3
Tabla 1.2. Presas más grandes del mundo, Bureau of Reclamation e International Water Power
and Dam Construction (2007)
Las presas de materiales sueltos son las más numerosas debido a razones técnicas y
económicas, y representan alrededor de 90% de todas las presas construidas. Son más
antiguas y de concepción estructural más simple que incluso las primeras presas de
mampostería; utilizan materiales disponibles localmente y sin tratamientos. A medida que
fueron evolucionando, las presas de materiales sueltos fueron demostrando su adaptabilidad a
una gran variedad de sitios y circunstancias. En contraste, las presas de hormigón y sus
predecesoras en mampostería son más exigentes en cuanto a las condiciones de fundación.
Históricamente, también han demostrado que dependen de habilidades de construcción más
especializadas y costosas.
1.4 Presas de Materiales Sueltos
Las presas de materiales sueltos pueden definirse como presas construidas a partir de
materiales naturales excavados u obtenidos en los alrededores. Los materiales disponibles se
utilizan para sacar el mejor provecho de sus características como volumen de relleno de
ingeniería en las diversas zonas dentro de la sección de la presa. Los materiales naturales de
relleno se colocan y se compactan en forma mecánica sin la adición de ningún agente ligante
En consecuencia, la construcción de los terraplenes es un proceso casi continuo y bastante
mecanizado, que utiliza intensivamente equipos pero no mano de obra.
Las presas de relleno o de materiales sueltos pueden clasificarse en términos generales,
como presas de relleno de suelo o de enrocado. La división entre estas dos variantes no es
absoluta, muchas presas utilizan materiales de relleno de ambos tipos dentro de zonas internas
apropiadamente designadas. La relación conceptual entre materiales de relleno de suelo y de
enrocado, empleada en presas de relleno o de materiales sueltos, se ilustra en la Figura 1.6.
Las presas de relleno secundarias y una pequeña minoría de las más grandes pueden emplear
una sección homogénea, pero en la mayoría de los casos se emplea una zona o un núcleo
impermeable, combinado con espaldones de soporte que pueden ser de un material de relativa
permeabilidad. El propósito de estos últimos es totalmente estructural, para proporcionar
estabilidad al material impermeable y a la sección como un todo.

Rellenos de tierra Enrocados
arcillas/limos
< 0,1 mm
cohesivo
fricción:bajo-medio
muy bajo
< 2 mm
fricción: medio
medio
naturaleza
tamaño de
partícula
resistencia
permeabilidad
gravas y rocas
ordinarias
rocas
trituradas
2-600 mm
fricción: alta
alta
relleno
de tierra
homogéneo
relleno
de tierra
zonificado:
núcleo central
relleno
de tierra
zonificado
con enrocado
enrocado
zonificado:
núcleo central
enrocado
con membrana
Figura 1.6. Rellenos de suelos y enrocados en la construcción de presas (P. Novak y otros, 2001)
1.4.1. Tipos y Característica de las Presas de Materiales Sueltos
Las presas de relleno o de materiales sueltos pueden ser de muchos tipos, según cómo se
utilicen los materiales disponibles. La clasificación inicial de relleno de suelo o enrocado
suministra una base conveniente para considerar las principales variantes empleadas.
l. Presas de relleno de suelos. Una presa puede denominarse de relleno de suelo si los
suelos compactados representan más de 50% del volumen colocado de material. Una presa de
relleno de suelos se construye principalmente con suelos seleccionados cuidadosamente para la
ingeniería, de compactación uniforme e intensiva en capas más o menos delgadas y con un
contenido de humedad controlada. En la Figura 1.7., se presentan secciones esquemáticas de
algunas de las variantes más comunes de este tipo de presas.

Figura 1.7. Principales variantes de presas de relleno de suelo y relleno de suelo-enrocado (P.
Novak y otros, 2001)
Las presas de suelo continúan siendo el tipo más común de presas pequeñas,
principalmente porque en su construcción se utilizan materiales en su estado natural con un
mínimo de tratamiento.
Las grandes presas de suelos generalmente no presentan fallas.
Las fallas de presas pequeñas continúan siendo cosa común, la mayoría por falta de cuidados en
la construcción.
2 Presas de Enrocado o Escollera. La sección de las presas de enrocado incluye un
elemento impermeable discreto de relleno de suelo compactado, concreto esbelto o una
membrana bituminosa. La designación como "presa de enrocado" es apropiada cuando más de
50% del material de relleno se pueda clasificar como roca, es decir, material friccional de
granulometría gruesa. La práctica es especificar un enrocado bien graduado, de alta
compactación en capas más bien delgadas mediante un equipo pesado. En esencia, el método de
construcción es, por tanto, similar al de una presa de relleno de suelo.
Los términos presa de "enrocado zonificado" o presa de "relleno de suelo-enrocado" se
utilizan para describir presas de enrocado que incorporan zonas relativamente anchas de material
impermeable de relleno de suelo compactado. Las presas de enrocado que emplean una

membrana delgada aguas arriba, hormigón armado u otros materiales no naturales se denominan
"presas de enrocado con cubierta".
En la figura 1.8 se muestran algunos tipos de presas de enrocado.
Para una presa de gran altura, la economía en el material es considerable, esto es porque el
material de la presa de enrocado tiene mayor fricción lo que da una mayor resistencia al corte.
También la alta permeabilidad del material elimina los problemas de presión de poros.
Figura 1.8. Principales variantes de presas de enrocado (P. Novak y otros, 2001)
1.4.2. Elementos de la Presa
Se describen a continuación los elementos de la presa.
Dique o presa: Los términos se emplean como sinónimos, para designar la estructura que
tiene por objeto crear un almacenamiento de agua o derivar el río. En algunos casos, a fin de
evitar excesivas repeticiones, se usa la palabra terraplén, si es de relleno de suelo o pedraplén
si es de relleno de enrocado.
Cerrada o Cierre: Lugar escogido para construir la presa.
Sección del cierre. En general, es cualquier corte transversal de la presa; pero a menos que se
especifique la estación de dicho corte, es la sección de máxima altura del cierre.
Altura de la presa: Se define como la distancia vertical máxima entre el coronamiento y la
cimentación, la cual no necesariamente coincide con la medida desde el cauce del río, por la
presencia de depósitos aluviales.
Coronamiento o cresta:. Es la superficie superior de la presa que, en ciertos casos, puede
alojar a un camino o la vía de un ferrocarril; normalmente, es parte de la protección de la
presa contra oleaje y sismo, y sirve de acceso a otras estructuras.

Talud: Es cualquier plano que constituye una frontera entre los materiales de la presa con el
medio circundante. Se mide por la relación de longitudes entre el cateto vertical y el
horizontal; por ejemplo, un talud 1:3,5 significa que la cotangente del ángulo que forma el
plano o traza con la horizontal es de 3.5.
Núcleo impermeable: También llamado núcleo de suelo o arcilla, es el elemento de la presa
que cierra el valle al paso del agua contenida en el embalse o vaso.
Respaldos permeables: Son las masas granulares que integran, con el núcleo impermeable, la
sección de la presa. Pueden estar formados, como en el caso de la Fig. 1.8, por filtros,
transiciones y enrocamientos.
NAME: Abreviación del nivel de aguas, máximo extraordinario, es la elevación del agua en el
vaso cuando la presa está llena y además funciona el vertedor a su máxima capacidad. Hay
otros niveles usuales en presas, como son el de aguas máximas ordinarias, el nivel medio de
operación, y el mínimo de operación. La diferencia entre la elevación de la cresta y el NAME
es el bordo libre.
1- Cresta o Coronamiento 10- Talud aguas arriba
2- Revestimientos del
coronamiento
11- Talud aguas abajo
3- Filtros 12-Pantalla de inyecciones
4- Núcleo impermeable 13- Galería
5- Trinchera 14- Drenes
6- Transiciones 15- Pozos de Alivio
7- Enrocados 16- Embalse o vaso
8- Depósito aluvial 17- Bordo Libre
9- Roca Basal 18- Altura de la Presa
Figura 1.9. Elementos de la presa (R. Marsal y otros, 1975)

1.4.3. Ventajas y Desventajas de las Presas de Material Suelto
Dentro de las ventajas de las presas de material suelto, se pueden citar:
a) Pueden ubicarse en todo tipo de sitios, desde valles anchos hasta cañones con laderas
de bajas pendientes;
b) Los requisitos para la cimentación son menos rigurosos que para otros tipos de
presas. Se pueden ubicar tanto en rocas como en suelos blandos y compresibles o
formaciones de suelos relativamente permeables.
c) Utilizan materiales naturales abaratando el costo final al no tener que transportar
material procesado y cemento.
d) El diseño es flexible y se acomoda a diferentes materiales de relleno, si se zonifican
apropiadamente en su interior.
e) El proceso de construcción es de gran mecanización y continuo
f) Con un diseño adecuado, las presas de material suelto pueden acomodarse en forma
segura a deformaciones por asentamientos sin sufrir fracturas o fallas.
Las principales desventajas de las presas de material suelto consisten en que pueden
sufrir daños graves e incluso ser destruidas por la erosión producida en el caso de un vertido por
coronamiento (si no se prevé suficiente capacidad para el vertedero), la vulnerabilidad a
filtraciones ocultas y la erosión interna de la presa o su cimentación.
1.4.4. Factores que Intervienen en la Elección del Tipo de Presa
La elección de este tipo de presa surge de la consideración de todas las tipologías y sus
relaciones con las características físicas del lugar, el relieve, los fines a los que va a servir la
presa, la economía, seguridad y demás limitaciones que existen.
Sólo en circunstancias excepcionales un ingeniero con experiencia puede decir a
primera vista cuál es el tipo de presa más adecuado o económico para un emplazamiento
dado. Excepto en los casos en que la elección es obvia, se requieren tanteos técnico-
económicos sobre diversos tipos de presas para poder elegir con criterio. Hay que señalar, por
consiguiente, que el proyecto podría resultar prohibitivamente caro, a menos que la decisión
sobre la elección del tipo se base en un estudio adecuado y después de evaluar distintas
alternativas.
En el caso de una estructura de gran importancia conviene, al hacer la elección del tipo
de presa, realizar los estudios geotécnicos para poder evaluar si las soluciones estudiadas se
adaptan a los cimientos existentes.
En muchos casos el costo excesivo a que da lugar la protección del pie del vertedero,
la dificultad de disponer los desagües adecuados y el problema del desvío de la corriente
durante la construcción influyen de forma decisiva en la elección del tipo de presa,
En algunos casos la elección depende de la disponibilidad de mano de obra y
maquinaria, o de la facilidad de acceso al emplazamiento. Estas consideraciones cobran
particular importancia cuando está implicado el elemento tiempo.
El mejor tipo de presa para un determinado emplazamiento se elige teniendo en cuenta
las características de cada tipo y relacionándolas tanto con las características geológicas del

propio emplazamiento y adaptación a las necesidades que la presa trata de servir, como a las
limitaciones impuestas por razones económicas o de seguridad. La elección definitiva se hace
después de tener en cuenta todos estos factores. Normalmente, el factor que más influye es el
costo. Los factores físicos más importantes que intervienen en la elección del tipo de presa
(Bureau of Reclamation, 1970), son:
a) Topografía: La topografía determina en muchos casos la elección del tipo de presa.
Un valle estrecho serpenteando entre laderas rocosas es el indicado para presas vertedero de
hormigón. Una zona de terreno ondulado sugiere una presa de suelo con vertedero
independiente. En condiciones intermedias, influirán otras consideraciones, pero se debe tener
en cuenta que el principio general de adaptarse a las condiciones naturales, es una guía segura.
El emplazamiento del vertedero es un punto importante, muy influenciado por las
condiciones locales y que a su vez determinará la elección del tipo de presa.
b) Geología y condiciones de los cimientos: Las condiciones de la cimentación
dependen de las características geológicas, del espesor de los estratos que han de soportar el
peso de la presa, de su inclinación, permeabilidad y relación con los estratos subyacentes,
fallas y fisuras existentes. Los cimientos limitan la elección del tipo hasta cierto punto, pues
esta limitación se modifica frecuentemente variando la altura de la presa propuesta. Los tipos
de cimientos más comunes son:
Cimentación en rocas, a causa de su gran poder de sustentación y resistencia a la
erosión y filtración, ofrece pocas restricciones en cuanto al tipo de presa que pueda
construirse sobre ella. La economía de materiales o el costo total será la única variable. Será
necesario en muchos casos la excavación de la roca descompuesta y la impermeabilización
mediante inyecciones de grietas y fracturas.
Los cimientos de grava, si están bien compactados, son adecuados para presas de
suelo, escollera y pequeñas presas de gravedad. Debido a que los cimientos de grava pueden
dar lugar a grandes caudales de filtración, deben de tomarse precauciones especiales para
asegurar la impermeabilización.
Los cimientos de limo o suelos finos pueden ser adecuados para pequeñas presas de
gravedad de hormigón y presas de suelo si están bien proyectadas, pero no son buenos para
presas de escollera. Los problemas principales son el asentamiento, la prevención de
sifonamientos, las excesivas pérdidas por filtración y la protección en el pie de la presa contra
la posible erosión.
Los cimientos de arcilla pueden ser adecuados para presas de suelos, pero requieren un
tratamiento especial, pues pueden dar lugar a asientos importantes en la presa. Si la arcilla no
está consolidada y el contenido de humedad es alto los cimientos de arcilla no son adecuados,
en general, para la construcción de presas de gravedad de hormigón y de ningún modo para
presas de escollera. Es necesario realizar ensayos en muestras inalteradas para determinar las
características de consolidación y su capacidad para soportar las cargas impuestas.
Cimientos no uniformes: Puede ocurrir que no se esté en ningún caso de los
anteriormente indicados y que tenga que realizarse la cimentación en una zona heterogénea,
formada por rocas y suelos. Cada caso requerirá una solución específica y se deben tratar en
forma particular.
c) Materiales disponibles: Los materiales de construcción para presas de los que se
puede disponer junto al emplazamiento o cerca de él son:
Suelos para terraplenes

Roca para pedraplenes y revestimientos
Áridos para hormigón (arena, grava, piedra partida)
La eliminación o disminución de los gastos de transporte de los materiales de
construcción, en especial de los empleados en mayor cantidad, produce una considerable
reducción en el costo total del proyecto. Generalmente, el tipo de presa más económico será
aquel para el que se encuentren los materiales en suficiente cantidad y a una distancia
razonable del emplazamiento de la presa.
La posibilidad de disponer de arenas y gravas para hormigón a un costo razonable,
aunque estén en terrenos cuyos derechos hayan de adquirirse, es un factor favorable para la
realización de estructuras de hormigón. Por el contrario, si existen zonas de préstamos
cercanas de donde obtener material suficiente para una presa de suelos, esta puede ser la
solución más económica. Debe aprovecharse cualquier recurso local para reducir el costo del
proyecto, sin sacrificar la eficiencia y calidad de la estructura final.
d) Dimensiones y emplazamiento del vertedero: El vertedero es una parte vital de la
presa. Frecuentemente su tamaño, tipo y las restricciones naturales de su emplazamiento,
serán los factores decisivos en la elección del tipo de presa. Los requisitos que ha de cumplir
el vertedero vienen impuestos fundamentalmente por las características de la escorrentía y del
curso de agua, independientemente de las condiciones del emplazamiento, el tipo o el tamaño
de la presa.
La elección del tipo de vertedero vendrá condicionada por la magnitud de las crecidas.
Así, se tendrá que en cauces con un régimen de grandes crecidas, el vertedero será la
estructura principal y la elección del tipo de presa puede ser de orden secundario.
El costo de construcción de un vertedero de importancia, frecuentemente es una parte
importante del costo total del aprovechamiento. En estos casos, puede ser conveniente
combinar el vertedero y la presa en una sola estructura aconsejándose la elección de una presa
vertedero de hormigón. En algunos casos en los que el material obtenido en la excavación del
vertedero puede utilizarse en el cuerpo de la presa, puede ser ventajosa la solución de presa de
suelos. Cuando las necesidades del vertedero son pequeñas puede ser conveniente la elección
de presas de suelos o escollera, incluso en valles cerrados. La práctica. de construir vertederos
de hormigón en presas de suelos o escollera, ha sido, en general, desalentadora, porque para
prever cualquier tipo de daño es necesario hacer hipótesis más conservadoras y extremar los
cuidados. Los problemas inherentes a este tipo de proyecto son: asientos desiguales en la
estructura debidos a la diferencia de consolidación del terraplén y los cimientos después de
haber aplicado las cargas de agua; la necesidad de cuidados especiales para prevenir el
agrietamiento del hormigón o la abertura de juntas que pueden ocasionar fugas, con el
consiguiente sifonamiento y arrastre del material circundante y los retrasos en la construcción
debidos a la necesidad de someter a carga la presa antes de construir el vertedero. La
consideración de los factores precedentes, junto con el aumento de costo debido a hipótesis
más conservadoras en la construcción de detalles, tales como aumento arbitrario en el espesor
de los revestimientos, mayor seguridad en las armaduras, pantallas, tratamiento de juntas,
drenaje y la sobrecarga previa llevan, generalmente, a la elección de soluciones para el
vertedero, tales como situarlo atravesando el terreno natural de un estribo, o aliviar por medio
de una conducción situada por debajo de la presa.
Una de las disposiciones más comunes es la utilización como aliviador, de un canal
excavado en uno o en los dos estribos, fuera de los límites de la presa, o en algún punto a
cierta distancia de ella. Cuando se adopte esta disposición, la presa puede ser del tipo no
vertedero, lo que da la posibilidad de elegir entre presa de suelos y de escollera.

Recíprocamente, la imposibilidad de colocar el vertedero separado de la presa requiere la
elección de un tipo que permita un vertedero de coronación.
Este aliviador puede disponerse de forma que ocupe únicamente una parte de la presa,
en cuyo caso el resto puede ser de suelo, escollera u hormigón.
d) Terremotos: Si la presa está en una zona de posibles sismos, el proyecto debe prever la
carga adicional y el incremento de tensiones que se produce. Los tipos de presas más
adecuados para resistir terremotos sin daños son: las presas de suelos y las de gravedad de
hormigón. En estos casos, tanto la elección del tipo de presa como el proyecto final de
ella, deben ser realizados por técnicos con experiencia en este tipo de trabajo.
1.4.5. Resumen:
En síntesis, las presas de material suelto de suelos constituyen el tipo más común y más
antiguo de presas, dado que en su construcción intervienen materiales en su estado natural que
requieren de un tratamiento mínimo. Además, los requisitos para su fundación son menos
exigentes que para los otros tipos de obras.
La elección de este tipo de presa surge de la consideración de todas las tipologías y sus
relaciones con las características físicas del lugar, el relieve, los fines a los que va a servir la
presa, la economía, seguridad y demás limitaciones que existen.
La topografía, establece en gran medida el tipo de presa; en llanuras bajas, onduladas,
surgen como las más convenientes las presas de suelos, con un vertedero separado o alejado
de la zona de mayor altura.
Otro de los aspectos definitorios en la elección de la presa son las condiciones geológicas
y de su fundación. Las fundaciones pueden llegar a limitar el tipo de presa o bien imponer
condiciones de diseño acordes con el tipo de suelo en la base.
La disposición de materiales en las inmediaciones para la construcción de la presa es otro
de los aspectos definitorios, como factor físico, que gobierna la selección del tipo de presa, ya
que implica la eliminación o reducción de los gastos de transporte de los materiales

1.5 Conclusiones del Capítulo
Se ha presentado este primer capítulo la introducción al tema de interés específico de
infiltración en presas de relleno o también llamadas de presas de material suelto. La idea ha
sido introducirse en el tema general de presas comenzando por la historia de las mismas. El
conocimiento de las mismas nos enseña cómo la ingeniería fue avanzando en la construcción
de estas obras que en sus comienzos se realizaron por intuición para llegar a la actualidad al
diseño de las mismas como lo que son, obras de ingeniería de un alto grado de complejidad,
ya que afectan a un elevado número de disciplinas incluidas las relativas al medio físico en
que se insertan.
Por otro lado se muestran distintas clasificaciones de las presas que permiten sistematizar
su estudio, entrando en detalle posteriormente a las presas de material suelto objeto de la
presente tesis.
Por último se han analizado las ventajas y desventajas en la elección de las presas de
material suelto como solución y los factores determinantes en su elección.

1.6 Bibliografía
- Bureau of Reclamation. (1970). Proyecto de Presas Pequeñas. Editorial Dossat, Madrid
España.
- Bureau of Reclamation. (2007). Diseño de Pequeñas Presas. Editorial Dossat, Madrid
España.
- Bureau of Reclamation, United States Department of the Interior (1976). Design of gravity
dams. Denver, USA
- Novak, P. Moffat, A. I. B. Nalluri. (2001). Estructuras Hidráulicas. Segunda Edición.
MacGraw-Hill Interamericana S.A., Bogotá, Colombia.
- Marsal, Raúl y Resendiz Nuñez, Daniel. (1975). Presas de Tierra y Enrocamiento. Victoria
Litográfica S. A., Naucalpan, Méjico.
- US Army Corps of Engineers (Julio 1994), Engineering And Design, Earth and Rock-Fill
Dams-General Design and Construction Considerations, Engineer Manual.
- Actas del I Congreso Nacional de Historia de las Presas, (2002), Editorial Diputación de
Badajoz, Departamento de publicaciones, España.
- Castillo Armenteros, Juan Carlos. Actas del Quinto Congreso Nacional de Historia de la
Construcción, (2007). La presa de Kaffara en el valle del Nilo. Aproximación al origen de
la ingeniería hidráulica
- Diez-Cascon, D. Joaquín, (2001). Ingeniería de Presa. Presas de Fábrica.. Servicio de
Publicaciones de la Universidad de Cantabria
- Gómez Navarro, José Luis y Aracil segura, José Juan (1958). Saltos de Agua y Presas de
Embalse. Tercera Edición, Editorial Tipografía Artística, Madrid, España.
- Vallarino, E (2001). Tratado básico de presas, tomo II. Colegio de ICCP, Madrid, España.
- Bureau of Reclamation, Earth Manual, PART 1, Third Edition Earth Sciences and Research
Laboratory, Geotechnical Research, Technical Service Center (1998). Denver, Colorado,
USA.

CAPÍTULO 1: PRESAS ............................................................................................ 1
1.1 Introducción........................................................................................................... 1
1.2 Reseña Histórica .................................................................................................... 1
1.3 Clasificación de las Presas...................................................................................... 5
1.4 Presas de Materiales Sueltos..................................................................................11
1.4.1. Tipos y Característica de las Presas de Materiales Sueltos .............................12
1.4.2. Elementos de la Presa....................................................................................14
1.4.3. Ventajas y Desventajas de las Presas de Material Suelto...................................16
1.4.4. Factores que Intervienen en la Elección del Tipo de Presa .............................16
1.4.5. Resumen:.......................................................................................................19
1.5 Conclusiones del Capítulo.....................................................................................20
1.6 Bibliografía...........................................................................................................21

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