Este documento clasifica y describe los diferentes tipos de presas, incluyendo presas de tierra y enrocado. Explica que las presas de tierra son generalmente más económicas y resisten mejor los asentamientos, mientras que las presas de enrocado usan grandes piedras. También cubre aspectos clave del diseño como la cimentación, estabilidad, control de filtraciones y requisitos técnicos.

1. PRESAS DE TIERRA Y ENROCADO
Ing. Jaime Suárez Díaz
erosion.com.co

2. Otras referencias

3. De acuerdo con lo establecido en la Comisión Internacional de
Presas Grandes (Internacional Comision on Large Dams-ICOLD),
las presas pueden clasificarse en dos categorías:
· Grandes Presas:
Dimensiones: altura > 15 m, corona > 500 m, embalse > 1 Hm3
o Capacidad de desagüe > 2000 m3/s, también por características
especiales de cimentación o diseño.
· Pequeñas Presas:
Todas las que no cumplan con las condiciones anteriores.
Clasificación de las presas

4. Clasificación por material
De acuerdo con el material con el que fue construida la presa
· Tierra: Materiales compactados, no rígidos, seleccionados y con un grado de
humedad óptimo. Pueden haber presas en tierra homogéneas o zonificadas por
diferentes granulometrías.
· Enrocados: grandes diámetros.
· Concreto: Concreto convencional o CCR “concreto compactado con rodillo”.
Clasificación por tipo
Por la forma de resistir el empuje hidrostático.
· De Arco o Bóveda: Trasmiten el empuje al terreno.
· De Gravedad: Resisten por el peso propio (macizas y aligeradas).
· De Arco Gravedad: Resisten por combinación de su peso y trasmisión al terreno.

5. En Concreto En Tierra

6. Por que se construyen
presas en tierra?
1. Generalmente son más económicas
2. Resisten mejor los asentamientos de la
cimentación

7. Cuando se refiere a tierra
el enrocado o escollera se encuentra incluido
El enrocado es uno de los materiales más
utilizados en la construcción de presas

8. Previamente al diseño se debe definir el objetivo
de la presa y las necesidades y expectativas
HIDROELECTRICO
RIEGO
ACUEDUCTO
REGULACION DE AGUAS
CONTROL DE INUNDACIONES
RECREACION
ETC.

9. ACUEDUCTO

10. El uso del proyecto determina una gran cantidad de
elementos del diseño
HIDROELECTRICA

11. Riego

12. Recreación

13. Reservorios

14. Partes de una presa de tierra
Estribo derecho
Talud aguas abajo
Rip-Rap
Corona
Muros del vertedero
Talud aguas arriba
Vertedero principal
Berma
Pié de la presa
Estribo izquierdo
Vertedero de emergencia
Salida del sub-dren

15. Partes de una presa de tierra
LLoraderos
Casa de máquinas Compuertas del
vertedero
Estribo derecho
del vertedero
Estribo izquierdo
del vertedero
Vertedero principal
Operador mecánico

16. Seccion de una presa de tierra
Núcleo
E m b a l s e
D r e n
Espaldón
El terraplén es una estructura para contención de agua
construída con materiales y suelo y/o roca

17. La presa, la cimentación y los estribos deben ser estables para
todo tipo de condiciones de carga estáticas y dinámicas.
Requerimientos técnicos

18. La infiltración a través de la fundación el terraplén debe ser
controlada para evitar deslizamiento, presiones de
levantamiento en el pié de la presa, sifonamiento de los
materiales o erosión en juntas, grietas o cavidades
Requerimientos técnicos

19. Las infiltraciones no deben superiores a las permisibles para
que la presa cumpla eficientemente con su propósito. La
presa debe contener las obras y elementos requeridos para
garantizar unas infiltraciones aceptables.
Requerimientos técnicos

20. El borde libre debe se suficiente para evitar el paso de agua sobre
la presa debido a cambios de caudal, ascenso de las olas, y
asentamientos del terraplén.
Borde libre
Requerimientos técnicos

21. El vertedero debe tener una capacidad suficiente para manejar
los caudales de excesos durante la vida de la presa.
JAIME
SUAREZ
DIAZ
Requerimientos técnicos

22. Informacion requerida para el diseño
TOPOGRAFIA
HIDROLOGIA – CARACTERISTICAS DE LA CUENCA
GEOLOGIA
GEOTECNIA
MATERIALES DISPONIBLES
JAIME
SUAREZ
DIAZ

23.  SITIO DE PRESA
 ALTURA DE EMBALSE
Decisiones iniciales
La altura de la presa se
define sin tener muy en
cuenta la geología y la
geotecnia.

24. •PARA LA PRESA
• PARA EL ALIVIADERO O VERTEDERO
JAIME
SUAREZ
DIAZ
Selección del sitio
Generalmente el sitio se escoge por sus
características topográficas y de
localización

25. •PARA LA PRESA
• PARA EL ALIVIADERO O VERTEDERO
JAIME
SUAREZ
DIAZ
Presa de las tres
gargantas
Selección del sitio

26. JAIME
SUAREZ
DIAZ
Selección del sitio

27. EJEMPLO (Brasil)

32. Datos del embalse.
• Un análisis completo del área que se va a inundar.
• Plano topográfico, propiedad de la tierra, clasificación del terreno,
localización de vías y obras públicas de infraestructura y áreas que
se requiere adquirir.
• Disponbilidad de materiales para la construcción de la presa, mano
de obra, aspectos ambientales, sedimentación y seguridad.

33. Diferentes tipos de
terraplén para presas

34. Tipos de
presa

36. Relieve (Topografía)
TALUD
SEMIVERTICAL
TALUD DE BAJA PENDIENTE
TALUD CON
GRADAS
Características del sitio

37. Evitar los taludes laterales de
alta pendiente

38. • CAPACIDAD DE SOPORTE
• ESTABILIDAD GENERAL
• ASENTAMIENTOS
• FILTRACIONES
CIMENTACION

39. DEFINIR EL MATERIAL QUE SE VA A REMOVER PARA
GARANTIZAR CAPACIDAD DE SOPORTE SUFICIENTE,
ESTABILIDAD GENERAL Y ASENTAMIENTOS
ACEPTABLES
CIMENTACION

40.  Deben prepararse varias alternativas de seccion de presa
de acuerdo a los materiales disponibles
 Analizar la estabilidad, costos y conveniencia de cada
alternativa
 La decision final del tipo de presa se basa principalmente
en la experiencia y buen juicio
Diseño del terraplen de la presa

41.  Tratamiento requerido de la cimentación
 Estabilidad de los estribos (laterales)
 Control de las Filtraciones de agua
 Estabilidad de los taludes de la presa
 Estabilidad de los taludes del embalse
 Habilidad de la represa para retener el agua embalsada
 Borde libre y vertederos suficientes para manejar situaciones extremas
Elementos a
diseñar

42.  PARA PRESAS LARGAS SE RECOMIENDA QUE SEA RECTO
 DEBEN EVITARSE LOS CAMBIOS FUERTES DE
ALINEAMIENTO PARA EVITAR CONCENTRACIONES DE
ESFUERZOS Y AGRIETAMIENTOS
 LAS PRESAS CORTAS Y ALTAS DEBEN SER CONVEXAS
HACIA AGUAS ARRIBA PARA QUE EL AGUA COMPRIMA LOS
NUCLEOS CONTRA LOS ESTRIBOS. EL RADIO DE
CURVATURA VARIA DE 300 A 1.000 METROS
ALINEAMIENTO DEL EJE DE LA PRESA

43. Ancho de la cresta
El ancho mínimo es de 3.0 metros.
El US Corps of Engineers recomienda utilizar la
siguiente formula:
Cw = 0.4H + 1 (metros)
Donde H es la máxima altura de la presa
Siempre utilice el mayor ancho posible de cresta y la
menor pendiente del terraplén donde existan
cimentaciones o materiales poco confiables.
Para reducir la erosión, las crestas deben tener una
pendiente lateral de 2.5% hacia el talud aguas
arriba.

44. Asentamientos
Todas las presas se asientan un poco después de la construcción
y la cresta terminada debe estar en su punto central (de mayor
altura) a una cota superior que en las esquinas.

45. • El material más fino se coloca y se compacta en la parte central del dique
para garantizar la impermeabilidad.
• El material más grueso se coloca cerca a los taludes para garantizar la
estabilidad.
• En la interfase entre materiales finos y gruesos deben diseñarse filtros en
forma cuiadosas. Los filtros permiten el paso del agua pero previenen el
paso de las partículas finas del núcleo.
Materiales de
capas y filtros

46. Núcleo de materiales especiales
Núcleo de asfalto

47. • Debe tenerse cuidado de que el suelo de cimentación sea competente para soportar
la carga.
• En suelos blandos es importante distribuir la carga sobre una mayor área.
• Si los suelos blandos tienen poco espesor, se recomienda excavarlos.
• En lo posible debe cimentarse sobre roca.
Cimentación

48. Espolones
• En ocasiones se construyen espolones (en zanjas excavadas) para garantizar el
contacto del núcleo con la roca.
• La construcción de espolones evita la filtración de agua por debajo de la presa,
especialmente cuando hay materiales permeables encima de la roca.
• Puede requerirse inyecciones en la fundación para garantizar la
impermeabilidad.
• Debe tenerse especial cuidado con las presiones de inyección.

49. Estabilidad del terraplén
• El diseño del terraplén debe basarse en los suelos disponibles, su contenido de
agua y comportamiento de compactación.
• Deben retirarse los bloques grandes de roca que dificulten la compactación.
• Es imposible prevenir ciento por ciento la filtración de agua a través de la presa.
• La permeabilidad de los materiales determina la rata a la cual el agua atraviesa el
terraplén.
• Todo terraplén debe tener un núcleo impermeable.
• El espesor del núcleo depende del tipo de suelo y de la altura de agua.

50. Estabilidad del terraplén
• El núcleo impermeable debe tener al menos ¼ de la cabeza de agua.
• El ancho mínimo del núcleo es de 3 metros.
• Si la fundación es permeable, debe construirse un espolón impermeable.
• También pueden utilizarse colchones impermeables aguas arriba.
• En todos los casos debe haber un filtro o dren aguas abajo.

51. Estabilidad del terraplén
• Deben utilizarse taludes que por experiencia se haya encontrado que son estables en
el tipo de materiales a utilizar.
• Generalmente los taludes varían de 2H:1V a 3H:1V.
• En todos los casos debe realizarse análisis de estabilidad utilizando sistema de
equilibrio límite.
• Deben realizarse ensayos de laboratorio para determinar la resistencia de los
materiales compactados, la cual depende del contenido de agua y del tipo de
compactación utilizado.

52. Talud
escalonado

53. Subdrenaje y filtros
La filtración de agua es un problema potencial que
siempre debe tenerse en cuenta en el diseño.
Deben diseñarse filtros y drenes para controlar el agua
infiltrada.
Los pies de la presa deben diseñarse en tal forma que se
reduzcan los riesgos al mínimo.

54. Subdrenaje y filtros
Los filtros deben diseñarse en forma «cuidadosa».
Falla presa Algodoes- Brasil

55. Filtros versus Drenes
Históricamente los términos «filtro y dren» han tenido
diferentes significados por diferentes autores y esto ha
generado confusión.
El «filtro» provee retención y drenaje en las presas de tierra y
debe tener suficiente permeabilidad para actuar como un
«dren».
Como los materiales de «filtro» desarrollan ambas funciones,
deben tener capacidad para actuar como «dren». Por esta
razón, los términos «filtro o dren» pueden combinarse.

56. Esquema del
funcionamiento de un
filtro

57. El suelo fino
trata de fluir con
gradientes altos
y se acumula
junto al filtro.

58. A medida que se
acumula mayor cantidad
de material, el gradiente
disminuye.

59. Finalmente se genera
un equilibrio en la
zona de contacto
suelo-filtro

60. Gradación de las partículas del filtro
El componente más importante del diseño de un filtro es la
gradación del tamaño de las partículas tanto del terraplén como
de los filtros.
Los filtros son una mezcla de materiales granulares similar a la
mezcla de los agregados para concretos, los cuales son mucho
más resistentes cuando poseen cantidades iguales de grava y
arena.
Un material con cantidades iguales de grava y arena, se le
conoce como material «bien gradado».

61. Gradación de las partículas del filtro
Aunque los suelos bien gradados son generalmente aceptables para su
uso como «filtros» no se puede concluir que son superiores a
materiales más uniformes conocidos como suelos pobremente
gradados.
Los suelos uniformes (pobremente gradados) pueden ser superiores
para drenes de pié que los suelos bien gradados, debido a su mayor
capacidad de drenaje.

62. Suelos ampliamente gradados y suelos estrechamente gradados
Para resolver la confusión se introducen términos más
genéricos para analizar la forma de la curva de gradación.
Las gradaciones que incluyen muchos tipos de suelo se
denominan como suelos «ampliamente gradados».
Las gradaciones que incluyen un solo tipo de suelo se les
denominan como suelos estrechamente gradados.
Los suelos estrechamente gradados son generalmente
uniformes en su distribución y se puede utilizar el término de
«suelo uniforme».

63. Estrechamente
gradado
Uniformemente
gradado
Pobremente
gradado
Extensamente
gradado
Ampliamente
gradado
Bien
gradado

64. Cuando se utiliza el sistema unificado de clasificación de suelos
(SUCS), la distinción entre suelos bien gradados y pobremente
gradados se realiza utilizando el coeficiente de uniformidad CU y el
coeficiente de curvatura CZ.
Cu = D60 / D10
Cz = Cc = D30
2/(D60 * D10)
Donde D60, D30 y D10 son los diámetros de partículas correspondientes
al 60%, 30% y 10% de pasantes en la curva granulométrica
acumulativa.

67. Otros términos para describir las gradaciones del suelo son:
- Suelos disparmente gradados o suelos con gradación a saltos.
En este tipo de gradación no aparecen suelos retenidos en un
determinado rango de tamices.
Estos suelos son internamente inestables y no deben utilizarse
para filtros.
En la siguiente gráfica se muestra una curva de un suelo
disparmente gradado.

78. • Los taludes de las presas deben tener protección contra
la erosión producto de la lluvia, de la erosión por oleaje
y de posible flujo por encima del dique.
• El talud aguas arriba debe protegerse generalmente
utilizando enrocado o “rip-rap”.
• La roca utilizada para “rip-rap” debe ser dura, densa y
durable para resistir la acción del oleaje y la
meteorización por un largo período.
• El talud aguas abajo puede protegerse con vegetación o
con enrocado.
Protección contra la erosión superficial

79. TALUDES RECOMENDADOS
RIP RAP
JAIME
SUAREZ
DIAZ

80. JAIME
SUAREZ
DIAZ
RIP RAP sobre
geotextil

82. JAIME SUAREZ DIAZ

84. Protección con suelo-cemento
Una alternativa es la protección con suelo-
cemento compactado.

85. Proteccion con vegetación
JAIME
SUAREZ
DIAZ

87. JAIME
SUAREZ
DIAZ
Protección con geotextiles y bitumen

88. El talud aguas arriba requiere de una mejor protección que el talud aguas
abajo debido a la presencia de oleaje.

89. La sedimentación

90.  Clima y su efecto en la construccion
 Posibilidades de desvio del rio durante la construccion
 Utilizacion planeada del proyecto (sistema de llenado y
desembalse)
 Actividad sismica
 Efectos ambientales
Otras consideraciones importantes