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Las Represas ...almacenamiento de agua en la superficie

Las Represas ...almacenamiento de agua en la superficie
Presa, o Represa es una barrera artificial que se construye en algunos ríos para embalsarlos y retener su caudal.

Los motivos principales para construir presas son concentrar el agua del río en un sitio determinado, lo que permite generar electricidad .

Regular el agua y dirigirla hacia canales y sistemas de abastecimiento, aumentar la profundidad de los ríos para hacerlos navegables, controlar el caudal de agua durante los periodos de inundaciones y sequía, y crear pantanos para actividades recreativas.

Muchas presas desempeñan varias ( una o mas , o todas ) de estas funciones.

La primera represa de la que se tiene constancia se construyó en Egipto en el 4000 a.C. para desviar el cauce del Nilo y proporcionar más terreno a la ciudad de Menfis.

Muchas presas de tierra antiguas, como las construidas por los babilonios, formaban parte de un complejo sistema de riego que transformaba regiones no productivas en fértiles vegas capaces de mantener a grandes poblaciones.

Muy pocas de más de un siglo de antigüedad se mantienen en pie debido a los destrozos de las inundaciones periódicas.

La construcción de presas de altura y capacidad de almacenamiento considerables, casi indestructibles, se hizo posible gracias al desarrollo del cemento Portland, del hormigón, y al uso de máquinas para mover tierra y equipamiento para el transporte de materiales.

El control y la utilización del agua mediante presas afecta de modo importante las posibilidades económicas de grandes áreas.



2 DISEÑO DE LA PRESA

Una represa debe ser impermeable; las filtraciones a través o por debajo de ella deben ser controladas al máximo para evitar la salida del agua y el deterioro de la propia estructura. Debe estar construida de forma que resista las fuerzas que se ejercen sobre ella.

Estas fuerzas que los ingenieros deben tener en cuenta son: la gravedad (que empuja a la presa hacia abajo), la presión hidrostática (la fuerza que ejerce el agua contenida), la presión hidrostática en la base (que produce una fuerza vertical hacia arriba que reduce el peso de la presa), la fuerza que ejercería el agua si se helase, y las tensiones de la tierra, incluyendo los efectos de los sismos.

Cuando se valora el mejor emplazamiento para construir una represa, el riesgo de terremotos forma parte del análisis geológico. Además, los geólogos deben determinar qué tipo de terreno está expuesto a filtraciones y cuál puede soportar el peso de la presa y el agua que contendrá detrás de ella.

Análisis geológicos inadecuados han tenido consecuencias catastróficas. Un ejemplo es el desastre ocurrido con la presa Vaiont, en los Alpes italianos.

El 9 de octubre de 1963 perdieron la vida 4.000 personas cuando un desprendimiento de rocas detrás de la represa produjo una enorme ola que rebasó los 265 m de la estructura de hormigón.

La fuerza de esta ola, al caer desde una altura tan grande, devastó varios kilómetros de valle río abajo. Varios factores geológicos fueron responsables del desprendimiento, sobre todo el debilitamiento de las paredes de roca, inestable en el agua embalsada.


3 -ALTURA DE LA PRESA

 Presa de arco de Kariba
Presa de arco de Kariba

La represa de Kariba está situada en la frontera entre Zambia y Zimbabue. Permite controlar las inundaciones y produce energía hidroeléctrica para ambos países. Una carretera pública recorre el borde de la presa, que separa el lago Kariba del río Zambeze. La característica forma de arco de la presa, distribuye uniformemente la presión del agua a lo largo de la estructura.

La altura de la represa está limitada por la topografía de su emplazamiento, aunque otros factores pueden determinar una altura máxima menor. Si la función principal de la presa es la obtención de energía, la altura es un factor crítico, ya que la energía potencial del agua embalsada es mayor cuanto mayor es la altura a la que se encuentra.

Si la represa es de contención, el factor más importante es la capacidad de almacenamiento. El volumen de agua embalsada es mayor cuanto más alta es la presa. Otros factores son la utilidad y el valor de las tierras que quedarán sumergidas, y si las aguas afectarán a importantes vías de comunicación.


4 ALIVIADEROS

Después de determinar el nivel del embalse en condiciones normales, hay que establecer los procedimientos que aseguren que este nivel no se supere. Los aliviaderos son necesarios para descargar el excedente de agua para que este no dañe la represa, la central eléctrica ni la ribera del río delante de la presa.

El tipo de aliviadero más común es el derrame. Este sistema consiste en que una zona de la parte superior es más baja. Para permitir el aprovechamiento máximo de la capacidad de almacenamiento, estas partes más bajas están cerradas con unas compuertas móviles.

En algunas presas, los excedentes de agua son tan grandes que hay aliviaderos en todo el ancho de la represa, de forma que la estructura es una sucesión de pilares que sujetan compuertas levadizas.

Otro tipo de aliviadero es el salto de agua, un canal de hormigón ancho, con mucha pendiente, que se construye en la base de algunas presas de altura moderada.
Las grandes presas de bóveda construidas en cañones rocosos tienen normalmente, río abajo, paredes demasiado inclinadas para utilizar aliviaderos de derrame.

Un ejemplo de esto es la represa Hoover, en el río Colorado (Estados Unidos), en la que se utilizan vertederos de pozo, que consisten en un conducto vertical que conduce agua del embalse, cuando el nivel es alto, hasta un conducto horizontal que atraviesa la presa y la lleva río abajo.


5 DESAGUADEROS

Además de los aliviaderos, que aseguran que el embalse no rebase la presa, los desaguaderos son necesarios para extraer de modo constante agua del embalse. El agua extraída puede descargarse río abajo, puede llevarse a los generadores para obtener energía hidroeléctrica o puede utilizarse para riego. Los desaguaderos son conductos o túneles cuyas entradas se encuentran a la altura del nivel mínimo del embalse. Estas tomas poseen unas compuertas o válvulas que regulan la entrada de agua.


6 PROTECCIÓN CONTRA LA EROSIÓN

Hay que evitar que el agua que se envía río abajo erosione la base de la presa. Para reducir la velocidad del agua se construyen unos embalses llamados cuencas amortiguadoras, que forman parte de las estructura de la represa. Existen dos tipos de estructura que se utilizan para disipar la energía destructiva que lleva el agua al caer.

Uno en el que el flujo rápido y de poca profundidad que baja de la presa se convierte en un flujo profundo y lento al hacerlo pasar por una falda horizontal o poco inclinada de hormigón, construida río abajo desde la base de la presa. En el otro tipo la base de la presa tiene una forma que desvía el flujo, que baja a gran velocidad, hacia arriba y lo hace girar. Este giro disipa la energía destructiva del agua.

7 TIPOS DE PRESA

Las presas se clasifican según la forma de su estructura y los materiales empleados. Las grandes represas pueden ser de hormigón o de elementos sin trabar. Las presas de hormigón más comunes son de gravedad, de bóveda y de contrafuertes. Las presas de elementos sin trabar pueden ser de piedra o de tierra.

También se construyen presas mixtas, por ejemplo de gravedad y de piedra, para conseguir mayor estabilidad. Además, una represa de tierra puede tener una estructura de gravedad de hormigón que soporte los aliviaderos. La elección del tipo de presa más adecuado para un emplazamiento concreto se determina mediante estudios de ingeniería y consideraciones económicas.

El coste de cada tipo de presa depende de la disponibilidad en las cercanías de los materiales para su construcción y de las facilidades para su transporte. Muchas veces sólo las características del terreno determinan la elección del tipo de estructura.

7.1 Presas de gravedad

 Presa de gravedad
Presa de gravedad

La presa de Shasta está situada en el río Sacramento, en el norte de California (Estados Unidos). Como todas las represas de gravedad, esta presa retiene el agua en el embalse (el lago de Shasta) por la simple fuerza de su peso. Construida con hormigón macizo, esta enorme estructura tiene 183 m de altura.

Tiene una anchura de 165 m en la base y sólo 9 m en la parte superior. Esta forma, típica de las presas de gravedad, contrarresta la fuerza que ejerce el agua contra la presa en el fondo del embalse, donde la presión es mayor.

Las presas de gravedad son estructuras de hormigón de sección triangular; la base es ancha y se va estrechando hacia la parte superior; la cara que da al embalse es prácticamente vertical. Vistas desde arriba son rectas o de curva suave. La estabilidad de estas represas radica en su propio peso.

Es el tipo de construcción más duradero y el que requiere menor mantenimiento. Su altura suele estar limitada por la resistencia del terreno. Debido a su peso las presas de gravedad de más de 20 m de altura se construyen sobre roca.

La presa Grande Dixence, en Suiza, que se terminó de construir en 1962, tiene una altura de 284 m y es una de las más grandes del mundo. Tiene una estructura de hormigón de gravedad de 700 m de largo, construida sobre roca.


7.2 Presas de bóveda

Este tipo de presa utiliza los fundamentos teóricos de la bóveda. La curvatura presenta una convexidad dirigida hacia el embalse, así la carga se distribuye por toda la presa hacia los extremos; las paredes de los estrechos valles y cañones donde se suele construir este tipo de presa. En condiciones favorables, esta estructura necesita menos hormigón que la de gravedad, pero es difícil encontrar emplazamientos donde se puedan construir.


7.3 Presas de contrafuertes

La represa del lago Tahoe, en el norte de California (Estados Unidos), es una presa de contrafuertes de planchas uniformes. La cara de la presa que está en contacto con el embalse es plana, mientras que por la otra cara la presa está soportada por una serie de contrafuertes. La presa del lago Tahoe mide 33 m de largo y tiene una altura de 5,5 m. Fue construida en 1913 para elevar el nivel del agua de este lago (un lago natural) a fin de disponer de más agua para regadíos.

Las presas de contrafuertes tienen una pared que soporta el agua y una serie de contrafuertes o pilares, de forma triangular, que sujetan la pared y transmiten la carga del agua a la base. Estas presas precisan de un 35 a un 50% del hormigón que necesitaría una de gravedad de tamaño similar.

Hay varios tipos de presa de contrafuertes: los más comunes son de planchas uniformes y de bóvedas múltiples. En las de planchas uniformes el elemento que contiene el agua es un conjunto de planchas que cubren la superficie entre los contrafuertes. En las de bóvedas múltiples, estas permiten que los contrafuertes estén más espaciados.

A pesar del ahorro de hormigón, las presas de contrafuertes no son siempre más económicas que las de gravedad. El coste de las complicadas estructuras para forjar el hormigón y la instalación de refuerzos de acero suele equivaler al ahorro en materiales de construcción.

Pero este tipo de presa es necesario en terrenos poco estables.

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