Diseño y Construcción de Presas: Impermeabilización y Materiales

Presas de Materiales Sueltos: Núcleos y Pantallas

Ventajas de la posición del núcleo vertical con respecto al inclinado en las presas de materiales sueltos

  • El núcleo inclinado pesa menos sobre el terreno que el vertical, ofreciendo mayor compresión favorable a la impermeabilidad.
  • El espesor en la dirección perpendicular al núcleo es mayor y, por tanto, más impermeable.
  • La búsqueda de la profundidad del cimiento no afecta la posición de la presa.
  • Las posibles inyecciones en el núcleo o bajo su cimiento no presentan problemas.

Ventajas de la posición del núcleo inclinado con respecto al vertical en las presas de materiales sueltos

  • La inclinación produce un efecto favorable contra la fisuración. (No todas las opiniones coinciden).
  • Se comporta mejor ante los terremotos.
  • Puede inyectarse el cimiento mientras se construye la presa, aunque una vez construida y llena, se dificulta.
  • La presa se puede construir independiente del núcleo, a diferencia del vertical.

Ventajas de las pantallas artificiales sustitutorias de los núcleos en presas de materiales sueltos

  • En posición aguas arriba, toda la presa colabora en la resistencia al empuje hidrostático.
  • Si el material de la presa es drenante, se liberan las tensiones internas.
  • El contacto pantalla-presa no requiere filtros.
  • El talud puede tener mayor pendiente.
  • Al ser exteriores, son revisables y reparables.
  • Ante fisuras, no se degrada por lavado, como podría ocurrir con un núcleo.
  • Protege contra las olas sin necesidad de adiciones.
  • Su construcción es independiente del dique y rápida.

Aliviaderos: Consideraciones de Diseño

Ventajas del aliviadero en Cádiz

  • Flexibilidad de ubicación.
  • Gran longitud de vertido en el espacio disponible.
  • La alimentación vertical asegura el funcionamiento con caudales variados y la presión en todo el pozo.

Geomembranas en la Impermeabilización de Embalses

Características mecánicas que se les requiere a las geomembranas en la impermeabilización de embalses

  • Resistencia a la tracción.
  • Alargamiento en rotura.
  • Módulo de elasticidad determinado.
  • Resistencia al punzonamiento.
  • Resistencia al desgarro.
  • Resistencia al impacto mecánico.
  • Adherencia entre capas.
  • Resistencia a la perforación por raíces.
  • Resistencia de las uniones.

Características con respecto a la durabilidad que se les requiere a las geomembranas en la impermeabilización de embalses

  • Resistencia al ozono.
  • Resistencia al envejecimiento artificial acelerado.
  • Resistencia al envejecimiento térmico.
  • Resistencia a la migración de plastificantes.
  • Estabilidad dimensional.

Características que se les requiere a las geomembranas con respecto a su comportamiento una vez colocadas, en la impermeabilización de embalses

  • Resistencia al betún.
  • Resistencia a agentes químicos.
  • Permitir el almacenamiento de agua potable.
  • Resistencia a la extracción de aditivos por el agua.
  • Resistencia a la absorción de agua.
  • Resistencia a microorganismos.

Materiales y Hormigón en Presas

Criterios generales para una buena disposición de los materiales excavados en un embalse

  • En caso de existir desmonte en roca, se situará en el espaldón de aguas abajo.
  • Los productos más finos y menos drenantes se situarán en el espaldón de aguas arriba.
  • El material homogéneo sin clasificar se localizará en el núcleo o en la zona más interior del dique.
  • La disposición de los materiales debe tender al drenaje rápido en caso de fallo de la pantalla de impermeabilización.

Criterios que deben tenerse en cuenta a la hora de la selección de materiales obtenidos de lugares externos al emplazamiento del embalse

  • Aptitud del material para la construcción del terraplén.
  • Distancia de transporte.
  • Accesibilidad del emplazamiento.
  • Canon de extracción.
  • Impacto ambiental.

Aspectos Clave en la Construcción de Presas

Aspectos de los que pueden derivarse los daños de la pantalla de impermeabilización en embalses realizados con geomembrana

  • Juntas de la geomembrana realizadas in situ.
  • Líneas de contacto con estructuras rígidas.
  • Perforación o rasgado de la geomembrana por punzonamiento o tensiones excesivas.
  • Puenteo de la geomembrana por fallo del soporte.
  • Inestabilidad o degradación de los anclajes.
  • Envejecimiento rápido de la geomembrana.
  • Levantamiento de la pantalla por deficiencias en el drenaje.
  • Crecimiento de vegetación bajo la pantalla.

Aspectos que deben tenerse en cuenta para favorecer la reducción de temperatura de fraguado del hormigón y mejorar su trabajabilidad sin añadir mucha agua en presas de hormigón. Explícalos:

  • Usar puzolanas y cenizas volantes: permiten disminuir la cantidad de cemento y reducir el calor de fraguado, aumentando la durabilidad.
  • Usar áridos de menor tamaño y selección de los finos: esto reduce la disgregación por la vibración.
  • Uso de plastificantes y aditivos.
  • Usar medios de transporte menos disgregantes.

Aspectos constructivos a considerar durante la realización de la zanja para anclar la geomembrana en embalses:

  • El terreno donde se realiza la zanja, si es natural, debe ser adecuado.
  • Se mantendrá la máxima verticalidad de sus paredes y se redondearán las aristas donde apoye la geomembrana.
  • La banda de geomembrana introducida en la zanja cubrirá al menos toda su altura y el doble de su anchura en el fondo, plegándose en él.
  • Si se fija en una viga encerrada, debe realizarse como si se tratase de un apoyo sobre una obra de fábrica.

Fabricación y Unión de Geomembranas

Métodos de fabricación de la geomembrana que el proyectista debe considerar para compensar sus inconvenientes en la puesta en obra:

  • Extrusión: el material se pasa a través de una boquilla, seguido de una laminación. Se denomina coextrusión si se mezclan distintos materiales en diferentes capas.
  • Laminación: el material se pasa entre cilindros, controlando la tensión para evitar deformaciones una vez instalada. Es crucial evitar plásticos con memoria de deformación.
  • Doblado: consiste en el paso de dos o más láminas por un cilindro para obtener mayores espesores, intercalando mallas de nailon o poliéster para aumentar la resistencia.
  • Aplicación o revestimiento de un polímero sobre un soporte: este método, menos utilizado, se aplica cuando se trata de una malla muy cerrada y resistente.
  • Vulcanización: proceso para finalizar la fabricación del caucho una vez laminado.
  • Soplado: método muy empleado que se realiza mediante la aplicación de grandes burbujas en chimeneas de gran diámetro, consiguiendo láminas de grandes anchos pero con espesor poco uniforme y tendencia a las arrugas.

Precauciones a tener en cuenta respecto al despiece base para la colocación de la geomembrana:

  • Anchura de solape adecuada entre piezas conexas.
  • Orientación de la banda superior del solape hacia barlovento.
  • Dejar una holgura superficial suficiente.

Causas de posibles daños en la estructura de tierras que conforma el vaso de un embalse con geomembrana:

  • Flujos subterráneos incontrolados.
  • Deficiencias en la compactación de terraplenes.
  • Asentamientos excesivos.
  • Uso de materiales inadecuados.
  • Erosión por escorrentías superficiales.

Procedimientos de unión de geomembranas en embalses:

  • Adhesivos: útiles para casi todas las láminas, pero no ofrecen garantías de estabilidad a largo plazo.
  • Vulcanizado en caliente: utilizado con cauchos, proporciona una excelente unión, pero es difícil de realizar en obra.
  • Vulcanizado en frío: combinable con adhesivos, es realizable en obra, pero su calidad es inferior a la del vulcanizado en caliente.
  • Soldadura electrónica por ondas de alta frecuencia: proporciona una buena unión para realizarla en fábrica, pero no en obra.
  • Soldadura química mediante disolventes: de fácil utilización en obra con PVC, CPE y CSM.
  • Soldadura con aire caliente: apropiada para materiales termoplásticos.
  • Soldadura con aportación por extrusión de un cordón del mismo material: aplicable con HDPE en zonas singulares.

Procedimientos para enfriar los áridos en la confección de bloques de hormigón en presas:

  • Evaporación del agua superficial: mediante regado previo o pasándolos por una galería con aire frío.
  • Inmersión o aspersión en agua: sumergiéndolos en un tanque con agua a 5ºC durante 25 minutos o rociándolos con agua a 2.5ºC sobre una cinta móvil durante 5 minutos.
  • Aire frío: inyección de aire a -17ºC dentro del silo del árido de más de 20 mm de diámetro. El procedimiento de hormigonado nocturno posee un efecto limitado.