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EMBALSES Y TIPOS DE PRESAS
Ing. Washington Sandoval E., Ph.D
2012
USO DE LOS EMBALSES
• ENERGÉTICO
• ABASTECIMIENTO DE AGUA
• REGULACIÓN DE AVENIDAS
• RIEGO
• CONTROL DE AZOLVEZ
• TRANSPORTE FLUVIAL
• INDUSTRIA PISCÍCOLA
• RECREACIÓN
CLASIFICACIÓN DE LOS EMBALSES
CATEGORIA VOLUMEN (10^6M³) AREA (KM²)
MICRO <1 <1
MINI 1 a 10 1 a 2
PEQUEÑOS 10 a 100 2 a 20
MEDIANOS 100 a 1 000 20 a 100
GRANDES 1 000 a 10 000 100 a 500
MUY GRANDES 10 000 a 50 000 500 a 5000
GIGANTES > 50 000 > 5000
FUENTE: Zhelezniakov G. (1984)
EMBALSES DEL ECUADOR EMBALSE VOLUMEN 10^6 M³ CLASIFICACIÓN
DAULE PERIPA 6000 GRANDE LA ESPERANZA 450 MEDIANO MAZAR 410 MEDIANO CHONGON 280 MEDIANO TAHUIN 250 MEDIANO PAUTE 120 MEDIANO PISAYAMBO 100.7 MEDIANO POZA HONDA 100 MEDIANO MICA 50 PEQUEÑO SALVE FACCHA 10.5 PEQUEÑO AZUCAR 5 MINI AGOYAN 0.76 MICRO Elaborado: W Sandoval
NIVELES DE UN EMBALSE
• NIVEL DE AGUAS MÁXIMO EXTREMO (NAME)
• NIVEL DE AGUAS MAXIMO DE OPERACIÓN (NAMO)
• NIVEL DE AGUAS MINIMO (NAMin )
• NIVEL DEL VOLUMEN MUERTO (NVM)
• NIVEL DE AZOLVEZ (NA)
• NIVEL DE LA SOLERA DEL CAUCE (NSC)
NIVELES DEL EMBALSE
PROYECTO PAUTE
NIVELES DEL EMBALSE
PROYECTO AGOYAN
PRESAS
TIPOS DE PRESAS (VEGA M.)
CORTINAS (PRESAS)
Rígidas
De arco Arco simple Radio Constante
Arco gravedad Radio Variable
De gravedad (vertedoras y no vertedoras)
Mampostería
Hormigón ciclópeo
Hormigón simple
Hormigón armado
Hormigón Compact. R.
Alivianadas (huecas)
Ambursen (losas planas)
Arcos múltiples
Machones de cabeza
Contrafuertes
Flexibles
Enrocamiento
Con pantalla de hormigón
Corazón impermeable rigido
Corazón impermeable flexible
De tierra
Homogénea
De materiales graduados
Otras
FUNCIONES ESENCIALES • Función de una presa. Elevar el nivel del agua –
Formación del embalse. Retener excedentes-
• Necesidad Funcional. Evacuación del agua sobrante.
• Estructuras destinadas a la evacuación de caudales:
Aliviaderos superficiales
Aliviadero de medio fondo Desagüe de fondo
Toma H.
Túnel
Toma superficial
TIPOS DE PRESAS
• PRESAS DE HORMIGON
• De gravedad
• De arco
• De contrafuertes
USA
TIPOS DE PRESAS
• PRESAS DE TIERRA Y ENROCAMIENTO
• Homogéneas
• Zonificadas
• Con pantallas
España
PEGUEÑAS, MEDIANAS Y GRANDES PRESAS
• Pequeñas, H < 15 m. (25)
• Medianas, 15 < H < 50 m.
• Grandes, H > 50 m. (75)
Australia
PRESAS SEGÚN SU FUNCIÓN
• Presas de embalse (almacenamiento, regulación de caudales)
• Presas de derivación (incremento de carga)
China
PRESAS SEGÚN PERMITAN EL PASO DEL AGUA
• Presas de sección sorda
• Presas de sección vertedora
• Presas de sección mixta España
PRESA A GRAVEDAD Y DE ARCO
PRESA ALIVIANADA Y CONTRAFUERTES
PRESAS DE MATERIALES SUELTOS
PRESAS DE TIERRA HOMOGENEAS
Filtro invertido
Enrocado
PRESA DE ENROCAMIENTO
PRESA DE ENROCAMIENTO CON NUCLEO FLEXIBLE
PRESAS MÁS ALTAS DEL MUNDO
NOMBRE ALTURA MATERIAL PAIS
ROGÚN 335 TIERRA Y ENROCADO TAYIKISTAN
NUREK 310 TIERRA TAYIKISTAN
XIAOWAN 292 ARCO CHINA
GRANDE DIXENCE 285 CONCRETO/GRAVEDAD SUISA
INGURI 272 ARCO GEORGIA
VAYONT 262 ARCO ITALIA
MANUEL MORENO TORRES 261 TIERRA MEXICO
EMBALSES
EMBALSES: DAULE PERIPA, ESPERANZA Y POZA HONDA
BALANCE HIDRICO DE LA TIERRA
(IMAGEN DE:
http://www.ucm.es/info/diciex/proyectos/agua/El_agua_
en_la_tierra.html)
PRINCIPALES VERTIENTES HIDRORAFICAS DEL ECUADOR (Fuente FAO)
Vertiente Principales
Cursos Hídricos
Superficie
drenada1
(km²)
Precipitación
media anual
(mm)
Escorrentía
media anual
(mm)
Evaporación
media anual
(mm)
Pacífico Guayas
Esmeraldas
Catamayo Chira
121 279 1 543 950 593
Amazonas Napo Santiago
Pastaza
139 634 3 006 2 256 750
Islas
Galápagos
8 006 600 197 403
Total 268 9191 2 274 1 606 668
BALANCE HIDRICO PARA UN EMBALSE
CURVAS DE REMANSO
ho
BA
gQ
KKoi
BA
gQ
K
Qi
l
hs
s
/
/1
)/(1
/
/1
3
2
2
3
2
2
2
BgA
Q
RCA
Q
l
A
gA
Qi
dl
dhs
3
2
22
2
3
2
1
Lr = H/i Lr = 2H/i H
Cauces Anchos Cauces Angostos
i
SUPERFICIE LIBRE EN CANALES NATURALES
• Método estándar por pasos. Suponer un canal prismático que tenga las características medias geométricas e hidráulicas del canal natural (Ven Te Chow, 1983, p. 259).
• Método de la suma secuencial de caídas.
N H ΔH Q A1 A2 χ1 χ2 R1 R2 C1 C2 K1 K2 ΔH'
EQUILIBRIO DE VOLUMENES EN UN EMBALSE
Volumen de entrada = Volumen de salida ± Variación de volumen del embalse
PARÁMETROS DE UN EMBALSE
• Capacidad de Laminación. Relación entre el Caudal Máximo del Vertedero y el Caudal Máximo de Avenida. Qvmáx/Qafmáx. (embalse grande, Qvmáx/Qafmáx. < 0,5)
• Eficiencia. Relación entre Volumen Máximo Embalsado y Volumen de la Presa (10 a 60).
• Capacidad de Regulación o Almacenamiento. Relación entre el volumen de almacenamiento(Diferencia entre el Nivel del Vertedero y el Nivel de la Toma) y el Volumen Medio de Escurrimiento Anual de la Cuenca).
CURVAS DE VOLUMEN Y ÁREA
TRANSFORMACIÓN DEL HIDROGRAMA DE AVENIDAS
Qx
Qu
Qtr
Qmax
Vat
Vx
Vu
T
VT - Volumen Total Vu- Volumen utilizado en la CHE o riego. Va- Volumen de almacenamiento temporal (NMaxO-NNO)
HIDROGRAMA MODIFICADO POR UNA OBRA DE EXCEDENTES
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
HIDROGRAMA
VERTEDERO
Qx
Qmax
VOLUMEN RETENIDO EN EL EMBALSE
VOLUMEN DESCARGADO
BIBLIOGRAFIA
• Zhelezniakov G. y otros (1984). Hidrología, Hidrometría y regulación de escorrentía. Ed. Kolos. Moscú, Rusia.
• Sandoval W. (1993). Principios de la Hidráulica. Ed. ESPE. Quito, Ecuador.
• Instituto Ecuatoriano de Electrificación (1979). Proyecto Hidroeléctrico Paute. Folleto informativo. Quito, Ecuador.
• Instituto Ecuatoriano de Electrificación (1983). Proyectos Hidroeléctricos Agoyan. Folleto informativo. Quito, Ecuador.
• DINAGUA. (2011). Manual de Diseño y Construcción de Presas Pequeñas, Vol. 1:Diseño Hidrológico/Hidráulico. Montevideo, Uruguay.