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.