Los embalses son lagos artificiales que se construyen mediante la

EMBALSES
Definición:
Los embalses son lagos artificiales que se construyen mediante la obstrucción en el lecho de
un río que cierra parcial o totalmente su cauce. La obstrucción se puede realizar a través de la
construcción de una presa, que es una barrera construida transversalmente en el río.
Elementos que conforman un embalse:
- Presa o dique: es la estructura que se encarga de retener el agua. Generalmente se coloca
en una garganta estrecha de tal forma que se forme en el valle un lago artificial.
- Aliviadero: es la estructura encargada de desalojar los excedentes de agua provenientes de
las lluvias que no se pueden almacenar en el embalse.
- Obra de toma: es un conjunto de estructuras que permiten captar las aguas del embalse
para llevarla hasta el lugar donde se debe satisfacer la demanda.
- Vaso de almacenamiento: es el lago artificial donde queda retenida el agua proveniente de
la fuente.
Propósitos de los embalses:
- Abastecimiento poblacional e industrial: el agua almacenada en el embalse debe
satisfacer la futura demanda poblacional o industrial. El agua debe ser de buena calidad
para que sea potabilizada y luego se utilizada en la población o en la industria.
- Riego: el agua almacenada es utilizada en épocas de sequía para el riego de cultivos. La
cantidad de agua almacenada en el embalse depende de la superficie a ser regada, el
contenido de humedad del suelo y otras solicitudes agrícolas.
- Hidroelectricidad: el agua del embalse es utilizada para producir energía eléctrica
mediante la transformación de la energía hidráulica del agua. Esto se logra a través de
turbinas, generadores y transformadores.
- Control de inundaciones: los embalses se construyen con la finalidad de que represen el
agua proveniente de las crecidas de un río; de esta manera se reducen los daños por
desbordamiento. En este tipo de embalses, el nivel de agua se encuentra lo más bajo
posible, de tal forma que sea capaz de almacenar el agua de la creciente y desalojarla a
través de las obras de descarga, sin que se produzcan daños aguas debajo del embalse.
- Control de sedimentos: en algunos casos el volumen de sedimentos que llega al embalse
principal puede general problemas, por tal razón, se construyen pequeños embalses aguas
arriba del embalse principal, los cuales funcionan como una trampa de sedimentos,
evitando así que lleguen al embalse principal. Si el control de sedimentos se realiza de
forma eficiente, se puede aumentar la vida útil del embalse y se evitan pérdidas
económicas.
- Recreación, caza y pesca: los embalses pueden ser construidos con funciones recreativas
si en el proyecto se incluyen la construcción de pequeños muelles para embarcaciones
deportivas y también otras instalaciones con fines turísticos. Además, se pueden usar para
la cría de peces, camarones y otras especies animales acuáticas.
- Embalse de usos múltiples: en algunos casos, los embalses se pueden destinar para
diferentes usos a la vez. Por ejemplo, un embalse para riego puede ser empleado también
para recreación o para abastecimiento poblacional.
Clasificación de las presas:
1. De acuerdo a su función:
- De almacenamiento: son presas que se encargan de almacenar agua en épocas de
grandes escorrentías para ser utilizada en épocas de sequía para satisfacer la demanda.
- De derivación: se encargan de elevar la superficie de agua sólo una pequeña altura para
que ésta pueda fluir hacia la toma.
2. De acuerdo a su altura:
- Grandes: alturas mayores a 15 metros.
- Pequeñas: alturas menores a 15 metros.
3. De acuerdo a los materiales de construcción:
- Tierra
- Enrocado
- Mixtas o zonificadas
- Concreto armado
- Concreto ciclópeo
4. De acuerdo con la alineación de la cresta:
- Cresta recta
- Cresta curva
Características de un buen vaso de almacenamiento:
1. Debe ser lo más impermeable posible.
2. Debe existir un sitio adecuado para colocar la presa (angosto, estribos estables, buena
capacidad de soporte e impermeable).
3. Debe poseer buena capacidad de almacenamiento, es decir, que se puedan almacenar
grandes volúmenes para un costo estructural razonable.
4. La cuenca debe ser poco productora de sedimentos.
5. El agua debe tener buena calidad para los fines previstos.
6. Debe ser geológicamente estable.
7. Deben existir buenos sitios para la colocación de la obra de toma y el aliviadero.
Estudios necesarios para la construcción de un embalse:
Para la realización de cualquier proyecto hidráulico es necesario que se recopile información
de la topografía, geología, hidrología, demanda y los materiales de construcción. Además es
necesario realizar un estudio de factibilidad para analizar la relación beneficio-costo.
1. Estudios topográficos:
Para poder conocer la capacidad de almacenamiento que tendrá el embalse es necesario
conocer la topografía de la zona a inundar y el área de la cuenca. También se requiere de
mapas topográficos detallados de la zona donde se ubicarán la presa, aliviaderos y obras de
toma.
En los planos del levantamiento de la cuenca se debe identificar la divisoria de las aguas, y
realizar las curvas de nivel correspondientes para determinar superficies, cauces principales
y pendientes de los mismos.
En la zona del embalse se efectúa una poligonal base; la topografía debe llevarse por
encima de los niveles de aguas máximas, tratando que la topografía sea lo más detallada
posible. Generalmente las curvas de nivel se dibujan cada 2 metros para embalses de poca
altura y cada 5 metros para embalses de mucha altura, a escalas de 1:1000 a 1:10000, de
acuerdo con la extensión del embalse.
En el sitio de la presa y del aliviadero se realizan levantamientos muy detallados con curvas
de nivel a cada metro, presentando generalmente planos a escala 1:1000 dependiendo de la
extensión de la zona.
2. Estudios geológicos:
Los estudios geológicos son de gran importancia, pues de sus resultados depende si la obra
se ejecuta o no. Deben realizarse en el vaso de almacenamiento, sitio de la presa, y en lugar
donde estén ubicados los aliviaderos y la obra de toma.
Los estudios geológicos se realizan principalmente mediante perforaciones practicadas en
la zona de la presa, aliviadero y toma; la profundidad de éstas depende de la altura de la
presa y del material encontrado durante las perforaciones. Adicionalmente se realizan
perforaciones a cielo abierto, obteniéndose de esta manera un conocimiento detallado del
subsuelo.
Además, se debe determinar la permeabilidad del suelo, a través de ensayos en los cuales se
inyecta agua a presión en las perforaciones realizadas.
Con la información geológica de la superficie y del subsuelo, se establecen los siguientes
parámetros:
- Capacidad de soporte de la fundación.
- Efectos de la carga hidrostática en los sitios donde se ubicarán las estructuras.
- Pérdidas de agua por infiltración.
- Efectos de la infiltración sobre la estabilidad de la presa.
- Tipo de tratamiento que debe realizarse en la fundación.
- Problemas que pueden presentarse durante la construcción, operación y mantenimiento
de las obras.
3. Demanda:
El consumo varía de acuerdo al tipo de servicio que se suministra, los cuales pueden ser:
riego, abastecimiento poblacional, hidroelectricidad, etc.
El consumo para abastecimiento de la población se calcula de acuerdo a la dotación de agua
necesaria por persona y por día; esto permite determinar un gasto o consumo medio, el cual
constituirá la base del diseño. La dotación para la población se ve afectada por varios
factores: climáticos, socioeconómicos, tamaño de la población, etc.
El consumo para riego es el suministro artificial del agua que las plantas necesitan para su
desarrollo y que no ha podido ser suministrado por las lluvias. Este consumo depende de
distintos factores como área regada, edad del cultivo, humedad del suelo, eficiencia de
riego, temperatura, etc.
El consumo para generar hidroelectricidad depende de la curva de demanda de energía de la
población.
4. Materiales de construcción:
Para la construcción de la presa, los materiales deben ser seleccionados adecuadamente y se
deben distribuir correctamente en la sección de la presa. Por lo tanto, se realizan estudios de
las características físicas y mecánicas de los suelos y su distribución en los depósitos o
préstamos.
La localización de los bancos de préstamos se hace siguiendo los criterios que se muestran
a continuación:
- Materiales impermeables: su localización se hace preferiblemente aguas abajo de la obra
y a la menor distancia posible. Cuando no se encuentre el material que reúna las
condiciones mecánicas aguas abajo de la obra, podrían localizarse los bancos de material
de préstamo en el vaso de almacenamiento, siempre y cuando el espesor del material que
quede por debajo de la capa a extraerse garantice la impermeabilidad del vaso.
- Materiales granulares: los bancos de grava y arena se utilizan para filtros y para la
elaboración del concreto necesario en la construcción. Una vez que se hayan localizado
los bancos, se hacen pozos a cielo abierto con el objetivo de estimar el espesor y área de
afloramiento y así calcular el volumen disponible. Se deben realizar ensayos
granulométricos y pruebas de desgaste del material.
- Materiales para enrocado: generalmente se encuentran localizados en las márgenes de
los ríos. Se debe analizar el grado de fracturamiento.
- Volúmenes de materiales: para cuantificar los volúmenes de material en los bancos de
préstamo, es necesario determinar topográficamente las áreas de los bancos, y hacer
pozos a cielo abierto, determinando su profundidad. Es necesario que el volumen de los
préstamos sea superior al requerido para la construcción de las obras, sin olvidar tomar
en cuenta el coeficiente de esponjamiento del material.
5. Estudios hidrológicos:
Los estudios hidrológicos se usan para determinar si una fuente de agua es suficiente para
satisfacer las demandas solicitadas. Para ello se debe contar con la siguiente información:
precipitación en la cuenca, evaporación, aporte o escorrentía de los ríos, aporte de
sedimentos, magnitud y frecuencia de las crecidas.
- Precipitación: se obtiene a través de registros de precipitación de las estaciones ubicadas
en la cuenca. Se deben estimar los datos faltantes.
- Evaporación: se obtiene a través de registros de evaporación que permitan estimar los
volúmenes de agua perdidos por este efecto.
- Aporte de los ríos: lo más adecuado es medir caudales en el río por un período largo de
tiempo, de tal forma que se puedan identificar las variaciones de caudal, los caudales
máximos y los mínimos.
- Aporte de sedimentos: cuando un curso de agua entra en un embalse, la velocidad del
agua disminuye, llegando a ser prácticamente nula en embalse de grandes dimensiones.
Esta reducción de la velocidad hace que los sedimentos transportados en suspensión y
los sedimentos transportados por el fondo se depositen en el embalse. El volumen de
sedimentos almacenados durante la vida útil de la obra permiten establecer la cota de la
obra de toma y el volumen muerto.
- Magnitud y frecuencia de las crecidas: todas las estructuras hidráulicas como aliviaderos
y obras de toma son diseñadas para que permitan el paso de una creciente sin que se
produzcan daños. El procedimiento más adecuado para determinar la creciente de diseño
de un río, es realizar mediciones en una estación de aforo localizada en la cercanía del
sitio de estudio, para luego aplicar métodos estadísticos a los registros obtenidos. Esta
creciente se elige en función del período de retorno, el cual depende de la importancia de
la obra.
Información extraída de: “Notas sobre Obras Hidráulicas, Embalses y Canales” del
Prof. Lionel Fernández. Facultad de Ingeniería. ULA. Mérida, Venezuela.