Subpresiones en presas: drenaje e impermeabilización
Resumen
El documento explica la subpresión en las cimentaciones de las presas, una fuerza ascendente que reduce la estabilidad. Describe el drenaje como medida principal de control, con su colocación, su ventilación y la evacuación de agua. También explica la impermeabilización mediante inyección por taladros y el ensayo Lugeon, que verifica su suficiencia. Un estudiante aprenderá qué es la subpresión y cómo se controla.
Puntos clave
- La subpresión es una fuerza ascendente, perpendicular al plano de contacto, producida por el agua sobre una cimentación sumergida. Reduce las tensiones efectivas y el rozamiento.
- Terzaghi logró una mejor comprensión de las subpresiones, lo que revolucionó el diseño de presas.
- El drenaje es la herramienta principal para controlar la subpresión. Es más efectivo cuanto más cerca del paramento de aguas arriba y más profundo sea.
- Se busca una proximidad al paramento de al menos 2 m, para reducir las tensiones internas, y una mayor profundidad para cortar más diaclasas.
- La pantalla de impermeabilización rellena las diaclasas por donde se filtra el agua. Se inyecta a través de taladros separados cada 3 metros.
- La suficiencia de la impermeabilización se verifica con el ensayo Lugeon.
Subpresión en Cimentaciones de Presas
La subpresión es una fuerza ascendente y con dirección perpendicular al plano de contacto, producida por el agua sobre una cimentación sumergida. Es una fuerza desestabilizadora, dado que reduce las tensiones efectivas y la fuerza de rozamiento.
Hitos Históricos en el Control de la Subpresión
- Presas sobredimensionadas: Se diseñaban presas con dimensiones excesivas para asegurar compresión en los puntos críticos del paramento de aguas arriba, con el fin de evitar la formación de la cuña hidráulica que podría levantar la mampostería y producir el fallo.
- Contribución de Terzaghi: Terzaghi logró una mejor comprensión de las subpresiones, lo que revolucionó el diseño de presas.
Medidas para Controlar la Subpresión
Drenaje
El drenaje es la herramienta principal para controlar la subpresión. Se basa en dotar a la presa de un sistema de taladros en el cuerpo de la presa y en el terreno que permitan la salida de agua.
Colocación del Sistema de Drenaje
El drenaje es más efectivo cuanto más cerca del paramento de aguas arriba y más profunda sea la pantalla de drenaje. Se busca una proximidad al paramento (mínimo 2 m) para reducir al máximo las tensiones internas, y una mayor profundidad para interceptar el mayor número de diaclasas.
Estas condiciones conllevan complicaciones en cuanto a la ventilación y la evacuación de agua:
- El sistema de ventilación puede ser natural o forzado, con el objetivo de extraer los gases pesados de la zona baja de la presa.
- La forma de evacuación del agua dependerá de las dimensiones de la presa y de la cota de la galería. Existe un pozo en el punto más bajo de la galería inferior, equipado con una bomba que evacua el agua cuando este se llena. Este sistema implica un alto coste.
Impermeabilización
La pantalla de impermeabilización impide o reduce el paso del agua a través del cimiento. Se realiza rellenando las diaclasas del terreno por donde se filtra el agua para aumentar la pérdida de carga de agua y reducir la subpresión. Está compuesta por taladros cada 3 metros que son inyectados.
Ejecución de la Pantalla de Impermeabilización
La impermeabilización se realiza mediante inyección a través de taladros. Normalmente, solo se dispone una fila de taladros (longitudinalmente) separados cada 3 metros, aunque en zonas críticas pueden emplearse hasta dos filas.
La suficiencia de la impermeabilización se verifica mediante el ensayo Lugeon, que consiste en inyectar agua a presión con una bomba en una perforación previamente impermeabilizada y medir el volumen de agua que se ha podido inyectar.
Durante la fase de explotación, es crucial monitorear si los taladros de drenaje reducen su capacidad de evacuación.
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué es la subpresión en una presa?
Es una fuerza ascendente producida por el agua sobre una cimentación sumergida. Es desestabilizadora porque reduce las tensiones efectivas y la fuerza de rozamiento.
¿Cómo se verifica la impermeabilización de una presa?
Se verifica con el ensayo Lugeon. Consiste en inyectar agua a presión con una bomba en una perforación y medir el volumen de agua que se ha podido inyectar.
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