Diseño de presas de materiales sueltos: talud, filtros y desagües

Diseño de Presas de Materiales Sueltos

Elección del Talud

La elección del talud de una presa de materiales sueltos depende de varios factores:

• Características de los materiales: La granulometría y la pendiente natural del material influyen en la estabilidad del talud.
• Altura de la presa: A mayor altura, mayores serán las tensiones, que no deben superar el límite admisible del material.
• Condiciones del terreno de cimentación: Cuanto más débil sea el cimiento, más suave debe ser el talud.

Filtro

El filtro de una presa de materiales autoestables evita que las partículas finas sean arrastradas por el agua. Debe permitir una buena circulación del agua, utilizando materiales gruesos que impidan el arrastre de finos.

Objetivos del Filtro

• Evitar el arrastre de partículas del cuerpo de la presa.
• Garantizar una buena circulación del agua.

Tipos de Presas

• Presas heterogéneas
• Presas homogéneas

Diseño de Filtros Horizontales

La longitud del filtro horizontal se calcula como LF = (2/3)m, donde m es la proyección horizontal del talud aguas abajo.

Requisitos de los Materiales para el Filtro

Los criterios básicos usados por la norma española PG3 son:

1. Criterio de arrastre: D15F/d85 < 5
2. Criterio de permeabilidad: D15F/d15 < 5
3. Tamaño máximo: 6 mm
4. Pasante por el tamiz nº 200 ASTM < 5%

Caudal de Diseño del Desagüe

El desagüe consiste en un conjunto de tuberías que atraviesan la presa en su cota inferior. La entrada de agua se realiza mediante una arqueta protegida por tres mallas de diferente diámetro (12 mm, 25 mm y 40 mm). La salida del desagüe impacta sobre una solera de hormigón para disipar energía.

Clases Generales de Exposición del Hormigón

1. Ambiente no agresivo (inferior de edificios).
2. En función de la humedad (alta, media).
3. Corrosión por cloruros de origen marino (arena, sumergida, afectada por mares).
4. Corrosión por cloruros de origen distinto al marino.
5. Clase específica (clase H: zona helada; clase E: erosión producida por el agua).

Límites de Atterberg

Informan sobre el estado de consistencia de las partículas de un suelo. El parámetro que regula este estado es el contenido de humedad.

Índice de Plasticidad

Es la diferencia entre el límite líquido (LL) y el límite plástico (LP). Interesa que el IP sea pequeño, para que el LP sea mayor y el LL sea pequeño. En este caso, el material se comporta como un plástico.

Resguardo en una Presa de Materiales Sueltos

El resguardo es la diferencia de cotas entre el máximo nivel de agua en situación de avenidas y la coronación del núcleo. Se dispone un resguardo por:

• Un asiento excesivo de la presa.
• La posibilidad de una avenida superior a la de proyecto.
• Un mal funcionamiento de los desagües.

Compactación de Suelos: Ensayos Proctor

La compactación reduce el volumen de poros del suelo, aumentando su densidad y capacidad de soporte. El ensayo Proctor determina la curva de compactación (densidad seca vs. humedad) para una energía de compactación dada, obteniendo la densidad seca máxima y la humedad óptima.