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Evolución de presas de enrocamiento compactado con face de concreto (ECFC) en el periodo de 1970 a 2015.

Segunda parte de la presentación realizada por el Ing. Bayardo Materón durante el acto público de incorporación a la Academia Nacional de Ingeniería.
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EDITORIAL

Por el Ing. Bayardo Materón.

5. PRESAS ALTAS EN CONSTRUCCIÓN
Al presentarse la ruptura de la losa en presas altas localizadas en valles estrechos y con la presencia de enrocamientos con granulometría uniforme (basaltos), surgió la preocupación de revisar las presas que se encontraban en construcción en los años 2006 y siguientes. Fue producido un gráfico en donde se estableció la relación adimensional entre el índice del valle y los módulos de compresibilidad de los enrocamientos colocando las principales presas construidas con enrocamientos compactados y las estructuras que presentaron problemas de fracturamiento por compresión de las losas centrales.
A continuación, se relatan los tratamientos efectuados en presas donde el autor tuvo la oportunidad de visitar y/o participar en el diseño y construcción.

5.1. Shuibuya, 233m, China
Durante la construcción de Shuibuya se utilizaron las siguientes medidas preventivas para evitar potenciales fracturamiento de la losa.
 Utilización de bordillo extrudido en el talud de aguas arriba.
 Utilización de compactadores (18 a 25t) con mayor peso y mayor número de pasadas (8).
 Adicción de agua en la compactación (150 l/m³).
 Introducción de elementos compresibles entre las juntas centrales para mitigar esfuerzos altos de compresión.
 Utilización de sellos externos corrugados con masillas especiales.

 Todas las juntas fueron tratadas con sellos externos.
 Losas próximas a los estribos de 7,50 m de ancho.

5.2. Bakún, 205m, Malasia
La presa de Bakún fue construida con una altura de 205 m y un volumen de 16.700.000 m³ con índice de A/H² = 3.02 de un valle estrecho.
Se incorporaron las siguientes medidas en el diseño:
 Aumento del espesor de losas centrales y de refuerzo.
 Adicción de agua en la compactación (150 l/m³).
 Mayor número de pasadas (8).
 Introducción de madera compresible entre las juntas centrales.
 Fue necesario cortar las juntas de la 1ª etapa de la losa e introducir madera para mitigar eventuales esfuerzos.

 Utilización de sellos corrugados externos con masillas especiales (GB).
 Losas próximas a los estribos de 7,50m de ancho.
 Aumento del material sobre la losa para cubrir el 40% de la altura.

5.3. Kárahnjúkar, 198m, Islandia
La presa de Kárahnjúkar tiene una altura de 198m y un volumen de 8.500.000 m³ en un valle estrecho con índice A/H² = 2.66 y construida con basalto compactado.
Se incorporaron las siguientes medidas en el diseño:
 Adicción de agua en la compactación en el verano (150 l/m³). Invierno sin agua.
 Número de pasadas variables. Capas de 0.60m a 0.80m dependiendo de la estación.
 Introducción de elementos compresibles bituminosos entre las juntas centrales.
 Fue necesario incrementar en 10cm las juntas centrales con aumento del refuerzo.
 Refuerzo especial entre juntas centrales (Anti Spalling).
 Aumento del material de relleno sobre la losa.

5.4. El Cajón, 188m, México
La presa del Cajón con una altura de 188m y un volumen de 10.900.000 m³ se encuentra localizada en un valle estrecho con índice A/H² = 3.21.
Se incorporaron las siguientes medidas en el diseño:
 Adicción de agua en la compactación (200 l/m³).
 Número de pasadas (6). Capas de 0,80m y e<0,22. Enrocamiento muy denso. Módulos altos. E >100MPa.
 Introducción de elementos compresibles cada tres juntas centrales para mitigar esfuerzos.
 Losas próximas a los estribos de 7,50m de ancho.
 Sellos externos de cobre con cobertura de cenizas volantes.

5.5. La Yesca, 209m, México

La presa de La Yesca fue construida con una altura de 209m y un volumen de 12.200.000 m³ en un valle estrecho con índice de A/H² = 2.14
Siendo los dueños del proyecto la Comisión Federal de Electricidad – CFE, propietaria también del Cajón se tomaron medidas similares para proteger la losa de esfuerzos compresivos altos.

5.6. Chaglla, 211m, Perú
Posteriormente en el año de 2016 se construyó la presa de Chaglla en el Perú con una altura de 211m y un volumen de 8.400.000m³ sobre el rio Huallaga en un valle muy estrecho con estribos inclinados con 50 a 70º y un índice del valle A/H² = 1.50.
Se incorporaron las siguientes medidas en el diseño:
 Adicción de agua en la compactación de los enrocamientos (200 l/m³).
 Número de pasadas (6) en capas de 0,60m y 0,80m.
 Enrocamiento muy denso. Módulos altos. E >100MPa.
 Introducción de elementos compresibles en las juntas centrales para mitigar esfuerzos de compresión.
 Losas próximas a los estribos de 7,50m de ancho.
 Sellos internos de cobre con sellos externos especiales de EPDM con cobertura de cenizas volantes en la junta perimetral y masillas en las juntas verticales.
 Introducción de un dren central vertical.

Es importante enfatizar que todas estas presas, después de los accidentes informados en este artículo, fueron construidas adecuadamente y se encuentran funcionando sin que se haya presentado rompimiento de la losa principal.

6. RESUMEN Y CONCLUSIONES
Es factible construir presas de enrocamiento compactado con cara de concreto con alturas superiores a los 250m en valles amplios o estrechos, incorporando las siguientes recomendaciones:
 Utilizar enrocamientos en capas delgadas (0.60 – 0.80 – 1.0m) con adicción de agua en proporciones > 200 l/m³.
 Compactar con densidades altas e índices de vacíos < 0.22.
 Utilizar compactadores vibratorios pesados > 20t y > 5t/m en el tambor.
 Introducir elementos compresibles en las juntas centrales que permitan mitigar excesivos esfuerzos de compresión.
 Utilizar sellos externos de EPDM con masillas especiales estables que se adapten a las condiciones del valle.
 Analizar la estabilidad y esfuerzos que se presenten en la presa utilizando métodos de elementos finitos.