Estudios geológicos: Claves para la ingeniería de presas

Los estudios geológicos detallados del terreno son esenciales para garantizar la seguridad y la eficiencia a largo plazo en las presas y sus embalses. La geología juega un papel crucial en el desarrollo de estas instalaciones, ya que afecta a diversos aspectos del diseño, la construcción y la operación de estos aprovechamientos. Influye, por ejemplo, en procesos tan importantes como la selección de su ubicación o la tipología estructural de la presa, teniendo presente además otros aspectos tan importantes como el riesgo sísmico, la permeabilidad del terreno, la erosión y estabilidad de las laderas del embalse o la carga sedimentaria que transporta el río.

Fases cruciales en la construcción de presas 

Evaluación de impacto ambiental y sostenibilidad

La evaluación de impacto ambiental (EIA) y la evaluación de la sostenibilidad (que considera también los aspectos económicos y sociales del proyecto) son procesos determinantes en el desarrollo de una presa, ya que buscan valorar su influencia en el medio ambiente y la sociedad y mitigar los posibles impactos negativos. 

Primero se realiza una evaluación en las etapas tempranas del proyecto, antes de la construcción de la presa. Se identifican los posibles impactos ambientales y se establece un marco para la evaluación. Se recopilan datos detallados sobre el entorno natural y social del área afectada. Esto requiere un exhaustivo conocimiento sobre geología, hidrología, biodiversidad, calidad del aire y agua, así como aspectos socioeconómicos de las comunidades locales. Posteriormente, se evalúan los posibles impactos ambientales y sociales asociados con la construcción y operación de la presa mientras se llevan a cabo consultas con las comunidades locales, grupos de interés y expertos para obtener sus opiniones y preocupaciones. La retroalimentación de la comunidad local puede influir en el diseño y la mitigación de impactos. 

Durante el estudio, se analizan diferentes opciones y ubicaciones para la presa, evaluando alternativas que minimicen los impactos ambientales y sociales, y desarrollando planes de mitigación para los mismos. Estos pueden incluir medidas para preservar la biodiversidad, proteger el suelo y el hábitat acuático, garantizar la seguridad de las estructuras o gestionar la reubicación de comunidades afectadas.

Además, después de la construcción de la presa, se implanta un programa de monitoreo continuo para evaluar la efectividad de las medidas de mitigación y abordar cualquier impacto no anticipado. 

Análisis geológico y selección de sitios: la importancia de la geología en la construcción de las presas

La selección del sitio de implantación de la presa (llamado “cerrada”) es uno de los procesos más importantes del proyecto y se encuentra fuertemente influenciado por la geología del área en cuestión, que determina la idoneidad del emplazamiento, afectando a aspectos clave del diseño y la construcción de la instalación. La resistencia y la estabilidad del terreno de apoyo —preferentemente rocoso— son factores esenciales que permiten estimar el comportamiento de la presa cuando entre en operación. Si el sustrato resulta competente, puede soportar el peso propio de la presa y resistir los empujes hidrostáticos generados por el embalse; pero si el terreno subyacente es débil, podría ser necesario realizar trabajos geotécnicos adicionales para fortalecer el cimiento de la presa y así garantizar su estabilidad a largo plazo. También es importante analizar la permeabilidad del subsuelo de cara a minimizar las filtraciones bajo la presa una vez entre en carga, que podrían afectar a su estabilidad.
 

Para la elección del sitio es también muy importante conocer la actividad sísmica, en la influye de forma directa la geología. Se realizan estudios para identificar las fallas sismogénicas próximas a la presa y su embalse, para evaluar la historia sísmica y la probabilidad de producción en el futuro de terremotos y su magnitud. La información geológica es crucial para diseñar estructuras resistentes a los eventos sísmicos y para implementar medidas de mitigación de este riesgo.

La importancia de la caracterización geológica del emplazamiento de una presa es de igual forma extensible al resto de infraestructuras que conforman los aprovechamientos hidroeléctricos: los accesos, las tomas y desembocaduras del agua, las conducciones hidráulicas (canales o túneles) y las centrales, elementos todos ellos íntimamente relacionados con el terreno que los sustenta y envuelve.

Diseño y modelado de ingeniería avanzada

Los ingenieros deben tener en cuenta las características geológicas del sitio para garantizar la seguridad, la estabilidad y la adecuada selección de las distintas tipologías de presa. Para ello, se utilizan modelos geotécnicos que ayudan a la selección de la tipología y permiten la optimización en el diseño de la presa. Estos modelos se usan por ejemplo para simular e interpretar el comportamiento del terreno bajo nuevas y diferentes cargas y condiciones respecto a su estado natural, y su interacción con la propia presa. Se analiza la resistencia al corte y la deformación del cimiento, bajo las cargas inducidas por la presa y el embalse, lo que ayuda a prever posibles problemas y optimizar el diseño. Igualmente, los modelos geológicos y geotécnicos ayudan a predecir cómo el suelo responderá a las fuerzas sísmicas, permitiendo el diseño de estructuras resistentes a los eventos sísmicos previsibles, sin comprometer la seguridad.
 

También es importante el modelado hidro-sedimentológico, que permite prever la naturaleza y el régimen de acumulación de sedimentos en el embalse, para así poder planificar medidas de gestión eficiente.

Conoce las presas de Iberdrola

Presa de Aldeadávila

La central hidroeléctrica de Aldeadávila se encuentra en un amplio cañón del tramo inferior del río Duero a su paso por la provincia de Salamanca y está considerada una de las obras de ingeniería hidroeléctrica más importantes de España en cuanto a su potencia instalada y su producción de electricidad. El complejo posee dos centrales: Aldeadávila I, puesta en marcha en 1962 con un salto bruto de 139,80 metros; y Aldeadávila II, en funcionamiento desde 1986 con un salto bruto de 137,83 metros.

Por su orografía, el río Duero, con paredes de roca de más de 400 metros de altura, ofrece muy buenas condiciones para los embalses. Además, el gran caudal que el río adquiere en este punto, junto al desnivel existente en este tramo del río Duero, son los que permiten que Aldeadávila sea la central hidroeléctrica de mayor producción de España. También es una de las presas más altas de España, con 139,50 metros de altura y 250 metros de longitud de coronación. La estructura principal de esta instalación figura bajo tierra: cuenta con 12 kilómetros de túneles.

Presa de Cortes- La Muela

El complejo de Cortes-La Muela está ubicado en un impresionante cañón del río Júcar. Primero, en 1983, se instaló la presa de Cortes, con una altura de 116 metros y tipo arco-gravedad, y La Muela I. En 2015 se amplió el complejo con la construcción de la central hidroeléctrica La Muela II que convirtió a este complejo en el de mayor potencia instalada de Europa. Por otra parte, mientras la central de Cortes II se creó a partir de un pozo artificial cilíndrico, las centrales de La Muela I y La Muela II son subterráneas en caverna y para su construcción se excavaron 635.000 m3 y 270.000 m3, respectivamente. 

En estas dos centrales hidroeléctricas se conecta el embalse inferior con el depósito superior gracias a dos tuberías forzadas que permiten salvar un desnivel de 500 metros, una de 4,80 metros de diámetro y 950 metros de largo en el caso de La Muela y otra de 5,45 metros de diámetro y 850 metros de largo en La Muela II. Estas centrales de bombeo son los únicos sistemas de almacenamiento masivo de electricidad y permiten gestionar de forma eficiente la cobertura de las horas pico. 

Presa de Tâmega

El proyecto hidroeléctrico Tâmega conlleva la construcción de tres centrales: Gouvães, Daivões y Alto Tâmega, que se levantarán sobre el río Tâmega, un afluente del Duero localizado en el norte de Portugal, cerca de Oporto. La creación del embalse de Daivões ha implicado la construcción de un puente de unos 200 metros de longitud y 35 de altura. Este embalse de Daivões es el depósito inferior de la Central Hidroeléctrica de Bombeo de Gouvães. Esta central es reversible, es decir, permite almacenar agua del embalse de Daivões en el de Gouvães, aprovechando los más de 650 metros de diferencia de cota entre ambos. De esta forma, se puede bombear la energía cuando haya un exceso de producción y recuperarla cuando sea necesario. 

En marzo de 2021 concluyó el primer llenado del embalse de Daivões. Con él se ha culminado un gran trabajo de diseño y ejecución de una presa de hormigón de tipo arco de gravedad de 77,5 metros de altura y 265 m de longitud de coronación. Para los hormigones de este complejo hidroeléctrico se está empleando la cantera de Gouvães que ya ha superado la producción de 2 millones de toneladas de áridos. En la actualidad se está procediendo al primer llenado de la presa de Alto Tâmega, tipo bóveda,  de 104,5 m de altura y con una capacidad de embalse de 132 Hm3.