Presa de Villalba de los Barros
Presa de Villalba de los Barros
La
presa de Villalba de los Barros está ubicada cerca de la población del mismo
nombre, en la comarca de la Tierra de Barros, aproximadamente en el centro de
la provincia de Badajoz.
Se
trata de una presa de materiales sueltos situada sobre el cauce del río
Guadajira, afluente del Guadiana, y su función principal es garantizar el
abastecimiento de las poblaciones de la Mancomunidad de Jaime Ozores y Feria, así
como a las localidades de Torremejía, Arroyo de San Serván y Fuente del
Maestre, situadas en la comarca de Tierra de Barros. También permitirá consolidar
los regadíos actualmente existentes en las márgenes del Guadajira, e incluso
realizar alguno nuevo.
Aguas
arriba de la presa la superficie de la cuenca vertiente es de 343 km2 con una
aportación media anual de 64,40 Hm3 y un caudal medio del río de 2,04 m3/s. La
importancia del embalse es notoria en cuanto a su capacidad, con un volumen
total a la cota del N.M.N. de 106 Hm3 y la superficie de embalse a esa misma
cota de 967 Ha.
La
lámina de agua en el embalse en los diferentes casos se encuentra a las cotas:
nivel máximo normal (N.M.N.) 326,00; nivel de avenida de proyecto (N.A.P.)
328,30; y nivel de avenida extrema (N.A.E.) 328,85.
Los
modelos a escala del aliviadero fueron realizados en colaboración con la
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid
y con el Centro de Estudios Hidrográficos (CEH) del CEDEX, que también ha sido
visitado por los alumnos de Organización y Gestión de Proyectos y Obras en
varias ocasiones.
La
visita fue realizada a poco de completarse el primer llenado del embalse, de
modo que, al igual que durante la fase de obras, el Grupo de Investigación en
Biología de la Conservación de la Universidad de Extremadura estaba llevando a
cabo un seguimiento ambiental, siguiendo los estrictos requerimientos de la
Declaración de Impacto Ambiental que las obras de estas características poseen.
Cuerpo de presa:
La
tipología de presa es de materiales sueltos con una altura desde el
cimiento de 45,50 m; una longitud de
coronación sin contar el aliviadero de 415 m; la coronación de la presa está
situada a la cota 331,00m.
En
el cuerpo de presa existen cinco partes diferenciadas en un corte transversal,
que serian en sentido de aguas arriba a aguas abajo: un manto de escollera en
el talud que le protege de la erosión del agua, el espaldón de aguas arriba
(con talud 2,5:1) compuesto por un material arcilloso, el núcleo situado en el
centro con material arcilloso y de gran impermeabilidad, seguido de un filtro
inclinado que comunica con otro horizontal formado por material granular
procedente de machaqueo con tamaños de menor a mayor para evitar la migración
de partículas finas del núcleo, y por último el espaldón de aguas abajo (con
talud 3:1) compuesto por un todo uno.
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Plano de la sección transversal del cuerpo de presa,
y secciones longitudinal y tipo de las galerías (Fuente: Ministerio de MA y MR
y M – Conf. Hidrográfica del Guadiana)
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Cuenta
con dos galerías de hormigón armado. La primera de ellas es la galería
perimetral de control del contacto de la presa con la cimentación, y la segunda
es la transversal a la presa, que sirve para realizar el desvío del río en fase
de construcción y posteriormente para alojar los desagües de fondo y toma en
fase de explotación, una vez ejecutados los tapones de cierre de su extremo de
aguas arriba. Esta galería tiene una sección importante, lo que en conjunción con
la ataguía, permitía evacuar avenidas de un periodo de retorno próximo a los
100 años durante el periodo de construcción.
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Plano de la planta general del cuerpo de presa
(Fuente: Ministerio de MA y MR y M – Conf. Hidrográfica del Guadiana)
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El
espaldón de aguas arriba, como es común en esta tipología de presas, está
protegido de la erosión que pudiera provocar el oleaje del agua mediante
bloques de escollera.
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Vista general del espaldón de aguas arriba de la
presa, protegido mediante escollera de la erosión por el posible oleaje en el
embalse
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El
espaldón aguas abajo está compuesto por material todo uno y no tiene función
impermeabilizante, únicamente resistente. Este espaldón tiene dos bermas, una
de 4m a la cota 314 y otra de 6m a la cota 301, estás bermas se realizan para
optimizar la sección de la presa y facilitar el acceso a las galerías.
El
espaldón se protege con tierra vegetal para ayudar a la formación de vegetación
que proteja el talud de la erosión meteorológica, y en parte inferior se
protege con escollera ante posibles erosiones en el desembalse por el
aliviadero y desagües de fondo.
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| Vista del talud de aguas abajo de la presa, protegido mediante plantación de herbáceas de la erosión meteorológica |
Cabe
mencionar la participación del Laboratorio de Geotecnia (LG) del CEDEX en los
estudios de cimentación de la zona central de la presa, con la colaboración de
la Dra. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Dña. Hermina Cano Linares,
profesora de geotecnia en la UAX.
Aliviadero de superficie:
El
aliviadero es del tipo lateral de labio fijo y frontal con restitución al río
mediante cuenco sumergido.
Se
sitúa en la margen derecha con una longitud total de 319 m y se construyó un
tajamar central de 50,00 m de longitud para partir la lámina y que llegara con
menor fuerza al cauce.
El
vertedero tiene un perfil tipo Creager con una longitud total de vertido de
20,00 m en sección rectangular, donde la altura de los cajeros va decreciendo
de arriba a abajo de 10,00 m a 6,00 m. La cota a la que se encuentra el umbral
del vertedero es la 326,00.
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| Planos de planta, alzado y secciones del aliviadero (Fuente: Ministerio de MA y MR y M – Conf. Hidrográfica del Guadiana) |
En
cuanto a su diseño se tuvo en cuenta una avenida de proyecto con un periodo de
retorno de 1.000 años, una precipitación máxima diaria de 120 mm, y un caudal
punta de avenida de 656 m3/s, resultando una altura de lámina máxima en el
aliviadero de 2,30 m, desaguando un volumen total de 35 Hm3. La avenida extrema se consideró para un
periodo de retorno de 10.000 años, con una precipitación máxima diaria de 150
mm, y un caudal punta de avenida de 869 m3/s, resultando una altura de lámina
máxima en el aliviadero de 2,85 m.
El
aliviadero se puede dividir en las siguientes partes según la forma y su
función (siempre siguiendo como fin evacuar el caudal necesario salvando el
desnivel y modificando su dirección para que el cauce en su reintegro sufra lo
menos posible):
- Embocadura frontal al embalse con los cajeros en ligero abocinamiento para facilitar la entrada del agua y como aletas de la excavación para sostener las tierras de los taludes aledaños.
- Tramo de 40 m de longitud aproximadamente con planta recta en el que mediante un perfil Creager se produce el resalto hidráulico pasando el flujo a régimen rápido, para poder salvar el desnivel e ir reduciendo la sección haciéndola así más optima.
- Tramo curvo en planta de 30 m de longitud siguiendo el eje, en el que se realiza el cambio de dirección con un radio muy amplio y se dispone el tajamar central de 50 m que realiza la partición de la lámina.
- Tramo recto en planta de 173 m de longitud, en el que se pierde casi toda la altura con una pendiente aproximada del17%.
- Cuenco amortiguador sumergido con una profundidad de 3 m y una longitud de 48 m.
- Obra de reintegro al río con protección de escollera en las proximidades de la salida del cuenco.
La
obra se completa con un paso superior de vigas prefabricadas de 22 metros de
longitud sobre el aliviadero para dar continuidad al camino de coronación de la
presa y permitir el acceso a la margen derecha.
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| Detalle del plano de la planta del aliviadero de superficie (Fuente: Ministerio de MA y MR y M – Conf. Hidrográfica del Guadiana) |
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| Embocadura del desagüe de superficie, sobre la que se apoya el espaldón. Se puede observar también el espaldón de aguas arriba de la presa, protegido mediante escollera de la erosión de las aguas |
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| Embocadura frontal al embalse y perfil Creager en tramo recto |
Como ya se ha mencionado, para el diseño del aliviadero se realizo un modelo reducido en el Laboratorio de Hidráulica y Mecánica de Fluidos de la E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid, ya que los modelos numéricos para estos sistemas hidráulicos todavía no están totalmente perfeccionados y resulta muy útil observar antes su funcionamiento y ver los posibles problemas que se podrían producir. De este modo, una vez ensayado se tomo decisión de introducir un tajamar central en el tramo curvo que partiera la lámina en dos disminuyendo las turbulencias y acoplándose mejor a ese cambio de dirección.
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| Tramo curvo de 30 m en planta con tajamar central de 50 m para partir el flujo |
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Tramo recto en planta de 173 m de longitud y
pendiente del 17% aproximadamente. Al fondo el cuenco amortiguador sumergido de
48 m de longitud y la obra de reintegro al río con protección de escollera
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Galería perimetral:
La
galería perimetral sigue el contacto de la presa con su cimiento, empotrándose
en la roca unos 4 m, colaborando de esta manera al cierre hidráulico del vaso
del embalse y posibilitando el tratamiento del terreno desde la misma mediante
inyecciones.
Se
puede acceder a esta galería desde la galería de desvío y de desagües de fondo
y toma.
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| Acceso a la galería perimetral desde la galería de desagües y toma |
Presenta
una única sección en toda su longitud, de tipología galería visitable, con 2,30
metros de altura hasta la clave y ancho libre de 1,80 metros. La bóveda es de
un único radio, como es habitual, de 0,90 metros. Se dispone así mismo de un caz
circular para recoger las posibles filtraciones en el lateral de aguas arriba
de 0,25 metros de diámetro.
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| Descenso de la galería perimetral siguiendo el contorno de la cimentación de la presa. Nótese la canaleta para la recogida de agua infiltrada en el lateral de aguas arriba |
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| Conexión con la galería de fondo desde la cámara de válvulas |
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| Vista del otro lateral de la galería perimetral por encima de una de las tuberías de acero del desagüe de fondo. Obsérvese cómo la canaleta de recogida de agua infiltrada del paramento de aguas arriba queda en el sentido opuesto a la primera foto de las galerías |
Desvío y galería de desagües de fondo:
La
galería de desagües y tomas está situada en la margen izquierda de la
presa con una longitud de 210,00 m.
La sección interna del túnel tiene un
ancho en solera de 6,00 m y una altura desde la clave hasta la solera de 5,00
m.
En
la parte intermedia existe una cámara de válvulas con un ancho igual que el
túnel y una altura de 8,50 m. Inmediatamente aguas arriba de la misma se
ejecutó un tapón de hormigón para cegar la galería una vez ya no fue necesario
su uso como túnel de desvío del río en la fase de construcción.
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| Repetición nuevamente del plano de la sección transversal del cuerpo de presa, y secciones longitudinal y tipo de las galerías (Fuente: Ministerio de MA y MR y M – Conf. Hidrográfica del Guadiana) |
Por
esta galería discurren las dos conducciones para los desagües de fondo, de
1.000 mm de diámetro cada una y en acero inoxidable, a poca distancia sobre el
suelo y una en cada lateral del túnel.
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| Vista general de la galería de desagües y toma, vista desde la cámara de válvulas y mirando hacia el exterior aguas abajo. En el plano inferior las dos tuberías de los desagües de fondo, y en el superior la tubería de toma |
La
captación de agua en el embalse para abastecimiento se realiza mediante una
toma flotante que permite coger el agua siempre en superficie para asegurar la
mejor calidad posible, siempre mayor en superficie que a profundidades
sumergidas.
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| Vista del embalse, con la plataforma flotante para la toma de agua y que también marca la embocadura del desagüe de fondo |
De
ella parten dos conducciones de diámetro 800 mm hasta la cámara de válvulas,
donde mediante un tubo pantalón se unen a una sola tubería de 1.000 mm de
diámetro también de acero inoxidable y que discurre elevada sobre uno de los
hastiales de la galería.
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| Detalle de la zona donde se ubican las válvulas de mariposa motorizadas de la toma de agua y las dos tuberías de 800 mm de la misma pasan al macizo de hormigón que protege el tubo pantalón del que parte la única tubería de 1000 mm de acero inoxidable que discurre elevada por el túnel |
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| Vista de la conexión de la galería con la cámara de válvulas, con arranque de las tuberías de los desagües de fondo, en la zona inferior y a cada lado de la galería, y de la tubería de toma elevada en uno de los hastiales |
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| Vista de la bóveda de la cámara de llaves en la galería del desagüe de fondo, elevada unos 8,5 metros de la solera del túnel a su clave. Se pueden observar los ganchos instalados en la bóveda para permitir la elevación y colocación de los equipos electromecánicos |
Cámara de válvulas:
La
cámara de válvulas, situada al final de la actual galería visitable de desagües
y toma (y que en fase de obra actuó como túnel de desvío del río), aloja los equipos
electromecánicos de control y cierre de las diversas tuberías de desagüe y
toma.
Así,
se disponen en la cámara cuatro válvulas de compuertas tipo Bureau, dos en cada
conducción de los desagües de fondo con aductores de aire aguas abajo de cada
una de ellas; y 2 válvulas de mariposa motorizadas en las conducciones para
abastecimiento (se han visto sus fotos antes).
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| Vista general de la cámara de válvulas y los elementos de control de las dos tuberías del desagüe de fondo: dos válvulas de compuerta motorizadas y dos aductores de aire en cada uno de los desagües |
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| Otra vista de la cámara con la válvula de compuerta de aguas arriba (nº 2) y su aductor de aire del desagüe oeste, así como del tapón de hormigón que ciega el antiguo túnel de desvío del río |
Para
evitar daños a las válvulas de compuerta y no abrirlas nunca estando en carga aguas
arriba y con la tubería vacía aguas abajo, se disponen de las correspondientes
tuberías de bypass a ambos lados de cada una de ellas.
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| Válvulas de compuerta de la tubería este (la nº 3 aguas abajo y la nº4 aguas arriba). Nótense los tubos de menor diámetro del by-pass de cada válvula de compuerta. También se pueden observar los aductores de aire (ventosas) para el llenado y vaciado de las tuberías principales (una para el pequeño segmento entre las válvulas de compuerta, la otra para el tramo hasta la caseta exterior de válvulas) |
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| Tapón de hormigón que separa la cámara de válvulas de la parte aguas arriba del que fuera túnel de desvío durante las obras |
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| Cuadro eléctrico y control de la central hidráulica para accionamiento de las diferentes válvulas de la cámara |
Desagüe de fondo:
Con
el fin de evitar el desgaste por uso y daños a las válvulas de compuerta
situadas en la cámara de válvulas, para la operación normal de los desagües de
fondo se disponen dos válvulas tipo Howell-Bunger a la salida al exterior de
los desagües.
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| Vista de la caseta exterior de operación de las válvulas Howell-Bunger del desagüe de fondo y de las propias válvulas |
Las
válvulas Howell-Bunger o de chorro hueco son válvulas especialmente diseñadas
para disipar la energía del agua en salidas de conducciones de gran diámetro
como las que existen en presas, y preparadas para su funcionamiento en carga.
Para
la apertura de estas válvulas, la pieza cilíndrica de cierre (en gris mate en
las fotos) se desliza hacia atrás (sobre la parte gris brillante que se ve en
las fotos) para permitir el paso de agua que se ve impulsada en forma de corona
o penacho al desviarse por el choque contra la pieza interior en forma de cono
que se localiza en el extremo de la válvula terminando la sección de la
tubería.
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| Válvulas Howell-Bunger del desagüe de fondo en posición cerrada |
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| Apertura de las válvulas Howell-Bunger del desagüe de fondo |
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| Válvulas Howell-Bunger del desagüe de fondo recién cerradas. Se puede notar parte de la protección de escollera en la parte superior del cuenco |
Apertura de los desagües de fondo de la presa de Villalba de los Barros (desagüe izquierdo)
Apertura de los desagües de fondo de la presa de Villalba de los Barros (desagüe derecho)
Otros elementos de control:
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| Caseta de control y torre de telecomunicaciones y alarma (obsérvense los altavoces para avisos de vaciado o de alarma) |
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| Sensor de flujo y señalización del mismo para evitar golpes y PRL en una de las dos tuberías de acero inoxidable de diámetro 1000 del desagüe de fondo |
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| Sensores de flujo en la tubería de diámetro 1000 mm para el abastecimiento |
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| Detalle del sensor de flujo en tuberías RISONIC tipo C de la marca Rittmeyer (MFATCx) |
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| Distribución de sensores de flujo tipo risonic de la marca Rittmeyer dentro de una tubería (Fuente: Rittmeyer.com) |
Por último, nuestro
más sincero agradecimiento al Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos D. Álvaro
Paniagua De la Calle, Jefe de Servicio de Explotación de Vegas Bajas y Presas,
de la Confederación Hidrográfica del Guadiana, quien atendió de forma exquisita
a nuestros estudiantes y profesores por el amplio recorrido de las instalaciones
con abundantes explicaciones, visita a galerías, encendido de máquinas,
válvulas, etc., así como al personal encargado de la explotación de la presa de
Villalba de los Barros durante nuestra visita del 28 de abril de 2015.
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