Concreto para presas
Gregorio B. Mendoza
Fotos Cortesía Ken Hansen
El Concreto Compactado
con Rodillo (CCR) o
Roller Compacted Concrete
es uno de los conceptos
clave en la industria de
construcción de presas
en el mundo actual.
Las lecciones que se derivan del CCR en cada presa construida se han aprovechado sucesivamente en la metodología de construcción, adecuación de plantas, equipo y comportamiento estructural obtenidos para generar una constante en la que, paso a paso, ha incrementado el nivel de confianza y el camino a la perfección en la construcción de uno de los proyectos de ingeniería más exigentes de la industria: una presa.
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Este elemento, que es el más importante de una central hidroeléctrica, depende en gran medida de las condiciones orográficas de terreno, curso del agua donde se realiza, pero sobretodo, de los materiales con que está construida, los cuales pueden ser: tierra, mampostería, concreto, concreto reforzado, concreto compactado (CC) y concreto compactado con rodillo CCR. Siendo éste último, el que reporta un incremento en su demanda por los beneficios comprobados en las últimas décadas. Aquí mencionaremos por qué es mejor construir con CCR.
Un poco de historia
Las primeras aplicaciones del concreto compactado con
rodillo en la construcción de presas se remontan a 1960 en Taiwan;
ahí se utilizó para la construcción de la presa
de Shihmen. Un década más tarde, al comenzar los años
setenta, varios ingenieros propusieron la utilización del CCR
en la construcción de presas de gravedad. Pero es quizá
hasta los años de 1974 y 1975 en la reconstrucción de
la presa de Tarbela, en Pakistán, cuando hace su ingreso el CCR
como un material competitivo en la construcción de presas. Desde
entonces cada vez son más las obras en que se evalúa y
se decide por el CCR como el mejor material para la conformación
de presas.
El ingeniero Kenneth D. Hansen, en la actualidad el consultor y autor
más reconocido en el mundo sobre roller compacted concrete for
dams, ha dado a conocer sus investigaciones en más de 400 conferencias
magistrales en países como Chile, Turquía, España,
Perú, Brasil, Canadá, India, entre otros. Además
de que éstas han sido editadas por firmas editoriales como McGraw-Hill.
A él recurrimos para conocer las características y consideraciones
más importantes del tema, mismo que, por cierto, abordará
en el FIC 2009 organizado por el IMCYC.
¿Cómo podemos definir este
material y cuáles son sus características principales?
El CCR puede ser simplemente definido como un concreto
especial que es compactado con un rodillo vibratorio. Este concreto
es más que un nuevo material; es un nuevo método de construcción
con el cual se obtienen beneficios específicos. Dentro de sus
características principales podemos encontrar una mayor resistencia
en sus propiedades mecánicas con una presencia menor de cemento
y además el beneficio de
poder instalar grandes volúmenes en un periodo de tiempo corto.
En él, los agregados juegan un papel importante en los costos
ya que deberán de considerarse agregados que estén cerca
de la zona que cumplan las exigencias, que minimicen los vacios en la
mezcla y por lo tanto, la cantidad de mezcla (cemento, puzolanas y agua)
necesaria para alcanzar las exigencias a compresión.
En la actualidad, en todos los continentes existen presas construidas
con CCR y se siguen diseñando. Sin embargo, es importante aclarar
que no todas se han construido y diseñado con mezclas similares
pues se tienen registros de contenidos de material cementante (cemento
Pórtland más puzolanas) variando desde 70 hasta 240 kg/m3,
implicando concretos con comportamientos en estado suelto, diferentes
durante el proceso de las reacciones químicas y como producto
final”.
Profundizando en la respuesta de nuestro entrevistado, podemos mencionar
que dentro de este método se generan dos escenarios diferentes:
los elementos construidos con mezclas de bajo contenido de cemento y
las de alto contenido. En el caso de las primeras, éstas tienen
características tales como: un menor desarrollo de calor durante
el proceso de hidratación, alta permeabilidad, densidad moderada
y una menor trabajabilidad con el concreto.
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Pero ¿cuál
es el criterio para la selección de un concreto de estas características?
“El criterio principal para tomar una decisión
sobre el concreto a utilizar en una presa, es básicamente, el de
las condiciones particulares del lugar, así como la disponibilidad
de agregados de calidad hallados en la zona”. Sin embargo, los retos
que actualmente enfrenta este material son diversos. Hansen señala,
que “entre los grandes desafíos que enfrenta el desarrollo
de ingeniería de las presas están la rentabilidad y el determinar
factores como el control de la deformación. No obstante, en Estados
Unidos y otros países desarrollados, ya es un gran reto obtener
los permisos necesarios que avalen el impacto ambiental de una presa,
quizá sea esto la primer dificultad a vencer”.
Según informes económicos de las presas construidas con
CCR en todo el mundo se puede decir que son más económicas
(aunque no más fáciles de construir), debido al menor número
de obras adicionales necesarias para lograr la impermeabilización
ya que las pendientes de las caras de la presa son más altas, lo
que trae como consecuencia menores volúmenes de mezcla.
¿Qué sucede
con la rentabilidad y seguridad en estos grandes retos de ingeniería?
“Las presas realizadas con CCR han tenido un excelente
rendimiento en cuestión de seguridad y un bajo mantenimiento, en
comparación con otros sistemas. Hansen pone de ejemplos la presa
Longtan en China, la cual alcanza una altura de 216.5 m, o los 272 m de
la presa High Diamer Basha, en Pakistan, con lo cual se comprueba el avance
que se ha obtenido en esta materia al mejorar todos los procedimientos
que involucran este tipo de concretos, tales como su realización
en las plantas realizadas en el sitio, su transporte y su colocación.
Consideraciones
de altura
El trabajo de logística tiende a ser intensivo. Se debe garantizar
la supervisión de todos los procesos, desde la planta in situ,
a la cual se le suministran las proporciones adecuadas de la mezcla, hasta
su transportación al lugar de su colocación por medio de
bandas o transporte especial rodado que permite sea suministrado en el
lugar preciso para esparcirlo y ser compactado con los rodillos vibratorios.
Sin duda, lo más importante del proceso resulta ser la continuidad
de todas las etapas de producción ya que debido a los grandes volúmenes
se requiere equipo especial que sea capaz de producir la demanda diaria
sin interrupciones.
Otro factor
digno de mención es el clima. En el diseño de una presa
localizada en regiones con altas variaciones en la temperatura, se deben
tomar las precauciones del caso para controlar los esfuerzos de origen
térmico. Además, se recomienda tener en cuenta el régimen
de lluvias ya que la construcción se puede ver afectada cuando
éstas son muy fuertes o continuas.
Una vez estudiadas las variables mencionadas se realizan varios prediseños
o estudios de factibilidad para después profundizar en aquellos
que arrojen las mejores perspectivas. En suma, podemos resumir que hay
tres requerimientos esenciales para que una presa RCC sea exitosa. Primero,
el diseño razonable que permita que sea construida rápidamente;
segundo, obtener una mezcla de RCC cohesiva y sin segregación;
y tercero, generar una metodología de construcción optimizada
continúa en la producción de concreto y abastecimiento de
sus agregados.
Las expectativas de México
En mi viaje a México, espero que mis conferencias
propicien y favorezcan la difusión sobre el uso de la RCC para
la construcción de nuevas presas y la rehabilitación de
las represas existentes. En el proceso, espero reunirme con los ingenieros
y los contratistas ya que aunque sé que una de las dificultades
mayores para el uso de este proceso es que muchos ingenieros se han especializado
en resolver sus diseños con terraplenes de rocas o concreto armado,
creo que existen grandes oportunidades y ventajas para cambiar esta tendencia”.
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