Ing. Eduardo Castell

1. Ing. Eduardo Castell MIEL I: PRESA EN CCR RECORD MUNDIAL EN ALTURA Humberto Santana L - Guillermo Castro O - Eduardo Castell R Diseñadores de HMV Ingenieros Ltda. - Hidroestudios S.A.

2. Figura 01 – Vista aérea de la presa

3. Ing. Eduardo Castell INTRODUCCIÓN • Colombia, el 12 de abril de 2002 puso en operación Miel I la presa más alta en su tipo construida hasta la fecha, rompiendo un record mundial en obras de ingeniería con el uso en el país, de un tipo de concreto relativamente nuevo como es el CCR (Concreto Compactado con Rodillo). • La presa, con sus 192 metros de altura, ubicada sobre el río La Miel (Norcasia, Caldas) forma parte de las obras del Proyecto Hidroeléctrico Miel I y por su altura, se constituye en un hito que supera 232 presas en CCR de más de 15 metros ya construidas hasta 2001 en el mundo, y se convierte en un desafío para las 31 presas en construcción en 21 países, especialmente en China (con 10 en construcción).

4. Ing. Eduardo Castell Los estudios e investigaciones como fuente de energía hídrica, fueron iniciados por la Central Hidroeléctrica de Caldas (CHEC) en el año 1960. Después del análisis y estudio de varias alternativas, todas muy atractivas por las condiciones de la garganta y la calidad de la roca de los estribos, las cuales evolucionaron desde una presa de enrocado hasta una presa de concreto en arco, se llegó a la conclusión que la mejor opción era la construcción de una presa de gravedad en CCR, por los grandes beneficios en seguridad, costo y tiempo que se obtienen con el uso de bajos contenidos de cemento de las mezclas y a la velocidad de la construcción.

5. Ing. Eduardo Castell La optimización de las alternativas y el uso de este tipo de concreto (CCR), utilizando técnicas y equipos modernos de preparación, transporte y colocación del concreto, significó un ahorro del 20% del costo directo de construcción del proyecto. El proyecto, de propiedad de ISAGEN S.A. E.S.P fue estructurado, licitado y administrado técnicamente durante construcción por Hidromiel S.A. E.S.P. Fue construido por el Consorcio Miel I, compuesto la por Constructora Norberto Odebrecht S.A., el Grupo Mexicano de Desarrollo S.A., Kvaerner Energy A.S. y Alston Power. El diseño lo realizó HMV Ingenieros Ltda.. - Hidroestudios S.A.y la interventoría Ingetec S.A. La construcción de la presa se inició el 8 de abril de 2000 y se terminó el 12 de junio de 2002 con una duración de 26 meses.

6. Ing. Eduardo Castell DESCRIPCIÓN Geometría La presa, uno de los componentes principales del Proyecto Hidroeléctrico Miel I, es del tipo de gravedad, con rebosadero incorporado, construida con capas de 0,30 metros en Concreto Compactado con Rodillo (CCR) y está localizada en un estrecho del río La Miel, aguas abajo de la desembocadura del río Moro. Aprovecha el caudal promedio de 84,3 m3/seg de los dos ríos, inunda 1.260 Ha, y forma un embalse de 565 millones de m3, lo cual permite generar 1.460 Gwh de energía promedio anual, con una capacidad nominal instalada de 375 Mw.

7. Ing. Eduardo Castell Tiene una altura de 192 m entre su punto más bajo, en el cauce del río, y la corona, en la cota 454, que tiene un ancho de 6,5 metros y una longitud de 340 metros. Por eficiencia y economía, la sección de la presa tiene forma triangular con una base de 185 metros, y un ancho de 30 m en el cauce del río. La cara de aguas arriba es vertical y el talud de aguas abajo, construido en escalones, tiene pendientes variables de 1V:0,95H, 1V:0,75H y 1V:0,4H, con un promedio de 1V:0,86H. CIMENTACIÓN – INYECCIONES y drenajeS La cimentación de la presa se realizó sobre roca de nivel 2 de meteorización, es decir roca sana, masiva, poco fracturada, inyectable y de buena capacidad de soporte, de origen metamórfico (cuarcitas y gneis).

8. Ing. Eduardo Castell Para mejorar sus condiciones de impermeabilidad, se realizaron inyecciones de consolidación hasta una profundidad de 20 m e inyecciones de cortina profunda, llevadas hasta una profundidad del 40% de la cabeza hidráulica hasta lograr, con lechadas de cemento, una permeabilidad equivalente del orden de 1 lugeon. Para facilitar las inyecciones y el drenaje de las posibles filtraciones, se construyeron ocho galerías de 2,5 x 3,0 metros de sección que cruzan el cuerpo de la presa y se extienden unos 40 metros en la roca de los estribos de la presa.

9. Ing. Eduardo Castell Tratamientos DE IMPERMEABILIZACIÓN A pesar de haberse colocado mezcla de pega, conveniente para lograr el monolitismo de la estructura, de la mitad de la presa hacia la cara de aguas arriba, el tratamiento no lograba llevar la permeabilidad del CCR a los valores requeridos por los criterios de diseño. Por esa razón, la cara de aguas arriba recibió un tratamiento que garantiza un valor de permeabilidad similar a la del concreto convencional masivo. Ese tratamiento es de doble protección contra las filtraciones: y consiste en una membrana PVC y en una mezcla enriquecida. Se cubrió toda la cara de aguas arriba con una membrana de PVC de 3,0 mm y 2,5 mm de espesor, fijada a la presa por medio de perfiles metálicos que sirven al mismo tiempo de sistemas de drenaje. Para la mezcla enriquecida se vertieron en el CCR extendido y fresco lechadas de cemento a razón de 10 litros por cada metro, en una franja de 0,40 metros contigua a la cara de aguas arriba, por 0,30 de espesor que luego se vibraba en forma similar a un concreto convencional. Con esos tratamientos se prevé que las filtraciones por el cuerpo de la presa no serán mayores de 4 l/s y que el total, incluida la fundación, expresado en términos de filtración especifica, será menor de 0,09x10-3 l/s/m/m2.

10. Ing. Eduardo Castell Rebosadero Una de las muchas ventajas que tiene la presa es la incorporación del rebosadero en el talud de aguas abajo de la presa, lo cual permitió una economía significativa. El rebosadero es un canal estructural en concreto convencional, tipo rápida, con deflector en salto de esquí. El ancho de la entrada (gola) en la cresta de la presa es de 65 metros y se reduce linealmente hasta 32,5 metros en el borde de salida del deflector. Es un vertedero de borde libre formado por muros laterales convergentes de 4 a 5 metros de altura, que tiene una capacidad de descarga máxima de 3,600 m3/s.

11. Ing. Eduardo Castell . DISEÑO DE MEZCLAS El objetivo principal del diseño de las mezclas fue lograr el menor costo posible, usando bajos contenidos de cemento. Después de haber estudiado las propiedades de los materiales existentes en el sitio y definidos el tipo de cemento y la sección de la presa, el diseño de las mezclas apuntó a conseguir bajos costos, utilizando solo la cantidad de cemento requerido por el diseño y zonificando la presa según los esfuerzos obtenidos en los análisis estructurales.

12. Ing. Eduardo Castell El diseño de las mezclas para el concreto compactado con rodillo se realizó en dos etapas. Los ensayos normales para concreto se realizaron en una primera etapa, en la Universidad de Los Andes. De los resultados obtenidos, se escogieron varias mezclas con diferente dosificación de cemento para realizar los ensayos especiales en EU. Para tal fin, se enviaron a Troutdale (Oregon) 54 toneladas de agregados y tres toneladas de cemento. El Cuerpo de Ingenieros de EU fue seleccionado para realizar los ensayos especiales, que no existen en Colombia, relacionados con la determinación de las propiedades térmicas del CCR, la capacidad de deformación y rigidez de las mezclas

13. Ing. Eduardo Castell El costo de una investigación detallada, redundó en beneficio del proyecto, por cuanto redujo al mínimo la cantidad de cementante, permitió la zonificación del CCR y evitó el uso de la refrigeración del concreto por tener menos generación de calor y por consiguiente, ser menos susceptible al agrietamiento. Es decir, el diseño de las mezclas tuvo en consideración, los requerimientos de los análisis estructurales y térmicos de la presa relacionados con la resistencia, durabilidad, permeabilidad, economía y tiempo de construcción. Además, el objetivo fue obtener una mezcla que no presentara segregación, homogénea, con una alta compacidad (densidad) y representativa de las características del CCR a colocar en la presa. Con las investigaciones de laboratorio se definieron las características de los cementos, los agregados y las propiedades de las mezclas a 365 días. El cemento a utilizarse debía ser tipo II, de bajo calor de hidratación (< 70 cal/g). Se solicitó a varias fábricas el suministro de este tipo de cemento (Boyacá, Ríoclaro, Cementos Caldas y Paz del Río). Finalmente Cementos Diamante de Ibagué produjo el cemento tipo II utilizando 95% de su clinker (85% caliza más 12% de arcilla mas 3% de mineral de hierro) y agregándole 5% de yeso, con lo cual cumplió la Norma ASTM C-150 y las especificaciones en cuanto a las propiedades físico-químicas requeridas para el cemento del CCR.

14. Ing. Eduardo Castell El análisis estructural dinámico definió las zonas de mayores esfuerzos, localizadas en la base de la presa, en la cara de aguas arriba, en la nuca y en la corona de la presa. Esta condición de esfuerzos permitió realizar una zonificación de la presa, utilizando la resistencia a tensión de las mezclas, para obtener los factores de seguridad requeridos.

15. Ing. Eduardo Castell DISEÑO El criterio básico para el diseño de la presa, teniendo en cuenta su gran altura, fue utilizar los mismos estándares de calidad, seguridad y durabilidad de una presa de gravedad en concreto convencional (CC). Los factores de seguridad contra deslizamiento, ruptura, agrietamiento y filtraciones a través de la estructura fueron los recomendados mundialmente para presas de gravedad en concreto. Se trató de un esfuerzo conjunto de varios profesionales especialistas, con aplicación de metodologías de avanzada para los aspectos sísmicos, selección de las propiedades estáticas y dinámicas de los materiales, efectos hidrodinámicos, modelación de juntas, evaluación del amortiguamiento y superposición de esfuerzos gravitacionales, dinámicos y térmicos.

16. Ing. Eduardo Castell ANÁLISIS TÉRMICO En el análisis térmico se utilizó el programa Therm basado en análisis de elementos finitos, desarrollando modelos unidimensionales y bidimensionales (verticales y horizontales) de transmisión de calor. Finalmente, un modelo integral de la presa, permitió obtener las isotermas del cuerpo de la misma durante y al final del proceso constructivo, y para diferentes períodos después de finalizada la construcción. Además, se determinaron los esfuerzos térmicos y el espaciamiento requerido de las juntas transversales para prevenir agrietamiento. La presa cuenta con 17 juntas transversales de contracción, necesarias para evitar el riesgo de agrietamiento, separadas cada 18,5 metros. Estas juntas generan 18 bloques separados estructuralmente que actúan como un monolitos que requieren, cumplir bajo cualquier condición de carga, los factores de seguridad de acuerdo con la práctica corriente para presas de gravedad de gran altura.

17. Ing. Eduardo Castell El riesgo que se agriete la presa, en el sentido longitudinal crece con incremento del contenido de cemento de las mezclas, la altura y el volumen de la presa. Para prevenir esto, se construyó una junta longitudinal inclinada, que va desde la fundación en el punto medio de la base, hasta un tercio de la altura de la presa, donde los análisis indicaron bajos gradientes térmicos. Inicialmente, es una junta cerrada, para asegurar el monolitismo de la estructura, pero, si al enfriarse el núcleo de la presa y contraerse, se abre la junta, se tendrá que inyectar para asegurar un buen comportamiento estructural de la presa a largo plazo, utilizando el sistema de inyección previsto.

18. Ing. Eduardo Castell Diseño estructural Los análisis estructurales estáticos, dinámicos y contra el tiempo, para el cálculo de los esfuerzos efectivos se realizaron con modelaciones bidimensionales y tridimensionales por elementos finitos con los programas SAP 386, EAGD 84 y SAP 2000. Para los análisis se consideraron cargas usuales, cargas inusuales y cargas extraordinarias. Estos estados de cargas son una combinación de las guías generales del Bureau of Reclamation de los Estados Unidos (USBR), y de los conceptos y criterios de los Grupos de Asesores de Isagen e Hidroestudios. Combinación de Cargas Usuales – Análisis Estático – Factores de Seguridad ≥ 3

19. Ing. Eduardo Castell Condición normal de operación sin rebose, peso propio de la estructura, subpresiones sedimentos máximos, nivel de restitución mínimo normal, efecto de la temperatura y Sismo de Construcción (SC). Combinación de Cargas Inusuales – Análisis Estático, Dinámico– Factores de Seguridad ≥ 2 Condición normal con rebose, peso propio de la estructura, subpresiones, sedimentos máximos, nivel de restitución mínimo normal y efecto de temperatura y Sismo de Construcción (SC) Combinación de Cargas Extraordinarias – Análisis Dinámico y Contra el Tiempo CASO 1. Factores de seguridad ³ 1.8 Nivel máximo normal de operación, peso propio de la estructura, subpresión, sedimentos, nivel de restitución mínimo normal, considerando el efecto de la temperatura del CCR al final de la construcción, efecto hidrodinámico del agua del embalse al nivel máximo normal y el Sismo Básico de Diseño (DBE)

20. Ing. Eduardo Castell CASO 2. Factor de seguridad ³ 1.0 Nivel máximo normal de operación, peso propio de la estructura, subpresión, sedimentos, nivel de restitución mínimo normal, temperatura del CCR al final de la construcción, efecto hidrodinámico del agua del embalse al nivel máximo normal y el Sismo Máximo Creíble (MCE) Los análisis dinámicos para los anteriores estados de carga, se realizaron de varias maneras, utilizando también diferentes tipos de modelos de computador. Se realizaron análisis modales (análisis elástico pseudo-dinámico-espectral) bidimensionales, tridimensionales con un modelo monolítico sin juntas y tridimensionales con un modelo con juntas. Adicionalmente se realizaron utilizando acelerogramas, análisis contra el tiempo lineales para el modelo monolítico sin juntas y elásticos no lineales para el modelo tridimensional con juntas.

21. Ing. Eduardo Castell • Los criterios básicos para las cargas sísmicas se definieron a partir de los estudios de amenaza así: • Para el Sismo de Construcción (SC) se adoptó una aceleración de 0,10 g • Para el Sismo Básico de Diseño (DBE) se adoptó una aceleración de 0,22 g • Para el Sismo Máximo Creíble (MCE) se adoptó una aceleración de 0,30 g. •  ara las cargas sísmicas en los análisis dinámicos, se utilizaron tres acelerogramas, correspondientes a los sismos de Taft (1952), el Centro (1940) y la señal local denominada Bocatoma, correspondiente al sismo del Eje Cafetero (1999). Cada uno de ellos se escalaba a la aceleración de la carga sísmica para el estado de carga, según el caso: Sismo Máximo Creíble (MCE) o Sismo Básico de Diseño (DBE).

22. Ing. Eduardo Castell En los análisis estructurales, se emplearon dos condiciones térmicas: la primera, un año después de terminada la construcción, utilizando modelos monolíticos y con juntas transversales; y la segunda, 20 años después de concluir la construcción, empleando el modelo con la junta longitudinal y las transversales. El comportamiento de la estructura de la presa, ante una solicitud de movimiento sísmico, está gobernado por la resistencia a tensión de las mezclas empleadas, frente a los esfuerzos de tensión en el sentido vertical, analizados como los de mayor magnitud y considerados como críticos con relación a los horizontales y a los esfuerzos de compresión

23. SISMO FACTOR DE SEGURIDAD A LA TENSIÓN INDIRECTA A LA TENSIÓN DIRECTA AL CORTANTE Máximo Creíble (MCE) 1,0 ---- 1,0 De Diseño (DBE) 1,8 1,2 2,0 Ing. Eduardo Castell

24. Ing. Eduardo Castell Los factores de seguridad mencionados fueron determinados a partir de la experiencia de los expertos que conformaron los grupos de asesores tanto de la firma diseñadora como de ISAGEN. Estos factores fueron los obtenidos en las zonas críticas de la presa, utilizando los resultados de los ensayos a tensión de las mezclas elaboradas en campo y no son indicativos de los factores de seguridad globales de la estructura, los cuales obviamente son mayores. Para poder controlar y analizar el comportamiento estructural y térmico de la presa tanto durante construcción como en el futuro, se la instrumentó con los siguientes aparatos de medición de hilo vibrante:

25. CONTROL INSTRUMENTO CANTIDAD Temperatura Termocuplas 334 Esfuerzos Celdas de Presión 33 Deformaciones Deformímetros 45 Niveles Piezómetricos Piezómetros 64 Desplazamiento de Juntas Medidores 117 Deformaciones Extensómetros 4 Ing. Eduardo Castell Tabla 03- Instrumentación de la Presa

26. Ing. Eduardo Castell CONSTRUCCIÓN Metodologías Para la construcción de la presa fue necesario desarrollar diferentes metodologías, procesos y detalles durante las fases de planeación y construcción, relacionadas con: • Sistemas para el procesamiento de los agregados con el fin de obtener, por trituración, los tamaños requeridos, tanto para agregados finos como gruesos, incluyendo los finos menores del tamiz No. 200, necesarios para la elaboración del CCR • Sistemas para la producción, el manejo y el transporte del CCR en camiones, bandas transportadoras y con el empleo de una torre - grúa de gran tamaño para la distribución y colocación del CCR • Metodologías para la ejecución de la mezcla enriquecida ME–CCR, aplicada en la cara de aguas arriba como una de las barreras de impermeabilización de la presa

27. Ing. Eduardo Castell • Detalles de fabricación y colocación de la formaleta en la cara aguas arriba y en los escalones de la cara de aguas abajo • Metodologías para la colocación y fijación de los sellos de las juntas • Sistema de impermeabilización de la cara de aguas arriba de la presa, con una membrana de PVC • Sistemas de control de calidad adoptados por el Contratista • El objetivo principal del empleo de estas metodologías fue el de obtener una reducción en tiempo, así como facilitar la construcción y mejorar la calidad y la seguridad de la obra

28. Ing. Eduardo Castell Planta de Trituración La planta de trituración se localizó a unos 900 metros, en la margen derecha, aguas abajo de la presa, sobre una plataforma que requirió el movimiento de cerca de 2.000.000 m3 de tierra para su instalación. Esta planta tiene una capacidad de producción instalada de 800 ton/hora, con dos trituradores primarios y tres líneas secundarias paralelas, con lo cual se pudieron obtener los diferentes tamaños de agregados y dos grupos de arenas. Los equipos utilizados en la planta de trituración están relacionados en el cuadro a continuación:

29. Ing. Eduardo Castell Planta de Concreto La planta de concreto, de marca Betonmac, automática, con control de humedad y controlada por software propio, tiene una capacidad nominal de 600 m3/h y cuatro mezcladores independientes, tipo bachada, cada uno con una capacidad de 2,07 m3. Los cuatro mezcladores, en forma ininterrumpida, entregaban el CCR a una banda transportadora que a su vez lo descargaba en una tolva reguladora de flujo de 35 m3 de capacidad, la cual alimentaba el sistema de bandas transportadoras que llevaban el concreto hasta la presa. El cemento para la elaboración del CCR era transportado por camiones cisterna desde la planta de Ibagué hasta la Obra, y almacenado en sacos (Big Bags) en una bodega con capacidad de 2.000 sacos (4.000 toneladas). Durante la ejecución de la obra un promedio de 15 camiones cisterna de 32 toneladas hacían la entrega diaria de cemento en la obra (480 t/día), totalizando al final de la construcción de la presa un consumo de aproximadamente 220.000 toneladas de cemento.

30. Ing. Eduardo Castell Además, para garantizar el suministro de cemento, se contó con dos silos de capacidad total de 1.500 toneladas y con cuatro silos contiguos a la planta de 150 toneladas cada uno, que junto con los silos de agregados y arena alimentaban continuamente la planta de concreto. Sistema de Transporte y Colocación del CCR El Sistema de Transporte y Colocación del CCR (Sistema ROTEC), con una longitud total de 1.000 m estaba compuesto por siete bandas transportadoras que conectaban la planta de mezclado con la plaza de colocación de CCR en la presa, por un elemento de distribución constituido por una torre - grúa de 2.500 ton de capacidad, ubicada estratégicamente en el centro de la presa, compuesta por un mástil principal (tubo de 3,5 m de diámetro), una plataforma móvil que sirve de apoyo a las bandas transportadoras y un brazo-pluma de 100 m de longitud. Las bandas acopladas a la torre - grúa entregaban el CCR a un equipo que distribuía el CCR en la plaza, denominado Crawler Placer, el cual con giros hasta de 360° entregaba el concreto prácticamente en todos los sitios de avance de construcción. Parte del sistema de bandas corría por un túnel de 325 m de longitud, en la margen derecha y llegaba a una plataforma ubicada a la altura media de la presa. El sistema estaba diseñado para tener una producción de 400 m3/h, transportando el concreto desde la tolva reguladora de flujo junto a la planta de concreto hasta la plaza de colocación de CCR en la Presa.

31. Ing. Eduardo Castell Etapas de Construcción Las principales etapas de construcción de la presa fueron: • Excavación y limpieza del lecho del río y de la fundación • Ejecución del concreto dental en la fundación, de la base de la torre-grúa y montaje de los primeros tubos del mástil de la torre-grúa • Ejecución del CCR hasta la elevación 291 m.s.n.m. colocado mediante el uso de camiones • Al llegar el CCR a elevación 291 m fue necesario interrumpir su colocación para completar el montaje de la torre - grúa y su interconexión con el sistema de bandas transportadoras de CCR • A partir de dicha elevación se implantó el sistema denominado “All Conveyor” para el transporte y colocación del CCR (bandas transportadoras, torre - grúa y distribuidor de plaza) • En la elevación 380 m.s.n.m. se montó una grúa tipo Peiner VTN 1401 para dar soporte a la construcción del rebosadero y para el desmonte y remoción de la torre - grúa al final de la obra • Ejecución de los concretos CCR y CC hasta la elevación 454 m.s.n.m. utilizando el sistema ROTEC • Desmovilización de la torre - grúa y del sistema de bandas transportadoras.

32. Ing. Eduardo Castell • . Principales Actividades del CCR • Colocación, Extendido y Nivelación del CCR • El CCR fue extendido con dos bulldozeres, en capas de 33 cm de espesor; la cuchilla era controlada por medio de sensores láser para garantizar el espesor y la pendiente de 1% requeridos en cada capa. Para estas labores se utilizaron bulldozers Caterpillar CAT D5M y Fiat-Allis FD9. • Mezcla de Pega • Antes de colocar el CCR en las áreas indicadas por el diseño y en los contactos con la roca de fundación, se colocaba una capa muy fina de mezcla de pega (10 mm de espesor) para garantizar la unión perfecta entre las capas de CCR. La mezcla de pega se extendía por medio de un tractor agrícola Ford 7610 DT equipado con una cuchilla distribuidora de caucho, operada a presión sobre la superficie de colocación (“squeegee”).

33. Equipo Tipo Tamaño Unidades Compactador Cat 634 11,7 t 2 Compactador Dynapac CC102 2,5 t 1 Compactador Dynapac 422 2,5 t 1 Ing. Eduardo Castell Compactación Después de extender y nivelar el CCR con su debido espesor, se compactaba con un rodillo vibro – compactador de doble cilindro de 11,7 toneladas, dándole seis pasadas para obtener la densidad requerida. En zonas muy estrechas de difícil acceso se utilizaban rodillos vibro – compactadores livianos y/o compactadores manuales. Los equipos utilizados para la compactación son:

34. Ing. Eduardo Castell Juntas de Contracción – transversales y longitudinales Las 17 juntas de contracción transversales espaciadas cada 18,5 m, diseñadas para evitar el agrietamiento del CCR, se construyeron con láminas de acero galvanizadas calibre 28 y altura de 26 cm, hincándolas en la capa de CCR recién compactado antes de endurecerse, por medio de una cuchilla metálica adosada a un cargador. La operación de hincado de las láminas de acero se ejecutaba con un equipo denominado “Joint Inserter” acoplado a un cargador John Deere 644H, el cual mediante trepidación hidráulica introducía las láminas en el CCR formando la junta, que luego era sellada con dos pasadas de un vibro – compactador pequeño de 2,5 ton.

35. Ing. Eduardo Castell La junta longitudinal, recomendada por el diseño para evitar grietas longitudinales de origen estructural, se construyó dejando un plano de debilidad en el tercio bajo de la presa, colocando una geomalla en el CCR recién extendido y dejando unos tubos de 4” de diámetro para inyectarla, si por enfriamiento del cuerpo de la presa, la junta se abre, devolviendo de esta forma el monolitismo a la estructura. Mezcla Enriquecida ME-CCR La mezcla enriquecida consistía en aplicar lechadas de cemento en una franja de 40 cm de ancho, contigua a la cara de aguas arriba, logrando la penetración y homogenización mediante el uso de vibradores de inmersión. La finalidad de la mezcla enriquecida (ME-CCR) es lograr reducir la permeabilidad de la cara de aguas arriba, convirtiéndose en una protección adicional para la membrana de PVC, además de mejorar la superficie del CCR para la instalación de dicha membrana. La lechada tiene una relación de agua-cemento de 0,8:1, preparada con sacos de cemento Portland Tipo I y adición de 1,0% de plastificante.

36. Ing. Eduardo Castell La lechada se aplicaba a razón de 10 litros por metro lineal de una franja de 0,40 metros de ancho y 0,30 de espesor, empleando el siguiente personal: • 1 capataz • 2 obrero para los vibradores • 10 ayudantes de producción. • Tratamiento de las Juntas de Construcción • Para la limpieza de la superficie del CCR se utilizaban chorros de agua-aire a baja presión. Si la madurez de la superficie ya tenía más de 36 horas, el tratamiento de la junta requería del uso de un equipo específico para preparar la superficie para recibir la nueva capa. • El equipo utilizado para esta operación consiste en un cepillo metálico rotativo accionado por un cargador John Deere 644H.

37. Ing. Eduardo Castell Cara de Aguas Arriba – Membrana PVC La impermeabilidad de la cara de aguas arriba de la presa se obtiene con la utilización de una membrana impermeable de PVC. Durante la construcción del cuerpo de la presa unos perfiles metálicos fueron embebidos en el CCR, a distancias prefijadas de acuerdo con el ancho de los rollos de membrana. Estos perfiles sirven para fijar la membrana a la cara de la presa y al mismo tiempo como conductos de drenaje del sistema de impermeabilización. Cuando la presa alcanzó una altura determinada, se fijó la membrana a los perfiles metálicos, formando así la cara impermeable de la presa. Para la presa de MIEL I, se empleó el sistema CARPI con una impermeabilización aproximada de 31.000 m2.

38. Ing. Eduardo Castell Formaletas de Aguas Arriba y Aguas Abajo Para la construcción del CCR en la cara de aguas arriba se utilizó una formaleta removible, ascendente, anclada al concreto ya colocado, constituida por paneles de 2,45 m de altura, y montada utilizando una grúa sobre llantas. La cara de aguas abajo de la presa está conformada por escalones de 60 cm de altura en promedio. Para su ejecución se utiliza una formaleta diseñada y construida en la Obra, la cual permite una fácil remoción y un ensamble rápido, acorde con el avance de la siguiente capa de CCR.

39. Ing. Eduardo Castell Control de Calidad Dentro del Plan de Control de Calidad establecido para garantizar el cumplimiento de especificaciones de la mezcla de CCR durante la construcción de la presa, se hizo un control rutinario de los materiales y de las mezclas de CCR para la cual se contaba con un laboratorio, debidamente equipado y una cámara de curado con control automático de temperatura y humedad relativa con capacidad para 4500 probetas destinadas a determinar la resistencia del concreto.

40. Ing. Eduardo Castell • Con relación a los agregados, una vez por turno de producción se efectuaban ensayos de granulometría de cada fracción individual de ¾”, 1½” y 2½”, de acuerdo a los cuales se definía el porcentaje de contenido de cada una de ellas dentro de la mezcla, respetando la dosificación de diseño establecida para cada tipo de mezcla según la densidad máxima teórica de las mismas; y tres veces por turno de producción (mañana, tarde y noche) se realizaban ensayos de humedad a cada grupo de agregados con el fin de realizar las correcciones necesarias sobre los pesos de los agregados y el agua de mezclado de la mezcla para mantener la humedad óptima de diseño.

41. Ing. Eduardo Castell • Adicionalmente, con el objeto de caracterizar los agregados se realizaban semanalmente ensayos de peso específico, masas unitarias, absorción, partículas alargadas y aplanadas y mensualmente ensayos de desgaste en la máquina de Los Ángeles y solidez en sulfato de magnesio. • Con relación al CCR, una vez por turno se tomaba una muestra húmeda de la mezcla producida, a la cual se le efectuaban ensayos de humedad, granulometría y se realizaba un muestreo de 22 cilindros para ensayos de resistencia a compresión y tracción (con esta frecuencia estaríamos hablando en promedio de 2 muestreos por capa). En el sitio de colocación, a su vez, el control de calidad se realizaba mediante la toma de ensayos de densidad y humedad con el densímetro nuclear, tomando lecturas a tres profundidades diferentes (10, 15 y 25cm), con un promedio de un registro por cada 30 m3 de CCR.

42. Ing. Eduardo Castell • El proveedor, a todo el cemento producido y despachado a la obra, le realizaba los ensayos físico químicos, y en la obra se efectuaban los ensayos de consistencia y tiempos de fraguado. • Para el agua utilizada en la mezcla, se efectuaban los ensayos físico químicos a través de un laboratorio externo.

43. Ing. Eduardo Castell COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL Y TERMICO Cabe destacar aquí como obra de excelencia, la buena correlación entre el diseño y los resultados obtenidos en el control de calidad y técnico del CCR durante la construcción, lo cual permite predecir un comportamiento estructural de la presa dentro de los parámetros de seguridad previstos. Las filtraciones que reflejan la calidad de la construcción y la efectividad de los tratamientos de la fundación y de la cara de aguas arriba de la presa, son del orden de 0,2 l/s por la membrana de PVC y unos 3 l/s provenientes de la fundación de la presa, con cabeza hidrostática de 110 m. En cuanto al control térmico, se ha podido comprobar que no se superaron las capacidades de deformación de las mezclas y por esa circunstancia no se han observado agrietamientos de la estructura. Los esfuerzos derivados de las deformaciones inducidas por temperatura resultaron dentro de lo previsto en los análisis térmicos. Por lo cual se espera un buen comportamiento estructural y térmico durante operación y frente a cualquier evento sísmico

44. Ing. Eduardo Castell Figura 03 - Cara de aguas arriba de la presa

45. Ing. Eduardo Castell • La presa de Miel I, por su concepción, diseño y construcción se constituye en una obra que ha sido desarrollada con alto nivel de calidad y tecnología, rompiendo record de altura en obras de concreto tipo CCR, lo cual establece un avance en la ingeniería y construcción de presas en el país.