Infraestructura

Presa Francisco J. Múgica

El Gobierno del Michoacán inició en 2007 el proyecto hidroagrícola más importante de los últimos 25 años: la construcción de la presa Centenario de la Revolución Francisco J. Múgica, así como un canal principal de 35.5 kilómetros de longitud. Ambas obras garantizan el suministro de agua a 12,200 hectáreas.

La presa Francisco J. Múgica se encuentra en los límites de los municipios de Múgica y La Huacana, en Michoacán. Es una obra de usos múltiples, cuyo principal objetivo es el riego agrícola. Para optimizar el uso del agua posee una planta de generación de energía para aprovechar los caudales agrícola y ecológico. A mediano plazo se contempla el desarrollo piscícola y turístico. La presa forma parte del Distrito de Riego 097, uno de los más extensos y antiguos del país (1938), que abastece de agua a unas 87,000 hectáreas. Esta obra, junto con un canal de conducción de 35.5 kilómetros de longitud, solucionan el suministro de agua en 12,200 hectáreas de los módulos 2 y 3 del citado distrito de riego, beneficiando a cuatro ejidos de los municipios de Múgica y Parácuaro. La presa y el canal de conducción se terminaron de construir a principios de 2011. Apenas en mayo pasado iniciaron las pruebas de funcionamiento y puesta en marcha.

Esta presa tiene una capacidad máxima de 100 millones de metros cúbicos. Su cortina mixta tiene 90 metros de altura. Está formada por un tramo principal de Concreto Compactado Rodillado (CCR), y otro de materiales graduados con núcleo de arcilla y respaldos de enrocamiento. En la obra se aplicaron tecnologías y materiales modernos, así como procesos constructivos industrializados que permitieron el uso masivo del concreto, la optimización de los tiempos de construcción y la reducción de materiales y costos.

La aplicación de la tecnología del CCR, permitió edificar en corto tiempo la cortina empleando 39,000 toneladas de cemento para la fabricación y colocación de 367,000 metros cúbicos de CCR y 84,000 metros cúbicos de concreto convencional. El diseño eficiente y cuidadoso del proporcionamiento y los agregados del CCR, optimó el uso de cemento logrando una mezcla con el más bajo contenido de cemento que se tenga documentado en el país.

Componentes de la presa

Túnel de desvío: Tiene una longitud de 405 metros y una sección en portal de 8 m de diámetro. El túnel permitió desviar el río El Marqués de su cauce, dejando seca la zona de desplante de la cortina.

Tratamiento de la cimentación: Se perforaron 97 barrenos en profundidades de 40 a 70 metros para la formación de la pantalla impermeable en el macizo rocoso sobre el que está desplanta la cortina, con lo que se impide que el agua se filtre por debajo de la misma.

Cortina: Debido a la geología de la boquilla, se construyó una cortina mixta: un tramo principal de Concreto Compactado Rodillado (CCR), colocado en capas de 30 cm y compactado con rodillo, colocándo se 367,000 m3 de CCR y 84,000 m3 de concreto convencional, que consumieron 39,000 toneladas de cemento. Otro tramo de la cortina se construyó de materiales graduados, con un corazón impermeable de arcilla y respaldos de enrocamiento, en la que se colocaron 290,000 m3 de materiales.

Galería de inspección y drenaje: Con la finalidad de verificar el comportamiento de la cortina y captar, controlar y desalojar las probables filtraciones que se pudieran presentar, se construyó una galería alojada dentro del cuerpo de concreto de la cortina, de sección rectangular de 2.50 m de base por 3.00 m de altura.

Instrumentación: Para observar el comportamiento de la presa durante el llenado del vaso y durante toda la vida útil de la cortina, se instalaron una serie de instrumentos tanto en el cuerpo de la cortina de CCR, como en la cortina de materiales graduados, así como en ambas márgenes, entre los que estuvieron 71 Piezómetros, 30 extensómetros, 7 inclinómetros, 32 testigos superficiales y 4 acelerógrafos.

Vertedor de excedencias: Está alojado en la parte central de la cortina de CCR. Tiene una longitud de 112 m y capacidad de desfogue de 5,002 m3/s, correspondientes a una avenida máxima de 10,000 años de periodo de retorno.

Obras de toma

La cortina tiene dos obras de toma; en la margen derecha y en la izquierda. La derecha, tiene una capacidad máxima de 14.5 m3/s, de los cuales 12.5 m3/s, son para el riego de 12,200 ha, a través de un canal principal, con una longitud total de 35.5 km, y 2 m3/s destinados al caudal ecológico para que aguas abajo el río mantenga agua para los ecosistemas y concesiones existentes. Por su parte, la toma en la margen izquierda riega 500 hectáreas. Es abastecida desde la presa mediante una planta de bombeo, con capacidad de 500 l/s. y conducidos por un canal de 16.7 km.

Canal principal de conducción

La presa se complementa con una compleja obra de ingeniería: un canal principal de 35.5 km de longitud, para la conducción del agua hasta la zona de riego. Tiene una capacidad máxima de 12.5 m3/s con sección trapecial, revestido de concreto para mayor eficiencia hidráulica. Para su adecuado funcionamiento fue necesario instalar más de 90 obras complementarias de cruce, control y distribución, algunas muy complejas, como el cruce con la autopista a Lázaro Cárdenas, la vía del ferrocarril, un gasoducto de Pemex, dos carreteras federales y varios ríos secundarios. Cabe decir que el canal cuenta con un sistema de control de niveles automatizado, mediante ocho estructuras de control fluídico equipadas con compuertas tipo “avis”, autoreguladas por el propio nivel de agua.

Obras complementarias

Para optimizar el uso del agua, se instaló una planta de generación de energía que aprovecha los caudales agrícola y ecológico, generando 4.5 MW para autoconsumo. Para extender los beneficios de la tecnificación, en el ejido Naranjo de Tziritizcuaro –municipio de La Huacana– se construye una nueva zona de riego de 500 hectáreas, la cual será abastecida desde la presa Múgica mediante una planta de bombeo con capacidad de 500 lts/seg, que a su vez será alimentada con energía de la planta hidroeléctrica.

Aplicación del CCR en la cortina

La tecnología del Concreto Compactado con Rodillo vibratorio (CCR) se utiliza desde 1975. Este tipo de concreto es revenimiento cero (no medible mediante el ensayo de asentamiento de cono), por lo que es posible utilizar rodillos vibratorios para su compactación. Para el CCR es posible emplear tanto para el transporte, la colocación y la compactación del concreto, los métodos usados habitualmente para el movimiento de tierras, lo que, unido a métodos potentes de fabricación, como son los de producción continua de concreto, deriva en la obtención de muy altos rendimientos de construcción. Cabe decir que se seleccionó el uso del Concreto Compactado con Rodillo (CCR) en la obra por las siguientes ventajas:

• Fabricación controlada y sistematizada: Se elabora en planta automatizada que permite el adecuado control de calidad y la dosificación uniforme de los agregados lográndose rapidez y alto rendimiento de fabricación.

• Velocidad de colocación: Se coloca por medio de bandas transportadoras y camiones en forma continua.

• Compactación con los equipos tradicionales utilizados en la construcción de carreteras: Se emplean tractores y rodillos lisos vibratorios.

• Bajo contenido de humedad: Los equipos transitan sobre las capas colocadas sin ninguna dificultad, logrando una densidad óptima.

• Bajo contenido de cemento: El diseño de la mezcla no requiere altos contenidos de cemento. La resistencia no es la variable más importante.

• Bajo contenido de calor de hidratación: Debido a su bajo contenido de cemento se genera menor calor de hidratación.

• Disponibilidad de materiales cercanos a la obra: Se tiene un ahorro considerable en los acarreos.

• Buena calidad de los agregados: Se tiene una buena granulometría de los materiales. Además, en general, se tienen menores costos en la construcción.

Criterios de diseño de la mezcla

El diseño estructural de la cortina y las especificaciones técnicas establecieron los siguientes criterios de diseño: Lograr la resistencia de diseño de acuerdo a la zonificación establecida por la distribución de esfuerzos. Considerando la importancia del peso de la estructura, se debe tener una densidad mayor a 2,200 kg/m3. Utilizar los agregados disponibles en la obra. Optimizar el consumo de agua y cemento.

Para garantizar las condiciones de resistencia, en el diseño de la mezcla se adoptó el Método de Mezclas Sucesivas, referido en la Guide pratique du beton, de G. Dreux. Con este método, utilizando un tamaño máximo de los agregados de 2” y la introducción de toba en la mezcla, se realizaron los estudios de 44 combinaciones en el laboratorio, con lo cual fue posible determinar una mezcla optimizada con un consumo de cemento de 65 kg/m3, para una resistencia de 80 kg/cm2 a los 180 días. Para determinar la granulometría más adecuada para el concreto se utilizó como punto de partida una curva de referencia similar a las del concreto convencional.

Control de calidad

Para validar y cumplir con las especificaciones técnicas, se realizó un terraplén de prueba para confirmar los parámetros indicados. En el terraplén se utilizó la misma metodología y equipos en un simulacro en el núcleo de la presa. Se colocaron 11 capas de un espesor de 30 cm cada una y un volumen total de 565 m3 de CCR y 28.50 m3 de lechada. El terraplén se instrumentó con termopares para monitorear la temperatura. En esta fase se determinaron los siguientes parámetros para el proceso constructivo y el control de calidad: Aplicación del CCR en capas de 30 cm; aplicación de termopares para controlar temperatura, máxima encontrada 34°C; verificación de la compactación (densímetro nuclear), 98.8% con 8 pasadas de rodillo; verificación de la compactación (cala gigante), 98.7%; verificación de la resistencia a compresión (7días =60Kg/cm2; 28 días=84.5Kg/cm2; 56 días=98.99 Kg/cm2; 90 días=113.4Kg/cm2; 180 días=129.1Kg/cm2; Verificación de la densidad, 2,339 Kg/m3; porcentaje de humedad óptimo (Ww%), 6.33%). El parámetro principal a controlar en el CCR es su densidad. Se efectuaron determinaciones de la densidad en sitio, empleando densímetros nucleares, luego de la compactación.

Resultados obtenidos

En el diseño del CCR para el mayor volumen de la cortina, se logró una mezcla con 65 kilogramos de cemento por metro cúbico, para la resistencia de 80 kg/cm2, estableciendo un ahorro del 28% en el consumo de cemento, con respecto al promedio a nivel nacional. La resistencia característica a compresión del CCR (f´c) fue de 8,0 MPa a los 180 días. Los límites para el control de la calidad de la producción del CCR atendieron criterios como: un coeficiente de variación admisible de 18%; el número de valores menores que la resistencia característica (f’c) fue un máximo de 20%

Texto: Yolanda Bravo Saldaña (Con el apoyo del ing. Everardo Urquiza Marín).

Fotos: Cortesía Gobierno del Estado de Michoacán.

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