Post on 07-Mar-2015
Preparación de Reportes de Seguridad de Presas en Panamá
Por:Ing. Tomasa Muñoz
DEFINICIÓN DEL REPORTE DE SEGURIDAD DE PRESAS
• Es un documento que tiene como objetivo verificar la seguridad estructural de la presa y de sus elementos hidromecánicos, de acuerdo a su categoría.
• En Panamá, antes de las Normas solo se exigía seguir las Normas del Bureau of Reclamation de USA.
NORMATIVA LEGAL
Resolución AN Nº 3932 -
Elec del 22 de Octubre
de 2010
Normas para la Seguridad de Presas del
Sector Eléctrico, de la República de Panamá
Aplican todos los capítulos de la Norma, con excepción del capítulo 9.
NUESTRA EXPERIENCIA - RSPNo. Central
HidroeléctricaResponsable Primario Fecha
1 Pedregalito 1 Generadora Pedregalito, S.A. Abril, 2010
2 Bajo de Mina IDEAL PANAMÁ, S.A. Agosto, 2011
3 Pedregalito 2 Generadora Río Chico, S.A. Octubre, 2011
4 Dolega Energía y Servicios de Panamá (ESEPSA) Diciembre, 2011
5 Macho de Monte Energía y Servicios de Panamá (ESEPSA) Diciembre, 2011
6 Los Planetas I Saltos del Francolí, S.A. Diciembre, 2011
7 Paso Ancho Paso Ancho Hydro – Power Corp. Diciembre, 2011
8 Los Algarrobos Energía y Servicios de Panamá (ESEPSA) Enero, 2012
9 La Yeguada Energía y Servicios de Panamá (ESEPSA) Enero, 2012
10 Baitún IDEAL PANAMÁ, S.A. Agosto, 2012
ESTRUCTURA DEL REPORTE
Descripción
Categorización
Calificación
Requerimientos de SeguridadCrecidas
Sismicidad
Control
REQUERIMENTOS DE LA NORMA
“Las investigaciones se deberán enfocar eventualmente en dos fases:
• Una primera fase, (Fase I), en la que se realicen investigaciones para una evaluación de las condiciones generales de la obra con respecto a la seguridad, basándose en la información disponible y en las inspecciones. Se determinarán las necesidades de potenciales medidas de emergencia, y si son necesarios y se justifican estudios adicionales y análisis…
• Se desarrollará una segunda fase, (Fase II), en cuanto la primera indique la necesidad de profundizar estudios o la realización de investigaciones adicionales.”
7.3.1. Fases de Investigación
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“Contará, entre otra, con la siguiente información:Descripción de la presa, incluyendo su ubicación regional, los planos básicos (cortes y plantas) que muestren las principales características y dimensiones, y su clasificación de riesgos potenciales.Resumen de la información de ingeniería existente, incluyendo mapas geológicos e información geotécnica.…”
Falta de información, principalmente en las presas antiguas.No se cuenta con planos como construidos ni de detalles.No se cuenta con información de ingeniería. Faltan memorias de diseño.
Se ha realizado levantamientos de las zonas visibles y accesibles. Pero no se pueden conocer parámetros sobre su cimentación.
7.3.2. – Informes (Informe Fase I)
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“Contará, entre otra, con la siguiente información:Evaluación de la adecuación de los planes de manejo del embalse y mantenimiento de la presa y su influencia en la seguridad de la misma.Descripción de cada sistema de advertencia detectado.Evaluación de las hipótesis hidráulicas e hidrológicas y de la estabilidad estructural…”
Falta de información, principalmente en las presas antiguas.
No cuentan con planes de manejo de embalses.No cuentan con memorias de diseño ni estudios.
7.3.2. – Informes (Informe Fase I)
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Categorización de la Presa
CATEGORÍA A B CRIESGO ALTO SIGNIFICATIVO BAJO
Pérdida directa de vidas
Seguro (en uno o más desarrollo residencial, comercial o industrial)
Incierto (localización rural con pocas residencias y solamente desarrollo transitorio o industrial)
No se esperan (debido a la localización rural sin viviendas)
Pérdida de servicios esenciales
Interrupción de instalaciones esenciales y de vías de comunicación a niveles críticos
Interrupción de instalaciones esenciales y de vías de comunicación
Ninguna interrupción de servicios, las reparaciones de los daños es simple o rápidamente reparable
Pérdidas en Propiedades
Extensa sobre instalaciones públicas y privadas
Mayor afectación pública y en instalaciones privadas
Tierras agrícolas privadas, equipos y edificios aislados
Pérdidas Ambientales
Alto costo de la mitigación o imposible de mitigar
Se requiere una mitigación importante. Daño incremental mínimo
2.1.3.- Categorización adoptada
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Categorización de la Presa
NORMADIFICULTAD ENCONTRADACATEGORÍA Pérdida directa de vidasRIESGO
A ALTO
Seguro (en uno o más desarrollo residencial, comercial o industrial)
No se define la cantidad.
BSIGNIFICATIVO
Incierto (localización rural con pocas residencias y solamente desarrollo transitorio o industrial)
No se define la cantidad.
CBAJO
No se esperan (debido a la localización rural sin viviendas)
No se define la precisión del análisis.
2.1.3.- Categorización adoptada
¿Es necesario realizar un modelo hidráulico para conocer con mayor precisión los resultados de la mancha de inundación?
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Categorización de la Presa
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“La ASEP (por medio de la UTESEP) tomará la decisión final sobre la categorización de la presa. Los Responsables Primarios de cada presa recabarán y presentarán toda la información que se les solicite para lograr estos fines.”
El consultor esta realizando la categorización de la presa de acuerdo a lo estipulado en la Norma, y se esta incluyendo en el Reporte de Seguridad de Presas.No esta claro si se solicitará más información de la mencionada en la Norma, ó si el proceso de categorización es distinto del que se esta realizando actualmente.
2.1.4. – Características complementarias a la categorización
REQUERIMIENTOS DE LA NORMACriterios de Evaluación y Diseño
• Hidrológicos
“En el proyecto y en la explotación de la presa se definirán razonadamente, en función de la categorización frente al riesgo de la misma, tres tipos de crecidas afluentes al embalse:
- Crecida de Desvío del Río: Es la crecida que, en función del riesgo potencial asumible, se adopta en el proyecto de los desvíos provisorios y dispositivos de descarga durante la fase de construcción de la presa.
- Crecida de Proyecto: Máxima crecida que debe tenerse en cuenta para el dimensionado del aliviadero, los dispositivos de descarga y las estructuras de disipación de energía, de forma que funcionen correctamente.
- Crecida Extrema de Verificación: La mayor crecida que la presa debe soportar. Supone un escenario límite al cual puede estar sometida la presa sin que se produzca su rotura, admitiendo márgenes de seguridad más reducidos.”
5.1 Crecidas a considerar
REQUERIMIENTOS DE LA NORMACriterios de Evaluación y Diseño
Qv : Caudal máximo de verificaciónCMP: Crecida Máxima ProbableQ 1.000: Crecida de recurrencia media 1.000 añosAER: Análisis Económico de Riesgos
Apéndice C: Criterios para la evaluación de crecidas
Hidrológicos
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADACATEGORÍA DE LA
PRESACRECIDA DE DISEÑO
[m3/s]Desconocimiento de la crecida de diseño en presas antiguas.A Qd = % CMP ó Q Q5.000
B Qd = % CMP ó Q Q1.000 ó AERC Qd = Q 100
REQUERIMIENTOS DE LA NORMACriterios de Evaluación y Diseño
Qv : Caudal máximo de verificaciónCMP: Crecida Máxima ProbableQ 1.000: Crecida de recurrencia media 1.000 añosAER: Análisis Económico de Riesgos
Apéndice C: Criterios para la evaluación de crecidas
Hidrológicos
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADACATEGORIA DE LA
PRESACRECIDA DE VERIFICACION
[m3/s]Presas antiguas categoría A, no fueron diseñadas para crecidas 1:10000 añosA Qv = CMP ó Q Q10.000
B Qv = % CMP ó Q Q5.000 ó AERC Qv = Q Q150
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“En las fases de proyecto y explotación se definirán los niveles de embalse siguientes: a) Nivel Máximo para la Condición de
Emergencia (NMCE)b) Nivel Máximo de Operación
Extraordinaria (NMOE)b) Nivel Máximo de Operación Normal
(NMON)c) Nivel Mínimo de Operación Normal
(NmiON)d) Nivel Mínimo de Operación
Extraordinaria (NmiOE)A partir de los niveles característicos definidos precedentemente se fijan intervalos o franjas de niveles en que se divide el embalse para establecer su Norma de Operación.”
No hay diferencia entre distintos tamaños de presas y capacidades de embalses.No aplica en todos los casos.
En Panamá tenemos muchas presas de vertedero libre de baja altura con un embalse poco considerable.
5.2 Niveles característicos del embalse
Hidrológicos
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA
“Se definen las diferentes franjas o intervalos en que se divide el embalse para adoptar su Norma de Operación, detalle que puede apreciarse en el croquis siguiente:
No hay distinción entre tamaños de presas.No aplica en todos los casos.
Apéndice D: Franjas de operación del embalse
Hidrológicos
NmiOE
NmiON
NMON
NMOENMCE FRANJA DE EMERGENCIA
FRANJA DE ATENUACIÓN DE CRECIDAS
FRANJA DE OPERACIÓN NORMAL
FRANJA DE OPERACIÓN EXTRAORDINARIA
REQUERIMIENTOS DE LA NORMACriterios de Evaluación y Diseño
6.2 -Sismo de Operación Normal (SON)• … “evento con el 50 % de probabilidad”.• “No se relacionará la elección del SON con ninguna
categorización ó calificación de la presa”.• “La determinación del SON esta relacionada exclusivamente
con la operación normal de la presa”.
6.3 - Sismo Máximo de Verificación (SMV)• “Es el evento máximo aceptado que la presa debe resistir”.• Relacionado con la categoría de la presa.
REQUERIMIENTOS DE LA NORMACriterios de Evaluación y Diseño
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA
Categorización de la presa
Riesgo potencial Sismo de verificación Falta de información
Presas antiguas: No tienen estudios sísmicos.Presas nuevas: Los estudios sísmicos no muestran aceleraciones sísmicas según su recurrencia. Algunos estudios no presentan el SMC.
A Alto Sismo Máximo Creíble (SMC)
B Significativo Sismo de 1.000 a 5.000 años de recurrencia
C Bajo Sismo de 100 a 200 años de recurrencia
6.3.1. - Características
Sísmicos
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“3.1.- Procedimiento General
Para la determinación de los sismos que serán utilizados para realizar la verificación estructural de las presas se establece seguir los siguientes pasos: a.- Considerar la categorización sísmica de la zona de emplazamiento de la presa, usada para el diseño y cálculo de las construcciones en general, con el fin de definir la sismicidad del lugar.
En el caso de tratarse de zonas de sismicidad muy reducida o reducida, no será necesario realizar ningún estudio especial de sismicidad aunque deberá verificarse la estabilidad de estructuras y equipos con la aceleración máxima de la fundación dada por los reglamentos usados para el diseño de edificios para servicio públicos.
En el caso de tratarse de zonas de mayor sismicidad…b.- Definir en el caso de zonas con sismicidad “moderada” o mayor, la extensión alrededor de la presa a considerar como área de influencia de los eventos sísmicos.”
¿En qué documento se debe verificar la categorización sísmica de la zona de emplazamiento de la presa?En el Reglamento Estructural Panameño (REP), no se definen las zonas como de sismicidad “reducida, moderada ó elevada”.
Sísmicos
Apéndice E: Caracterización de los sismos para las verificaciones estructurales de las presas
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“La calificación de una presa indica cual es el grado de riesgo que presenta la misma para ocasionar los potenciales daños con los que la han categorizado, en el caso de entrar en emergencia o eventualmente en colapso…Los Responsables Primarios realizarán los estudios correspondientes y presentarán toda la información generada por los mismos juntamente con la solicitada por la ASEP (por medio de la UTESEP), que calificará a la presa a partir de la información suministrada y de las categorías establecidas en la presente norma.”
Se desconoce quiénes conforman a la UTESEP.No se define claramente el procedimiento para calificar a la presa.Se solicitará información adicional a la especificada en la Norma?
3.1.- Diagnóstico y Calificación
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa
1
•Categorizar la presa
2
•Determinar la crecida de verificación
3
•Determinar el sismo de verificación
4
•Definir parámetros geotécnicos
5
•Realizar análisis de estabilidad
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa
Análisis de Estabilidad
Condición Normal
Nivel del embalse NMON, Sistema de alivio de sub-
presiones funcionando en su totalidad, No sismo, No
empujes por azolves.
Condición Eventual
Nivel del embalse entre NMON y NMOE, Sistema
de alivio de sub-presiones funcionando
parcialmente, Sismo < ó = SON, Empujes por azolves.
Condición Extraordinaria
Nivel del embalse NMCE, Sistema de alivio
de sub-presiones no funcionando, Sismo
(SMV).
7.2 – Condiciones y acciones actuantes en la etapa de operación
“Se resumen las distintas condiciones y acciones de verificación estructural actuantes durante la operación de una presa.”
Dificultad encontrada: Falta
de información
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa
Tipo MagnitudValores admisibles
Condición Normal
Condición Eventual
Condición Extrema
Gravedad
Estabilidad al deslizamiento computando solo fricción FS >= 1.35 FS >= 1.1 FS >= 1.0
Estabilidad al deslizamiento computando fricción + cohesión FS >= 2.7 FS >= 1.8 FS >= 1.35
Excentricidad Carga Vertical e/d <= 1/5.5 e/d <= 1/3.5 e/d <= ½
Presión sobre Fundación <= 1.10 x pr.adm
<= 1.45 x pr.adm
<= 1.66 x pr.adm
Apéndice B – Requerimientos para la verificación estructural
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa
NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“En el caso que realizadas las verificaciones para los eventos de seguridad se haya encontrado que no cumple con alguno de ellos, la presa será declarada en Incumplimiento de la Condición de Seguridad, debiéndose aplicar lo estipulado en el PADE para tales situaciones.”“El incumplimiento de la condición de seguridad podrá deberse a la falta de la misma en las estructuras principales o en el equipamiento, correspondiendo aplicar un escenario de PADE consistente en la rotura o falla de un elemento inseguro, o la necesaria operación extraordinaria, lo que puede en todos los casos ser pronosticable.”En cambio, si fuera remediable por medio de una medida de mitigación, deberá operar la presa bajo una operación normal restringida, debiéndose aplicar lo estipulado en el PADE para este caso.
La calificación de la presa afecta los análisis del PADE y la evaluación de los escenarios de emergencia.
3.2.- Condición de Seguridad Permanente/ 3.3. – Incumplimiento de la condición de seguridad
CONTROLES DE INSTRUMENTACIÓN
Caudales drenados por el
macizo de fundación
Deformaciones y movimientos de
la presa
Presiones Intersticiales y sub-presiones
Temperatura Efectos sísmicos
8.2.2.1. – Mediciones e Inspecciones
Dificultad encontradaNo hay diferencia entre tamaños de presas
CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINA
Clasificación de las Inspecciones Frecuencias típicas de InspecciónClase de
Inspección
Propósito
de la Inspección
Tipos de
Inspectores
Clasificación según impacto potencial
Alto Mediano Bajo
Rutinaria Nota No. 1 Personal del Responsable
Primario
Semanal a mensual
Mensual Mensual a Trimestral
Intermedia Nota No. 2 Asesores Técnicos Anual Anual Anual a Bianual
Global Nota No. 3 Asesores Técnicos y Especialistas
Cada 5 años Entre 7 años Cada 10 años
Especial Nota No. 4 Asesores Técnicos y Especialistas
Requerida según
evento ocurrido
Requerida según
evento ocurrido
Requerida según
evento ocurrido
Emergencia Nota No. 5 Asesores Técnicos y Especialistas
Requerida según deficiencia detectada
Requerida según deficiencia detectada
Requerida según deficiencia detectada
Apéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las obras
Cuadro Nº 1: Obras en Operación Normal - Características de las Inspecciones
Tipo de Sistema
Categoría de Riesgos en la presa: Bajo
Primer Llenado Año 1 Año 2 Año 3
Posterior
Rutinarios
Medición de instrumental centralizado
Diaria c/2 días Semanal Semanal Semanal
Medición de instrumental Manual c/2dias Semanal Mensual Quincenal Mensual
Mediciones Geodésicas Semanal Quincenal Bimensual Semestral Anual
Inspecciones Básicas Diarias Quincenal Mensual Bimensual Bimensual
CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINA
Apéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las obras
Cuadro Nº 2: Frecuencias Mínimas de Toma de Lecturas de los Sistemas Instrumentales
Dificultad encontrada
Muchas presas en Panamá no cuentan con equipos de instrumentación.Presas categorías C, toma de lecturas muy frecuentes.
Tipo de Sistema
Categoría de Riesgos en la presa: Significativo
Primer Llenado Año 1 Año 2 Año 3
Posterior
Rutinarios
Medición de instrumental centralizado Diaria c/2 días 2/semana Semanal Semanal
Medición de instrumental Manual c/2dias Semanal Quincenal Quincenal Mensual
Mediciones Geodésicas Semanal Quincenal Mensual Trimestral Semestral
Inspecciones Básicas Diarias Semanal Quincenal Quincenal Mensual
Cuadro Nº 2: Frecuencias Mínimas de Toma de Lecturas de los Sistemas Instrumentales
CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINAApéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las
obras
Tipo de Sistema
Categoría de Riesgos en la presa: Alto
Primer Llenado Año 1 Año 2 Año 3
Posterior
Rutinarios
Medición de instrumental centralizado Diaria Diaria c/2dias 2/semana Semanal
Medición de instrumental Manual c/2dias 2/semana Semanal Quincenal Quincenal
Mediciones Geodésicas Semanal Quincenal Mensual Bimestral Trimestral
Inspecciones Básicas Diarias 2/semana Semanal Quincenal Mensual
CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINAApéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las
obrasCuadro Nº 2: Frecuencias Mínimas de Toma de Lecturas de los Sistemas Instrumentales
Las presas nuevas están iniciando la toma de lecturas de instrumentación por tal razón no se han fijado umbrales por alerta en los PADE.
CONTROLESFORMULARIO DE INSPECCIÓNG. REGISTRO FOTOGRÁFICO
Estribo Izquierdo de la Presa
Vista de filtración en el muro del Estribo Izquierdo
CONTROLES - INSPECCIONES
CONTROLES - INSPECCIONES
Presa Baitún - GaleríaPresa Bajo de Mina - Alineamiento de la coronación
RECOMENDACIONES• Preparación de una Guía Técnica para la
redacción del RSP.• Implementación y control de un archivo técnico
de la obra.• Definición de Reglamento a utilizar para la
zonificación sísmica de áreas.• Reevaluación de niveles característicos del
embalse y Normas del embalse para presas de baja altura y volumen reducido.
RECOMENDACIONES• Definir adecuadamente el procedimiento de
categorización y calificación de las presas.• Las presas categoría C, no requieren de una
calificación, ya que, aunque fallen no representan un peligro para la comunidad.
• La instrumentación solicitada para presas de baja altura y embalses mínimos, debe ser reevaluada. No pueden ser evaluadas al igual que presas categoría A ó B.
Gracias