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• 1. Introducción

• 2. Presas en el mundo

Riesgo de falla en presas.

Análisis de Riesgo de Falla en Presas

Dr. Humberto Marengo MogollónFebrero de 2011

"Nada en el mundo es más flexible que el agua.

Pero cuando ataca lo firme y fuerte, nada puede

resistirla porque nada puede cambiarla".

Lao Tzu

Riesgo de Falla en Presas

“Es más fácil entender el movimiento de los astros que el del agua”

(Galileo Galilei)

“En cuanto al agua; vale más la experiencia que la razón”

(Leonardo da Vinci)

Riesgo de falla en presas

Las presas hoy en día causan una gran controversia para su construcción y

desarrollo desde el punto de vista social, ambiental y económico.

Se desplazan personas.

Se contamina el área inundada por los embalses.

Se tienen costos que superan en promedio el 30% de lo presupuestado.


Parece paradójico por otra parte que diversos organismos a nivel mundial

impulsen seriamente la construcción de proyectos que suministren energía con

fuentes renovables; el tratado de Kyoto ha establecido la necesidad de reducir:

Proyectos que generen energía con fuentes contaminantes.

Emisiones de contaminantes fósiles a la atmósfera, imponiendo cuotas a

cumplir y emitir el concepto de “bonos verdes”.


A pesar de la controversia:

La energía hidroeléctrica contribuye con el 20% de la generación de energía enel mundo.

Han evitado el consumo de 22 mil millones de barriles de petróleo en elmundo.

64 países dependen de la generación hidroeléctrica.

“Vine, ví y………….. fui conquistado”.(Franklin D. Roosevelt)


En términos generales, en el mundo hay 100,000 grandes presas; se han

registrado 36,000 para el inventario global.

22,000 construidas en China.

6,600 construidas en EEUU.

4,300 en India.

2,700 en Japón.

México 4,083 que son 3255 pequeñas y 828 grandes presas (Grandes presas

CFE 53).


FLEXIBLES

Tierra

Enrocamiento

Materiales Graduados

RÍGIDAS

Gravedad

Arco

Machones y contrafuertes


Hay 15,800 reportadas para fines estadísticos, la distribución es:


Tierra y Enrocamiento Concreto y Mampostería

10 650 (67.4%) 5150 (32.6%)

Tierra Enrocamiento Gravedad Arcilla Concreto Mampostería

9 890 760 3 970 760 280 140

(62.6%) (4.8%) (25.1%) (4.8%) (1.8%) (0.9%)

La primera presa construida fue SAAD-ELKAFARA, en el Valle del Nilo, en el año 2500

A.C.

Las obras hidráulicas se inician cuando el hombre se propone dominar losescurrimientos de los ríos, para protegerse de sus crecientes y aprovecharlospara su beneficio.


La construcción de presas fue evolucionando, muchas de ellas fallaron pero seperfeccionaron para construirse con los elementos que les dan la seguridad yfuncionalidad con la que hoy las conocemos.

Se transforma la agricultura de riego.


DiferenciasEn los Escurrimientos

Ocurren variaciones significativas en el tiempo y el espacio.

Después de intensas precipitaciones (generalmente debidas a ciclones), ocurren grandes períodos de estiaje (sequías).


Se han construido y se requieren para:

Modificar la desigualdistribución en el tiempo.

Con los Acueductos y lasConducciones, la maladistribución en el espacio.


Indudablemente guardar el agua cuando hay para utilizarla cuando se necesita.

El control de avenidas con la consecuente protección a vidas y propiedades.

Utilizarla y distribuirla por medio de canales en distritos de riego y acueductos.

Generar energía eléctrica tan vital hoy en día.

Las presas a pesar de la controversia, hoy en día son muestra de desarrollo regional o nacional en muchos países del mundo.


PRESA ITAIPÚ EN EL RÍO PARANÁ; 15,500 MW INSTALADOS


Tres gargantas:

Altura H= 181 m.

Superficie A= 25,900 has.

Afectación inicial 846,000 personas.

Afectación final 3,000, 000 personas.

Capacidad inicial 18,200 MW; (26x700MW).

Capacidad total 22,400 MW

Costo 25,000 Mills de Dólares.


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Dreischluchtendamm_hauptwall_2006.jpg

PRESAS CONSTRUIDAS EN MÉXICOLa Ingeniería de Presas y las Obras Hidráulicas

En zonas áridas:recargar los acuíferos

Reciclar las aguas industriales

Almacenarla y conservarla

Mejorar eficiencia en el uso de agua

SUMINISTRO DE AGUA

El hombre y el ingeniero cuando del agua se trata, se enfrenta a tres problemasbásicos a resolver:

Calidad.

Escasez.

Exceso de la misma.


La población mundial se incrementa a un ritmo tal que cada 10 años hay 1000 millones de seres humanos adicionales a los que debemos darles:

Vivienda

Infraestructura

Trabajo

Agua

Energía


4% de la población utiliza de 300 a 400 litros por habitante/día.

67% de la población utiliza menos de 50 litros por habitante/día.

1400 litros se requieren incrementar al día por habitante/día.

Agua UtilizadaDistribución


Recursos Hidráulicos

Las poblaciones se desarrollan en donde existen pocos recursos hidráulicos.

En México el 80 % de la población se asienta donde existen el 20% de los recursos hidráulicos y viceversa.


Colorado(1867)

El Fuerte(13635)

Sinaloa(1113)

Culiacan(2087)

San Lorenzo(1661)

Acaponeta(1362)

Santiago(16519)*

Armeria(901)

Coahuayana(1579)

Balsas(24944)

Papagayo(4386) Verde

(4799)

Tehuantepec(2606)

Suchiate(2648)

Hondo(738)

Usumacinta(125818)*

Candelaria(1620)

Grijalva

Tecolutla(5908)

Cazones (1459)

Panuco(19087)

Soto La Marina

San Fernando(4520)*

Bravo(7640)

Nazas*(2508)

Aguanaval

Lerma

Tuxpan (2579)

Yaqui(5259)

Ameca(1573)

Ometepc (5843)

Vertiente del PacíficoVolumen Medio Anual Total

128 454 Mm3

Vertiente del GolfoVolumen Medio Anual Total

256 738 Mm3

Vertiente InteriorVolumen Medio Anual Total

6 293 Mm3

Unidades en Mm3, Fuente: Estadísticas del Agua en México,2003.* Ambos Ríos.

Nacional410, 000 Mm3

En México las presas almacenan cerca de 150,000 Mm³ (del orden del35% del escurrimiento).

Aquí, cabría hacer mención de la imperiosa necesidad que tenemospara tratar de ofrecer muchos más proyectos que nos permitan regularel agua y entregarla con la calidad y cantidad con la que la requerimosen un futuro cercano.


Las presas en México pertenecen al gobierno a través de:

La Comisión Nacional del Agua.

La Comisión Federal de Electricidad.

La entonces Secretaría de Agricultura y Ganadería.

Muchas presas pequeñas fueron construidas por particulares y sin duda no están reportadas para fines estadísticos.


Presas Construidas en México


Dependencia Años Número de presas con

altura mayor a 15 m.

Privadas para Riego - 90

Comisión Nacional de Irrigación 1926 173

Secretaría de Recursos

Hidráulicos

1947-1976 100

Secretaría de Agricultura y

Recursos Hidráulicos

1976-1988 130

Comisión Federal de Electricidad 1937-2004 53

En 1889 se instaló en Batopilas, Chihuahua, la primera hidroeléctrica enMéxico (22 kilowatts de potencia) y 20 años después las presas de Tenango,Necaxa (31 500 kilowatts) y Los Leyes (éstas con materiales graduados), parala Mexican Light and Power Company. La construcción de la presa La Boquilla,Chihuahua, inició en 1910.

C.H. BOQUILLA (1910)

C.H. NECAXA (1909)



Presa Infiernillo, Guerrero

Río Balsas

Año 1963

Propósito Generación y control de avenidas


Presa Ambrosio Figueroa, Guerrero

Río Papagayo

Año 1964

Propósito Generación


Presa Plutarco Elías

Calles, Sonora

Río Yaqui

Año 1964

Propósito Generación y

control de

avenidas

Presa Netzhualcoyotl,

Chiapas.

Río Grijalva

Año 1964

Propósito Generación y

control de

avenidas


Presa La Angostura, Chiapas

Río Grijalva

Año 1975



Presa Chicoasén, Chiapas.

Río Grijalva

Año 1980



Presa Peñitas, Chiapas.

Río Grijalva

Año 1987



Presa El Caracol, Gro.

Río Balsas

Año 1988



Presa Aguamilpa, Nayarit

Río Santiago

Año 1994



Presa Zimapán,

Hidalgo,

Querétaro

Río Moctezuma

Año 1995



Presa Huites, Sinaloa

Río Fuerte

Año 1996

Propósito Generación, Irrigación

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• 2. Presas en el mundo


Según el Comité Internacional de Grandes presas

(ICOLD,1995), se define como falla o ruptura:

“El colapso o movimiento de una parte de la presa que no

puede retener el agua”.

Consideraciones de seguridad

Los antecedentes de publicaciones del ICOLD (1974 Y 1983), plantearon dospreguntas interesantes:

1. ¿Cuales son los principales procesos o mecanismos que causan incidentes?

2. ¿Que progresos se han hecho en términos generales en los últimos años paraevitarlos?.

52

Fallas en Presas

La filosofía de estas aseveraciones se refiere a la estabilidad de las presas,no obstante cabe preguntarse si se consideran:

Avenidas excepcionales que contemplan los efectos del acarreo de grandes volúmenes de sólidos que transportan sedimentos.

Sismos de gran intensidad.

Deficiencias estructurales en el diseño y construcción

53

Fallas en Presas

La respuesta debe darse en el sentido de que para un alto rango deavenidas y sismos considerados como “máximos creíbles”

La seguridad de presas debe garantizarse sin exceder desde el puntode vista económico las medidas de seguridad.

54

Fallas en Presas

Fallas en Presas

La seguridad de presas ha despertado una preocupación plenamentejustificada a nivel mundial.La súbita liberación de miles de toneladas de agua sobre asentamientoshumanos puede causar enormes pérdidas humanas y materiales, además degraves daños al medio ambiente.

La seguridad de presasdepende principalmente detres factores:

Diseño

Calidad de construcción

Mantenimiento - operación.

Diseño. Los criterios usuales de factores de seguridad, empleados a lafecha, están empezando a ser cuestionados, usándose cada vez más loscriterios probabilísticos, los cuales son más científicos y en los que estáinherente el concepto de confiabilidad.

Es importante señalar que debe implantarse un panel que revise el diseñodel consultor o grupo que lo efectúa y que lo haga oportunamente.

56

Fallas en Presas

Construcción. Es probablemente el aspecto más difícil de todos, ya que enla mayoría de ellas, existen compromisos políticos y sociales que obligan acumplir un programa en tiempo y costo que en muchas ocasiones no soncompatibles con la calidad requerida en las bases de diseño. Además elaspecto de supervisión presenta variaciones o cambios aún en los mismospaíses e instituciones.

Mantenimiento y operación. El grupo diseñador y consultor, así como elsupervisor deben formar parte del comité de inspección de las presas quese están revisando, ya que conocen y están íntimamente ligados alproyecto y los detalles que lo componen; lamentablemente estos aspectospocas veces se toman en cuenta.

57

Fallas en Presas

Fallas en Presas

Las lecciones aprendidas sobre fallas de presas en el pasado,

proporcionan información valiosa para los diseñadores que buscan

garantizar la seguridad de las estructuras actuales.

De los análisis de fallas de las 15800 presas que se tienen

para fines estadísticos:

Se encontraron 107 casos de falla totales:

61 fallas ocurrieron por desbordamiento:

Durante la construcción 11 presas de tierra (T y E) y

enrocamiento y 2 en presas de concreto y gravedad (C y G)

fallaron.

De los otros 48, 7 ocurrieron por un mal funcionamiento de

compuertas y 5 por la falla de una presa aguas arriba.

Se reportaron 1105 casos de deterioro.

Se indican 107 casos de falla

( 107/15800 = 0.6772 %)

Se señalaron 145 incidentes hidráulicos; 43 en T y E (43/145 =30)

y 18 % en C y G (18/145=12.4 %).

Se podría esperar la falla de 0.006772*100000=677 presas en el

mundo: totalmente inadmisible

En resumen:

Número de presas..................15,800

No. presas con deterioro..........1,105

No. fallas totales..........................107

No. incidentes hidráulicos............145

Incidentes en T y E........................88

Incidentes en C y G.......................57

No. fallas por desbordamiento.......61

No. fallas en T y E..........................43

No. fallas en C y G.........................18

Relación fallas por desbordamiento

.........................................61/107= 57 %

Considerando factores hidráulicos:

T y E.................................43/145=30%

C y G...............................18/145=12.4%

Causas de las Fallas en Presas

Las tres principales causas de falla en las presas son:

El desbordamiento.

La erosión interna.

El debilitamiento de la cimentación.

FALLAS EN PRESAS EN EL MUNDO

La presa South Fork,Johnstown, en 1889.

La presa Lower Otay en 1916.

Desbordamiento

En 1972 fue la presa Canyon Lake en Rapid City, USA.

En china, en 1975 fallaron las presas, Baquio, Shimantan y otras más pequeñas.

Desbordamiento

Desbordamiento

La presa Oros en

construcción en Brasil en

1960.

La presa Panshet en la India

en 1961.

La presa Sempor en

Indonesia en 1967.

La presa Marun localizada en

Irán en 1993.

La migración de materiales y el consecuente desarrollo de vacíos

son tan graduales que no permiten ser detectados hasta que se

encuentran muy avanzados.

Una causa común de falla ha sido la perforación regresiva

(tubificación), por fugas debidas a gradientes hidráulicos

controlados inadecuadamente, lo cual ocurre con frecuencia a lo

largo de ductos enterrados y en los puntos de contacto con

estructuras y cimentaciones

Erosión Interna

Los suelos de arcilla dispersiva pueden tener resistencia especialmentebaja a la erosión, la falla de la presa Nahal Oz en Israel en 2001 se leatribuyó este tipo de debilitamiento.

Igualmente la presa Zeyzoun en Siria falló en 2002.

Erosión Interna

A este fenómeno se le atribuyó la falla de la presa Sheffield en California en1925 y la presa Van Norman también en California, USA en 1971.

Erosión Interna

Erosión Interna

Por otro lado las fuerzas sísmicas han provocado la licuefacción de losmateriales no cohesivos de grano fino en los terraplenes y en las zonas decimentación; en México en el 2010, el canal de Mexicali falló por estacondición.

Presa Teton

Fue una presa de relleno de tierra de 123 metros de altura construida sobre elrío Teton, en Idaho.

La investigación de la brecha posterior a la falla reveló fracturas muy abiertasen las caras de la trinchera clave del apoyo derecho, la cual tenía un relleno delimo eólico frágil y altamente erosionable. La roca bajo la capa de inyección delfondo no estaba bien sellada.

Presa Teton

La excavación, revisión y prueba de la cimentaciónpermitieron entender los mecanismos de la falla, la cualresultó en la erosión y el colapso del rellenodesprotegido de la trinchera clave.

En cuanto a fallas de cimentaciones que han sido asociadas con accidentesy fallas de presas de concreto incluyen planos débiles.

Debilitamiento de la Cimentación


Entre los casos mas notables se encuentran la presa Austin en Pennsylvaniaen 1911.


La presa Tigra en la India en 1917.

La presa Saint Francis en California en 1928

Presa Campos Novos

Se encuentra ubicada sobre el río Canoas en el estado de Santa Catarina,Brasil. Fue inaugurada en el 2007 con una altura 202 m, lo que a convierte enla tercera presa más alta es su tipo en el mundo.

Presa Malpasset

Construida sobre el río Reyran en el sudeste de Francia, era una presa deconcreto tipo arco de 66.5 metros de altura, cimentada principalmente sobregnéis, pero con tendencia esquistosa en el apoyo izquierdo y en la parteinferior del apoyo derecho.

Presa Malpasset

88

FALLAS DE PRESAS EN MÉXICO

NÚMERO DE PRESAS CLASIFICADAS SEGÚN SU ALTURA DE CORTINA

109

726

1422

491439

175

6612 5

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

< 3 3 - 5 5 - 10 10 - 15 15 - 30 30 - 50 50 - 100 100 - 150 > 150

Altura de cortina (m)

No.

P

R

E

S

A

S

BORDOS GRANDES

828 GRANDES PRESAS

Fallas en Presas Mexicanas

PROPIETARIOS DE LAS PRESAS EN MÉXICO

Particulares

863 Presas

Gobienos Estatales

316 Presas

CILA

5 Presas

CNA

844 Presas

CFE

56 Presas

Asociación de

Usuarios

1225 Presas26.08 %

37.02 %

1.69 %

25.50 %

0.15 %

9.54 %

En la base de datosse tienen 3308registros conpropietario


Deslizamientos. El dique Pescaditos en Temascal (Presidente Alemán) y ElEstribón (Jalisco).

Flujo de Agua. El dique Laguna (Sistema Necaxa) y La Escondida Tamaulipas.

9595P. TEMASCAL, OAX. P. LA ESCONDIDA, TAMPS.


96P. EL AZUCAR, TAMPS.

Erosión de taludes. Debido al oleaje, se presentó pérdida parcial delenrocamiento; en la presa Abelardo Rodríguez (Sonora) y El Azúcar(Tamaulipas).


Presa Piedra Blanca, Coah.Primera Falla, 1999.


Presa Piedra Blanca, Coah.Segunda Falla, 2007.


Desbordamiento. La presa del Conejo debido al desbordamiento de la presade La Llave en Irapuato.

Fugas en conductos enterrados. En la presa Santa Ana, se sospecha que lafalla por tubificación fue por esta causa.

99


C.H. LA VENTA, GRO. (1964)

La Venta Gro. En 1967 se presentó una avenida de 11,800 m3/s que provocóel desbordamiento de la presa y la inundación de la casa de máquinas.

Incidentes en México

102C.H. INFIERNILLO, GRO. (1964)

El Infiernillo Mich. En octubre de 1967 se presentó una avenida de 25,200m3/s que causó cavitación en los vertedores.


Hay varias presas en México que han alcanzado su vida útil o estáncerca de hacerlo y a la fecha presentan problemas serios porazolvamiento.

Esto, reduce necesariamente su capacidad de regulación y ocasionansobre la cortina empujes estáticos y dinámicos (por sismos de granintensidad) no considerados en el diseño original.

Hay varias presas que fueron diseñadas hace más de 30 o 40 años, enlas que las condiciones hidrológicas han cambiado o bien los criteriosde diseño, no corresponden a los actuales.

103

Estado Actual de las Presas

Como ejemplo pueden mencionarse las presas Tuxpango (Ver.),Mazatepec (Pue.), Santa Rosa (Jal.) y otras.

104

PRESA SANTA ROSA, JAL.PRESA TUXPANGO, VER


Modificación y obstrucción delas obras de excedencias.

Obstrucción de los vertedorespor parte de los usuarios

Presa Ojocalientillo, Ags.

Presa Malpaso, Zac.


Falla de las presas debido aobstrucciones de los vertedores.

Riesgos de falla debido a la faltau obstrucciones de losvertedores.

Presa Ateto, Zac.

Presa La Ventilla, SLP.


Desarrollo de asentamientos humanos y zonas recreativas aguas abajo de las cortinas.

Presa Madín, Méx.

Presa El Capulín, Méx.


Necesidad de almacenar agua por arriba de los niveles establecidos, mediante la colocación de agujas

Vertedor de cresta libre con agujas

Presa Marte R. Gómez, Tamps.


Retiro de agujas en un vertedor de cresta libre

En las presas con embalses grandes el riesgo es mayor, ya que el retiro delas agujas puede llevar un tiempo bastante largo y durante esta maniobrala ocurrencia de una avenida extraordinaria podría presentarse antes deretirar todas las agujas

Presa Marte R. Gómez, Tamps.


Falta de información hidrológica durante la etapa de diseño

En presas que tienen más de 30 años en operación, no es raro que sepresenten avenidas mayores a la de diseño, ya que éstas se estimaron conpoca información y por métodos que en la actualidad han sido mejorados

Presa El Portillo II, (Cuxtepequez), Chis.


Presa La Fronteriza,Ciudad Juárez, Chih.


Puesta fuera de servicio

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa

En 1990 del 11 al 22 de agosto se presentó una avenida de 5,300 m3/s y la

elevación máxima del agua en el embalse fue la 102.60 msnm.


Los eventos relevantes de la avenida de 1990 fueron:

Se inundó el recinto entre la

ataguía y la presa retrasándose

la construcción por no haberse

terminado la pantalla

impermeable.

No se había terminado la

ataguía aguas abajo.


Se presentó un caído de 20,000 m3 de roca en el túnel no. 2 queprovocó un golpe de ariete de 250 m de altura el cual salió por lalumbrera de cierre provisional, afortunadamente la mismasobrepresión y el gran caudal ayudaron a retirar el material productodel derrumbe.


Durante el estiaje de 1991 se

efectuaron amplias

reparaciones en ambos túneles

que llevó a colocar anclaje y

concreto lanzado en una

longitud promedio de 330 m

en cada túnel.

Esta acción sin duda permitió

soportar con éxito el evento de

1992.


Avenidas de 1992:

El fenómeno del Niño produjo

lluvias inusualmente

persistentes en la mayor parte

de la cuenca del río Santiago.


Se presentaron dos avenidas extraordinarias:

Ambas fueron mayores que el máximo registrado en 50 años anteriores.

El agua rebasó la ataguía de 55 m y se almacenó en el recinto comprendido

entre la ataguía y la cortina.

Esta condición no estaba

prevista en el diseño de la

ataguía y puso en entredicho su

estabilidad.

Por otra parte causó estragos

en la cortina que estaba

parcialmente cubierta con losas

de concreto.


Las condiciones de la presa en las

obras de contención eran:

Las losas de concreto estaban

colocadas hasta la elevación 94

msnm.

La cara de la presa estaba

protegida con un riego de asfalto

hasta la cota 120 msnm.

De la 120 a la 124 estaba

protegida con plástico en espera

de ser protegida con asfalto.


La primer avenidaextraordinaria abarcó del 16 al20 de enero.

Se presentó un gasto picoinstantáneo de 10,880 m3/s quecorresponde a un gasto máximomedio diario de 9,334 m3 /s.

El nivel del río aumentó de laelevación 70 msnm el día 15 a lacota 86 el día 17 y alcanzó lacota 99 el día 18.


El ritmo del agua creció en su

ritmo de ascenso y

aparecieron lloraderos a través

de la ataguía a la elevación

108 msnm.


A fin de evitar el colapso de la

estructura, se tomó la decisión de de

abrir un tajo en la corona del dique

fusible. El cual empezó a degradarse

y el agua entró al recinto como estaba

previsto.


Durante la avenida el nivel del

río alcanzó la elevación 75

msnm aguas abajo y el agua

estuvo a punto de entrar al túnel

de desfogue en construcción lo

cual hubiera provocado la

inundación de la caverna donde

se aloja la casa de máquinas.

Para evitar esto se sobreelevó

urgentemente un muro de

contención que evitó esta

situación.

125C.H. AGUAMILPA, NAY. ( TUNELES DE DESVIO )



La segunda avenida se presentó

en la noche del día 25 de enero

con un gasto máximo de 7,700

m3/s alcanzando el río la cota

112.40 msnm entrando

nuevamente en el recinto de

manera franca por el bordo

fusible (cota 108).

A partir del día 27, el río

descendió hasta alcanzar el

nivel habitual del río.


Comportamiento de la ataguía:

El agua se almacenó en el

lado aguas abajo de la

ataguía, lo cual no estaba

previsto en el diseño original.

El nivel máximo de agua que

se alcanzó fue la 123.60

msnm.


Deformaciones:

La deformación máxima de la

ataguía fue de 15 cm en el

centro y la zona donde se

ubica el aluvión; estos

asentamientos se

incrementaron en 5cm en el

siguiente mes.

Las inundaciones produjeron

un retraso cercano a tres

meses en la construcción de

las obras del proyecto.


La decisión de haber construido el dique fusible permitió no perder la

ataguía aguas arriba, recuperar la obra de desvío y tener el retraso de

solo unos meses en el programa de construcción de la obra contra la

posibilidad de haber perdido más de un año de construcción.


Riesgo de falla por desbordamiento:

Al analizar la información hidrológica actualizada, se encontró que

el mínimo error cuadrático corresponde a la distribución Doble

Gumbel.

Cabe hacer notar que el gasto original de diseño de 6,770 m3 /s

corresponde a un Tr=25 años y no a 50 años como originalmente se

había considerado.


Riesgo de falla por desbordamiento:

La probabilidad de que se presente este gasto es de:

P=1- 1/Tr=0.96

La probabilidad de falla real es de:

PF= 1-0.96=0.04

Este es el nivel de referencia a emplearse en el análisis.


Función de comportamiento ante avenidas:

La función básica de comportamiento se adoptó como:

Fu= Hp-hg ; donde:

Fu: es la función de comportamiento

Hp: la altura de la presa (que es un valor fijo).

hg: el nivel máximo obtenido al transitar las avenidas asociadas a

distintos valores iniciales ho del vaso de almacenamiento.


Condiciones constructivas:

Los túneles de desvío se

construyeron con una sección

media de b=8.00m (total de

16.00m).

Se consideró un coeficiente de

rugosidad de Manning n=0.0375.


Al considerar solo los tramos de

portales de entrada, salida y

algunos tramos en los que se

colocó concreto lanzado, se

obtuvo una condición equivalente

de rugosidad neq=0.0232

La rugosidad equivalente conjunta

real en los túneles al considerar la

longitud total excavada en roca y

los tramos antes dichos, tuvo un

valor real neqr=0.0326.


La función de comportamiento se expresó como:

Fu= Hp-hg = Hp- [Qp2 (0.0000476/b2.40)+ 0.776694n2/b3.7337+

Qp(-0.00185/b0.7047+ 0.085n2/b1.511)+2.1642b0.999+0.00252n2b0.71139]

Esta expresión corresponde al margen de seguridad para el

análisis de riesgo.


Resultados obtenidos:

Al aplicar la distribución Doble Gumbel, se encontró que el Tr

real del sistema (con las condiciones constructivas antes dichas)

es de 126 años.

PF=0.007913; =2.4133

n=0.0327; b= 8.544m

QP= 8,518 m3/s Tr= 126 años


Esta probabilidad de falla es 5 veces inferior a la de referencia

de 0.04 obtenido como punto de comparación en el análisis

determinístico.

Es decir, en la realidad al hacer un análisis probabilístico, se

incrementa la seguridad real del conjunto al pasar de un período

de retorno supuesto de 50 años a uno conjunto de 126 años.


El gasto pico se incrementó

realmente del original de diseño

QP= 6,700 m3/s.

A uno de QP= 8,518 m3/s cuyo

incremento es de un 27%


Al representar las condiciones finales en el embalse se tienen las

siguientes condiciones:

Gasto pico:

QP= 9,334 m3/s; Tr=311 años.

Una elevación máxima a la 123.60 msnm.

Las condiciones de falla son:

PF=0.003218;

=2.7255;

n =0.0327;

b = 8.676m


El período de recurrencia conjunto real que se presentó en el sitio

es de 327 años, el cual es 13 veces superior al de referencia

original.

Es decir el fenómeno natural fue significativamente superior a

cualquier previsión posible hecha o tomada por los ingenieros.

La falla era inevitable en estas condiciones.


Lo que se puede hacer sin

duda es colocar además de los

tratamientos de roca

necesarios por condiciones

geotécnicas, medidas simples.

Una de ellas es colar una

plantilla de concreto hidráulico

de regularización en el piso que

permite tener mucha limpieza

en la obra y mejorar

significativamente el coeficiente

de rugosidad conjunto del

desvío.


• El coeficiente de rugosidad equivalente del proyecto

pasa a ser de neqr=0.0326 a n=0.0292

• Sí además se coloca concreto lanzado en toda la

sección del túnel, lo cual es complicado pero

factible, la rugosidad equivalente pasa a ser

neq=0.0252.

• El ancho inicial del túnel viene a ser 8.33m al reducir

un promedio de 7.5 cm a cada lado del túnel.


El sistema trabaja con estos valores:

Para neq=0.0252, b=8.559m

PF=0.002312; =2.8392; QP= 9,617 m3/s

El periodo de recurrencia y la probabilidad de falla se incrementa un 12.9% y alcanza un valor de 433 años.


Respecto al análisis de Aguamilpa en

particular, se encontró que:

En enero de 1992 el fenómeno

meteorológico del Niño, causó serias

perturbaciones en el occidente de

México.

En Aguamilpa se presentaron dos

avenidas extraordinarias que

produjeron inundaciones del recinto

comprendido entre la ataguía y la

cortina.


Se puede concluir respecto a este tema que:

Las dos avenidas extraordinarias pusieron en evidencia el excelente

comportamiento de la presa en lo que a permeabilidad se refiere. La

alteración de la cara fue notoria en algunas zonas, pero jamás se puso

en duda la integridad de la cortina.

La inclusión del dique fusible en las últimas etapas del diseño, salvó la

ataguía de un desbordamiento incontrolado que muy probablemente

hubiera provocado su colapso.

Gracias a que la presa había alcanzado una altura considerable, se

evitaron daños serios en la planicie de Nayarit.


Respecto al análisis probabilístico se puede concluir que:

La probabilidad de falla real del sistema conjunto arroja un valor de falla 5

veces inferior al obtenido con el criterio determinístico.

Las condiciones de falla reales que se presentaron en el sitio es de 327 años,

el cual es 13 veces superior al de referencia original.

El fenómeno natural fue significativamente superior a cualquier previsión

posible hecha o tomada por los ingenieros.

La falla era inevitable en estas condiciones.


Con solo colocar concreto hidráulico en la plantilla se incrementaba la

seguridad un 3.9% y pasa de 126 a 168 años.

Al colocar además concreto lanzado en las paredes de los túneles, el

incremento en seguridad que se logra es de un 12.9% y alcanza un valor

de 433 años.

Estas medidas deberán generalizarse en el diseño y construcción de

presas, ya que son simples, ofrecen condiciones constructivas seguras y

limpias y además permiten incrementar significativamente la seguridad de

nuestras obras.

1. El mayor número de deterioros ocurre en presas de tierra y

enrocamiento.

2. La mayor incidencia en cuanto a fallas se refiere es por

desbordamiento ante avenidas con un 61 de 107, de las cuales

43 ocurrieron en presas de tierra y enrocamiento y 18 en presas

de concreto.

Conclusiones

3. Ante las fallas por desbordamiento, es urgente revisar las presas enconstrucción y operación que no hayan tomado en cuenta para eldiseño una base de riesgo de falla.

4. Se requiere establecer un criterio que permita identificar presasconstruidas con un alto riesgo potencial de falla.

5. Se deben utilizar índices y parámetros de referencia para comparar losanálisis teóricos.

Conclusiones

6. Es urgente normar la seguridad de presas.

7. Como en otros países sucede, debe establecerse desde el punto de

vista institucional y necesariamente, con organismos independientes

que tengan la, ejecutividad necesaria para que se corrijan los aspectos

negativos encontrados en las inspecciones y análisis de detalle.

8, Habrá que revisar cuidadosamente el ordenamiento territorial en el país

para tomar varias decisiones que son urgentes para garantizar vidas y

propiedades que son invaluables.

Conclusiones

“LA GRATITUD ES LA MEMORIA DEL CORAZÓN”(LAO TSE)

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