riesgos y desastres naturales para la elaboracion de una presa
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8/18/2019 riesgos y desastres naturales para la elaboracion de una presa
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DR. HUMBERTO MARENGO MOGOLLÓN
Subdirector de Proyectos y ConstrucciónComisión Federal de Electricidad
DICIEMBRE 8, 2014
RIESGOS YDESASTRES
NATURALES
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"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
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Los principales problemas que enfrenta el hombre y sobre todo el
ingeniero cuando del agua se trata, son tres problemas básicos a
resolver:
Calidad. Escasez. Exceso de la misma.
LOS RETOS DEL AGUA
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EL AGUA EN MÉXICO
La precipitación media en el territorio nacional es de 775mm equivalentes a 1513 km³ , México recibe de Estados
Unidos y Guatemala 50 km³, y exporta hacia EstadosUnidos 0.44 km³ de acuerdo al Tratado de Aguas de 1944.
Por otro lado
los acuíferosreciben unarecarga de78 km³ y se
les extraen28 km³.
Precipitación
775 mm / 1 513 km3
Recarga media de
acuíferos
78 km3
Escurrimiento virgen
medio
400 km3
Evapotranspiración
media
1 084 km
3
Importaciones de otros
países
50 km3
Exportaciones a otros
países
0.44 km3
Extracciones de agua
superficial
47 km3
Extracción agua
subterránea
28 km3
Uso agropecuario
59.6 km3
Uso urbano
9.6 km3
Uso industrial
9.6 km3
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Los problemas que México enfrenta así como muchos
países del mundo, para satisfacer la demanda de sushabitantes son:
◦ la escasez,◦
la contaminación del recurso,◦ la necesidad de mejorar la administración del agua,◦ la falta de ordenamiento ecológico,◦ el impacto del cambio climático sobre el ciclo
hidrológico y◦ la poca inversión en investigación y desarrollo
tecnológico en el país
LOS RETOS DEL AGUA
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Escasez del agua
Dos terceras partes del territorio son desérticas osemidesérticas.
la ubicación de la población no corresponde con las zonasde mayor disponibilidad natural de agua.
LOS RETOS DEL AGUA
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Se pueden agrupar en:
Sismos
Erupción volcánica
Diversas tormentas
Huracanes
Deslizamientos
Tropical
Invernal
Marea de tempestad
Tornados
Granizadas
LOS PELIGROS NATURALES
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CÓMO CUANTIFICAR RIESGOS
NATURALES
Sismo
Zona 0: MM V y menoresZona 1: MM VIZona 2: MM VIIZona 3: MM VIIIZona 4: MM IX y mayores
Intensidad máxima probable (MM: EscalaMercalli Modificada) con una probabilidad deexcedencia del 10% en 50 años (equivalentea un periodo de retorno de 50 años) paracondiciones medias del subsuelo.
Gran ciudad con “Efecto Ciudad deMéxico)
Erupción Volcánica
Ultima erupción antes de 1800 DCUltima erupción después de 1800 DCVolcanes particularmente peligrosos
Tsunami (onda sísmica del mar)
Peligro en zonas costeras
Tormenta tropical
Zona 1: SS 1 (118 – 153 km/h)Zona 2: SS 2 (154 – 177 km/h)Zona 3: SS 3 (178 – 209 km/h)Zona 4: SS 4 (210 – 249 km/h)Zona 5: SS 5 (>= 250 km/h)
Intensidad máxima probable (SS: Escala dehuracanes Saffir - Simpson) con unaprobabilidad de excedencia del 10% en 10años (equivalente a un periodo de retorno de100 años).
Pistas principales
Tormenta invernal
Media – altaAlta – muy altaPistas principales
Mareas de tempestad
Peligro en zonas costeras
Peligro de tornado
BajoMedioAltoMuy alto
Peligro de granizada
BajoMedioAlto
Relámpagos (número de golpespor km2 y por año)
Zona 1: 2 – 6Zona 2: > 6
Ciudades
> 1 millón de habitantes100 000 a 1 millón de habitantes< 100 000 de habitantesCiudad capital
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RankingFecha y hora
UTCMagnitud País
Lugar ycoordenadageográfica
Muertes Observaciones
122 de mayode 2004,15:11
9,5 Chile
Valdivia
38°14′24″S ,73°3′0″O
5,700 a10,000
Hubo 2.000.000 de damnificados. Valdivia se hundió 4 m bajo el nivel del mar yprovocó la erupción del volcán Puyehue. El sismo fue percibido en gran partedel cono sur y en diferentes partes del planeta debido al tsunami que sepropagó por todo el Océano Pacífico, llegando hasta localidades de Hawái yJapón ubicadas a miles de kilómetros de distancia. Además se produjeron milesde muertos y heridos.
226 dediciembre de2004
9,3 IndonesiaFrente al norte deSumatra
289,866.
El tsunami generado por la magnitud del sismo causó más de 289 000 muertosen Sri Lanka, islas Maldivas, India, Tailandia, Malasia, Bangladesh y Myammar(antigua Birmania). Es uno de los cinco peores terremotos conocidos desde1900.
328 de marzode 1964,03:36
9,2EstadosUnidos
Anchorage, Alaska.61°N 148°O
128Produjo un levantamiento del suelo de hasta 11,5 m en 520 000 kilómetroscuadrados en el continente, siendo aún mayor en las islas Aleutianas,alcanzando los 15 m en la isla Montague.
44 denoviembre de1952, 16:58
9UniónSoviética(Rusia)
Península deKamchatka
52°48′N 159°30′E
22Produjo un tsunami de hasta 3,2 m que alcanzó las Islas Midway, Cocos,Hawái, Alaska y California, a unos 3000 Km de distancia del epicentro. Produjodaños materiales estimados entre U$S 800 000 y 1 000 000.
511 de marzode 2011,14:46
9 Japón
Costa de Honshu
38°19′19.20″N142°22′8.40″E
15.836
Provocó un tsunami que llegó aproximadamente 15 minutos después del sismo,y que llegó a las costas de Rusia, Taiwán, Islas Midway, Hawái, Oregón,
California, y México con cerca de 2 metros de altura. Se emitió una alertageneral a toda la costa del Pacífico desde América del Norte hasta América delSur y la Antártica. El terremoto fue tan intenso que causó que el eje de la tierrase moviera 10 cm, y el maremoto arrasara con olas semejantes en tamaño aalgunas islas del Pacífico. Las costas de Ecuador y Chile fueron evacuadas poruna alerta de tsunami desde la Región de Arica - Parinacota hasta la Antártica.Produjo olas hasta 4 m de altura en Chile que afectaron las localidades deDichato, Constitución y Coliumo, donde el mar avanzó hasta 100 metros tierraadentro. Toda la costa del país fue evacuada y en algunos puntos se ha
levantado la Alarma de Tsunami. No se registraron daños de consideración nien Ecuador, Perú y Chile. El efecto dominó del terremoto también produjo el
Accidente nuclear de Fukushima I.
LOS 10 TERREMOTOS MÁS FUERTES REGISTRADOS
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RankingFecha y hora
UTCMagnitud País
Lugar ycoordenadageográfica
Muertes Observaciones
613 de agostode 1868,21:30
9 Perú
Arica, actualmenteChile
18°36′S 71°0′O
25,000
El evento afectó el sur del Perú, especialmente las ciudades peruanas de Arequipa, Moquegua, Tacna, Islay, Arica e Iquique (estas dos últimaspertenecen a Chile en la actualidad). El sismo además fue percibido de formadistinta entre Lambayeque por el norte y Valdivia por el sur, e incluso hastaCochabamba en Bolivia. Seguido al movimiento principal, un tsunami arrasó lascostas peruanas entre Pisco e Iquique y cruzó el océano Pacífico, llegandoincluso a California, las islas Hawaii, las Filipinas, Australia, Nueva Zelanda yJapón.
724 denoviembre de1833, 15:00
8,8-9,2
IndiasOrientalesNeerlandesas(Indonesia)
Bengkulu, Sumatra3°30′S 102°12′E
Provocó un tsunami que causó daños en Seychelles frente a las costas de África.
831 de enerode 1906,15:36
8,8Ecuador-Colombia
Frente a las costasde Esmeraldas1°0′N 81°30′O
1,000 Provocó un tsunami.
927 de febrerode 2010,03:34
8,8 Chile
Cobquecura(provincia de
Ñuble)
35°50′45.6″S72°42′57.6″O
524
El primero en el mar, 150 km al norte de Concepción, en el sector costero de laprovincia de Cauquenes. Se sintió durante 3:50 min en Concepción. El segundoen el mar frente a Iloca y el tercero con epicentro desconocido. Fue percibidoentre las regiones de Antofagasta y Los Lagos. El tsunami que afectó gran partede la costa de la región del Maule, región del Biobío y el archipiélago JuanFernández El terremoto provocó que el eje de la tierra se corrieraaproximadamente 8 centímetros, acortando el día 1,26 microsegundos.
1026 de enerode 170021:00
9EstadosUnidos yCanadá
California, Oregón,Washington yColumbia Británica49°30′00″N125°30′00″O
25 Provocó un tsunami.
LOS 10 TERREMOTOS MÁS FUERTES REGISTRADOS
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/states/events/1964_03_28.php (Historic world earthquakes)U.S. Geological Survey Earthquake Hazards Program
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http://www.irinnews.org/report.aspx?Reportid=87908
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CUANTIFICACIÓN MUNDIAL DERIESGOS NATURALES
La placa de Cocos se subducedebajo de la Placa de Américadel Norte a lo largo de latrinchera de Acapulco.
Las zonas con actividad sísmicabaja se llaman brechas sísmicas.
Un terremoto intenso es probableen un futuro próximo.
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EXPOSICIÓN A TERREMOTOS YTSUNAMIS EN MÉXICO
Sismo
Zona 0: MM V y menoresZona 1: MM VIZona 2: MM VIIZona 3: MM VIIIZona 4: MM IX y mayores
Intensidad máxima probable (MM:Escala Mercalli Modificada) con una
probabilidad de excedencia del 10%en 50 años (equivalente a unperiodo de retorno de 50 años) paracondiciones medias del subsuelo.
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EXPOSICIÓN A VOLCANES EN MÉXICO Y AMÉRICA CENTRAL
Erupción Volcánica
Ultima erupción antes de 1800 DCUltima erupción después de 1800 DCVolcanes particularmente peligrosos
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PELIGROS VOLCÁNICOS
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EXPOSICIÓN VOLCÁNICA - FLUJOS DELODO, ECUADOR
Mapa de peligros volcánicos de Tungurahua
P.H. Coca Codo Sinclair
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IMPACTO DE TSUNAMI, CHILE 2010
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ANTES Y DESPUÉS DE UN TSUNAMI, CHILE 2010
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CAMBIO CLIMÁTICO: RIESGOSHIDROMETEOROLÓGICOS
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CAMBIO CLIMÁTICO: RIESGOSHIDROMETEOROLÓGICOS
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Adaptación al impacto del cambio climático
Glaciar
de
fundición
Fenómenos
meteorológicos
extremos
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HURACANES
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Un aspecto importante: la sequía y la escasez de agua
La sequía en el suroeste de China en 2010 y en
México 2011-2012.
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TORMENTAS TROPICALES EN MÉXICO
Tormenta tropical
Zona 1: SS 1 (118 – 153 km/h)
Zona 2: SS 2 (154 – 177 km/h)Zona 3: SS 3 (178 – 209 km/h)Zona 4: SS 4 (210 – 249 km/h)Zona 5: SS 5 (>= 250 km/h)
Intensidad máxima probable (SS: Escala dehuracanes Saffir - Simpson) con unaprobabilidad de excedencia del 10% en 10años (equivalente a un periodo de retorno de100 años).
Pistas principales
Tormenta invernal
Media – altaAlta – muy altaPistas principales
Mareas de tempestad
Peligro en zonas costeras
Peligro de tornado
BajoMedioAltoMuy alto
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TORMENTAS TROPICALES EN MÉXICO
Tormenta tropical
Zona 1: SS 1 (118 – 153 km/h)Zona 2: SS 2 (154 – 177 km/h)Zona 3: SS 3 (178 – 209 km/h)Zona 4: SS 4 (210 – 249 km/h)Zona 5: SS 5 (>= 250 km/h)
Intensidad máxima probable (SS:Escala de huracanes Saffir - Simpson)con una probabilidad de excedenciadel 10% en 10 años (equivalente a un
periodo de retorno de 100 años).
Pistas principales
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EXPOSICIÓN A MAREAS DETEMPESTAD EN MÉXICO
Mareas de tempestad
Peligro en zonas costeras
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PELIGROS POTENCIALES Afectaciones en infraestructura propia-Caminos, Ciudades, Tendido Eléctrico y Presas, etcétera
Cd. Monterrey, efectos delHuracán Alex, 2010
Inundación en lacarretera de Puebla.
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CAMINOS DE ACCESO PELIGROSOS YCUESTIONES AMBIENTALES
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CAMINOS DE ACCESOEXTREMADAMENTE EROSIONADOS
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MONITOREO HURACANES
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Efectos devastadores en Nueva
Orleáns al paso del huracán
Katrina
HURACÁN KATRINA, 2004
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New Orleans se hunde desde 5 mm hasta 25 mm por año Faltó mantenimiento No hubo revisiones ni adecuaciones posteriores al diseño, Betsy 1965 Diques mal construidos sin revisión continua. Falta de asignación de recursos
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80 de la ciudad
1,118 fallecimientos
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HURACÁN ALEX 2010, MÉXICO
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TORMENTAS TROPICALES EN
VILLAHERMOSA, TAB.
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HURACANES, TORMENTAS TROPICALES
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VILLAHERMOSA; TABASCO 1929
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Se requieren accionesdecididas.
Año con año hayinundaciones y efectosdevastadores a la
población.
PRESAS
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PRESAS
Las tres principales causas de falla en las presas son:
El desbordamiento.
La erosión interna.
El debilitamiento de la cimentación.
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CAUSAS DE FALLA SEGÚN EL ICOLD
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17. Interfaces estructurales y de ductos con el terraplén mal diseñadas.
18. Relleno de baja densidad en ductos e instrumentos ahogados.
19. Fugas provenientes de ductos hidráulicos instalados junto a, o enterrados en terraplenes.
20. Fugas junto a las interfaces de estructuras y terraplenes.
21. Inestabilidad en terraplenes y taludes naturales colindantes.
22. Canales y tuberías a presión cercanos y expuestos a ruptura.
23. Deterioro de materiales constituyentes.
24. Asentamientos diferenciales.
25. Medidas y drenado inadecuado para controlar las presiones internas del agua.26. Drenes inaccesibles para mantenimiento y reparación.
27. Variaciones en el flujo y en el contenido de materiales de fugas concentradas.
28. Fracturas y grietas desplazadas.
29. Secciones inadecuadas de la presa para resistir cargas extremas.
30. Fenómenos adversos en el ambiente del proyecto (ejemplo: hundimiento, sumideros, fisuras yborbollones).
31. Orillas de embalses angostas, permeables, erosionables y potencialmente inestables.
32. Acceso poco confiable para emergencias
33. Reservas insuficientes de materiales para reparaciones de emergencia.
CAUSAS DE FALLA SEGÚN EL ICOLD.
DESBORDAMIENTO
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DESBORDAMIENTO
Johnstown en 1889, undesbordamiento destruyó lapresa South Fork.
Lower Otay en 1916.
Ambos en EEUU.
DESBORDAMIENTO
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En 1972, Canyon Lake localizada en Rapid City, USA.
En 1975 fallaron en China las presas, Shimantan y otrasmás pequeñas.
DESBORDAMIENTO
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RUPTURA DE PRESA EN BANQUIAO, CHINA 1975
62 presas destruidas aguas abajo. 230 000 muertos. La ola creada fue de 2 a 7-m de altura, 10-km
de ancho y con una velocidad de 50-km/h. Error de concepto en el diseño (periodo de
retorno era de 1 000 años / 301-mm/día). La avenida destructiva era una en 2 000 años
(79 000-m3/s, 189-mm/h; 1 060-mm/día). Desbordamiento de la presa de tierra y su
rotura a causa de destrucción de la presaShimantan aguas arriba (controlaba avenidasde 500 años de período de retorno).
Falla al abrir a tiempo las compuertas pormiedo de crear catástrofe en áreas abajo.
Capacidad de vertido reducida por depósitosde escombros / lodos en compuertas.
Altura de la presa 118-m, agua almacenada375 millones m3.
Error conceptual en el diseño del vertedor;había una presa débil en el sistema.
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DESBORDAMIENTO
Presa Panshet en la india en 1961. Presa Sempor en Indonesia en 1967. Presa Marun localizada en Irán en 1993.
La Presa Oros en Brasil en la presa Orós que estaba enconstrucción en 1960. La altura de la presa durante la falla fue
de 35,8 m. Aproximadamente 660 x 106
m3
de aguadesbordaron sobre el río Jaguaribe (ICOLD, 1973).
DESBORDAMIENTO
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La Venta Sep. 2013
DAÑO A ATAGUÍA AGUAS ARRIBA
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DAÑO A ATAGUÍA AGUAS ARRIBADURANTE LA CONSTRUCCIÓN, CHILE
Retrasos críticos de lasprotecciones del proyecto, nose completaron antes de la
temporada húmeda.
El periodo de retorno de
inundación fue de 5 a 8 años.
Presa h=155-m, l=350-m;Planta 570 – MW; PD – 30M, BI – 60M
RIESGO DE FALLA EN EL P H AGUAMILPA
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Avenidas de 1992:
El fenómeno del Niño produjolluvias inusualmente persistentes enla mayor parte de la cuenca del ríoSantiago.
RIESGO DE FALLA EN EL P.H. AGUAMILPA
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RIESGO DE FALLA EN EL P H AGUAMILPA
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El ritmo del agua creció en su ritmo de ascenso yaparecieron lloraderos a través de la ataguía a laelevación 108 msnm.
RIESGO DE FALLA EN EL P.H. AGUAMILPA
RIESGO DE FALLA EN EL P H AGUAMILPA
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Se había previsto abrirun tajo en la corona conun dique fusible.
RIESGO DE FALLA EN EL P.H. AGUAMILPA
RIESGO DE FALLA EN EL P H AGUAMILPA
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La segunda avenida se
presentó en la noche deldía 25 de enero con ungasto máximo de 7,700m3/s alcanzando el río lacota 112.40 msnm
entrando nuevamente enel recinto de manerafranca por el bordofusible (cota 108).
A partir del día 27, el río descendió hasta alcanzar su nivelhabitual.
RIESGO DE FALLA EN EL P.H. AGUAMILPA
RIESGO DE FALLA EN EL P H AGUAMILPA
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El agua se almacenó en
el lado aguas abajo dela ataguía, lo cual noestaba previsto en el
diseño original.
El nivel máximo de agua que se alcanzó fue la 123.60 msnm;hubo una falla por desbordamiento, la cual no fue catastróficapor el importante avance en la cortina. El concepto de ataguíaprioritaria es fundamental.
RIESGO DE FALLA EN EL P.H. AGUAMILPA
PROBLEMAS DE LA CIMENTACIÓN QUE PUEDEN CAUSAR FALLAS
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DE PRESAS (ICOLD)1. Filtraciones que ocasionan la tubificación de materiales de la cimentación.
2. Presiones desestabilizadoras del agua en unidades de cimentación permeables.
3. Materiales susceptibles a disolución, ablandamiento o densificación.
4. Separaciones o cavidades en la roca que conduzcan a filtraciones.
5. Cañadas profundas llenas de escombros expuestas a fugas y asentamientos disparejos.
6. Socavación por descargas de avenidas.
7. Apoyos inclinados donde los terraplenes colindantes no tengan un contacto seguro.
8. Hundimiento del terreno por la extracción de agua o de productos petroleros.
9. Suelos expuestos a licuefacción.10. Suelos que puedan colapsarse por hidrocompactación.
11. Barrenos de exploración, túneles o lumbreras abiertas o mal rellenadas, donde puedan ocurrir colapso oerosión.
12. Posibles asentamientos diferenciales donde las zonas adyacentes de cimentación tengan diferentescapacidades de carga.
13. Potencial de compresión de interestratos débiles.14. Roca basal con canales fracturados y/o débiles que pueda ser perturbadas por descargas del vertedor o de
la obra de salida.
15. Suelos dispersivos con baja resistencia a la erosión.
16. Contactos irregulares de rocas, incluyendo protuberancias, donde los terraplenes colindantes puedan estarcompactados inadecuadamente y por lo tanto, sean vulnerables a la erosión, separación o asentamiento.
PROBLEMAS DE LA CIMENTACIÓN QUE PUEDEN CAUSAR FALLAS
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17. Fracturas abiertas de roca en contactos de cimentación de terraplenes, donde pueda perderse el relleno detierra
18. Relleno natural en fracturas de roca o interestratos que pueda ser erosionable por fugas19. Trincheras impermeables profundas y estrechas en la cimentación que puedan incluir arqueo, fracturamiento
hidráulico y/o colapso de terraplén
20. Fallas o zonas de cizalleo que puedan desplazarse por carga, incluyendo impacto sísmico
21. Planos de estratos y laminaciones sujetas a intemperismo y deslizamiento
22. Fracturas continuas que puedan llevar fugas debajo de la presa desde entradas en el piso del embalse
23. Muros impermeables con fugas , incluyendo zanjas permeables de lodos y tablestacado sin entrelazado openetración eficaz
24. Tubos de drenado de la cimentación susceptibles a deterioro, desplazamiento y obstrucción
25. Drenes al pie de la cimentación y pozos de alivio sin filtros adecuados de protección
26. Impermeabilización de profundidad insuficiente para evitar corrientes de fondo
27. Fugas a través de roca agrietada por detonaciones incorrectas de construcción, como para cubiertas de
inyecciones o para formación de apoyos28. Fugas a través de grietas de alivio de esfuerzos en apoyos inclinados
29. Fugas a través de pantallas de inyección mal diseñadas
30. Contactos de cimentación preparados inadecuadamente, con utilización de materiales indeseables,conducentes a deterioro, asentamiento y fugas
DE PRESAS (ICOLD)
EROSIÓN INTERNA
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Las presas de tierra y sus cimentaciones pueden ser susceptibles
a dañarse por la erosión interna.
Una causa común de falla ha sido la turificación, por falta de filtros
adecuados.
PRESA TETON Presa de relleno de tierra de 123 m.
EROSIÓN INTERNA
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EROSIÓN INTERNA
En 2001 se presentó la falla de la presa Nahal Oz en Israel.
Igualmente la presa Zeyzoun en Siria fallo en 2002.
FALLA EN LA PRESA TAUM SAUK EN
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FALLA EN LA PRESA TAUM SAUK ENEE. UU., DICIEMBRE 2005
La brecha estaba compuesta por
un enrocamiento del terraplén de
200m – en la parte superior y de
151 m – en la base.
La brecha fue sobrepasada por
una gran ola generada por los
vientos remanentes del huracán
Rita.
LICUEFACCIÓN
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LICUEFACCIÓN
Debido al sismo; los materiales nocohesivos de grano fino en los
terraplenes y en las zonas decimentación, en Mexicali México(2007).
A este fenómeno se le atribuyó lafalla de la presa Sheffield enCalifornia en 1925 y la presa Van
Norman también en California, USAen 1971.
PRESA SAINT FRANCIS
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Falla en la cimentación.
En el Cañón San Francisco
cerca de los Ángeles, era unaestructura de gravedad deconcreto tipo arco de 62.5 m.
PRESA MALPASSET
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PRESA MALPASSET
Construida sobre el río Reyran en el sudeste de Francia, era una
presa de concreto tipo arco de 66.5 m.
PRESA MALPASSET
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PRESA MALPASSET
FALLA EN LOS PERNOS DEL GENERADOR RUSIA
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FALLA EN LOS PERNOS DEL GENERADOR, RUSIA
Unidades obsoletas, problemas de diseño, operación ymantenimiento pobre.
Pérdida de la planta Sayano - Shushinskaya debido a lainundación, 10 X 640 - MW / Agosto 2009
La falla en la cubierta de la turbina inicio lainundación.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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Como ejemplo pueden mencionarse las presas Tuxpango (Ver.),Mazatepec (Pue.), Santa Rosa (Jal.) y otras.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
Presa Tuxpango, Ver.
Presa Santa Rosa, Jal.
VISTA DE LA JUNTA DAÑADA DE LA CARA DE
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CONCRETO, CAMPOS NOVOS, BRASIL
FALLA DE LAS COMPUERTAS
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SITUACIÓN DE LA PRESA LA VILLITA:
El día viernes 31 de Mayo de 2013 a las 15:25 hrs se reporta un evento súbito eimprevisto en el apoyo izquierdo de la compuerta N°1 del vertedor de servicio de laestructura de excedencias de la presa propiedad de CONAGUA y operada por laCFE, José Ma. Morelos y Pavón, ocasionando un vertido estimado de agua de 731m3/s con un nivel de embalse en cota 50.10 msnm.
FALLA DE LOS BRASOS DE LAS COMPUERTAS
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SITUACIÓN DE LA PRESA LA VILLITA:
Problemática: La Central cuenta con estructuras paraobturar los vanos de los vertedores, sinembargo su colocación se realiza con lascompuertas cerradas y en seco. Lacondición de la compuerta colapsada
implicaba el reto de colocar losobturadores con un tirante de agua de10.37 metros y con un flujo de agua de731 m3/s situación de emergencia a laque no se había enfrentado CFE.
Atención inmediata: Instalación de los obturadores unidosentre si mediante placas soldadas,obturando el vano a contra flujo, evitandola salida del caudal.
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La Villita
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Trabajos de restitución de viga testera 1 y preparativos para colocación de presfuerzos en viga testera 2.
La Villita
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Colocación de anclas en la viga testera 2 y 8.
Colocación del andamiaje en la viga testera 03.
La Villita
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La Villita
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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C.H. VILLITA, MICHOACAN.
TRABAJOS COMPLEMENTARIOS
Reparación y Reforzamiento delVertedor de la C.H. La Villita:
Reparación y restauración del caminode acceso y del talud que se ubica enmargen izquierda de la zona de
descarga del vertedor
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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Modificación y obstrucción delas obras de excedencias.
Obstrucción de los vertedorespor parte de los usuarios
Presa Ojocalientillo, Ags.
Presa Malpaso, Zac.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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Falla de las presas debido aobstrucciones de losvertedores.
Riesgos de falla debido a lafalta u obstrucciones de los
vertedores.
Presa Ateto, Zac.
Presa La Ventilla, SLP.
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ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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En presas con embalses grandesel retiro de las agujas puedellevar un tiempo bastante largo.
Presa Marte R. Gómez, Tamps.Retiro de agujas en un vertedor de cresta libre.
Falta de información hidrológica durante la etapa de diseño. En presas que tienen más de 30 años en operación, no es raro que se
presenten avenidas mayores a la de diseño.
Presa El Portillo II, (Cuxtepequez), Chis.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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Presa La Fronteriza,Ciudad Juárez, Chih.
Puesta fuera de servicio
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C. H. MALPASO
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Sit ió
C. H. MALPASO
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Situación: Originalmente los Cimacios se ubicaban a diferentes elevaciones (Servicio
163.69, Emergencia 167.64)
En 1981 se igualaron los cimacios a la elevación 167.64 pero no se modificó laorientación de las Vigas Testeras del Vertedor de Servicio generándose unadiferencia entre la resultante y la trayectoria de los postensados.
En 2007 se elevó de forma provisional un metro las compuertas del Vertedor deemergencia quedando la sobre elevación máxima del sobre almacenamiento ala cota 186.64.
Sit ió
C. H. MALPASO
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Situación: En 1967 operaron los dos vertedores con gastos altos registrándose daños en
el Vertedor de Servicio y un comportamiento inaceptable en el de Emergencia,en 1970 se operó nuevamente el de Servicio observándose el mismo daño porlo cual su gasto de salida quedo restringido a menos de 2,000 m³/s.
En 2008 ya bajo el control de CFE operó con gastos hasta de 1400 m³/s En2010 operó con gasto máximo de 1900 m³/s Presentando en ambos casos uncomportamiento sumamente deficiente.
C. H. MALPASO
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Operación Vertedor de Servicio y Emergencia en 1967
C. H. MALPASO
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Operación Vertedor de Servicio y daños en las losas de fondo
C. H. MALPASO
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Operación Vertedor de Servicio en el año de 2010 con un gasto de 1790 m3/s
C. H. MALPASO
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C. H. MALPASO
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Funcionamiento del vertedor de servicio para Q = 7000 m3/s
Proyecto original
Con salto de esquíen la rápida
Salto de esquí en larápida y 4 m de
sobre-elevación deldentellón
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C. H. MALPASO
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Operación Vertedor de Servicio y Emergencia en 1967
P t M C t l V t d d E i
C. H. MALPASO
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Propuesta Muro Central Vertedor de Emergencia
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C. H. MALPASO
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Se representó la geometría del vertedor de emergencia de proyecto original. Elgasto de despegue bajo esta condición es de 3650 m3/s, debido a que el flujo secarga hacia la margen izquierda provocado por la curva horizontal en la rápida.Se muestra para el gasto de despegue, donde se puede observar que la longitudde la napa es mayor en la margen izquierda que en la margen derecha.
P j l f i i t hid á li d l l d l t d d i
C. H. MALPASO
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Aperaltamiento
Deflectores
laterales
Transición del muro con
talud a vertical
Muro central de 11 m de alto y
1m de ancho a lo largo de todo
el canal.
Para mejorar el funcionamiento hidráulico del canal del vertedor de emergencia,éste se dividió en dos canales por medio de un muro central de 1 m de ancho x 11m de alto a lo largo de todo el canal (a partir de la pila hasta el labio de la cubeta).
Peralte en ambos canales según tabla anexa y deflectores laterales de 1.50 m delargo y 0.72 m de ancho.
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ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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Imagen 5.- Continúan los trabajos de sobreelevación de la plantilla del canal de descarga.
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ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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PLANTA GENERAL
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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C.H. MALPASO, VERTEDOR DE EMERGENCIA.
En proceso la revisión, rehabilitación, el reforzamiento de las
estructuras de control y construcción del canal central.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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Viga Testera 1 Viga Testera 2 Viga Testera 3 Viga Testera 4 Viga Testera 5
Perforación, inyección, montaje de yugo,tensado de barras. Acero de refuerzo,
cimbra de madera, concreto en sello,retiro de cimbra.
Retiro de andamiaje
REFORZAMIENTO DE VIGAS TESTERAS, DELVERTEDOR DE EMERGENCIA
VT1VT2VT3VT4VT5
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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Instalación Viga Testera 1 Viga Testera 2 Viga Testera 3 Viga Testera 4 Viga Testera 5
Celdas de carga
Sensores acústicos
Extensómetros
Unidad de Adquisición de Datos
VERTEDOR DE EMERGENCIAINSTRUMENTACIÓN
ISOMÉTRICOESQUEMÁTICO
Nicho de 0.2x0.2 Placa de sujeción de sensorempotrada con taquetes al concreto
Cable de señal deinstrumento
Sensor acústico
Caja de protección de
acero inoxidable
Tubería licuatite de ¾”
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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VERTEDOR DE EMERGENCIA
En la viga testera 2, sandblasteo de laviga testera original.
En la viga testera 4, relleno de la ranura dondese alojara el cableado de la instrumentación.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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VERTEDOR DE SERVICIO
Perforación de barreno 2 en viga testera 6 Perforación de barreno 2 en viga testera 9
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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VERTEDOR DE SERVICIO
Perforación de barreno 1 en viga testera 9
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ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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Obra electromecánica
SANDBLASTEO Y APLICACIÓN DE RECUBRIMIENTO ANTICORROSIVO CARA SECA.VERTEDOR DE EMERGENCIA
Sandblasteo y aplicación de primario brazoscompuerta 3.
Aplicación de acabado compuerta 4.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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Obra electromecánica
REFORZAMIENTO DE COMPUERTAS RADIALES. VERTEDOR DE SERVICIO
Montaje de plataformas en vano 6, necesarias para la circulación del personal durante elmontaje de brazos, sección de pantalla y chumaceras en las compuertas del Vertedor de
Servicio.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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C. H. PEÑITAS, CHIAPAS.
Se cuenta con la ingenieríabásica del reforzamiento de lasvigas testeras.
Se considerarán únicamente
celdas de cargas yextensómetros en las vigastesteras.
Se elabora e integra el paquetetécnico, ingeniería básica y dedetalle para la licitación de los
trabajos de obra civil y obraelectromecánica.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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C.H. INFIERNILLO, MICHOACAN. Con el fin de garantizar la seguridad de la presaante la presencia de eventos meteorológicos
extremos, se realizo la actualización hidrológicade las avenidas. Se continua estudiando la construcción de un
nuevo túnel-vertedor de 12m diámetro conobturadores en portal de entrada y unacompuerta radial de 10.6X10.6m a la salida deltúnel.
El Laboratorio de Hidráulica de Cuernavaca estárealizó pruebas en el modelo físicotridimensional escala Le=25, para determinar laeficiencia de operación de los túneles vertedoresexistentes sin que se, se detectaron velocidadesmayores de 30 m/s, desde el gasto de 863 a2500 m³/s, estas velocidades generancavitación.
Como primera opción de solución se instaló unaireador en el modelo, actualmente se encuentraen proceso la realización de las pruebas con elmotivo de obtener el gasto máximo seguro paralo cual no exista el riesgo de que se presente elfenómeno de cavitación.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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C.H. INFIERNILLO, MICHOACAN.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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C. H. EL NOVILLO, SONORA.
Se continua en proceso de definición de los alcances de los trabajos y el paquetetécnico para Contratación. Una vez que se determine el presupuesto requerido, sesolicitara al área de Operación, gestione la clave de cartera correspondiente.
ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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C. H. TEMASCAL, OAXACA.
Se continua en proceso de definición de los alcances de los trabajos y el paquetetécnico para Contratación. Una vez que se determine el presupuesto requerido, sesolicitara al área de Operación, gestione la clave de cartera correspondiente.
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ESTADO ACTUAL DE LAS PRESAS
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C.H. ANGOSTURA, C.H. SANTA ROSA, PRESA CERRO DE ORO
De acuerdo a las visitas de inspección realizadas se concluyó que para los vertedoresde estas presas, no se requiere trabajos de rehabilitación, debido a que se encuentranen buenas condiciones de seguridad.
C.H. ANGOSTURA C.H. SANTA ROSA
APROVECHAMIENTO CERRO DE ORO
PRESA VAIONT, ITALIA
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Deslizamiento de 270 Mm3 en Octubre 1961 cuándo el embalseestaba cercano a su máximo nivel.
Ola gigantesca de220 m.
Más de 2000muertes.
La presapermaneció sindaños.
Vista de la superficie del deslizamiento La presa no se ve en las
PRESA VAIONT, ITALIA
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Vista de la superficie del deslizamiento. La presa, no se ve en lasfotos. Un lago residual permanece en el valle.
(Gabriel Fernández, 1979)
QIANKIANGPING, CHINA (2003)
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El impacto generó una ola
de 30 m de altura del ríoYangtzé.
Se excavó un canal en lapresa natural .
Causas del deslizamiento:
Precipitaciones intensas.
Erosión en el río.
Distance (m)Distance (m)
20 millones de m3
1,200 m longitud1,000 m ancho20 m profundidad
Wang et al. (2004)
DESLIZAMIENTO LA JOSEFINA,ECUADOR (1993)
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Presa natural de 100 maltura.
Lago con dimensiones: 10km longitud and 83 mprofundidad.
20 millones de m3
1,500 m longitud
600 m ancho
Agua almacenada : 200 millones de m³.
Falla de la presa natural: Descarga de 10,000 m³/s.
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CASOS HISTÓRICOS DEDESLIZAMIENTOS
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Juan de Grijalva , México (2007)
El impacto de deldeslizamiento sobre el ríogeneró una ola de 15-50m de altura.
Se generó una presa de80 m de altura y 800 mde largo.
Se resolvió excavandoun canal en la presanatural.
Alcántara-Ayala et al. (2008)
CASOS HISTÓRICOS DEDESLIZAMIENTOS
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55 millones de m3
800 m longitud
300 m ancho
80 m profundidad80 seg. de movimiento
Causas principales:
Precipitacionesintensas.
Sismos 5 días antes. El caído ocurrió el 4 de
noviembre del 2007
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MALPASO DESLAVE PEÑITAS
ALMACENAMIENTOINFERIOR
Vol. = 980 mill. m3
ALMACENAMIENTOSUPERIOR
Vol.= 2150 mill. m3
54 km 16 km
70 km
80 m Aprox.
ELEV. + 180
ELEV. + 90.38
ELEV. + 87.71
ELEV. + 165.00 ELEV. + 98.0
Apertura del Canal 18-dic-2007
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Inicio del Flujo a Través del Canal18-dic-2007
18 diciembre 2007
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Avance de los TrabajosEntrada del Canal
10 enero 2007
Avance de los TrabajosSalida del Canal
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10 enero 2008
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1 marzo 2008,14:59 hrs
11 marzo 2008
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Función de comportamiento por desbordamiento
RIESGO DE FALLA EN EL CAÍDO
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Función de comportamiento por desbordamiento.
La función básica de comportamiento se adoptó como:
donde
es la función de comportamiento.
el gasto en el río Tzimbac. el gasto en río Sayula.
el gasto en el Caído.
el gasto descargado por la presa Malpaso.
el gasto por el vertedor de Peñitas.
∆ la variación en el almacenamiento de Peñitas.
= + + + − − ∆
MÉTODO DEL SEGUNDO MOMENTOESTADÍSTICO
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RIESGO DE FALLA EN EL CAÍDO
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La función de comportamiento se expresó como:
Esta expresión corresponde al margen de seguridad para el
análisis de riesgo.
= + + + − − ∆ =
+ + / −
− /∆
RIESGO DE FALLA EN EL CAÍDO
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Resultados obtenidos:
Al aplicar la distribución Doble Gumbel y distribuciones deprobabilidad bivariadas, se encontraron los siguientesresultados:
Sí se produjera el caído en condiciones originales setendría:
= 8 380
; = 910
;
= 1 507
; = 25 ñ; = 1.749
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Al representar las condiciones finales en la excavación
se tuvieron las siguientes condiciones:
= 0.5; = 6 760
; = 712
; = 913
;
= 1 509
; = 2 ñ; = 0.03735
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Excavar el caído fue la solución final del fenómeno.
Hay que determinar situaciones potenciales de falla y prever
posibles soluciones; es decir hacer mapas de riesgo que nos
permitan ofrecer soluciones a la población.
Estas medidas deberán generalizarse al hacer el análisis
diseño y construcción de eventos que producen los
fenómenos naturales y que nos permitan incrementarsignificativamente la seguridad de nuestras obras.
RIESGO DE FALLA EN EL CAÍDO
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Esta situación hubiera indicado una situación catastrófica enla planicie de Tabasco que estaba completamente inundada.
Las acciones tomadas por la ingeniería mexicana fueronnotables, ya que se excavaron 5 millones de m3 en solo 25
días y la problemática se resolvió exitosamente.
CONCLUSIONES
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De no haber tomado acciones adecuadas y oportunas como lo
hicimos en este caso, es claro que las consecuencias hubieransido catastróficas, como por desgracia ha sucedido en otrospaíses de nuestra región.
Una lección que nos dejó esta experiencia es la necesidad decontar con una estrategia regional, que sume los mejorestalentos técnicos, para hacer frente con éxito a situaciones deemergencia como éstas.
La Comisión Intersecretarial para la atención de Sequías eInundaciones enfoca sus esfuerzos en la atención oportuna ante
PROPUESTA
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desastres.
Para ello, se propone crear un grupo de especialistas de altonivel enfocado al análisis y resolución de problemasespecíficos de riesgo que intervengan desde lasuniversidades, colegios y asociaciones; así como en
dependencias del gobierno federal y estatal.
Es decir, un grupo técnico enfocado a la atención de riesgos ydesastres naturales que englobe las fases de análisis, estudio,
propuestas, acciones y soluciones. Se trata de constituir un grupo consultor que refuerce al que ha
hecho el Dr. Felipe Arrequín al interior de CONAGUA con granexperiencia y probada capacidad técnica que plantee lasmedidas que deben tomarse ante estas complejas situaciones.
HIDROGRAFÍA DEL SISTEMAGRIJALVA-USUMACINTA
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Se cumplen 50 años de las presas: Infiernillo.
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Infiernillo. Malpaso. Santa Rosa y otras. Hacer un evento auspiciado por ICOLD
México, CFE y CONAGUA para reconocer la
aportación mexicana a la ingeniería demedios granulares que hizo en su momentoHiriart y Marsal y la de presas deenrocamiento con cara de concreto que hace
hoy en día la CFE. Ambas fueron y son punta de lanza en el
mundo.
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GRACIAS