XXIII C ON G R E S O N A C I O N A L AMH DE H I D R Á U LI C A PUERTO VALLARTA, JALISCO, MÉXICO, OCTUBRE 2014 AMH METODOLOGÍA GENERAL PARA LA REVISIÓN E INSPECCIÓN DE PRESAS Espinoza Figueroa Darío, González Villarreal Fernando, Bautista Sánchez Ana Luisa y Bolaños Castillo Jonathan Gilberto Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México. Circuito Escolar S/N, Edificio 5, Ciudad Universitaria, Del. Coyoacán, México D.F., México. C.P. 04510 [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] Introducción Las presas constituyen una parte significativa dentro de la infraestructura hidráulica de los países, por las aplicaciones que éstas tienen en el control y aprovechamiento de los recursos hidráulicos. Actualmente el Sistema Informático de Seguridad de Presas (CONAGUA), cuenta con un registro de más de 4900 obras de diversos tipos, como son las presas derivadoras; de almacenamiento, de control de avenidas y bordos de protección contra inundaciones. Estas estructuras están en constante revisión y monitoreo, con el objetivo de seguir actualizando los datos ya obtenidos y contar con la información suficiente que sirva como herramienta en el desarrollo de estrategias para el diseño, construcción, conservación, rehabilitación o abandono de las mismas. Para llevar a cabo esta actualización es necesario realizar una revisión y análisis constante de la información recopilada, además de inspecciones directas que permitan proporcionar un diagnóstico más amplio y una evaluación correcta sobre los posibles riesgos que podrían representar en el entorno al que están expuestas. A partir de estas inspecciones es posible tomar decisiones sobre las acciones más convenientes a efectuar o en su defecto la realización de estudios y/o proyectos para su rehabilitación. El objetivo principal de este artículo es proponer una metodología general para la revisión e inspección de presas, que sirva como herramienta en materia de gestión de la seguridad principalmente, con utilidad práctica en diversos casos reales de las presas en México promoviendo una aportación para la normatividad existente; de forma objetiva preservando los estándares y parámetros establecidos, de tal manera que resulte útil y tenga una aplicación integral adyacente a la misma. Antecedentes En los últimos años se ha prestado mayor atención a la preservación y conservación de la infraestructura hidráulica en México. A partir de 1995 se comenzó con un registro nacional de las presas en México, con el objeto de contar un inventario de todas ellas a través de un sistema que resultara sencillo de manejar y al que se tuviera acceso para su constante estudio y actualización (Murillo, 2012). De acuerdo con la NOM-012CNA-0000, donde se establecen las definiciones principales, donde se menciona la clasificación del riesgo que es posible asignar a cada presa en función de las pérdidas que estén de por medio además de otros conceptos fundamentales relacionados con el resguardo de la seguridad de presas. Lo anterior además de ser una base importante en el desarrollo de medidas de mitigación, y la emisión de recomendaciones y acciones para aquellas presas ya existentes, también implica una contribución en los avances dentro del diseño, construcción y operación de presas futuras. Ilustración 1. Plataforma del Sistema Informático de Seguridad de Presas, (SISP, 2009). Metodología La revisión e inspección de una presa resulta un proceso de gran complejidad debido a la diversidad de presas y de las de condiciones y factores que intervienen en su funcionamiento y operación, además de la variedad con que éstos interactúan a través del tiempo y el espacio. Por tal motivo el análisis implica distintos enfoques en lo que tiene influencia la operación de dicha presa en estudio, así como de las interrelaciones que existan entre ellos, para un mejor diagnóstico según las circunstancias a las que se enfrente en ese momento, y con base en los antecedentes que se tengan registrados. Asimismo es fundamental establecer el personal, equipo y herramientas que se requieren para llevar a cabo las diversas actividades y así llegar a los objetivos planteados en esta metodología. En cuanto al personal, éste deberá contar con perfiles multidisciplinarios para una mayor visión y comprensión de los fenómenos posibles, es decir, idealmente éstos deberán ser expertos en áreas como Hidráulica, Geotecnia, Estructuras, Electromecánica e Hidrología, principalmente; el equipo y herramientas dependerán de las actividades a realizar en cada paso del proceso propuesto y serán mencionados en cada uno de ellos. XXIII C ON G R E S O N A C I O N A L AMH DE H I D R Á U LI C A PUERTO VALLARTA, JALISCO, MÉXICO, OCTUBRE 2014 vandalismo, así como el entorno donde se encuentra dicha presa como son asentamientos de población, funcionamiento de las presas del mismo sistema, etcétera. Hidrología Electromecánica Estructuras AMH Hidráulica Los puntos identificados servirán para proponer medidas de preservación y conservarla en las mejores condiciones. Por último en esta etapa se definen los trabajos de exploración necesarios para un mejor diagnóstico, o simplemente se concluye la valoración de la presa de forma efímera, recomendando inspecciones con cierta frecuencia estipulada, dependiendo del dictamen, o que ésta quede fuera de funcionamiento. Geotecnia Etapa 2. Evaluación y diagnóstico Ilustración 2. Principales disciplinas participantes en la revisión e inspección de presas. Principalmente la estructura de dicha metodología consiste en las siguientes etapas: Etapa 1. Análisis y generación de información Localización de la zona de estudio. Previo a cualquier análisis es primordial tener delimitado la zona de estudio y a partir de esta información reconocer las características básicas y tener bien identificados los aspectos técnicos más relevantes como punto de partida para los pasos posteriores. Recopilación de información regional Consiste en la revisión de la documentación e información técnica que se tenga de la presa en estudio; como documentos públicos gubernamentales e históricos, planos de estudios y de proyecto, acervos y bases de datos, así como literatura relacionada o registros de cualquier tipo de evento trascendente. En México está investigación puede ejecutarse mediante algunas fuentes como el Archivo Histórico del Agua, el Sistema Informático del Agua, o las Direcciones Locales de los Estados. Análisis de la información recopilada En este proceso es posible identificar la ubicación política y geográfica con más precisión, además de las vías de comunicación y acceso. Ya que, si se cuenta con la información, se analizan desde los anteproyectos hasta la construcción y puesta en operación; lo que permite conocer todo tipo de problemas presentados en la vida de la presa que pueden ir desde problemas sociales hasta problemas específicamente de ingeniería. Una vez conocido el comportamiento que ésta ha tenido a partir de su construcción y la situación actual es mucho más sencillo proponer una mejora, conociendo incluso las propuestas que se han hecho con anterioridad y por qué han sido desechadas. Visita de inspección Durante una visita de inspección no solo es posible verificar la información previa analizada también se tiene una visión más amplia del panorama debido a que nos enfrentamos al escenario real, identificando algunos factores que muchas veces no es posible percibir en documentos escritos anteriormente, como el clima, presencia de vegetación o hasta Análisis de estabilidad de la cortina. Inicialmente se realizan trabajos de topografía para el conocimiento de las dimensiones y las características geométricas, geográficas y geológicas de acuerdo con el tipo de cortina, es decir si es rígida o flexible, y las condiciones a las que está sometida debido a la zona donde se localiza. Posteriormente se hacen los análisis correspondientes para determinar la estabilidad de la cortina, con la utilización de diversos software de forma auxiliar. También deberá analizarse su proceso constructivo y verificarse las condiciones del material con que fue construida la cortina, si se presentan grietas o algún tipo de fractura que contribuya a la falla o colapso. Con base en los resultados obtenidos, se proponen posibles rehabilitaciones. Revisión Hidráulica-Hidrológica (delimitación de zonas de peligro) Primeramente se identifican las características fisiográficas de la cuenca donde se encuentra la presa en estudio, para la obtención de valores que serán utilizados en diversos cálculos, a partir de los cuales se obtendrán parámetros para la evaluación del funcionamiento hidráulico de la presa así como su comportamiento aguas abajo de la misma, concluyendo si este es adecuado o es necesario el planteamiento de mejoras; asimismo se delimitan la zonas de mayor peligro, en caso de que éstas existan, es decir aquellas regiones que corren el riesgo de sufrir daños o pérdidas significativa. Revisión funcional Consiste en la integración de los análisis antes mencionados para la evaluación de funcionamiento de los elementos principales que determinan una adecuada operación de la presa. Conjuntamente con el análisis de la cortina se describen las condiciones y se determina, finalmente si el comportamiento de la presa es conveniente. Análisis de las propuestas de mejora. Las posibles soluciones anteriormente expuestas son sometidas a un proceso para concluir si están son realmente viables o no, antes de emitir cualquier dictamen respecto a las mismas. Cabe destacar que la evaluación de una presa puede consistir en una o varias revisiones de las mencionadas anteriormente. XXIII C ON G R E S O N A C I O N A L AMH Etapa 3. Dictamen DE H I D R Á U LI C A PUERTO VALLARTA, JALISCO, MÉXICO, OCTUBRE 2014 Determinación del riesgo. Tomando en cuenta cada uno de los aspectos que se analiza y evalúa en la etapa anterior, se diagnóstica el nivel y el tipo de riesgo considerando los siguientes parámetros para cada uno de ellos: Riesgo Hidrológico-Hidráulico. Depende principalmente de las elevaciones máximas que podrían poner en riesgo a la presa, como el de causar una inundación aguas abajo o provocar algún daño en la cortina y/o demás elementos de la presa, o de causar la falla de la misma. Riesgo Estructural. Se determina a partir del análisis de los esfuerzos de tensión, compresión, cortante o distorsiones excesivos, con el objetivo de aumentar la probabilidad de falla de la presa. Riesgo Geotécnico. Éste depende de los factores de seguridad, los cuales se buscan que sean menores en todo momento a los recomendados. Riesgo Funcional. Se diagnóstica que existe un riesgo de este tipo si el funcionamiento de la presa ha sido alterado y no es el adecuado, si las condiciones del vertedor, corona, obras de toma, y mecanismos electromecánicos no son buenas y su operación no es efectiva. Riesgo en Ordenamiento Territorial. Se refiere a la invasión de localidades o asentamientos dentro de la zona de influencia de la presa. AMH Conclusiones La existencia de una metodología establecida que sirva como guía en diversas organizaciones, instituciones y corporaciones para un mismo fin, permite una mayor uniformidad en los conceptos y características principales que forman parte del análisis de presas, así como el registro y actualización constante de los mismos. La metodología propuesta en este artículo, se encuentra en continuo desarrollo y actualización con base en la evolución de normas y tecnologías vigentes en cada zona de estudio; ya que se trata de un proceso dinámico. Referencias 1. MURILLO FERNÁNDEZ RODRIGO, Sistema Informático de Seguridad de Presas [en línea]. XXII Congreso Nacional de Hidráulica, Acapulco, Guerrero, México, Noviembre 2012 [citado el 18 de agosto del 2014). Disponible para World Wide Web: http://www.revistatlaloc.org.mx/amh_congreso/articulos/camb ioclimaticoyeventosextremos/323art.pdf 2. GÓMEZ MÉNDOZAFIDEL RAFAEL, Mejora continua en el Proceso de Inspección de Presas [en línea]. XXII Congreso Nacional de Hidráulica, Acapulco, Guerrero, México, Noviembre 2012 [citado el 20 de agosto del 2014). Disponible para World Wide Web: http://revistatlaloc.org.mx/amh_congreso/articulos/HistoriaDel Agua/202art_gmfr1.pdf 3. COMITÉ CONSULTIVO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN, COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA, Norma Oficial Mexicana NOM-012-CNA-0000, Ilustración 3. Riesgo hidrológico y de ordenamiento territorial, identificados en la presa San José el Alto III, Querétaro, México, 2013. Etapa 4. Determinación de acciones y recomendaciones generales Durante esta última etapa se realiza el diseño conceptual de las medidas de mitigación viables para cada caso, así como las acciones a implementar para cada tipo de riesgo identificado, o simplemente se dictaminan recomendaciones generales.
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