INSTRUMENTACIÓN DE CAVERNAS Y

CASAS DE MÁQUINAS SUBTERRÁNEAS

Enrique Mena Sandoval

Antonio Vargas Camacho

Reginaldo Hernández Romero

Manuel Moreno Hernández

Subgerencia de Seguridad de Estructuras

Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil

Subdirección de Proyectos y Construcción

Dirección de Proyectos de Inversión Financiada

Comisión Federal de Electricidad

Julio de 2010

Instrumentos más usados en obras subterráneas en roca

Medición de las deformaciones por la excavación:

- Cambio en la geometría de la excavación (convergencias)

- Relajación de la roca: extensómetros

- Levantamientos topográficos detallados

Medición de esfuerzos y deformaciones:

- Pruebas de gato plano

- Presiómetros

Otros:

- Piezómetros y niveles de agua

Esquema de un grupo de extensómetros de barras

Ventajas:

- Muy exactos, si la instalación se hace

adecuadamente

- De lectura fácil por personal capacitado

- De fácil proceso y análisis

Imagen de los cabezales de un grupo de extensómetros de barras.

Desventajas:

- Requiere un barreno por cada barra

- Lectura manual

- Riesgoso en sitios de difícil acceso

Medición manual de un extensómetros de barras.

Esquema de un extensómetro múltiple de barras.

Corte Longitudinal

Cople PVCBarras

Tubería de protección

de PVCSello

Cabezal

Barreno

Ancla de Varilla

Corrugada

Lechada

VER DETALLE 1

Detalle 1

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4

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6

1.- Cabezal metálico

3.- Tubo de protección de PVC

4.- Barras de acero inoxidable

5.- Parrilla de alambrón o malla.

6.- Anclas de acero

7.- Concreto lanzado.

8.- Roca

2.- Base de concreto f́ c > 100 kg/ cm²

7

8

Ventajas:

- Hasta 6 u 8 barras en un mismo barreno.

- Barras de aluminio, acero o fibra de vidrio.

- Muy exacto, si la instalación se hace

adecuadamente.

- Fácil lectura, proceso y análisis por personal

capacitado

Extensómetro múltiple de barras.

Desventajas:

- Lectura manual

- Riesgoso en sitios de difícil

acceso

Imagen de un extensómetro múltiple de barras

con medición automática

Sensores

de cuerda

vibrante

Bases para

medición

manual

Imágenes del cabezal de un extensómetro múltiple de barras

con medición automática

Esquema de un extensómetro múltiple de barras

con medición automática

Cabl

e

Ventajas:

1. Hasta 6 u 8 barras en un mismo barreno.

2. Barras de aluminio, acero o fibra de vidrio.

3. Sensores de cuerda vibrante, potenciómetros, LVDT’s, etc.

4. Medición continua mediante sistemas automáticos de adquisición de datos.

5. Instalación en sitios que quedarán inaccesibles o de acceso riesgoso.

C.H. Aguamilpa. Geología y bloques inestables en la casa de máquinas.

C.H. Aguamilpa. Sección geológica en casa de máquinas, pared aguas

abajo y ubicación de extensómetros.

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C.H. Aguamilpa. Extensómetros en pared aguas abajo.

P.H. El Cajón. Sección geológica en casa de máquinas

P.H. El Cajón. Extensómetros en pared aguas abajo

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Desp

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m

Barra 1 de 3.00 m de longitud Barra 2 de 6.00 m de longitud

Barra 3 de 14.00 m de longitud Barra 4 de 28.00 m de longitud

P.H. El Cajón. Extensómetros en casa de máquinas

• En la casa de máquinas y la galería de oscilación existen varios sistemas de fallas,

los cuales se ven influenciados de forma desfavorable por las excavaciones.

P.H. La Yesca. Sistemas de fallas geológicas

• Se cuenta con 44

extensómetros de barras.

12 en la bóveda

13 en la pared aguas arriba

15 en la pared aguas abajo

2 en el tímpano poniente

2 en el tímpano oriente

P.H. La Yesca. Extensómetros en casa de máquinas

P.H. La Yesca. Extensómetros en la pared aguas arriba

3e

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ECM-19 Barra 1 de 2 m ECM-19 Barra 2 de 8 m ECM-19 Barra 3 de 12 m

ECM-19 Barra 4 de 24 m Voladuras en la zona

P.H. La Yesca. Extensómetro de barras ECM-19

P.H. La Yesca. Extensómetros en la pared aguas abajo

P.H. La Yesca. Corte geológico longitudinal pared aguas abajo

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Compresión (-)

Expansión (+)

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ECM-15 Barra 1 de 2 m ECM-15 Barra 2 de 12 m ECM-15 Barra 3 de 24 m

ECM-15 Barra 4 de 34 m Voladuras en la zona

P.H. La Yesca. Extensómetro de barras ECM-15 en pared aguas abajo

Comentarios finales

El conocimiento detallado de la Geología del sitio es vital para el éxito del

proyecto.

La instrumentación en obras subterráneas debe instalarse lo más pronto

posible debido a que los principales efectos de la excavación ocurren

prácticamente de manera inmediata.

La colocación de extensómetros múltiples de barras, con lectura manual o

automática, permite tener datos confiables de manera inmediata para definir

las acciones preventivas y/o correctivas necesarias para asegurar la

integridad de la excavación.

En el P.H. La Yesca, los datos instrumentales han permitido evaluar el

comportamiento de las excavaciones en casa de máquinas, galería de

oscilación, túneles de desvío, etc., proponer medidas complementarias, y

analizar la efectividad de las acciones realizadas.

La relación costo/beneficio de la instrumentación justifica ampliamente su

instalación, siempre y cuando se haga de forma adecuada, en los plazos

conforme al proyecto, y en los sitios requeridos definidos conjuntamente entre

los especialistas de Geología, Mecánica de Rocas, Instrumentación y el

Constructor.