diseño y priorización de actuaciones en presas: utilidad...

Bloque 3: Criterios de diseño de presas

Diseño y priorización de actuaciones en presas:

utilidad de los modelos de riesgo

Luis Altarejos-García (CTO – Projects)

iPresas Risk Analysis

FORO SEGURIDAD DE PRESAS

Ciudad de Panamá, 17 de Noviembre de 2012

Si fuera Ud. un operador/propietario de presas…

…¿Le gustaría saber…

…qué riesgo está asumiendo?

…cómo priorizar sus inversiones en presas?

…cómo vincular la Op.&Mant. con la seguridad?

06/11/2012 2

ÍNDICE

1) Seguridad de presas

2) Modelos de riesgo

3) Integración de seguridad de presas en los modelos de riesgo

4) Resultados y utilidad de los modelos de riesgo

06/11/2012 3

1) Seguridad de presas

¿Que es?

El análisis de seguridad de una presa, nueva o

existente, en síntesis, consiste en verificar la

vulnerabilidad de la misma para determinados

eventos - dimensionada en forma consistente con

su tipificación en una categoría, - que pueden

afectar su estructura o sistemas de operación

(Fuente: Anteproyecto de normas para la seguridad de presas, ASEP,

Panamá (2009)

06/11/2012 4

1) Seguridad de presas

¿Que elementos comprende?

Obras civiles

Elementos hidroelectromecánicos

(Fuente: Anteproyecto de normas para la seguridad de presas, ASEP,

Panamá (2009)

06/11/2012 5

1) Seguridad de presas

¿Que etapas abarca?

Diseño

Construcción / Montaje

Primer llenado

Operación

Puesta fuera de servicio

(Fuente: Anteproyecto de normas para la seguridad de presas, ASEP,

Panamá (2009)

06/11/2012 6

1) Seguridad de presas

¿Que incluye?

06/11/2012 7

Seguridad hidrológica

(avenidas, resguardos, oleaje, etc.)

Seguridad sísmica

(características de los sismos:

SON, SMV)

Seguridad estructural

(coef. Seguridad, esfuerzos,

deformaciones, deterioro, subpresión)

Sistema de auscultación

(qué, cómo, cuándo y para qué)

Elem. hidroelectromecánicos

(diseño, mantenimiento, revisión, operatividad)

Operación

(normal, extraordinaria, restringida)

Informes (elaboración, interpretación)

Archivo Técnico de la Presa

Planificación de emergencias

(identificación, S.E. Hidrológico,

Situaciones de emergencia, afectación a

riberas, protección civil, avisos,

declaración y manejo de emergencia,

simulacros,)

1) Seguridad de presas

¿Cuál es la importancia relativa?

06/11/2012 8

Seguridad hidrológica

(re-evaluación de avenidas)

Seguridad sísmica

(nueva información sobre:

SON, SMV)

Seguridad estructural

(métodos, modelos,

materiales, deterioro, subpresión)

Sistema de auscultación

(estado, ampliación, uso)

Elem. Hidroelectromecánicos (operatividad,..

…en los niveles máximos y caudales desaguados)

Operación (cambios en la operación normal o

extraordinaria)

Informes (hacer el seguimiento)

Archivo Técnico de la Presa

(tener la información)

Planificación de emergencias

(existencia o no de plan de emergencia,

sistemas de alertas, formación a la

población,)

2) Modelos de riesgo

06/11/2012 9

ANÁLISIS DE RIESGO (Risk Assessment):

Es el proceso total, abarcando la consideración de

todos los costos y beneficios, incluyendo la

identificación de riesgos y de la probabilidad de la

ocurrencia, y la comparación de éstos con los niveles

de riesgo aceptable o los criterios para asistir en la

evaluación de estrategias para reducción del riesgo

(Fuente: Anteproyecto de normas para la seguridad de presas, ASEP, Panamá

(2009)

2) Modelos de riesgo

06/11/2012 10

FASE I:

CUALITATIVA

2) Modelos de riesgo

06/11/2012 11

FASE II: CUANTITATIVA

2) Modelos de riesgo

06/11/2012 12

2) Modelos de riesgo

06/11/2012 13

Erosión interna dique tierras

Deslizamiento presa gravedad

Erosión al pie

Sobrevertido

Sub-modelo

CARGAS Sub-modelo

RESPUESTA

Sub-modelo

CONSECUENCIAS

2) Modelos de riesgo

06/11/2012 14

Sub-modelo de RESPUESTA

3) Integración de la seguridad en los modelos

06/11/2012 15

0

500

1000

1500

2000

2500

1 10 100 1000 10000

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

T 10000 T 10000 adjusted T 5000

T 1000 T 500 T 100

T 50 T 10 T 5

Sub-modelo de CARGAS

EVENTOS HIDROLÓGICOS

Probabilidad anual de excedencia de las crecidas

Selección de la CDA

Anteproyecto de normas para la seguridad de presas,

ASEP, Panamá (2009)

06/11/2012 16

0.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0.7000

0.8000

0.9000

1.0000

291 291.2 291.4 291.6 291.8 292 292.2

REGLAS DE OPERACIÓN:

Impacto sobre seguridad de presa y gestión del agua

El modelo de riesgo ayuda en la evaluación de cómo puede

afectar un cambio en las reglas de operación a la seguridad

de presas en términos de probabilidad de fallo

Niveles previos con la

regla de operación actual

Niveles previos con una

Regla de operación alternativa

Sub-modelo de CARGAS

3) Integración de la seguridad en los modelos

06/11/2012 17

FIABILIDAD DE COMPUERTAS:

• Cómo varía la fiabilidad en caso de eventos

extremos

• Influencia de la capacitación del personal

3) Integración de la seguridad en los modelos

Sub-modelo de CARGAS

06/11/2012 18

0

500

1000

1500

2000

2500

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Time (h)

Flo

w (m

³/s)

291.95

292.00

292.05

292.10

292.15

292.20

292.25

292.30

292.35

292.40

292.45

Q inflow m3/s Q outflow m3/s

Capacidad Pool Level m

0

500

1000

1500

2000

2500

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Time (h)

Flo

w (m

³/s)

291.80

292.00

292.20

292.40

292.60

292.80

293.00

293.20

293.40

Q inflow m3/s Q outflow m3/s

Capacidad Pool Level m

Nivel 292 m

Aliv ppal 100%

Aliv sec 100%

T 10,000 años

100% Turbinación

0% Turbinación

Nivel Max 292.42 m

Max Qout 2027 m3/s

Nivel Max 293.26 m

Max Qout 2051 m3/s

Impacto de

operación

sobre

seguridad

y gestión

3) Integración de la seguridad en los modelos

Sub-modelo de CARGAS

06/11/2012 19

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Time (h)

Flo

w (m

³/s)

291.90

292.00

292.10

292.20

292.30

292.40

292.50

292.60

292.70

292.80

292.90

293.00

Q inflow m3/s Q outflow m3/s

Capacidad Pool Level m

Combinando avenidas (8) + Niveles (9) +

...+ Compuertas aliv ppal (3) +

…+ compuertas aliv secundario (2) +

...+ Turbinas (2) → 864 values

(Max WL; Max Q out;...;Prob)i

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Time (h)

Flo

w (m

³/s)

291.90

292.00

292.10

292.20

292.30

292.40

292.50

292.60

292.70

292.80

292.90

293.00

Q inflow m3/s Q outflow m3/s

Capacidad Pool Level m

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Time (h)

Flo

w (m

³/s)

291.90

292.00

292.10

292.20

292.30

292.40

292.50

292.60

292.70

292.80

292.90

293.00

Q inflow m3/s Q outflow m3/s

Capacidad Pool Level m

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Time (h)

Flo

w (m

³/s)

291.90

292.00

292.10

292.20

292.30

292.40

292.50

292.60

292.70

292.80

292.90

293.00

Q inflow m3/s Q outflow m3/s

Capacidad Pool Level m

1.E-12

1.E-11

1.E-10

1.E-09

1.E-08

1.E-07

1.E-06

1.E-05

1.E-04

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

290 291 292 293 294 295 296 297

WL Max (m)

AE

P (

yr-1

)

3) Integración de la seguridad en los modelos

Sub-modelo de CARGAS

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Sub-modelo de RESPUESTA

Dependientes del nivel de embalse

Independientes del nivel de embalse

3) Integración de la seguridad en los modelos

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No hay deteción, o

no hay intervención, o

la intervención no tiene éxito,

independientemente

del nivel de embalse

No hay deteción, o

no hay intervención, o

la intervención no tiene éxito,

dependiendo del nivel de embalse

3) Integración de la seguridad en los modelos

Sub-modelo de RESPUESTA

06/11/2012 22

Curvas de fragilidad para el modo

de fallo por deslizamiento

calculadas por Monte Carlo

Curva de fragilidad para

fallo por sobrevertido

3) Integración de la seguridad en los modelos

Sub-modelo de RESPUESTA

06/11/2012 23

Mapas de inundación por rotura de presa

Analisis de rotura de presa

3) Integración de la seguridad en los modelos Sub-modelo de CONSECUENCIAS

06/11/2012 24

Plan de Emergencia de Presa

Organización

Plan de alarmas

Planes de acción

Recursos

Comunicaciones

Formación

3) Integración de la seguridad en los modelos Sub-modelo de CONSECUENCIAS

4) Resultados y utilidad de los modelos de riesgo

06/11/2012 25

RIESGO DE FALLO DE LA PRESA

F

N,$

Priorización de inversiones en seguridad de presas

06/11/2012 26

MFPD 1

( ) ( )p p

f BC f MEA

CSFP ( ) ( )

a

p p

C

f BC f MEA

ACSFP € €

( ( ) ( ))

( ) ( )a

p p

C r BC r MEA

f BC f MEA

ACSLS € €( ( ) ( ))

( ) ( )a

l l

C r BC r MEA

r BC r MEA

CSLS ( ) ( )

a

l l

C

r BC r MEA

MSRD 1

( ) ( )l lr BC r MEA

EWACSLS 4

4

max( ( ),10 )

max( ( ),10 )

n

p

p

ACSLS

f BC

f MEA

Equity

Efficiency Equity

Efficiency Equity

Efficiency

Efficiency

Maximum social risk reduction

Efficiency Equity

EWACSLS: Equity Weighted

Adjusted Cost per Statistical Live Saved

SPAIN

FRANCE

CUENCA DEL

DUERO CASO DE ESTUDIO DE TOMA DE DECISIONES:

CONJUNTO DE 27 PRESAS

88 MEDIDAS

CORRECTORAS

(66 M€)

CONJUNTO DE

27 PRESAS

SECUENCIA DE

PRIORIZACIÓN

(QUASI-ÓPTIMA)

A partir de

13-18 M€,

la reducción de

riesgo es marginal

COSTE M€ PASO DE IMPLEMENTACIÓN

PROBABILIDAD DE

FALLO

RIESGO SOCIAL

(Vidas/año)

RIESGO ECONÓMICO

(M€/año)

A partir de la implantación

de las medidas correctoras

N. 25-30,

la reducción de

riesgo es marginal

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Rie

sgo

soci

al (v

idas

/año

)

Tiempo (años)

Máximo presupuesto anual: 0.1 M€

Máximo presupuesto anual: 0.5 M€

Máximo presupuesto anual: 0.75 M€

Máximo presupuesto anual: 1M€

Máximo presupuesto anual: 1.5 M€

IMPACTO DEL PRESUPUESTO ANUAL

DISPONIBLE SOBRE LA REDUCCIÓN DE

RIESGO A LO LARGO DEL TIEMPO

Coste<50,000 Euros/presa Ahorro >1,5 Millones de Euros/presa

5) Conclusiones

Los modelos de riesgo permiten INTEGRAR de

forma EFICIENTE la información relevante

relativa a la SEGURIDAD DE PRESAS

06/11/2012 33

5) Conclusiones

Los modelos de riesgo permiten utilizar de forma

eficiente la información YA EXISTENTE

06/11/2012 34

5) Conclusiones

Los modelos de riesgo proporcionan una

PERSPECTIVA más amplia de los impactos

relativos que sobre la seguridad de presas tienen

elementos como el estado actual de la presa, los

eventos extremos, las reglas de operación del

embalse, y los planes de emergencia de presa

06/11/2012 35

5) Conclusiones

Los modelos de riesgo permiten evaluar la

eficiencia de las distintas medidas de

reducción de riesgo, generando información

sobre priorización de inversiones, muy útil para

los propietarios y operadores de presas en su

toma de decisiones con relación a la seguridad

06/11/2012 36

06/11/2012 37

Seguridad de presas

Evaluación

Inspección

Monitoreo Inversiones

Operación

Mantenimiento

Adaptación LOS MODELOS DEL RIESGO = EL CANAL

GOBERNANZA DE PRESAS

MUCHAS GRACIAS!

Luis Altarejos García

laltarejos@ipresas.com

PREGUNTAS?

06/11/2012 38

www.ipresas.com

www.ipresas.upv.es