diseño y priorización de actuaciones en presas: utilidad...
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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
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FASE II: CUANTITATIVA
2) Modelos de riesgo
06/11/2012 12
2) Modelos de riesgo
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Erosión interna dique tierras
Deslizamiento presa gravedad
Erosión al pie
Sobrevertido
Sub-modelo
CARGAS Sub-modelo
RESPUESTA
Sub-modelo
CONSECUENCIAS
2) Modelos de riesgo
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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
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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
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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
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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
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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
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Mapas de inundación por rotura de presa
Analisis de rotura de presa
3) Integración de la seguridad en los modelos Sub-modelo de CONSECUENCIAS
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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
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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
PREGUNTAS?
06/11/2012 38
www.ipresas.com
www.ipresas.upv.es