EVALUACIÓN DE RIESGO EN PRESAS

CONSTRUIDAS CON SEDIMENTOS Gómez Mendoza Fidel Rafael1, Izquierdo Montalvo Georgina2, Bonola Alonso Isaac3, Trueba López Venancio3, Aragón-Aguilar Alfonso2 y Gontes Ballesteros Rocío1

Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac 8532, 62550 Jiutepec MOR1, Dirección: Paseo de la Reforma 113, 62490 Cuernavaca, MOR2.,

DIV. Ingeniería, S.A. Zapote 1, 62323, Cuernavaca MOR3.

rafael_gomez@tlaloc.imta.mx, gim@iie.org.mx, ibonolaa@yahoo.com, aaragon@iie.org.mx, rgontes@tlaloc.imta.mx

Introducción

La infraestructura hidroagrícola en el país comprende presas construidas con materiales térreos disponibles, aunado a diseño y supervisión deficientes, derivado de las políticas públicas de la década de los setenta, predominando el pragmatismo sobre la selección del material y diseño óptimos. Aunado a limitada disponibilidad y conservación de registros e información del diseño y construcción, e.g. análisis hidrológico, geodésico, geotécnico, geológico, etc. Actualmente, el deterioro paulatino e impacto de fenómenos hidrometeorológicos en este tipo de obras hidráulicas conlleva a situaciones de riesgo y falla de la obra de excedencia, constituyendo un reto el establecer y sustentar la condición de riesgo para vida y propiedad. En el caso de la presa de estudio, la estructura se desplantó utilizando el material disponible en las inmediaciones aguas abajo del eje de al cortina. Construida en la provincia fisiográfica Llanura Costera del Golfo Norte, con sedimentos de las inmediaciones. Región de llanuras y lomeríos, geología del periodo Cretácico y Paleógeno, predominando roca sedimentaria, probable consecuencia de la Orogenia Laramide; lutita entre el 70 a 80%, conglomerado hasta 12%, caliza-lutita 4%, caliza 6%, y suelo aluvial del orden del 10%. Por otra parte, conforme a la edafología regional, predominan el Vertisol, suelo arcilloso de origen aluvial, entre el 50 y 75%, el Phaeozem 10 y 20%, Leptosol 5.5% y Regosol en un 5%, específicamente es el tipo dominante en donde se ubica la presa (INEGI). En general, suelos finos poco desarrollados producto de incipiente meteorización de rocas no consolidadas.

1er CONGRESO IBEROAMERICANO SOBRE SEDIMENTOS Y ECOLOGÍA

QUERÉTARO, QUERÉTARO MÉXICO, 21-24 JULIO 2015

Objetivos

Establecer la condición real de riesgo de una presa y alternativas viables para minimizar el riesgo potencial. Efectuar inspección Nivel I, y estudios complementarios. Consolidar una metodología pragmática e incrementar la certidumbre en la evaluación de este tipo de presas; minimizando el costo de evaluación.

Fig. 1 Cortina de la presa construida con sedimentos locales, deterioro de la corona y talud aguas abajo; formación de cárcavas después de 40 años.

Resultados

La evaluación de la presa en estudio, comprendió un despliegue de especialistas para esclarecer la condición de riesgo; superando los procedimientos contemplados en la inspección nivel I. Documentación fotográfica; con base en esta inspección se orientaron estudios posteriores. Entre ellos figura levantamiento y referenciación topográficos, pruebas geotécnicas, e.g. hidrometría, evaluación de dispersión, floculación, con base en ASTM, e.g. Crumb Test ASTM D6572. Por otra parte, por medio de técnicas no convencionales como análisis de arcillas por difracción de rayos X, espectrometría de emisión atómica y microscopía electrónica; permiten esclarecer el comportamiento del material con que se construyó la presa y establecer condición de riesgo y propuestas para su conservación; en forma más tangible. Inicialmente, la inspección visual y pruebas empíricas tradicionales indican la posibilidad de suelos dispersivos, característicos de suelos arcillosos. No obstante, la identificación por difracción de rayos-X permite definir con certeza el tipo de material con que se construyó la obra. A su vez la morfología por medio de microscopio electrónico, permite evaluar el grado de compactación. Al integrar los resultados obtenidos en este estudio de caso, se detona la importancia de identificar con certeza el tipo de sedimento con que se construyó la presa, minimizando elucubración con base en pruebas físicas de comportamiento para inferir propiedades del material de construcción.

Es factible reducir los costos de inspección y estudios complementarios, considerando que típicamente, por la condición de deterioro es poco factible efectuar muestreos hasta niveles de desplante para obtener muestras confiables. El escenario real de este tipo de evaluaciones es complejo, considerando vacíos de información, gobernanza deficiente en el sitio, actuación limitada de dependencias involucradas y mínima participación de las partes interesadas, fuera del ámbito de la ingeniería. Destacó el deterioro de la obra de excedencias, constituida por muretes, lo que indica posibilidad de suelos dispersivos.

Conclusiones y recomendaciones

Con base en este estudio se establece la metodología básica para la evaluación de riesgo en presas construidas con sedimentos en décadas pasadas. Se establecieron criterios para el desarrollo de estudios y ensayos complementarios para esclarecer la condición de riesgo y sustentar alternativas de remediación: considerando la naturaleza del material para desplante de la obra de excedencias y reparación de la cortina sin el uso de técnicas convencionales. Surgen recomendaciones para consolidar la información en bases de datos actuales para utilidad futura. Considerando que se recurrentemente se presenta omisión y deficiencia en el control de registros básicos del diseño, material, procesos constructivo, informes de supervisión, pruebas de laboratorio que sustenten las condiciones de construcción; así como registros de modificación o alteración, impacto por fenómenos hidrometeorológicos, vandalismo y actividades de usuarios de obras hidráulicas.

Fig. 2 Difractogramas de sedimento utilizado en la construcción de la cortina de la presa. Calcita,

carbonato de calcio; Clinocloro, aluminosilicato de magnesio, hierro y aluminio, y cuarzo, SiO2.

Fig. 4 Deterioro de obra de excedencias, bajo distintos escenarios, indicio preliminar de suelo arcilloso. Muretes de concreto destruidos .

Referencias y bibliografía

1. Marcus Hardie., Dispersive Soils and their Management - Technical Reference Manual . Department of Primary Industries and Water. Government of Tasmania 2009. 2. Cyganiewicz, J., Smart, J., U.S. Bureau of Reclamation's use of Risk Analysis and Risk Assessment in Dam Safety Decision Making, 20th ICOLD Congress, Q.76, Beijing, 2000.

Fig. 3 Micrografías de muestras de sedimento utilizado en la cortina de la presa que evidencian objetivamente el grado de compactación actual; comparables con ensayos de laboratorio.