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Introducción a las Presas y
Seguridad de las Presas
Ingeniero David Stolpa
Docente Universidad Católica
Boliviana, “San Pablo” de Tarija
Ex-director de Hidráulica del
Departamento de Transporte de Texas
(jubilado)
La ingeniería como profesión es
primordialmente responsable de
preservar la seguridad, salud y
bienestar de la sociedad.El liderazgo para servir al público es con
organizaciones profesionales y
universidades.
Brighthub Engineering
The engineering profession is responsible for holding paramount the safety, health, and welfare of the public.
The leadership to serve the public is with professional organizations and universities.
GENERAL
ARS Paxson
Las represas son una parte integral de la
infraestructura de la sociedad. Pueden
proporcionar un reservorio para el agua
municipal, agrícola, e industrial.
Pueden servir para el control de la
inundación, pueden ser utilizados para los
propósitos recreacionales, y pueden
proporcionar el agua para la energía
hidroeléctrica.
btliners.con
Dams are an integral part of the infrastructure of society. They can provide a reservoir for municipal,
agricultural, and industrial water. They can serve for flood control, they can be used for recreational purposes,
and they can provide water for hydroelectric power.
Sin embargo, el agua
almacenada en los
embalses representa
energía potencial.
Si una represa no está
diseñada, construida,
operada y mantenida
adecuadamente, esta
energía potencial destinada
al bien de la sociedad
puede ser destructiva!However, the water stored in reservoirs represents potential
energy. If a dam is not designed, constructed, operated, and
maintained properly this potential energy intended for the good of
society can also be destructive.
presstv.com
El potencial de daño de una falla de la
presa es una función de su altura,
almacenaje del embalse, y modo de la
falta (repentino o lento).
Cuanto mayor la altura de la presa,
mayor será la descarga máxima de la
salida.
Reuters
The potential for damage from a dam failure is a function of its height, reservoir storage, and failure mode
(sudden or slow). The higher the dam, the greater the peak discharge of the outflow.
La forma descendente del Valle puede también
afectar inundar de una rotura de la presa.
Cuanto más almacenamiento de zonas
inundables tiene un valle, más rápidamente el
flujo de inundación se atenuará.The downstream valley shape can also impact flooding from a dam break. The more floodplain storage a valley has, the
more quickly the flood flow will attenuate.
Generalmente, las presas se clasifican
primero en cuanto a tamaño con respecto a
altura y almacenaje.
En los Estados Unidos, las tres categorías de
tamaño son pequeñas, intermedias, y grandes.In the United Sates, the three size categories are small, intermediate, and large.
TCEQ
El riesgo (clasificación de peligros) presentado
por un fallo de la presa es una medida del
potencial de pérdida de vida y daños
materiales que pueden ocurrir en caso de un
fallo.
NO es una clasificación de la condición de una
presa.
Los daños a la propiedad pueden incluir
pérdidas inmediatas y daños a largo plazo en
términos de costo (relativamente fácil de
medir). The risk (hazard classification) presented by a dam failure is a measure of the potential for loss of life and
property damage that can occur in an event of a failure. It is NOT a classification of the condition of a dam.
Property damage can include immediate loss and long-term damage in terms of cost (relatively easy to measure).
También incluye costos a largo plazo
para la sociedad y los costos
ambientales (no es tan fácil de
medir).
El costo más grave es la pérdida de
vidas, lesiones y el shock traumático
a largo plazo para las víctimas.
Este costo no puede ser medido.
Also included are long-term costs to society and environmental costs (not so easy to measure). The most serious
cost is the loss of life, injuries, and long term traumatic shock to the victims. This cost cannot be measured.
También se puede aplicar una
clasificación especial de peligros a los
embalses con contaminantes tóxicos
como los estanques de desechos mineros.A special hazard classification can also be applied to reservoirs with toxic contaminants such as mine
waste ponds.
colorado edu
Las clasificaciones típicas del peligro
son generalmente: The typical hazard classifications are usually:
"Bajas" (ninguna pérdida de vida), “Low” (no loss of life),
"Significativo" (poca pérdida de
vida) “Significant” (few loss of life), and
"Alto" (más que algunas pérdidas
de la vida), “High” (more than a few loss of life).
TIPOS de PRESAS Types of Dams
Wikimedia.org
Hay muchos tipos de presas y
combinaciones de embalses.
Las combinaciones incluyen instalaciones
en el canal y combinaciones fuera de canal.There are many types of dams and reservoir combinations. The combinations include on-channel facilities and off-
channel combinations.
Un embalse fuera de canal típico A typical off-channel reservoir (silverengineering.com)
Hay embalses con el almacenaje de
la inundación y ésos fuera. There are reservoirs with flood storage and those without.
NRCS
Hay presas con las puertas (descargas
controlados) y ésos sin las puertas
(incontroladas).There are dams with gates (controlled releases) and those without gates (uncontrolled)
City of Corpus Christi
boatinabc.com
Las presas también se clasifican por
tipo estructural.Dams are also classified by structural type.
hydroworld .com
fessinet.com
Hay presas de arco de hormigón y diques
de tierra.There are concrete arch dams and earth embankment dams.
udams.com
britannica.com
Las presas pueden ser
complicadas y cuanto más
complicadas son, más hay
oportunidades para el fracaso.Dams can be complicated and the more complicated they are, the more there are opportunities for failure.
noaanews.noaa.gov
Los MODOS de FALLA Failure modes
www.fs.frd.us
Los modos de falla incluyen sobrecargas (la
causa más común de falla) y la filtraciónFailure modes include overtopping (most common cause of failure) and seepage
damfailures.org
worldpress.com
Otros modos de falla incluyen (1):Other failure modes include:
Sobrecargado de muros de vertedero,
falta de contener saltos hidráulicos, Overtopping of spillway walls, failure to contain hydraulic jumps
Fisuras y colocar, Cracking and settlement (arching)
Deterioro del material como concreto, Deterioration of material such as concrete
Deterioro de las cancelas de liberación.
tubos internos, válvulas,Deterioration of release gates. internal pipes, valves
Otros modos de falla incluyen (2):Other failure modes include:
Operaciones de puerta inadecuadas, Improper
gate operations
Terremotos, liquifaction, Earthquakes, liquifaction
Sumideros y cavidades de solución
debido a materiales solubles como yeso
en la cimentación.Sinkholes and solution cavities due to soluble material such as gypsum in the foundation.
Otros modos de falla incluyen (3):Other failure modes include:
Socavado o levantamiento hidrostático
de forjados de piso fino en canal de
vertedero, Undermining or hydrostatic uplift of thin floor slabs in a spillway channel
Acción de onda, Wave action
Falta de proporcionar un método a pasar
adecuado para el río durante la
construcción, Failure to provide an adequate by-pass for the river during construction
Otros modos de falla incluyen (4):Other failure modes include:
Madrigueras animales y raíces del árbol
que se decaen en pequeñas presas de
tierra, Animal burrows and decaying tree roots in small earthfill dams
Terrorismo, Terrorism
CASOS ESPECIALESSpecial cases
Caso 1Las ondas seiches inducidas por derrumbes en
el embalse pueden ocurrir cuando una presa
alta con un reservorio profundo se construye
en un valle de montaña.
Se debe realizar una investigación geológica
completa durante la fase de diseño para
determinar si las formaciones geológicas de
los lados de la montaña pueden resistir la
infiltración del agua del reservorio y/o un
terremoto.Landslide-induced seiche waves in the reservoir can occur when a high dam with a deep reservoir is constructed
in a mountain valley. A complete geologic investigation must be conducted during the design phase to determine
if the geologic formations of the mountain sides can withstand the infiltration of the water from the reservoir
and/or an earthquake.
Presa de Vajont
Un terremoto causó que una sección de
una montaña saturada se deslizara hacia
el embalse creando una ola de 250 m de
alto para sobrecargo la presa y verter en
el valle descendente.
Se estima que 2000 personas perdieron la
vida.
Vajont Dam
An earthquake caused a section of a saturated mountain to slide into the reservoir creating a 250-m high wave to
overtop the dam and pour into the downstream valley. An estimated 2000 people lost their lives.
La presa (el circulo) sobrevivió a la
sobrecarga de la ola seiche inducida por
el derrumbe
The dam (circle) survived the overtopping of the landslide-induced seiche wave (chillopedia.com)
Caso 2
El fracaso de la presa El Guapo
(1999) en Venezuela se debió a que el
salto hidráulico fue barrido del
disipador de energía y se excedió la
altura de las paredes del vertedero.
The failure of El Guapo Dam (1999) in Venezuela was likely due to the hydraulic jump being swept out of the
energy dissipator and the height of the spillway walls being exceeded.
La falla de la presa El Guapo Failure of El Guapo Dam (US. Departamento of Reclamation)
uapo
CAUSAS no
TÉCHNICAS del
FRACASONon-technical causes of failure
Finalmente, aunque la mayoría de las
presentaciones de seguridad de las
presas normalmente no discuten el tema,
la
interferencia política
en cuanto a decisiones técnicas de diseño
puede ser obviamente un problema.
Finally, although most dam safety presentations normally do not discuss the issue, political interference
regarding technical design decisions can obviously be a problem.
El ingeniero jefe de la presa de Banqiao
en China había recomendado 12
compuertas para el proyecto.
Sin embargo, esto fue criticado como
demasiado conservador por los
funcionarios del gobierno y el número
fue reducido a cinco.
The chief engineer for Banqiao Dam in China had recommended 12 sluice gates for project.
However, this was criticized as being too conservative by government officials and the
number was reduced to five.
La presa y otros en la cuenca fueron
sobrecargados durante un evento de tormenta
extrema en 1975 y falló. Se estima que 171.000
personas murieron. Fue el peor fracaso de la
presa en la historia. https://en.wikipedia.org/wiki/Banqiao_Dam
The dam and others in the watershed were overtopped during an extreme storm event in 1975 and failed. An
estimated 171,000 people died. It was the worst dam failure in history (chillopedia.com)
Seres humanos siendo seres humanos, el
problema de la interferencia política en
materias técnicas existe a través de todas las
formas de gobierno e ideologías.
El fracaso de la presa de Teton en los Estados
Unidos se debió a que los funcionarios
tomaban decisiones en lugar de ingenieros.
La presa falló durante la construcción en
1975. Once personas murieron.
Humans being humans, the problem of political interference in technical matters exists across all forms of
government and ideologies. The failure of Teton Dam in the United States was due to officials making decisions
instead of engineers. The dam failed during construction in 1975. Eleven people died.
Fracaso de la presa de TetonFailure of Teton Dam (Eunice Olsen)
La NECESIDAD de un
PROGRAMA de
SEGURIDAD de PRESAS
The need for a dam safety program (intradayfun.com)
1. Definición de responsabilidades.
El elemento más importante en
cualquier ley referente a presas y
seguridad de la presa es definir la
entidad en última instancia
responsable de la presa.
The most important element in any law pertaining to dams and dam safety is to define the entity ultimately
responsible for the dam. It can be complicated.
En los Estados Unidos la responsabilidad
es con el dueño-operador.
Esto también supone que el propietario-
operador posee la tierra en la que se
construye la represa y es que el
propietario-operador construyó la presa.
Propietario-operador puede ser una
entidad pública o privada.
In the United States the responsibility lies with the owner-operator. This also assumes that the owner-
operator owns the land on which the dam is built and is that the owner-operator built the dam. The
owner-operator can be a public or private entity.
En los Estados Unidos, el propietario-
operador es responsable de desarrollar un
programa de seguridad e inspección de presas
para sus represas.
Los operadores propietarios incluyen el
gobierno federal y agencias específicas,
gobiernos estatales, gobiernos locales y
propietarios privados.
In the United States, the owner-operator is responsible for developing a dam safety and inspection
program for their dams. Owner operators include the federal government and specific agencies, state
governments, local governments, and private owners.
Además de los programas de seguridad e
inspección de presas que no son federales, los
propietarios y los operadores, cada estado
tiene generalmente un equipo de seguridad de
la presa y un programa para proporcionar un
control adicional.
Los programas estatales también pueden
incluir alguna forma de permiso/aprobación
para el estado, el gobierno local y las represas
de construcción privada.
In addition to the non-federal, owner-operator dam safety and inspection programs, each state generally
has a dam safety team and program to provide additional oversight. The state programs can also include
some form of permitting/approval for state, local government, and privately constructed dams.
En la medida de lo posible, el
programa estatal debería incluir
salvaguardias para minimizar las
interferencias políticas, aunque esto
puede no ser siempre práctico
As much as possible, the state program should include safeguards to minimize political interference, although this
may not always be practical
2. Otros elementos....
1. Definiciones reglamentariasRegulatory definitions
2. Requisitos de permisos y
requisitos de diseño Permitting requirements and design requirements
3. Operación general y
mantenimiento General operation and maintenance
4. Planes de acción de emergencia Emergency action plans
5. Criterios técnicos y directricesTechnical criteria and guidelines
Un ejemplo de
criterios técnicos
es el uso de la
precipitación
máxima probable
(PMP) para el
diseño hidrológico
An example of technical criteria is the use of the
probable maximum rainfall (PMP) for
hydrologic design
El PMP puede ser una cantidad casi increíble de lluvia.
En el centro de Texas el PMP de 24 horas por 25 km
cuadrados es de 1270 mm.
En el centro de Texas el PMP es aproximadamente
cuatro veces mayor que PF la tormenta de 100 años.
Nunca-el-menos, un acontecimiento cercano del PMP de
cerca de 1260 mm (90 por ciento PMP) acontecimiento
ocurrió cerca Austin en 1921.
El punto es, la ocurrencia de los acontecimientos del
PMP es una posibilidad verdadera.
The PMP can be an almost unbelievable amount of rainfall. In central Texas the 24-hour PMP for 10-square miles
is 42 inches. In Central Texas the PMP is about four times greater that pf the 100-year storm. Never-the-
less, a near PMP event of about 38 inches (90 percent PMP) event occurred near Austin in 1921., The
point is, the occurrence of PMP events is a real possibility.
En Tarija, las 24 horas, 100 años de
lluvia son alrededor de 110 mm.
Si la relación de Texas es apropiada
(probablemente no), el PMP podría ser
tanto como 440 mm.
Por supuesto, se necesita un estudio PMP
para Tarija
In Tarija, the 24-hour, 100-year rainfall is about 4.3 inches. If the Texas relationship is appropriate (likely not),
the PMP could be as much as 17.3 inches. To be sure, a PMP study is needed for Tarija.
El manual de la OMM,
“Manual sobre estimación
de la precipitación máxima
probable”, OMM-numero
1045, Organización
Meteorológica Mundial,
2009, es considerado la
referencia principal en las
metodologías PMP para el
mundo.The WMO manual, "Manual sobre estimación de la precipitación
máxima probable, OMM-Numero 1045, Organización
Meteorológica Mundial, 2009, is considered the primary reference
on PMP methodologies for the world.
Un equipo de seguridad de la presa debe
incluir ingenieros civiles experimentados
con uno de los ingenieros que es un
especialista en la ingeniería hidrológica e
hidráulica.
Además, el equipo debe incluir al menos
un geólogo. Otras especialidades
deseables incluyen:
A dam safety team should include experienced civil engineers with one of the engineers being a specialist
in hydrologic and hydraulic engineering. In addition, the team should include at least one geologist. Other
desirable specialties include:
1. Ingeniería geotécnicaGeotechnical engineering
2. Ingeniería estructuralStructural engineering
3. Ingeniería mecánica y eléctrica Mechanical and electrical engineering
4. Ingeniería ambientalEnvironmental engineering
Una guía para el desarrollo de un
programa de seguridad de
represas está incluida en el
“Modelo de programa de
seguridad de presa, FEMA 316",
Agencia Federal de gestión de
emergencias, 2007.
El documento está disponible en:https://damsafety.s3.amazonaws.com/s3fs-
public/files/ModelStateDamSafetyProgram_Jul
y2007_All.pdf
Guidance for developing a dam safety program is included in “Model
Dam Safety Program, FEMA 316”, Federal Emergency Management
Agency, 2007. The document is available at:
Una guía excelente para las
inspecciones es el manual de
"Seed" – "evaluación de
seguridad de las presas
existentes", Departamento del
interior de los Estados Unidos,
oficina de reclamación, 1995.
La guía está disponible en: (https://www.usbr.gov/tsc/techreferen
ces/mands/mands-pdfs/SEED.pdf).
An excellent guide for inspections is the “SEED” manual – “Safety
Evaluation of Existing Dams”, U.S. Department of the Interior, Bureau
of Reclamation, 1995. The guide is available at:
Más copias completas de esta
presentación y otras están disponibles en
el centro de copia de UCB.
1. "Introducción a las Seguridad de las
Presas"
2. “Una Introducción a Análisis de
Suficiencia de Vertederos para
Presas”
3. “Una Introducción al Análisis de la
ruptura de las Presas y Mapas del
Inundación”
PREGUNTAS ?
GRACIAS !