preparación de reportes de seguridad de presas en panamá por: ing. tomasa muñoz

Preparación de Reportes de Seguridad de Presas en Panamá

Por:Ing. Tomasa Muñoz

DEFINICIÓN DEL REPORTE DE SEGURIDAD DE PRESAS

• Es un documento que tiene como objetivo verificar la seguridad estructural de la presa y de sus elementos hidromecánicos, de acuerdo a su categoría.

• En Panamá, antes de las Normas solo se exigía seguir las Normas del Bureau of Reclamation de USA.

NORMATIVA LEGAL

Resolución AN Nº 3932 -

Elec del 22 de Octubre

de 2010

Normas para la Seguridad de Presas del

Sector Eléctrico, de la República de Panamá

Aplican todos los capítulos de la Norma, con excepción del capítulo 9.

NUESTRA EXPERIENCIA - RSPNo. Central

HidroeléctricaResponsable Primario Fecha

1 Pedregalito 1 Generadora Pedregalito, S.A. Abril, 2010

2 Bajo de Mina IDEAL PANAMÁ, S.A. Agosto, 2011

3 Pedregalito 2 Generadora Río Chico, S.A. Octubre, 2011

4 Dolega Energía y Servicios de Panamá (ESEPSA) Diciembre, 2011

5 Macho de Monte Energía y Servicios de Panamá (ESEPSA) Diciembre, 2011

6 Los Planetas I Saltos del Francolí, S.A. Diciembre, 2011

7 Paso Ancho Paso Ancho Hydro – Power Corp. Diciembre, 2011

8 Los Algarrobos Energía y Servicios de Panamá (ESEPSA) Enero, 2012

9 La Yeguada Energía y Servicios de Panamá (ESEPSA) Enero, 2012

10 Baitún IDEAL PANAMÁ, S.A. Agosto, 2012

ESTRUCTURA DEL REPORTE

Descripción

Categorización

Calificación

Requerimientos de SeguridadCrecidas

Sismicidad

Control

REQUERIMENTOS DE LA NORMA

“Las investigaciones se deberán enfocar eventualmente en dos fases:

• Una primera fase, (Fase I), en la que se realicen investigaciones para una evaluación de las condiciones generales de la obra con respecto a la seguridad, basándose en la información disponible y en las inspecciones. Se determinarán las necesidades de potenciales medidas de emergencia, y si son necesarios y se justifican estudios adicionales y análisis…

• Se desarrollará una segunda fase, (Fase II), en cuanto la primera indique la necesidad de profundizar estudios o la realización de investigaciones adicionales.”

7.3.1. Fases de Investigación

REQUERIMIENTOS DE LA NORMA

NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“Contará, entre otra, con la siguiente información:Descripción de la presa, incluyendo su ubicación regional, los planos básicos (cortes y plantas) que muestren las principales características y dimensiones, y su clasificación de riesgos potenciales.Resumen de la información de ingeniería existente, incluyendo mapas geológicos e información geotécnica.…”

Falta de información, principalmente en las presas antiguas.No se cuenta con planos como construidos ni de detalles.No se cuenta con información de ingeniería. Faltan memorias de diseño.

Se ha realizado levantamientos de las zonas visibles y accesibles. Pero no se pueden conocer parámetros sobre su cimentación.

7.3.2. – Informes (Informe Fase I)


NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“Contará, entre otra, con la siguiente información:Evaluación de la adecuación de los planes de manejo del embalse y mantenimiento de la presa y su influencia en la seguridad de la misma.Descripción de cada sistema de advertencia detectado.Evaluación de las hipótesis hidráulicas e hidrológicas y de la estabilidad estructural…”

Falta de información, principalmente en las presas antiguas.

No cuentan con planes de manejo de embalses.No cuentan con memorias de diseño ni estudios.

7.3.2. – Informes (Informe Fase I)

REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Categorización de la Presa

CATEGORÍA A B CRIESGO ALTO SIGNIFICATIVO BAJO

Pérdida directa de vidas

Seguro (en uno o más desarrollo residencial, comercial o industrial)

Incierto (localización rural con pocas residencias y solamente desarrollo transitorio o industrial)

No se esperan (debido a la localización rural sin viviendas)

Pérdida de servicios esenciales

Interrupción de instalaciones esenciales y de vías de comunicación a niveles críticos

Interrupción de instalaciones esenciales y de vías de comunicación

Ninguna interrupción de servicios, las reparaciones de los daños es simple o rápidamente reparable

Pérdidas en Propiedades

Extensa sobre instalaciones públicas y privadas

Mayor afectación pública y en instalaciones privadas

Tierras agrícolas privadas, equipos y edificios aislados

Pérdidas Ambientales

Alto costo de la mitigación o imposible de mitigar

Se requiere una mitigación importante. Daño incremental mínimo

2.1.3.- Categorización adoptada


NORMADIFICULTAD ENCONTRADACATEGORÍA Pérdida directa de vidasRIESGO

A ALTO

Seguro (en uno o más desarrollo residencial, comercial o industrial)

No se define la cantidad.

BSIGNIFICATIVO

Incierto (localización rural con pocas residencias y solamente desarrollo transitorio o industrial)

No se define la cantidad.

CBAJO

No se esperan (debido a la localización rural sin viviendas)

No se define la precisión del análisis.

2.1.3.- Categorización adoptada

¿Es necesario realizar un modelo hidráulico para conocer con mayor precisión los resultados de la mancha de inundación?


NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“La ASEP (por medio de la UTESEP) tomará la decisión final sobre la categorización de la presa. Los Responsables Primarios de cada presa recabarán y presentarán toda la información que se les solicite para lograr estos fines.”

El consultor esta realizando la categorización de la presa de acuerdo a lo estipulado en la Norma, y se esta incluyendo en el Reporte de Seguridad de Presas.No esta claro si se solicitará más información de la mencionada en la Norma, ó si el proceso de categorización es distinto del que se esta realizando actualmente.

2.1.4. – Características complementarias a la categorización

REQUERIMIENTOS DE LA NORMACriterios de Evaluación y Diseño

• Hidrológicos

“En el proyecto y en la explotación de la presa se definirán razonadamente, en función de la categorización frente al riesgo de la misma, tres tipos de crecidas afluentes al embalse:

- Crecida de Desvío del Río: Es la crecida que, en función del riesgo potencial asumible, se adopta en el proyecto de los desvíos provisorios y dispositivos de descarga durante la fase de construcción de la presa.

- Crecida de Proyecto: Máxima crecida que debe tenerse en cuenta para el dimensionado del aliviadero, los dispositivos de descarga y las estructuras de disipación de energía, de forma que funcionen correctamente.

- Crecida Extrema de Verificación: La mayor crecida que la presa debe soportar. Supone un escenario límite al cual puede estar sometida la presa sin que se produzca su rotura, admitiendo márgenes de seguridad más reducidos.”

5.1 Crecidas a considerar


Qv : Caudal máximo de verificaciónCMP: Crecida Máxima ProbableQ 1.000: Crecida de recurrencia media 1.000 añosAER: Análisis Económico de Riesgos

Apéndice C: Criterios para la evaluación de crecidas

Hidrológicos

NORMA DIFICULTAD ENCONTRADACATEGORÍA DE LA

PRESACRECIDA DE DISEÑO

[m3/s]Desconocimiento de la crecida de diseño en presas antiguas.A Qd = % CMP ó Q Q5.000

B Qd = % CMP ó Q Q1.000 ó AERC Qd = Q 100


Qv : Caudal máximo de verificaciónCMP: Crecida Máxima ProbableQ 1.000: Crecida de recurrencia media 1.000 añosAER: Análisis Económico de Riesgos

Apéndice C: Criterios para la evaluación de crecidas

Hidrológicos

NORMA DIFICULTAD ENCONTRADACATEGORIA DE LA

PRESACRECIDA DE VERIFICACION

[m3/s]Presas antiguas categoría A, no fueron diseñadas para crecidas 1:10000 añosA Qv = CMP ó Q Q10.000

B Qv = % CMP ó Q Q5.000 ó AERC Qv = Q Q150


NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“En las fases de proyecto y explotación se definirán los niveles de embalse siguientes: a) Nivel Máximo para la Condición de

Emergencia (NMCE)b) Nivel Máximo de Operación

Extraordinaria (NMOE)b) Nivel Máximo de Operación Normal

(NMON)c) Nivel Mínimo de Operación Normal

(NmiON)d) Nivel Mínimo de Operación

Extraordinaria (NmiOE)A partir de los niveles característicos definidos precedentemente se fijan intervalos o franjas de niveles en que se divide el embalse para establecer su Norma de Operación.”

No hay diferencia entre distintos tamaños de presas y capacidades de embalses.No aplica en todos los casos.

En Panamá tenemos muchas presas de vertedero libre de baja altura con un embalse poco considerable.

5.2 Niveles característicos del embalse

Hidrológicos


NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA

“Se definen las diferentes franjas o intervalos en que se divide el embalse para adoptar su Norma de Operación, detalle que puede apreciarse en el croquis siguiente:

No hay distinción entre tamaños de presas.No aplica en todos los casos.

Apéndice D: Franjas de operación del embalse

Hidrológicos

NmiOE

NmiON

NMON

NMOENMCE FRANJA DE EMERGENCIA

FRANJA DE ATENUACIÓN DE CRECIDAS

FRANJA DE OPERACIÓN NORMAL

FRANJA DE OPERACIÓN EXTRAORDINARIA


6.2 -Sismo de Operación Normal (SON)• … “evento con el 50 % de probabilidad”.• “No se relacionará la elección del SON con ninguna

categorización ó calificación de la presa”.• “La determinación del SON esta relacionada exclusivamente

con la operación normal de la presa”.

6.3 - Sismo Máximo de Verificación (SMV)• “Es el evento máximo aceptado que la presa debe resistir”.• Relacionado con la categoría de la presa.


NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA

Categorización de la presa

Riesgo potencial Sismo de verificación Falta de información

Presas antiguas: No tienen estudios sísmicos.Presas nuevas: Los estudios sísmicos no muestran aceleraciones sísmicas según su recurrencia. Algunos estudios no presentan el SMC.

A Alto Sismo Máximo Creíble (SMC)

B Significativo Sismo de 1.000 a 5.000 años de recurrencia

C Bajo Sismo de 100 a 200 años de recurrencia

6.3.1. - Características

Sísmicos


NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“3.1.- Procedimiento General

Para la determinación de los sismos que serán utilizados para realizar la verificación estructural de las presas se establece seguir los siguientes pasos: a.- Considerar la categorización sísmica de la zona de emplazamiento de la presa, usada para el diseño y cálculo de las construcciones en general, con el fin de definir la sismicidad del lugar.

En el caso de tratarse de zonas de sismicidad muy reducida o reducida, no será necesario realizar ningún estudio especial de sismicidad aunque deberá verificarse la estabilidad de estructuras y equipos con la aceleración máxima de la fundación dada por los reglamentos usados para el diseño de edificios para servicio públicos.

En el caso de tratarse de zonas de mayor sismicidad…b.- Definir en el caso de zonas con sismicidad “moderada” o mayor, la extensión alrededor de la presa a considerar como área de influencia de los eventos sísmicos.”

¿En qué documento se debe verificar la categorización sísmica de la zona de emplazamiento de la presa?En el Reglamento Estructural Panameño (REP), no se definen las zonas como de sismicidad “reducida, moderada ó elevada”.

Sísmicos

Apéndice E: Caracterización de los sismos para las verificaciones estructurales de las presas

REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa

NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“La calificación de una presa indica cual es el grado de riesgo que presenta la misma para ocasionar los potenciales daños con los que la han categorizado, en el caso de entrar en emergencia o eventualmente en colapso…Los Responsables Primarios realizarán los estudios correspondientes y presentarán toda la información generada por los mismos juntamente con la solicitada por la ASEP (por medio de la UTESEP), que calificará a la presa a partir de la información suministrada y de las categorías establecidas en la presente norma.”

Se desconoce quiénes conforman a la UTESEP.No se define claramente el procedimiento para calificar a la presa.Se solicitará información adicional a la especificada en la Norma?

3.1.- Diagnóstico y Calificación


1

•Categorizar la presa

2

•Determinar la crecida de verificación

3

•Determinar el sismo de verificación

4

•Definir parámetros geotécnicos

5

•Realizar análisis de estabilidad


Análisis de Estabilidad

Condición Normal

Nivel del embalse NMON, Sistema de alivio de sub-

presiones funcionando en su totalidad, No sismo, No

empujes por azolves.

Condición Eventual

Nivel del embalse entre NMON y NMOE, Sistema

de alivio de sub-presiones funcionando

parcialmente, Sismo < ó = SON, Empujes por azolves.

Condición Extraordinaria

Nivel del embalse NMCE, Sistema de alivio

de sub-presiones no funcionando, Sismo

(SMV).

7.2 – Condiciones y acciones actuantes en la etapa de operación

“Se resumen las distintas condiciones y acciones de verificación estructural actuantes durante la operación de una presa.”

Dificultad encontrada: Falta

de información


Tipo MagnitudValores admisibles

Condición Normal

Condición Eventual

Condición Extrema

Gravedad

Estabilidad al deslizamiento computando solo fricción FS >= 1.35 FS >= 1.1 FS >= 1.0

Estabilidad al deslizamiento computando fricción + cohesión FS >= 2.7 FS >= 1.8 FS >= 1.35

Excentricidad Carga Vertical e/d <= 1/5.5 e/d <= 1/3.5 e/d <= ½

Presión sobre Fundación <= 1.10 x pr.adm

<= 1.45 x pr.adm

<= 1.66 x pr.adm

Apéndice B – Requerimientos para la verificación estructural


NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA“En el caso que realizadas las verificaciones para los eventos de seguridad se haya encontrado que no cumple con alguno de ellos, la presa será declarada en Incumplimiento de la Condición de Seguridad, debiéndose aplicar lo estipulado en el PADE para tales situaciones.”“El incumplimiento de la condición de seguridad podrá deberse a la falta de la misma en las estructuras principales o en el equipamiento, correspondiendo aplicar un escenario de PADE consistente en la rotura o falla de un elemento inseguro, o la necesaria operación extraordinaria, lo que puede en todos los casos ser pronosticable.”En cambio, si fuera remediable por medio de una medida de mitigación, deberá operar la presa bajo una operación normal restringida, debiéndose aplicar lo estipulado en el PADE para este caso.

La calificación de la presa afecta los análisis del PADE y la evaluación de los escenarios de emergencia.

3.2.- Condición de Seguridad Permanente/ 3.3. – Incumplimiento de la condición de seguridad

CONTROLES DE INSTRUMENTACIÓN

Caudales drenados por el

macizo de fundación

Deformaciones y movimientos de

la presa

Presiones Intersticiales y sub-presiones

Temperatura Efectos sísmicos

8.2.2.1. – Mediciones e Inspecciones

Dificultad encontradaNo hay diferencia entre tamaños de presas

CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINA

Clasificación de las Inspecciones Frecuencias típicas de InspecciónClase de

Inspección

Propósito

de la Inspección

Tipos de

Inspectores

Clasificación según impacto potencial

Alto Mediano Bajo

Rutinaria Nota No. 1 Personal del Responsable

Primario

Semanal a mensual

Mensual Mensual a Trimestral

Intermedia Nota No. 2 Asesores Técnicos Anual Anual Anual a Bianual

Global Nota No. 3 Asesores Técnicos y Especialistas

Cada 5 años Entre 7 años Cada 10 años

Especial Nota No. 4 Asesores Técnicos y Especialistas

Requerida según

evento ocurrido

Requerida según

evento ocurrido

Requerida según

evento ocurrido

Emergencia Nota No. 5 Asesores Técnicos y Especialistas

Requerida según deficiencia detectada



Apéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las obras

Cuadro Nº 1: Obras en Operación Normal - Características de las Inspecciones

Tipo de Sistema

Categoría de Riesgos en la presa: Bajo

Primer Llenado Año 1 Año 2 Año 3

Posterior

Rutinarios

Medición de instrumental centralizado

Diaria c/2 días Semanal Semanal Semanal

Medición de instrumental Manual c/2dias Semanal Mensual Quincenal Mensual

Mediciones Geodésicas Semanal Quincenal Bimensual Semestral Anual

Inspecciones Básicas Diarias Quincenal Mensual Bimensual Bimensual

CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINA

Apéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las obras

Cuadro Nº 2: Frecuencias Mínimas de Toma de Lecturas de los Sistemas Instrumentales

Dificultad encontrada

Muchas presas en Panamá no cuentan con equipos de instrumentación.Presas categorías C, toma de lecturas muy frecuentes.

Tipo de Sistema

Categoría de Riesgos en la presa: Significativo


Posterior

Rutinarios

Medición de instrumental centralizado Diaria c/2 días 2/semana Semanal Semanal

Medición de instrumental Manual c/2dias Semanal Quincenal Quincenal Mensual

Mediciones Geodésicas Semanal Quincenal Mensual Trimestral Semestral

Inspecciones Básicas Diarias Semanal Quincenal Quincenal Mensual

Cuadro Nº 2: Frecuencias Mínimas de Toma de Lecturas de los Sistemas Instrumentales

CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINAApéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las

obras

Tipo de Sistema

Categoría de Riesgos en la presa: Alto


Posterior

Rutinarios

Medición de instrumental centralizado Diaria Diaria c/2dias 2/semana Semanal

Medición de instrumental Manual c/2dias 2/semana Semanal Quincenal Quincenal

Mediciones Geodésicas Semanal Quincenal Mensual Bimestral Trimestral

Inspecciones Básicas Diarias 2/semana Semanal Quincenal Mensual

CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINAApéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las

obrasCuadro Nº 2: Frecuencias Mínimas de Toma de Lecturas de los Sistemas Instrumentales

Las presas nuevas están iniciando la toma de lecturas de instrumentación por tal razón no se han fijado umbrales por alerta en los PADE.

CONTROLESFORMULARIO DE INSPECCIÓNG. REGISTRO FOTOGRÁFICO

Estribo Izquierdo de la Presa

Vista de filtración en el muro del Estribo Izquierdo

CONTROLES - INSPECCIONES

CONTROLES - INSPECCIONES

Presa Baitún - GaleríaPresa Bajo de Mina - Alineamiento de la coronación

RECOMENDACIONES• Preparación de una Guía Técnica para la

redacción del RSP.• Implementación y control de un archivo técnico

de la obra.• Definición de Reglamento a utilizar para la

zonificación sísmica de áreas.• Reevaluación de niveles característicos del

embalse y Normas del embalse para presas de baja altura y volumen reducido.

RECOMENDACIONES• Definir adecuadamente el procedimiento de

categorización y calificación de las presas.• Las presas categoría C, no requieren de una

calificación, ya que, aunque fallen no representan un peligro para la comunidad.

• La instrumentación solicitada para presas de baja altura y embalses mínimos, debe ser reevaluada. No pueden ser evaluadas al igual que presas categoría A ó B.

Gracias

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