Transcript arhsa – rsp

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 - RSP
No.
Central
Hidroeléctrica
Responsable Primario
Fecha
1
Pedregalito 1
Generadora Pedregalito, S.A.
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
Abril, 2010
ESTRUCTURA DEL REPORTE
Descripción
Control
Sismicidad
Crecidas
Categorización
Calificación
Requerimientos
de Seguridad
REQUERIMENTOS DE LA NORMA
7.3.1. Fases de Investigación
“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.”
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
7.3.2. – Informes (Informe Fase I)
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.
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
7.3.2. – Informes (Informe Fase I)
NORMA
DIFICULTAD ENCONTRADA
“Contará, entre otra, con la siguiente Falta de información, principalmente
información:
en las presas antiguas.
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
…”
No cuentan con planes de manejo de
embalses.
No cuentan con memorias de diseño ni
estudios.
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Categorización de la Presa
2.1.3.- Categorización adoptada
CATEGORÍA
RIESGO
A
ALTO
B
SIGNIFICATIVO
Incierto (localización rural con
Seguro (en uno o más
Pérdida directa
pocas residencias y solamente
desarrollo residencial,
de vidas
desarrollo
transitorio
o
comercial o industrial)
industrial)
Interrupción
de
Pérdida
de instalaciones esenciales Interrupción de instalaciones
servicios
y
de
vías
de esenciales y de vías de
esenciales
comunicación a niveles comunicación
críticos
Extensa
sobre
Pérdidas
en
Mayor afectación pública y
instalaciones públicas y
Propiedades
en instalaciones privadas
privadas
Pérdidas
Ambientales
C
BAJO
No se esperan (debido a la
localización
rural
sin
viviendas)
Ninguna interrupción de
servicios, las reparaciones
de los daños es simple o
rápidamente reparable
Tierras agrícolas privadas,
equipos y edificios aislados
Alto costo de la
Se requiere una mitigación
mitigación o imposible
Daño incremental mínimo
importante.
de mitigar
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Categorización de la Presa
2.1.3.- Categorización adoptada
NORMA
CATEGORÍA
RIESGO
A
ALTO
B
SIGNIFICATIVO
C
BAJO
Pérdida directa de vidas
DIFICULTAD ENCONTRADA
Seguro (en uno o más desarrollo
residencial,
comercial
o No se define la cantidad.
industrial)
Incierto (localización rural con
pocas residencias y solamente No se define la cantidad.
desarrollo transitorio o industrial)
No se esperan (debido a la No se define la precisión
localización rural sin viviendas)
del análisis.
¿Es necesario realizar un modelo hidráulico para conocer con
mayor precisión los resultados de la mancha de inundación?
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Categorización de la Presa
2.1.4. – Características complementarias a la categorización
NORMA
DIFICULTAD ENCONTRADA
“La ASEP (por medio de la UTESEP) El consultor esta realizando la
tomará la decisión final sobre la categorización de la presa de acuerdo a
categorización de la presa. Los lo estipulado en la Norma, y se esta
Responsables Primarios de cada presa incluyendo en el Reporte de Seguridad
recabarán y presentarán toda la de Presas.
información que se les solicite para lograr No esta claro si se solicitará más
estos fines.”
información de la mencionada en la
Norma, ó si el proceso de
categorización es distinto del que se
esta realizando actualmente.
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Criterios de Evaluación y Diseño
• Hidrológicos
5.1 Crecidas a considerar
-
-
-
“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.”
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Criterios de Evaluación y Diseño
Hidrológicos
Apéndice C: Criterios para la evaluación de crecidas
NORMA
CATEGORÍA DE LA
PRESA
A
B
C
Qv :
CMP:
Q 1.000:
AER:
CRECIDA DE DISEÑO
[m3/s]
Qd = % CMP ó Q Q5.000
Qd = % CMP ó Q Q1.000 ó AER
Qd = Q 100
Caudal máximo de verificación
Crecida Máxima Probable
Crecida de recurrencia media 1.000 años
Análisis Económico de Riesgos
DIFICULTAD ENCONTRADA
Desconocimiento de la
crecida de diseño en
presas antiguas.
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Criterios de Evaluación y Diseño
Hidrológicos
Apéndice C: Criterios para la evaluación de crecidas
NORMA
CATEGORIA DE LA
PRESA
A
B
C
Qv :
CMP:
Q 1.000:
AER:
CRECIDA DE VERIFICACION
[m3/s]
Qv = CMP ó Q Q10.000
Qv = % CMP ó Q Q5.000 ó AER
Qv = Q Q150
Caudal máximo de verificación
Crecida Máxima Probable
Crecida de recurrencia media 1.000 años
Análisis Económico de Riesgos
DIFICULTAD ENCONTRADA
Presas antiguas categoría
A, no fueron diseñadas
para crecidas 1:10000 años
REQUERIMIENTOS
DE
LA
NORMA
Hidrológicos
5.2 Niveles característicos del embalse
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.
REQUERIMIENTOS
DE
LA
NORMA
Hidrológicos
Apéndice D: Franjas de operación del embalse
NORMA
DIFICULTAD ENCONTRADA
“Se definen las diferentes franjas o intervalos No hay distinción entre tamaños de
en que se divide el embalse para adoptar su presas.
Norma de Operación, detalle que puede No aplica en todos los casos.
apreciarse en el croquis siguiente:
NMCE
NMOE
NMON
NmiON
NmiOE
FRANJA DE EMERGENCIA
FRANJA DE ATENUACIÓN
DE CRECIDAS
FRANJA DE OPERACIÓN
NORMAL
FRANJA DE OPERACIÓN
EXTRAORDINARIA
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Criterios de Evaluación y Diseño
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.
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Criterios de Evaluación y Diseño
Sísmicos
6.3.1. - Características
NORMA
Categorización
de la presa
A
B
C
Riesgo
potencial
Alto
DIFICULTAD
ENCONTRADA
Falta de información
Presas antiguas: No
Sismo Máximo Creíble (SMC) tienen estudios sísmicos.
Sismo de 1.000 a 5.000 años Presas nuevas: Los
Significativo
estudios sísmicos no
de recurrencia
muestran aceleraciones
sísmicas
según
su
Sismo de 100 a 200 años de recurrencia.
Bajo
recurrencia
 Algunos estudios no
presentan el SMC.
Sismo de verificación
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Sísmicos
Apéndice E: Caracterización de los sismos para las verificaciones estructurales
de las presas
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”.
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Calificación de la Presa
3.1.- Diagnóstico y Calificación
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?
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Calificación de la Presa
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
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Calificación de la Presa
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.”
Análisis de
Estabilidad
Condición
Normal
Condición
Eventual
Condición
Extraordinaria
Nivel del embalse
NMON, Sistema de alivio
de sub-presiones
funcionando en su
totalidad, No sismo, No
empujes por azolves.
Nivel del embalse entre
NMON y NMOE, Sistema
de alivio de subpresiones funcionando
parcialmente, Sismo < ó =
SON, Empujes por
azolves.
Nivel del embalse
NMCE, Sistema de
alivio de sub-presiones
no funcionando, Sismo
(SMV).
Dificultad
encontrada: Falta
de información
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Calificación de la Presa
Apéndice B – Requerimientos para la verificación
estructural
Valores admisibles
Gravedad
Tipo
Magnitud
Condición
Normal
Condición
Eventual
Condición
Extrema
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
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Calificación de la Presa
REQUERIMIENTOS DE LA NORMA
Calificación de la Presa
3.2.- Condición de Seguridad Permanente/ 3.3. –
Incumplimiento de la condición de seguridad
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.
CONTROLES DE INSTRUMENTACIÓN
8.2.2.1. – Mediciones e Inspecciones
Caudales
drenados por el
macizo de
fundación
Deformaciones
y movimientos
de la presa
Presiones
Intersticiales y
sub-presiones
Dificultad encontrada
No hay diferencia entre tamaños de presas
Temperatura
Efectos
sísmicos
CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINA
Apéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las
obras
Cuadro Nº 1: Obras en Operación Normal - Características de las Inspecciones
Clasificación de las Inspecciones
Clase de
Propósito
Tipos de
Inspección
de la
Inspección
Inspectores
Rutinaria
Nota No. 1
Intermedia
Frecuencias típicas de Inspección
Clasificación según impacto potencial
Alto
Mediano
Bajo
Personal del
Responsable
Primario
Semanal a
mensual
Mensual
Mensual a
Trimestral
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 Requerida según
y Especialistas
evento ocurrido
Requerida según
Requerida según
evento ocurrido
evento ocurrido
Asesores Técnicos Requerida según
y Especialistas
deficiencia
detectada
Requerida según
deficiencia
detectada
Requerida según
deficiencia
detectada
Emergencia
Nota No. 5
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
Categoría de Riesgos en la presa: Bajo
Tipo de Sistema
Medición de
instrumental
centralizado
Medición de
instrumental Manual
Mediciones Geodésicas
Inspecciones Básicas
Posterior
Primer
Llenado
Año 1
Año 2
Año 3
Diaria
c/2 días
Semanal
Semanal
Semanal
c/2dias
Semanal
Mensual
Quincenal
Mensual
Quincenal Bimensual
Semestral
Anual
Quincenal
Bimensual Bimensual
Semanal
Diarias
Mensual
Rutinarios
Dificultad
encontrada
Muchas presas en
Panamá
no
cuentan
con
equipos
de
instrumentación.
Presas categorías
C, toma de lecturas
muy frecuentes.
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
Categoría de Riesgos en la presa: Significativo
Tipo de Sistema
Posterior
Primer
Llenado
Año 1
Año 2
Año 3
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
Diarias
Semanal
Quincenal
Quincenal
Mensual
Inspecciones Básicas
Rutinarios
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
Categoría de Riesgos en la presa: Alto
Tipo de Sistema
Posterior
Primer
Llenado
Año 1
Año 2
Año 3
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
2/semana
Semanal
Quincenal
Mensual
Inspecciones Básicas
Diarias
Rutinarios
Las presas nuevas están iniciando la toma de lecturas de instrumentación
por tal razón no se han fijado umbrales por alerta en los PADE.
CONTROLES
FORMULARIO DE INSPECCIÓN
G. REGISTRO FOTOGRÁFICO
Estribo Izquierdo de la Presa
Vista de filtración en el muro del Estribo Izquierdo
CONTROLES - INSPECCIONES
CONTROLES - INSPECCIONES
Presa Baitún - Galería
Presa 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.