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29 de febrero de 2016 | por: Equipo Comunicación | 0 comentarios

Investigación en seguridad de presas y aliviaderos (I)

En los dos próximos artículos exponemos las herramientas, técnicas y metodología más utilizadas en la seguridad de presas y aliviaderos en España

seguridad de presas y aliviaderos

La creciente demanda de seguridad en las sociedades modernas ha dado lugar a la elaboración de nuevos reglamentos y manuales técnicos para proteger las infraestructuras críticas en países de todo del mundo, y, en este marco se ha incluido la seguridad de presas y aliviaderos.

Uno de estos grupos de infraestructuras críticas son las presas, y, como resultado, será necesario en los próximos años actuar en numerosas presas existentes. Existe, por tanto, una necesidad de medidas rentables que han de conseguirse, ineludiblemente, a través de un avance tecnológico que puede proceder, en una parte importante, del avance en el conocimiento de lo que hoy conocemos como “medidas no convencionales”.

En este sentido, en España, uno de los países más representativos del sector (tanto por número de presas como por experiencia y tecnología tanto en ingeniería como en construcción) el Grupo de Investigación en Seguridad de Presas y Aliviaderos (SERPA) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), el Centro Internacional de Métodos Numéricos para la Ingeniería (CIMNE) y el Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX han establecido en los últimos tiempos una alianza estable para la investigación de diversos aspectos relacionados con la seguridad de las presas.

Sus líneas prioritarias de investigación son:

– Aliviaderos: Aumento de su capacidad en presas existentes y tipologías no convencionales.

Mecanismos de rotura de presas de materiales sueltos y sistemas de protección para mejorar su seguridad.

Análisis del comportamiento de presas y evaluación de su seguridad con el apoyo de técnicas de inteligencia artificial.

Entre los integrantes de los equipos de investigación se cuenta con ingenieros con amplia experiencia profesional en el sector de la ingeniería de presas, lo que ha permitido orientar sus líneas de investigación a la resolución de problemas prácticos relevantes en el contexto actual de la tecnología.

Se muestra a continuación una breve semblanza de las líneas de investigación expuestas, comenzando en este primer post por la línea dedicada a protecciones y mecanismos de rotura de presas de materiales sueltos

Protecciones de presas: ACUÑA/DIABLO

Múltiples técnicas de protección de presas de tierra se han aplicado con éxito en todo el mundo, aunque muchas de ellas todavía no se han testado adecuadamente para darles generalidad. Esto ha derivado en una falta de credibilidad para los potenciales usuarios que prefieren soluciones más convencionales y costosas. Por este motivo y con objeto de que se generalice su uso, aún son necesarias investigaciones adicionales para mejorar los criterios y metodologías de diseño actuales de protecciones y aliviaderos no convencionales.

Un caso particular de técnica de protección y aliviadero no convencional son los bloques prefabricados de hormigón en forma de cuña (wedge shaped concrete blocks, WSB). Esta tecnología tiene una larga historia y ha demostrado su fiabilidad práctica, pero tuvo un desarrollo lento a través de décadas.

Su fundamento es sencillo, la estabilidad de los bloques en forma de cuña se basa en la presión positiva del agua impactando sobre la cara superior de cada bloque, la superposición, y el desarrollo de presiones negativas en la base del bloque debido a las presiones negativas generadas en la contrahuella del escalón, que se transmiten generando succiones en dicha bases. Todo ello apoyado en un adecuado drenaje bajo las losas que han permitido demostrar a los WSB’s han demostrado ser altamente estables incluso en condiciones muy desfavorables.

seguridad de presas y aliviaderos

Tras la construcción de la presa de Barriga (2007) en España, en la que se dispuso un aliviadero WSB sobre el propio cuerpo de presa de escollera, se puso de manifiesto la falta de criterios generales de diseño, y se planteó el proyecto de investigación ACUÑA, que tendrá continuidad en los próximos tres años (2015-2017) con el proyecto DIABLO. El objetivo final de ambos proyectos es completar el conjunto de conocimientos necesarios para disipar las incertidumbres teóricas en cuanto a los criterios generales de diseño de protecciones WSB y mejorar el diseño hidráulico y estructural de los bloques WSB disponibles en la actualidad.

seguridad de presas y aliviaderos

 

En este línea de investigación, y dentro de las actividades recientes del Grupo SERPA debe resaltarse la organización en noviembre del año 2014, en la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid el Seminario Internacional Protections 2014.

Como su nombre indica el seminario versó sobre diversos tipos de soluciones no convencionales mediante protecciones para aliviaderos en pequeñas presas o balsas de riego y que consideramos que pueden ser el futuro de este tipo de obras, sobre todo de cara a optimizar costes.

Desde el punto de vista eminentemente técnico estamos convencidos que a estas soluciones, que han tenido una evolución muy lenta durante las últimas décadas (esto no lo hemos inventado nosotros; los americanos y la antigua Unión Soviética abrieron el camino en los años 80), solo lo les hacía falta un empujón para completar el cuerpo del conocimiento sobre los mismos que consideramos que ya ha comenzado a nivel mundial (USA, Suecia, Noruega, España, etc..) con una serie de investigaciones complementarias que permitirán, en pocos años, que se integren en la panoplia de posibilidades del ingeniero proyectista de presas y balsas.

El Seminario resultó un éxito a nivel técnico y organizativo puesto que contó con 76 inscritos, participación de los cinco continentes y 21 nacionalidades diferentes, contando a su vez con el apoyo institucional de ICOLD, SPANCOLD, CEDEX e IAHR que son los organismos más representativos a nivel nacional e internacional en ingeniería de presas.

seguridad de presas y aliviaderos

 

Adicionalmente, y ante el éxito cosechado, la delegación norteamericana, encabezada por el profesor Christopher I. Thorton (Colorado State University), y William Fiedler, ingeniero del Bureau of Reclamation de USA, se han encargado de la coordinación y organización de la segunda edición del Seminario que se celebrará en Colorado entre el 7 y el 9 de septiembre de este año 2016 (Protections 2016) con la también colaboración del Grupo SERPA y de CIMNE y el apoyo institucional de SPANCOLD.

seguridad de presas y aliviaderos

La implicación de la delegación norteamericana en las líneas de investigación del Grupo SERPA dota de una mayor dimensión e importancia a las actividades desarrolladas desde nuestro país en investigación en ingeniería de presas.

Además, y como muestra de la intención por parte de los norteamericanos de potenciar este tipo de soluciones se presentó en Europa el Manual de la Federal Emergency Management Agency (FEMA) de los U.S.A.: “Overtopping Protection for Dams“, donde la presa de Barriga aparece como uno de los principales ejemplos de realización de obra con protecciones. Este Manual es un texto divulgativo y claro, recomendándose su lectura para una primera aproximación a este tipo de soluciones.

Por último debe indicarse que el Seminario Protections 2014 ha dado lugar a la publicación internacional de un libro en el que se difunde el estado del arte de las investigaciones llevadas a cabo y que es distribuido por la prestigiosa editorial técnica Balkema.

Francisco Javier Caballero, profesor del Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Obras Hidráulicas

Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Obras Hidráulicas

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