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Preparación de Reportes de Seguridad de Presas en Panamá Por: Ing. Tomasa Muñoz.

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1 Preparación de Reportes de Seguridad de Presas en Panamá Por: Ing. Tomasa Muñoz

2 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.

3 NORMATIVA LEGAL Resolución AN Nº 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.

4 NUESTRA EXPERIENCIA - RSP No.Central Hidroeléctrica Responsable PrimarioFecha 1Pedregalito 1Generadora Pedregalito, S.A.Abril, Bajo de MinaIDEAL PANAMÁ, S.A.Agosto, Pedregalito 2Generadora Río Chico, S.A.Octubre, DolegaEnergía y Servicios de Panamá (ESEPSA)Diciembre, Macho de MonteEnergía y Servicios de Panamá (ESEPSA)Diciembre, Los Planetas ISaltos del Francolí, S.A.Diciembre, Paso AnchoPaso Ancho Hydro – Power Corp.Diciembre, Los AlgarrobosEnergía y Servicios de Panamá (ESEPSA)Enero, La YeguadaEnergía y Servicios de Panamá (ESEPSA)Enero, BaitúnIDEAL PANAMÁ, S.A.Agosto, 2012

5 ESTRUCTURA DEL REPORTE Descripción Categorización Calificación Requerimientos de Seguridad CrecidasSismicidad Control

6 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 Fases de Investigación

7 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA NORMADIFICULTAD 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 – Informes (Informe Fase I)

8 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA NORMADIFICULTAD 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 – Informes (Informe Fase I)

9 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Categorización de la Presa CATEGORÍAABC RIESGOALTOSIGNIFICATIVOBAJO 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 Categorización adoptada

10 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Categorización de la Presa NORMA DIFICULTAD ENCONTRADA CATEGORÍA Pérdida directa de vidas RIESGO A ALTO Seguro (en uno o más desarrollo residencial, comercial o industrial) No se define la cantidad. B SIGNIFICATIVO Incierto (localización rural con pocas residencias y solamente desarrollo transitorio o industrial) No se define la cantidad. C BAJO No se esperan (debido a la localización rural sin viviendas) No se define la precisión del análisis Categorización adoptada ¿Es necesario realizar un modelo hidráulico para conocer con mayor precisión los resultados de la mancha de inundación?

11 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Categorización de la Presa NORMADIFICULTAD 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 – Características complementarias a la categorización

12 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Criterios 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

13 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Criterios de Evaluación y Diseño Q v :Caudal máximo de verificación CMP:Crecida Máxima Probable Q :Crecida de recurrencia media años AER:Análisis Económico de Riesgos Apéndice C: Criterios para la evaluación de crecidas Hidrológicos NORMADIFICULTAD ENCONTRADA CATEGORÍA DE LA PRESA CRECIDA DE DISEÑO [m 3 /s] Desconocimiento de la crecida de diseño en presas antiguas. AQ d = % CMP ó Q Q5.000 BQ d = % CMP ó Q Q1.000 ó AER CQ d = Q 100

14 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Criterios de Evaluación y Diseño Q v :Caudal máximo de verificación CMP:Crecida Máxima Probable Q :Crecida de recurrencia media años AER:Análisis Económico de Riesgos Apéndice C: Criterios para la evaluación de crecidas Hidrológicos NORMADIFICULTAD ENCONTRADA CATEGORIA DE LA PRESA CRECIDA DE VERIFICACION [m 3 /s] Presas antiguas categoría A, no fueron diseñadas para crecidas 1:10000 años AQ v = CMP ó Q Q BQ v = % CMP ó Q Q5.000 ó AER CQ v = Q Q150

15 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA NORMADIFICULTAD 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

16 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA NORMADIFICULTAD 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

17 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 Sismo Máximo de Verificación (SMV) Es el evento máximo aceptado que la presa debe resistir. Relacionado con la categoría de la presa.

18 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Criterios de Evaluación y Diseño NORMADIFICULTAD 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. AAltoSismo Máximo Creíble (SMC) BSignificativo Sismo de a años de recurrencia CBajo Sismo de 100 a 200 años de recurrencia Características Sísmicos

19 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA NORMADIFICULTAD ENCONTRADA 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

20 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa NORMADIFICULTAD 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? Diagnóstico y Calificación

21 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

22 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa 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

23 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa TipoMagnitud Valores admisibles Condición Normal Condición Eventual Condición Extrema Gravedad Estabilidad al deslizamiento computando solo fricciónFS >= 1.35FS >= 1.1FS >= 1.0 Estabilidad al deslizamiento computando fricción + cohesión FS >= 2.7FS >= 1.8FS >= 1.35 Excentricidad Carga Verticale/d <= 1/5.5e/d <= 1/3.5e/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

24 REQUERIMIENTOS DE LA NORMA Calificación de la Presa

25 NORMADIFICULTAD 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 Condición de Seguridad Permanente/ 3.3. – Incumplimiento de la condición de seguridad

26 CONTROLES DE INSTRUMENTACIÓN Caudales drenados por el macizo de fundación Deformaciones y movimientos de la presa Presiones Intersticiales y sub-presiones Temperatura Efectos sísmicos – Mediciones e Inspecciones Dificultad encontrada No hay diferencia entre tamaños de presas

27 CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINA Clasificación de las InspeccionesFrecuencias típicas de Inspección Clase de Inspección Propósito de la Inspección Tipos de Inspectores Clasificación según impacto potencial AltoMedianoBajo RutinariaNota No. 1 Personal del Responsable Primario Semanal a mensual Mensual Mensual a Trimestral IntermediaNota No. 2Asesores TécnicosAnual Anual a Bianual GlobalNota No. 3 Asesores Técnicos y Especialistas Cada 5 añosEntre 7 añosCada 10 años EspecialNota No. 4 Asesores Técnicos y Especialistas Requerida según evento ocurrido Requerida según evento ocurrido Requerida según evento ocurrido EmergenciaNota No. 5Asesores 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

28 Tipo de Sistema Categoría de Riesgos en la presa: Bajo Primer Llenado Año 1Año 2Año 3 Posterior Rutinarios Medición de instrumental centralizado Diariac/2 díasSemanal Medición de instrumental Manual c/2diasSemanalMensualQuincenalMensual Mediciones GeodésicasSemanalQuincenalBimensualSemestralAnual Inspecciones BásicasDiariasQuincenalMensualBimensual 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.

29 Tipo de Sistema Categoría de Riesgos en la presa: Significativo Primer Llenado Año 1Año 2Año 3 Posterior Rutinarios Medición de instrumental centralizado Diariac/2 días2/semanaSemanal Medición de instrumental Manual c/2diasSemanalQuincenal Mensual Mediciones GeodésicasSemanalQuincenalMensualTrimestralSemestral Inspecciones BásicasDiariasSemanalQuincenal Mensual Cuadro Nº 2: Frecuencias Mínimas de Toma de Lecturas de los Sistemas Instrumentales CONTROLES – PRODUCCIÓN DE INFORMES DE RUTINA Apéndice F: Características y Frecuencias de los controles de las obras

30 Tipo de Sistema Categoría de Riesgos en la presa: Alto Primer Llenado Año 1Año 2Año 3 Posterior Rutinarios Medición de instrumental centralizado Diaria c/2dias2/semanaSemanal Medición de instrumental Manual c/2dias2/semanaSemanalQuincenal Mediciones GeodésicasSemanalQuincenalMensualBimestralTrimestral Inspecciones BásicasDiarias2/semanaSemanalQuincenalMensual 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 Las presas nuevas están iniciando la toma de lecturas de instrumentación por tal razón no se han fijado umbrales por alerta en los PADE.

31 CONTROLES FORMULARIO DE INSPECCIÓN G. REGISTRO FOTOGRÁFICO Estribo Izquierdo de la Presa Vista de filtración en el muro del Estribo Izquierdo

32 CONTROLES - INSPECCIONES

33 Presa Baitún - Galería Presa Bajo de Mina - Alineamiento de la coronación

34 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.

35 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.

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