E.T.S. DE INGENIERIA CIVIL OBRAS HIDRAULICAS CURSO 2017-2018
AUSCULT A USCULTA A CIÓN DE PRESAS
Ángel García Cantón Rafael Martínez Alonso
AUSCULTA A USCULTACIÓN CIÓN DE PRESAS. • Conj Conjun unto to de activ ctivid ida ades des desti estin nadas a con conocer cer el comp compo ortam tamien iento real eal de una presa que se llevan a cabo mediante técnicas especiales de medición y que tras un proceso posterior de depuración y análisis de los los dato datoss obse observ rvad ados os perm permititen en prof profun undi diza zarr en la seguridad glob lobal de la presa. • Objetivo: – Prevenir accidentes e incidencias no deseadas que pongan en ries riesgo go la segu seguri rida dad d de la pres presa a (“la (“la pres presa a avis avisa” a”). ). – Verificar que las hipótesis adoptadas adoptadas en el diseño de la presa se cump cumple len n y en caso caso cont contra rari rio o adop adopta tarr las las medi medida dass opor oportu tuna nas. s. – Explotación adecuada de la presa (por ejemplo, maniobras maniobras y control de los los órga órgano noss de desa desagü güe) e) • Puede abarcar tod r toda as las las etapa tapass de la vida de la presa ( construcción, puesta puesta en carga carga,, explota xplotació ción n y puesta fuera de servicio) e incluso el proyecto. • Necesidad de complementar la auscultación con la obse observ rva ación ción y vigilancia rela relatitiva va a cues cuestition ones es no medi medibl bles es (apa (apari rici ción ón de hume humeda dade des, s, color color de filtra filtracio ciones nes,, aparic aparición ión de vegeta vegetació ción, n, etc). etc). • Ámb Ámbito ito mín mínimo: imo: pre presa (cuer cuerp po de presa y cimi cimie ento) to) y embalse alse.. • Auto Automa matitiza zaci ción ón de las las lect lectur uras as,, alma almace cena nami mien ento to y anál anális isis is.. Cali Calibr brac ació ión n
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AUSCULTACIÓN DE PRESAS. • RTSPE, art 21: Observación y control se extenderán a las características de: – – – – –
La presa El cimiento El embalse El agua almacenada Las generales del río y de la cuenca.
• RTSPE, art 33: obligación de disponer de un Plan coordinado de auscultación e inspecciones periódicas de la presa y del embalse orientado a la comprobación de su seguridad y estado de funcionamiento. Debe señalar: – Composición del equipo encargado de la toma de datos de auscultación. – Frecuencia de lectura de cada aparato. – Especificaciones para la recogida y procesado de la información y método para su interpretación.
AUSCULTACIÓN DE PRESAS. VARIABLES EXTERNAS A LA PRESA • Meteorológicas: disposición de una estación meteorológica para controlar – Temperatura – Precipitación (lluvia y nieve) – Evaporación – Viento – Humedad, radiación solar, etc. • Auscultación hidráulica e hidrológica: – Nivel de embalse: • Determinación de la cota de la lámina de agua (volumen almacenado): – Escalas limnimétricas de lectura directa. – Diferentes sensores con captación y registro continuo de señal (limnímetros, limnígrafos, etc).
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AUSCULTACIÓN DE PRESAS. VARIABLES EXTERNAS A LA PRESA • Auscultación hidráulica e hidrológica: – Aportaciones al embalse: • Estaciones de aforo en los cauces afluentes al embalse en zonas no afectadas por la curva de remanso. • Balance hidráulico: cálculo a partir del volumen almacenado y el volumen vertido. – Caudales vertidos: • Estaciones de aforo aguas abajo de la presa suficientemente alejadas del punto de reintegro al cauce de los caudales evacuados por los órganos de desagüe. • Aforos en conductos de desagüe mediante tuberías en presión (aforadores ultrasónicos y electromagnéticos) – Niveles piezométricos en el embalse: control mediante piezómetros si es necesario, fundamentalmente por problemas de estabilidad de laderas.
AUSCULTACIÓN DE PRESAS. VARIABLES EXTERNAS A LA PRESA. • Temperatura del agua en el embalse: – Motivos ambientales: selección de la cota de desagüe. – Motivos estructurales en presas de fábrica (evaluación de la distribución de temperaturas en el hormigón) – Disposición de termómetros. • Sismicidad: – Colocación de sismógrafos previamente a la construcción de la presa: • Zonas de alta sismicidad • Zonas donde es previsible sismicidad inducida (accidentes geológicos activos y altura de presa superior a 100 m)
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AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁB RICA. VARIABLES INTERNAS A LA PRESA. • Control de movimientos de la presa – Movimientos relativos: • Desplazamientos horizontales: péndulo directo
(Fuente: Manual del vigilante de la presa, MOPU, DGOH, 1987)
AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁB RICA. VARIABLES INTERNAS A LA PRESA. • Control de movimientos de la presa – Movimientos relativos: • Desplazamientos entre bloques: medidores de juntas: – Disposición triangular de clavos anclados en los bloques de hormigón contiguos. – Barras ancladas en cada bloque con puntas en los extremos cuya separación indica los movimientos relativos de la junta.
(Fuente: Manual del vigilante de la presa, MOPU, DGOH, 1987)
– Medidores internos de apertura de juntas mediante resistencia eléctrica embebidos en el hormigón.
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AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁB RICA. VARIABLES INTERNAS A LA PRESA. • Control de movimientos de la presa – Movimientos absolutos: • Desplazamientos horizontales: péndulo inverso .
(Fuente: Manual del vigilante de la presa, MOPU, DGOH, 1987)
AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁB RICA. VARIABLES INTERNAS A LA PRESA. • Control de movimientos de la presa – Movimientos absolutos: • Desplazamientos y giros determinados por geodesia a partir de la observación de hitos colocados sobre el paramento de aguas abajo desde puntos considerados fijos. • Desplazamientos horizontales mediante colimación. • Frecuencia semestral.
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AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁBRICA. VARIABLES INTERNAS A LA PRESA. • Control de tensiones – Determinación indirecta midiendo deformaciones en varias direcciones en la fábrica o en el cimiento mediante extensómetros. – Determinación de los módulos de deformación mediante ensayos en laboratorio en el hormigón o sobre el terreno en el cimiento. • Control de temperaturas – Temperaturas máximas alcanzadas durante el fraguado. – Control de la eficacia de las medidas de refrigeración del hormigón – Determinación del momento de inyección de juntas (presas arco o gravedad con juntas longitudinales) – Control de la temperatura en el interior del cuerpo de presa median termómetros embebidos en el hormigón a lo largo de varias secciones transversales (distribución de temperaturas).
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AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁB RICA. VARIABLES INTERNAS A LA PRESA.
• Control de variables hidráulicas – Filtraciones en la presa y terreno (drenes y galerías penetran en el cimiento) • Magnitud y variabilidad • Arrastres (cimiento) • Cunetas colectoras en las galerías y aforadores de control por zonas (vertedero triangular pared delgada) y total de la presa.
(Fuente: Manual del vigilante de la presa, MOPU, DGOH, 1987)
AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁB RICA. VARIABLES INTERNAS A LA PRESA.
• Control de variables hidráulicas – Presión intersticial:
• Contacto presa cimiento (subpresión)
• Control mediante piezómetros (habitualmente drenes con manómétros) • Verificación de las hipótesis de proyecto para garantizar la estabilidad de la presa • Distribución de presión intersticial al o largo de varias secciones transversales (2 ó 3 puntos de control por sección) • Magnitud y variabilidad
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AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁBRICA. PRINCIPALES VARIABLES INTERNAS A LA PRESA A CONTROLAR. • Presa de gravedad: – Supresión (piezómetros) – Movimientos (topografía, medidores de juntas y péndulos) – Filtraciones (aforadores en galerías) • Presas arco – Movimientos entre bloques en las juntas (medidores de juntas) – Tensiones en el cuerpo de presa y cimiento (extensómetros) – Temperaturas en el cuerpo de presa (termómetros) – Movimientos (topografía, medidores de juntas y péndulos) – Supresión (piezómetros) – Filtraciones (aforadores en galerías)
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AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁB RICA.
Presa de Cortes de Pallás. Arco-gravedad. H=112 m. Lcoronación=312 m. Río Júcar Fuente: Guías técnicas de seguridad de presas. Auscultación de las presas y sus cimentos, CNEGP, 2004.
AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁB RICA.
Presa de La Serena.Gravedad. H=91 m. Lcoronación=580 m. Río Zújar Fuente: Selección de presas españolas 1973-1993, MOPTMA y CNEGP, 1994.
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AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁB RICA.
Presa de Escalona.Arco- gravedad. H=78 m. Lcoronación=305 m. Río Escalona Fuente: Selección de presas españolas 1973-1993, MOPTMA y CNEGP, 1994.
AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE MATERIALES SUELTOS. PRINCIPALES VARIABLES INTERNAS A LA PRESA A CONTROLAR. • Movimientos absolutos: Métodos topográficos. • Movimientos relativos: – – – –
Inclinómetro Células de asiento Extensómetro de varillas Medidores de juntas en presas de pantalla de hormigón
• Tensiones – Piezómetros: Presión intersticial (u) – Células de presión: Presión total ( σ) – Presión efectiva: σ’= σ-u
• Filtraciones – Aforadores en galerías – Aforadores en cauce aguas abajo
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BIBLIOGRAFÍA • Comité Nacional Español de Grandes Presas, Guía técnica sobre Auscultación de las presas y sus cimientos, Madrid, 2004 • Comité Nacional Español de Grandes Presas, MOPTMA, Selección de grandes presas españolas (1973-1993) , 1994. • MOPU, Dirección General de Obras Hidráulicas, Manual del vigilante de la presa, Madrid, 1987. • Vallarino, E., Tratado básico de presas. Tomo II, Capítulo 9. Colegio de I. de Caminos, Canales y Puertos, Madrid, edición 2006.
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