Recursos hídricos
Diseño de obras hidráulicas en ingeniería
El objetivo de este trabajo es discutir la importancia de los posibles efectos del calentamiento calentamien to global sobre las componentes del ciclo hidrológico utilizadas para estimar los parámetros de diseño de obras hidráulicas y realizar una adecuada planificación de los recursos hídricos.
Por Rafael . eoane ! !"ngeniero en Planificación e "ngeniería de Recursos #idráulicos. $niversidad imón %olivar %olivar.. &enezuela. &enezuela. Profesor 'djunto (átedra de #idrología.)epartamento de #idráulica de la *acultad de "ngeniería+ $%'. "nvestigador del "nstituto ,acional del 'gua -",'+ $%' y del (/,"(E0. (/,"(E0. El problema es i mportante debido a 1ue relativamente relativamente pe1ueños cambios climáticos pueden producir significativos problemas en los recursos hídricos de distintas regiones y especialmente en cuencas hídricas ubicadas en zonas áridas y semiáridas. ,umerosas obras hidráulicas son de propósito m2ltiple+ si bien la mayoría de ellas tienen como un objetivo fundamental la producción de energía o el abastecimiento para riego contribuyen en forma sustantiva en el control de los escurrimientos+ para reducir los impactos sociales y económicos de la o currencia de eventos hidrológicos e3tremos. En este 2ltimo aspecto 1ueda definida la necesidad de contar con los modelos matemáticos para estimar los valores hidrológicos e3tremos y para planificar la operación de las obras hidráulicas construidas en sistemas hidrológicos complejos. 4a aplicación de modelos matemáticos necesita de una información hidrometeorológica e hidrológica adecuada para estimar los parámetros del modelo y verificar su capacidad para representar los distintos procesos hidrológicos 1ue ocurren en una cuenca hídrica. Entre los procesos hidrológicos más importantes para la "ngeniería se encuentran5 la transformación precipitación6caudal y el análisis de valores e3tremos de variables hidrológicas -por ejemplo5 intensidad de las precipitaciones o los caudales má3imos instantáneos anuales. 4os posibles impactos del calentamiento global sobre las componentes del ciclo hidrológico ya habían sido señalados en numerosos trabajos científicos publicados desde principios de los años 78 del siglo 99. 4os 2ltimos eventos hidrológicos observados en el mundo y en nuestro país+ y los resultados presentados en las 2ltimas conferencias internacionales sobre el tema+ muestran la importancia del problema. El :rupo "ntergubernamental "ntergubernamental de E3pertos en la Evolución del (lima -"ntergovernmental -"ntergovernmental Panel on (limate (hange+ "P(( ha señalado la importancia de distintos eventos ocurridos en 'm;rica 4atina+ entre los cuales se señalan las inundaciones en nuestro 4itoral. 4a #idrología estudia el ciclo hidrológico y sus componentes pero la "ngeniería centra su inter;s en resolver los problemas asociados con la estimación de valores e3tremos e3tremos -necesarios para el diseño de nuevas obras hidráulicas y la simulación y pronóstico de variables hidrológicas -necesarias para la operación de sistemas hidráulicos+ como sistemas de embalses para la generación hidroel;ctrica+ riego y el control de crecidas. 4os modelos para resolver problemas en "ngeniería pueden ser clasificados+ de acuerdo con
sus aplicaciones en 5a modelos para la estimación de valores e3tremos+ b modelos para la planificación de sistemas hídricos complejos y c modelos para el análisis de series temporales. El calentamiento global podría influir en los problemas anteriores planteando la necesidad de contar con un nuevo enfo1ue para los modelos matemáticos utilizados para estimar parámetros de diseño de nuevas obras hidráulicas y para controlar los escurrimientos para condiciones presentes y futuras+ distintas del pasado. (omo ya se ha señalado+ l a construcción de obras hidráulicas para distintos propósitos ha formado parte de las respuestas 1ue la "ngeniería ha dado a las necesidades de las sociedades desde sus primeros avances en el control de los caudales y de su variabilidad temporal. 4as distintas sociedades siempre fueron muy conscientes de la necesidad de contar con m;todos para el diseño de las obras de control de crecidas y para la planificación de los recursos hídricos. Por lo tanto+ los avances en la #idrología y la "ngeniería se enfocaron en el desarrollo de t;cnicas para mejorar el control del escurrimiento y de su variabilidad temporal. Es importante señalar 1ue en todos los casos anteriores las dos ciencias involucradas+ #idrología e "ngeniería+ desarrollan sus m;todos y modelos con una hipótesis subyacente muy importante5 las series temporales de las observaciones registradas en el pasado proveen la información de la estructura de los procesos aleatorios 1ue contin2an sin modificarse en el futuro. Es decir+ no cambian sus propiedades estadísticas con el tiempo. Esta característica llevaba directamente a la idea de 1ue contar con series hidrológicas más e3tensas permitía alcanzar las estimaciones más precisas para el diseño de obras hidráulicas con desarrollos más modernos. ' continuación se presentan dos ejemplos+ el primero discute la importancia de contar con nuevos modelos matemáticos y revisa algunos conceptos de la estimación de parámetros y en el segundo se presentan resultados obtenidos aplicando pruebas estadísticas en series de caudales observados en cuencas de la Patagonia. Valores hidrológicos extremos y parámetros de diseño de obras hidráulicas )a
88? describe la evolución de un m;todo de regresión para predecir crecidas e3tremas en cuencas sin información de caudales+ utilizando las series observadas en cuencas con información completa. 4uego+ discute los avances de los modelos aplicando el concepto 1ue ubica a la predicción como un problema de la "ngeniería y al desarrollo de modelos 1ue mejoran el entendimiento+ como un problema 1ue re1uiere un enfo1ue más científico. i continuamos con el análisis histórico de )a
4os dos modelos permitían resolver problemas prácticos de "ngeniería. El modelo para el análisis regional de caudales má3imos anuales fue diseñado para predecir caudales asociados con un período de retorno 1ue se utilizan para la construcción de carreteras+ puentes+ y diseño de vertederos ubicados en secciones sin datos. El modelo determinístico fue desarrollado para el planeamiento y el proyecto de obras hidráulicas. En la actualidad+ se están desarrollando nuevos modelos de valores e3tremos 1ue permitan relacionar los caudales con las características de las tormentas -por ejemplo5 el tamaño de celdas convectivas para poder estudiar la sensibilidad de los caudales e3tremos a las condiciones hidrológicas actuales y futuras. Es importante destacar la importancia de contar con estimaciones precisas de los caudales má3imos anuales para distintas regiones de nuestro país. Este re1uerimiento es especialmente válido para amplias zonas donde se debe estudiar la seguridad hidrológica de las presas construidas a principios del siglo pasado+ con m;todos hidrológicos ya superados y para condiciones hidrológicas posiblemente diferentes a las actuales y a las futuras. En nuestro país la mayor parte de la pob lación vive en un área 1ue representa el >CD del territorio nacional+ contando esta región con la mayor disponibilidad de agua. En el B@D del área restante+ se presentan condiciones de aridez y vive el BD de la población. ,uevas investigaciones indican 1ue para las regiones áridas y semi6áridas las estimaciones de caudales má3imos anuales presentan una mayor incertidumbre comparadas con las regiones h2medas (Meigh et al., 1997) . Esta realidad muestra la importancia del tema del control de inundaciones y plantea la necesidad de contar con un nuevo enfo1ue para el análisis de distintos escenarios hidrológicos futuros. En este punto+ se debe señalar la necesidad del análisis del concepto de período de retorno y las condiciones de aplicación para situaciones no estacionarias (Clarke, 2006) Planificación de los recursos hidráulicos. Un caso de estudio 4a evaluación del impacto en las variables hidrológicas de los posibles cambios asociados con el calentamiento global es de gran importancia para la planificación a largo plazo de los recursos hídricos de una cuenca. El sistema hidrológico seleccionado fue el del río ,eu1u;n dada la presencia del (omplejo (erros (olorados6Planicie %anderita. Este embalse tiene como principal objetivo la regulación de caudales má3imos 1ue podrían afectar a la ciudad del ,eu1u;n y como otros objetivos+ la generación hidroel;ctrica y el riego. 4a cuenca del río ,eu1u;n presenta un r;gimen hidrológico de tipo pluvionival con año hidrológico abril6marzo y el hidrograma mensual muestra la presencia de estacionalidad en las series de caudales (figura 1) . 4a metodología aplicada consistió en analizar la presencia de tendencias en distintas series de caudales+ y aplicar dos modelos matemáticos asociados. El primero de generación de variables de entrada al sistema hidrológico -precipitación y temperatura+ y el segundo de balance precipitación6caudal para estimar el efecto 1ue distintas modificaciones en las series temporales de precipitación y temperatura+ tienen sobre el caudal directo y las distintas variables de estado del modelo. En la figura > se presentan los histogramas de los caudales medios anuales 1ue muestran la sensibilidad del sistema hidrológico a distintos escenarios 1ue incluyen incrementos en la temperatura y disminución de la precipitación. En este e3perimento se observa la sensibilidad del sistema hidrológico a los cambios en las dos variables a escala mensual 1ue fueron simuladas con un modelo multivariado autorregresivo -eoane et al.+ >88. 4a prueba no param;trica de Fann6Gendall fue aplicada para la detección de tendencia+ utilizando una modificación 1ue resuelve la influencia de la autocorrelación de los datos en los resultados. 4a prueba fue aplicada para identificar la presencia de tendencias en las series de caudales má3imos+ medios y mínimos anuales.
/tra aplicación de la misma prueba para el análisis de los caudales medios anuales+ 1ue indican el comportamiento hidrológico promedio+ muestra cambios decrecientes en la serie de caudales observados en la estación Paso 4imay en la cuenca del río 4imay. Esta es una cuenca importante de la Patagonia dado 1ue en ella se han construido la mayor cantidad de obras de generación hidroel;ctrica y de control de crecidas+ 1ue representan el CHD de la potencia hidroel;ctrica instalada en el país -ecretaría de Energía+ >88C. $n análisis más e3tenso realizado con la información hidrológica observada en cuencas de la Patagonia -"" (omunicación ,acional+ >88B señala la presencia de tendencias decrecientes+ estadísticamente significativas+ en las series de caudales mínimos en Paso de los "ndios y Paso 4imay= puntos de cierre de las cuencas de los ríos ,eu1u;n y 4imay. El estudio de la presencia de tendencias en las series de caudales mensuales contribuyó a definir la importancia de los posibles cambios en l a forma de los hidrogramas observados en los sistemas seleccionados. e han identificado tendencias significativas en las series de caudales mensuales observados en los distintos sistemas hidrológicos analizados. El caso más concluyente corresponde al río 4imay+ donde se han identificado tendencias negativas significativas en las series de caudales observados en el periodo noviembre6marzo. e puede señalar 1ue e3isten otras series analizadas con caudales mensuales con tendencias negativas aun1ue no significativas5 ,eu1u;n -noviembre6abril+ (hubut -noviembre6julio y anta (ruz -febreroIjunio. El análisis de la evolución de lo s campos de precipitación estimados para la región con los modelos de circulación general indican una disminución de la precipitación y un aumento en la temperatura para el período octubreImarzo. Este es el período para el cual se han identificado tendencias 1ue indicarían una disminución de los caudales para la mayoría de los sistemas ubicados al sur del río (olorado.
Comentarios finales 4a importancia del análisis de los efectos del calentamiento global sobre lo s recursos hídricos plantea claramente un desafío para la #idrología y la "ngeniería. En este sentido+ se observa la necesidad de avanzar en el desarrollo de nuevos modelos matemáticos 1ue permitan considerar e3plícitamente los resultados de los modelos de circulación general. Estos modelos estiman las variables en escalas espaciales mayores 1ue las utilizadas por los modelos hidrológicos de uso más frecuente para la determinación de los valores e3tremos de las variables hidrológicas+ 1ue se utilizan en la verificación de los parámetros de diseño de las obras hidráulicas. 4os proyectos de "ngeniería 1ue i nvolucran el diseño de obras hidráulicas se construyen para satisfacer distintos re1uerimientos+ las obras de control de inundaciones muestran la necesidad de desarrollar nuevos modelos 1ue permitan contribuir a resolver los problemas 1ue se observan al diseñar obras para condiciones con mayor incertidumbre hidrológica. En este sentido+ se deben analizar los conceptos de período de retorno ante la presencia de tendencias en las series temporales+ y la e3istencia de autocorrelaciones significativas en las series de caudales mínimos 1ue tambi;n influyen en la relación caudales mínimos anuales6período de retorno. 4a necesidad de contar con una estimación precisa de la relación entre los valores e3tremos de la variable hidrológica seleccionada y su probabilidad de ocurrencia es un tema crucial para la seguridad de las presas actuales. 4os caudales de diseño de los vertederos de las presas construidas a principios del siglo 99 fueron estimados para condiciones hidrológicas pasadas y con m;todos hidrológicos obsoletos. Por lo tanto+ la construcción de nuevas obras hidráulicas y la verificación de las actuales hace necesario contar con estudios de frecuencia+ intensidad y duración de distintos eventos hidrológicos para condiciones hidrológicas presentes y futuras. 0ambi;n+ en la planificación hídrica se necesita contar con estimaciones 1ue consideren las condiciones futuras de los
recursos hídricos. En la planificación de la operación de sistemas hidrológicos complejos la presencia de tendencias 1ue indican posibles caudales decrecientes en algunos meses del año podría influir sobre la generación hidroel;ctrica en la Patagonia. En conclusión+ es necesario contar con mejor información hidrológica para poder evaluar la presencia de cambios y disponer de nuevos modelos y de m;todos de análisis para enfrentar la situación 1ue plantea el cambio de una hipótesis fundamental del diseño de obras hidráulicas en "ngeniería. Es decir+ 1ue las características estadísticas de las series utilizadas en el diseño de obras hidráulicas no son constantes en el tiempo.JJ
ibliografía (larKe+ R. 0. ->88B5 L'nálisis estadístico de eventos e3tremos en un conte3to no estacionarioL+ en El cambio climático en la cuenca del Plata. Editores &icente %arros+ Robin (larKe+ Pedro ilva )ias. (apítulo &+ págs. >8A6>>B. )a88?5 LPrediction versus $nderstandingL. Mournal of #ydrologic Engineering. '(E. Feigh+ M.R.N *.'.*ar1uharson and M.&.utcliffe -@AA?5 O' -> >>6>CC. eoane+ R.+ M.&ald;s and 4.M.Fata ->88.L(limate variability and climate change in Patagonian riversL. En Regional #ydrological "mpacts of (limatic (hange "mpact 'ssessment and )ecision FaKing. Edited by teAB. "%, @6A8@8>6@H6A= H88 pp >B6HB. "" (omunicación ,acional del :obierno de la Rep2blica 'rgentina a las partes de la (onvención Farco de las ,aciones $nidas sobre (ambio (limático.&.&ulnerabilidad de la Patagonia. ->88B+ 'rgentina.
INFLUENCIA DEL CAMBIO CLIMATICO EN EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS, EXISTIENTES Y FUTURAS TROFIN Florin
,
Bucarest de Academia T é cnica militar, email: [email protected]
INTRODUCCI ÓN El calentamiento global, se ha sentido especialmente en la última década del vigésimo siglo y temprano siglo XXI generando un aumento de los acontecimientos de tiempo extremos. Según estudios de previsiones, está estimado que sobre los prximo !"" a#os, el calentamiento global y consigo los $enmenos de tiempo extremo, traera implicaciones a la ingenier%a especi$icamente a su in$raestructura. &a'o estas condiciones $orestales de cambio de clima, la ingenier%a de rehabilitacin de las in$raestructuras, un asunto tpico que $rente al impacto requiere un dise#o adecuado. (os modelos numéricos disponibles cumplen con las capacidades computacionales como so$t)are*s
contemporáneos que
permiten a los
ingenieros la previsin ante situaciones comple'as debido a acontecimientos extremos.
+esa$ortunadamente, en todo el mundo, hay muy pocos estudios de caso para acercarse tales asuntos. quello es por qué este papel representa algo intrépido de intentar el asunto de impacto de cambio del clima en el presente y $uturo hydro- dise#o e in$raestructura técnicos. MATERIALES Y MÉTODOS
1. La influencia del cambio clim ático en la gestión de los recursos hí dricos (os cambios climáticos ya están ocurriendo. Estos a$ectan a los recursos h%dricos naturales y a los usuarios también. omo resultado, muchos pa%ses, incluyendo /umania ya han desarrollado nuevas estrategias a adaptarse a estos cambios. (os estudios sobre la in$luencia del cambio climático, incluidas las que llevan a cabo varias cuencas $luviales procedentes de /umania, han demostrado una reduccin del caudal medio anual, aumentando $luir en diciembre - per%odo enero, los aumentos máximos de $lu'o durante los meses de verano, la reduccin del grosor y la longitud de la capa de nieve debido a un aumento de la temperatura durante los meses de invierno. (a in$luencia del cambio climático en los usuarios del agua está menos estudiada0 pero es un hecho que las necesidades de agua tendran cierto aumento en un $uturo cercano. daptar las medidas encaminadas a la consecucin de estas condiciones, el plomo a un nuevo equilibrio entre los recursos h%dricos existentes y las necesidades del usuario. Este equilibrio se puede lograr actuando tanto en el aumento de los recursos h%dricos y la necesidad de agua, en el sentido de su disminucin. Es obvio que estas medidas están dirigidas a adoptar un nuevo en$oque de gestin del agua.
Se sabe que la parte socio - econmica de los recursos h%dricos naturales, que por las in$raestructuras de ingenier%a, está disponible para el uso del consumidor. Estas in$raestructuras están representados por tomas super$iciales de agua, presas, embalses, aducciones, etc.
2. La influencia de cambio clim ático en la infraestructura hidr áulica-técnica existente Está estimado que sobre los prximos 1"-!"" a#os, el calentamiento global tendrá in$luencia seria en la construccin de ingenier%a-in$raestructura El asunto es cmo nosotros los especialistas pueden responder a estos e$ectos
potenciales de calentamiento global, en espec%$ico a las in$raestructuras tecnico-electricas2 Está dicho que el problema principal que surge es si los ingenieros, puede adaptar a e$ectos de cambios del clima con respuestas estudiadas, u o$recer al ha3ar respuestas a acontecimientos en curso. lgunos ingenieros podr%an decir no es más que la adaptacin clásica de riesgo de la gestin, solo que su gestin es ampli$icada por la incertidumbre asociada con los cambios del clima
Se sabe que uno de los impactos más signi$icativos de cambio de clima es la modi$icacin de ciclo hidrolgico. (os eventos extremos generados por el cambio climático, como inundaciones o sequ%as, devendrá más intenso en áreas extensas.4abrá un cambio en la probabilidad de superar el tama#o del $lu'o de la veri$icacin de presas , diques y otras in$raestructuras de ingenier%a , para lo cual $ueron dise#ados . omo resultado de ello, serán necesarios nuevos estudios más hidrolgicos para establecer nuevas ci$ras de los $lu'os y volúmenes de onda de crecida, que se correlacionaban con el análisis de riesgos, para dar lugar a nuevas soluciones para una evacuacin segura de estas inundaciones . lgunas presas requerir%an descargadores adicionales de aguas grandes, y también cambios en las regulaciones a la operacin de los embalses. El mismo problema se plantea en el caso de los diques de proteccin contra inundaciones, a cuyo tama#o debe ser revisado
(as incertidumbres en la medicin del proceso de $lu'o máximo también requerirá cambios en técnica de medicin. El ambio de ciclo hidrolgico debido al calentamiento global generará niveles de los mares y océanos aumentado, con valores estimados de 5" a 1" cm, también será más severa la presencia de huracanes y tormentas, con una in$luencia mayor sobre las in$raestructuras hidráulicas marinas, as% como otras in$raestructuras ubicadas en la 3ona costera, como carreteras costeras y los $errocarriles, serán reubicados
demás, se ha estimado una reduccin de la ingesta de transporte y de sedimentos en cursos de agua, en la pro$undi3acin de sus cauces menores, con graves consecuencias sobre traba'os técnicos hidroeléctricos El aumento de las temperaturas conducirá a la aparicin y desarrollo de grietas y $isuras en la cuerpo de presa y diques. (os eventos extremos como las inundaciones se
producen en peque#as cuencas, se hará más $recuente. En conclusin, es necesario un en$oque prudente al cambio climático que in$luye en la ingenier%a de in$raestructura, por lo que las predicciones de $enmenos extremos deben $i'arse en la plani$icacin, dise#o y rehabilitacin de las estructuras técnicas hidráulicas. 3. Influencia del cambio climatico para el diseño, ejecución y explotación de estructuras hidroelectricas futuras. nivel mundial, se estima que el cambio climático será responsable de aproximadamente el 5" 6 de la reduccin de los recursos h%dricos.7ara reducir el e$ecto de los cambios climáticos globales, y tambien para satis$acer las necesidades del consumidor de agua a nivel mundial, se desarrollaron escenarios tales como la necesidad de aumentar los volúmenes de agua en los embalses, con 8 a 9" 6 de los volúmenes actuales Estos escenarios conducen /umania para lograr en los prximos :" a 1" a#os, hidro técnica embalses con volúmenes entre ",; a 5,: . +esa$ortunadamente, en estos seminarios no se han abordado los temas a los que se re$erimos anteriormente. Se supone que en los prximos 1" a !"" a#os no se produce espectaculares evoluciones en el hidro dise#o de las estructuras técnicas . Sino que los vances signi$icativos podr%an ocurrir principalmente a la construccin y el $uncionamiento de estas estructuras. (os ?lu'os de crecimiento de la temperatura del aire y extremas son $actores que deben tenerse en cuenta si se están dise#ando hidro estructuras técnicas. 7or e'emplo, las presas de arco necesitarán estudios en pro$undidad respecto a los e$ectos de variacin de temperatura, distribucin de la temperatura, tanto desde el aire y el depsito (as áreas de delimitacin donde las presas en arco se pueden colocar deben caracteri3arse por medio temperaturas de 1 a !" @ aguas arriba, y oscilaciones de amplitud en el aire entre !5 a !1 @ . 7roblemas similares también están disponibles para construir presas de pilotes y losas de hormign .
7robablemente, en el $uturo, el número de las presas in$lables y peque#as presas de tierra, colocadas a nivel local en ciertos valles o tierras ba'as, para la acumulacin temporal de agua de las precipitaciones, con la $inalidad de extender, los sistemas de abastecimiento de agua requerirán nuevos reservorios adicionales para almacenamiento de agua, para
compensar las crecientes necesidades de los consumidores, y los sistemas de abastecimiento de agua será necesaria nuevas interconexiones.
4. Otros acontecimientos extremos generados por el cambio climatico y su influencia en la construcción hidro-técnica 4.1 Aridez (a aride3 puede reducir la cantidad de agua almacenada en los embalses , la degradacin de la calidad del agua en embalses, $uera de servicio temporal de presas, el $racaso de calle , menos agua para sistemas de riego , el suelo la erosin que llev a una creciente cantidad de limo y la obstruccin en los embalses. El agrietamiento de la presa es slo un proceso de degradacin real s%ntoma y no, por lo general acentuado a causa de Aestrés = inducida por gradientes térmicos. El agrietamiento se puede dar por las reacciones de alcalino o contracciones del concreto, pero, en la mayor%a de los casos también está vinculado a errores de dise#o e inicialmente la contraccin de la $uncin concreta o especial del suelo. Bambién puede ser resultado de una carga hidrostática y los ciclos térmicos. Cn Seguimiento en tiempo real del comportamiento de presa revel la aparicin de grietas en la contra$uertes verticales, algunos de ellos que tiene un comple'o D$ig. !
Fig. 1. La aparici ó n de grietas en los contrafuertes verticales Feneralmente, las grietas se deben a la contraccin del hormign y el intercambio de calor, sino también, condiciones locales o de un uso inadecuado de la tecnolog%a pueden aumentar la intensidad de las grietas. (a Estacional variacin de la temperatura y los niveles
de retencin de agua pueden causar también lento proceso de deterioro generada por el agrietamiento D?ig. 5.
Fig. 2. Proceso del deterioro generado por grietas
Sin embargo, estas grietas no pueden a$ectar a la respuesta de las cargas externas aplicadas a presas monol%ticas, pero el llenado y restauracin de las mismas en el hormign de los contra$uertes degradados puede me'orar la estabilidad de la estructura. En $uncionamiento, la estructura de la presa degradado por agrietamiento, induce una mayor sensibilidad a prolongados o repetidos es$uer3os. En realidad, el proceso de agrietamiento no a$ecta directamente a la estructura de la presa, a menos que hay di$icultades en la transmisin de los es$uer3os de ci3allamiento. (os experimentos de laboratorio hechas en una extracto de un anca agrietado, extra%do por la tala, para el seguimiento de los e$ectos de la presin del agua en la direccin aguas aba'o, mostraron que la propagacin de grietas aguas arriba - aguas aba'o de este tipo de es$uer3os externos , rara ve3 es su$iciente. (a Bendencia del especialista es a sobrestimar el e$ecto agrietamiento. 7or lo general, los es$uer3os de ci3allamiento pueden tener malas in$luencias sobre la seguridad estructura.
4.2
Precipitationes
Cantidades extremas de lluvia pueden tener los siguientes efectos en las estructuras técnicas hidráulicas : volúmenes adicionales de agua que entran en los embalses , los principales daños a volquete aguas y el fondo drenajes , aumentan el ujo de in!ltraci"n, aumento del riesgo de diques y de descarga de presas, la generaci"n y ampli!caci"n de los fen"menos de pistas o bancos de los lagos de desli#amiento, como un resultado de elevar las aguas subterráneas , el daño o la destrucci"n de captura de agua subterránea hidráulico , del uso de las redes de descarga de aguas mete"ricas , daño del agua la recogida de las obras y el transporte , el deterioro y el daño de r$o Camas obras de regulari#aci"n , la degradaci"n del suelo por erosi"n , desli#amientos o fen"menos de estancamiento de agua%
4.2.1 Infuencia de la descarga de agua
&xceder el l$mite de los umbrales de seguridad en términos de precipitaci"n puede resultar en la descarga de agua sobre el dosel de la presa% 'os problemas de estabilidad se dan por el aumento de la permeabilidad y acci"n destructiva de las corrientes y las olas%
4.2.2 Infuencia de las inltraciones de crecimiento agua (resa construida con materiales locales, fuerte in!ltraci"n talud de aguas abajo puede ser debido a una alta nivel pie#ométrico % &sto puede llevar a lo profundo del desli#amiento%
4.2.3 Fenómenos Frost )en"menos )rost suelen generar hielo * deshielo, esfuer#os adicionales en estructuras técnicas hidráulicas, la degradaci"n de las estructuras de protecci"n y mejora de un canal del r$o , la degradaci"n del hormig"n estructuras + grietas en ciclos de congelaci"n*descongelaci"n %
4.2.5. Deterioro debido a la acción de congelación-descongelación &n climas fr$os, la disoluci"n de los componentes concretos puede combinar efectos ocurri" con los generados por la acci"n de congelaci"n*descongelaci"n, con la destrucci"n extremadamente rápida de la mala calidad del hormig"n -./% 0ajo la acci"n de congelaci"n * descongelaci"n, el concreto se está deteriorando, mientras que el contenido de agua de los defectos estructurales +huecos, grietas, supera el umbral correspondiente de la saturaci"n y la temperatura ambiente es
inferior a 1 grados C% &ste tipo de daño se mani!esta especialmente a hidroeléctrica trabajos técnicos ubicados a gran altitud a los viejos pa$ses de clima fr$o% 'as principales causas son dadas por la multiplicaci"n de los ciclos de congelaci"n * descongelaci"n de hormig"n humedecida, caracter$stica para climas fr$os% &l efecto de escarcha está actuando rápida donde las estructuras son más frágiles% Cresta de la ola es también una acci"n sometida descongelaci"n congelaci"n, pero que no pone en peligro la seguridad de la estructura% (ara presas donde se utili#an hormig"n y aditivos apropiados, la resistencia a este tipo de agresi"n ha sido aumentada considerablemente% 2eneralmente, acci"n de las heladas no da lugar a una degradaci"n signi!cativa de la estructura% 3otivaci"n: * 4umergidas aguas arriba de la presa no está sujeto a las heladas de acci"n5 * (resas sometidas a las condiciones climáticas de invierno graves pueden tener una operaci"n de temporada, por lo que el efecto del número de ciclos de congelaci"n*descongelaci"n en el edi!cio está reduciendo de manera signi!cativa5 * 4i la retenci"n var$a menos, los ataques a las estructuras se locali#an en #onas marginales% Congelar la acci"n de las aguas mete"ricas a plomo hacia abajo a una exfoliaci"n de concreto, sin efectos signi!cativos en la estructura de la presa, siendo esta acci"n facilita la aparici"n de vegetaci"n y también la degradaci"n de la super!cie de concreto% 6n drenaje ine!ciente puede causar goteo en el paramento de aguas abajo, con efectos negativos signi!cativos% 7ambién puede causar daños a las válvulas con fugas o #ona de agua inferior% Con el tiempo, los daños causados por la congelaci"n pueden aumentar, si va acompañada de la disoluci"n
de
las
reacciones
concretas
o
alcalinas%8égimen
térmico
extremadamente negativa puede conducir a la rotura de arcos base +!g% 9 y )igura %
Fig. 8. Planicación ele!ación de un arco m"lti#le
Fig. $. %os di&erentes ti#os de grietas' 1 - grietas #aralelas( 2 - grietas orientadas de arriba )acia aba*o( 3 - grietas oblicuas( 4 - concreto da+os contacto roca 4.2.4.1. ,l da+o de las mscaras de #rotección #resa aguas arriba (rotecci"n de represas aguas arriba con materiales locales se consigue en la mayor$a de los casos, con las máscaras de hormig"n, hormig"n o asfalto membranas% &lementos frágiles de estos sistemas de estanqueidad son juntas entre baldosas y conexi"n máscara*espol"n% Con el tiempo, o porque los cambios en las tareas operativas, estos pueden ser afectados por el hundimiento causado por: * Cargas de presi"n del hielo*deshielo ejercidas5 * Compactaci"n inadecuada de cuerpo de mama5
* ;eformabilidad de las fundaciones de la presa5 * 7erremotos% )ortalecimiento de las máscaras dañadas se puede hacer a través de: * 8estauraci"n de articulaciones de presas con asfalto fundido o de betún5 * 8estauraci"n de la super!cie de la máscara de la presa con asfalto fundido o de betún5 * 'a construcci"n de una nueva máscara de presa5 * &jecuci"n de las membranas sintéticas% 8elleno de terraplén 6pstream causa daños máscara y el deterioro, pero estos incidentes no afectan directamente a la fundaci"n de la presa% Concluimos que: a 'a ausencia de la protecci"n aguas arriba de las presas construidas a partir de escollera puede producir carnes de erosiones super!ciales y fragmentaci"n% 'a erosi"n de la super!cie no es peligroso, es fácil de solucionar, pero la desorgani#aci"n de llenado y su protecci"n debido a la formaci"n de lentes de hielo en el centro o cerca de la retenci"n de llenado de nivel, puede inducir en determinadas condiciones de difusi"n, el efecto de la granulometr$a% b 'as protecciones aguas arriba de las presas, que está actuando como el sellado, se pueden ejecutar desde escollera o pitcheo% 8ellenos de roca pueden ser resistido por las olas, en términos de la f$sica * qu$mica o geométrica de la manta escollera% 'a presi"n de elevaci"n, en el caso de grandes olas, as$ como de cabeceo dañado, puede fomentar el sangrado en relleno de roca, siendo un factor perjudicial en cuanto a su estabilidad -
Fig. 1. /oca llenar #resa de arco cara de aguas arriba desli0ndose acción olas debido
Fig. 11. %as re#araciones re&uer0os #ara la cuenca alta cara de un relleno arco de roca #resa
PI % %6I,6 =ydro seguridad en la construcci"n técnica es una cuesti"n importante que deber$a aumentar el diseñadores y especialistas en la atenci"n% Cualquier accidente potencial de estas estructuras podr$a tener efectos graves, similares a las causadas por grandes desastres naturales% (or lo tanto, la evaluaci"n del riesgo debe hacerse con la máxima responsabilidad y revisado de acuerdo con el nuevo presente * d$a climático clima% Conceptos de seguridad y de riesgo relativos a la gesti"n técnica de la construcci"n hidroeléctrica son elementos inseparables de los procesos de diseño de ingenier$a y operaci"n% &n condiciones de cambio climático, la relaci"n entre estos dos elementos cambia con el efecto de la disminuci"n de riesgo seguridad y aumentar la operativa% (or lo tanto, es necesario monitorear el cambio climático inducido por los fen"menos extremos, tales como: * Cambio de las condiciones geol"gicas del sitio5
* 8espuesta de estructuras técnicas hidráulicas a los esfuer#os de operaci"n5 * >umento del ujo de in!ltraci"n a través de estructuras hidráulicas5 * Cambio de las condiciones de ujo toma aguas abajo de las estructuras hidráulicas +superiores a la capacidad de carga del lecho del r$o, la erosi"n de los lechos de los r$os, menor deterioro de los ecosistemas de agua5 * &structuras de degradaci"n a agrietarse esfuer#os5 * ?ecesidad de actuali#ar los datos para el diseño y operaci"n de las hip"tesis5 * ?ecesidad de restaurar las normas de funcionamiento y normas para el manejo de situaciones de emergencia5 * ?ecesidad de revisar los sistemas de alerta y situaciones de alarma de emergencia5 * ;isminuir la seguridad y aumentar el riesgo de explotaci"n de las construcciones técnicas hidráulicas%
