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Erosión interna de una presa
Hace unos días se produjo la rotura de la balsa de Valverde de la Vera. Según los datos que he podido leer en internet se produjo una pequeña fisura en el cuerpo de la balsa que produjo la posterior rotura. Desde la distancia y sin tener ingún dato objetivo se puede pensar que el fallo esté relacionado con un problema de erosión interna de la balsa (arrastre de material). ¿Se ha producido algún fallo previo en la impermeabilziación que ha dado lugar a este problema de erosión? El objeto de este post no es analizar la rotura producida sino resumir algunas ideas sobre el problema de erosión interna en las presas.
Este problema de erosión interna se ha producido en algunas presas antiguas construidas sin control de filtraciones. En esos casos, puede darse la circunstancia de que el agua aflore en el talud de aguas abajo creando una inestabilidad que, en terrenos granulares, consistiría en deslizamientos superficiales que desorganizarían el talud y podrían conducir a una situación posterior de rotura.
Este problema concreto ha sido objeto de estudio y parece que la situación crítica se alcanza para un cierto caudal crítico, dado por la expresión siguiente:
En esta fórmula empírica, propuesta por EBL Kompetanse (2005) el caudal “qc” se expresa en m3/s por m.l. (esto es en m2·s-1) y d50, que es el tamaño medio de las partículas del terreno, se expresa en metros (m). El ángulo α es el que forma el talud de aguas abajo con la horizontal.
Es difícil que una presa construida con un sistema de filtro y dren bien estudiado pueda presentar un problema de erosión interna del propio cuerpo de presa. Pero existen en España algunas presas antiguas construidas sin este sistema esencial de filtro y dren (Cazalegas y Vallehermoso).
Para solventar este tipo de problemas existen, al menos, dos procedimientos posibles:
a) Construir un refuerzo del espaldón de aguas abajo, que incluya un filtro y un dren y sobre ellos un amplio peso, lo que supone tender notablemente el talud de aguas abajo.
b) Construir una pantalla impermeable continua desde el centro de la coronación.
La segunda opción es muy intuitiva pero no resuelve del todo el problema pues sigue faltando un sistema de drenaje que pueda recoger las aguas que se escapen del sistema de impermeabilización. Y por ese motivo, el primer procedimiento parece más adecuado.
Filtración a través del cimiento de las presas
En casi todas la presas se producen filtraciones a través del cimiento. Para reducirlas se suelen realizar pantallas de impermeabilización, inyecciones o incluso en algunos casos tapices impermeables.
El problema de las filtraciones no sólo es la fuga del agua del embalse sino el posible proceso de erosión interna que se puede producir en el cimiento.
A continuación se describen las actuaciones realizadas en una presa donde se observaron rezumes en una de las laderas de aguas abajo. Las actuaciones aquí realizadas pueden servir de referencia para otros problemas similares.
En este caso en el cimiento existían estratos de areniscas que, por una parte, eran erosionables pero por otra tenían una resistencia suficiente para que en su seno de formen conductos que pudieran dar lugar al fenómeno de la erosión remontante (si las arenas no tuvieran cementación no se podría dar lugar dicho problema en el cimiento).
Las posibles actuaciones que se realizaron actualmente fueron las siguientes:
- Inyectar el cimiento (que ya había sido inyectado con anterioridad)
- Impermeabilizar el cimiento desde la galería con una pantalla de jet-grouting.
- construir pozos de alivio aguas abajo
La primera de las soluciones se descartó porque ya se tenía experiencia de la dificultad de inyectar el cimiento. Las experiencias previas no fueron totalmente satisfactorias a pesar de haber probado varias técnicas.
La solución mediante jet-grouting presentaba las dificultades de ejecución debido a las dimensiones de la galería perimetral.
Finalmente se decidió ejecutar aguas abajo una serie de pozos de alivio aguas abajo. ¿Se reducirían los caudales de filtración con esta actuación? Posiblemente no. Se incrementarían ligeramente. Entonces, ¿por qué se harían? Para que el caudal se capte con una mayor control y de esta manera se podrían controlar las subpresiones aguas abajo de la presa si se abrieran las salidas de los pozos.
Para evitar el arrastre de material por parte de las filtraciones la realización de los pozos de alivio fue completada con la construcción de un filtro invertido.
