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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO “ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO Y EVALUACIÓN DEL ESTADO DE SEGURIDAD DE LA PRESA LA SOLEDAD DE LA C.H. MAZATEPEC, PUEBLA” TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL P R E S E N T A : ALAN ZAMORA FLORES ASESOR: ING. RAÚL MANJARREZ ANGELES MÉXICO, D.F., MARZO 2013 Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. AGRADECIMIENTOS A DIOS Por darme la oportunidad de vivir. A MI ESPOSA Por el amor que me brinda todos los días. A MIS PADRES Por su cariño y educación. A MI ASESOR DE TESIS Por su apoyo con entusiasmo y dedicación. A LA COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD Por la información y el apoyo técnico que brindan sus ingenieros. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. ÍNDICE Pág. i INTRODUCCIÓN. ....................................................................................................... iv ANTECEDENTES. ...................................................................................................... vi MARCO TÉORICO. .................................................................................................... vii CAPÍTULO I.- GENERALIDADES. .............................................................................. 1 I.1 Ubicación. ........................................................................................................ 1 I.1.1 Hidrología. ................................................................................................. 2 I.1.2 Clima. ........................................................................................................ 2 I.1.3 Geología. .................................................................................................. 3 I.2 Referencia histórica. ........................................................................................ 4 CAPÍTULO II.- DESCRIPCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS. ......................................... 6 II.1 Cortina............................................................................................................. 7 II.2 Cimentación. ................................................................................................. 11 II.3 Galerías......................................................................................................... 11 II.4 Espolones. .................................................................................................... 13 II.5 Diques. .......................................................................................................... 13 II.6 Obra de toma. ............................................................................................... 15 II.7 Túneles 1, 2 y Pozo de oscilación. ............................................................... 16 II.8 Obra de excedencias. ................................................................................... 19 II.9 Ladera margen derecha. ............................................................................... 20 CAPÍTULO III.- SISTEMA DE AUSCULTACIÓN. ...................................................... 21 III.1 Sistema de Instrumentación. ........................................................................ 21 III.1.1 Telemedidor. ......................................................................................... 25 Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. ÍNDICE Pág. ii III.1.2 Calibrador extensométrico. ................................................................... 27 III.1.3 Clinómetro. ............................................................................................ 33 III.1.4 Coordenómetro. .................................................................................... 39 III.1.5 Colimador. ............................................................................................. 46 III.1.6 Termómetro. ......................................................................................... 55 III.1.7 Piezómetros abiertos. ........................................................................... 57 III.1.8 Recipiente graduado y cronómetro. ...................................................... 60 III.2 Inspecciones de seguridad. .......................................................................... 62 CAPÍTULO IV.- Solicitaciones. .................................................................................. 63 IV.I Azolve. .......................................................................................................... 63 IV.2 Sismicidad. .................................................................................................. 65 IV.3 Embalse, temperatura y lluvia. ..................................................................... 68 CAPÍTULO V.- ANÁLISIS DE RESULTADOS. .......................................................... 71 V.1 Cortina. ......................................................................................................... 71 V.1.1 Desplazamiento horizontales en el bloque central. ............................... 71 V.1.2 Desplazamientos angulares en el bloque central. ................................. 81 V.1.3 Abertura y cierre de juntas horizontales. ............................................... 83 V.2 Cimentación. ................................................................................................. 87 V.3 Espolones. .................................................................................................... 90 V.4 Laderas. ........................................................................................................ 90 V.5 Diques........................................................................................................... 94 V.6 Obra de excedencias. ................................................................................... 94 V.7 Obra de toma. ............................................................................................... 95 Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. ÍNDICE Pág. iii V.8 Túnel 1. ......................................................................................................... 95 V.9 Túnel 2 y pozo de oscilación. ........................................................................ 95 Conclusiones. ............................................................................................................ viii Recomendaciones. ...................................................................................................... ix Referencias. ................................................................................................................. x Glosario. ..................................................................................................................... xii Índice de tablas. ......................................................................................................... xv Índice de figuras. ....................................................................................................... xvi Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. iv INTRODUCCIÓN. El objetivo principal de este documento es la presentación de los resultados del análisis del comportamiento de la presa La Soledad, a través de la información obtenida de su Sistema de Auscultación (S.A.) al 2012, para evaluar su estado y finalmente conservar su seguridad. La Comisión Internacionalde Grades Presas encomienda al titular de una presa la responsabilidad del cumplimiento de las normas de seguridad en todas sus fases, de esta manera es de vital importancia tener un dictamen técnico donde se presente los resultados del estado físico de las estructuras que integran una presa o represa. La seguridad de las presas de arco depende principalmente del estado físico de sus elementos, comúnmente las fallas se presentan por la debilidad de la roca basal; estas fallas se producen por desplazamientos de la cimentación o bien de sus empotramientos y pueden ser causados por eventos sísmicos o erosión. Gracias al S. A. de la presa La Soledad de la Central Hidroeléctrica Mazatepec se puede obtener la respuesta de la estructura a todas las variables que la afectan, por lo que es necesario analizar las gráficas obtenidas del Sistema de Instrumentación junto con los resultados de las inspecciones de seguridad y finalmente comparar los datos con los esperados en diseño. En la parte inicial de la tesis se describen las generalidades de la Central como la ubicación, la geología, la hidrología y su clima; en el mismo capítulo se exponen datos y fotografías históricas de construcción. Para el segundo capítulo se describe cada una de las estructuras que integran a la presa, se mencionan datos técnicos y de diseño, así como su funcionalidad y el comportamiento esperado de cada una. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. v El tercer capítulo habla sobre el S.A. instalado en La Soledad y se explica el objetivo, funcionamiento, localización e interpretación de cada uno de los aparatos que conforman el Sistema de Instrumentación de la presa. En el cuarto capítulo se describen las variables analizadas para evaluar el comportamiento de las estructura y también se presentan los máximos y mínimos históricos de cada una. En último capítulo presenta los resultados del análisis del comportamiento y se concluye si la presa tiene una respuesta segura antes las diferentes cargas que inciden en sus elementos. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. vi ANTECEDENTES. En 1928 fue fundada la Comisión International de Grandes Presas conocida mundialmente como International Commission on Large Dams (ICOLD), la cual es una organización no gubernamental con el objetivo de promover el conocimiento y la experiencia en la ingeniería mundial de presas. Esta organización fue la primera en organizar foros dedicados a crear normas y reglamentos para garantizar el buen aprovechamiento de las presas. Su principal objetivo es establecer los requisitos y condiciones técnicas que deben cumplirse durante las fases de proyecto, construcción, puesta en carga, explotación y estado de fuera de servicio de las presas de embalses, en orden a alcanzar sus óptimas condiciones de utilidad y seguridad que eviten daños a las personas, a los bienes y al medio ambiente (ICOLD, 2013). La presa La Soledad fue pionera en tener un diseño que procurara la seguridad tanto en construcción como en su vida útil, para ello la Comisión Federal de Electricidad (CFE) creó la Gerencia de Ingeniería Experimental y Control encargada del monitoreo de todas estructuras generadoras de gran envergadura. Actualmente la Subgerencia de Seguridad de Estructuras (SSE) de la CFE tiene la responsabilidad del diseño, supervisión y monitoreo de todos los Sistemas de Auscultación instalados en las principales estructuras de generación eléctrica en el país. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. vii MARCO TÉORICO. En ingeniería se denomina presa o represa a un muro grueso de piedra u otro material, como hormigón; material suelto o granular, que se construye a través de un río, arroyo o canal para almacenar el agua y elevar su nivel, con el fin de regular el caudal, para su aprovechamiento en el riego de terrenos, en el abastecimiento de poblaciones o en la producción de energía mecánica. La energía mecánica puede aprovecharse de forma indirecta para producir energía eléctrica, como en el caso de la Central Hidroeléctrica Mazatepec (Definición y funciones de una presa, 2013). Para conocer el comportamiento de la presa La Soledad es necesario analizar las diferentes acciones que inciden en sus elementos, la ocurrencia con que se presentan y su permanencia. Las principales acciones que se analizan son el empuje hidrostático, el empuje de los sedimentos, la temperatura y el efecto ante eventos sísmicos. El empuje es la fuerza debida a la acción del agua o de materiales sueltos (azolve) que actúa sobre las superficies de las estructuras de retención. El azolve que acarrea la corriente se deposita en el vaso y ejerce empujes en el paramento agua arriba de la cortina (Normas Técnicas Complementarias para el diseño y ejecución de obras e instalaciones hidráulicas, 2004). La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío y es medido con un termómetro (Wikipedia). La presa la soledad al estar hecha de concreto es muy sensible al cambio de temperatura, por lo que un cambio de temperatura incide directamente en los movimientos de la cortina dependiendo de la estación del año. Un sismo es un fenómeno de sacudida brusca y pasajera de la corteza terrestre producida por la liberación de energía acumulada en forma de ondas sísmicas (Wikipedia). Como cualquier estructura la presa La Soledad debe resistir antes los fenómenos sísmicos que se presenten durante su vida útil. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. viii Para conocer el comportamiento de la presa durante y después de construcción fue instalado un Sistema de Auscultación que permitiera obtener datos suficientes para conocer el estado físico de las estructuras. Un Sistema de Auscultación (S.A.) es el conjunto de técnicas que proporcionan información acerca del comportamiento de una estructura, a fin de detectar oportunamente problemas potenciales y minimizar riesgos, este se integra principalmente por un Sistema de Instrumentación y por inspecciones plasmadas en informes de seguridad. Cabe señalar que el Sistema de Instrumentación (S.I.) es el conjunto de instrumentos instalados estratégicamente que sirven para dar seguimiento continuo del comportamiento de una estructura, proporcionando información cuantitativa necesaria para evaluar y resolver problemas estructurales y geotécnicos. En el caso de la presa La Soledad, las fuerzas de carga y descarga causan deformaciones y movimientos en la estructura, estos deben ser monitoreados por un S.I. capaz de medir movimientos con precisión milimétrica. El S.I. instalado en la presa permite obtener datos suficientes para detectar cualquier anomalía y poder realizar acciones oportunas para corregir algún comportamiento anormal (Mendoza Martínez, 2010). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. ix METODOLOGÍA. La metodología empleada para la elaboración de este proyecto fue una investigación documental, respaldada por los datos de las mediciones obtenidas del Sistema de Auscultación de la presa la Soledad (1962-2012). Parte de la información se obtuvo del Sistema de Información de Seguridad de Estructuras (SISE) y de los informes de seguridad realizados por la Subgerencia de Seguridad de Estructuras (SSE) de la Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil (GEIC) de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Para la evaluación de la seguridad de la presa se graficaron los datos de las medicionesen Excel y se compararon con los valores esperados de diseño, estos resultados están respaldados por inspecciones en campo que verifican los datos obtenidos por el S.I. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 1 CAPÍTULO I.- GENERALIDADES. I.1 Ubicación. La presa La Soledad es parte de la Central Hidroeléctrica (C.H.) Mazatepec, localizada sobre el cauce del río Apulco en el municipio de Tlatlauquitepec, en los límites de Puebla con Veracruz, en las coordenadas 20°00’50.28’’ Latitud Norte, 97°24’30.37’’ Longitud Oeste (Figura 1). La Central es administrada por el Sistema de Producción Sureste de la Subgerencia Regional de Generación Hidroeléctrica Golfo de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), cuya función principal es la generación de energía eléctrica a partir del aprovechamiento de la fuerza provocada por el flujo de agua. Dicha Central cuenta con 4 unidades Toshiba con turbinas tipo Pelton con capacidad de 55 MW, una capacidad efectiva de 220 MW y una generación anual de 723 GWH; para lo cual utiliza el agua del río Apulco, del río Xiucayucan y otros afluentes cercanos (Hernández Cruz & Montoya Beltrán, 2006). Figura 1. Localización de la presa La Soledad. (Google, 2010). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 2 I.1.1 Hidrología. La presa La Soledad está dentro de la cuenca del Río Apulco, comprendida entre las coordenadas geográficas 19°21’ y 19°58’ Latitud Norte y 97°23’ y 98°04’ Longitud Oeste. Tiene una elevación media de 1,420 m.s.n.m. hasta la confluencia con el río Xiucayucan y una extensión total de 1,830 km2. La cuenca tiene un gasto medio anual de 29.3 m3/s y un máximo histórico de 711 m3/s, lo que significa que todos sus afluentes producen un escurrimiento medio anual de 906 millones de m3 (Tabla 1). Tabla 1. Datos hidrológicos. Cuencas Área km2 Río Apulco 1,460 Río Xiucayucan 280 Vasos auxiliares 90 Total 1,830 Gastos medios anuales Gasto m3/s Río Apulco 17.3 Río Xiucayucan 6.5 Vasos auxiliares 5.5 Total 29.3 Máximo registrado 711 Escurrimiento medio anual Volumen millones de m3 Río Apulco 536 Río Xiucayucan 200 Cuencas auxiliares 170 Total 906 (Hernández Cruz & Montoya Beltrán, 2006) I.1.2 Clima. La zona tiene un clima húmedo sin estación seca bien definida y con precipitaciones anuales del orden de 3,000 a 4,000 mm. La temperatura media anual es de 20 °C con temperaturas diarias que fluctúan entre de 3 y 30 °C, durante los meses de invierno las temperaturas varían bruscamente de una semana a otra. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 3 I.1.3 Geología. El sitio se integra por formaciones volcánicas acumuladas en tres ciclos de actividad de abajo hacia arriba (Figura 2): Depósitos de toba gris azul densa y vitrificada homogénea, generados por el enfriamiento de emisiones volcánicas ácidas, con un módulo de elasticidad aproximado del orden de 180,000 kg/cm2 y con una resistencia a la compresión superior a los 1,000 kg/cm2. Toba café vitrificada y material volcánico fragmentado depositado en medio acuoso. El módulo de elasticidad varía entre 15,000 kg/cm2 y 80,000 kg/cm2, pero disminuye casi al 50 por ciento cuando se trata de muestras saturadas, la resistencia varía entre 120 y 300 kg/cm2. Arena pumítica suelta de alta permeabilidad y muy erosionable de origen piroclástico, transportada y depositada en medio acuoso. En construcción fue necesario remover totalmente esta arena del área de desplante de la cortina, espolones, diques y vertedor. Figura 2. Corte geológico del sitio (Dawson, Garay Romo, & Cabrera, 1989). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 4 I.2 Referencia histórica. La presa La Soledad fue la primera en su tipo en América Latina, cuyo diseño fue elaborado por la empresa italiana Electroconsult, las obras iniciaron en diciembre de 1955 con la construcción de más de 100 km de brechas para comunicar todos los frentes de trabajo. En 1958, la constructora ICA desvió temporalmente el cauce del río Apulco, para aislar la zona de trabajos por medio de la construcción de un túnel de desvío de 380 m de longitud y dos ataguías de materiales graduados. Así en febrero de 1960 inició la construcción de los primeros colados (Figuras 3, 4 y 5), mismos que se terminaron en diciembre de 1961. El volumen total de concreto colado en la bóveda y en los espolones fue de aproximadamente 120,000 m3 con alturas de 1.5 m, para su realización fue necesario construir en sitio una planta que produjera 45,000 t. mensuales de gravas y arenas. Finalmente, el 18 de septiembre de 1962 es inaugurada la Central Hidroeléctrica Mazatepec por el Presidente Adolfo López Mateos acompañado por los expresidentes Adolfo Ruiz Cortines y el Gral. Lázaro Cárdenas (Fundación ICA, 1962). Figura 3. Construcción de la cortina (Archivo fotográfico C.H. Mazatepec). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 5 Figura 4. Construcción de la obra de excedencias (Archivo fotográfico C.H. Mazatepec). Figura 5. Construcción de obra de toma (Archivo fotográfico C.H. Mazatepec). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 6 CAPÍTULO II.- DESCRIPCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS. La presa La Soledad se construyó dentro de una garganta estrecha de ancho variable, tiene una abertura de 30 m a la Elev. 720 m.s.n.m. y 90 m a la Elev. 785 m.s.n.m., a partir de la última cota se abre considerablemente hasta la Elev. 820 m.s.n.m. En la figuras 6 y 7 se visualizan las principales estructuras de la presa. 1. Cortina. 2. Diques. 3. Obra de toma. 4. Obra de excedencias 5. Espolones. Figura 6. Localización de estructuras principales (Mendoza Martínez, 2010). Figura 7. Presa La Soledad, Puebla (Zamora Flores, 2012). El cemento empleado para la construcción de la presa fue Portland tipo II, de bajo contenido de álcalis, así como puzolanas naturales, asegurándose mediante control de laboratorio, que cumpliera con las normas ASTM (American Society for testing and materials). 4 2 5 5 1 3 2 Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 7 Las mezclas de concreto se diseñaron para una resistencia a 28 días de 250 kg/cm2 y un contenido de cemento más puzolana de 250 kg por metro cúbico. Para efectuar el mezclado se utilizó un sistema de dosificación por peso: • Los agregados se pesaron acumulativamente. • El cemento y la puzolana se pesaba por separado. • El agua de mezclado se medía con un tanque de rebose. • Las mezcladoras estacionarias utilizadas fueron de 1.5 m3 de capacidad. Se controló la proporción de ingredientes, el revenimiento, el contenido de aire y el peso volumétrico del concreto fresco, así como la resistencia a compresión simple de cilindros de 15x30 cm después de fraguado. El valor medio de la resistencia a compresión simple a los 28 días fue de 280 kg/cm2 y su coeficiente de variación fue del 14 por ciento para el concreto de la bóveda. II.1 Cortina. Dentro de la boquilla se encuentra la cortina u obra de retención, tipo arco-cúpula o de doble curvatura (Figura 8), con una altura máxima de 91.5 m y una abertura de 154 m a nivel corona (Tabla 2). Esta estructura tiene dos paramentos, el que está en contacto con el vaso formando el extradós y el segundo que es visible desde aguas abajo formando el intradós. Tabla 2. Características de la cortina. CortinaTipo arco-bóveda Altura máxima 91.5 m Espesor máximo en la base 14 m Espesor de la corona 2.5 m Elevación de la corona 806.5 m.s.n.m. Longitud de la corona 154 m Cuerda a la altura de la corona 120 m Relación cuerda/altura 1.3:1 (Hernández Cruz & Montoya Beltrán, 2006). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 8 Figura 8. Cortina de concreto tipo arco-bóveda (Zamora Flores, 2012). Debido a las características diferentes de deformabilidad de la roca, se dejaron dos juntas constructivas que atraviesan la cortina, la junta sub-horizontal superior y sub-horizontal inferior, estas separaciones tienen por objeto permitir deformaciones independientes (Figura 9). La cortina se puede dividir en los siguientes elementos: 1. Corona. 2. Cúpula central. 3. Tapón. 4. Pulvino. 5. Desagüe de fondo. 6. Juntas subhorizontales. Figura 9. Esquema de los elementos principales de la cortina (Mendoza Martínez, 2010). 1 2 3 4 5 6 Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 9 Corona, localizada en la Elev. 806.5 m.s.n.m., tiene una longitud de 210 m y está conformada por dos parapetos: uno de concreto hacia aguas abajo y uno metálico tubular hacia aguas arriba; estas estructuras auxiliares dan seguridad al tránsito que atraviesa de lado a lado la cortina (Figura 10). Figura 10. Corona de la cortina (Zamora Flores, 2012). Cúpula central, llamada placa, es una estructura simétrica respecto a un plano vertical que pasa por la ménsula central y en la cual están situados los centros de los arcos horizontales, su geometría está diseñada para que el comportamiento sea también simétrico (Figura 11). Figura 11. Cúpula central (Zamora Flores, 2012). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 10 Tapón, está situado bajo la cúpula central y tiene dimensiones asimétricas por tener que adaptarse a morfología del cañón. Pulvino, o estructura de continuidad entre la cúpula central y la roca de cimentación en ambas márgenes, tiene forma asimétrica que se adapta a la morfología local; su función principal es recibir los empujes de la cúpula central y de la carga hidrostática para transmitirlos a la roca de cimentación. Desagüe de fondo, es una estructura que se utilizó para regular el volumen de agua en el vaso, se localiza en la Elev. 750 m.s.n.m. ligeramente hacia margen izquierda respecto al eje central (Figura 12). Se conforma por una toma con compuerta rectangular protegida mediante una estructura con rejillas en la cara de aguas arriba, una tubería de acero de 1.88 m de diámetro que atraviesa la cortina en un espesor de 7.10 m, y una válvula de chorro hueco Howell Bunger de 1.88 m de diámetro con capacidad de descarga estimada en 72.7 m3/s. Figura 12. Desagüe de fondo fuera de operación (Zamora Flores, 2012). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 11 II.2 Cimentación. El tratamiento de la roca de cimentación tuvo el objetivo de impermeabilizar, consolidar y drenar la roca influenciada por la cortina, además se hicieron inyecciones en el contacto concreto-roca. La pantalla de impermeabilización está constituida por dos series o hileras de barrenos: unas aguas arriba y otras aguas abajo del eje de la cortina; la separación final entre centros de barrenos fue 5 m. Esta pantalla se ejecutó desde la galería de la cortina hasta una profundidad de 100 m en la parte central y hasta 40 m debajo de los espolones. Las pruebas de permeabilidad y la inyección fueron por tramos descendentes de 5 m. Las presiones de inyección, por metro de profundidad del tramo inyectado, fueron de 0.2 y 0.6 kg/cm2 para las hileras aguas arriba y aguas abajo, respectivamente. Se perforaron 6,900 m de barreno EX y el consumo de cemento promedio fue de 225 kg por metro. La pantalla de consolidación consistió en tres hileras inyectadas de barrenos EX. Las situadas aguas arriba y aguas abajo se perforaron fuera de la traza de la cortina y la hilera intermedia se hizo desde la galería de la cortina. La longitud de los barreno varió entre 15 y 30 m dentro de la roca. Se perforaron 4,800 m de barrenos; el consumo promedio de cemento fue de 75 kg por metro. La pantalla de sutura se formó a partir de la galería de la cortina con tres hileras de barrenos de 10 m de longitud dentro de la roca. Se perforaron aprox. 18,000 m de barrenos EX, y el consumo promedio de cemento fue de 40 kg por metro. La pantalla de drenaje se efectuó desde la galería de la cortina y desde ambas márgenes en la roca, perforando aproximadamente 5,500 m de barrenos NX. II.3 Galerías. Las galerías forman un sistema de túneles excavados en roca que permiten el acceso a la base de la cortina, a lo largo del pulvino y a través de las laderas, se Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 12 utilizaron para el tratamiento de inyección y actúan como sistema de drenaje de la presa. Alojan parte del Sistema de Auscultación y se recorren periódicamente como parte del programa de inspección para la evaluación de la seguridad de la cortina (Figuras 13 y 14) (Dawson, Garay Romo, & Cabrera, 1989). Figura 13. Vista en corte de galerías (Mendoza Martínez, 2010). Figura 14. Vista en planta de galerías (Mendoza Martínez, 2010). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110102030405060708090100110120 47.2 2.6 47.1 70.0 19.9 34.5 16.5 51.0 37.3 50.0 30.0 20.0 39.0 31.0 3.6 51.1 2.6 33.2 22.5 32.4 9.5 30.0 32.3 25.1 715 720 725 730 735 740 745 750 755 760 765 770 775 780 785 790 795 800 805 744.0 776.5 719.0 13 41 2 3 15 14 16 17111075 8 96 18 19 715 806.5 M.I.M.D. M.I.M.D. Galería espolón Izq. Galería Espolón Izq. Galería Espolón der. Galería espolón der. Galería ladera Izq. Galería espolón der. Galería del arco Galería ladera Izq. Galería ladera der. Galería del arco Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 13 II.4 Espolones. Los espolones son dos estructuras de gravedad de concreto, una por cada margen, cuya función es soportar la parte superior de la cúpula central y transmitir la carga a las laderas, sin que estén sujetas a carga hidrostática directa. Su ubicación es en el último tercio superior de la cortina aguas abajo (Figura 15). En condiciones normales de trabajo, los esfuerzos teóricos máximos trasmitidos hacia las laderas son aproximadamente de 20 kg/cm2 para la roca de cimentación y 53 kg/cm2 para el concreto de la bóveda. Cuando se incluye el efecto del sismo, dichos valores se incrementan a 27 y 68 Kg/cm2 respectivamente (Sánchez Trejo, 1962). Figura 15. Espolón izquierdo (Zamora Flores, 2012). II.5 Diques. Los diques son dos cuerpos laterales de concreto, uno por cada margen, de altura variable entre 16 a 36.5 m. El de margen izquierda tiene una longitud de 460 m (Figura 16) y el derecho tiene 600 m (Figura 17). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 14 Figuras 16 y 17. Dique izquierdo (izq.) y dique derecho (der.) (Zamora Flores, 2012). Estas estructuras trabajan por gravedad y con ayuda de sus contrafuertes, de 18 a 4.35 m de base, sirven para contrarrestar el empuje del embalse y azolve. Los diques tienen como función ayudar a la presa a lograr el cierre hidráulico del área de la boquilla, cada uno cuenta con una galería de inspección que permite el drenaje. El ejelongitudinal de los diques en ambas márgenes, llega casi normal al paramento de aguas arriba de los espolones, la unión entre estos elementos estructurales se hizo mediante juntas libres (Figura 18). Figura 18. Junta espolón dique, MI (Zamora Flores, 2012). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 15 La sección horizontal de una de estas juntas muestra que el dique se une al espolón en un tramo de 2 m, a partir del paramento aguas arriba del dique, formándose así la junta libre (Figura 19). De esa sección queda una separación entre el concreto del dique y del espolón de 3 cm, rellenada con corcho asfaltico; al centro de esta junta efectiva se dejó un pequeño hueco para llenarse posteriormente con material bituminoso derretido. 1. Junta libre. 2. Hueco relleno de material bituminoso. 3. Sello de hule aguas arriaba. 4. Láminas de cobre. 5. Junta perimetral. 6. Espolón. 7. Dique Figura 19. Junta espolón-dique (Dawson, Garay Romo, & Cabrera, 1989). II.6 Obra de toma. La obra de toma (Figura 20) es el conducto por el cual entra el agua del vaso para ser conducido hasta la casa de máquinas, cuenta con una caseta de control, una compuerta y una rejilla que impide el paso de basura (Tabla 3). Aire Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 16 Tabla 3. Características de la obra de toma. Número de tomas 1 Gasto máximo por toma 52 m3/s Compuertas rodantes (n°, l x a) 1, 4 x 4 m (Mendoza Martínez & Elena Torralba, 2003) Figura 20. Obra de toma (Zamora Flores, 2012). II.7 Túneles 1, 2 y Pozo de oscilación. El túnel número 1 conduce las aguas del río Xiucayucan hacia el vaso La Soledad previamente captadas por la presa derivadora Atexcaco. Parte de la conducción superficial pasa por un canal revestido de concreto llamado canal Atexcaco. La tabla 4 muestra sus características principales y la figura 21 su la localización. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 17 Tabla 4. Características de los túneles. Compuertas deslizantes (n°, diámetro) 2, 4 x4 m Longitud total 10 500 m Inclinación 0.22/60.3 grados (Mendoza Martínez & Elena Torralba, 2003). Figura 21. Localización de los túneles 1 y 2 (Hernández Cruz & Montoya Beltrán, 2006). El túnel número 2 conduce las aguas de los ríos Apulco y Xiucayucan para su aprovechamiento en la planta (Figura 22). La entrada del túnel está situada en la margen izquierda de la presa, a la Elev. 765 m.s.n.m. La pendiente del túnel es de 0.00384 en toda su longitud de 6,570 m. Su sección transversal es circular de 4 m de diámetro interior, diseñada para un gasto máximo de 52 m3/s (Sánchez Trejo, 1962). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 18 Figura 22. Túnel de presión número 2 (Sánchez Trejo, 1962). El túnel está revestido en casi toda su longitud, de una capa de concreto simple, con espesor medio de 0.60 m. En la estación 6+310; es decir, 50 m antes de llegar al pozo de oscilación (estación 6+360), el revestimiento de concreto simple cambia a un revestimiento con camisa de acero. El pozo de oscilación es una estructura metálica tubular de 79.28 m de altura, con un diámetro interno de 360 mm, revestido con un cilindro hueco de 35.52 m de altura y 1,200 mm de diámetro. Su principal función es disipar la energía hidráulica a cualquier cambio brusco de potencia demandada en casa de máquinas y así evitar el fenómeno del golpe ariete. A la salida del túnel la conducción se efectúa mediante una tubería de acero que pasa a través de una lumbrera de 60° con la horizontal y que alimenta las cuatro ruedas Pelton de la casa de máquinas. En el km. 5+324.6 dentro del túnel se encuentra una curva horizontal con una deflexión de 25° hacia la derecha. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 19 II.8 Obra de excedencias. Esta estructura está formada por una obra reguladora (Figura 23) compuesta por cinco compuertas radiales con sus respectivas casetas de control y un vertedor (Figura 24) con capacidad de 7500 m3/s (Tabla 5). Tabla 5. Datos técnicos de la obra de excedencias. Elevación de la cresta 798.50 m.s.n.m. Longitud total de la cresta 55 m Gasto máximo de descarga total 7,500 m3/s Compuertas radiales (n°, l x a) 5, 11 x 15 m Elev. labio superior compuertas 804.5 m.s.n.m. Gasto máximo (avenida de diseño) 8,000 m3/s (Mendoza Martínez & Elena Torralba, 2003). Figura 23. Obra de excedencias (Zamora Flores, 2012). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 20 Figura 24. Canal vertedor (Zamora Flores, 2012). II.9 Ladera margen derecha. Debido a las fracturas encontradas en la superficie de la boquilla, fisuras separadas entre sí de 30 a 200 cm y con longitudes de 10 a 30 m., se reforzó la margen derecha con un sistema de anclas, entre las elevaciones 740 y 770 m.s.n.m., compuesto por 11 elementos de 50 m de longitud y tensados a 140 toneladas cada uno. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 21 CAPÍTULO III.- SISTEMA DE AUSCULTACIÓN. III.1 Sistema de Instrumentación. La instrumentación tiene por objetivo conocer el comportamiento durante una construcción y a lo largo de su vida útil, para detectar oportunamente cualquier anomalía que se presente y poder realizar acciones inmediatas para corregirla, y así contar con los elementos necesarios para evaluar en todo momento su seguridad, sobre todo después de la ocurrencia de eventos extraordinarios (sismos, crecidas de río, tormentas, etc.). Las mediciones se realizan con la frecuencia que establece el programa definido por el ingeniero responsable del comportamiento de la presa y de la instrumentación de acuerdo con los procedimientos específicos tanto para la toma de lecturas, como para los cálculos que se realizan para cada aparato. La brigada de medición deberá elaborar un informe que incluya todas las mediciones, cálculos realizados, una relación del estado de los aparatos y estaciones de medición; señalando las necesidades de mantenimiento y reparación. Con esta información se elaboran gráficas que permitan analizar el comportamiento y la seguridad de la presa. La instrumentación de la Soledad contempla un conjunto de aparatos y estaciones de medición como se muestra en las figuras 25 y 26, la tabla 6 detalla la información de cada uno de los instrumentos, su variable a medir, su localización y el nombre de su estación. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 22 Figura 25. Red de colimación (Mendoza Martínez, 2010). Figura 26. Instrumentación en la presa La Soledad (Mendoza Martínez, 2010). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 23 Tabla 6. Sistema de instrumentación de la presa la Soledad, Puebla. Instrumento (Cantidad) Variable que mide Estructura donde se localiza Estaciones Coordenómetro (3) Desplazamientos horizontales en dos direcciones perpendiculares (x,y) de una plomada Cortina, ménsula central P-1 al P-3 Clinómetro óptico (14) Giros en dirección radial y tangencial y desplazamientos horizontales indirectos. Ménsula central C-1 al C-5 Espolón derecho D-1 al D-4 Espolón izquierdo I-1 al I-4 Ladera izquierda E-C Estación meteorológica(1) Precipitación, temperatura y humedad Canal Atexcaco SOLEDAD Acelerógrafo (2) Aceleraciones Cortina SOLCC y SOLI Calibrador extensométrico (28) Abertura y cierre de juntas entre dos puntos cercanos Junta subhorizontal superior SHS-16 SHS-6 SHS-17 Junta subhorizontal inferior SHI-16 SHT-4 SHI-6 SHT-8 SHI-17 Cortina-espolón Derecho DHS DIS DHI DII CA16-1 Cortina-espolón izquierdo IHS IIS IHI III CA11-17 Pulvino-Cortina 8-17 16-4 Bloque-bloque SH4-5 SH5-6 SH6-7 SH7-8 Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 24 Instrumento (Cantidad) Variable que mide Estructura donde se localiza Estaciones G4-5 GPG G6G(G6-5) G6-7 Colimador (11) Desplazamientos lineales perpendiculares al plano vertical de colimación Espolón derecho C1-MM1 C2-MM2 C4-MM2 C5-MM2 Ménsula central de la cortina C1-MM3 C2-MM3 C5-MM3 Espolón izquierdo C2-MM4 C4-MM4 C5-MM4 C1-MM5 Telemedidor (2) Abertura y cierre del conjunto de grietas entre dos puntos lejanos Ladera derecha GMD Ladera izquierda GMI Termómetro (1) Temperatura máxima y mínima Ladera izquierda TMM-MI Piezómetros (75) Nivel de agua freática Dentro de galerías - Recipiente graduado y cronómetro Gasto de filtraciones Dentro de galerías - (Hernández Cruz & Montoya Beltrán, 2006) En la presa La Soledad las mediciones son realizadas por una brigada en sitio, la cual está encargada de mandar mensualmente los resultados por medio de una remisión, la tabla 8 muestra el programa de mediciones semanal. Existen 8 tipos de aparatos en el S.I. de La Soledad, cada uno tiene su propio funcionamiento, proceso de medición e interpretación; en los siguientes subtemas se detalla cada uno de ellos. Tabla 7. Programa semanal de mediciones para la presa la Soledad, Pue. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 25 Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes 7:00-11:00 h 7:00-11:00 h 7:00-9:30 h 7:00-11:00 h 7:00-12:00 h Filtraciones y niveles piezómetros en galerías izquierda y derecha. Termómetro embalse Telemedidores MD:T1 MI: T2 Colimación C1-MM1, C1-MM3, C1-MM5, C2-MM2, Colimación C2-MM3, C2-MM4. Termómetro embalse Coordenómetros P-1, P-2, P-3. Clinómetro C-1,C-2,C-3, C-4, C-5,D-1, D-2, D-3, D-4, D-5, I-1, I-2, I-3, I-4 E.C. Colimación C3-MM1, C4-MM2, C4-MM4, C5-MM2, Colimación C5-MM3, C5-MM4. Termómetro embalse Calibradores extensométricos SH6-7, SH7-8 SHT-8, 8-17 SH5-6, SH4-5 Calibradores extensométricos SHT-4, 4-16, SHI-6, G-P-G, G6-5, G6-7, SHI-17, G-4-5, SHI-16, SHS- 16, DHI, DII, DJV, DHS, DIS, CA-17-II, HIS, IIS, IHI, III, SHS-17. Termómetro embalse 11:30-15:00 h 11:30-15:00 h 10:00-15:00 h 11:30-15:00 h 12:30-15:00 h Cálculos numéricos en oficina Cálculos numéricos en oficina Cálculos numéricos en oficina Cálculos numéricos en oficina Cálculos numéricos en oficina (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). III.1.1 Telemedidor. El telemedidor es usado para medir las deformaciones de la roca en una longitud determinada por la ubicación de los apoyos que forman parte de estos aparatos, este se constituye por dos apoyos unidos por un mecanismo, integrado por dos Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 26 lentes, dos prismas, una escala, un espejo y un contrapeso, con el que se observa los desplazamientos del alambre (Figuras 27 y 28). Figura 27. Telemedidor de cinta (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Figura 28. Telemedidor de cinta invar (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Funcionamiento. El contrapeso (entre 6 y 8 kg según la longitud del alambre), mantiene el alambre siempre en tensión constante. Cuando la distancia entre los apoyos aumenta o disminuye, el alambre desplaza la escala y cambia la lectura; si la distancia se acorta, la lectura se reduce y si la distancia se alarga, la lectura se incrementa. Al Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 27 instalar el aparato se procura que la primera lectura o base, esté en la mitad del rango de medición (aproximadamente 20 mm). Proceso de lectura. La lectura se efectúa observando a través del ocular, la escala que está graduada en décimas de milímetro. La imagen del lente del ocular se puede regular a la vista de cada operador mediante un tornillo para enfoque, se usa el espejo para inducir luz a la escala. Proceso de cálculo. a) Se calcula la diferencial entre la lectura actual (LA) y la lectura base (LB). 𝐷 = 𝐿𝐴 − 𝐿𝐵 Ecuación 1. b) Interpretación. Si la diferencia (D) resulta positiva significa que la distancia entre soportes aumentó, es decir ocurrió un alargamiento de la longitud entre los apoyos y si resulta negativa significa que ocurrió un acortamiento. III.1.2 Calibrador extensométrico. Es el instrumento utilizado para medir la abertura o cierre de juntas, está constituido principalmente por dos barras de acero invar, ambas con terminación en punta cónica, una de ellas fija y otra móvil, un resorte interior y un micrómetro de carátula en el cual se efectúa la medición. El rango del aparato es de 5 mm con una precisión de 0.001 mm (Figuras 29 y 30). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 28 Figura 29. Calibrador extensométrico y dima (Zamora Flores, 2012). Figura 30. Calibrador extensométrico. (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996) Funcionamiento. El aparato está diseñado de tal forma que al introducir las puntas del calibrador en las pijas de la estación de medición, el resorte se comprime y le transmite el movimiento al vástago del micrómetro accionando, a su vez, los indicadores del cuadrante. Desde la fabricación del aparato el resorte tiene cierta comprensión a la que corresponde el cero en la carátula del micrómetro, cuando esta comprensión aumenta la lectura en el micrómetro también aumenta hasta un máximo de 5 mm, que es lo que determina el rango del aparato (Figuras 31 a 33). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 29 Figura 31. Posición de equilibrio (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Figura 32. Posición de instalación (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Figura 33. Posición máxima del resorte (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Proceso de lectura. a) Colocación del aparato. El aparato se toma por el asa con una mano y con la otra se guía la punta móvil para que entre en una de las pijas de apoyo, sin soltarlo se guía la punta fija, comprimiendo el resorte, hasta que entre en la pija correspondiente. b) Toma de lectura. Una vez colocado el aparato en la estación, se realiza la medición tomando primero la lectura en la escala de la media luna y Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 30 después tomando la lectura de la escala circular exterior y sumándola a la anterior teniendo cuidado en la posición del punto decimal. c) La escala de la media luna permite leer milímetros y décimas de milímetros, está graduada de uno a cinco milímetros con subdivisiones cada 0.2 mm. La escala circular exterior permite leer décimas, centésimas y milésimas de milímetro, está graduada de tal forma que una vuelta completa de la aguja representa justamente una subdivisión de la escala de la media luna(0.2 mm), por lo que cada subdivisión es de 0.001 mm (Figuras 34 y 35) (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Figura 34.Indicar tipo Compac Geneve (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Precisión: 0.001 mm Rango: de 0 a 5 mm Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 31 Figura 35. Indicador tipo Galileo (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). d) Se toma una lectura directa y otra inversa en cada estación. En las estaciones verticales, la lectura directa se toma con el indicador de cuadrante hacia arriba y la inversa con el indicador hacia abajo. La medición directa de las estaciones horizontales se obtiene con la carátula del indicador de cuadrante a la derecha y la inversa al lado izquierdo. Corrección por Dima. Para verificar el buen funcionamiento del aparato y para evaluar la corrección que debe hacerse a las mediciones por el cambio de temperatura que ocurre en el transcurso de las mediciones y por el eventual desgaste de las pijas de apoyo, se cuenta con un sistema de referencia llamado “dima”. La dima consta de dos barras paralelas de acero invar sujetas a dos placas también de acero invar, las cuales tiene en su parte interior dos pares de apoyo de acero inoxidable, uno de ellos con una separación entre placas de 700 mm y otro de 701 mm (Figura 36). Precisión: 0.002 mm Rango: de 0 a 5 mm Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 32 Figura 36. Dima (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Antes de iniciar las mediciones de cada día, se debe tomar la lectura de “entrada dima” siguiendo el método antes mencionado. Se toman dos lecturas, la lectura directa y la lectura inversa, ambas se deben hacer en el mismo para de apoyos de la dima. Cuando se termina la rutina del día se toma la lectura “salida dima” de la misma manera (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Proceso de Cálculo. a) Se calcula la corrección por dima correspondiente al día de medición. 𝐴 = 𝑃𝐷1−𝑃𝐷2 2 Ecuación 2. Dónde: 𝐴 Corrección por dima. 𝑃𝐷1 Promedio entrada dima. 𝑃𝐷2 Promedio salida dima. b) Para cada estación se calcula la lectura promedio (P). c) A esta lectura promedio se le aplica la corrección por dima del día, obteniendo de esta manera la lectura promedio corregida PC (PC=P-A). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 33 d) Para terminar el cálculo se efectúa la diferencia (D) entre la lectura base (PB) y la lectura promedio corregida (PC). 𝐷 = 𝑃𝐵 − 𝑃𝐶 Ecuación 3. Donde “D” representa la abertura o cierre de la junta o grieta instrumentada. e) Interpretación El signo de la diferencia “D” nos indica una abertura si es positivo (+), o un cierre si éste es negativo (-). III.1.3 Clinómetro. Es el instrumento que mide giros en las estructura de la Central, en los apoyos en roca y en diversos sitios que interesa controlar, está constituido por el dispositivo de medición (parte superior) y por una base metálica de 80 cm de longitud, provista en su parte inferior de tres pijas de apoyo (Figura 37). El rango de medición del aparato es de un grado (1°) y la precisión de dos segundos (2”). Figura 37. Clinómetro (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 34 Funcionamiento. Su funcionamiento es similar al de un nivel de burbuja (alta precisión) y consiste en nivelar el dispositivo de medición utilizando para ello una perilla micrométrica la cual permite bajar o subir el mecanismo registrando una lectura (Figura 38). Figura 38. Dispositivo de medición (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Proceso de lectura. La estación de medición consistente de una base con seis pijas donde se coloca el aparato y la cual se limpia previamente (Figura 39), se debe tener cuidado de no apoyarse en el clinómetro, se gira la perilla micrométrica hasta que la burbuja del dispositivo queda centrada. Para facilitar el centrado se mira a través de la ventanilla que se localiza en el lado izquierdo del dispositivo, en ésta se observan dos medias imágenes mediante un espejo, el centrado se logra cuando hay continuidad entre ambas (Figuras 40 y 41). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 35 Figura 39. Medición con clinómetro (Zamora Flores, 2012). Figura 40. Burbuja del nivel (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Figura 41. Esquema de la escala de minutos (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Una vez centrado, se leen las escalas del dispositivo teniendo cuidado de no mover la perilla micrométrica: Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 36 a) Se lee los minutos (‘) en la ventanilla lateral o frontal, en ambas se tendrá mismo valor (Figura 42). En las escalas de los minutos cada marca representa una unidad (1’), tienen 60 marcas en total, lo que constituye un grado (1°) y están indicados los números de los minutos cada cuatro unidades, es decir, 0, 4, 8,…,60. Figura 42. Esquema de perilla micrométrica (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). b) A continuación se leen las escalas de los segundos (“) en las ventanillas adjuntas a la perilla micrométrica las cuales están alojadas en el cono truncado superior. En las escalas de los segundos cada marca corresponde a dos unidades, cada media vuelta de la perilla micrométrica corresponde a un minuto, es decir a 60” (Figura 42), la escala contienen número a cada 10”. Siempre deberán leerse las escalas del mismo color ya que al utilizar escalas a color diferente obtendríamos una lectura errónea, es decir, sí se leen los minutos en la ventanilla lateral que contiene número negros de deberán leer los segundos marcados con negro, en cualquiera de las ventanillas superiores. c) En cada estación se realizan dos lecturas denominadas “directa” e “inversa”, la diferencia entre ambas es de 180°. La posición del aparato al realizar cualquier medición será con el apoyo único hacia la dirección que se desee medir. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 37 La lectura directa en sentido radial o del río se tomará hacia aguas abajo, por lo tanto la inversa se realizará con dirección aguas arriba. Para las mediciones en sentido tangencial la lectura directa se tomará hacia margen izquierda y la inversa hacia la margen derecha (Figura 43). Por convención de signos la lectura directa es siempre negativa y la inversa es positiva, se debe tener cuidado para que esta convención sea siempre respetada. Figura 43. Dirección directa de la corona (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Proceso de cálculo. Se calcula el promedio (LA). LA = 𝐿𝐷+𝐿𝐼 2 Ecuación 4. Donde: LD Lectura directa [mm] LI Lectura inversa [mm] Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 38 LA Lectura actual [mm] Se calcula la diferencia (D) que representa el giro medido en el sitio instrumentado. 𝐷 = 𝐿𝐵 − 𝐿𝐴 Ecuación 5. Interpretación. El signo de esta diferencia indicará hacia donde giró la estructura en el punto donde se midió, de modo que si resulta positivo será hacia aguas abajo (radial) o margen izquierda (tangencial) y si resulta negativo será hacia aguas arriba o margen derecha (Figura 44 y 45). Figura 44. Giros sentido radial (ColinaBeltrán & Montoya Beltrán, 1996). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 39 Figura 45. Giros sentido tangencial (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). III.1.4 Coordenómetro. Es el instrumento que es utilizado para determinar la posición del alambre de un péndulo mediante coordenadas, lo que permite conocer los desplazamientos horizontales de las estructuras en dos direcciones perpendiculares entre sí. El coordenómetro tiene una parte fija llamada base y otra móvil que porta un dispositivo de medición óptico, una perilla micrométrica graduada y un indicador de cuadrante (Figura 46). Figura 46. Coordenómetro (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 40 El dispositivo de medición óptico está formado por dos prismas en los extremos de la parte móvil, dos objetivos intermedios, un prisma colector central y un ocular de observación (Figura 47). Figura 47. Partes del coordenómetro (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). El indicador de cuadrante está graduado con una escala en milímetros que va de 0 a 30 mm, lo que constituye el rango del aparato (Figura 48). Figura 48. Indicador de cuadrante (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 41 La perilla micrométrica está graduada con una escala en la que cada división corresponde a un desplazamiento de 0.02 mm, lo que constituye la precisión de aparato (Figura 49). Figura 49. Perilla micrométrica (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Funcionamiento. Se manipula la perilla micrométrica para desplazar la parte móvil del aparato hacia la derecha o hacia la izquierda hasta que se tiene la posición de lectura, la cual está determinada por la imagen del alambre del péndulo en el ocular. Esta imagen está constituida por dos mitades que corresponden a las visuales de los prismas derecho e izquierdo del aparato, que forman un triángulo imaginario con distancias conocidas (Figura 50). Figura 50. Imágenes del alambre en el ocular (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 42 Toma de Lecturas. Para conocer las dos coordenadas (x,y) que determinan la posición del alambre del péndulo se debe obtener un juego de tres lecturas (Lx, Lyl y LyD), manipulando la perilla micrométrica del aparato (Figura 51). La lectura Lx se obtiene al igualar la imagen derecha con la izquierda del alambre de péndulo, hasta observar una sola línea, sin importar su posición relativa en la retícula. La lectura Lyl se obtiene centrando en la retícula la imagen izquierda del alambre del péndulo, sin importar donde quede la otra imagen. La lectura LyD se obtiene centrando en la retícula la imagen derecha del alambre del péndulo, sin importar donde quede la otra imagen. Figura 51. Obtención de la lectura Lx (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Lectura de los valores de las variables. Los valores de las variables se obtienen leyendo los enteros en el indicador de cuadrante (milímetros) y en la perilla micrométrica las décimas y centésimas del milímetro. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 43 Debido a que puede existir un ligero desajuste en la aguja del indicador de cuadrante se deberá tomar en cuenta lo siguiente: a) Cuando se inicia una vuelta en la perilla micrométrica: En este caso la lectura en el indicador de cuadrante (escala de los milímetros) será el número más cercano al que marque la aguja. b) Cuando en la perilla micrométrica la lectura se aproxime (pero no llegue) al 100: En este caso la lectura del indicador de cuadrante será el número anterior al que marque la aguja. Para verificar que la medición realizada ha sido correcta se promedian las lecturas Lyl y LyD, si el resultado es igual a Lx±0.02 mm se dará por terminada la medición de esta estación 𝐿𝑥 = 𝐿𝑦𝑙+𝐿𝑦𝐷 2 ± 0.02 𝑚𝑚 Ecuación 6. Proceso de datos. Se calculan las seis variables siguientes: 𝑆1 = 15 − 𝐿𝑦𝑙 Ecuación 7. 𝑆2 = 15 − 𝐿𝑦𝐷 Ecuación 8. 𝑥1 = 𝑆1+𝑆2 2 Ecuación 9. 𝑦1 = 𝑆2+𝑆1 2 Ecuación 10. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 44 𝑥 = 𝑥1 − 𝐿𝐵𝑥 Ecuación 11. 𝑦 = 𝑥1 − 𝐿𝐵𝑦 Ecuación 12. Donde: 𝐿𝑦𝑙 𝑦 𝐿𝑦𝐷 Son variables obtenidas en campo [mm]. 𝐿𝐵𝑥 𝑦 𝐿𝐵𝑦 Son lecturas que se toman poco tiempo después de instalado el péndulo, cuando el nivel del embalse es mínimo y la temperatura es igual o casi igual a la temperatura media y se denominan lecturas base [mm]. 𝑥,𝑦 Son los desplazamientos horizontales de la estructura [mm]. Interpretación. Si el desplazamiento resulta positivo en la dirección x, el movimiento de la estructura es hacia aguas abajo y si resulta negativo hacia aguas arriba. En la dirección y, el desplazamiento positivo es hacia margen izquierda y el negativo margen derecha (Figura 52). Figura 52. Interpretación de los movimientos (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 45 Factores que afectan la interpretación. a) Posición del péndulo con respecto a la del coordenómetro. En general, cuando se está instrumentando mediante péndulos las estructuras de una central hidroeléctrica se hace todo lo posible para que el hilo del péndulo tenga un aposición similar a la base del coordenómetro en todos los sitios instrumentados, si la posición de alguna estación cambia se tendrá que tomar en cuenta este cambio y basta con cambiar de signo las lecturas Lyl, LyD y Lx (Figura 53). Figura 53. Posiciones del coordenómetro (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). b) Ampliador del campo. Cuando el sitio instrumentado se ha desplazado de tal manera que el hilo del péndulo quede fuera del campo visual del aparato será necesario utilizar el ampliador del campo, el cual sirve para desplazar una distancia fija ya conocida (20 o 40mm) en el sentido x o y según sea el caso. Las lecturas obtenidas deberán afectarse con la cantidad desplazada, sumando si este desplazamiento es hacia agujas abajo o hacia margen izquierda y restando si se coloca hacia aguas arriba o hacia margen derecha (Figura 54). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 46 Figura 54. Ampliador de campo eje X (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). III.1.5 Colimador. Es el instrumento que se usa para determinar los movimientos de una presa o estructura a partir de los desplazamientos de puntos localizados en el coronamiento de esta (puntos móviles), con respecto al alineamiento establecido entre dos puntos fijos ubicados fuera del área de influencia de dicha estructura. Los puntos fijos están definidos uno por la estación donde se instala el aparato y otro por la mira fija instalada en roca (Figura 55). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 47 A) Telescopio. B) Collar de enfoque. C) Collar de enfoque de la retícula. D) Tornillo nivelador. E) Tornillo micrométrico para los movimientos verticales. F) Tornillo micrométrico para los movimientos horizontales. G) Fijador de la posición vertical del telescopio. H) Fijador de la posición horizontal del telescopio.I) Nivel desmontable. J) Burbuja del nivelador desmontable. K) Prisma de centrado de la burbuja del nivel. Figura 55. Colimador óptico (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). El colimador está constituido por una base con tres apoyos esféricos, dos de los cuales están provistos de tornillos niveladores, un nivel desmontable, un telescopio cuyo soporte tiene instalados diversos tornillos para el control de las posiciones tanto en sentido horizontal como vertical; el telescopio puede girar 360° Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 48 sobre un plano horizontal y ±35° sobre un plano vertical; la lente tiene un objetivo de 80 mm de diámetro y 60x de aumento, lo que permite ver claramente las miras. Dado que el colimador en sí no permite leer ninguna escala, para realizar una medición es necesario auxiliar de miras fijas y móviles. Para el funcionamiento de este aparato basta con obtener una imagen nítida en el ocular del telescopio, nivelar y fijar la posición de medición mediante los tornillos de movimiento que a continuación se definen: • El tornillo E controla los movimientos verticales del telescopio, los cuales se fijan mediante el tornillo G (Figura 55). • El tornillo F permite el movimiento del colimador sobre un plano horizontal y el tornillo H fija esta posición (Figura 55). Mira fija. Está constituido por una placa con perforaciones en sus extremos para poder instalarlas anclada en la roca mediante pijas, en su parte central tiene dibujada una mariposa de referencia (Figura 56). Figura 56. Tipos de miras fijas (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Mira móvil. Está formada por una placa, también con una mariposa de referencia, un vernier, un tornillo micrométrico para poderla desplazar en sentido horizontal, y está montada en una base metálica triangular que tiene en su parte inferior 3 apoyos esféricos (Figura 57 y 58). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 49 Figura 57. Mira móvil (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Figura 58. Mira móvil (Zamora Flores, 2012). El rango de medición del vernier es de 100 mm con una precisión de 0.1 mm (Figura 59). Para dar movimiento en sentido horizontal a la mira es necesario únicamente accionar el tornillo micrométrico. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 50 Figura 59. Vernier de mira móvil (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Es muy importante la posición de la mira móvil con respecto a las estaciones de colimación, ya que la lectura del vernier aumenta hacia aguas abajo, si la estación de colimador está en margen derecha y disminuye si dicha estación se localiza en margen izquierda: esto hay que tenerlo bien presente al realizar los cálculos (Figura 60). Figura 60. Determinación del desplazamiento de la presa según la margen en donde se coloque el colimador (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Transportador. Es una base giratoria graduada de 0° a 360°, que se coloca entre la mira móvil y su base de apoyo, la que permite que la orientación de la línea de colimación y la propia mira sea siempre perpendicular. Para orientar el Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 51 transportador perpendicular a la línea de colimación se le hace girar sobre su base hasta colocarlo en el ángulo requerido, esta posición se fija ajustando el tornillo central. (Figura 61) Figura 61. Base circular con transportador (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Procedimiento de lectura. La medición consiste primero en definir el plano de colimación o de referencia, la cual se establece al apuntar el colimador correctamente nivelado hacia la mira fija centrando la retícula en la mariposa de referencia. Cuando el operador logra centrar la retícula, el plano de colimación queda definido y se fija el aparato para impedir cualquier movimiento horizontal. Después, se gira verticalmente el telescopio y se enfoca hasta localizar y visualizar con claridad la mira móvil, cuando esto se ha logrado, se fijan los movimientos verticales y se puede iniciar el proceso de lectura. Para efectuar una lectura se requiere dos operadores, uno para el colimador y otro para la mira móvil. El operador del colimador hace señas con banderolas al operador de la mira móvil para que accione el tornillo micrométrico hasta observar que quede centrado el hilo vertical de la retícula del colimador en la mariposa de la mira móvil. En esta posición el operador de la mira toma la lectura del vernier y después de anotarla desplaza la mira móvil para repetir el procedimiento anterior. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 52 Se realizan dos series de cuatro observaciones cada una para todas las estaciones de medición. En una misma serie la diferencia entre lecturas deberá ser pequeña (de 0.5 mm) en caso contrario se deberá visar la mira fija nuevamente y nivelar de nuevo. Al iniciar la segunda serie es necesario volver a observar la mira y comprobar que el aparato sigue debidamente nivelado, de no ser así se procederá a realizar los ajustes correspondientes antes de efectuar las lecturas. Si la diferencia entre los valores promedio de la primera y la segunda serie son mayores a 0.5, se deberá repetir el procedimiento. Nivelación del colimador. Es muy importante nivelar el aparato antes de iniciar el procedimiento de lectura porque de ello depende que el sistema de referencia sea siempre el mismo; si el aparato esta desnivelado, se genera un error que influye en la medición pudiendo tener lecturas falsas (Figura 62) Figura 62. Efectos de la falta de nivelación (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 53 Para nivelar el colimador, se coloca el aparato en la estación de medición, incluyendo el nivel desmontable, y se procede de la siguiente manera: a) Se centra la burbuja moviendo uno de los tornillos niveladores instalados en dos de los apoyos de la base del colimador. b) Se gira el aparato un cuarto de vuelta (90°) y se centra la burbuja moviendo el segundo tornillo nivelador. c) Se regresa el aparato a su primera posición y se repite el procedimiento moviendo ligeramente los tornillos hasta lograr que la burbuja no se desplace. d) Para comprobar que el aparato esté debidamente nivelado la burbuja debe permanecer centrada para cualquier orientación del mismo. Proceso de Cálculo. Se vacían los datos de la medición como indica la tabla 8 y se calculan los promedios de las series con las ecuaciones 13 y 14. Tabla 8. Hoja de cálculo para colimación. 1ª. Serie a1 a2 a3 a4 P1 2ª. Serie b1 b2 b3 b4 P2 PROMEDIO 𝑃1 = 𝑎1+𝑎2+𝑎3+𝑎4 4 Ecuación 13. 𝑃2 = 𝑏1+𝑏2+𝑏3+𝑏4 4 Ecuación 14. Se calculan la Lectura Actual (LA) utilizando el promedio de los resultados obtenidos en el inicio anterior: 𝐿𝐴 = 𝑃1+𝑃2 2 Ecuación 15. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 54 Para obtener el desplazamiento se efectúa la diferencia entre la lectura base y la lectura actual, de acuerdo con las siguientes fórmulas: 𝐷 = 𝐿𝐵 − 𝐿𝐴 Si el colimador está en MI Ecuación 16. 𝐷 = 𝐿𝐴 − 𝐿𝐵 Si el colimador está en MD Ecuación 17. Donde: D es el desplazamiento ocurrido a la fecha de medición LB es la lectura base o inicial Interpretación de resultados. La comparación de la lecturainicial o base con las subsecuentes muestra el movimiento ocurrido a las diferentes fechas de medición. Por convención, los desplazamientos positivos indican que el movimiento es hacia aguas abajo y los negativos hacia aguas arriba (Figura 63). Figura 63. Interpretación de colimación (Zamora Flores, 2012). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 55 III.1.6 Termómetro. Este aparato se utiliza para medir la temperatura ambiente, máxima y mínima, generalmente en diversos puntos de la presa, consiste en un tubo de cristal en forma de “U”, el cual contiene mercurio (Figura 64). Figura 64. Termómetro de máximas y mínimas. Tiene dos columnas graduadas donde se puede tomar la temperatura ambiente; en la derecha se registra la temperatura máxima y esta graduada de -40 a +50 grados centígrados y en la columna izquierda se indica la temperatura mínima y la escala es de +50 a -40 (°C). La división mínima en la graduación es de un grado y cada columna contiene una marca metálica donde se toma la temperatura máxima y mínima. El mercurio del termómetro es sensible al cambio de temperatura, por lo que se encuentra en constante movimiento. Dicho movimiento empujará hacia arriba las marcas metálicas de un lado o de otro y luego bajará pero las marcas se quedarán en el punto al que fueron empujadas registrando la temperatura máxima y mínima (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 56 Procedimiento de lectura. La lectura de la temperatura actual se debe de tomar en la marca de la graduación que coincide con la parte superior del mercurio, puede realizarse en cualquiera de las dos columnas, y deben tener el mismo valor. Se acostumbra a tomarla sistemáticamente en la columna de la derecha. La lectura de temperatura mínima, se observa en la escala indicada por la parte inferior de la marca metálica de la columna izquierda, la máxima en la parte inferior de la marca metálica de la columna derecha. Después de realizar las lecturas se toma un imán, con el cual, las marcas metálicas se unen a la parte superior del mercurio de ambas columnas. Proceso de datos. Se calcula la temperatura promedio diaria, a partir de las lecturas máximas y mínimas como se indica en la ecuación 𝑇𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝑇𝑚𝑎𝑥+𝑇𝑚𝑖𝑛 2 Ecuación 18. Donde: 𝑇𝑝𝑟𝑜𝑚 es la temperatura promedio [°C]. 𝑇𝑚𝑎𝑥 es la temperatura máxima [°C]. 𝑇𝑚𝑖𝑛 es la temperatura mínima [°C]. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 57 III.1.7 Piezómetros abiertos. Los piezómetros abiertos se utilizan para conocer la posición del nivel freático o piezométrico en el subsuelo, está constituido por tubería de PVC de ¾” de diámetro ranurado en su extremo inferior (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Esta tubería se instala dentro de un barreno, alrededor de la parte ranurada se coloca material filtro limpio de partículas finas, el resto del barreno se impermeabiliza mediante lechada de cemento bentonita. Según el diámetro del barreno es posible colocar dos o tres tuberías con el fin de que este sea aprovechado para medir niveles en diferentes estratos o profundidades. En la superficie el barreno y el piezómetro se protegen mediante una caja metálica o de concreto con tapa (Figura 65). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 58 Figura 65. Esquema de un piezómetro (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Funcionamiento. El agua penetra en el bulbo y sube en la tubería hasta el nivel equivalente a la presión que tiene agua en el punto de medición (posición del bulbo). Toma de lecturas. Para conocer el nivel freático o piezométrico se introduce en el tubo el cable graduado de la sonda eléctrica hasta que el vástago sensor que tiene en su extremo toca el agua, en ese momento se cierra el circuito que acciona un amperímetro o un foco indicador localizado en el carrete de la sonda, se verifica la posición del gua sacando e introduciendo varias veces la sonda (Figura 66). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 59 Figura 66. Medición de piezómetros abiertos (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). La posición del agua se determina midiendo la longitud de sonda dentro del barreno ayudándose de las marcas graduadas de la sonsa y de un fluxómetro. Proceso de cálculo. Cuando se realiza la medición mediante sonda eléctrica es necesario restar a la cota del brocal la profundidad a la que se registró el nivel del agua. 𝑁𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝐶𝑜𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑏𝑟𝑜𝑐𝑎𝑙 − 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 Ecuación 19. Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 60 III.1.8 Recipiente graduado y cronómetro. Estos aparatos sirven para determinar los caudales de filtración en galerías de drenaje y puntos aislados de la presa, permiten aforar las filtraciones de los barrenos de drenaje (Figura 67) y el gasto de las canaletas de aforo (Figura 68). Figura 67. Aforo de barrenos (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Figura 68. Aforo de canaletas (Colina Beltrán & Montoya Beltrán, 1996). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 61 Los barrenos de drenaje son perforaciones realizadas en la roca o concreto de la zona que se quiere drenar, con la finalidad de reducir presiones indeseables que puedan causar problemas en la estructura. Generalmente estos barreno son de 3 pulgadas y se emboquillan con tubería de PVC para canalizar la filtración y poder aforarla. La longitud, dirección y separación de los drenes se proyecta de acuerdo a cada sitio y problema existente. Proceso de medición. Caudal o gasto de filtración es el volumen de agua que filtra por un dren en la unidad de tiempo. Para efectuar la medición del caudal se utiliza un cronometro y un recipiente graduado, cuyo volumen dependerá del caudal de filtración que se tenga en el barreno, pudiendo ser desde 1 hasta 100 lt de capacidad. Proceso de cálculo. El gasto para barrenos de drenaje se calcula mediante la siguiente fórmula: 𝑄 = 𝑉 T Ecuación 20. Donde: Q= es el caudal o gasto de filtración (L/seg). V=Volumen de filtración (L). T=Tiempo de llenado (seg). Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 62 III.2 Inspecciones de seguridad. Todas las estructuras no instrumentas necesita una inspección cualitativa que permita comparar la evolución a través del tiempo de su estado físico. La Subgerencia de Seguridad de Estructuras programa dos inspecciones al año con la cuales se tiene información cualitativa de las estructuras. Los reportes generados sirven para determinar el estado de las estructuras por medio de una inspección visual en campo y permiten emitir recomendaciones para conservar en buenas condiciones su estado de seguridad Análisis del comportamiento y evaluación del estado de seguridad de la presa La Soledad de la C.H. Mazatepec, Puebla. 63 CAPÍTULO IV.- SOLICITACIONES. IV.I Azolve. El principal problema de la Central es la acumulación de azolve tanto en las proximidades de la cortina como en la obra de toma, la figura 69 muestra el historial del incremento del nivel de azolve con respecto al lecho del río Apulco. Según el estudio batimétrico de octubre de 2009 el vaso
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