Estado del arte para la elaboración del plan preliminar de emerge

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Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
2021 
Estado del arte para la elaboración del plan preliminar de Estado del arte para la elaboración del plan preliminar de 
emergencia por inundación, por posible rotura de la presa del emergencia por inundación, por posible rotura de la presa del 
embalse de Tominé en el municipio de Sesquilé embalse de Tominé en el municipio de Sesquilé 
Angie Lorena Ortiz Estupiñan 
Universidad de La Salle, Bogotá, aortiz32@unisalle.edu.co 
Karen Daniela Peña Parra 
Universidad de La Salle, Bogotá, kpena90@unisalle.edu.co 
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Citación recomendada Citación recomendada 
Ortiz Estupiñan, A. L., & Peña Parra, K. D. (2021). Estado del arte para la elaboración del plan preliminar de 
emergencia por inundación, por posible rotura de la presa del embalse de Tominé en el municipio de 
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1 
 
Estado del arte para la elaboración del plan preliminar de emergencia por 
inundación, por posible rotura de la presa del embalse de Tominé en el municipio de 
Sesquilé 
 
 
Angie Lorena Ortiz Estupiñán 
Karen Daniela Peña Parra 
Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Civil 
Proyecto de Grado 
Ing. Álvaro Enrique Rodríguez Páez 
Abril 26 de 2021 
 
Universidad de la Salle 
Sede Candelaria 
 
 
 
 
 
2 
 
Agradecimientos 
Expresamos agradecimientos a nuestros familiares por su apoyo incondicional y a 
nuestros amigos, por brindarnos su colaboración y conocimiento durante la realización de 
este proyecto. 
A la Empresa de Energía de Bogotá, por el suministro de información técnica para 
el desarrollo de la investigación. 
A los ingenieros Álvaro Rodríguez y Alejandro Franco por sus aportes técnicos 
durante el desarrollo de este trabajo; así como el fomentar e incentivar el espíritu 
investigativo a favor de nuestro crecimiento profesional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
Declaración ética 
Como estudiantes activas del programa de Ingeniería Civil nos comprometemos a 
cumplir cada uno de los objetivos planteados en el proyecto con veracidad, integridad, 
responsabilidad frente al manejo de la información y los derechos de autor de las fuentes 
consultadas teniendo como referencia la formación lasallista en pro de desarrollar un 
proyecto que beneficie a la comunidad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
Tabla de Contenido 
Resumen ................................................................................................................... 11 
Planteamiento del problema .................................................................................. 12 
Objetivos .................................................................................................................. 13 
Objetivo general ............................................................................................ 13 
Objetivos Específicos .................................................................................... 13 
Alcance y justificación ............................................................................................ 14 
Marcos de Referencia ............................................................................................. 15 
Marco Teórico ............................................................................................... 15 
Marco Conceptual ......................................................................................... 23 
Marco Legal .................................................................................................. 25 
Antecedentes ............................................................................................................ 27 
Metodología ............................................................................................................. 31 
Caracterización del área de estudio ............................................................... 31 
Municipio de Sesquilé ....................................................................... 31 
Sitios de interés ................................................................................. 32 
Subcuenca Hidrográfica ................................................................... 32 
Descripción de la presa y del embalse .......................................................... 35 
Ubicación .......................................................................................... 35 
Presa ................................................................................................. 35 
5 
 
Vertedero ........................................................................................... 38 
Estudio de probabilidades de fallo ................................................................ 41 
Rotura de presa por avenida máxima. .............................................. 41 
Rotura de presa por riesgo sísmico. ................................................. 42 
Análisis de Riesgos aplicado a la seguridad de presas ................................. 46 
Modelo Hec-Ras ........................................................................................... 49 
Datos de entrada al modelo de riesgo .............................................. 51 
Escenarios de rotura ......................................................................... 53 
Estudio de niveles previos ................................................................. 53 
Forma y dimensiones de la brecha. .................................................. 54 
Estudio de las avenidas ................................................................................. 57 
Precipitación ..................................................................................... 57 
Curvas IDF........................................................................................ 60 
Hietogramas ...................................................................................... 61 
Determinación número de curva ....................................................... 61 
Hidrograma ....................................................................................... 65 
Análisis de resultados ................................................................................... 68 
Resultados del modelo hidráulico ..................................................... 69 
Mapa de amenaza por inundación .................................................... 73 
Recomendaciones plan preliminar de emergencia por inundación ............... 76 
6 
 
Conclusiones ............................................................................................................ 78 
Referencias .............................................................................................................. 79 
Anexos ...................................................................................................................... 837 
 
Lista de Tablas 
Tabla 1. .................................................................................................................... 28 
Tabla 2. .................................................................................................................... 35 
Tabla 3. .................................................................................................................... 54 
Tabla 4 ..................................................................................................................... 59 
Tabla 5 ..................................................................................................................... 60 
Tabla 6 ..................................................................................................................... 62 
Tabla 7 ..................................................................................................................... 66 
Tabla 9 ..................................................................................................................... 71 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
Lista de Figuras 
Figura 1 ................................................................................................................... 16 
Figura 2 ................................................................................................................... 17 
Figura 3 ................................................................................................................... 18 
Figura 4 ................................................................................................................... 20 
Figura 5 ................................................................................................................... 21 
Figura 6 ................................................................................................................... 33 
Figura 7 ................................................................................................................... 34 
Figura 8 ................................................................................................................... 34 
Figura 9 ................................................................................................................... 37 
Figura 10 ................................................................................................................. 38 
Figura 11 ................................................................................................................. 39 
Figura 12 ................................................................................................................. 40 
Figura 13 ................................................................................................................. 41 
Figura 14. ................................................................................................................ 44 
Figura 15 ................................................................................................................. 45 
Figura 16 ................................................................................................................. 46 
Figura 17 ................................................................................................................. 50 
Figura 18 ................................................................................................................. 51 
Figura 19 ................................................................................................................. 52 
Figura 20 .................................................................................................................. 54 
Figura 21 ................................................................................................................. 55 
Figura 22 ................................................................................................................. 57 
Figura 23 ................................................................................................................. 59 
9 
 
Figura 24 ................................................................................................................. 61 
Figura 25 ................................................................................................................. 62 
Figura 26 ................................................................................................................. 63 
Figura 27 ................................................................................................................. 63 
Figura 28 ................................................................................................................. 64 
Figura 29 ................................................................................................................. 64 
Figura 30 ................................................................................................................. 65 
Figura 31 ................................................................................................................. 66 
Figura 32 ................................................................................................................. 67 
Figura 33 ................................................................................................................. 68 
Figura 34 ................................................................................................................. 69 
Figura 35 ................................................................................................................. 70 
Figura 36 ................................................................................................................. 73 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
Lista de Anexos 
Anexo 1. ................................................................................................................... 80 
Anexo 2. ................................................................................................................... 86 
Anexo 3. ................................................................................................................... 87 
Anexo 4. ................................................................................................................... 88 
Anexo 5. ................................................................................................................... 93 
Anexo 6. ................................................................................................................... 98 
Anexo 7. ................................................................................................................... 99 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
Resumen 
A la hora de construir embalses se hace necesario integrar un plan de acción en caso 
de presentarse alguna falla lo cual supone un riesgo para las poblaciones aledañas a la obra. 
Este estudio comprende las bases preliminares para la realización de un plan de emergencia 
para el municipio de Sesquilé donde se encuentra el embalse de Tomine, partiendo de la 
modelación de escenarios de riesgo recomendados por las guías técnicas mediante el 
software de Hec-Ras utilizando la información pluviométrica de la cuenca del embalse y 
los datos del terreno del municipio, esto con el fin de elaborar un mapa de amenaza de 
inundación a escala 1:100000 que sirva como insumo en la elaboración de un plan de 
emergencia para el municipio. 
Palabras clave: Embalse de Tominé, Rotura muro de contención, Plan de 
Emergencia, Riesgo por inundación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
Planteamiento del problema 
En las últimas décadas se han realizado investigaciones que han generado la 
estructuración de guías técnicas como es el caso de España que en el año 2001 realizo la 
guía técnica para planes de emergencia de presas en torno a la rotura de embalses y los 
efectos que producen dichoseventos en centros poblados, áreas rurales y grandes ciudades; 
una de las propuestas que se plantean para mitigar las consecuencias es que se efectúen 
varios análisis de riesgos por amenazas que si bien no tienen una alta probabilidad de 
suceder podrían afectar de manera importante a la población residente en las áreas cercanas 
para así poder llegar a construir un plan de emergencias. 
Dentro del plan municipal de gestión de riesgo de desastres del Municipio de 
Sesquile se contempla el escenario de riesgo por rotura del muro de contención del embalse 
de Tominé, “…podría inundar al municipio de Suesca y parte del área rural y casco urbano 
de Sesquilé.” (Consejo Municipal para la Gestión del Riesgo de Desastres, 2018). Sin 
embargo, pese a que se realiza un monitoreo constante del estado de la presa por parte de la 
empresa de energía eléctrica de Bogotá no se cuenta con un plan de emergencia que 
considere la posible ocurrencia del evento y de cuáles serían las áreas afectadas; por lo 
tanto, se plantea que el presente proyecto de respuesta a la siguiente pregunta: 
¿Cuál sería el área afectada y las zonas seguras del municipio de Sesquilé si se 
llegase a presentar el fenómeno de inundación debido a la rotura del muro de contención 
del embalse de Tominé? 
 
13 
 
Objetivos 
Objetivo general 
Desarrollar el estado del arte para la elaboración del plan preliminar de emergencia 
por inundación, por posible rotura de la presa del embalse de Tominé en el municipio de 
Sesquilé. 
Objetivos Específicos 
✓ Realizar búsqueda bibliográfica de información en bases de datos a nivel 
internacional, nacional y regional para la elaboración del estado del arte y la 
caracterización de la zona de estudio. 
✓ Elaborar un mapa de amenaza por inundación en el municipio de Sesquilé 
(Cundinamarca) por medio de herramientas SIG y HEC-RAS que permita establecer 
el área afectada. 
✓ Analizar los datos obtenidos para plantear recomendaciones que puedan aportar a la 
construcción del plan de emergencia preliminar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
Alcance y justificación 
Las inundaciones han cohabitado con las comunidades desde épocas muy antiguas, 
generando condiciones adecuadas para el desarrollo enriqueciendo con nutrientes los suelos 
agrícolas y facilitando la movilidad de gran variedad de productos y personas mediante la 
navegación. Sin embargo, el fenómeno de la migración de las zonas rurales hacia las 
urbanas aumenta el crecimiento de las ciudades y a su vez, el riesgo por inundación debido 
a las dinámicas constructivas las cuales resultan ser una causa directa de ellos. 
La finalidad de este proyecto es analizar el evento supuesto de inundación debido a 
la rotura del muro de contención del embalse de Tominé por creciente máxima de la cuenca 
hidrográfica que alimenta dicha estructura; con el objetivo de elaborar un estado del arte 
que permita identificar varios factores asociados al riesgo que representa este evento para 
las poblaciones aledañas que podrían verse afectadas, en este caso el centro poblado y 
algunas áreas rurales del municipio de Sesquilé. Adicional a esto, establecer posibles 
tiempos de respuesta y zonas de evacuación para así sentar las bases de un plan de 
emergencias preliminar por rotura del embalse de Tominé. 
El modelo que se plantea se realizará teniendo en cuenta algunas características 
básicas del embalse en especial del muro de contención, la hidrografía de la cuenca que lo 
alimenta y la topografía de la zona de estudio. Dicho modelo, se realizará con ayuda de dos 
softwares ArcGIS y HEC-RAS, los cuales serán indispensables no solo para realizar el 
modelo del embalse sino también para generar la simulación de la rotura del muro de 
contención y por consiguiente elaborar un mapa de amenaza que permita establecer la 
posible zona de inundación y ver cómo este evento afectaría al municipio de Sesquilé. 
 
15 
 
Marcos de Referencia 
Marco Teórico 
Presas 
Es una estructura hidráulica, que se construye en la sección transversal del cauce de 
un curso de agua con dos fines: el primero, elevar su nivel de forma permanente o variable 
para hacerla pasar por una conducción; y el segundo es almacenar el agua para 
suministrarla en los periodos de escasez. (Santaella Valencia & Morales, 2001) 
Tipos de presas 
En la literatura se presenta diversas clasificaciones estas se pueden agrupar en: 
✓ Clasificación de acuerdo con la forma como resiste los empujes del agua: pueden 
ser de gravedad o en arco. 
✓ Clasificación de acuerdo con la forma evacuar el caudal: La primera cuando el 
vertedero se encuentra sobre la presa y la segunda cuando el vertedero es 
independiente de esta. 
✓ Clasificación de acuerdo con el material empleado: puede ser en concreto 
convencional, concreto compactado con rodillo (CCR), o de materiales sueltos tales 
como las presas de tierra cuando más del 50% del material es terreó (limos, arcillas 
y suelos en general), mezclados con gravas y arena; las presas de escolleras, en las 
cuales predominan las piedras en más del 50% del volumen total. (Santaella 
Valencia & Morales, 2001) 
 
16 
 
 Inundaciones 
 El efecto de “La Niña” en nuestro país se caracteriza por un aumento considerable 
de las precipitaciones (anomalías positivas) y una disminución de las temperaturas 
(anomalías negativas) en las regiones Andina, Caribe y Pacífica, así como en áreas del 
piedemonte de los Llanos orientales. (Euscátegui & Hurtado , 2011) 
En la Figura 1. Se puede observar los tipos de inundaciones que se pueden 
presentar, entre los que se destaca el vinculado a la red fluvial por rotura de presas 
naturales. 
Figura 1 
Clasificación básica de las inundaciones. 
 
 Nota: Adaptado de (Instituto de Hidrologia, Metereologia y Estudios Ambientales IDEAM, 2017) 
Mecanismos de falla de presas de tierra 
✓ Desborde sobre la presa: El desborde ocurre cuando la elevación de la superficie del 
agua en el embalse excede la altura de la presa; el agua puede entonces fluir sobre la 
cresta superior de la presa, un estribo o un punto bajo en el borde del embalse. El 
desborde suele ser el resultado de un diseño inadecuado del sistema de presa / 
17 
 
aliviadero y de la capacidad de almacenamiento del embalse para manejar el evento 
de inundación resultante. También puede ocurrir una falla cuando el sistema de 
salida de un embalse no funciona correctamente, lo que aumenta la elevación de la 
superficie del agua de la presa. (Federal Emergency Management Agency - FEMA, 
2013, pág. 31) como se observa en la Figura 2: 
Figura 2 
Desbordamiento de presa de tierra 
 
Nota: Adaptado de (Instituto de Hidrologia, Metereologia y Estudios Ambientales IDEAM, 2017) 
✓ Agrietamiento: Pueden ser producidos por asentamientos diferenciales excesivos 
generando filtraciones de agua) 
✓ Tubificación: El agua, al fluir a través de la tierra, genera fuerzas erosivas que 
tienden a empujar las partículas del suelo, arrastrándolas en la dirección del flujo. 
Al momento en que se produce este arrastre se dice que ha comenzado el fenómeno 
de tubificación, el cual forma canalículos que aumentan de diámetro conforme 
avanza el proceso, y donde a su vez el agua fluye con mayor velocidad. Para el caso 
de una presa, la tubificación normalmente comienza en el talud de aguas abajo, y 
18 
 
progresa hacia atrás, es decir al interior de la cortina, hasta que se presenta la 
inminente falla de la estructura (Juárez y Rico, 1996). 
✓ Deslizamiento: Un talud es cualquiera superficie inclinada, con respecto a la 
horizontal, que adoptan permanentemente las estructuras de tierra, ya sea de forma 
natural o por la intervención del hombre. Dicha superficie falla, cuando se presenta 
un desequilibrio en la masa de tierra, que puede ser producido por el aumento de las 
cargas actuantes en la corona del talud, o por la disminución de la resistencia del 
suelo al esfuerzocortante. Estas dos condiciones llevan al talud a presentar un 
deslizamiento del terreno hacia abajo, originado por la falta de presión confinante 
que existe en la superficie inclinada del talud (Juárez y Rico, 1996). 
En la Figura 3 se puede observar el tipo de falla y la causa que puede 
desencadenarla, teniendo como punto en común la formación de una brecha en el 
talud de la presa. 
Figura 3 
Relación causa de fallo 
 
Nota: Adaptado de (Bejamin, 2009) 
19 
 
Rotura de presas 
La primera decisión que se debe tomar cuando se pretende desarrollar un modelo 
hidráulico de inundaciones es el tipo de modelo a utilizar. Existen diferentes tipos de 
modelos según la complejidad espacial de las ecuaciones que soluciona el mismo: 
unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales (1D, 2D, 3D). (Instituto de 
Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - IDEAM, 2017). Teniendo como 
principales características de cada modelación lo siguiente: 
Los modelos unidimensionales resuelven formas dinámicas completas o 
simplificadas de ecuaciones unidimensionales de aguas poco profundas 
promediadas en sección transversal y los modelos bidimensionales utilizan formas 
dinámicas completas o simplificadas de ecuaciones de aguas poco profundas 
unidimensionales y bidimensionales para resolver tanto el flujo de canal 
unidimensional como el flujo terrestre bidimensional (Federal Emergency 
Management Agency - FEMA, 2013, pág. 70). 
HEC-RAS es un programa desarrollado por el cuerpo de ingenieros del ejército de 
los Estados Unidos (USAGE) que en su versión 5.0 lanzada en el año 2016 incluyo la 
posibilidad de realizar modelamientos 2D mediante la incorporación de la ventana RAS 
MAPPER que ofrece las herramientas básicas para la simulación, este programa se 
encuentra dentro de los admitidos por la FEMA para la elaboración de mapas de inundación 
por rotura de presas. 
Los análisis de inundación de las presas incluyen los siguientes elementos: 
estimación de los parámetros de ruptura de la presa, estimación del hidrograma de flujo de 
20 
 
salida de la presa; enrutamiento del hidrograma de ruptura de la presa aguas abajo; y 
estimación de la extensión y severidad de la inundación aguas abajo. (Federal Energy 
Regulatory Commission - FERC, 2014) 
Parámetros de formación de la brecha 
Un elemento clave para el desarrollo de la modelación es la estimación de los 
parámetros de ruptura de presa los cuales son el ancho, profundidad, forma y tiempo de 
falla los cuales se pueden observar en la Figura 4. 
Figura 4 
Descripción de parámetros de la brecha 
 
Nota: Tomado de (Brunner, 2014) 
De acuerdo con la Federal Guidelines for Inundation Mapping of Flood Risks 
Asocciated with Dam Incidents and Failures las ecuaciones para predecir el ancho 
promedio de la brecha, la profundidad de la brecha y el tiempo de falla o tiempo de 
formación, se derivan empíricamente utilizando información de estudios de caso. La 
21 
 
aplicación de estas ecuaciones depende del tipo de presa y el material en el que esté 
construida, como se muestra en la Figura 5. 
Figura 5 
Ecuaciones paramétrica formación de la brecha 
 
Nota: Adaptado de (Federal Emergency Management Agency - FEMA, 2013) 
Mapa de amenaza de inundaciones 
Los mapas de amenaza de inundación hacen parte de las medidas preventivas de 
tipo no estructural para la gestión integral del riesgo de inundaciones (Instituto Geológico y 
Minero de España, 2008 como se citó en Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios 
Ambientales, 2017), el producto de estos mapas es la obtención de información acerca de la 
22 
 
velocidad del flujo, el área afectada, profundidad de la lámina de agua, datos que se 
obtienen de la modelación hidráulica e hidrológica. 
Planes de emergencia 
 De acuerdo con la guía técnica para planes de emergencia de presas en España, la 
estructura básica de un plan consta de: 
✓ Análisis de seguridad de la presa: en este capítulo se evalúa la “definición de 
escenarios de emergencia; fenómenos que pueden significar a declaración de un 
escenario de Emergencia; establecimiento de indicadores de esos fenómenos y 
definición de valores umbrales para los indicadores.” (Ochoa Rivera, 2005) 
✓ Normas de actuación: en este campo se recomiendan las acciones que se deben 
aplicar en caso de suceder la emergencia, las cuales pueden ser normas de vigilancia 
y control, de prevención y corrección, y de información y comunicación. 
✓ Recursos humanos y materiales: es necesario realizar la división de 
responsabilidades y los recursos necesarios como medios de transporte, 
comunicación, edificaciones entre otros. 
✓ Organización del Plan: se presenta el organigrama con quienes serán los 
responsables de ejecutar las normas de acción correspondientes 
✓ Área inundable y afecciones: se evalúan las situaciones hipotéticas de rotura por 
medio de modelación hidráulica encontrando así el área afectada por la inundación, 
la finalidad de la identificación de está corresponde a minimizar las pérdidas de 
vidas humanas y económicas que se puedan generar si llegase a sucedes la 
emergencia estableciendo zonas seguras y tiempos de respuesta. 
23 
 
Marco Conceptual 
Cuenca Hídrica 
Área de aguas superficiales o subterráneas que vierten a una red hidrográfica natural 
con uno o varios cauces naturales, de caudal continuo o intermitente, que confluyen en un 
curso mayor que, a su vez, puede desembocar en un rio principal, en un depósito natural de 
aguas, en un pantano o directamente en el mar. (Departamento Administrativo de la 
Función Pública, 2012) 
Embalse 
Un embalse se forma como resultado de la construcción de una represa que cierra el 
cauce de un río y almacena un cierto volumen de agua para satisfacer las demandas de este 
recurso. El volumen que almacena depende de la altura de la presa y de la forma 
geométrica, definida por la topografía de la zona inundada, a la que, también se le 
denomina “vaso”. (Sandoval Erazo, 2018) 
Inundación lenta 
Se produce cuando hay un aumento gradual del nivel del río hasta superar su 
capacidad máxima. El río se sale de su cauce, inundando las áreas planas cercanas al 
mismo. En este caso, el tiempo de anticipación que ofrece el SAT normalmente es 
suficiente para que las entidades operativas coordinen las actividades de respuesta con el 
apoyo de la comunidad. (González Velandia, 2014) 
Inundación por rompimiento de jarillones o presas 
Ocurre cuando se presenta la falla de alguna de estas estructuras y el agua contenida 
por ellas pasa a ocupar sus zonas de influencia. (González Velandia, 2014) 
24 
 
Inundación rápida o avenida torrencial 
Se refiere a crecientes que ocurren de manera repentina debido al alta pendiente del 
río o de la quebrada y su cuenca. En ocasiones se produce el arrastre de una gran cantidad 
de material como detritos (lodos, piedras y árboles). Debido a que el tiempo de reacción 
ante un evento de esta naturaleza es corto, requieren de una participación de la comunidad 
ya que las medidas de protección deben tomarse rápidamente y no hay tiempo para que los 
organismos de socorro se dirijan al lugar de la inundación con suficiente anticipación; las 
acciones de respuesta iniciales ante el evento deben ser realizadas por la comunidad 
inmediatamente se detecta la posibilidad de una inundación. Dentro de este concepto se 
incluyen eventos típicos como los “arroyos” como los que se presentan típicamente en la 
ciudad de Barranquilla y las “avalanchas” como las que se presentan en el municipio de 
Útica. (González Velandia, 2014) 
Plan de Emergencia 
Un Plan de Emergencia es una herramienta con la cual se establecen las medidas, 
organización y recursos necesarios para proteger a la población, bienes materiales y 
elementos ambientales ante el riesgo de rotura o avería grave de una presa. La premisa que 
en última instancia justifica la existencia del Planes la situación hipotética que consiste en 
la inundación de los terrenos aledaños al embalse y las zonas localizadas aguas abajo de la 
presa, debido a la rotura potencial de ésta. (Ochoa Rivera, 2005, pág. 52) 
25 
 
Respuesta ante riesgo 
Es el conjunto de actividades y medidas utilizadas durante e inmediatamente 
después de detectado el riesgo a fin de evitar, aceptar, reducir o compartir el riesgo. 
(Zapata, 2007) 
Rotura de presa 
Un rompimiento puede definirse como una descarga violenta y no controlada, con 
origen en la formación de una brecha de descarga en la cortina de una presa, que genera una 
creciente en forma de onda en el valle fluvial que se encuentra aguas abajo del embalse. 
(Padrino, 2018) 
Tiempo de respuesta 
El tiempo de respuesta o tiempo de reacción hace referencia a la cantidad de tiempo 
que transcurre desde que percibimos algo hasta que damos una respuesta en consecuencia. 
Por tanto, es la capacidad de detectar, procesar y dar respuesta a un estímulo. (CogniFit , 
s.f.) 
Marco Legal 
Ley 1523 - 24 de abril del 2012 
Por el cual se adopta la política nacional de Gestión del Riesgo de Desastres y se 
establece el Sistema Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres. 
Proyecto de ley 135 de 2003 (Senado) 
Por la cual se establecen las Normas de Seguridad en la Operación de Embalses. 
26 
 
Decreto 1729 de 2002 
Por el cual se reglamenta la Parte XIII, Título 2, Capítulo III del Decreto-ley 2811 
de 1974 sobre cuencas hidrográficas, parcialmente el numeral 12 del Artículo 5° de la Ley 
99 de 1993 y se dictan otras disposiciones. 
Decreto 1640 de 2012 
Por medio del cual se reglamentan los instrumentos para la planificación, 
ordenación y manejo de las cuencas hidrográficas y acuíferos, y se dictan otras 
disposiciones. 
Decreto 1807 del 19 de septiembre del 2014 
Por el cual se reglamenta el artículo 189 del Decreto Ley 019 de 2012 en lo relativo 
a la incorporación de la gestión del riesgo en los planes de ordenamiento territorial y se 
dictan otras disposiciones. 
Decreto 1076 de 2015 
Por medio del cual se expide el Decreto Único Reglamentario del Sector Ambiente 
y Desarrollo Sostenible 
Decreto 308 de 2016 
Adopta el Plan Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres. Una Estrategia de 
Desarrollo para el período 2015-2025, según los elementos conceptuales, programáticos, 
estratégicos, y presupuestales descritos en el documento respectivo. El cual tiene como 
objetivo, orientar las acciones del Estado y de la sociedad civil en cuanto al conocimiento y 
reducción del riesgo y el manejo de desastres en cumplimiento de la Política Nacional de 
27 
 
Gestión del Riesgo, que contribuyan a la seguridad, bienestar, la calidad de vida de las 
personas y el desarrollo sostenible del territorio nacional. Se definen sus objetivos 
estratégicos y la regla aplicable al proceso de ejecución, seguimiento y evaluación. 
Decreto 2157 de 2017 
Adopta directrices generales para la elaboración del plan de gestión del riesgo de 
desastres de las entidades públicas y privadas en el marco del artículo 42 de la ley 1523 de 
2012. 
Resolución 1284 del 30 de junio de 2006 
Por la cual se acogen los términos de referencia para la elaboración del Estudio de 
Impacto Ambiental para la construcción de presas, represas y embalses con capacidad mayor 
a 200 millones de metros cúbicos de agua y se adoptan otras determinaciones. 
Antecedentes 
La Comisión Internacional de Grandes Presas afirma que “se ha llegado a 36 000 
presas en el registro mundial con que se cuenta, de las cuales han fallado aproximadamente 
300. Esto representa menos de un 1% de fallas a lo largo de la historia” (International 
Commission on Large Dams – ICOLD, s.f.). Si bien la probabilidad de fallo de este tipo de 
estructuras hidráulicas es mínima no deja de ser necesario la evaluación del área que se 
podría ver afectada en caso de ocurrir un incidente de tal magnitud. 
A lo largo de los años se pueden encontrar registros de diversos incidentes 
relacionados con el desbordamiento de presas. Algunos casos relevantes por el número de 
víctimas en el siglo pasado reportados en la literatura se presentan en la Tabla 1. 
http://www.icold-cigb.net/
28 
 
Tabla 1. 
Fallos de presas en el mundo 
Presa Año Ubicación Victimas 
Austin Dam 1911 Estados Unidos 78 
Desná Dam 1916 
Imperio 
Astrohungaro 62 
Lake Toxaway Dam 1916 Estados Unidos 0 
Sweetwater Dam 1916 Estados Unidos 0 
Lower Otay Dam 1916 Estados Unidos 14 
Tigra Dam 1917 India 1000 
Gleno Dam 1923 Italia 356 
St Francis Dam 1928 Estados Unidos 600 
Presa de Granadillar 1934 España 8 
Secondary Dam of 
Sella Zerbino 1935 Italia 111 
Edersee Dam 1943 Alemania 70 
Möhne Dam 1943 Alemania 1579 
Heiwa Dam 1951 Japon 117 
Panshet Dam 1961 Indonesia 1000 
Presa de Vajont 1963 Italia 2000 
Sempor Dam 1967 Indonesia 2000 
Banqiao and shimantan 
Dams 1968 Indonesia 2001 
29 
 
Presa Año Ubicación Victimas 
Presa de Val di Stava 1985 Italia 268 
Kantale Dam 1986 Sri Lanka 180 
Vodní nádrž Soběnov 2002 Republica Checa 0 
Presa de Shakidor 2005 Pakistan 70 
 presas Fundão y 
Santarém 2015 Brasil 0 
Presa de Patel 2018 Kenia 47 
Presa de Tiware 2019 India 23 
Presa de Brumadinho 2019 Brasil 250 
Nota: Adaptada de (Leoul, 2015, pág. 5) 
En cuanto a roturas de presas a nivel nacional pese a que en Colombia existen 37 
represas destinadas a la generación eléctrica, suministro de agua potable y sistemas de riego 
solo la represa de Hidro Ituango ubicada en el departamento de Antioquia presento riesgo 
de desbordamiento en el año 2018 durante su construcción. 
 En España en el año 1996 (Ministerio de Medio Ambiente, 2001) se desarrolló la 
Guía técnica para clasificar las presas en función del riesgo potencial estableciendo tres 
categorías que son: 
✓ Categoría A: Corresponde a las presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto 
puede afectar gravemente a núcleos urbanos o servicios esenciales, o producir daños 
materiales o medioambientales muy importantes. 
30 
 
✓ Categoría B: Corresponde a las presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto 
puede producir daños materiales o medioambientales importantes o afectar a un 
número reducido de viviendas. 
✓ Categoría C: Corresponde a las presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto 
puede producir daños materiales o medioambientales de moderada importancia y 
solo incidentalmente pérdida de vidas humanas. En todo caso, a esta categoría 
pertenecerán todas las presas no incluidas en las Categorías A y B. 
En el mismo documento se especifican los tipos de modelación para el análisis de 
inundación por rotura que recomiendan para la evaluación del riesgo siendo sugerido el 
programa de DAMBRK para modelación hidráulica. 
(Instituto de Hidrologia, Metereologia y Estudios Ambientales IDEAM, 2017). En 
Colombia se realizó la Guía metodológica para la elaboración de mapas de inundación en el 
que se presentan siete tipos de mapas: 
✓ Mapa de Susceptibilidad de inundación 
✓ Mapa de Evento de inundación 
✓ Mapa de Amenaza de inundación 
✓ Mapa de Zonificación de Amenaza por inundación 
✓ Mapa de Vulnerabilidad de inundación 
✓ Mapa de Riesgo de inundación 
✓ Mapa de Emergencia de inundación 
Cada mapa requiere de datos de entrada diferentes de acuerdo con el nivel de detalle 
que se necesite, por eso es necesario definir inicialmente el objetivo para el que se realizara. 
Explican la existencia de modelos hidráulicos unidimensionales y bidimensionales, siendo 
31 
 
los más utilizados modelos unidimensionales por su bajo tiempo en procesos 
computacionales y su grado de exactitud dentro de este campo se encuentra HEC-RAS. 
Efectuada la revisión de la bibliografía estos documentos serán la base para desarrollar el 
proyecto. 
Metodología 
Caracterización del área de estudio 
Municipio de Sesquilé 
Sesquilé cuenta con un variadoy extenso territorio de planicie que lo componen el 
área longitudinal del Embalse de Tominé en la Veredas de Gobernador San José y 
Chaleche, son áreas que en el pasado se explotaron en la agricultura antes de la 
construcción de la represa, hoy son dedicadas en su gran mayoría a fincas de recreo. 
Existen zonas montañosas en la parte alta del Municipio (veredas El Hato, Ranchería, 
Tierra Negra y Espigas) que son explotadas en agricultura (cultivo de papa) y ganadería 
especialmente. El área noroccidental es donde se concentra la mayor actividad 
agroindustrial del municipio (Veredas Boitá, Nescuatá y Boitivá), zonas de planicie y 
ligeramente quebradas que han dado auge a la mayor expansión de población a nivel rural, 
los cultivos de flores y producción lechera en haciendas de gran extensión. 
Económicamente este municipio vive de la agricultura, ganadería, empresas 
floricultoras y explotación salina. La ganadería; producción de leche y los derivados lácteos 
se procesan en diversas industrias. Municipio de vocación agrícola y ganadera. 
32 
 
El municipio limita al sur limita con Guatavita, Al norte con Chocontá y Suesca, al 
Oriente con Machetá y al Occidente con Gachancipá; algunas de sus características más 
relevantes son: 
✓ Extensión total: 141 km2 
✓ Altitud de la cabecera municipal: 2595 metros sobre el nivel del mar 
✓ Temperatura media: 14 °C 
✓ Distancia de referencia: De Bogotá a 45 km 
Sitios de interés 
Embalse de Tomine. Ubicado dentro de los límites de los municipios de Sesquilé y 
Guatavita; hace parte de una red de embalses en la zona del Norte de Bogotá, que 
suministran energía a la capital y a las poblaciones vecinas. 
En el entorno natural que se creó a raíz de la construcción del Embalse, se 
desarrollan múltiples Actividades, entre ellas: Senderismo, cabalgatas, camping y deportes 
acuáticos como vela, kayak y esquí acuático. 
El cerro de las tres viejas: Está ubicado en el municipio de Sesquilé, 
Cundinamarca, a 45 minutos de la capital Bogotá, es un sitio ideal para aquellas personas 
que quieren practicar camping y senderismo. 
Subcuenca Hidrográfica 
El Embalse de Tominé hace parte de la subcuenca del mismo nombre que a su vez 
es parte de la cuenca del Rio Bogotá, “la subcuenca del Embalse Tominé, se encuentra 
ubicada en la parte alta de la cordillera oriental en la zona nororiental de Departamento de 
Cundinamarca y en la zona norte de la cuenca del rio Bogotá” (Corporación Autonoma 
33 
 
Regional de Cundinamarca - CAR, 2006) como se puede apreciar en la Figura 6, la CAR 
también se menciona que: 
Está conformada por los municipios de Sesquilé, Guatavita y Guasca con sus zonas 
urbanas y los municipios de Chocontá, Gachancipa, La Calera, Sopo y Tocancipa. 
El área total de la cuenca es 37428,5 Ha y el cauce principal tiene una longitud de 
41,2 Km. (Pág. 11). 
Figura 6 
 Ubicación Embalse de Tominé 
 
Nota: Adaptado de (Corporación Autonoma Regional de Cundinamarca - CAR, 2006) 
En la Figura 7 se presenta la distribución de las áreas dentro de la subcuenca y en la 
Figura 8 se puede visualizar la distribución del área de la subcuenca Embalse de Tominé 
34 
 
Figura 7 
Distribución de las áreas de la subcuenca 
 
Nota: Adaptado de (Corporación Autonoma Regional de Cundinamarca - CAR, 2006) 
Figura 8 
Mapa de distribución de área de la cuenca hidrográfica 
 
Nota: Tomado de (Unión Temporal Corpoguavio, 2015) 
35 
 
Descripción de la presa y del embalse 
Ubicación 
El embalse de Tomine fue desarrollado entre los años 1960 y 1962 por la Empresa 
de Energía de Bogotá, se encuentra ubicado a 50 km al noreste de la ciudad de Bogotá, 
entre los municipios de Sesquilé y Guatavita. 
El nivel de aguas máxima de operación del embalse es la cota 2603,5 msnm (cota 
del rebosadero). La capacidad total del embalse es de 705.5 Mm3 , con un volumen útil de 
690.5 Mm3 y un volumen muerto de 15 Mm3.(Territorial, 2008) 
Presa 
Los datos presentados en la Tabla 2 y Figura 9 se encuentran recolectados en la 
Resolución número 0776 del 15 de mayo de 2008 en la cual se establece el plan de manejo 
ambiental para el embalse de Tomine, en el cual se especifican las dimensiones de la presa 
de Tomine. 
Tabla 2. 
Datos generales del embalse de Tominé, así como de la presa y su funcionamiento. 
Características Generales 
Ubicación Sesquilé, Cundinamarca 
Propósito Suministro de agua al rio Bogotá 
Control de inundaciones 
Generación de energía 
Reserva de potencial eléctrico 
36 
 
Construcción 1960 a 1962 
Propietario Grupo de Energía de Bogotá 
Diseñador INGETEC 
Características de la presa 
Tipo Tierra con núcleo impermeable 
Altura máxima 41.5m 
Longitud de la cresta 358m 
Ancho de la cresta 8m 
Talud aguas arriba 2,5: 1 
Talud aguas abajo 2,5: 1 
Volumen 522000 m3 
Cuenca 
Fuentes de abastecimiento Rio Siecha, Río Aves, Rio Tomine 
Caudal promedio de entrada 3.94 m3/s 
Volumen total 705.5 Mm3 
Volumen útil 690.5Mm3 
Volumen muerto 15 Mm3 
Área tributaria 364 km2 
Rebosadero 
Tipo Canal abierto 
Capacidad 53m3 
Nivel de vertimiento 2603.5msnm 
Túnel de conducción (descarga o llenado) 
37 
 
Diámetro interior 3.2m 
Longitud 193m 
Tipo Concreto reforzado 
Nota: Información tomada de (Unión Temporal Corpoguavio, 2015) 
Figura 9 
Características de niveles de capacidad del embalse 
 
Nota: Tomado de (Batimetria S.A.S., 2016) 
La curva característica del embalse la cual relaciona la cota con la capacidad de 
almacenamiento se muestra en la Figura 10. 
38 
 
Figura 10 
 Curva Característica embalse 
 
Nota: Tomado de (Batimetria S.A.S., 2016) 
Vertedero 
El vertedero fue construido junto con la presa en el año 1962, es tipo Morning Gloty 
modificado y cuenta con de una capacidad 50,4 m3/s. Es un vertedero de pared gruesa 
conformado mediante un cajón rectangular en forma de embudo construido en concreto 
reforzado. Las dimensiones en planta del vertedero son de 6,10 m por 7,80 m y la altura del 
cajón es de 5,0 m, medidos desde la cresta del azud que corresponde a la EL. 2598,38 
msnm. En la Figura 11 se muestra la planta y perfil de la estructura de toma y canal de 
descarga del vertedero de Sesquilé. 
 
 
2555
2560
2565
2570
2575
2580
2585
2590
2595
2600
2605
0 100 200 300 400 500 600 700
C
o
ta
 e
m
b
al
se
 (
m
sn
m
)
Volumen embalse (hm3)
Curva caracteristica
39 
 
Figura 11 
Planta perfil del vertedero de excedencia de la presa 
 
Nota: adaptado de (Grupo de Energía de Bogotá , 2021) 
De acuerdo con los datos suministrados por la empresa propietaria del embalse 
(Grupo de Energia de Bogotá, 2021): 
El vertedero fue diseñado y construido para manejar los caudales transitados en el 
embalse por la afluencia de la creciente máxima probable (CMP), la cual tiene un 
caudal pico de 1390 m3/s, un volumen de 94 hm3 y una duración de 61 horas. El 
tránsito de la CMP en el embalse de Tominé, considerando que el embalse se 
encuentra lleno hasta su nivel máximo normal, muestra que el nivel del agua en el 
embalse se elevaría 2,33 m ubicándose en la cota 2600,71 msnm, dejando un borde 
libre mínimo (comprendido entre la lámina del agua y la cresta de la presa en la cota 
2601,88 msnm) de 1,17 m. 
40 
 
En la Figura 12 se presentan el hidrograma de la CMP y el hidrograma resultante 
del tránsito de la creciente en el embalse. 
Figura 12 
Hidrograma de entrada y salida por el vertedero del embalse de Tomine 
 
Nota: adaptado de (Grupo de Energía de Bogotá , 2021) 
Esta capacidad de almacenamiento le otorga al embalse una alta capacidad de 
regulación de crecientes, donde la CMP afluente tiene un caudal pico de 1390 m3/s, 
mientras que el caudal pico de salida llegasolamente a los 50,28 m3/s. La curva de 
descarga del vertedero fue determinada por INGETEC en el 2007 para el Manual de 
Operación del embalse, teniendo en cuenta las características geométricas del mismo. En la 
Figura 13 se muestra dicha curva. 
 
 
41 
 
Figura 13 
Curva de descarga del vertedero 
 
Nota: adaptado de (Grupo de Energía de Bogotá , 2021) 
Estudio de probabilidades de fallo 
Rotura de presa por avenida máxima. 
La Guía Técnica para la elaboración de Planes de Emergencia de Presas (Ministerio 
Español de Medio Ambiente, 2001) recomienda que “…en general, se consideren 
únicamente dos escenarios extremos: H1 Rotura sin avenida, y H2: Rotura en situación de 
avenida”, en el caso de la evaluación del escenario H2 es necesario tener en cuenta algunos 
aspectos antes de realizar algún tipo de modelación, simulación o estimación de daños; la 
Guía Técnica de Clasificación de Presas en Función del Riesgo Potencial (Ministerio de 
Medio Ambiente de España, 1996) dice que: 
En el escenario correspondiente a rotura en situación de avenida únicamente deben 
considerarse los daños incrementales debidos a la rotura, es decir, el exceso de 
42 
 
daños que se producirían por efecto de la onda de rotura respecto a los que ya se 
hubieran producido debido al desagüe de la avenida considerada. (Pág. II -12) 
Rotura de presa por riesgo sísmico. 
“La presentación de fenómenos sísmicos, en general, no puede ser anticipada en el 
tiempo, por lo que únicamente se evaluará que sismo podría comprometer la seguridad de 
la presa” (Ministerio Español de Medio Ambiente, 2001) 
De acuerdo con la Guía para planes de Emergencia (Ministerio de Medio Ambiente, 
2001) en cuanto a las consideraciones sísmicas se menciona que: 
Como sismos de referencia, en general, únicamente es posible considerar el máximo 
registrado durante la vida de la presa en condiciones semejantes o peores de carga 
(nivel de embalse y subpresiones superiores) a aquellas en las que se encuentre 
realmente y el de diseño o máximo soportable en condiciones teóricas de seguridad 
de la presa y de sus estructuras auxiliares. En ausencia de mejores datos y de 
análisis, una posible orientación para la definición de los umbrales puede ser la 
siguiente: 
a) Umbrales de definición del Escenario 0 de control de la seguridad. 
- Se ha sentido en la presa o en sus proximidades un terremoto incluso en el interior 
de las edificaciones, con vibraciones apreciables (nivel IV en la escala MKS o 
Mercalli Modificada), o se ha producido un terremoto de magnitud 3,5 en la escala 
de Richtter, o se ha registrado una aceleración sísmica prefijada. En todo caso estos 
valores deberán ser establecidos en cada caso concreto en función de la tipología de 
la presa y de las características de ésta y de la zona. 
43 
 
- Se ha sentido en la presa o en sus proximidades, producido o registrado un 
terremoto superior al mayor anteriormente soportado sin daños para la presa. 
b) Umbrales de definición del Escenario 1 de aplicación de medidas 
correctoras 
- Se ha sentido, producido o registrado en la presa o en sus proximidades un 
terremoto de aceleración pico igual al 50 % del máximo que es capaz de soportar la 
presa en condiciones de seguridad. 
- Se ha sentido, producido o registrado en la presa o en sus proximidades un 
terremoto y la inspección visual inmediata de la presa o la consulta de los 
instrumentos de auscultación permite detectar cualquier tipo de desorden en los 
órganos vitales de la presa. 
c) Umbrales de definición del Escenario 2 excepcional. 
- Se ha sentido, producido o registrado un terremoto en la presa o en sus 
proximidades y la inspección visual inmediata de la presa permite detectar 
desordenes graves en los órganos vitales de la presa (presencia de síntomas de 
pérdidas de agua no controladas en el embalse tales como vórtices en superficie del 
embalse o descenso del nivel no justificable por pérdidas normales, movimiento de 
taludes, roturas de los elementos de hormigón, asientos importantes, aparición de 
nuevas salidas concentradas de agua, presentación repentina de turbidez en las 
filtraciones u otras). 
 
 
44 
 
d) Umbrales de definición del Escenario 3 límite 
Se ha sentido, producido o registrado un terremoto y la inspección visual inmediata 
de la presa aprecia síntomas de rotura estructural inminente. (Pág. 94) 
Teniendo en cuenta lo anterior mencionado, y para el caso puntual del embalse de 
Tominé, según el mapa de distribución de riesgo sísmico en Colombia mostrado en la 
Figura 14, este se encontraría en la zona de amenaza sísmica media. 
Figura 14. 
Mapa de distribución de riesgo sísmico en Colombia 
 
Nota: Tomado de (Instituto Distrital de Gestión de Riesgo y Cambio Climatico, s.a.) 
45 
 
Según el mapa de Zonificación Sismica de Intensidad Esperada mostrado en la 
Figura 15, el area correspondiente al embalse de Tominé se encuntra en un rango de 
percepción del movimiento de “Fuerte” a “Muy Fuerte”, lo que se podría tomar como base 
junto al registro historico de sismos, mostrados en la Figura 16, para clasificar esta zona en 
el umbral de definición Escenario 0 de control de la seguridad, ya que si bien en el 
municipio de Guatavita se han presentado sismos de magnitud mayor a 3.5 en la escala de 
Richter estos no han causado daños significativos a la estructura del embalse o del muro de 
contención y en las áreas aledañas no se tienen registros de sismicidad de los últimos años. 
Figura 15 
Mapa de Zonificación Sísmica de Intensidad Esperada 
 
Nota: Tomado de (Instituto Distrital de Gestión de Riesgo y Cambio Climatico, s.a.) 
 
 
 
46 
 
Figura 16 
Registro histórico de sismicidad del municipio de Guatavita 
 
Nota: Tomado de (Instituto Distrital de Gestión de Riesgo y Cambio Climatico, s.a.) 
Análisis de Riesgos aplicado a la seguridad de presas 
Las Guía Técnica de Seguridad de Presas (Comité Nacional Español de Grandes Presas, 
2012) mencionan lo siguiendo con respecto a los análisis de riesgos aplicados a la 
seguridad de presas y su funcionamiento: 
Dado que la sociedad ha venido demandando un incremento en los niveles de 
seguridad y fiabilidad de las infraestructuras consideradas esenciales, el diseño, la 
construcción y operación de presas debería integrarse en un marco de gestión de 
riesgo que permita de forma efectiva mitigar las amenazas tanto naturales como 
antrópicas. Así, estrategias integradas de gestión de riesgos han ganado mucha 
importancia en los últimos años y los esfuerzos realizados en su implementación 
incluyen ya de forma sistemática aspectos como sostenibilidad, resiliencia y 
participación pública. 
En el campo específico de presas y embalses, el entendimiento y el 
reconocimiento de los distintos factores de riesgo presentes en las actividades 
relacionadas con su seguridad constituye la base conceptual para la confección de 
sistemas lógicos o modelos orientados a informar la toma de decisiones en 
47 
 
seguridad de presas. El propio Reglamento del Dominio Público Hidráulico (RD 16 
de Enero de 2008) recoge la necesidad de contemplar la gestión del riesgo como un 
elemento fundamental de la Seguridad de las Presas, siguiendo el ejemplo de 
algunos de los países más desarrollados del mundo. 
Sin embargo, hasta fechas relativamente recientes, la seguridad de presas y 
embalses se había centrado casi exclusivamente sobre la estructura u obra de 
ingeniería, y con un enfoque eminentemente determinista, consistente en controlar 
los riesgos mediante el seguimiento de reglas y procedimientos sancionados por la 
práctica así como verificar coeficientes de seguridad, entendidos como una medida 
conserva- dora y prudente, ignorando sistemáticamente la parte asociada a las 
consecuencias derivadas de un fallo en la seguridad. 
De hecho, el reconocimiento efectivo de la doble componente del riesgo de 
inundación a nivel legislativopuede afirmarse que se produce en España en el año 
1995, con la publicación de la “Directriz Básica de Planificación de Protección Civil 
ante el Riesgo de Inundaciones” (Ministerio de Obras Públicas, Transportes y 
Medio Ambiente, 1995) 
La trascendencia de dicha norma legal consiste en el reconocimiento 
explícito de la componente de consecuencias como un factor determinante en el 
riesgo de inundación. Además, la mencionada “Directriz Básica de Planificación de 
Protección Civil ante el Riesgo de Inundaciones” adquiere una especial importancia 
al recoger la obligatoriedad de redactar e implantar Planes de Emergencia de Presas 
para aquéllas que previamente hayan sido clasificadas como A o B con relación a su 
riesgo potencial. 
48 
 
Más allá de esa importancia concedida a las consecuencias de inundación, la 
Di- rectriz de 1995 impone a los propietarios de presas nuevas obligaciones 
derivadas del entendimiento completo del riesgo. Si hasta la década de los noventa 
los propietarios de presas se ocupaban fundamentalmente de gestionar la 
componente de la respuesta de sus estructuras frente a acciones diversas (mediante 
el cumplimiento de códigos como la Instrucción para el Proyecto Construcción y 
Explotación de Grandes Presas de 1967), a partir de 1995, con la obligación de 
redactar e implantar Planes de Emergencia, adquieren responsabilidades en la 
gestión de la componente de consecuencias. 
Más allá del contexto legislativo español, europeo y mundial, una serie de 
condicionantes prácticos han marcado el desarrollo en los últimos 15 años de 
técnicas de análisis de riesgos a partir de las cuales llevar a cabo una gestión 
moderna, eficiente y transparente en seguridad de presas: 
• La responsabilidad pública de los titulares de presas recogida en las 
distintas legislaciones, unida a la demanda social de mayores niveles 
de seguridad y de justificación del uso de los fondos públicos y 
privados. 
• La necesidad de priorizar las acciones correctoras necesarias para 
conseguir la mayor y más rápida reducción de riesgos posible. 
• La necesidad de optimizar la gestión de sistemas de recursos 
hídricos, así como de aumentar la capacidad de regulación de estos 
para dar respuesta a retos como el Cambio Climático, que se 
manifiesta con severas sequías y grandes avenidas. 
49 
 
• La dificultad de construcción de nuevas estructuras por motivos 
fundamental- mente sociales y medioambientales, que 
previsiblemente hará necesario alar- gar la fase de explotación de las 
estructuras existentes más allá de la vida útil inicialmente prevista 
para las mismas. 
• El envejecimiento del parque de presas (la mayoría de las estructuras 
supera los treinta años de antigüedad y, un porcentaje muy amplio los 
cincuenta años en explotación), así como la diferencia entre el 
conocimiento ingenieril actual y el existente cuando éstas fueron 
diseñadas y construidas. (Pág. 3) 
Modelo Hec-Ras 
Para la generación del MDT se utilizó como insumo los datos batimétricos del 
embalse entregados por el Grupo de energía de Bogotá y el DEM del municipio de Sesquilé 
el cual se obtuvo de la misión Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) con una 
resolución de 30 metros. Creando así el archivo de Terrain que se observa en la Figura 17. 
50 
 
Figura 17 
Modelo Hec-Ras 
 
Nota: Elaboración propia 
Definido el terrain se realiza la simulación 2D, ingresando el área de 
almacenamiento que corresponde a el área de inundación del embalse de Tomine, para el 
correcto funcionamiento se debe tener la curva característica elevación-volumen para 
representar el funcionamiento real del embalse. Posteriormente se delimita el área de flujo, 
siendo el objetivo del proyecto la evolución del área afectada en el municipio de Sesquile. 
La presa de Tomine se modela utilizando una estructura en línea y se conecta a el área de 
flujo. 
51 
 
Datos de entrada al modelo de riesgo 
Para el desarrollo de la modelación se definieron los escenarios de rotura y se siguió 
la metodología presentada en la Figura 18 para cada uno, en la cual se establecen los datos 
de entrada los cuales corresponden a él hidrograma producido en la cuenca por los eventos 
de precipitación y el modelo MDT. 
Figura 18 
Metodología modelación Hec-Ras 
 
Nota: Elaboración propia 
Para el área de inundación se definió un coeficiente de rugosidad de acuerdo con el 
mapa de cobertura del suelo del departamento de Cundinamarca mostrado en la Figura 19, 
52 
 
en el que se especifica que la zona de la planicie de inundación corresponde a cobertura 
agropecuaria se estableció un valor de 0.035. 
Figura 19 
Mapa cobertura del suelo 
 
Nota: Adaptado de: (INSAT, 2006) Mapa de cobertura vegetal y cuerpos de agua del departamento de 
Cundinamarca [Mapa]. 1:100.000 
Las condiciones de contorno se definen en el borde aguas abajo del área de estudio. 
Como condición de frontera aguas arriba se ingresa el hidrograma de entrada de la avenida 
máxima. Para la simulación por flujo inestable se ingresa la cota de elevación en la que se 
encuentra el volumen del embalse de acuerdo con los escenarios a simular. 
El sistema de ecuaciones que se utilizó para la modelación en HEC-RAS fueron las 
ecuaciones completas de Saint Venant (Full Momentum). En el manual de HEC – RAS 
(Headquarters U.S. Army Corps of Engineers, 2016) se establece: 
Se debe utilizar el conjunto de ecuaciones Full Momentum “en ondas de inundación 
altamente dinámicas: Si el modelador está realizando una ruptura de presa o análisis 
de inundaciones repentinas, la ola de inundación se elevará y caerá extremadamente 
53 
 
rápido. El cambio de velocidad (aceleración) tanto espacial como con el tiempo será 
dramático. Las ecuaciones de la onda de difusión no incluyen los términos de 
aceleración local (cambios de velocidad con respecto al tiempo) y aceleración 
convectiva (cambios de velocidad con respecto a la distancia). Estos dos términos 
son extremadamente importantes para modelar con precisión las olas de inundación 
que crecen rápidamente. (p.107) 
Escenarios de rotura 
El modelo de rotura de presa en HEC-RAS incluye el MDT que comprende el 
municipio de Sesquilé, el embalse de Tomine y la presa. Se asume que la presa de Tomine 
sufre una falla instantánea. Los escenarios de rotura se definieron con base en la Guía 
técnica española en la que se recomiendan los siguientes: 
✓ Escenario A: rotura sin avenida, no coincidente con la avenida máxima y 
embalse en su máximo nivel normal 
✓ Escenario B: rotura en situación de avenida: presa desaguando la avenida de 
proyecto y nivel del embalse en la coronación 
Estudio de niveles previos 
Para la definición de los niveles en los que se realizaría la modelación se tuvo en 
cuenta el promedio total del nivel del embalse en los últimos 5 años, esta información fue 
suministrada por el Grupo de energía de Bogotá la cual se puede observar en la Figura 20, 
de esta forma se tiene que para el primer escenario la cota corresponde a 2584.13 msnm y 
para el segundo escenario corresponde a la cota del nivel del vertedero de 2598.38 msnm. 
54 
 
Figura 20 
 Niveles embalse de Tomine 
 
Nota: Adaptado de (Grupo de Energia de Bogotá, 2021) 
Forma y dimensiones de la brecha. 
El modo de rotura, la forma y evolución de la brecha dependen del tipo de presa, 
“en las presas de materiales sueltos la rotura es progresiva en el tiempo y con evolución 
desde formas geométricas iniciales hasta la práctica rotura total de la presa.” (Ministerio de 
Medio Ambiente, 1996) 
En el manual de Hec ras se presentan las ecuaciones sugeridas para el cálculo de los 
parámetros de incumplimiento de la brecha por ello se decide utilizar las ecuaciones de 
Froehlich, (1995, 2008), Von Thun y Gillette (1990) y la utilizada en la guía técnica 
española. En la Tabla 3 se observan los resultados de estas: 
Tabla 3. 
Resumen parámetros de formaciónde la brecha 
 Escenario A Escenario B 
Parámetro 
brecha 
Froehlich 
(1995) 
Froehlich 
(2008) 
VTG 
(1990) 
Guía 
técnica 
española 
(1996) 
Froehlich 
(1995) 
Froehlich 
(2008) 
VTG 
(1990) 
Guía 
técnica 
española 
(1996) 
Ancho de 
la brecha 
inferior, 
Wb (m) 
182.02 149.44 101.3 73.31 275.93 224.12 101.3 98.21 
55 
 
Tiempo 
formación 
Tf 
2.36 1.95 1.08 1.72 4.07 3.26 1.08 2.89 
Nota: Elaboración propia 
 Dado que los valores de los parámetros geométricos de formación de la brecha 
difieren entre cada una de las ecuaciones, el valor de la brecha para la modelación se 
estableció teniendo en cuenta los valores típicos para presas de tierra que se muestran en la 
Figura 21 y Según Wahl (2010), los mejores métodos de predicción del ancho de brecha 
son las ecuaciones paramétricas derivadas empíricamente USBR [1988], Von Thun y 
Gillette [1990] y Froehlich (1995) (como se citó en (Federal Emergency Management 
Agency - FEMA, 2013) 
Figura 21 
Valores típicos de parámetros de la brecha o rango de valores 
 
Nota: Tomado de (Federal Emergency Management Agency - FEMA, 2013, pág. 68) 
De acuerdo con la figura 21 el tamaño de la base de la brecha para presas de tierra 
se encontraría entre 0.5 y 5 veces la altura de presa. Para la presa de Tomine este rango 
estaría entre (0.5*42.5=21.75m) y (5*41.5m= 207.5m); se estableció entonces que para el 
escenario A del nivel normal del embalse se utiliza la ecuación de Froehlich (1995) y para 
el escenario B de nivel del vertedero se utiliza la ecuación de VTG (1990). 
56 
 
Hidrograma de salida 
En la figura 22 y 23 se observan los hidrogramas de salida de la brecha producida 
en la presa de Tomine, teniendo un caudal máximo de salida para el escenario A de 180.14 
m3/s y para el escenario B un caudal de 310.13 m3/s. 
Figura 22 Hidrograma salida brecha Escenario A 
 
Nota: elaboración propia 
Figura 23 Hidrograma de salida brecha Escenario B 
 
Nota: elaboración propia 
57 
 
Estudio de las avenidas 
Precipitación 
 A partir de las series hidrológicas disponibles en el Instituto de Hidrología, 
Meteorología (IDEAM) y Estudios Ambientales de Colombia y la Corporación Autónoma 
Regional de Cundinamarca (CAR), se seleccionaron seis estaciones pluviométricas 
identificadas como Potrero Largo (PM), San José (PM), San Isidro (PM), Santa Cruz de 
Siecha (PM), Potreritos (PM) y Lourdes (PM), localizadas y distribuidas en el sitio de 
interés como se muestra en la Figura 24; cuyas características generales y datos de 
precipitación (máxima en 24 horas en mm) se indican en el Anexo 1. 
Figura 24 
 Mapa localización cuenca 
 
Nota: Elaboración propia 
58 
 
Las estaciones seleccionadas para caracterizar las condiciones de precipitación y 
realizar los calculos hidrológicos del área de estudio cumplen con los registros históricos 
mayores a 15 años (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2014), de los cuales se 
utilizaron datos de precipitación máxima en 24 horas en el período 1987-2017; así mismo, 
las series de datos se encuentran por encima del 80% (Organización Meteorológica 
Mundial, 2018). Teniendo en cuenta lo anterior, se define que se cuenta con información 
suficiente de las estaciones con un rango de datos disponibles que oscila entre 370 y 390 
registros, lo cual proporciona niveles de confiabilidad altos en la calidad de la información. 
Para los datos de precipitación se elaboraron polígonos de Thiessen para establecer 
las zonas de influencia de las estaciones en relación con el área total de la cuenca cuyo 
valor es de 36700 Ha aproximadamente, dichas zonas de influencia se pueden ver en la 
Figura 25; con base en lo anterior se puede decir que la estación Potrero Largo es la más 
representativa al ocupar un 25% del área de la cuenca y de igual manera se puede decir que 
la estación Potreritos es la menos representativa para estimar los valores de precipitación al 
ocupar el 5% del área de la cuenca como se puede apreciar en la Tabla 4: 
 
 
 
 
 
 
59 
 
Figura 25 
 Áreas de aferencia estaciones 
 
Nota: Elaboración propia 
Tabla 4 
Precipitación y Areas de influencia de las Estaciones en la Cuenca 
Estación Código Precipitación máx. 
anual en 24 horas 
(mm) 
Área de influencia 
de cada estación 
(km2) 
Área de 
la 
cuenca 
(km2) 
Porcentaje 
de área de 
influencia 
(%) 
 
Potrero Largo 21200780 45.1 92.9 367.3 25 
 
Sta. Cruz de 
Siecha 
21201220 40.4 69.5 19 
 
San Isidro 21201610 40.3 74.8 20 
 
San José 2120080 37.4 31.3 9 
 
Potreritos 35060160 41.9 17.5 5 
 
Lourdes 21201050 46.0 81.3 22 
 
Nota: Elaboración Propia 
Los análisis de homogeneidad y consistencia de datos se realizaron a la variable de 
precipitación máxima en 24 horas aplicando la correlación lineal entre las seis (6) 
estaciones seleccionadas (análisis de dobles masas) y para el llenado de datos faltantes de 
60 
 
se utilizaron las ecuaciones obtenidas en la regresión lineal y los datos disponibles de las 
estaciones que tuvieron el mejor ajuste en este caso Lourdes y San Isidro con un valor de 
0.8056 para los registros de precipitación. Los resultados obtenidos del llenado de datos 
faltantes se presentan en el Anexo 2. 
Despues del llenado de datos y teniendo en cuenta la precipitación máxima anual en 
24 horas de cada una de las estaciones, su área de influencia y el número de días de lluvia al 
año, se calculó la precipitación media anual para cada una de ellas; luego se promediaron 
los resultados mencionados anteriormente considerando el número de días con lluvia al año 
de la subcuenca para obtener la precipitación media anual de área de estudio como se 
muestra en la Tabla 5: 
Tabla 5 
Cálculo de precipitación media anual de la cuenca 
Estación Precipitación máx. 
anual en 24 horas 
de la cuenca (mm) 
Precipitación 
media anual 
(mm) 
Número 
de días 
con lluvia 
al año 
Precipitación 
media anual 
en la cuenca 
(mm) 
Número de 
días con 
lluvia al año 
en la cuenca 
 
Potrero Largo 42.6 1202.0 197.0 1041.5 183 
 
Sta. Cruz de 
Siecha 
1151.8 208.0 
 
San Isidro 760.3 148.0 
 
San José 805.5 148.0 
 
Potreritos 1755.6 255.0 
 
Lourdes 959.5 178.0 
 
Nota: Elaboración Propia 
Curvas IDF 
Las curvas IDF sintéticas aproximadas se generaron según la metodología de 
Curvas IDF sintéticas regionalizadas para Colombia (Vargas M. & Diaz - Granados O., 
61 
 
1998) para 5 periodos de retorno (3, 10, 100, 1000 y 10000). Las curvas se muestran en la 
Figura 26 y los cálculos para su obtención se presentan en el Anexo 3. 
Figura 26 
Curvas IDF 
 
Nota: Elaboración propia 
Hietogramas 
Luego de obtener las curvas IDF, se calcularon los hietogramas de los aguaceros 
respectivos, las tablas de cálculos se muestran en el Anexo 4 para cada periodo de retorno, 
donde en cada uno de estos el máximo se halla aproximadamente en el minuto 90 del 
tiempo de duración del hidrograma. Para la obtención de dichos hietogramas se hizo 
necesario tener en cuenta un parámetro que se relaciona a continuación: 
Determinación número de curva. Este método es utilizado para estimar la 
escorrentía de una cuenca a partir de los datos de tipo y cobertura del suelo para esto se 
hace necesario además clasificar el suelo de acuerdo con el grupo hidrológico; que varía 
62 
 
dependiendo del potencial de escorrentía del suelo, siendo el grupo A el más bajo y el 
grupo D el más alto. En la Figura 27 se pueden observar los mapas de cobertura del suelo y 
tipo de suelo. 
Figura 27 
Mapas de cobertura y tipo de suelo 
 
Nota: Elaboración propia 
En la tabla 6 se encuentran los valores resumen de las áreas de las subcuencas y el 
correspondiente número de curva, al cual se le ha aplicado la corrección para condiciones 
antecedentes de humedad (AMC) para condiciones húmedas. Para el cálculo de los 
hietogramas se tomó el parámetro de escurrimientogeneral de la subcuenca del embalse de 
Tomine que corresponde a 81.66 
Tabla 6 
Subcuencas con su respectiva área y número de curva 
Cuenca Área Curve number 
C1 56.932 83.52 
C2 82.513 84.93 
63 
 
C3 225.87 80 
Nota: Elaboración Propia 
Las tormentas de diseño obtenidas para los periodos de retorno de 3, 10, 100, 1000 
y 10000 años, distribuidas por el método de bloque alterno, se pueden apreciar en las 
Figuras 28 a la 32: 
Figura 28 
Hietograma o tormenta de diseño Tr 3 años 
 
Nota: Elaboración propia 
Figura 29 
Hietograma o tormenta de diseño Tr 10 años 
 
64 
 
Nota: Elaboración propia 
Figura 30 
Hietograma o tormenta de diseño Tr 100 años 
 
Nota: Elaboración propia 
 
Figura 31 
 Hietograma o tormenta de diseño Tr 1000 años 
 
Nota: Elaboración propia 
65 
 
Figura 32 
 Hietograma o tormenta de diseño Tr 10000 años 
 
Nota: Elaboración propia 
Hidrograma 
La obtención de los hidrogramas se realizó mediante el sistema de modelado 
hidrológico (HEC-HMS) el cual “está diseñado para simular los procesos hidrológicos 
completos de los sistemas de cuencas hidrográficas dendríticas. El software incluye muchos 
procedimientos tradicionales de análisis hidrológico, como infiltración de eventos, 
hidrogramas unitarios y enrutamiento hidrológico” (Headquarters U.S. Army Corps of 
Engineers, 2016) 
Creación del modelo de la cuenca. 
 La subcuenca del embalse de Tomine comprende un área de 367.3 km2, debido a su 
extensión se decidió subdividirla teniendo en cuenta las unidades hidrográficas esto se 
realizó con el fin de obtener una mejor aproximación de los resultados de los caudales 
máximos para cada tiempo de retorno en la modelación. En la Figura 33, se observa el 
modelo conceptual de la cuenca. 
66 
 
Figura 33 
Modelo conceptual Hec-Hms 
 
Nota: Elaboración propia 
Posteriormente se ingresa la información correspondiente a cada subcuenca y se 
definen los métodos hidrológicos para el cálculo. En la Tabla 7 se muestra el resumen de 
los métodos utilizados: 
Tabla 7 
Métodos hidrológicos utilizados en HEC-HMS 
Perdidas 
(Loss) 
Transformación 
(Transform) 
Propagación 
de cauces 
(Routing) 
Reservoir 
SCS Curve 
Number 
SCS Unit 
Hydrograph 
Muskingum Elevation-Storage-
Discharge 
Nota: Elaboración propia 
67 
 
Simulación. 
En el proceso de simulación se ingresaron los hietogramas que se calcularon 
anteriormente y se definió el tiempo de periodo a simular de acuerdo con la duración de la 
lluvia, obteniendo los caudales de la Figura 34 para cada tiempo de retorno. Los datos 
completos de cada hidrograma se encuentran en los anexos 5 y 6 de este documento. 
Figura 34 
Hidrogramas de entrada 
 
Nota: Elaboración propia 
68 
 
Análisis de resultados 
En el análisis de la inundación producida por la rotura del embalse se tuvieron en 
cuenta los parámetros establecidos en la Guía para la elaboración de mapas de inundación 
del IDEAM, en el que: 
Al realizar una revisión a nivel nacional e internacional sobre la categorización de la 
amenaza por inundación se encuentran diferentes criterios. En la gran mayoría de 
clasificaciones que se presentan a continuación, la determinación de estos criterios 
está soportada en el análisis conjunto de la altura de la lámina de agua y la 
velocidad del flujo; no obstante, los valores que se indican son referentes que deben 
ser analizados para cada caso en particular bajo las consideraciones que permitan 
conocer la forma en que se presentan los procesos de inundación. (p.52) 
Se utilizo la categorización de la Figura 35 para identificar las zonas de amenaza 
baja y media en los mapas de profundidad (m) y velocidad (m/s). 
Figura 35 
 Categorización de amenaza 
 
Nota: Adaptado (Instituto de Hidrologia, Metereologia y Estudios Ambientales IDEAM, 2017) 
69 
 
Resultados del modelo hidráulico 
En la Figura 36 se muestran los mapas de profundidad, velocidad y tiempo de 
llegada de la onda al municipio de los escenarios evaluados. 
Figura 36 
Resumen mapas simulación 
 
Nota: Elaboración propia 
Profundidad maxima (m)
Velocidad maxima (m/s)
Tiempo de llegada (hr)
Antes Escenario A Escenario B
Antes Escenario A Escenario B
Antes Escenario A Escenario B
70 
 
Se obtuvo que, de presentarse los eventos estudiados el área inundada para el 
escenario A seria de 14.41 Km2 mientras que para el escenario B el área seria de 34.1 Km2, 
cada escenario está determinado por la elevación de la lámina de agua en el embalse 
teniendo un volumen almacenado inicialmente para el primer caso de 222.06 Hm3 y en el 
caso 2 de 622.97 Hm3. 
En la Figura 37 se puede observar tres puntos críticos que se definieron a la hora de 
analizar los resultados de la simulación. Observando el comportamiento esperado, a medida 
que avanza la inundación la profundidad y la velocidad disminuye. 
Figura 37 
Puntos críticos 
 
Nota: Elaboración propia 
En la Tabla 9 se encuentran los datos resumen del análisis de los puntos críticos 
mencionados anteriormente 
71 
 
Tabla 8 
Resumén de datos puntos críticos 
Escenario A Escenario B 
Ubicación Arrival 
time (hr) 
Max 
Depth 
(m) 
Max 
Velocity 
(m/s) 
Arrival 
time (hr) 
Max 
Depth 
(m) 
Max 
Velocity 
(m/s) 
1. Presa Tomine 0.28 25.12 8.4 0.04 39.37 12.42 
2. Sesquilé 0.7 10.87 5.98 0.21 20.56 12.28 
3. Vía Bogotá-
Tunja 
1.7 5.29 3.5 0.38 11.36 7.22 
Nota: Elaboración Propia 
En la figura 38 se puede observar el perfil analizado de la vía Bogotá-Tunja, 
verificando los datos obtenidos en la tabla 8. 
Figura 38 
Perfil vía Bogotá-Tunja 
Nota: Elaboración Propia 
72 
 
En la figura 39 se puede observar la altura de la lamina de agua respecto al perfil de 
la carretera. En el escenario A se evidencia la afectación de la vía, siendo la altura máxima 
5.29m en la abscisa 3200m 
Figura 39 
Escenario A perfil longitudinal vía Bogotá-Tunja 
 
Nota: Elaboración Propia 
En la figura 40 se puede observar la altura de la lámina de agua respecto al perfil de 
la carretera. En el escenario A se evidencia la afectación de la vía, siendo la altura máxima 
11.36 m en la abscisa 3200m 
Figura 40 
Escenario B perfil longitudinal vía Bogotá-Tunja 
 
Nota: Elaboración Propia 
73 
 
Mapa de amenaza por inundación 
La categorización de los mapas de inundación se realizó utilizando la categorización 
de La Agencia Federal para Manejo de Emergencias de los Estados Unidos (FEMA por sus 
siglas en inglés), presentada en la Figura 41. (Instituto de Hidrologia, Metereologia y 
Estudios Ambientales IDEAM, 2017) 
En dicha guía se categoriza la amenaza por el efecto combinado de la profundidad y 
la velocidad, en Bajo, Medio, Alto, Muy Alto y Riesgo Extremo. Dicha figura está basada 
en estudios realizados en Australia y publicados en el año 2006 denominada Designing 
Safer Subdivisions - Guidance on Subdivision Design in Flood Prone Areas (p.53) 
Figura 41 
Categorización simplificada amenaza como el producto de la velocidad por la profundidad 
 
Nota: Adaptado de (Instituto de Hidrologia, Metereologia y Estudios Ambientales IDEAM, 2017) 
Respecto a las áreas afectadas del casco urbano de Sesquilé y el centro poblado de 
Boita, en la Figura 42 se puede observar cual sería la zona de afectación y la gravedad de la 
amenaza según el mapa elaborado a partir de los resultados obtenidos del modelo 
hidráulico. 
74 
 
Figura 42. 
Zonas afectadas de Sesquilé y Boita
Fuente: Elaboración Propia 
Para el caso del casco urbano de Sesquilé la zona afectada es la comprendida entre 
la carrera 9 y la calle 9 como se puede apreciar en la Figura 43 (en color rojo) y según el 
mapa de Amenaza de Inundación Rotura Presa (Ver Anexo 6) dicha zona se encontraría en 
un rango de Amenaza Baja y Media donde el producto de la velocidad por la profundidad 
varia 0.2 y 0.5 (m2/s) 
 
 
 
 
 
 
75