ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A SEGURIDAD DE PRESAS ... · anÁlisis de riesgo aplicado a la...

ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO

CERROS COLORADOS

Presentador: Ailín Pertierra ([email protected])

ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS

OBJETIVOS • ORSEP es el Organismo Regulador de Seguridad de Presas en Argentina, por lo que tiene

como misión el lograr que las presas concesionadas por el Estado Nacional cumplan con los estándares internacionales de seguridad, tanto estructural como operativamente, con el objeto de proteger a la población y resguardar el patrimonio nacional.

• El presente trabajo constituye un paso clave dentro del proceso de implantación de las técnicas de análisis de riesgos para informar a la gestión de la seguridad de presas por parte del ORSEP.

• Iniciar un proceso de conocimiento de los beneficios y riesgos que generan las presas en la cuenca de los ríos Neuquén, Limay y Negro, para reducir el riesgo de inundaciones urbanas y rurales, protegiendo activos y personas.

• Identificar líneas de trabajo e inversión para mejorar las condiciones de seguridad de la población potencialmente afectada.


INUNDACIONES – PRESAS – ANÁLISIS DE RIESGO

RIESGO: ¿qué puede pasar? ¿cómo es probable que pase? ¿cómo son sus consecuencias? RIESGO DE INUNDACIÓN: probabilidad

de que un determinado rango de escenarios de solicitación, actuando sobre un determinado sistema, provoque consecuencias asociadas a la inundación de espacios que normalmente no se encuentran cubiertos por el agua.

R = p x c


COMPLEJO CERROS COLORADOS Dique Ballester, construido 1910-1916. Toma canal del Alto Valle (100 m3/s, 80.000 ha regadas, 300.000 personas aguas abajo)

Río Neuquén, Q=280 m3/s Río Limay, Q=650 m3/s Río Negro, Q=930 m3/s

COMPLEJO CERROS COLORADOS, construido 1969-1980. Usos: protección contra crecidas, almacenamiento de agua para riego, generación hidroeléctrica (462 MW).

COMPLEJO CERROS COLORADOS


Portezuelo Grande

Planicie Banderita

Loma de la Lata

El Chañar

Incertidumbre solicitación hidrológica

Fase I Cualitativa 1. Determinación del alcance de estudio 2. Revisión de la información 3. Visita de campo 4. Discusión del estado actual 5. Identificación de modos de fallo 6. Arquitectura del modelo de riesgo

Fase II Cuantitativa 7. Cálculo del riesgo 8. Evaluación del riesgo 9. Medidas de reducción de riesgo


PROCESO DE ANÁLISIS DE RIESGO


PROCESO DE IDENTIFICACIÓN DE MODOS DE FALLO • Visita técnica previo revisión de la información

relevante. • Presencia de más de 50 participantes

relacionadas con la gestión de la seguridad de las presas en la sesión de identificación de modos de fallo.

• Identificación de 20 modos de fallo.

Factores que los hacen más y menos probables

Recomendaciones para la gestión de la seguridad de

las presas y la reducción de incertidumbre

Recomendaciones para el modelo de riesgo


MODOS DE FALLO IDENTIFICADOS

Sobrev. CH

Econ_no_rot

Vidas_rot

Econ_rot

Econ_rot

Sobrev. DER

Sobrev. DER

Econ_LL

Oper. PGDER

Mes Lamina PG

MF_PG

MF_CH

Sobrev. LL

Vidas_no_rot

N. Previo CH

Vidas_no_rot

N. Previo LL

∑Econ

Econ_PB

Lamina LL Sobrev. PB

QRotura

∑Vidas

Sobrev. DIQ

Lamina PB

N. Previo PG

Lamina PGAvenida

Econ_PGDER

QRotura

Oper. CH

Lamina CH

MF_PBMF_LL

N. Previo PBEcon_PGDER

Oper. PGDIQ

Sobrev. DIQ

Vidas_rot

Oper. LL

Econ_no_rot


ARQUITECTURA DEL MODELO

Lom

a de

la L

ata

El

Cha

ñar

Port

ezue

lo G

rand

e

Plan

icie

Ban

derit

a

• Árbol de eventos con 1.548.288 ramas.

• Procesado con el software iPresas.


SOLICITACIONES, RESPUESTA DEL SISTEMA Y CONSECUENCIAS

• Las crecidas entrantes al embalse y sus probabilidades de presentación anual. • El nivel previo al que se encuentra cada uno de los embalses en el momento de

darse la crecida. • La fiabilidad del funcionamiento de los órganos de desagüe. • Los resultados de la laminación, caracterizada por el nivel máximo alcanzado en

los embalses y el caudal laminado en cada situación. • Las probabilidades condicionales de que se produzca el fallo por sobrevertido

para cada estructura en función del nivel máximo en los embalses. • Los caudales pico resultantes de la rotura de las presas. • Las consecuencias en términos de pérdidas estimadas de vida y de costes

económicos provocados por la inundación.

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Caud

al (m

³/s)

Tiempo (horas)

5 años 10 años50 años 100 años500 años 1.000 años5.000 años 10.000 años50.000 años 100.000 años

Periodo de retornoPeríodo de

retorno (años)Caudal punta

(m³/s)Volumen de

Avenida (hm³)

5 4495 1610

10 5738 1888

50 8623 2533

100 9866 2811

500 12751 3456

1000 13994 3734

5000 16880 4379

10000 18122 4657

50000 21008 5302

100000 22250 5580


SOLICITACIONES: ESTUDIO HIDROLÓGICO


SOLICITACIONES: NIVELES PREVIOS

Histórico de niveles del embalse: Los Barreales

(Loma de la lata)

410

412

414

416

418

420

422

01/

08/1

99

30

1/04

/19

94

01/

12/1

99

40

1/08

/19

95

01/

04/1

99

60

1/12

/19

96

01/

08/1

99

70

1/04

/19

98

01/

12/1

99

80

1/08

/19

99

01/

04/2

00

00

1/12

/20

00

01/

08/2

00

10

1/04

/20

02

01/

12/2

00

20

1/08

/20

03

01/

04/2

00

40

1/12

/20

04

01/

08/2

00

50

1/04

/20

06

01/

12/2

00

60

1/08

/20

07

01/

04/2

00

80

1/12

/20

08

01/

08/2

00

90

1/04

/20

10

01/

12/2

01

00

1/08

/20

11

01/

04/2

01

20

1/12

/20

12

01/

08/2

01

30

1/04

/20

14

01/

12/2

01

40

1/08

/20

15

01/

04/2

01

60

1/12

/20

16

Niv

el d

e em

bal

se (

msn

m)

Intervalo Nivel previo representativo

Probabilidad (%)

ENE 413.25 24.20%ENE 415.95 19.10%ENE 418.15 48.30%ENE 420.05 8.40%FEB 413.00 30.90%FEB 415.70 14.90%FEB 417.45 43.80%FEB 418.88 10.40%MAR 412.50 35.20%MAR 415.10 16.30%MAR 416.50 39.10%MAR 417.60 9.40%ABR 412.00 35.60%ABR 414.08 23.80%ABR 415.03 32.90%ABR 415.95 7.60%MAY 412.00 64.00%MAY 413.75 21.80%MAY 414.05 11.40%MAY 414.40 2.80%JUN 411.93 72.60%JUN 414.00 20.70%JUN 414.55 2.70%JUN 415.05 4.10%JUL 412.30 74.60%JUL 414.60 18.80%JUL 415.90 2.80%JUL 417.18 3.80%

Histórico de niveles del embalse: El Chañar

332

333

334

335

336

337

338

339

340

341

05/0

3/19

7905

/03/

1980

05/0

3/19

8105

/03/

1982

05/0

3/19

8305

/03/

1984

05/0

3/19

8505

/03/

1986

05/0

3/19

8705

/03/

1988

05/0

3/19

8905

/03/

1990

05/0

3/19

9105

/03/

1992

05/0

3/19

9305

/03/

1994

05/0

3/19

9505

/03/

1996

05/0

3/19

9705

/03/

1998

05/0

3/19

9905

/03/

2000

05/0

3/20

0105

/03/

2002

05/0

3/20

0305

/03/

2004

05/0

3/20

0505

/03/

2006

05/0

3/20

0705

/03/

2008

05/0

3/20

0905

/03/

2010

05/0

3/20

1105

/03/

2012

05/0

3/20

1305

/03/

2014

05/0

3/20

1505

/03/

2016

05/0

3/20

17

Niv

el d

e em

bals

e (m

snm

)

Intervalo Nivel previo representativo

Probabilidad (%)

ANUAL 339.00 100%

Árbol de fallos para operatividad (El Chañar): • Fallo conjunto, accionamiento oleo-

hidráulico • Fallo individual, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 o

8 compuertas Para ello se realizaron 8 distintos arboles de fallo considerando una fiabilidad individual de compuertas del 90% y una fiabilidad del grupo oleo-hidráulico del 99.9%.

Operatividad de las compuertas

Probabilidad

0 1.000E-031 5.400E-072 1.333E-053 4.041E-044 4.445E-035 3.312E-026 1.489E-017 3.821E-018 4.300E-01

Operatividad de las compuertas

Probabilidad

0 1.014E-035 1.869E-017 3.821E-018 4.300E-01


RESPUESTA DEL SISTEMA: OPERATIVIDAD DE COMPUERTAS

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

Caud

al (m

3 /s

Tiempo (horas)

• Análisis paramétrico para cada una de las combinaciones de niveles previos, operatividades de órganos de descarga, crecidas, y también, fallo de las presas

• A través de una hoja de cálculo, se ha obtenido el valor máximo de nivel y caudal de salida alcanzado en cada uno de los embalses para cada posible combinación.

RESPUESTA DEL SISTEMA: LAMINACIÓN DE CRECIDAS


184.320 cálculos Hidrograma de rotura en el Derivador de Portezuelo Grande


RESPUESTA DEL SISTEMA: PROBABILIDAD DE FALLO DE PRESAS POR SOBREVERTIDO

Probabilidad de fallo por sobrevertido: Portezuelo Grande

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

429.65 429.75 429.85 429.95 430.05 430.15 430.25 430.35 430.45 430.55 430.65

Prob

abilid

ad

Nivel en el Embalse (msnm)

Derivador Dique

Probabilidad de fallo por sobrevertido: El Chañar

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

342.55 342.65 342.75 342.85 342.95 343.05 343.15 343.25 343.35 343.45 343.55

Prob

abilid

ad

Nivel en el Embalse (msnm)

CONSECUENCIAS: COSTOS ECONÓMICOS POR INUNDACIÓN


• División por tramos (60 – 660 km). • Identificación de rubros relevantes de

acuerdo con las actividades productivas regionales e infraestructura relevante.

• Manchas de inundación elaboradas por AIC. • Escenarios “sin daños económicos”, definidos

a partir de los registros recientes de caudales erogados.

• Generación de curvas de daños para todo entorno de caudales factibles a partir de escenarios propuestos (rotura y no rotura).


$0

$20

$40

$60

$80

$100

0 5000 10000 15000 20000 25000

Cos

tos

econ

ómic

os

(mill

ones

de

USD

)

Caudal saliente por Portezuelo Grande (m3/s)

Tramo PGR

$0$500

$1.000$1.500$2.000$2.500$3.000$3.500

0 5000 10000 15000 20000 25000

Cos

tos

econ

ómic

os

(mill

ones

de

USD

)

Caudal saliente por El Chañar (m3/s)

Tramo CHA

CONSECUENCIAS: COSTOS ECONÓMICOS POR INUNDACIÓN

ESCENARIO CRECIDA MÁXIMA PROBABLE CON

ROTURA DE PRESA 300.000 personas

afectadas. Costo total 3.900 millones

de USD, equivalente al 0,7% del PBI de la Argentina (2016).


CONSECUENCIAS: PÉRDIDA DE VIDAS POR INUNDACIÓN

Método desarrollado por Wayne Graham. Se ha considerado una tasa de mortalidad constante de 0.0002 fallecimientos/persona en la mancha de inundación.

Prob. de fallo(años-1)

Riesgo económico (M$/año)

Consecuencias económicas

promedio (M$)

Riesgo social (vidas/año)

Pérdida de vidas promedio

(vidas)

Portezuelo Grande 4.28E-04 6.66E-01 1554.87 9.44E-03 22

Loma de la Lata < 10-10 - - - -

Planicie Banderita < 10-10 - - - -

El Chañar 4.86E-04 2.13E-01 438.92 2.97E-03 6

48.91 0.94

Ries

go In

crem

enta

l

Riesgo Total

Resultados de probabilidad de rotura y riesgo para cada presa

CÁLCULO DE RIESGO EN LA SITUACIÓN INICIAL


CÁLCULO DE RIESGO EN LA SITUACIÓN INICIAL (f-N)


Resultados de probabilidad de rotura y riesgo social para cada presa, criterios USBR

Evaluación del riesgo social según recomendaciones de tolerabilidad del USBR de la presa de Portezuelo Grande y Chañar, por modo de fallo

CÁLCULO DE RIESGO EN LA SITUACIÓN INICIAL (f-N)


1. Construcción de una nueva presa aguas arriba llamada Chihuido I, su funciones serían la protección contra inundaciones, la producción de energía hidroeléctrica y el abastecimiento agrícola.

2. Ampliación del aliviadero lateral de Portezuelo Grande con 9 nuevos vanos y compuertas.

3. Nuevas reglas de operación de compuertas en el sistema, eliminando el límite de nivel de agua en el embalse Los Barreales.

MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO


4. Mejora de la confiabilidad de las compuertas en El Chañar, con el fin de evitar una falla conjunta.

5. Mejora de los procedimientos de emergencia, reforzando la cooperación de las agencias de gestión de emergencia locales.

MedidasCoste de

implantaciónCoste anual de mantenimiento

Vida útil (años)

Coste anualizado equivalente

1. Construcción de Chihuido I 2231 M$ -105 M$ 75 4.1 M$

2. Ampliación de derivación Portezuelo Grande 184.7 M$ 9.235 M$ 75 18.3 M$

3. Revisión de las reglas de gestión de crecidas 0.05 M$ 0 M$ 10 0.0062 M$

4. Corrección de la apertura de compuertas de Chañar

0.0065 M$ 0.00033 M$ 30 0.00073 M$

5. Mejora de la gestión de emergencias PADE 0.30 M$ 0.19 M$ 10 0.23 M$

MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO


Situación inicial

1.Nueva presa

2.Ampliación de derivación

PG

3.Nuevas reglas

4. Mejora fiabilidad comp. CH

5.Mejora proced.

emergencias

Todas las medidas

Probabilidad de fallo (años-1)

4.28E-04 3.60E-08 6.57E-06 4.28E-04 4.28E-04 4.28E-04 <10-10

Riesgo económico (M€/año)

6.66E-01 3.60E-05 1.31E-02 6.66E-01 6.66E-01 6.66E-01 <10-10


9.44E-03 4.29E-07 2.00E-04 9.44E-03 9.44E-03 4.72E-03 <10-10

Probabilidad de fallo (años-1)

4.86E-04 7.26E-05 7.99E-05 4.86E-04 4.13E-04 4.86E-04 1.64E-06

Riesgo económico (M€/año)

2.13E-01 1.03E-01 1.05E-01 2.13E-01 1.15E-01 2.13E-01 2.32E-03


2.97E-03 1.51E-03 1.54E-03 2.96E-03 1.50E-03 1.48E-03 1.71E-05

301.04 1640.28 32392.17 < 0 36.60

32.92 179.35 32391.68 <0 36.60

48.91 25.11 26.31 48.91 48.85 48.91 25.03

0.94 0.55 0.57 0.94 0.94 0.47 0.27

<0 <0 30261.57 <0 0.49

Riesgo incremental

ACSLS (M$)

Riesgo económico (M$/año)


El C

haña

r

ACSLS (M$)

EWACSLS (M$)

Riesgo total

Porte

zuel

o Gr

ande

MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO: SISTEMA (f-N)


MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO: ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD DE RESULTADOS


• Hidrología de entrada a Portezuelo Grande, hidrogramas de mayor volumen y menor caudal pico. Aportan menos riesgo al sistema.

• Fiabilidad individual de compuertas en El Chañar, mejora de la fiabilidad utilizada. La fiabilidad conjunta es la que más influye.

• Ampliación del derivador con 3 / 6 / 9 compuertas, construido Chihuido. A partir de 3 ya es significativo. No afecta sensiblemente a El Chañar.

Riesgo IncrementalEWACSLS

Riesgo TotalACSLS

Paso 1Corrección apertura de compuertas El Chañar

Construcción de Chihuido I

Paso 2 Construcción de Chihuido ICorrección apertura de compuertas El Chañar

Paso 3Revisión de las reglas de

gestión de crecidasMejora gestión de emergencias PADE

Paso 4Mejora gestión de emergencias PADE

Revisión de las reglas de gestión de crecidas

Paso 5Ampliación de derivación

Portezuelo GrandeAmpliación de derivación

Portezuelo Grande

Criterio de priorización

MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO: SECUENCIA (f-N)


CONCLUSIONES


• El proceso de análisis de riesgo cuantitativo ha permitido un mejor entendimiento del funcionamiento hidrológico e hidráulico del sistema.

• Las presas Portezuelo Grande y El Chañar no están alineadas con las recomendaciones internacionales de tolerabilidad de riesgo social e individual.

• La construcción de una nueva presa aguas arriba y la mejora en la confiabilidad de las compuertas de El Chañar son las medidas más eficientes para alinear las presas con esas recomendaciones.

• El proceso colaborativo que fue desarrollado permitió generar consenso general y credibilidad frente a las autoridades y otros actores.

• El proceso de implementación de técnicas de análisis de riesgo tuvo un efecto positivo en el ORSEP.

CONCLUSIONES


• El propio proceso de identificación de modos de fallo ha servido para realizar un análisis detallado de los diferentes problemas que podrían ocurrir en las presas y que podrían producir su rotura o pérdida de utilidad, resultando en recomendaciones de aplicación directa para su vigilancia y auscultación.

• Los resultados de consecuencias muestran que el fallo total del sistema tendría un alto impacto en pérdida de vidas y especialmente en consecuencias económicas, debido a las importantes poblaciones localizadas aguas abajo. La destrucción de la infraestructura, afectaciones y pérdidas de producción representa un costo del 0,7% del PBI de la Argentina.

• Las futuras revisiones de los Planes de Acción Durante Emergencias pueden realizarse a la luz de los resultados obtenidos, de modo que sea posible una interacción en dos sentidos.


MUCHAS GRACIAS

ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A SEGURIDAD DE PRESAS ... · anÁlisis de riesgo aplicado a la...

Documents

Transcript of ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A SEGURIDAD DE PRESAS ... · anÁlisis de riesgo aplicado a la...