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ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO
CERROS COLORADOS
Presentador: Ailín Pertierra (apertierra@orsep.gob.ar)
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.
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: 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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
PROCESO DE ANÁLISIS DE RIESGO
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
ARQUITECTURA DEL MODELO
Lom
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El
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ñar
Port
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lo G
rand
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Plan
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Ban
derit
a
• Árbol de eventos con 1.548.288 ramas.
• Procesado con el software iPresas.
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
SOLICITACIONES: ESTUDIO HIDROLÓGICO
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
SOLICITACIONES: NIVELES PREVIOS
Histórico de niveles del embalse: Los Barreales
(Loma de la lata)
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Niv
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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
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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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
RESPUESTA DEL SISTEMA: OPERATIVIDAD DE COMPUERTAS
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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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
184.320 cálculos Hidrograma de rotura en el Derivador de Portezuelo Grande
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
RESPUESTA DEL SISTEMA: PROBABILIDAD DE FALLO DE PRESAS POR SOBREVERTIDO
Probabilidad de fallo por sobrevertido: Portezuelo Grande
0%
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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%
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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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
• 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).
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
$0
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0 5000 10000 15000 20000 25000
Cos
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os
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de
USD
)
Caudal saliente por Portezuelo Grande (m3/s)
Tramo PGR
$0$500
$1.000$1.500$2.000$2.500$3.000$3.500
0 5000 10000 15000 20000 25000
Cos
tos
econ
ómic
os
(mill
ones
de
USD
)
Caudal saliente por El Chañar (m3/s)
Tramo CHA
CONSECUENCIAS: COSTOS ECONÓMICOS POR INUNDACIÓN
ESCENARIO CRECIDA MÁXIMA PROBABLE CON
ROTURA DE PRESA 300.000 personas
afectadas. Costo total 3.900 millones
de USD, equivalente al 0,7% del PBI de la Argentina (2016).
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
CONSECUENCIAS: PÉRDIDA DE VIDAS POR INUNDACIÓN
Método desarrollado por Wayne Graham. Se ha considerado una tasa de mortalidad constante de 0.0002 fallecimientos/persona en la mancha de inundación.
Prob. de fallo(años-1)
Riesgo económico (M$/año)
Consecuencias económicas
promedio (M$)
Riesgo social (vidas/año)
Pérdida de vidas promedio
(vidas)
Portezuelo Grande 4.28E-04 6.66E-01 1554.87 9.44E-03 22
Loma de la Lata < 10-10 - - - -
Planicie Banderita < 10-10 - - - -
El Chañar 4.86E-04 2.13E-01 438.92 2.97E-03 6
48.91 0.94
Ries
go In
crem
enta
l
Riesgo Total
Resultados de probabilidad de rotura y riesgo para cada presa
CÁLCULO DE RIESGO EN LA SITUACIÓN INICIAL
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
CÁLCULO DE RIESGO EN LA SITUACIÓN INICIAL (f-N)
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
Resultados de probabilidad de rotura y riesgo social para cada presa, criterios USBR
Evaluación del riesgo social según recomendaciones de tolerabilidad del USBR de la presa de Portezuelo Grande y Chañar, por modo de fallo
CÁLCULO DE RIESGO EN LA SITUACIÓN INICIAL (f-N)
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
1. Construcción de una nueva presa aguas arriba llamada Chihuido I, su funciones serían la protección contra inundaciones, la producción de energía hidroeléctrica y el abastecimiento agrícola.
2. Ampliación del aliviadero lateral de Portezuelo Grande con 9 nuevos vanos y compuertas.
3. Nuevas reglas de operación de compuertas en el sistema, eliminando el límite de nivel de agua en el embalse Los Barreales.
MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
4. Mejora de la confiabilidad de las compuertas en El Chañar, con el fin de evitar una falla conjunta.
5. Mejora de los procedimientos de emergencia, reforzando la cooperación de las agencias de gestión de emergencia locales.
MedidasCoste de
implantaciónCoste anual de mantenimiento
Vida útil (años)
Coste anualizado equivalente
1. Construcción de Chihuido I 2231 M$ -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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
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
Riesgo social (vidas/año)
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
Riesgo social (vidas/año)
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)
Riesgo social (vidas/año)
El C
haña
r
ACSLS (M$)
EWACSLS (M$)
Riesgo total
Porte
zuel
o Gr
ande
MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO: SISTEMA (f-N)
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO: ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD DE RESULTADOS
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
• 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)
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
CONCLUSIONES
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
• 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
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
• 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.
ANÁLISIS DE RIESGO APLICADO A LA SEGURIDAD DE PRESAS: COMPLEJO CERROS COLORADOS
MUCHAS GRACIAS
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