Evaluación del fenómeno de erosión interna en presas de tierra: una revisión a las presas de Antioquia

Abstract

La ingeniería de presas comienza en Antioquia en 1948, año en el cual inicia la construcción de la primera presa de tierra en el departamento, Piedras Blancas. Con el paso del tiempo la infraestructura energética en todo el país ha crecido de tal forma que a la fecha el departamento cuenta con once presas construidas con materiales térreos; en Colombia, aproximadamente un setenta por ciento de la capacidad de energía instalada es generada mediante hidroeléctricas. Este documento surge derivado de los accidentes ocurridos en presas de tierra en todo el mundo, la estadística indica que el 46 por ciento de las fallas en este tipo de estructuras se genera por erosión interna, la razón es atribuida principalmente a la incompatibilidad de los materiales de filtro y cuerpo de la presa. En 1929 Karl Terzaghi propuso un criterio de diseño de filtros basado en la forma de la distribución granulométrica y aproximadamente hace sesenta años, diversos autores han planteado nuevas metodologías para evaluar la vulnerabilidad de estas estructuras a presentar fenómenos de erosión interna. En esta tesis se expone el análisis efectuado a la mayoría de las presas de tierra emplazadas en Antioquia, mediante algunos de los criterios geométricos propuestos a lo largo de los últimos años y, además, por medio de la ejecución de ensayos NEF No Erosion Filter Test, que fueron empleados para el diseño de la presa Ituango, a cargo de la empresa Integral S.A. y la cual se encuentra en proceso de construcción. Los resultados reflejan que para el caso de las estructuras en tierra construidas en Antioquia, los criterios geométricos no resultan concluyentes y por tanto es imposible determinar el grado de susceptibilidad de los materiales por medio de la utilización de los mismos. Sin embargo, el resultado de los ensayos NEF evidencia claramente los problemas de erosión que presenta en la actualidad la presa Piedras Blancas.

Abstract: Dam engineering was founded in Antioquia in the year 1948. In its first year, it began construction of the first ground embankment dam in the region: Piedras Blancas. Over time, the energy infrastructure throughout the country has grown immensely such that the department has eleven dams built with ground materials today. In Colombia, around seventy percent of installed energy capacity is generated by hydroelectricity. This document is developed as a result of the accidents occurred in dams around the world, statistics point that 46 percent of faults in these structures are caused because of internal erosion, the reason is mainly attributed to the incompatibility between filter material and the core dam. In 1929 Karl Terzaghi proposed a design filter criterion based on the shape of the granulometric distribution. Approximately seventy years ago, various authors have posed new methodologies to evaluate the vulnerability of these structures when presenting internal erosion phenomenons. In this thesis, the analysis done to most of the emplaced embankment dams in Antioquia is exposed through some of geometrical criterion proposed over the years, furthermore through the implementation of the \No Erosion Filter Test" (NEF) used in Ituango's dam design, in charge of the enterprise Integral S.A, Ituango's dam is in construction. The results suggest that for the embankment dams built in Antioquia, the geometrical criterion do not lead to conclusive results and therefore it is not possible to determine the grade of susceptibility of the materials by means of the utilization of themselves. However, the results of NEF assays clearly show the erosion issues that the dam of Piedras Blancas possesses.