Sociedad Mexicana deIngeniería Geotécnica, A.C.

XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica

Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo

Instrumentación para la obtención de curvas de igual asentamiento en el cuerpo de la cortina de las presas de CFE.

Instrumentation to obtain the curves of equal settlement at several CFE embankment dams.

Antonio VARGAS1, Enrique MENA1, Manuel MORENO1, Esmeralda GONZALEZ1 y Héctor GALINDO1

1 Subgerencia de Seguridad de Estructuras, Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil, Subdirección de Construcción, Comisión Federal de Electricidad, México.

RESUMEN: Se describen los objetivos, el diseño, la instalación y puesta en servicio del sistema de instrumentación desarrollado por CFE, que permite la obtención de curvas de igual asentamiento durante la construcción, el primer llenado del embalse y la operación, en el cuerpo de la cortina de presas de tierra y enrocamiento y de CFRD (enroca miento con cara de concreto) construidas por CFE. El sistema de instrumentación para la medición de asentamientos desarrollado por CFE consiste de los siguientes instrumentos: niveles hidráulicos de asentamiento tipo CFE, inclinómetros, deformómetros y referencia superficiales; como instrumentos complementarios y redundantes entre sí para obtener la configuración de las curvas. Este sistema de medición, permite determinar con exactitud las curvas de igual asentamiento en el cuerpo de la presa durante la construcción, el primer llenado del embase y la operación, parámetro que es uno de los principales índices que califican la calidad en el diseño, construcción y operación de una presa.

ABSTRACT: The objectives, design, installation and commissioning of instrumentation systems developed by CFE are described, which lead to obtain curves of equal settlement during the construction, the first filling in the reservoir and the operation stages, in the curtain of earth dams and CFRD built by CFE. This instrumentation system consist of CFE type settlements cells, inclinometers, deformometers and shallow surveying points as complementary and redundant instruments with each other, for the configuration of the curves. This measurement system helps to determine accurately the curves of equal settlement in the body of the dam during the construction, the first filling of the reservoir and operation, a parameter which is one of the main indexes that rate the quality in design, the construction and the operation of a dam.

1 INTRODUCCIÓN

En 2010 el ICOLD distinguió a dos grandes presas mexicanas de la CFE dentro de las diez mejores construidas en los últimos 100 años en el mundo; Chicoasén, con una cortina de núcleo de arcilla y materiales graduados de 265 m de altura, y El Cajón, del tipo CFRD (enrocamiento con cara de concreto) de 184 m; tal distinción se debió a que estas dos grandes presas han demostrado un excelente comportamiento a nivel mundial durante su construcción, primer llenado del embalse y operación.

Este reconocimiento es el resultado de muchos años de experiencia adquirida en el diseño, instalación y medición de instrumentos, y del análisis de los datos obtenidos durante la construcción y operación de presas por parte de CFE, quien ha sido vanguardia en este tema a nivel nacional e internacional, y que ha permitido recabar información valiosa para mejorar el diseño de nuevas presas, además de evaluar continuamente el estado de las ya construidas.

Dentro de los principales parámetros a medir para verificar el buen funcionamiento de una presa está la medición de desplazamientos verticales en el interior

de la cortina y en su superficie. El sistema de instrumentación para la medición de asentamientos en las presas de CFE, consiste en la utilización de inclinómetros, deformómetros, niveles hidráulicos de asentamiento y referencias superficiales; instrumentos complementarios y redundantes entre sí, que trabajando como un sistema de medición ha permitido determinar la configuración de los hundimientos en el cuerpo de la presa; parámetro que arroja uno de los principales índices que califican el comportamiento; la calidad en el diseño, la construcción y operación de una presa de tierra y enrocamiento o una de CFRD.

1.1. Reseña de la instrumentación de las presas de tierra y enrocamiento y CFRD de la CFE.Al principio de la década de los sesentas, la Comisión Federal de Electricidad (CFE) inició la construcción de grandes centrales hidroeléctricas instrumentando las presas de tierra y enrocamiento con aparatos diseñados y desarrollados en la misma institución. El alcance de las mediciones en presas de tierra y enrocamiento al inicio de los años sesenta era limitado, se realizaba la medición de asentamientos, desplazamientos horizontales en

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2 Título del trabajo

varios puntos, y presiones de poro en el núcleo. La instrumentación de la presa El Infiernillo, construida en la época de 1960, fue orientada hacia las deformaciones y desplazamientos, así como la medición de la presión de poro en algunos puntos de la estructura. Se iniciaba así un programa vigente en la CFE para analizar el comportamiento de presas basado en los resultados de la observación instrumental.

Posteriormente, en la presa La Villita, y con el fin de obtener información más completa sobre el comportamiento de los materiales durante su construcción y evaluar los esfuerzos dentro de las estructuras, se utilizaron por primera vez celdas de presión diseñadas para registrar esfuerzos totales y niveles hidráulicos para medir asentamientos en el interior de la cortina.

Al evolucionar las teorías y métodos de análisis del comportamiento de presas, fue necesario aumentar el alcance de las mediciones para conocer el estado de esfuerzos y deformaciones en el cuerpo de las mismas, por lo cual en la presa La Angostura se agruparon instrumentos en distintas zonas de la sección máxima para medir la interacción entre el núcleo y los respaldos, y en general la distribución de esfuerzos y deformaciones en el resto de la estructura y la cimentación.

La instrumentación de las presas Chicoasén, El Caracol y Peñitas siguió el esquema desarrollado para la presa La Angostura; habiéndose modificado el diseño de algunos aparatos para superar deficiencias en su funcionamiento, así como la distribución de los mismos dentro del cuerpo de dichas presas.

México ingresó a la tecnología para la construcción de grandes presas de CFRD con la presa Aguamilpa al inicio de la década de los 90´s, y así mismo para la instrumentación de esta presa se aprovechó y mejoró toda la tecnología desarrollada por CFE en los Sistemas de Auscultación en las presas de tierra y enrocamiento para obtener los parámetros que califican una presa de CFRD, a saber: a) El asentamiento máximo al final de la construcción, b) La filtración aforada al pie de la cortina, c) La apertura máxima en las juntas de la cara de concreto, y d) La deflexión máxima de la losa después del primer llenado entre otros.

Casi una década después de Aguamilpa, CFE reinició la construcción de grandes hidroeléctricas con las presas El Cajón y La Yesca, ambas siguiendo el esquema de instrumentación desarrollado para la presa Aguamilpa. En ese lapso, la tecnología en los instrumentos electrónicos dio un salto progresivo y CFE trabajó entonces para adaptar la tecnología emergente en instrumentación, instalando en la presa El Cajón algunas celdas eléctricas de asentamiento al lado de niveles hidráulicos tipo CFE. En la presa La Yesca, junto a un inclinómetro tradicional con ademe de aluminio, se instaló un inclinómetro con tubos telescópicos de

ABS y anillos magnéticos para la medición con sonda mecánica tipo CFE, además de 18 niveles hidráulicos de asentamiento automático diseñado por CFE. Actualmente en La Yesca, se continúa con el proceso y actualización de las curvas de igual asentamiento durante la etapa del primer llenado.

La cantidad y distribución de instrumentos a colocar en una presa se define en función de las características de cada proyecto y de la complejidad de los problemas del sitio; las tablas 1 y 2 muestran la cantidad y tipo de instrumentos instalados en cada presa, únicamente para la medición de desplazamientos verticales.

Tabla 1. Número y tipo de instrumentos para medir asentamientos en presas de tierra y enrocamiento de CFE.

Instrumento / Presa A B C D E FInclinómetros 12 20 19 20 13 13Deformómetros 4 - - 9 3 6Niveles hidráulicos - 25 23 34 16 36Referencias Superficiales 158 146 20

1 283 187

183

Totales 174 191 243 346 21

4238

(A). El Infiernillo, Michoacán, 1962-1964(B). La Villita, Michoacán, 1965-1967(C). La Angostura, Chiapas, 1972-1974(D). Chicoasén, Chiapas, 1976-1980(E). El Caracol, Guerrero, 1982-1985(F). Peñitas, Chiapas, 1983-1985

Tabla 2. Número y tipo de instrumentos para medir asentamientos en presas de CFRD.

Instrumento / Presa G H IInclinómetros 8 6 11Deformómetros - - -Niveles hidráulicos 60 96 60Referencias Superficiales

191 281 380

Totales 259 383 451

(G). Aguamilpa, Nayarit, 1990-1994(H). El Cajón, Nayarit, 2004-2007(I). La Yesca, Jalisco-Nayarit. 2009-2012

Un ejemplo de las curvas de igual asentamiento obtenidas en las presas de tierra y enrocamiento se muestra en las figuras 1 y 2, para el caso de la presa Chicoasén, mientras que en las figuras 3 a 8 están incluidos los resultados obtenidos al final de la construcción y el primer llenado en las presas de CFRD de CFE: Aguamilpa, El Cajón y La Yesca.

Con estos resultados ha sido posible realizar análisis bi y tri-dimensionales de las presas citadas mediante el método de elemento finito, con el objetivo de verificar su comportamiento ante solicitaciones extraordinarias, así como desarrollar mejores diseños en presas futuras.

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Figura 1. Curvas de igual asentamiento en la sección trasversal máxima de la cortina de la presa Chicoasén durante su etapa de operación, de1981 al 2010.

Figura 2. Curvas de igual asentamiento en la sección longitudinal de la cortina de la presa Chicoasén durante su etapa de operación, de 1981 al 2010.

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4 Instrumentación para la obtención de curvas de igual asentamientos en el cuerpo de la cortina en las presas de CFE.

Figura 3. Instrumentación Instalada en la presa Aguamilpa, se muestra la configuración de las curvas de igual asentamiento al final de su etapa de construcción.

Figura 4. Curvas de Igual asentamiento durante el primer llenado en la presa Aguamilpa.

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Figura 5. Instrumentación Instalada en El Cajón, con la configuración de las curvas de igual asentamiento al final de su etapa de construcción.

Figura 6. Curvas de igual asentamiento durante el primer llenado en la presa El Cajón.

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6 Instrumentación para la obtención de curvas de igual asentamientos en el cuerpo de la cortina en las presas de CFE.

Figura 7. Curvas de igual asentamiento al final de la etapa de construcción en la presa La Yesca.

Figura 8. Curvas de igual asentamiento al 13 de abril del 2012 durante el ascenso del embalse en la presa La Yesca.

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7 VARGAS, Antonio et al.

2. INSTRUMENTACIÓN

Durante más de 50 años CFE ha observado el comportamiento de las grandes presas que ha construido y opera; en este periodo diversos aparatos han dejado de funcionar, perdiéndose información valiosa para analizar el proceso de deformación a largo plazo, pero a la vez se han acumulado experiencias exitosas para mejorar el diseño, la instalación y la medición de instrumentos para obtener los desplazamientos verticales que tienen lugar en las presas de CFE.

A continuación se menciona de forma general el funcionamiento de los instrumentos utilizados para la obtención de los desplazamientos verticales en las presas de CFE, además de algunas experiencias recabadas a la fecha.

2.1. Referencias superficialesLas mediciones topográficas en las referencias superficiales (mojoneras) han permitido conocer los desplazamientos verticales absolutos en altimetría de las presas a mediano y largo plazo. Las mediciones llevadas a cabo en las numerosas referencias superficiales instaladas son importantes y han proporcionado información útil para conocer el comportamiento de las presas.

Las referencias superficiales del tipo CFE están constituidas en general por un bloque de concreto armado que en su parte superior tiene empotrada una referencia de acero inoxidable dentro de una protección metálica.

Las referencias se han instalado en líneas longitudinales paralelas al eje de la corona de la presa, y espaciadas generalmente entre 20 y 30 m. La cota topográfica se traslada desde bancos de nivel desplantados en roca, aproximadamente a la misma cota de la línea, a cada una de las referencias, utilizando un nivel topográfico de precisión con micrómetro y miras invar. Los asentamientos pueden determinarse con aproximación suficiente, y en condiciones de campo el error promedio es del orden de ± 3 mm/km.

Se ha observado que las mediciones son confiables, salvo en algunos casos por movimientos locales de los bancos de apoyo que se traducen en desviaciones de los datos. Por esta razón es fundamental ubicar los bancos de referencia en roca sana y fuera de la influencia de movimientos causados por el tránsito de vehículos de construcción, verificando periódicamente sus cotas respecto a la red establecida de bancos de control.

Debido a su gran altura y para facilitar el análisis de los desplazamientos verticales de la presa Chicoasén, al final de su construcción se instalaron por primera vez tres líneas de referencias topográficas transversales; desde el paramento mojado de aguas arriba hasta el pie del talud de

aguas abajo. A partir de Chicoasén se realizó una campaña para instalar líneas de referencias transversales en las presas predecesoras, y formaron parte del proyecto en las presas subsecuentes.

En las presas de CFRD las referencias en líneas transversales han sido fundamentales para definir con exactitud la configuración de asentamientos, ya que dichas referencias se instalan inmediatamente después de que la construcción del terraplén alcanza la cota prevista para colocar la referencia, lo que permite tomar datos inmediatos, sin que se pierda historial en el hundimiento del material monitoreado.

A partir de la Aguamilpa, CFE ha también desarrollado diferentes tipos de referencias superficiales para la cara de concreto y para el parapeto en la corona de la cortina, así como el diseño de los accesos temporales y permanentes para su instalación y medición periódica.

2.2. InclinómetrosPara medir asentamientos en ademes de inclinómetro mediante una sonda mecánica tipo CFE, se han instalado en las presas ademes telescópicos acanalados de aluminio.

La tubería utilizada en las presas del Infiernillo, Villita y Angostura eran tubos y coples de aluminio fabricados en media caña, de cinco pies de longitud y tres pulgadas de diámetro con cuatro ranuras guía para las ruedas de las sondas. En la presa Chicoasén y debido a su gran altura, CFE diseño una tubería de ademe de pared gruesa y extruida. En las presas subsecuentes, incluidas las de CFRD, se ha utilizado con éxito tubería extruida de aluminio de pared delgada.

Entre los tramos de tubo de 1.52 m se deja un espacio de 0.15 m, este espacio se cubre con un cople acanalado de aluminio para que los tubos sean telescópicos y permitan medir desplazamientos verticales en cada uno de ellos.

Para la medición de desplazamientos verticales mediante inclinometro, se utiliza una sonda o torpedo mecánico de asentamientos tipo CFE, el cual tiene cuatro ruedas guía, dos de ellas montadas en la parte superior de la sonda sobre aletas retráctiles; la sonda se baja dentro del ademe de aluminio unida a una cinta metálica graduada montada sobre un adaptador especial con contrapesos de tensión constante y regla metálica para la toma de lecturas. Las aletas se abren al llegar a la parte inferior de cada tubo y entrar a la zona del cople, que es de mayor diámetro que el tubo; entonces se tensa la cinta de profundidades y las aletas se engarzan firmemente a la base del tubo. La lectura se toma cuando el contrapeso entra en equilibrio al tensionar la cinta.

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8 Instrumentación para la obtención de curvas de igual asentamientos en el cuerpo de la cortina en las presas de CFE.

Las observaciones de asentamientos realizadas con este instrumento durante la construcción, primer llenado y operación de las presas muestran resultados consistentes y confiables.

El procedimiento convencional para calcular los asentamientos depende de la cota topográfica de precisión de la boca del ademe. Para determinar la cota de cada uno de los tubos de ademe se debe trasladar la cota topográfica referida a bancos fijos en las laderas, inmediatamente después de realizado el sondeo.

Adicionalmente los ademes de inclinómetro se empotran mediante un barreno perforado en la roca basal de la cimentación un mínimo de tres tubos, llenando con lechada de cemento el espacio anular entre el ademe y el barreno, para comprobar de esta manera que los desplazamientos de los tubos inferiores sean cercanos a cero, y además permita detectar rápidamente errores en la medición.

En algunos casos, a largo plazo se han observado algunas dificultades para realizar la medición, generalmente atribuible a diversos factores que afectan a la tubería de ademe, entre los que se pueden citar: Desgaste por el uso prolongado o por la

diferencia entre la dureza de la tubería de aluminio y las ruedas de acero de la sonda.

Incrustación en el interior de la tubería por depósito de sales.

Deformaciones de la tubería de pared delgada debido a cargas laterales.

Corrimiento o desacoplamiento de la tubería Inclinación diferencial mayor de 3° en tramos

consecutivos de la tubería. Tubos consecutivos a tope por deformación

vertical excesiva. Tubos azolvados en el fondo de la columna de la

tubería.La causa común de que los aparatos presenten

“obstrucciones” es atribuida a deformaciones locales excesivas en zonas de interacción de materiales rígidos y flexibles, deformando la tubería y limitando el paso de la sonda.

También se ha presentado el caso de corrimiento de algunos tubos del ademe hasta quedar a tope, impidiendo así la lectura posterior de asentamientos en esos tramos.

En las presas de CFRD se ha detectado acumulación de azolve coloidal en el fondo de los inclinómetros durante la construcción, provocado por la percolación del agua utilizada para la colocación de materiales en cortina; dicho problema se ha superado cerrando con cintas y plásticos especiales el espacio anular entre tubos y coples y, en caso necesario, lavando los inclinómetros con aire y agua a presión.

La técnica de instalación de los inclinómetros ha distinguido a las presas mexicanas de la CFE a nivel mundial.

Hasta las presas Peñitas y El Caracol, la instalación de cada tubo de inclinómetro de 1.52 m en enrocamientos se realizó a medida que aumentaba la elevación del terraplén, limitando una zona circular de aproximadamente 3 m de diámetro alrededor de la tubería mediante un apilamiento de pequeñas rocas, para protegerla de los vehículos de construcción. Después de instalar un tubo se colocaba material compactado dentro de dicha zona circular.

En los inclinómetros instalados en el núcleo de arcilla y materiales granulares, se utilizó una perforadora rotatoria “Calweld” para descubrir la boca del inclinómetro cuando la profundidad igualaba a la del tubo a prolongar, colocando un tubo y un cople adicional, rellenando el espacio anular con el material correspondiente utilizando compactadores neumáticos.

Debido a que los aluviones y enrocamientos con los que se construyó la primera presa de CFRD contenían boleos o rocas de tamaño mayor a 20 cm, a partir de Aguamilpa los técnicos de CFE desarrollaron cajas metálicas en forma de pirámide truncada invertida para la prolongación de los inclinómetros. La caja, de altura similar a la del tubo de ademe, protege el brocal mientras aumenta la elevación del terraplén a su alrededor hasta que su parte superior queda a nivel de piso; el paso siguiente consiste en colocar dentro de esta caja un cople y un tubo adicional, y empezar a desencajar la caja del terreno mediante maquinaria de construcción mientras se colocan materiales compactados en el espacio anular entre el tubo del inclinómetro y el hueco que va dejando la caja.

Sistemáticamente se han tomado calas del material compactado alrededor del ademe de los inclinómetros para ajustar el espesor de las capas colocadas manualmente y lograr una densidad y peso volumétrico similar al material correspondiente compactado con maquinaria en la cortina.

En las presas de CFRD los inclinómetros también han sido fundamentales para definir con exactitud la configuración de asentamientos, ya que después de instalar un tubo adicional en cada inclinómetro, inmediatamente se realiza el sondeo para tomar datos de toda la columna de tubos instalados, sin que se pierda historial en el hundimiento del material monitoreado.

Con base en estas experiencias se han mejorado las especificaciones de fabricación de la tubería de ademe y sus procesos de instalación.

2.3 Deformómetros Cross-armsSe instalaron para medir asentamientos en puntos específicos de las presas; los aparatos utilizados son del tipo U.S. Bureau of Reclamation, tanto en posición vertical (Infiernillo) como inclinados (Chicoasén, El Caracol y Peñitas).

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Su operación y funcionamiento es similar al ademe de inclinómetro, y la diferencia radica en que la tubería que se utiliza es galvanizada en su exterior y no tiene ranuras interiores. Cada tubo lleva montado un brazo de arrastre de ángulo metálico fijado a la tubería mediante abrazaderas tipo U; los tubos se unen mediante coples galvanizados para telescopiar la tubería. Para el sondeo se utiliza un torpedo tipo CFE con aletas retráctiles, más compacto y sin ruedas que corre dentro de los tubos y coples.

Las mediciones realizadas con este instrumento durante la construcción y la operación posterior de las presas son consistentes y confiables.

Al utilizar en el Infiernillo y El Caracol tubos de tres pulgadas (7.5 cm) de diámetro para introducir una sonda más grande y robusta que la original, y aplicar tensión a la cinta de medición con un dispositivo de carga constante, se logró mejorar la precisión de las lecturas obtenidas con este instrumento. Después de 40 años de instalados, los cuatro deformómetros de esta presa se siguen observando en toda su longitud, y las mediciones son complementarias a las obtenidas con inclinómetros.

En las presas de Chicoasén y Peñitas se utilizaron tubos de una y media pulgadas y coples de dos pulgadas de diámetro. Debido a lo reducido del diámetro, ha sido difícil rescatar algunos torpedos que han quedado atrapados en el fondo de estos aparatos, sin embargo se sigue midiendo en los tubos restantes. En estas dos presas mencionadas los deformómetros dan una excelente información de la interacción de los materiales de la cortina.

En futuras presas de CFRD existe la oportunidad de utilizarlos, al ser factible instalarlos inclinados por detrás de la cara de concreto, y redundantes con niveles hidráulicos.

2.4 Niveles hidráulicos de asentamientoEste instrumento se utiliza para medir asentamientos en puntos internos de la presa a lo largo de un alineamiento, siendo necesario construir una caseta de medición en donde se realizan las lecturas de los niveles, y llevar un registro de la cota de la caseta respecto a los bancos de nivel de referencia desplantados en la roca. La posición vertical de un punto dentro del terraplén se traslada horizontalmente a un lugar fuera de la estructura mediante un nivel de manguera que tiene adaptado en su extremo un dispositivo de derrame (vertedor). La presión o cota hidráulica necesaria para hacer que el agua derrame por el vertedor se mide con precisión en un punto de elevación conocida en la caseta de instrumentación, a partir de la cual se puede calcular la elevación del dispositivo.

La operación del nivel hidráulico se basa en el principio de los vasos comunicantes, el diseño del aparato es simple, y permite realizar mediciones con

muy buena aproximación (± 3 mm). Sin embargo, para lograr mediciones confiables es indispensable que el conjunto de mangueras y válvulas estén libres de aire.

Se debe tener cuidado al seleccionar el diámetro de la manguera de agua, y deben evitarse burbujas de aire dentro de ella, lo que se logra haciendo circular agua desaerada de forma constante hasta tener el equilibrio hidráulico entre los dos puntos de medición. La altura de la bureta de medición debe ser suficiente para cubrir el asentamiento esperado del vertedor. Como la caseta también se asienta junto con la cortina, es necesario trasladar el nivel desde los bancos de referencia para definir la cota de la caseta en el momento de la medición.

La tubería de protección utilizada resguarda las mangueras de los materiales de la cortina, y también tiene la función de llevar la presión atmosférica a cada uno de los dispositivos de derrame (vertedor) colocados en el interior de la cortina, por lo que la tubería de protección es un tubo de aire y a la vez un tubo de drenaje, que conecta la misma presión en las dos superficies de agua, mientras que el tubo de drenaje permite desalojar el agua que se derrama del vertedor; en algunos casos estas funciones se pueden combinar instalando un tubo metálico telescópico de protección de la manguera de agua, abierto a la atmósfera en la caseta.

En las presas La Villita, Angostura, Chicoasén, Caracol y Peñitas, se utilizó tubería hermética telescópica en los niveles hidráulicos instalados en el núcleo de arcilla, y siempre se especificó instalarlos del eje del núcleo hacia aguas abajo. También se utilizó tubería hermética en los aparatos instalados en los filtros y transiciones. En las presas de CFRD, se ha especificado tubería hermética en el material 2, detrás de la cara de concreto. El resto de la tubería de protección fueron tubos galvanizados de tres pulgadas, y coples de tres y media pulgadas de diámetro, y por dentro había que devanar todas las mangueras de los niveles por instalar.

A partir de la presa Aguamilpa, CFE diseñó un canal MonTen galvanizado con tapa desmontable que permitió mayor facilidad de instalación, también se adaptó al diseño un nivel hidráulico tipo MonTen, el cual es utilizado hasta la presa La Yesca.

Los niveles hidráulicos también han sido fundamentales para definir con exactitud la configuración de asentamientos, ya que inmediatamente después de instalar cada nivel se realizan las pruebas de funcionamiento y la medición inicial para tomar datos de toda la línea de niveles instalados, sin que se pierda historial en el hundimiento del material monitoreado.

Dentro de las experiencias recabadas, se tiene el hecho de que en la presa Chicoasén se llevaron las terminales de medición de los niveles hidráulicos a galerías en ambas márgenes; los aparatos presentaron información dudosa y/o no registran lectura, ya que solo ocho de treinta y cuatro

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10 Instrumentación para la obtención de curvas de igual asentamientos en el cuerpo de la cortina en las presas de CFE.

instrumentos arroja información consistente. El hecho mencionado de conducir las mangueras a galerías excavadas en las laderas, ocasionó problemas de mangueras rotas u obstruidas por asentamientos diferenciales importantes. También durante la construcción y primer llenado se obtuvieron mediciones erráticas porque no se garantizó la ausencia de aire en el conjunto de mangueras y consolas de válvulas.

En las presas de La Angostura y El Caracol, algunos niveles instalados en el núcleo de arcilla se hundieron más que los instalados en los filtros de protección, por lo que la línea de conducción quedó funcionando con “jorobas”, lo que provocó que se acumule aire indeseable en la mangueras que afecta la lecturas en esos instrumentos.

En las presas de CFRD, el nivel hidráulico es el único instrumento que ha permitido recabar con éxito información del asentamiento ocurrido abajo de la proyección vertical de la cara de concreto, y ha permitido elaborar la configuración de las curvas de igual asentamiento detrás de la cara de concreto durante la construcción, primer llenado del embalse y operación.

En las presas Aguamilpa, El Cajón y La Yesca se han instalado los niveles hidráulicos en tres ejes transversales de instrumentación con líneas a diferentes elevaciones; este arreglo ha sido determinante para el cálculo y la determinación de los módulos de deformación.

En la presa El Cajón se instaló una línea de niveles hidráulicos detrás del material 2 de la cara de concreto, y en esta línea se instalaron algunas celdas eléctricas de asentamiento comerciales al lado de niveles hidráulicos tipo CFE. Los resultados indicaron un excelente funcionamiento de los niveles hidráulicos tradicionales, demostrando con lo anterior que se puede instalar toda una línea completa detrás de la cara de concreto de una presa de este tipo; sin embargo la operación y los resultados de las celdas eléctricas son afectados por el purgado del sistema y la temperatura ambiente.

Debido a que los niveles hidráulicos han demostrado tener un funcionamiento satisfactorio, inclusive en líneas de conducción que llegan a tener más de 500 m de longitud, CFE ha diseñado y desarrollado para ser instalados por primera vez en la presa la Yesca, 18 niveles hidráulicos de asentamiento automático (NHAA). Estos instrumentos, en fase experimental, permitirán tener datos de asentamientos absolutos en tiempo real y, lo más importante, permitirán conocer los desplazamientos verticales absolutos en tiempo real en las presas construidas y por construirse en la CFE.

3 CONCLUSIONES

La tecnología desarrollada por la CFE para obtener los desplazamientos verticales absolutos está basada en la experiencia adquirida, y ha permitido ser empleada con éxito en presas durante su construcción, su operación y por construirse.

Los instrumentos sencillos y robustos, de funcionamiento mecánico o hidráulico diseñados por CFE en la década de los 60´s, han demostrado ser los más precisos y confiables para obtener la configuración de los asentamientos en las grandes presas de CFE.

4 RECONOCIMIENTOS

Los autores reconocen la labor de las autoridades de la CFE y de muchos compañero(a)s, técnicos e ingeniero(a)s que han aportado su esfuerzo, dedicación y empeño para continuar impulsando el desarrollo tecnológico de la instrumentación geotécnica dentro de esta gran institución en la cual tenemos el orgullo de pertenecer, como lo fue el Profesor Raúl J. Marsal, y a todos aquellos que participaron directa e indirectamente en la construcción e instrumentación de las presas La Villita, Angostura, Chicoasén, Caracol, Peñitas, Aguamilpa, El Cajón y La Yesca, en especial al Sr. Joel González Díaz quien ha participado en la instalación de los instrumentos mencionados en este articulo desde la presa Angostura y actualmente continua con su misión en la presa La Yesca.

5 REFERENCIAS

Comisión Federal de Electricidad, Instituto de Investigaciones Eléctricas. (1983). “Manual de diseño de obras civiles, Geotecnia, Mecánica de suelos, B.2.5. Instrumentación”, México, D.F.

Comisión Federal de Electricidad. (1985). “Comportamiento de presas construidas en México” (1974-1984), México, D.F.

Marsal R.J. y Ramírez L. (1965). “Presa el Infiernillo-Observaciones en la cortina durante el periodo de construcción y primer llenado del embalse” México, D.F.

Marsal R.J. y Reséndiz D. (1975). “Presas de tierra y enrocamiento”, ed. Limusa México, D.F.

Pérez C. (2010) “C.H. Manuel Moreno Torres; Presa Chicoasén, Chis. “Informe de comportamiento a mayo de 2010. Comisión Federal de Electricidad, Informe 841.01-157/10, Septiembre de 2010.

Vargas A. (1989). “Aplicación de la Instrumentación Geotécnica en el Proyecto Hidroeléctrico Peñitas Chiapas, Observación del comportamiento durante su construcción y el primer llenado del embalse. Tesis, México, D.F.

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