Patologías en presas: el caso de la presa de Oroville

La presa de Oroville es una presa de materiales sueltos con aliviadero de hormigón de 235 metros de altura y capacidad de embalse de 4.360 Hm³. Está situada en el río Feather, en el estado de California, en Estados Unidos, y tiene como usos el abastecimiento a poblaciones, abastecimiento industrial, riego y la producción hidroeléctrica.

El pasado 7 de febrero de 2017, los técnicos de la presa observaron irregularidades en el caudal de agua vertido por el aliviadero principal, que se compone de una solera de hormigón por el que discurre el agua a gran velocidad.

Para determinar el origen de esas irregularidades, se cerraron las compuertas del aliviadero, para evitar así que discurriese el agua, y se descubrió que parte del hormigón había desaparecido y en su lugar había una gran superficie dañada, tanto en la estructura como en el terreno.

Algunos expertos en patologías del hormigón, como Manuel F. Herrador, profesor de la ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidade da Coruña, apuntan a la erosión por cavitación, una de las patologías en presas de hormigón, como posible origen de los daños.

Patologías en presas de hormigón: Erosión por cavitación

La reparación de obras hidráulicas de hormigón presenta unas características propias diferencias tales como son, entre otras, las siguientes: fuerte apoyo en experiencias similares previas, reducido número de técnicos especialistas en la materia, empleo de materiales específicos y escasa difusión documental de las actuaciones realizadas y de los resultados obtenidos.

Las patologías en presas de hormigón se podrían imputar a los distintos tipos de acciones: acciones físicas, acciones químicas y otras acciones.

En el caso de la erosión por cavitación, patología asociada a acciones físicas, el daño está asociado a las altas velocidades del agua circulando por la superficie de hormigón, por eso se ubica preferentemente en aliviaderos, trampolines de lanzamiento, túneles de descarga, etc.

En un flujo de agua que circula a elevada velocidad por superficies que presentan irregularidades en la misma, se puede formar por debajo del flujo unas burbujas o ampollas de aire y vapor de agua, como las que muestra la figura:

Los daños de erosión por cavitación, como se ha podido ver en la figura anterior, se producen en la zona de impacto de este flujo. Ello es debido a la rotura de las burbujas y ampollas de aire y vapor de agua por las elevadas presiones instantáneas en el momento del impacto.

Las características de la superficie tienen una gran importancia en este fenómeno ya que pueden actuar como desencadenante del mismo, influir en la presión o, en el caso de existir microfisuración en la misma, potenciar los efectos por el agua.

Así, en este tipo de patología se pasa por una primera fase en la que la superficie del elemento presenta un aspecto áspero y rugoso con pequeños cráteres y coqueras, y en una siguiente etapa de esta progresión, la zona dañada aumenta tanto en superficie como en espesores. Es frecuente que esta superficie adquiera una geometría que recuerda a las formas de un árbol de navidad, tal como se muestra en la siguiente figura:

Con el fin de evitar fenómenos como el ocurrido en la presa de Oroville, es esencial conocer el origen de los daños y actuar de forma preventiva, teniendo en cuenta que la mayor parte de los daños imputables a este tipo de patología se da en fase de proyecto.

Autor: Olalla Mosquera, profesora del Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Obras Hidráulicas y del Curso de Explotación y Seguridad de Presas y Embalses