La seguridad de la ciudad de Córdoba: análisis de la amenaza por falla de la presa San Roque (primera parte)

por María Lábaque, Teresa Reyna y Santiago Reyna

El nuevo Dique San Roque, se ubica en el Valle de Punilla de la provincia de Córdoba en Argentina sobre el curso del río Suquía. Aguas abajo de la presa, sobre las márgenes de este río, se encuentran grandes asentamientos urbanos como la Ciudad de Calera (a 13 km) y la Ciudad de Córdoba (a 42 km), esta última capital de la provincia con más de un millón trescientos mil habitantes. Además, una gran parte de la vida de esta ciudad está localizada en las márgenes del Suquía; en particular servicios fundamentales como el suministro de agua potable, electricidad, policía y hospitales. En este artículo se describen estudios y resultados obtenidos que son la base para la realización del Plan de Acción Durante Emergencias de la Presa San Roque. Se plantearon posibles escenarios de rotura, se estudió de manera particular la rotura por sobrepaso y la rotura por actos de vandalismo. Se confeccionó el mapa de inundación para un caso hipotético de rotura por vandalismo utilizando los valores obtenidos de la modelación con HEC-RAS en régimen no permanente. Se realiza también un primer análisis de la vulnerabilidad de la Ciudad a este tipo de eventos. Se recomienda realizar estudios del escenario posible de rotura por sismo.

Introducción

El nuevo Dique San Roque (1944), se ubica en el Valle de Punilla de la Provincia de Córdoba en la República Argentina (31º 22' Latitud Sur, y 64º 27’ Longitud Oeste), sobre el curso del río Suquía. Este dique se encuentra ubicado aproximadamente 150 metros aguas abajo del viejo Dique San Roque (1884-1891). A sus orillas se encuentra la ciudad de Villa Carlos Paz (importante destino turístico argentino) y otras poblaciones menores, como Bialet Massé, Villa Santa Cruz del Lago, San Roque y Villa Parque Siquiman, las cuales en conjunto tienen 64.235 habitantes. En la actualidad, la Ciudad de Carlos Paz es uno de los polos de atracción turística más importante de la provincia. También sobre las márgenes del río Suquía y aguas abajo de la presa, se encuentran grandes asentamientos urbanos como la Ciudad de Calera (13 km), y la Ciudad de Córdoba (42 km), esta última capital de la provincia con más de un millón trescientos mil habitantes y segunda ciudad de Argentina. Gran parte de la vida de esta ciudad está localizada en las márgenes del Suquía, incluyendo servicios fundamentales como el suministro de agua potable, electricidad, policía y hospitales.

Por sus características físicas y por la existencia de riesgo de pérdidas de vidas, pérdidas de servicios esenciales y pérdidas económicas en caso de falla, esta presa recibiría la clasificación de riesgo potencial más alta según la mayoría de las normas internacionales. (ver Reglamento Técnico de Seguridad de Presas y Embalses de España, “Federal Guidelines for Dam Safety. Emergency Action Planning for Dam Owners” de Estados Unidos, “Dam-Break Flood Analysis del ICOLD, Dam Safety Guidelines of Canadian Dam Safety Association”.)

Ocasionalmente, algunas presas construidas para almacenar agua han fallado en varias partes del mundo y descargado el agua almacenada, provocando daños incalculables en pérdidas de vida y grandes daños a la propiedad. Las fallas han involucrado presas construidas sin la aplicación de principios de ingeniería, pero también han ocurrido en presas construidas en tiempo y con diseños y métodos de construcción estándares en ingeniería. Esto enciende una señal de alerta para la situación existente en la Ciudad de Córdoba y plantea la necesidad de determinar el grado de afectación a la que serían sometidos sus habitantes y sus servicios básicos, y el planteo de alternativas (en caso de ser necesarios) para asegurar su funcionamiento en caso de emergencia.

La existencia de un plan bien diseñado e implementado ante una situación de emergencia, que plantee las acciones a seguir, proveyendo información detallada sobre qué hacer si un accidente o emergencia ocurre, reduce la severidad de la emergencia, las pérdidas humanas y económicas y el daño ambiental asociado. Un Plan de Acción Durante Emergencia (PADE) es un documento formal que identifica las condiciones de emergencia potencial en una presa y especifica acciones planeadas a ser seguidas para minimizar la pérdida de vida y el daño a la propiedad.

Para establecer el rol de los PADE dentro de la gestión del riesgo deben distinguirse primero algunos conceptos, que en ocasiones han sido equivocadamente considerados como sinónimos pero que son definitivamente diferentes tanto desde el punto de vista cualitativo como cuantitativo (UNDRO, 1979):

Riesgo o daño, es la convolución de la probabilidad de ocurrencia de eventos peligrosos (Amenaza) y de la vulnerabilidad de los elementos expuestos a tales amenazas (Vulnerabilidad).

Amenaza o Peligro, o factor de riesgo externo de un sujeto o sistema, representado por un peligro latente asociado. 

Vulnerabilidad puede entenderse, entonces, como la predisposición intrínseca de un sujeto o elemento a sufrir daño debido a posibles acciones externas, y por lo tanto su evaluación contribuye en forma fundamental al conocimiento del riesgo mediante interacciones del elemento susceptible con el ambiente peligroso.

Los PADE se ubican en la Etapa de Prevención y Mitigación. Son planes formales escritos que identifican los procedimientos y acciones que el operador de una presa debe seguir durante una emergencia de la misma para asegurar su integridad y dar la alerta a los organismos encargados de la seguridad civil para que movilicen sus planes de emergencia. Es decir no es un plan para el manejo de la evacuación, sino que provee información a los organismos que deben actuar en ella respecto de las características y dimensiones de la Amenaza.

En este artículo se presentan los estudios y resultados obtenidos para definir la Amenaza: Falla de la Presa San Roque y en segundo término, se estudia la Vulnerabilidad de la población y estructura en riesgo ante la ocurrencia de este evento. Ambos estudios son la base para la realización del PADE de la Presa San Roque.

En muchos países se han elaborado guías para la realización y aplicación de PADEs. Su adopción lisa y llana puede constituir una solución rápida a una demanda real. Sin embargo, deben respetarse las características propias de la idiosincrasia de cada pueblo y, antes de copiar fríamente, es más acertado comprender profundamente los motivos de las normas y adecuar los criterios a las condiciones locales.

En la actualidad, la mayoría de los países, así como Organismos Internacionales de Crédito y el Comité Internacional de Grandes Presas (International Commission of Large Dams, ICOLD, 2009), en sus recomendaciones sobre seguridad, exigen un plan de emergencia para cada presa en el que se definan las responsabilidades y acciones a realizar por cada uno de los organismos encargados de la operación de una presa vinculados al cuidado de la seguridad pública.

En Argentina hay alrededor de 105 presas que pueden definirse como grandes, con una amplia variedad en las dimensiones. La presa de Yacyretá tiene un volumen de 81.000.000 m³, longitud aproximada de 65 km, como se especifica en www.yacyreta.org.ar; la presa Los Cardones en Tucumán tiene 3.000 m³ y 40 m, respectivamente. La presa de mayor altura en Argentina es Piedra del Aguila, en el Comahue, con 170 m (www.orsep.gov.ar). De este total, solo están controladas 33 presas que los estados, nacional y algunos provinciales, han concesionado, por un período de 30 años, obligando al organismo privado (Concesionario) a cumplir requisitos de mantenimiento y preservación de los bienes concesionados, mediante las reparaciones previstas (trabajos obligatorios) o que surgieran durante su explotación, vigilancia (con el control instrumental y diagnósticos estructurales respectivos) y alerta ante una emergencia, pautas de operación en la generación y control respectivo para la cual se establecen procedimientos en resguardo de la población. Las obligaciones sobre el mantenimiento y control en las obras Concesionadas sólo están incluidas dentro del Contrato de Concesión (Riavitz et al., 2004). El Organismo Regulador de Seguridad de Presas (ORSEP) es el encargado del control y verificación de la seguridad, pero sólo de estas presas concesionadas. En Argentina aún no existen guías formales ni legislación al respecto. Tampoco existen actualmente, metodologías y procedimiento acordados a nivel nacional y federal para el proyecto, construcción y explotación de presas.

Corte esquemático del dique San Roque (Castelló, 2000)

Presa San Roque

La presa San Roque es del tipo presa de gravedad de planta curva. La altura de su cierre es de 51.30 m, con una longitud de coronamiento de 145 m. El ancho de la presa en el coronamiento es de 5 m mientras que a nivel de fundaciones su ancho llega a los 43 m. En relación a su forma en planta la misma se diseñó con un radio de curvatura de 200 m. El dique San Roque fue construido con el objeto de aprovechar y dominar las aguas de los ríos Cosquín y San Antonio en su confluencia que dan origen al actual Río Suquía. Los motivos principales que hicieron sentir la necesidad de esta obra y justificaron su construcción fueron:

Atenuación de las inundaciones sufridas por la Ciudad de Córdoba y alrededores (control de avenidas).

Provisión de agua potable a la ciudad de Córdoba (segunda ciudad del país).

Regadío en las épocas de sequía.

Aprovechamiento hidroeléctrico para permitir el desarrollo de la Ciudad de Córdoba y sus alrededores.

Los proyectistas de este dique fueron los ingenieros Ballester, Volpi y Suárez; la empresa constructora fue Enrique J. Bonneu. Su construcción comenzó en 1939 y finalizó en 1944. Esta presa se encuentra ubicada aguas abajo del viejo dique San Roque.

Algunas de sus principales características (ilustradas en la figura de arriba) son las siguientes:

Cota de fundación: 601 msnm. (metros sobre el nivel del mar)

Cota fondo de cauce: 608 msnm.

Cota labio de vertedero: 643,30 msnm.– 35,30 m.s. cero local (D.P.H.)

Cota embalse maximo: 651 msnm - 43 m. s. cero local (D.P.H.)

Cota de coronamiento: 652,30 msnm.

Superficie lago cota labio vertedero: 1,501 Ha (hectáreas)

Superficie lago cota embalse máximo: 2,478 Ha.

Volumen embalse cota labio vertedero: 201 Hm³ (hectómetros cúbicos)

Volumen embalse cota embalse máximo: 350 Hm³.

El área de la cuenca de alimentación es de 1.750 km².

Obras de Toma y Conducción: Posee dos obras de toma y conducción que tienen como destino la central hidroeléctrica y una descarga al cauce del Río Suquía.

La toma para la usina funciona de manera permanente; el agua que aprovecha la usina es luego destinada a riego. La denominada toma para riego es en realidad toma de emergencia para caso de interrupciones en las válvulas, tuberías o máquinas de las usinas.

La toma de riego está compuesta por dos conductos metálicos de 1,30 m de diámetro alojados en el cuerpo de la presa, con dos válvulas esclusas tipo chorro hueco de tándem cada una. La descarga de la toma es el cauce del Río Suquía aguas abajo del cierre.

Las obras de riego propiamente dichas comienzan con el dique derivador de Mal Paso en Calera (aproximadamente 15 km aguas abajo) y dos canales maestros de conducción norte y sur que luego distribuyen agua a la red de canales secundarios.

Obras de Evacuación de Crecidas: Las obras de evacuación de crecidas están conformados por un vertedero tipo embudo ubicado sobre la ladera derecha aguas arriba del dique; el caudal máximo es de 280 m³/s a la cota de 651 msnm (ORSEP 2005); el túnel pasante por el cuerpo de la presa descarga al río Primero o Suquía. La elección de este tipo de estructura de descarga obedeció a la necesidad de limitar la descarga por vertedero para no generar inconvenientes a la población de la Ciudad de Córdoba.

Vista de las válvulas de descarga de la toma de riego

Características Generales de la Cuenca

El Río Suquía o Primero nace de las confluencias de los ríos San Antonio y Cosquín a los que se les une el de Los Chorrillos y el Arroyo de Las Mojarras. En la actualidad sus aguas se encuentran represadas por el dique San Roque (figura inferior).

Su cuenca activa está limitada al Norte por el dorso de La Cumbre; al Sur, por la cresta de la Sierrita o Cordón de Santiago, que la separa de la cuenca del Río Anizacate; al Oeste, por las divisorias de las aguas del Río Pintos, de la Pampa de San Luis y de la Sierra Grande.

Antes de su paso por la ciudad de Córdoba se encuentra regulado aguas arriba con el embalse San Roque, además sufre varias obstrucciones a lo largo de su recorrido con el azud El Diquecito y diversos puentes fuera y dentro de la metrópolis.

Sus afluentes generan con sus crecidas problemas importantes aguas arriba del Dique San Roque y el mismo río los genera aguas abajo en su tramo por la ciudad.

Un resumen de las características de la cuenca se presenta a continuación:

Superficie: 1.750 km². Longitud: 40 km. Altura: Variable entre los 600 m en el sitio de la presa, y 2.000 m en las altas cumbres de la sierra Los Gigantes.

Régimen de lluvias: Existen dos épocas de marcada diferencia en cuanto a la distribución de las precipitaciones: La época lluviosa, comienza en octubre y finaliza en mayo. En este período se produce la mayor parte de la precipitación total. Por su parte, la época de sequía transcurre entre los meses de junio a setiembre. El promedio anual varía en la región de 700 mm a 850 mm, con un máximo y un mínimo anuales de 1100 mm y 457 mm, respectivamente.

Escurrimiento: El módulo del río Primero es de un valor de 10 m³/seg (ORSEP, 2005).

Tributarios del lago San Roque (Vazquez et al., 1979)

Hipótesis del proyecto

Dentro de las hipótesis del proyecto se pueden citar dos que son de sumo interés para este estudio:

Hidrológicas: La capacidad de regulación del embalse fue determinada en función de los volúmenes de las mayores crecidas registradas y tomando algún margen de seguridad; mientras que la capacidad máxima del aliviadero se determinó en función de evitar daños en la ciudad de Córdoba, en aquella época (año 1928).

Sismicas: Las obras fueron proyectadas entre 1928 y 1930, sin tener en cuenta acciones sísmicas. Aún hoy no existe un análisis del riesgo sísmico en el emplazamiento de las Obras que constituyen el Complejo de la Presa San Roque; pero este análisis resulta de capital importancia para la selección y aplicación de los parámetros sísmicos de verificación de estas estructuras civiles.

Conclusiones del estado de la obra

Durante el año 2005 el Organismo Regulador de Seguridad de Presas mediante un convenio marco de Cooperación Interinstitucional y Asistencia Técnica firmado con Dirección Provincial de Agua y Saneamiento (actual Subsecretaría de Recursos Hídricos de la Provincia de Córdoba) realizó un relevamiento y diagnóstico primario de las condiciones de seguridad de la presa San Roque.

Algunas conclusiones arribadas de este relevamiento fueron:

La presa fue construida con una calidad de construcción notable.

El proyecto fue realizado con valores hidrológicos de crecientes medidas en el antiguo dique y sus hipótesis se han verificado hasta el día de hoy. Desde la fecha de elaboración del proyecto hasta a la actualidad han transcurrido más de 70 años. Es evidente que los datos hidrológicos registrados durante este período, tanto en la cuenca, como en el sitio de la presa, deben ser considerados para actualizar las determinaciones hidrológicas y verificar la seguridad hidrológica del dique.

La configuración geométrica adoptada para el diseño de la Presa San Roque y los análisis estructurales realizados por los proyectistas, sumado a la comparación con presas similares, demuestran que la Presa San Roque satisface, con seguridad, los requerimientos establecidos para la estabilidad estructural desde el punto de vista estático, para la condición de embalse a cota máxima. Rev. Int. de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 11(1) 59

En el diseño de la presa no se consideraron acciones sísmicas actuando sobre las instalaciones. 

Además existe un conjunto de aspectos que han cambiado y evolucionado sustancialmente desde la concepción del nuevo dique San Roque:

En el área de influencia de la presa, tanto aguas arriba como aguas abajo de la misma, existen zonas rurales, ciudades y obras de infraestructura potencialmente afectables por el tránsito de las crecidas y por incidentes (hasta la falla de la presa) que pudieran tener lugar en el dique San Roque.

Los Municipios del perilago han autorizado la ocupación de tierras hasta cota 36 (644 m IGM), esto significa que el citado nivel esta 0,70 m sobre el vertedero.

La retención suplementaria prevista en el proyecto para absorber crecidas (150 Hm³) prevé un nivel de agua por sobre el vertedero de 7,70 m.

Es evidente la incompatibilidad operativa y la situación de riesgo que surge de las situaciones límites descritas en particular para la ciudad de Carlos Paz y las vías de comunicación ubicadas en el área de perilago.

Definición de posibles escenarios de estudio

La selección de escenarios deben ser analizados y seleccionados cuidadosamente teniendo en cuenta los estudios previos que se deben realizar. En este trabajo se estudiaron algunos posibles escenarios. Sin embargo, dada la importancia de este embalse, es necesario continuar con estudios a fin de determinar la existencia de otras posibles situaciones.

Los escenarios que surgen de manera directa son:

1. Rotura por sobrepaso: este escenario, debe ser analizado con estudios de actualización hidrológica que contemplen las modificaciones ocurridas en la cuenca. Según los criterios actuales, el análisis debe considerar al embalse a nivel de vertedero y el ingreso del escurrimiento producido por una tormenta de Precipitación Máxima Probable (PMP) que cae sobre la cuenca de aporte al mismo. La modelación definirá la existencia o no de posibilidad de sobrepaso.
2. Rotura por sismo: este escenario debe ser confirmado por estudios de estabilidad.
3. Rotura por actos de sabotaje o conflictos internos: De la situación actual de la provincia y el país, este escenario no se presenta como inminente.

Ver segunda parte

Los Autores

María Lábaque es profesora adjunta de Obras Hidráulicas y de Mecánica de los Fluidos Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba, Argentina.

Teresa Reyna es profesora adjunto de Hidrología y Procesos Hidráulicos y de Obras Hidráulicas, Director de Carrera Especialista en Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. E-mail: teresamaria.reyna@gmail.com

Santiago Reyna es profesor titular plenario de Obras Hidráulicas y de Ingeniería Ambiental. Director de Maestría en Recursos Hídricos.

Referencias

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Fuente:

Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil, Vol 11, No 1 (2011), La seguridad de la ciudad de Córdoba: análisis de la amenaza por falla de la presa San Roque, por María Lábaque, Teresa Reyna y Santiago Reyna.