La operación y el mantenimiento adecuados de las estructuras de presas de hormigón son esenciales para garantizar la seguridad de la estructura y reducir los riesgos. Las superficies de hormigón deben examinarse regularmente para identificar astillas y deterioro debido a la intemperie, o tensiones extremas, u otro mecanismo de daño físico o químico. La evaluación no destructiva de presas de hormigón puede proporcionar información útil sobre la condición y la calidad de los materiales de hormigón, el alcance de los daños y las propiedades mecánicas del hormigón.
¿Qué puede hacer que una presa falle?
Las presas de hormigón pueden desarrollar problemas o fallar por una serie de razones, como deficiencias en el diseño, prácticas / materiales de construcción deficientes. La baja capacidad de cimentación y la inadecuada capacidad de aliviadero también se encuentran entre los motivos que pueden causar fallas (Guía de seguridad de la presa de Columbia Británica, 2016). Las presas experimentan problemas durante su vida útil, y la operación y mantenimiento incorrectos resultan en problemas importantes. Además, las presas se pueden deteriorar debido a la intemperie, reacciones de sílice alcalina (ASR), congelación y descongelación u otro ataque químico. El agrietamiento y el estallido del hormigón también pueden ser un signo de problemas estructurales (problemas de estabilidad, asentamiento, etc.). Los componentes de hormigón armado pueden experimentar corrosión y capacidad reducida. La erosión es una causa común de deterioro del hormigón en las losas del piso del vertedor y las losas de protección de taludes aguas arriba.
Evaluación no Destructiva de Presas de Hormigón
Las estructuras de la presa varían en tamaño y forma. La inspección y monitoreo de pequeñas represas puede ser una tarea fácil y directa; sin embargo, la inspección y el monitoreo de presas de hormigón más grandes es una tarea desafiante. Incluso la inspección visual básica de grandes presas de hormigón requiere mucho trabajo y requiere mucho tiempo. Requiere inspectores expertos y trabajo arduo para identificar deficiencias superficiales en estas estructuras. La inspección visual puede es la primera en la fila, ya que puede identificar las ubicaciones donde se requiere una inspección adicional. Más adelante, discutiremos los métodos acústicos que se pueden usar para evaluar el estado de los materiales de hormigón.
1- Inspección Visual por Drones
Los avances recientes en tecnología de drones han abierto un nuevo capítulo en la inspección visual de presas de hormigón. Los aviones no tripulados se utilizan para la inspección visual de la superficie del hormigón y la identificación de grietas y defectos en la superficie. Los drones equipados con sensor de termografía infrarroja también se pueden usar para detectar trazas de humedad o deficiencias de la superficie para mejorar la inspección. La principal desventaja de la inspección visual (con o sin drones) es que el método no proporciona información sobre las propiedades del hormigón, o condición del hormigón (daño físico o químico).
2- Impacto-Eco (IE)
Impact-Echo se puede utilizar para investigar la condición del hormigón y el grado de agrietamiento en las presas de hormigón (Olson, L. D. y Sack, D. A. 1995). En la prueba Impact-Echo, se genera un impulso de tensión en la superficie del elemento. El pulso se extiende al objeto de prueba y se refleja por grietas, defectos o interfaces y límites. La respuesta de la superficie causada por la llegada de ondas reflejadas se controla mediante un transductor receptor de alta precisión (Malhotra y Carino, 2004). Cuando las ondas de tensión viajan dentro del elemento de hormigón, una parte de las ondas acústicas emitidas por el impulso de tensión en la superficie se refleja sobre las capas límite, donde cambia la rigidez del material. Los datos recibidos por el transductor se analizan normalmente en el dominio de la frecuencia para medir la velocidad de la onda y el grosor. Impact-Echo tiene la ventaja de requerir acceso a un solo lado del componente. El método se puede usar para identificar los defectos de congelamiento y descongelamiento en aliviaderos de hormigón.
3- Análisis espectral de ondas superficiales (SASW)
El método de Análisis espectral de ondas de superficie (SASW) tiene muchas aplicaciones en la caracterización de materiales de sistemas de múltiples capas. Esto se puede usar para la evaluación in situ de la calidad del hormigón, el espesor de la capa y las condiciones de contorno en sistemas de múltiples capas, así como para estimar la elasticidad del módulo. El SASW es una exploración sísmica, que depende de la determinación de la rigidez del medio. SASW es un método poderoso cuando solo está disponible un acceso lateral único. Olson y Sack (1995) argumentan que “El método SASW es capaz de proporcionar la velocidad de la onda de corte versus el perfil de profundidad de una estructura, incluyendo mediciones de la velocidad de suelos o rocas detrás de la estructura, sin perforación u otro daño a la estructura requerida . “El método SASW también se puede utilizar para identificar los defectos de congelación y descongelación en aliviaderos de hormigón.
4- Tomografía UPV / Tomografía Sísmica
Cuando no hay problemas de acceso (2 o más direcciones disponibles), los métodos de velocidad de pulso ultrasónico (UPV) se pueden usar para evaluar las propiedades del hormigón. La velocidad de pulso ultrasónico (UPV) es un método de prueba no destructivo (NDT) eficaz para el control de calidad de materiales de hormigón y la detección de daños en componentes estructurales. Las pruebas ultrasónicas de hormigón son una forma efectiva para la evaluación de la calidad y la uniformidad, y la estimación de profundidad de grietas. El procedimiento de prueba se ha estandarizado como “Método de prueba estándar para la velocidad del pulso a través del hormigón” (ASTM C 597, 2016). La forma más práctica de la medición de UPV en estructuras de hormigón es la tomografía sísmica. Esta es una de las técnicas de imagen, que puede preparar un mapeo bidimensional o tridimensional a partir del estado actual de las estructuras de hormigón, cuantificando las anomalías y deficiencias internas en función del orden de las velocidades. Rivard et al. (2010) muestra el mapa de curvas de prueba de tomografía sísmica para una sección transversal de una estructura de hormigón hidráulico.
Conclusión
Los métodos no destructivos como Impact-Echo y SASW tienen un gran potencial para identificar las deficiencias en las presas de hormigón. Los métodos se pueden usar para evaluar los daños debidos a la ASR y la congelación y descongelación, que son comunes en estructuras de presas más antiguas. Cuando es posible el acceso, la tomografía UPV se puede utilizar para evaluar las deficiencias de la superficie, como huecos y grietas.
