La operación y el mantenimiento adecuados de las estructuras de presas de hormigón son esenciales para garantizar la seguridad de la estructura y reducir el riesgo. Las superficies de hormigón deben examinarse de forma regular para identificar el desconchado y el deterioro debido a la intemperie, tensiones extremas u otros mecanismos de daño físico o químico. La evaluación no destructiva de presas de hormigón puede proporcionar información útil sobre el estado y la calidad de los materiales de hormigón, el alcance de los daños y las propiedades mecánicas del hormigón.
¿Qué puede provocar la caída de una presa?
Las presas de hormigón pueden desarrollar problemas o fallar por varias razones, como deficiencias en el diseño, prácticas y materiales de construcción deficientes. La capacidad deficiente de los cimientos y la capacidad inadecuada del aliviadero también se encuentran entre las razones que pueden causar fallas (Guía de seguridad de presas de Columbia Británica, 2016). Las presas experimentan problemas durante su vida útil, y la operación y el mantenimiento incorrectos dan lugar a problemas importantes. Además, las presas se pueden deteriorar debido a la intemperie, las reacciones álcali-sílice (ASR), la congelación y descongelación u otros ataques químicos. El hormigón agrietado y roto también puede 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 concreto en losas de piso de aliviadero y losas de protección de taludes aguas arriba.
Evaluación no destructiva de presas de hormigón
Las estructuras de las presas varían en tamaño y forma. La inspección y el seguimiento de pequeñas presas puede ser una tarea sencilla y directa; sin embargo, la inspección y monitoreo de presas de concreto más grandes es una tarea desafiante. Incluso la inspección visual básica de grandes presas de hormigón requiere mucho tiempo y mano de obra. Se requieren inspectores capacitados y trabajo duro para identificar las deficiencias de la superficie en estas estructuras. La lata de inspección visual es la primera en la fila, ya que puede identificar las ubicaciones donde se requiere una inspección adicional. Más adelante, analizaremos los métodos acústicos que se pueden utilizar para evaluar el estado de los materiales de hormigón.
1- Inspección visual por drones
Los avances recientes en la tecnología de drones han abierto un nuevo capítulo en la inspección visual de presas de hormigón. Los drones se utilizan para la inspección visual de la superficie del hormigón y la identificación de grietas y defectos superficiales. Los drones equipados con sensor de termografía infrarroja también se pueden utilizar para detectar rastros de humedad o deficiencias debajo de la superficie para una inspección mejorada. La principal desventaja de la inspección visual (con o sin drones) es que el método no proporciona información sobre las propiedades del hormigón o el estado del hormigón (daños físicos o químicos).
2- Impacto-Eco (IE)
Impact-Echo se puede utilizar para investigar la condición del hormigón y el grado de fisuración en presas de hormigón (Olson, L. D. y Sack, D. A. 1995). En la prueba Impact-Echo, se genera un pulso de tensión en la superficie del elemento. El pulso se propaga al objeto de prueba y se refleja en grietas, defectos o interfaces y límites. La respuesta en superficie provocada por la llegada de ondas reflejadas, se monitorea utilizando 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 pulso de tensión en la superficie se refleja sobre las capas límite, donde varía la rigidez del material. Los datos recibidos por el transductor normalmente se analizan en el dominio de la frecuencia para medir la velocidad y el grosor de la onda. Impact-Echo tiene la ventaja de requerir acceso a un solo lado del componente. El método se puede utilizar para identificar defectos de congelación y descongelación en aliviaderos de hormigón.
3- Análisis espectral de ondas superficiales (SASW)
El método de análisis espectral de ondas superficiales (SASW) tiene muchas aplicaciones en la caracterización de materiales de sistemas multicapa. Esto se puede utilizar para la evaluación in situ de la calidad del hormigón, el espesor de la capa y la condición de los límites en sistemas multicapa, así como para estimar la elasticidad del módulo. El SASW es una exploración sísmica, que se basa en la determinación de la rigidez del medio. SASW es un método poderoso cuando solo está disponible un acceso lateral. Olson y Sack (1995) argumentan que “El método SASW es capaz de proporcionar la velocidad de la onda de corte frente al perfil de profundidad de una estructura, incluidas las mediciones de la velocidad de los suelos o la roca detrás de la estructura, sin que se requiera extracción de núcleos u otros daños a la estructura. . ” El método SASW también se puede utilizar para identificar 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 utilizar para evaluar las propiedades del hormigón. La velocidad de pulso ultrasónico (UPV) es un método eficaz de prueba no destructiva (NDT) para el control de calidad de los materiales de hormigón y la detección de daños en los componentes estructurales. Las pruebas ultrasónicas del hormigón son una forma eficaz de evaluar la calidad y uniformidad, y estimar la profundidad de las fisuras. El procedimiento de prueba se ha estandarizado como “Método de prueba estándar para la velocidad del pulso a través del concreto” (ASTM C 597, 2016). La forma más práctica de medición de la UPV en estructuras de hormigón es la tomografía sísmica. Ésta es una de las técnicas de imagen, que puede preparar un mapeo bidimensional o tridimensional del estado actual de las estructuras de hormigón, cuantificando las anomalías y deficiencias internas en función del orden de velocidades. Rivard y col. (2010) muestra el mapa de contorno 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 deficiencias en presas de hormigón. Los métodos se pueden utilizar para evaluar los daños debidos a la ASR y la congelación y descongelación que son comunes en las estructuras de presas más antiguas. Cuando es posible el acceso, la tomografía de la UPV se puede utilizar para evaluar deficiencias del subsuelo, como vacíos y grietas. 