Caracterización del comportamiento y mejora de los aliviaderos y protecciones de bloques en forma de cuña

• Autores: Francisco Javier Caballero Jiménez
• Directores de la Tesis: Miguel Ángel Toledo Municio (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Eduardo Salete Díaz (presid.), Luis Jesús Mediero Orduña (secret.), Luis Gerardo Castillo Elsitdié (voc.), Francisco Javier Sánchez Romero (voc.), Luis Balairón Pérez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Sistemas de Ingeniería Civil
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de la construcción
      • Presas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • Los requisitos de seguridad de presas han aumentado en los últimos años, destacando, entre otras cuestiones, la necesidad de aumentar la capacidad de evacuación de los aliviaderos existentes y la protección de las presas de materiales sueltos frente a posibles sobrevertidos, especialmente ocasionados por las consecuencias hidrológicas del cambio climático. La situación económica actual exige soluciones que garanticen la seguridad de estas infraestructuras a un coste asequible. Los bloques en forma de cuña (WSB) son una de estas soluciones. Una comprensión más detallada del rendimiento de los WSBs ha sido el primer objetivo de esta tesis y, en base a esto, el diseño de un nuevo WSB. Así, se ejecutó un extenso programa de ensayos empíricos en una instalación experimental ubicada en el Laboratorio de Hidráulica de CEDEX (Madrid, España), registrando presiones hidrodinámicas en las diferentes caras de los bloques (huella, contrahuella y base) y midiendo las filtraciones a través de las juntas entre los bloques y por sus orificios de aireación. Se probó un nuevo WSB (denominado ACUÑA) con un diseño diferente de aireadores en comparación con el bloque Armorwedge de patente norteamericana, que se utilizó como elemento de referencia. Además, se analizó el comportamiento hidráulico de los WSBs de acuerdo con el estado de saturación de la capa de drenaje. El bloque ACUÑA fue diseñado con aireadores en la parte superior de la contrahuella del bloque donde las presiones negativas registradas fueron mayores. También se midieron presiones negativas en la base del bloque cuando la capa de drenaje no estaba completamente saturada. Finalmente, se cuantificó el efecto beneficioso del sellado de algunas de las juntas entre bloques. En una segunda fase de la tesis, se llevaron a cabo una serie de ensayos de bloques en forma de cuña para protección de presas de materiales sueltos en una nueva instalación experimental ("Instalación de Experimentación Hidráulica - Luis Ruano") en condiciones de cuasi-prototipo. Esta singular instalación está ubicada en el canal que conduce al embalse de Laverné (Zaragoza, España) con un desnivel máximo de 7 m y un caudal de hasta 9 m3s-1. El objetivo era realizar investigaciones experimentales sobre tecnologías para proteger presas de materiales sueltos contra la erosión por sobrevertido en condiciones casi prototipo. Los resultados de las pruebas demuestran la capacidad de los WSBs para resistir altas descargas unitarias en condiciones extremadamente negativas en los extremos aguas arriba y aguas abajo del blindaje. Las pruebas también ayudaron a identificar posibles modos de fallo para los bloques.