Explicó la complicada física detrás de salvar el puente Whaley.

Después de que la presa victoriana se derrumbó parcialmente debido a las fuertes lluvias, que amenazaron una ciudad en Derbyshire, las autoridades arrojaron arena y bombearon agua frenéticamente para atacarla.

Un helicóptero Chinook de la RAF se desliza sobre las resbaladizas piezas de concreto, arrojando suavemente sacos de arena en una ordenada pila sobre el desbordamiento dañado de la presa de 100 años que contiene el embalse de Toddbrook. Detrás del muro dañado aguardan 1.3 millones de toneladas de agua, lista para colapsar en la ciudad de Whaley Bridge debajo.

Aproximadamente el 85% de los 6.500 residentes de Derbyshire abandonaron sus hogares después de que las fuertes lluvias azotaran la presa el 1 de agosto.

Además de las bolsas de arena que caían, el helicóptero tenía la tarea de detener el flujo de agua en el tanque conectando el arroyo Todd con bolsas de agregados de una tonelada, una mezcla de arena y grava. Los buzos examinaron la presa dañada por el tacto porque el agua turbulenta reducía demasiado la visibilidad. Las mangueras serpentean desde el borde de la pared en 16 bombas de gran volumen; Hasta ahora, los niveles han bajado 200 mm después de que las fuertes lluvias llenaron el tanque, pero el trabajo para estabilizar la presa podría llevar días.

Las presas tienen dos elementos clave, dice Nicholas Howden de la Universidad de Bristol: una barrera impermeable para retener el agua y lastre para equilibrar la fuerza de toda el agua. En algunos casos, ambos aspectos se gestionan mediante altas barreras de hormigón, impermeables y pesadas. Con el Puente Whaley de la era victoriana, se usó arcilla para construir una barrera impermeable, y se usaron orillas para mantenerla en su lugar.

Sin embargo, no parece haber fallas. Si un tanque tiene demasiada agua, el exceso se descarga a través de un aliviadero. “La presa está diseñada de modo que cuando se llena, el exceso de agua fluye sobre la cresta de la presa y desciende por un aliviadero”, dice Paul Shepley, profesor de ingeniería geotécnica en la Universidad de Sheffield.

En este caso, el derrame parece haber sido dañado por el gran flujo de agua causado por las fuertes lluvias. “No puedo estar seguro, pero parece que lo que sucedió es que parte de esa agua se metió debajo de algunas losas de concreto y el material comenzó a desgastarse”, dice Howden.

Domenico Lombardi, profesor de la Universidad de Manchester, está de acuerdo y dice que probablemente fue causado por la erosión interna. “El proceso implica el transporte de partículas del suelo a través de las aguas subterráneas y tiende a acelerarse bajo gradientes hidráulicos altos y prolongados, como los provocados por períodos prolongados de lluvias intensas”, explica. “En las estructuras de retención de agua, la erosión normalmente comienza en el lado río abajo y luego se propaga río arriba, a medida que el material granular se elimina gradualmente”.

Si bien tendremos que esperar los detalles completos del caso, lo que significa ahora es que hay menos materiales que equilibren la resistencia de la presa, y el daño adicional sería causado por el agua que fluye sobre el aliviadero. “Bombeando agua […] reducirá la fuerza corriente arriba de la presa “, dice Howden. También proporcionará espacio en el tanque en caso de que llueva, ya que” evitará que fluya más agua sobre la sección dañada “, explica Shepley. Lo que aquí será si habrá pronósticos de precipitaciones más importantes, ya que esto cambiará la situación. “Met Office pronostica lluvia el domingo.

Además de reducir el nivel del agua en el tanque, el equipo de respuesta a emergencias soporta la sección dañada del aliviadero con más material, por lo que los sacos de arena se apilan donde el concreto se ha deslizado. “Esto es para mejorar la estabilidad de la estructura de la presa de tierra y limitar cualquier daño al núcleo de la presa”, dice Shepley. “También ayudaría si fluye más agua por el aliviadero, pero eso probablemente no impulse ese esfuerzo”.

Howden señala que la presa fue diseñada para contener más agua de la estrictamente necesaria, un espacio conocido como factor de seguridad en caso de problemas como el de Whaley Bridge. “La fuerza que mantiene el agua en su lugar es mayor que la fuerza del agua”, dice. “Habrá suficiente comida allí para sostenerla”.

El problema es el daño al desbordamiento de concreto, ya que crea un punto débil que podría conducir a una erosión más severa si se drena más agua sobre el desbordamiento. Si el tanque se vuelve a llenar con lluvia y derrames excesivos, esa agua aumentará el daño y eliminará más del peso que mantiene unida a la presa. De ahí el trabajo de bombear el tanque para asegurar que esto no suceda.

Incluso si tales medidas son las correctas a tomar, según Shepley, todavía es necesario evacuar la ciudad de abajo. “Pueden pasar días para que el nivel del agua en el tanque baje a un nivel lo suficientemente bajo como para considerar la situación resuelta, pero todos los esfuerzos que se están llevando a cabo están en el lugar, incluida la evacuación del Puente Whaley dada la situación”, agregó. él dijo. “El hecho de que el nivel del tanque ya haya bajado 200 mm es prometedor y muestra que los esfuerzos actuales están funcionando. Por lo que vale la pena la respuesta del equipo de ingenieros a la situación”.

Aunque el clima extremo no ayudó, antes habían ocurrido fallas similares de presas, y las técnicas descritas anteriormente evitaron el colapso. “La presa de Ulley en 2007 tuvo una falla similar, con daños en el aliviadero frente a la presa, lo que provocó la erosión de los materiales de la presa”, dice Shepley. Se observaron grietas en la presa de South Yorkshire después de las fuertes lluvias de junio de 2007, lo que provocó evacuaciones. Luego, la presa fue protegida con 2.600 toneladas de piedra caliza, pero seguida de £ 3.8 millones en trabajos de ingeniería, incluido un nuevo aliviadero, antes de ser reabierta tres años después.

Shepley también señala la presa de Oroville en California. En 2017, se observó erosión en el aliviadero principal, así como en un aliviadero secundario de emergencia, lo que provocó la evacuación de 180.000 personas. Después de que se descubrieron defectos de diseño importantes, el aliviadero se demolió con explosivos (hay un gran video en cámara lenta) y se reconstruyó por completo. Este no es el primer problema en el embalse de Toddbrook. Construida en 1841, la presa ha sido afectada por fugas durante más de cien años, según el Nuevo Ingeniero Civil. Fue completamente drenado en 1981 luego de que se observara una fuga en los márgenes de la presa y parcialmente vaciado en 2009 para trabajos de realineación. Esto no significa que la presa haya sido dañada antes de que el tanque se inundó; ha sido revisado dos veces por semana de acuerdo con las normas de seguridad.

Shepley dice que no tiene conocimiento de ningún colapso completo del aliviadero. “Así que no hay precedentes”, dice. Si lo hiciera, y eso es genial si, debido a que las medidas preventivas parecen funcionar, dice, el agua brotaría tan rápido que no habría tiempo para evacuar la ciudad de abajo, erosionando más el aliviadero a medida que pasa.

Howden dice que hay buenas señales de que el puente Whaley no está a punto de colapsar, aunque señala que no está en el suelo y que todo lo que dicen los ingenieros locales y los servicios de emergencia debe, por supuesto, hacerse. el colapso es posible. “Si miras videos o fotos de una presa que está a punto de fallar, verás agua fluyendo a través de ella”, dice.

Los cursos de agua a través de la presa causarán erosión adicional, arrastrando el material de lastre. “En general, esta es una muy mala señal”. Pero mirando Whaley Bridge, no parece haber sucedido; nuevamente, señala que todos en el área deben escuchar a los equipos de tierra en tierra, ya que tendrán mejor información, incluso de los dispositivos de monitoreo instalados en la presa. Si las autoridades locales le dicen que evacue porque una presa puede fallar, haga lo que le digan.

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