Gestión integral de obras hidráulicas de hormigón : del diagnóstico a la inversión
Authors:   , Pardo Bosch Francesc 
Published: July 2023

This doctoral thesis addresses jointly two paramount aspects in the management of the hydraulic structures in operating regime: the damage diagnosis and the investment prioritisation that should allow repairing such damages. The main objective is to provide the technicians responsible for the maintenance and preservation of these structures a series of arguments to help them making decisions that ensure short and long-term sustainable management of a heritage that is fundamental for the development of societies.
Firstly, a methodology to dictate the first diagnostic hypothesis of a damaged hydraulic structure is proposed since the maintenance action can only be considered if the source of the problem is known. For that, a detailed analysis of ten dams with some type of damage was conducted. Furthermore, other fifteen dams were explored during technical visits. Based on the experience gained and previous studies in the literature, a theoretical systematic working approach was developed in order to allow the technician establishing a diagnosis. The tasks to be conducted are divided into three broad areas: the study of the "clinic" history of the structure, the field inspection and the early work of cabinets. All these tasks are performed from a technical point of view with a great variety of examples and graphic documentation with the aim of reinforcing their
practical usefulness and easing the implementation. The methodology proposed has been validated with the diagnosis of a dam, which despite the several actions undertaken, the pathological process has not stopped. In such case, the conclusions indicate that the damage is caused by the delayed hydration of the free lime in the cement employed in the construction of the dam. This hypothesis was confirmed by the results obtained in the laboratory.
The second part of the thesis focuses on the development of the Prioritization Index for the Management of Hydraulic Structures (IPGOH). This is a system of multiple criteria decision aid based on the three axioms of sustainability (society, environment and economy) and it is articulated on a requirements tree inspired by the MIVES method. The final objective is to evaluate and prioritise the heterogeneous maintenance and preservation activities in several hydraulic structures on operating regime each year. The assessment of heterogeneous actions is possible given that the IPGOH includes a preliminary stage of homogenization of damage through the calculation of the Structural Damage (DñE). This stage represents one of the main contributions of this doctoral thesis because allows comparing planned actions as diverse as the dam body, the abutments, the foundation, the reservoir or aspects regarding the hydraulic system.
The validation of the IPGOH was conducted by means of the analysis of nineteen actions conducted on dams in operating regime. Among them, twelve actions correspond to private companies and the remaining seven belong to public bodies. The results obtained reveal that the tool is capable to establish a coherent order of the maintenance and preservations actions and it is discriminating enough to avoid any doubts on the decision-making.
En aquesta tesi doctoral s'aborden de forma conjunta dos aspectes cabdals en la governabilitat de les obres hidràuliques que es troben en règim d'explotació: el diagnòstic de danys i la priorització de les inversions que han de permetre la correcció d'aquests danys. L'objectiu és dotar els tècnics encarregats del manteniment i conservació d'aquestes estructures d'una sèrie d'arguments que els ajudin a prendre decisions que garanteixin a curt i a llarg termini una gestió sostenible d'un patrimoni que és fonamental per al desenvolupament de les societats. En primera instància es proposa una metodologia que permet dictaminar la primera hipòtesi de diagnòstic quan es detecta un dany en una estructura hidràulica. Només es pot plantejar una actuació de manteniment si es coneix l'origen del problema. Per a això s'han estudiat al detall els problemes existents en deu preses, a més d'haver-ne explorat en diferents visites tècniques unes altres quinze. Aquest bagatge conjuntament amb el suport de la literatura tècnica de referència ha permès desenvolupar a nivell teòric una sistemàtica de treball que condueix al tècnic fins a l'establiment del diagnòstic. Els treballs que s'han de realitzar es divideixen bàsicament en tres grans àrees: estudi de la història "clínica" de l'estructura, la inspecció de camp i els primers treballs de gabinet, tots ells plantejats des d'un punt de vista clarament tècnic, amb una gran quantitat d'exemples i documentació gràfica per reforçar la seva utilitat pràctica i facilitar la seva implementació. La proposta metodològica s'ha validat amb el diagnòstic d'una presa, en què tot i haver-se realitzat diverses actuacions, no s'havia aconseguit aturar el procés patològic. La conclusió a què s'ha arribat en aquest cas és que el dany el causa la hidratació diferida de la calç lliure continguda en el ciment utilitzat en la construcció, una hipòtesi validada amb els primers treballs de laboratori. A la segona part es desenvolupa l'Índex de Priorització en la Gestió d'Obres Hidràuliques (IPGOH), un sistema d'ajuda a la decisió multicriteri basat en els tres axiomes de les sostenibilitat (societat, medi ambient i economia), articulats en un arbre de requeriments inspirat en el mètode MIVES. L'objectiu final és avaluar i prioritzar les actuacions de manteniment i conservació no homogènies que cada any es pretenen realitzar en diferents obres hidràuliques que es troben en règim d'explotació. El IPGOH és capaç d'avaluar actuacions heterogènies perquè la metodologia desenvolupada inclou una fase prèvia d'homogeneïtzació de danys, materialitzada amb el càlcul del Dany Estructural (DñE). Aquesta fase, considerada una de les grans aportacions de la tesi, és la que permet que es puguin comparar actuacions previstes en zones tan diverses com poden ser el cos de presa, els estreps, la fonamentació, el vas o els òrgans afins a la instal·lació hidràulica . En aquest cas també s'ha validat la proposta metodològica mitjançant la seva implementació pràctica. S'han avaluat dinou actuacions, dotze pertanyents a un ens privat i set a un ens públic. Els resultats han mostrat que l'eina és capaç d'establir una ordenació de les actuacions coherent i prou discriminant com perquè el decisor no tingui dubtes quan hagi de prendre la decisió.
En esta tesis doctoral se abordan de forma conjunta dos aspectos primordiales en la gobernanza de obras hidráulicas que se encuentran en régimen de explotación: el diagnóstico de daños y la priorización de las inversiones que deben permitir la corrección de estos daños. El
objetivo es dotar a los técnicos encargados del mantenimiento y conservación de estas estructuras de una serie de argumentos que les ayuden a tomar decisiones que garanticen a corto y a largo plazo una gestión sostenible de un patrimonio que es fundamental para el desarrollo de las sociedades.
En primera instancia se propone una metodología que permite dictaminar la primera hipótesis de diagnóstico cuando se detecta un daño en una estructura hidráulica. Solamente se puede plantear una actuación de mantenimiento si se conoce el origen del problema. Para ello se han estudiado al detalle los problemas existentes en diez presas, además de haber explorado en distintas visitas técnicas otras quince. Este bagaje conjuntamente con el apoyo de la literatura técnica de referencia ha permitido desarrollar a nivel teórico una sistemática de trabajo que conduce al técnico hasta el establecimiento del diagnóstico. Los trabajos que se deben realizar se dividen básicamente en tres grandes áreas: estudio de la historia “clínica” de la estructura, la inspección de campo y los primeros trabajos de gabinetes, todos ellos planteados desde un punto de vista claramente técnico, con una gran cantidad de ejemplos y documentación gráfica para reforzar su utilidad práctica y facilitar su implementación. La propuesta metodológica se ha validado con el diagnóstico de una presa, en la que a pesar de haberse realizado diversas actuaciones, no se ha conseguido detener el proceso patológico. La conclusión a la que se ha llegado, en este caso, es que el daño lo causa la hidratación diferida de la cal libre contenida en el cemento utilizado en la construcción, una hipótesis validada con los primeros trabajos de laboratorio.
En la segunda parte se desarrolla el Índice de Priorización en la Gestión de Obras Hidráulicas (IPGOH), un sistema de ayuda a la decisión multicriterio basado en los tres axiomas de las sostenibilidad (sociedad, medio ambiente y economía), articulados en un árbol de requerimientos inspirado en el método MIVES. El objetivo final es evaluar y priorizar las actuaciones de mantenimiento y conservación no homogéneas que cada año se pretenden realizar en distintas obras hidráulicas que se encuentran en régimen de explotación. El IPGOH es capaz de evaluar actuaciones heterogéneas porque la metodología desarrollada incluye una fase previa de homogeneización de daños, materializada con el cálculo del Daño Estructural (DñE). Esta fase, considerada una de las grandes aportaciones de la tesis, es la que permite que puedan compararse actuaciones previstas en zonas tan diversas como pueden ser el cuerpo de presa, los estribos, la
cimentación, el vaso o los órganos afines a la instalación hidráulica. En este caso también se ha validado la propuesta metodológica mediante su implementación práctica. Se han evaluado diecinueve actuaciones, doce pertenecientes a un ente privado y siete a un ente público. Los resultados han mostrado que la herramienta es capaz de establecer una ordenación de las actuaciones coherente y suficientemente discriminante como para que el decisor no tenga dudas cuando deba tomar la decisión.