La presa Folsom es una presa de gravedad de hormigón situada en el río American , en el norte de California , en los Estados Unidos, a unos 40 km (25 mi) al noreste de Sacramento . La presa tiene 100 m (340 pies) de altura y 430 m (1400 pies) de longitud, y está flanqueada por diques de tierra. Se completó en 1955 y se inauguró oficialmente al año siguiente.
Ubicada en la unión de las bifurcaciones norte y sur del río American, la presa fue construida por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos y fue transferida a la Oficina de Recuperación de los Estados Unidos una vez terminada. La presa y su embalse, el lago Folsom , son parte del Proyecto del Valle Central , un proyecto multipropósito que proporciona control de inundaciones , hidroelectricidad , irrigación y suministro de agua municipal. Para aumentar la protección contra inundaciones de Sacramento a 200 años (lo que significa que el área está protegida de una inundación que tiene una probabilidad del 0,5 % de ocurrir en un año determinado), el Cuerpo de Ingenieros construyó recientemente un aliviadero auxiliar, [8] que se completó en octubre de 2017; permite a los operadores de la presa Folsom aumentar los desagües para evitar que el nivel del lago alcance o supere la altura de las compuertas principales de la presa. [9]
Otra presa del Proyecto del Valle Central, la presa Nimbus , se ubica más abajo río abajo.
La presa Folsom está ubicada justo al norte de la ciudad de Folsom , y consiste en una presa de gravedad de hormigón de núcleo hueco de 340 pies de alto (100 m), 1,400 pies de largo (430 m) que contiene 1,170,000 yd3 (890,000 m 3 ) de material. [2] La presa está flanqueada por dos diques de ala de tierra, y el embalse se mantiene en su lugar mediante nueve presas de silla adicionales en los lados oeste y sureste. [10] Las presas de ala suman una longitud de 8,800 pies (2,700 m), [11] [12] y las presas de silla miden 16,530 pies (5,040 m) de largo combinadas. [n 1] La presa y los diques anexos suman una longitud de 26,730 pies (8,150 m), más de 5 mi (8,0 km). Las aguas de crecida son liberadas por un aliviadero ubicado en la presa del canal principal, controlado por ocho compuertas radiales con una capacidad de 567.000 pies cúbicos/s (16.100 m 3 /s), así como un conjunto de obras de desagüe con una capacidad de 115.000 pies cúbicos/s (3.300 m 3 /s). [5]
El agua embalsada detrás de la presa forma el lago Folsom , con una reserva máxima normal de 977.000 acre⋅ft (1,205 km 3 ) [1] y una capacidad de sobrecarga de 110.000 acre⋅ft (0,14 km 3 ), para una capacidad total de 1.087.000 acre⋅ft (1,341 km 3 ). [3] La capacidad original era de 1.010.000 acre⋅ft (1,25 km 3 ), pero se ha reducido un poco debido a la sedimentación . En su elevación máxima de 480 pies (150 m), el embalse cubre 11.930 acres (4.830 ha), [3] con 75 mi (121 km) de costa. [22] La presa y el embalse controlan la escorrentía de un área de 1.875 millas cuadradas (4.860 km 2 ), o el 87,6% de la cuenca hidrográfica de 2.140 millas cuadradas (5.500 km 2 ) del río American. [5] [23] La cantidad promedio de escorrentía que ingresa al embalse es de 2.700.000 acres-pies (3,3 km 3 ), lo que obliga a liberar 1.700.000 acres-pies (2,1 km 3 ) para el control de inundaciones. [24]
La central eléctrica de Folsom está situada en el lado norte del río, en la base de la presa. Tiene tres turbinas Francis con una capacidad combinada de 198,72 megavatios (MW), que se ha incrementado con respecto a su capacidad original de 162 MW en 1972. [6] La producción de electricidad de la central eléctrica es intermedia, entre la demanda máxima y la carga base . Por lo general, funciona durante el día, cuando la demanda y el precio de la electricidad son más altos. La planta produce un promedio de 691.358.000 kilovatios hora cada año. [1]
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La presa Folsom fue propuesta ya en la década de 1930 en el marco del Plan Estatal de Aguas de California, en respuesta a las inundaciones crónicas en la zona baja de Sacramento. El riesgo de inundaciones en la capital del estado se había visto exacerbado desde la década de 1850 por los escombros de la minería hidráulica y la construcción de diques para proteger granjas y pueblos, lo que redujo la capacidad del canal de los ríos Sacramento y American. [25] La presa actual fue autorizada originalmente por el Congreso en 1944 como una unidad de control de inundaciones de 355.000 acre⋅ft (0,438 km 3 ), y fue reautorizada en 1949 como una instalación de usos múltiples de 1.000.000 acre⋅ft (1,2 km 3 ). [26] [27]
La presa actual de Folsom reemplazó a una presa anterior, más pequeña, que Horatio Gates Livermore había completado en 1893. La presa anterior había alimentado la central eléctrica de Folsom , generando electricidad que se transmitía a Sacramento a través de una línea de distribución de 35 km (22 mi) de longitud, el sistema de distribución eléctrica más largo del mundo en ese momento. [28] Los restos de la presa anterior se pueden ver río abajo desde el cruce del lago Folsom.
La construcción de la presa comenzó en 1951 con excavaciones preliminares para la planta de energía de Folsom. El contrato principal fue otorgado a Savin Construction Corp. de East Hartford, Connecticut, y Merritt-Chapman & Scott de Nueva York por $ 29,5 millones, con la supervisión del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU . El 29 de octubre de 1952, se vertió el primer hormigón para la base. Las inundaciones arrastraron la ataguía temporal tres veces en 1953, retrasando el trabajo y causando daños a la presa Nimbus , que también estaba en construcción en ese momento. El almacenamiento de agua en el lago Folsom comenzó en febrero de 1955, y el hormigón final en la presa principal se vertió el 17 de mayo de 1955. La primera energía hidroeléctrica se generó en septiembre de ese año. Para adquirir la tierra necesaria en el futuro lecho del lago Folsom, el gobierno tuvo que reubicar a las familias en 142 propiedades, incluidos los asentamientos de Mormon Island y Salmon Falls . [25]
Incluso antes de que se completara la presa, demostró su eficacia como mecanismo de control de inundaciones durante las tormentas récord de diciembre de 1955, que llenaron por completo el lago Folsom en cuestión de semanas y evitaron daños materiales por valor de 20 millones de dólares. La presa se inauguró oficialmente el 5 de mayo de 1956 y su funcionamiento se transfirió a la Oficina de Recuperación el 14 de mayo. [25] [29]
En la mañana del 17 de julio de 1995, la central eléctrica de la presa Folsom se cerró y se abrió la compuerta Spillway Gate 3 para mantener los caudales en el río American. Mientras se operaba la compuerta, falló un soporte diagonal entre el puntal más bajo y el segundo más bajo. La falla resultó en la liberación incontrolada de casi el 40% del lago Folsom y una inundación de 40.000 pies cúbicos por segundo (1.100 m3 / s) que se desplazó río abajo por el río American. El agua dulce que llegaba a la bahía de San Francisco era atípica para la temporada de verano. Esto confundió al salmón del Pacífico y a la lubina rayada, cuyos instintos les decían que las lluvias de otoño habían llegado, por lo que comenzaron sus migraciones anuales de otoño meses antes de lo previsto. [30]
La carga hidráulica en este tipo de compuerta de aliviadero ( compuerta Tainter ) se transmite desde la placa de revestimiento cilíndrica, que está en contacto con el depósito, a través de una serie de puntales hasta una convergencia en el cubo del muñón. El cubo recoge la carga de los puntales y la transfiere a través de una interfaz al pasador del muñón, que es estacionario y está conectado a la presa. Cuando se opera la compuerta, el cubo gira alrededor del pasador. Los puntales son principalmente miembros de compresión, pero la fricción en la interfaz del pasador-cubo induce una tensión de flexión durante el funcionamiento de la compuerta. Normalmente, y en este caso, los puntales están orientados de tal manera que la tensión de fricción del muñón se aplica al eje débil de los puntales (consulte la Sección módulo ). Para manejar mejor estas cargas, los puntales están conectados con tirantes diagonales que toman la tensión como cargas axiales. En la presa Folsom, la corrosión creciente en la interfaz entre el eje y el pasador había aumentado el coeficiente de fricción y, por lo tanto, la tensión de flexión en el puntal y la fuerza axial en el tirante. Se superó la capacidad de conexión del tirante y falló. Esto provocó que la carga se redistribuyera y la falla progresó, hasta que finalmente se deformaron los puntales.
Después de un año de investigación, la Oficina de Recuperación atribuyó la falla a un defecto de diseño: el Cuerpo de Ingenieros, que diseñó la presa, no consideró la fricción del muñón (en la interfaz del eje del pasador) en los análisis de la compuerta. Si bien esto es cierto, esta fue una de las cinco compuertas de servicio idénticas que funcionaron en las mismas circunstancias durante casi 40 años sin que se observaran problemas. Esto sugiere que la falla fue el resultado de una condición que cambió con el tiempo. En concreto, hubo un aumento gradual del coeficiente de fricción en la interfaz del eje del pasador. Si bien se esperaría que la frecuencia de mantenimiento aumentara a medida que una compuerta envejece, Reclamation disminuyó la frecuencia del mantenimiento regular y la lubricación con el tiempo debido a las limitaciones presupuestarias. Además, el lubricante utilizado por Reclamation no se ajustaba a las especificaciones de diseño originales del Cuerpo; era un lubricante nuevo, respetuoso con el medio ambiente, que no era lo suficientemente impermeable, lo que permitía que el agua entrara en la interfaz del eje del pasador y provocara la corrosión que dio lugar a un aumento de la fricción. [31]
Esta falla no causó víctimas fatales y tuvo un impacto positivo significativo en la industria de las represas. Se puso un renovado énfasis en el mantenimiento y monitoreo de las compuertas radiales, muchas de las cuales fueron reacondicionadas para reforzar los puntales y los soportes y asegurar una lubricación suficiente.
Después de los ataques terroristas del 11 de septiembre , la Oficina de Recuperación analizó los posibles objetivos en busca de vulnerabilidad y las medidas que se podrían tomar para eliminar o reducir las posibles amenazas. Con 500.000 residentes en las inmediaciones de la presa Folsom, la posibilidad de un ataque a la presa era una preocupación lo suficientemente grande como para que los funcionarios de la Oficina cerraran la carretera de la presa Folsom. La carretera sobre la presa había sido una arteria principal para la ciudad de Folsom. Con su cierre, el tráfico se congestionó gravemente durante las horas pico. El impacto fue tan grande que los residentes y los funcionarios de la ciudad solicitaron al gobierno federal que reconsiderara el cierre de la carretera, que el gobierno consideró inicialmente. Las continuas preocupaciones de seguridad les impidieron reabrir la carretera y se construyó un nuevo puente, llamado Folsom Lake Crossing, que se inauguró el 28 de marzo de 2009. [32]
Durante una severa tormenta en diciembre de 1964, la entrada de agua al lago Folsom alcanzó un récord de 280.000 pies cúbicos (7.900 m 3 ) por segundo, con una liberación del río de 115.000 pies cúbicos (3.300 m 3 ) por segundo. [33]
En febrero de 1986, casi 500.000 personas se enfrentaron a la posibilidad de inundaciones cuando los ingenieros de la presa Folsom se vieron obligados a abrir las compuertas del aliviadero después de fuertes lluvias. [30] La inundación se agravó por la falla de la ataguía de la presa Auburn río arriba, que liberó 100.000 acres-pies (120.000.000 m 3 ) adicionales en el río American. Un caudal máximo de 250.000 pies cúbicos por segundo (7.100 m 3 /s) entró en el lago Folsom, lo que obligó a los operadores de la presa Folsom a abrir todas las compuertas del aliviadero, liberando 130.000 pies cúbicos por segundo (3.700 m 3 /s) en el río American. Esto fue 15.000 pies cúbicos por segundo (420 m 3 /s) por encima de la capacidad segura de los diques río abajo. Aunque la presa y el sistema de diques de Sacramento resistieron sin sufrir daños importantes, el espacio necesario para el control de inundaciones invernales se incrementó en un 50%, de 400.000 a 600.000 acres-pies, para protegerse contra futuras inundaciones. Además, alrededor de 33.000 acres-pies (41.000.000 m3 ) de sedimentos arrastrados desde las montañas se depositaron en el lago Folsom, lo que redujo considerablemente su capacidad. La consecuencia fue una menor capacidad para almacenar las precipitaciones de invierno para su uso en verano. La presa Folsom puede haber evitado daños por valor de hasta 4.700 millones de dólares sólo en 1986. [34]
La tormenta del día de Año Nuevo de 1997 fue la más severa en la historia reciente, con una entrada total de 1 millón de acres-pies (equivalente a la capacidad total del lago Folsom) durante un período de 5 días. Sin embargo, esta vez la Oficina de Recuperación pudo limitar las descargas a menos de 110.000 pies cúbicos por segundo (3.100 m3 / s). [35] La tormenta de 1997 fue un ejemplo clásico de un evento de "lluvia sobre nieve", durante el cual una tormenta tropical cálida derritió la capa de nieve existente en elevaciones bajas y medias, duplicando efectivamente el volumen de escorrentía. Antes de la tormenta de Año Nuevo, el invierno de diciembre de 1996 también había sido uno de los más húmedos jamás registrados, saturando el suelo y depositando una cantidad considerable de nieve. [36] [37]
El Programa de Seguridad de Represas de la Oficina de Recuperación determinó el riesgo de inundaciones en el área de Sacramento, etiquetándola como una de las comunidades con mayor riesgo en los Estados Unidos. [38]
Actualmente se están llevando a cabo dos proyectos para aumentar la protección contra inundaciones. El primero elevará los diques circundantes en 2,1 m (7 pies) para aumentar la protección contra inundaciones. El segundo, un nuevo aliviadero, está diseñado para manejar la escorrentía de grandes tormentas e inundaciones por deshielo que podrían causar daños en la región. El nuevo aliviadero está construido con compuertas 15 m (50 pies) más bajas que el aliviadero existente, lo que permite una evacuación más eficiente del almacenamiento del embalse antes de que se produzcan inundaciones. [39] [40]
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