Erosión en la roca del piso del túnel: la causa probable del colapso en Hidroituango

Conforme dio a conocer el gerente de EPM, Jorge Londoño de la Cuesta, la empresa chilena Skava entregó este viernes el informe causa-raíz que le fue solicitado hace varios meses y en el que se revelan cuáles fueron supuestamente los motivos por los que colapsó uno de los túneles por los que se desviaba el río Cauca.

La espera por este estudio fue de gran polémica, pues el gobernador de Antioquia, Luis Pérez, quien representa al accionista mayoritario del proyecto —el Departamento— le pidió hace varios meses un estudio similar a la Facultad de Minas de la Universidad de Antioquia, desde donde se determinó que el túnel había colapsado porque no estaba hecho para soportar un caudal superior a los 1.200 metros cúbicos por segundo. El mismo Pérez le dijo a SEMANA: “No había necesidad de ir tan lejos ni de pagar miles de millones por un estudio, aquí ya tenemos la respuesta”.

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El estudio fue presentado por Leonardo Bustamante, ingeniero de la firma Skava. "Es un compromiso de EPM compartir toda la información importante", afirmó Londoño, indicando que el estudio se realizó durante los pasados siete meses y fue entregado a EPM la mañana de este viernes.

Según afirmó el ingeniero, la causa física más probable que generó la situación fue la erosión progresiva de una zona de cizalla (una zona de deformación del terreno generada por la fractura y deslizamiento de roca, que está rellena de diferentes tipos de material) en el piso, causada por el curso del agua, que no fue debidamente tratado por una deficiencia en el diseño en la etapa de asesoría.

Sin embargo, la firma no puede atribuir responsabilidades. “No hemos analizado la responsabilidad. No es parte de lo que nosotros tenemos que definir”, afirmó Bustamante.

En la rueda de prensa se hizo énfasis en que el túnel en este momento está a unos 170 metros debajo del agua, "por lo que la inspección física al lugar donde ocurrió el colapso no se ha podido hacer y probablemente no se pueda hacer nunca", afirmó Bustamante. Según explicó, el trabajo se realizó a partir de evidencias escritas, documentos y actas y, a partir de eso, se construyeron modelos de análisis numéricos y computacionales para poder reconstruir la situación más probable.

Pero la erosión no fue la única probable responsable. Contó con seis factores que contribuyeron a que sucediera:  

1. Detección de singularidades geológicas
2. Elección del soporte de piso
3. Perfil irregular y perturbación por voladura
4. Daño al soporte por flujo pulsante
5. Golpe de ariete
6. Oscilación de subpresiones al interior de la roca

Cabe recordar que en la construcción se decidió que como funcionó el no haber colocado un recubrimiento en el piso en los túneles izquierdo y derecho, se optó por hacer lo mismo en la galería auxiliar (túnel que colapsó), a pesar de su distancia y de contar con otra altura. Sumado a ello, no contó con estudio de impacto ambiental, y la empresa se adelantó a construirlo.

Luego de la presentación, Jorge Londoño afirmó que Skava compartió el estudio al consorcio de Generación Ituango “los responsables del diseño y asesoría para que ellos puedan aportar su análisis”, y resaltó que “los resultados no afectan el proceso de recuperación del proyecto”.

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Un estudio de causa-raíz

El método de estudio escogido para analizar la situación fue un análisis de causa-raíz. Según explicó EPM, es una metodología basada en el método científico, utilizada en la solución efectiva de problemas a través de la deducción, verificación e investigación de los incidentes, identificando así las causas de falla.

En el inicio, Skava se planteó 28 posibles hipótesis que fueron siendo descartadas a medida que se desarrollaba la investigación, y de las cuales quedaron la erosión (como más probable) y las seis contribuyentes.

Lo que pudo suceder en términos técnicos

Mediante un video render Skava mostró  lo que pudo haber sucedido. La firma lo explicó de la siguiente manera:

1) Sobre la presión y el nivel freático A finales de marzo de 2018 aumentó el nivel del embalse por factores hidrológicos, lo que habría llevado al hangar a pasar de tener un flujo libre a contar con un flujo en transición. En abril, a un flujo de presión y a finales del 2018 retornaría a ser de transición, y posteriormente de presión, poco antes del primer colapso.

El aumento del nivel del embalse provocaría ascenso en el nivel freático del macizo rocoso, pero a una velocidad menor que el aumento de presión al interior del hangar. Por ello durante el comienzo de abril el agua dentro del hangar haría más presión hacia afuera del túnel que el nivel freático del macizo hacia adentro del túnel.

A finales de abril el descenso del nivel del embalse y de la presión de agua dentro del hangar se habrían producido a una velocidad mayor que la de abatimiento del nivel freático del macizo rocoso, invirtiendo la situación y generando una presión hacia dentro del túnel mayor que la del agua dentro del hangar. Lo que llevaría a cambios importantes en la relación  entre la presión del túnel a la roca y de la roca hacia el túnel.

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2) Sobre el suelo. El piso del túnel contaba con cizallas expuestas, cuyo material de relleno es en algunos sectores erosionable. El flujo de agua habría erosionado las cizallas y empezó a arrastrar su relleno. Al removerlo, se habrían generado superficies de debilidad en la roca que quedarían expuestas al flujo. Con el paso del tiempo la erosión, además de tomar el suelo, se habría propagado lateral y verticalmente desde el túnel hacia la roca. Así, el hangar se degradaría.

La falla habría progresado hacia la pared derecha, abriendo una zona vacía en la base del túnel y llevando al desprendimiento de bloques de mayor tamaño. El soporte se habría perdido gradualmente, hasta que en un punto, la cavidad progresa lo suficiente y genera un cambio de forma brusco: se hace una especie de cueva encima del túnel.

Los restos de roca, al caer, generarían un taponamiento, lo que lleva a un aumento del nivel del embalse. Ello aumenta la presión del agua sobre el tapón y, finalmente, se destapa. Pero queda una cavidad inestable que se llena de agua.

Esta cavidad progresa y entra en contacto con la roca y el suelo, que genera socavación hasta el punto en el que la roca no es capaz de soportar. Entonces se genera el desprendimiento de la roca hasta la superficie, dejando a su paso cráter visible.

El desprendimiento genera un nuevo tapón, conformado por roca fracturada, suelo y materia orgánica de permeabilidad muy baja, que se vuelve en el taponamiento definitivo.