Con una capacidad de 33 millones de metros cúbicos de agua y una extensión de 3,1 kilómetros, la presa de Semantok en Indonesia es un activo fundamental para controlar las inundaciones y el riego del próspero sector agrícola de Java Oriental.
PT Hutama Karya (Persero) abordó los desafíos únicos del diseño geotécnico del proyecto, incluida la incorporación de suelo arenoso como material de relleno, la reducción de la excavación y la mejora de la seguridad, con el software de análisis y modelado 3D de Bentley y Seequent.
Mejora del nivel de vida con una nueva represa
El distrito de Nganjuk, en Java Oriental, Indonesia, sufre fuertes lluvias anuales, lo que provoca frecuentes inundaciones debido a la escasa infiltración de agua de lluvia en el río Semantok aguas arriba. Para paliar el problema, el Ministerio de Coordinación de Asuntos Económicos de Indonesia inició el desarrollo de la presa de Semantok, valorada en 87,9 millones de dólares.
La presa, ya en funcionamiento, reduce la descarga de las inundaciones de 822 metros cúbicos (por segundo) a 574 metros cúbicos y garantiza la disponibilidad de agua tanto en la estación lluviosa como en la seca. Además, la represa provee irrigación a 1900 hectáreas de tierras agrícolas, lo que aumenta en gran medida la producción de arroz, que es la principal fuente de ingresos del distrito.
”La presencia de esta presa reducirá las inundaciones, aumentará el suministro de agua bruta, mejorará la capacidad de riego y la plantación y desarrollará el turismo como un nuevo centro económico en Java Oriental.
said Amy Rachmadhani Widyastuti,BIM Development Manager for PT Hutama Karya (Persero).
Hutama Karya, un desarrollador de infraestructura de propiedad estatal, tiene una cartera que incluye varias represas en Indonesia, siendo la represa de Semantok una de las más grandes que han desarrollado. Con una longitud de 3,1 kilómetros y una altura de 31,56 metros, esta presa es la más larga del sudeste asiático. El diseño y la construcción de la gran estructura dentro del plazo de 1800 días supuso un reto importante.
Métricas rápidas:
Los ajustes en el diseño de las pendientes ahorraron aproximadamente 1,8 millones de dólares en repeticiones de trabajo y garantizaron la seguridad.
El análisis geotécnico ahorró 2 millones de dólares en la lechada de cimientos y la reconstrucción de pilotes secantes.
Los requisitos de seguridad en taludes de 1:3 (izquierda) y 1:2,75 (derecha) se evaluaron con GeoStudio.
Trabajo con suelo quebradizo y suelto
Cuando el equipo de Hutama Karya comenzó a diseñar la presa de Semantok, rápidamente descubrieron que el terreno inusual presentaba varios problemas. Inicialmente se desarrolló un sistema de lechada como base para la parte principal de la presa, sin embargo, la capa de suelo arenoso quebradizo y suelto causó fugas de agua persistentes por encima de la cantidad máxima permitida.
Como resultado, el equipo tuvo que realizar un análisis del suelo para determinar métodos de diseño alternativos y garantizar que la presa fuera lo suficientemente resistente como para contener el agua de las lluvias intensas, sin inundaciones. Habían planificado utilizar rellenos de roca como el material principal para la presa. Aunque innovador, esto fue difícil de lograr, ya que la cantera cercana no podía producir suficiente roca para esta presa tan extensa sin una excavación profunda y perjudicial.
Dado que la creación de una cantera fuera del sitio tendría un costo prohibitivo, Hutama Karya optó por usar suelo aleatorio en el área como material de relleno, lo que requirió rediseñar el talud de la presa (ya que el suelo funcionaría de manera diferente a los rellenos de roca). También querían emplear el monitoreo remoto en tiempo real para obtener una visión integral del proyecto y mejorar la toma de decisiones y la seguridad.
”Como proyecto estratégico nacional, las partes interesadas de la represa de Semantok estaban preocupadas por la producción y los resultados en todas las fases del proyecto. Se nos recordaba constantemente que la construcción de una represa también aumenta el riesgo de desastres, por lo que se deben tener en cuenta todas las innovaciones posibles para mitigar los riesgos.
said Akhyaarul Azzaqy,Construction Manager at Hutama Karya.
PLAXIS permitió al equipo modelar el relleno del suelo dentro del diseño de la presa propuesto y probar su rendimiento dentro del terreno de la zona. (Imagen: PT Hutama Karya, Persero).
Digitalización para optimizar el diseño
Hutama Karya decidió que podían resolver sus problemas de diseño y optimizar la presa mediante el uso de software de modelado de la realidad y diseño geotécnico de Bentley y Seequent, incluidos GeoStudio, iTwin Capture, PLAXIS y SYNCHRO. Primero realizaron un escaneo láser del área del proyecto, crearon nubes de puntos y las moldearon en una réplica digital del sitio con iTwin Capture.
La réplica digital ayudó al equipo del proyecto a comprender el estado actual del campo y a planificar las ubicaciones de las canteras locales, minimizando la profundidad de la excavación para limitar el impacto en el medio ambiente. A continuación, el equipo importó los datos del modelado de la realidad a su sistema de información de gestión de proyectos a medida, lo que proporcionó al gerente del proyecto información sobre las condiciones en tiempo real.
A continuación, el modelo de realidad se amplió con análisis geotécnico a través de PLAXIS, lo que les permitió simular opciones de cimentación y probar el flujo de agua subterránea. PLAXIS permitió al equipo modelar el relleno del suelo dentro del diseño de la presa propuesto y probar su rendimiento dentro del terreno de la zona.
Aunque el diseño inicial de talud no cumplía con los requisitos de seguridad, utilizaron GeoStudio para evaluar otros diseños de taludes, llegando a darse cuenta de que un talud mayor en el lado izquierdo de 1:3 combinada con un talud menor de 1:2,75 en el lado derecho cumpliría con los requisitos de seguridad tanto para la construcción como para las operaciones, al tiempo que incorporaría el suelo arenoso como relleno.
”Es cierto que el diseño del cuerpo de la presa principal es más ancho que el diseño inicial, pero no necesitábamos excavar la subestructura tan profundamente como el diseño inicial, ya que la capacidad portante de la cimentación es lo suficientemente adecuada,
said Azzaqy.
Por último, para asegurarse de que los cambios en el diseño no afectaran al ajustado plazo, Hutama Karya simuló la construcción con SYNCHRO. Además de probar la viabilidad constructiva del nuevo diseño, la aplicación les ayudó a planificar el proceso de construcción.
El equipo utilizó GeoStudio para evaluar varios diseños para cumplir con los requisitos de seguridad de taludes para la construcción y las operaciones. (Imagen: PT Hutama Karya, Persero).
Mejorar la toma de decisiones ahorra tiempo y dinero
La creación de un modelo de realidad del área del proyecto ayudó al equipo de diseño a comprender el terreno y planificar la cantera. Produjeron el modelo con datos en la nube de puntos en tres días, casi tres veces más rápido que los ocho días que requerirían los métodos convencionales para la validación del diseño.
Los datos en tiempo real producidos por el modelo de realidad combinada y el sistema de planificación de Hutama Karya permitieron al gerente del proyecto mejorar la planificación de la construcción y la toma de decisiones. La organización actualizó con regularidad los datos topográficos y los combinó con datos geoespaciales y BIM, creando un verdadero gemelo digital durante la construcción.
Aprovechar esos datos para ayudar a definir cada paso de la construcción y obtener una visión integral del proyecto en general mejoró la eficiencia en 183 días, lo que ahorró 646 000 dólares y mejoró la calidad de la presa.
El uso del análisis geotécnico para determinar cómo construir la presa de manera segura utilizando el suelo como material de relleno mejoró en gran medida la eficiencia de la construcción. El análisis también les ayudó a desarrollar métodos alternativos para fortalecer de manera segura la subestructura de la presa, incluida la profundización de la zanja de la presa, el corte de los sistemas de paredes con un pilar secante y la aplicación de mantas de soporte y revestimientos de arcilla.
Como resultado, Hutama Karya eliminó la necesidad de construir una cimentación de lechada y reconstruir el pilar secante, lo que supuso un ahorro de 2 millones de dólares. Además, el ajuste del diseño de la pendiente para garantizar la resistencia y la seguridad ayudó a la organización a evitar un repetición de trabajo estimada en 1,8 millones de dólares, al tiempo que garantizaba la seguridad continua.
”Nuestra innovación en la construcción digital utilizando el software de Bentley y Seequent en la presa de Semantok no solo nos ha ayudado a resolver los problemas de ingeniería con datos de alta precisión, sino que también ha creado una infraestructura más sostenible hacia un medio ambiente más saludable, un mayor bienestar y un impulso al crecimiento económico.
said Rachmadhani Widyastuti.
El ajuste del diseño de la pendiente para garantizar la resistencia y la seguridad ayudó a la organización a evitar una repetición de trabajo estimada en 1,8 millones de dólares, al tiempo que garantizaba la seguridad continua. (Imagen: PT Hutama Karya, Persero).