Combate a la Colmatación en Embalses y Represas

La solución Integral
en Dragado
Combate a la Colmatación
en Embalses y Represas
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Solución para la colmatación en embalses y represas
Embalses y represas son construidos con el fin de retener una gran cantidad de
agua y poder controlar la descarga de ésta. Con una descarga controlada es posible
asegurar un suministro constante, ya sea para la generación de energía eléctrica, para el
riego en zonas áridas o para asegurar el suministro de agua potable. Es por eso que la
capacidad de almacenaje de agua es uno de los factores claves en el funcionamiento de un
embalse.
Debido a que el agua del río embalsada es frenada por la presa, casi la totalidad de los
sedimentos en suspensión transportados por el río decanta en el embalse, causando que
éste se embanque permanentemente. Cada día el río deposita sedimentos en el embalse y
con cada m3 de material depositado, éste disminuye su capacidad original de almacenaje
de agua. Este proceso a lo largo del tiempo perjudica gravemente la operatividad de
aquellos enormes proyectos hidráulicos.
El Proceso de la Colmatación
El agua tiene la capacidad de transportar material sólido, en suspensión o por arrastre.
Esta capacidad aumenta o disminuye según la velocidad del flujo y el caudal de agua. La
velocidad de la corriente del río disminuye al llegar al embalse por lo que la capacidad de
arrastre de material sólido disminuye. Debido a la disminución de la velocidad del flujo del
agua, la carga sedimentaria va decantando en el fondo del embalse.
Proceso de colmatación de un embalse
En el delta del río decantan los sedimentos más gruesos ya que éstos por su alto peso
específico se ven afectados primero por la disminución de la velocidad del agua. El relleno
con material grueso paulatinamente va avanzando hacia la presa. Los sedimentos de
menor peso pueden avanzar una mayor distancia hacia la presa. En el fondo del embalse
van quedando depositados los sedimentos más finos causando un grave problema en la
calidad del agua, en la capacidad de almacenaje y de funcionamiento en las compuertas
para la descarga de fondo.
Este proceso de sedimentación en las centrales hidroeléctricas además puede causar
graves daños en las turbinas generadoras debido al aumento de la carga sedimentaria que
llega a pasar por las turbinas, causando un desgaste acelerado de éstas.
Parte de una turbina desgastada por material sólido
El proceso de sedimentación es de especial importancia en la cordillera de los Andes
debido al gran desprendimiento de material sólido de esta formación montañosa.
Los Andes es una montaña relativamente joven y en constante movimiento, lo que en
conjunto con el tipo de roca aumenta el proceso de desprendimiento de material sólido que
por lluvia y deshielos es arrastrado hacia los ríos y los embalses construídos en ellos.
Es decir que gran parte de los sólidos suspendidos normalmente en el agua del río
decantan en el fondo de los embalses comprometiendo la capacidad de almacenaje de
agua de éste. Los resultados de la acumulación de sedimentos se pueden apreciar en este
ejemplo del embalse Rungue en (Chile).
Colmatación en el Embalse Rungue
A pesar de tener conciencia del problema, hasta el día de hoy no se ha elaborado una
forma eficiente de combate a la colmatación, aceptando de esta forma una merma de la
vida útil de las represas. La solución que hasta el momento se está aplicando para extraer
los sedimentos acumulados es a través de purgas con las compuertas de fondo o del
secado de partes del embalse para permitir la entrada de maquinaria pesada y así retirar el
material. Esto implica no solamente una significante pérdida de agua (lo que en las
centrales hidroeléctricas es equivalente a la pérdida de energía) sino también perjudica el
funcionamiento de las centrales. La pérdida de agua en embalses de riego o de agua
potable es aún más grave ya que afecta su función principal que es el suministro de agua
constante.
LA SOLUCIÓN
La solución que elaboró la empresa Dragatec S.A. se basa en la limpieza de embalses
con diferentes sistemas de dragado y sin afectar la operación de centrales hidroelectricas,
minizando a la vez la pérdida de agua. Como el dragado se realiza desde plataformas
flotantes, el trabajo se puede realizar mientras el embalse esté con agua y no influye en el
funcionamiento de las centrales ni en el suministro de agua. Además es una forma más
económica de extraer el material, pues se utiliza una sola máquina para extraer y
transportar los sedimentos. Con el dragado es posible limpiar todas las zonas afectadas
por la colmatación y así recuperar la capacidad original de almacenaje de agua de la
represa. En ciertos casos también es posible aumentar la capacidad, profundizando la
represa más allá de la cota de diseño.
La empresa dispone de los equipos adecuados para poder realizar trabajos de este
tipo y tiene una vasta experiencia en la limpieza de embalses en la cordillera de Los Andes.
La clave para poder trabajar en las represas es la forma de extraer. Dragatec S.A., además
de trabajar con los sistemas tradicionales de dragado, está aplicando un sistema de
dragado innovador que permite no solo extraer todo tipo de material, sino también trabajar
sin limitaciones de profundidad. La empresa a través de su alianza con el astillero Asenav
además tiene la ventaja de poder diseñar sus dragas según las condiciones específicas de
los trabajos a realizar. Es así cómo fue posible desarrollar dragas versátiles, modulares,
fáciles de armar y transportar y de bajo peso, lo que facilita de sobremanera el trabajo en
condiciones adversas como los caminos de acceso en mal estado y grandes distancias de
las ciudades.
Metodología de trabajo
El primer paso para realizar el servicio de limpieza en embalses y represas es
una visita en terreno de un equipo de la empresa Dragatec Chile para poder evaluar las
condiciones específicas de la faena. Factores claves para determinar el equipo de dragado
adecuado son:
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Las vías de acceso al embalse
La profundidad
El material (granulometría y compactación) a extraer
La forma de descarga y transporte del sedimento extraído
El lugar de descarga
El volumen del sedimento acumulado
El suministro de agua al embalse
Condiciones climáticas y cambios de niveles del agua.
Es importante mencionar que las condiciones de trabajo varían mucho entre cada uno de
los embalses. Con el fin de poder ofrecer un servicio óptimo es indispensable adecuar el
equipo de dragado a las condiciones reales de cada faena. La empresa Dragatec S.A. en
base a estos datos elabora un plan de trabajo según las necesidades del cliente,
generalmente se divide el trabajo en dos fases:
Fase 1:
Fase 2:
Recuperación de la profundidad original del embalse
Mantención constante del embalse en ciclos definidos por la
velocidad de la sedimentación
El segundo paso entonces es la preparación de una draga y su traslado e instalación
en la faena. Recién ahí puede comenzar la extracción.
Limpieza de Embalse con Proceso de Dragado
Beneficio de la Decolmatación
Los beneficios de este proceso de limpieza incluyen el aumento de volumen del
embalse y la prolongación de su vida útil, la mejora de la operatividad de las compuertas
de fondo, la devolución de los sedimentos naturales al cauce del río, la renovación de la
calidad del agua del embalse, el control de las inundaciones y la provisión de un suministro
de agua más confiable y de más alta calidad para riego, uso doméstico e industrial. Otra
importante ventaja es que el proceso de extracción/limpieza, es aplicable sin detener la
operatividad de las centrales hidroeléctricas..
ESTUDIOS PARA DETERMINAR EL COSTO DE EJECUCION
Los siguientes puntos son el análisis de un estudio sostenible del sistema general de
agua desde el embalse hasta la zona afectada rio abajo.
1.0 PLANIFICACIÓN Y PREPARACIÓN
Reuniones con clientes y visita al lugar, estudio de la información existente disponible,
planificación inicial, recopilación de todos los parámetros principales pertinentes, aclaración
de los siguientes pasos.
2.0 ANÁLISIS DE DATOS
Restricciones hidromorfológicas, cálculo de balances sólidos, pronóstico de desarrollo de
yacimientos, determinación de los sólidos fluyentes/depositados y el uso y evaluación de la
calidad de los sedimentos y criterios ecológicos.
3.0 INSPECCIÓN DEL DEPÓSITO (OPCIONAL)
Examen visual en el lugar, recolección de las restricciones prácticas.
4.0 ELABORACIÓN Y RECOMENDACIONES
Desarrollo y comparación de diferentes soluciones y procesos técnicos, análisis de los
aspectos legales, la estimación de costos, evaluación técnica y económica de alternativas,
recomendaciones técnicas, operacionales, ambientales y económicas.
5.0 COSTE BÁSICO DE ESTUDIO BATIMÉTRICO
Transporte y suministro de equipos de medición /calibración, así como el personal
necesarios, la importación de datos y de información para la presa individual, por cada
presa.
6.0 GRABACIONES DE MEDICIÓN
Esta posición incluye el procesamiento de datos de elevación, así como para conversión a
CAD. Patrón recomendado es de 5 a 20 m. dependiendo del tamaño y la forma del
embalse, aquí: 10 m.
7.0 SIMULACIÓN HIDRODINÁMICA DEL TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
Creación de modelos 3D de tramos fluviales pertinentes, CFD análisis del proceso de
transporte, la evaluación de la erosión y la sedimentación potencial en situaciones de
flujo seleccionado, el pronóstico a largo plazo para el desarrollo morfológico.
8.0 TRANSPORTE DE EQUIPOS
Transporte de equipos de reconocimiento/medición.
9.0 DOCUMENTACIÓN FINAL
Conciliación de los resultados con el cliente, la consolidación de los resultados parciales/
intermedios, la documentación final y reunión de cierre, presentación de los resultados
acordados, la entrega del informe en papel y en versión archivo.
Jan-Thorben Hinrichs | Gerente General
Dragatec S.A.
La solución Integral en Dragado