La solución Integral en Dragado Combate a la Colmatación en Embalses y Represas Avda. España 1135 - Tel.: 00 56 63 363100 - Fax.: 0056 63 216133 - Valdivia - Chile Email:[email protected] - www.dragatec.cl 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: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 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