CAPITULO 1 El Proyecto Hidroenergético y de Irrigación Olmos El Complejo Hidroenergético y de lrrigación Olmos está llamado a convertir en realidad el anhelo de muchos años del pueblo peruano de ver jardines y campos florecientes en las pampas de Olmos, y a llevar a cabo los programas de desarrollo energético y agrícola al Norte del Perú. Partiendo de este punto se quiere resolver por vía técnica el "reto que nos da la naturaleza" consistente en que en la vertiente del Pacífico, zona de las pampas Olmos, existe todo lo necesario para el desarrollo intensivo de la agricultura a excepción del recurso hídrico, que sí lo hay en la otra vertiente. 1.1 Generalidades 1.1.1 Concepción Básica del Proyecto El Proyecto Olmos es un conjunto de obras de alta ingeniería que permitirá la irrigación de tierras, así como la generación de energía hidroeléctrica con el objetivo de aportar al desarrollo de las actividades productivas del país, en especial de la zona norte. El Proyecto consiste en el aprovechamiento de los Recursos Hídricos de los ríos Huancabamba, Tabaconas y Manchara ubicados en la cuenca del Atlántico, derivándolos por intermedio de un Túnel Trasandino hacia la cuenca del Pacífico, para irrigar tierras actualmente eriazas y generar energía hidroeléctrica. Este proyecto fue identificado a comienzos del siglo pasado con el propósito fundamental de derivar recursos hídricos de la vertiente del Atlántico hacia la del Pacífico, con la finalidad de incrementar la producción agropecuaria en terrenos de la costa que, por el reducido nivel de precipitación media anual de la zona y pese a la excelente calidad de los suelos, pueden calificarse como desértico; así como para la producción de energía hidroeléctrica. 1.1.2 Antecedentes La idea de trasvasar aguas desde la vertiente del Atlántico de los Andes Peruanos hacia la vertiente del Pacífico, existe desde el año 1922. A partir de ese año, varias tentativas fueron emprendidas por diferentes científicos, entre quienes en primer término se han de señalar a los ingenieros Muro, Sutton, Mercado y Antúnez de Mayolo para encontrar una solución óptima de este problema técnicamente complejo. Prácticamente, en todos los casos el trasvase se proponía para usos múltiples. 4 Sin embargo, la atención principal se dedicaba a la irrigación considerándose la producción de energía como factor secundario. A partir de fines de la década de los años 60 del siglo pasado, dado el creciente interés por los problemas de energía y sobre todo por las fuentes de energía renovable como es la energía hidráulica, el factor energético en el Proyecto Olmos cobró considerable importancia. Se le designó al Proyecto como hidroenergético y de irrigación. Esta circunstancia, con mayor razón resalta el propósito múltiple de la obra del Complejo Olmos. Entre los informes más importantes se encuentra el "Proyecto de Irrigación de las Pampas de Olmos" realizado por la firma italiana "Italconsult" en 1963 - 1966. Este proyecto que por su carácter corresponde al nivel de Pre-Factibilidad. Aquí se plantea la utilización de los caudales de tres ríos: Tabaconas, Huancabamba y Chotano, previendo el trasvase aproximado de 1.4 Km3 anuales para irrigar 87,000 Ha y producir energía en dos Centrales Hidroeléctricas con una potencia instalada total de 520 MW. Según el proyecto italiano, la construcción estaba prevista para 26 años, lo cual hacía difícil la solución al problema de ejecución del Proyecto, y obligó a buscar una solución para definir una Primera Etapa. 1.1.3 Descripción Geográfica de la Zona del Proyecto La zona del Complejo Olmos ocupa el territorio correspondiente a tres departamentos del Norte de la República del Perú: Lambayeque, Piura y Cajamarca ubicándose entre los paralelos 5°10' y 6°30' de latitud Sur y entre los meridianos de 79° y 80° de longitud Oeste. La ubicación geográfica del Proyecto Olmos se ilustra en la gráfica 1.1. En cuanto a las condiciones naturales, la zona del Proyecto se ubica en parte en el litoral del Pacífico (llamado también Costa o zona de pampas), y en parte en dos Cordilleras de los Andes Peruanos. La Cordillera próxima al Pacífico se llama Occidental, la segunda es un ramal de la Cordillera Central. Entre las dos cordilleras se sitúan las cuencas receptoras de los ríos Huancabamba y Chotano, tras la segunda cordillera, las cuencas del Tabaconas y del Chunchuca. Estos ríos son afluentes secundarios del Río Marañón. Las cumbres más altas de la Cordillera Occidental forman una divisoria con el flanco occidental bajando hacia el Pacífico y con el flanco oriental formando la vertiente del Atlántico de los Andes peruanos. La zona del Proyecto Olmos se caracteriza por una serie de condiciones favorables, en relación con otros Complejos hidroenergéticos y de irrigación, a saber: • • • • • • Condiciones topográficas e hidrográficas favorables para el trasvase de caudales necesarios para la agricultura, habiendo al mismo tiempo posibilidades de aprovechamiento hidroenergético de la caída total que se obtiene con el trasvase. Condiciones favorables de ejecución de las obras para la zona de riego y de implementación para las Líneas de Transmisión Eléctrica desde las Centrales hasta los usuarios. Condiciones climáticas favorables (excepto la poca cantidad de precipitaciones en la Vertiente del Pacífico). Infraestructura desarrollada en existencia, incluidas las carreteras en la zona de obras. Disponibilidad de la mano de obra. Disponibilidad de la población que se dedica tradicionalmente a la agricultura. 5 Las áreas principales de las futuras obras hidroenergéticas son: • • • Área de la Vertiente Atlántica, zona del Río Tabaconas, desde donde se propone trasvasar parte de la escorrentía hacia el Río Huancabamba. Área de la Vertiente Atlántica, situada en los cursos medios del Río Huancabamba donde se ubicará el embalse de regulación y el portal de entrada del Túnel Trasandino, el cual será utilizado para el trasvase de caudales a la Costa del Pacífico. Área de la Vertiente del Pacífico, zona del Río Olmos, donde se ubicará el portal de salida del Túnel Trasandino, las Centrales Hidroeléctricas y el embalse para la regulación de los caudales luego de su aprovechamiento energético. La red vial que enlaza estas áreas, está representada por tres carreteras principales: ¾ Carretera Panamericana con revestimiento asfáltico. En el Km 750 de esta carretera se encuentra la ciudad de Chiclayo. En los kilómetros 855 y 970 de la misma parten respectivamente al Este dos carreteras, una Olmos – Corral Quemado y la otra, hacia la ciudad de Huancabamba. ¾ Carretera Olmos – Corral Quemado, enlaza la Vertiente del Pacífico con el Valle del Río Huancabamba. En el Km 50 se cruza el paso Abra Porculla, a una altitud de 2,144 msnm. En el Km 96 en la cuenca del Huancabamba, se sitúa la boquilla de la Presa Limón. ¾ La carretera a la ciudad de Huancabamba es el acceso más difícil de la zona del Proyecto. El paso sobre la primera Cordillera, la Occidental, está a una altitud del orden de 3,500 msnm. ¾ Hacia la Zona de Tabaconas, el camino va desde la ciudad de Huancabamba, por Sondor y termina en el poblado Tabaconas pasando por el punto denominado Cruz Chica, situado a una altitud de 2,700 msnm. Este camino es de tierra afirmada siendo de acceso difícil en el período de lluvias, a causa de deslizamientos y derrumbes. 6 Figura 1.1: Ubicación geográfica del Proyecto Olmos 1.2 Condiciones naturales La zona de ubicación del Proyecto Hidroenergético y de Irrigación Olmos se caracteriza por las condiciones naturales sumamente variadas tanto por el relieve y el clima como por la geología e hidrografía, lo cual, a su vez determina la diversidad del carácter y del grado de influencia de estos factores en las condiciones de la ejecución y de la operación de las obras. Por sus condiciones naturales, la región considerada se divide en dos zonas netamente diferentes una de otra: zona de las pampas y zona de los Andes. La zona de las pampas ocupa una faja ancha a lo largo del litoral del Océano Pacífico, representando un llano poco accidentado con suelos aptos para la agricultura. El llano es atravesado por numerosos ríos que nacen en vertientes de montañas y se secan durante el período de estiaje. Es en la zona de las pampas donde se ubica la cuenca del Río Olmos, la misma que se examina en el presente capítulo. La zona de los Andes se extiende al Este de la zona de pampas y representa una región típicamente montañosa, constituida por rocas y material detrítico. En esta zona se ubican las cuencas de los ríos Huncabamba y Tabaconas. 7 1.2.1 Orohidrografía La región donde se ubicará el Complejo Hidroenergético y de lrrigación Olmos, se divide en dos zonas marcadas: la zona de las pampas y la de los Andes. La zona de pampas ocupa una franja ancha en la costa norte del Pacífico, entre las ciudades de Chiclayo y Piura separados 270 Km una de la otra por la Panamericana. La pampas representan una llanura poco accidentada con una vegetación matosa muy escasa. Los suelos son areno - arcillosos y arcillo - arenosos de alta fertilidad; sin embargo, el clima árido y la falta de recursos hídricos de esta región retienen un desarrollo agrícola intensivo. La zona de pampas es atravesada por numerosos ríos de acción intermitente que tienen su origen en las laderas montañosas. Sus cursos superiores se caracterizan por grandes pendientes y corriente torrencial. Los principales ríos de la Costa del Pacífico dentro de la región en estudio son Olmos, Motupe y La Leche. La Zona de los Andes se extiende hacia el Este de la zona de pampas representando un sitio montañoso típico compuesto por rocas duras o depósitos de un material detrítico flojo. La vegetación típica de esta región son cactus y árboles escasos. En la zona de los Andes están ubicadas las cuencas de los ríos Huancabamba y Tabaconas. A continuación se da una breve descripción hidrográfica de algunos de los principales ríos y afluentes del Proyecto Olmos. 1.2.1.1 El Río Shumaya. Afluente de la margen izquierda del Río Huancabamba que confluye con éste a 69 Km aguas arriba de su desembocadura. El Río Shumaya nace a la cota 2,800 msnm en la vertiente occidental de la Cordillera Central, escurriendo hacia el Suroeste hasta la confluencia con el Río Huancabamba. La desembocadura de este río en el Huancabamba forma casi un ángulo recto. La longitud de este río es de 11.6 Km y su área de captación de 45.2 Km². La pendiente media del río es de 0.06 y la velocidad de la corriente durante el estiaje es de 1.2 a 1.5 m/s. El cauce está constituido por cantos, guijarros y fragmentos de rocas. La cuenca del río Shumaya tiene forma triangular, el ancho promedio de su cuenca es de 4.9 Km, siendo de 8.7 Km en la parte superior y 1.5 Km en la parte inferior. La longitud de la divisoria es de 35 Km. En el Noroeste (curso superior de la cuenca) el río Shumaya limita con la cuenca de la Quebrada Granadillas. La altitud media de la cuenca del Shumaya está a la cota 2,496 msnm. 1.2.1.2 El Río Tabaconas Este río es montañoso que toma su origen en las montañas Llorón de la Cordillera Central a una altitud de 3,300 m y corre hacia Suroeste. La desembocadura del Río Tabaconas está en la confluencia del mismo con el Río Chinchipe. La longitud del río hasta el eje de la presa escogido es de 22 Km, el área de captación de 130 Km². En ambas márgenes del Río Tabaconas hay numerosos afluentes caudalosos siendo los más grandes: Coyona, Chorro, Cachanga, Granadillas, Manchara y Culebra. Todos los afluentes del Río Tabaconas nacen en alta montaña, a una altitud mayor a 3,000 m. La pendiente media del río Tabaconas es de 0.07. Las velocidades medias de la corriente durante el período de aforos de 1977 8 fluctuaron en el eje de la presa entre 0.85 m/s en estiaje y 2.37 m/s en crecidas. La velocidad máxima es igual a 3.78 m/s 1.2.1.3 El Río Manchara Es uno de los más grandes afluentes del Río Tabaconas tanto por el área de captación como por el caudal. El río nace en la vertiente oriental de la Cordillera Central a una altitud de 3,200 msnm y corre rumbo al NE. Este río desemboca en el Río Tabaconas a 64 Km aguas arriba de su desembocadura. La longitud del Río Manchara es de 13.5 Km y el área de captación de 136 Km². La cuenca del río está cubierta en 80 % por una selva pantanosa de difícil acceso. Las velocidades promedias de la corriente, medidas durante el período de aforos en la Estación El Alto, fluctuaron entre 0.5 m/s, en estiaje, y 1.4 m/s durante las crecidas. Los afluentes principales del Río Manchara son Azimán y Cortadera. 1.2.1.4 El Río Olmos Este río nace en la Cordillera Occidental a una altitud de 2.100 msnm discurriendo en dirección occidental hacia el Océano Pacífico. La longitud del río medida hasta el cruce con la carretera Panamericana es de 41.1 Km, siendo su cuenca colectora de 306 Km². La cuenca del río tiene la forma de una hoja de 29.3 Km de largo y 10 Km de ancho. La red hidrográfica de la cuenca está bien desarrollada. Los afluentes más importantes son las quebradas Salitre, Lajas, Remato, Blanco, Boliches, El Cruce, Naranja, Overal y otros. Las pendientes del río varían entre 0.05 en cursos superiores, 0.025 en cursos medios y 0.01 en cursos bajos. La pendiente media del río es de 0.05, la altitud media de su cuenca es de 1,260 msnm. La Cuenca de Olmos limita al Norte con el Río Cascajal y al Sur con el Río Olós, al Este con el Huancabamba. La velocidad de la corriente en el período de estiaje es de 0.2 a 0.5 m/s, en el de las avenidas de 1.7 a 2.0 m/s, aumentando a veces hasta 2.7 m/s. 1.2.1.5 La Quebrada Lajas Esta quebrada tiene un curso de agua típicamente torrencial formándose, en algunos tramos, saltos de agua de 3 a 7 m de altura. El cauce labrado en roca de basamento, es bastante estable; tiene su ancho en el estiaje de 1.0 a 1.5 m y en las crecidas, de 6 a 8 m. La velocidad media de la corriente en estiaje es del orden de 0.20 m/s. Periódicamente, en estiaje, la quebrada no tiene escorrentía constante. Durante las crecidas torrenciales la velocidad de la corriente, según las mediciones, alcanza 3 m/s. La pendiente media en el tramo es de aproximadamente 0.032. Esta quebrada desemboca al Río Olmos en la margen izquierda, a 4 Km aguas arriba de la Estación de aforo Molino. 1.2.2 Condiciones Climáticas Los factores principales de la formación climática de la zona de ubicación de las obras hidráulicas del Complejo Olmos son los que siguen: • Situación geográfica de la región ubicada en latitudes ecuatoriales y tropicales (aproximadamente entre 5°10' y 6° 30' S) causantes de cantidades elevadas de radiación solar. 9 • Conformación geográfica cuya particularidad principal son los Andes extendidos a lo largo de la costa occidental, los que crean una barrera insuperable para las masas de aire provenientes de las cuencas del Atlántico y Pacífico. El clima de la región presenta unos cambios bruscos en la Vertiente del Pacífico con un clima árido y tropical. El clima seco de la Vertiente del Pacífico se debe a que durante todo el año la región está bajo la influencia de alta presión atmosférica. Los alisios del Sur y Suroeste que predominan durante todo el año, y que traen aire tropical quedan enfriados, al pasar sobre la corriente fría peruana de Humbolt. Esto hace disminuir su humedad absoluta y, una vez en la costa, ya no originan precipitaciones. Aparte de esto, la corriente peruana (cuyas aguas son de 7°C más frías que las del Océano Pacífico) hace disminuir también la temperatura anual del aire de la costa de unos 6°C en relación con la costa Atlántica de Brasil situada en la misma latitud. Las cadenas de la Cordillera Oriental hacen imposible la penetración de las masas de aire ecuatoriales desde oriente hacia las zonas altas de la Sierra. Como resultado las laderas orientales de sotavento reciben precipitaciones abundantes durante todo el año (las máximas son de octubre a mayo). Para dar una característica climática del área del Proyecto perteneciente a las cuencas de los ríos Huancabamba, Tabaconas y Olmos, han sido utilizados datos de observaciones efectuadas en varias estaciones meteorológicas En la tabla 1.1 se muestran las coordenadas ubicación de algunas estaciones de la Vertiente Atlántica ( Huancabamba, Tabaconas, Limón) y de la vertiente del Pacífico (Granja Experimental, Mano de León, Olmos). Cabe señalar que esta tabla y la mayoría de los capítulos 1,2 y 3 han sido extraídas del “Estudio definitivo del Proyecto Hidroenergético y de Irrigación Olmos” de 1980 y en lo posible han sido actualizadas. Las tablas que no pertenecen a esta fuente están debidamente referenciadas. Tabla 1.1 Estaciones meteorológicas - cuencas ríos Huancabamba, Tabaconas y Olmos Estación Metereológica Huancabamba Tabaconas Granja Experimental Mano de León Limón Olmos Latitud Sur 5 15' 5 19' 5 50' 5 51' 5 63' 6 01' Coordenadas Longitud Oeste 79 28' 79 18' 79 49' 79 43' 79 20' 79 47' Altitud, m 1,950 1,860 120 190 1,130 160 1.2.2.1 Temperatura del aire La temperatura media anual del aire, según las estaciones de la Vertiente del Pacífico fluctúa entre 23.9° C y 24.7° C, siendo la temperatura máxima de 39º C y la mínima 6.2º C. En la vertiente del Atlántico, en la zona de ubicación de las obras hidráulicas, la 10 temperatura media anual del aire, medida en la estación meteorológica de Limón es de 25.9° C. La temperatura máxima absoluta alcanzó, según las observaciones en Limón, 44.6º C , y la mínima absoluta se registró en 3.4° C. Las fluctuaciones interanuales de la temperatura media mensual del aire en las vertientes del Pacífico y del Atlántico son despreciables. El mes más cálido en la vertiente del Pacífico es Febrero (de 26.50°C a 26.8°C), el más frío, Julio (de 20.7°C a 21.1°C). Las fluctuaciones entre la temperatura diurna y la nocturna son más considerables. Los valores medios de la temperatura del aire observados en las estaciones meteorológicas, se muestran en la tabla 1.2. Tabla 1.2 :Temperaturas medias mensuales y anuales del aire, °C Mes y Año I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Año La Viña 1965 - 1998 26.3 27.2 27.1 25.9 24.0 22.2 21.0 21.3 22.0 22.6 23.1 24.7 23.9 Estación Metereológica Los Positos Limón 1965 – 1998 1965 - 1995 26.8 26.0 27.3 25.8 27.4 25.9 26.4 25.6 25.0 25.8 23.2 25.3 22.0 25.1 22.2 25.9 22.9 26.5 23.6 26.5 24.1 26.7 25.4 25.7 24.7 25.9 Tabaconas 1965 – 1995 17.5 17.6 17.8 17.8 17.6 16.8 16.2 16.7 17.5 17.9 18.2 17.9 17.5 1.2.2.2 Humedad del aire El promedio de la humedad relativa anual del aire en las estaciones meteorológicas de la Vertiente del Pacifico varia entre 70 % y 75 % y el de la Vertiente del Atlántico entre 64 % y 88 %. Las fluctuaciones mensuales de la humedad relativa durante un año es pequeña, no pasa de un 10 %, en cambio, la diferencia entre la humedad diurna y nocturna es notable. La humedad máxima nocturna en la Vertiente del Pacífico varía de 85 % a 95 % y la mínima diurna, de 45 a 55%. Los datos sobre la humedad relativa del aire se muestran en la tabla 1.3. 11 Tabla 1.3 Humedad relativa media mensual y anual en % Mes y Año I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Año Huancabamba 1951 - 1974 1978 - 1980 71 71 71 71 67 64 62 61 61 62 64 68 66 1.2.2.3 ESTACIÓN METEREOLÓGICA Tabaconas Limón La Viña Positos Pasabar 1965 - 1974 1965-1974 1968 - 1998 1965 -1998 1965-1996 1978 - 1979 87 66 69 72 67 88 68 69 73 69 88 67 71 75 72 89 64 72 75 72 90 65 74 74 72 91 65 75 75 73 90 64 75 75 73 88 62 75 74 73 89 59 73 73 71 87 62 71 72 71 85 61 71 71 70 86 61 70 70 69 88 64 72 74 71 Precipitaciones En las cuencas de los ríos Huancabamba, Tabaconas y Manchara, en la vertiente del Atlántico, las precipitaciones tienen un registro base en el período comprendido entre 1964 y 1980 en tres estaciones meteorológicas y 20 puestos pluviométricos. Esto ha permitido obtener un cuadro representativo de la cantidad de distribución de precipitaciones dentro de las cuencas de dichos ríos a ser aprovechados en el trasvase. La cantidad media anual de precipitaciones según lo registrado, se muestra en la tabla 1.4. Cabe señalar que el período de registros señalado en la tabla está referido a una información homogeneizada y complementada de la información base histórica. En el siguiente capítulo se mostrará las precipitaciones correspondientes a la cuenca del Río Huancabamba. Tabla 1.4 : Precipitaciones medias anuales (mm) de la Vertiente Atlántica Cuenca Tabaconas Manchara Estación Altitud Precipitaciones Período de registros m.s.n.m medias anuales complementados 1 Chichilapa 2,200 1782 1964 - 1995 2 Ysua 1,950 1,156 1964 - 1995 3 Tabaconas 1,860 1,035 1964 - 1995 4 Huascaray 2,700 1,240 1964 - 1995 5 Manchara Alto 1,970 3,039 1964 - 1965 6 Barrizales 2,060 2100 1964 - 1995 7 Manchara Bajo 1,600 1,492 1964 - 1995 12 La fuente principal de formación de las precipitaciones son las nubes pluviosas procedentes de la cuenca del Amazonas. Esta fuente de alimentación viene condicionando el proceso temporal equivalente de la caída de precipitaciones en la cuenca de Tabaconas Manchara y en la del Huancabamba. Por otro lado, la diferencia de condiciones topográficas, viene a ser causa de una considerable diferencia cuantitativa de las precipitaciones de estas cuencas. En la cuenca de Tabaconas cae la parte principal de precipitaciones, en la cuenca del Huancabamba, una parte insignificante. La cuenca de Tabaconas es una especie de "Trampa" gigantesca natural para las nubes las cuales entregan su masa principal justamente en la cuenca del Tabaconas determinando así un alto grado de regularidad de caudales de los ríos de esa parte. Una pequeña parte de las nubes procedentes de la cuenca amazónica pasa por la divisoria de aguas entre las dos cuencas dejando la parte restante en la cuenca del Huancabamba. En las cuencas de los ríos de la vertiente atlántica se ve bastante bien la relación entre la cantidad de precipitaciones y la altitud o cota msnm. En la cuenca del Tabaconas se registra el aumento de precipitaciones desde 1,000 – 1,100 mm a las cotas 1,800 – 2,000 msnm (Tabaconas, Ysua) hasta 2,200 mm a las cotas 2,100 - 2,200 msnm (Chichilapa). En la cuenca del Manchara desde 1,600 mm a la cota 1,600 msnm (Manchara Bajo); hasta 3,000 mm a las cotas del orden de 2,000 msnm (Manchara Alto). En las altitudes mayores (3,000 - 3,500 msnm) especialmente en las "trampas" locales, formadas con semianillos de las puntas de montañas, las precipitaciones anuales pueden aumentar hasta más de 4,000 5,000 mm. La misma relación se presenta en la cuenca del Huancabamba la cual se detallará en el siguiente capítulo. En la vertiente del Pacífico se efectuaron registros en 20 estaciones. De éstas, son de bastante interés las estaciones de Los Pocitos, Pasabar, Motupe y la Viña. Los datos para estas estaciones se consignan en la tabla 1.5. El análisis de la información obtenida indica que en la vertiente del Pacífico se ha registrado una cantidad de precipitaciones muy baja lo cual a su vez va condicionando una escorrentía superficial poco cuantiosa e inconstante. 13 Tabla 1.5 : Precipitaciones medias mensuales y anuales en la vertiente del Pacífico en milímetros (mm) Estación Metereológica Mes Los Positos Pasabar Motupe La Viña 1965 - 1998 1978 - 1995 1965 - 1998 1968 - 1998 Enero 28,9 13,6 25,9 8,9 Febrero 48,2 28,6 42,4 17,1 Marzo 111,2 97,1 102,9 48,7 Abril 48 35,1 38,3 22,7 Mayo 13,6 20,4 10,4 9,7 Junio 2,5 6,6 4,7 1,5 Julio 0,9 0,2 0,1 0,1 Agosto 0,2 0,1 0,8 0,3 Septiembre 1,3 0,7 1 0,6 Octubre 3,7 2,9 2,7 1,5 Noviembre 2,6 2,7 1,9 1,3 Diciembre 5,8 6,8 4,8 1,2 266,9 214,8 235,9 113,6 Medio anual Del análisis del cuadro anterior se afirma que la distribución de las precipitaciones durante el año es irregular; la mayor cantidad de las mismas (60 a 80 % de la norma anual) corresponde fundamentalmente al mes de marzo, y la menor cantidad, a junio - agosto. Hay años en que durante varios meses (mayo - diciembre) no hay precipitaciones. Pese a la pequeña cantidad de precipitaciones en la vertiente del Pacífico, pueden ocurrir lluvias torrenciales (de enero a abril y más a menudo, de marzo a abril) con máximos diarios que pueden llegar hasta 145 mm 1.2.2.4 Vientos Los vientos predominantes en la vertiente Atlántica durante todo el año son los que soplan del Sur y del Este. Es así que en la estación meteorológica de Limón los vientos del Sur son los que predominan, alcanzando velocidades máximas de 25 m/s. En la cuenca del Tabaconas predominan los vientos del Sur y del Este, siendo la velocidad máxima de 18 m/s. Según los datos de las estaciones meteorológicas de la Vertiente del Pacífico, los vientos que predominan son los que soplan del Oeste y Sur - Oeste con velocidades medias anuales, de 2.1 a 2.2 m/s. 14 1.2.2.5 Evaporación La evaporación media en la vertiente del Pacífico (embalse Olmos), para el período de observaciones resultó ser de 2,000 mm/año. Los resultados obtenidos en estos evaporímetros han sido corregidos mediante el coeficiente de reducción de 0.8. Asimismo la evaporación media interanual en la vertiente del Atlántico (embalse de Tabaconas) para el período de observaciones resultó ser de 950 mm. Al crear embalses en los cálculos hidroeconómicos no se considera la evaporación desde la superficie de agua sino las pérdidas adicionales por evaporación. Las pérdidas por evaporación adicionales constituyen la diferencia entre la evaporación desde la superficie acuática y la evaporación desde el suelo inundado por el embalse. La evaporación desde el suelo, antes de que el embalse se llene, se determina con la ecuación del balance de agua (diferencia entre las precipitaciones y la escorrentía). La escorrentía en el área del embalse Olmos prácticamente no existe y las precipitaciones son escasas (cerca de 200 mm/año). Por lo tanto, para los cálculos hidroeconómicos se puede adoptar con cierta reserva, las pérdidas adicionales equivalentes a la evaporación desde la superficie de agua, o sea, 2,000 mm/año. La lámina anual escurrida de precipitaciones dentro del área de la zona a inundar es de 158 mm. Las precipitaciones son de 310 mm/año, según los registros de la estación de Limón. Aquí lo mismo que para el embalse Olmos, las pérdidas por evaporación fueron aceptadas con cierta reserva, iguales a la evaporación desde la superficie del agua, o sea, de 2,000 mm/año. Las pérdidas anuales por evaporación para el embalse de Tabaconas son de 500 mm/año, siendo la lámina de la escorrentía de precipitaciones media interanual de la zona del embalse de 630 mm y las precipitaciones anuales de 1,039 mm/año. 1.2.3 Régimen hidrológico Todos los ríos de la región en estudio se alimentan principalmente de lluvias y relativamente poco de aguas freáticas. Hacia el Este de la divisoria continental, en las cuencas de los ríos Huancabamba y Tabaconas donde hay lluvia durante todo el año, la parte de las aguas subterráneas en la alimentación de la escorrentía es despreciable. En la vertiente del Pacífico las precipitaciones son menos intensas y ocurren, por lo general, en un período más corto, de Enero a Abril, por lo tanto, el porcentaje de alimentación freática aumenta. De este modo, el régimen hidrológico de los ríos de las Vertientes del Atlántico y del Pacífico es algo distinto. A continuación se da una breve descripción del régimen hidrológico en los ríos Huancabamba, Tabaconas y Olmos. 1.2.3.1 Río Huancabamba La alimentación y la formación principal del escurrimiento del Huancabamba ocurre dentro de los límites de la llamada depresión del Huancabamba, donde las precipitaciones son más abundantes. El río, como es sabido, se alimenta casi exclusivamente con lluvias, siendo de papel secundario la alimentación con las aguas de subsuelo. La mayoría de las numerosas quebradas que existen entre las ubicaciones examinadas no ofrecen, por regla general y durante la mayor parte del tiempo aumento adicional de escurrimiento. Se eleva el caudal únicamente en el período de precipitaciones y de 15 aparición de la ola de avenidas con duración no mayor de 5 días. Una de las principales quebradas es la de Piquijaca (San Felipe) donde el caudal medio anual se estima en promedio de 1.5 m3/s. En esta zona opera una numerosa red de canales menudos que captan agua para los agricultores. Según los estimados hechos, la captación del período de máxima vegetación de las plantas (de mayo a noviembre) equivale a 1 hasta 1.5 m³/s. Todo esto en conjunto hace deducir, que efectivamente, el incremento de la aportación en este tramo es bastante pequeño. El rasgo característico del régimen hidrológico de esta cuenca es que los niveles bajos no se mantienen largo tiempo, como durante el estiaje. Los niveles altos se mantienen durante varios días, generalmente de noviembre - diciembre, a veces, en enero. El carácter de variación de los caudales de agua corresponde a las fluctuaciones de nivel. 1.2.3.2 Ríos Tabaconas y Manchara Las fluctuaciones de niveles de agua en el Río Tabaconas tienen una forma multipuntual o de sierra, igual a las del Huancabamba. Las elevaciones bruscas de niveles a causa de lluvias se pueden registrar durante todo el año. Los niveles más altos del año pueden observarse en cualquier mes, sobre todo en el Río Manchara, afluente del Tabaconas. Tanto en el río principal, como en su afluente con los ascensos y descensos de cada crecida grande se suman las elevaciones de niveles a causa de lluvias de corta duración, que finalmente forman una continuidad del período de avenidas y aumenta su duración. En los ríos de la cuenca del Tabaconas no se observa un período determinado de estiaje. Los niveles relativamente bajos se observan más frecuentemente en Julio y de Noviembre a Diciembre. Estos niveles se mantienen durante 6 a 15 días. La particular característica que tienen los ríos Tabaconas y Manchara es el alto grado de estabilidad del caudal lo que se debe más que nada a una alimentación atmosférica bastante permanente en el tiempo. El carácter de variación de los caudales de agua corresponde a las fluctuaciones de nivel. Los hidrogramas tienen carácter de muchas puntas en cualquier año hidrológico. 1.2.3.3 Río Olmos El régimen hidrológico de la cuenca de Olmos es muy diferente a la del de Tabaconas y a la del Huancabamba. Aquí durante el año se destacan dos períodos hidrológicos bien marcados: período de lluvia y período seco. El período de lluvia se prolonga, generalmente, de Febrero a Julio. En este período las avenidas torrenciales se suceden una tras otra sobreponiéndose una sobre otra. Los niveles decrecen notablemente en junio y julio, llegando después el período de estiaje, suspendido a veces, por avenidas no considerables. En este período la alimentación principal del río es la subterránea. En la zona montañosa de la cuenca en el río se observa un caudal bajo durante todo el período seco. Así en el año seco 1979, durante el período de estiaje se observaron caudales de 3 -5 l/s en las estaciones Molino (Olmos) y Succha (Lajas). Al llegar el río a las pampas en la región de las Obras, la escorrentía del Olmos se hace periódica durante el año y se observa principalmente en el período de lluvias. Durante este período pasa prácticamente del 80% al 90% de la escorrentía anual. 16 1.2.4 Condiciones geológicas e hidrogeológicas La conformación geológica de la región de estudio se determina por las principales estructuras del Norte de La Cordillera de los Andes Peruanos. La región está constituida por un macizo potente de rocas metamórficas y vulcanógenas interrumpidas por una intrusión de granitos. Un amplio desarrollo de fallas tectónicas determinó la estructura fragmentada de la región. La situación tectónica tensa se manifiesta también por una actividad neotectónica y por una alta sismicidad (8 grados). Las zonas premontañosas y los valles de los ríos y están constituidos por formaciones cuaternarias diferentes por su composición y origen. La capa freática se drena en la Vertiente del Atlántico encontrándose en las cotas próximas al nivel del río. Cerca de la superficie, las aguas subterráneas poseen una agresividad ácida, alcalina y carbonítica. En los flancos son frecuentes los procesos de desestabilización, incluyendo deslizamientos de rocas. El Túnel Trasandino con una longitud de 19.3 Km es la obra mas importante del Hidráulico Limón y de todo el Complejo, atravesando la principal divisoria continental a una profundidad de hasta 2,000 m. El trazado del túnel atraviesa rocas de los complejos metamórfico, efusivo e intrusivo, todas afectadas por fallas tectónicas de diferentes órdenes principalmente de buzamiento subvertical y orientados a noroeste y noreste. Se espera que rocas debilitadas por el tectonismo constituirán un 20 a 25 % de la longitud del trazado. El valle del Río Olmos está conformado por rocas metamórficas representadas por esquistos y areniscas atravesados por granodioritas, así como por dacitas andesíticas subvolcánicas. El fondo del valle está constituido por guijarros aluviales de 10 a 15 m de potencia depositados, en el curso inferior del valle, sobre arcillas arenosas y guijarros aluvial-marinos de 15 a 35 m de potencia. Las rocas de basamento, fuera de la zona de meteorización, son duras, pero en superficie los esquistos, areniscas (en menor grado) y granitoides están intensamente meteorizados y alterados hasta convertirse en un material arcillo-cascajoso. El macizo rocoso de basamento es afectado por frecuentes fallas tectónicas de diferentes tamaños que determinan la estructura fragmentada del macizo. El Hidráulico Olmos comprende una presa y dos desagües. Los cimientos de la presa Olmos están constituidos por depósitos aluviales de grava y guijarro. Estos depósitos tienen un espesor medio de 10 m, recubriendo los depósitos aluvial-marinos de arcilla arenosa y guijarros del Cuaternario medio e inferior, con un espesor de 15 a 35 m. El basamento rocoso del fondo y de los estribos forma areniscas metamorfizadas intercaladas de esquistos arcillo-micáceos del Paleozoico inferior, rotas en el flanco derecho del valle, por una intrusión de granitoides. En las rocas de basamento se destacan subzonas de rocas eluviadas debilitadas por meteorización y distensión, de rocas duras pero fisuradas y de rocas sanas. Los cimientos y los estribos de la presa se prestan bien para la construcción de una presa de materiales sueltos. La ejecución de una pantalla de impermeabilización se recomienda en los terrenos más permeables gravas aluviales en el fondo y rocas más meteorizadas de los estribos. Los desagües del Hidráulico Olmos se ubican en areniscas metamorfizadas y 17 esquistos arciIloso-micáceos. Se puede afirmar que las condiciones geológicas de las obras de desagüe son satisfactorias. Las aguas subterráneas y superficiales poseen una agresividad ácida y carbonática respecto al concreto. Además, las aguas subterráneas de rocas tienen una agresividad sulfática débil y las superficiales, una agresividad lixiviante. El Hidráulico Tabaconas constituido por un conjunto de bocatomas y derivaciones para conducir las aguas hacia la cuenca del Huancabamba, se sitúa en la parte más alta de la zona montañosa. El maciso rocoso está representado por rocas metamórficas y granitoides duras, meteorizadas en superficie hasta convertirse en arcilla arenosa con cascajo. Las depresiones intermontañosas están rellenadas por depósitos cuaternarios de las formaciones fluvio-glaciales, aluvial-proluviales antiguos, aluviales contemporáneos y derrubios de ladera. En la zona, son frecuentes procesos de deslizamiento. El fondo del valle con un ancho de 20 a 25 m está formado por una capa de cantos rodados y de guijarro con un espesor de hasta 5 m. En el flanco izquierdo del valle, por encima de la presa, yacen unos depósitos de arcilla arenosa de origen glacial y fluvio-glacial. Las condiciones geológicas para la construcción de la Presa Tabaconas parecen satisfactorias. En el flanco izquierdo, por encima de la presa, es necesario construir una berma para captar el material deslizante de arcillas fluvio-glaciales. El fondo del valle del Manchara está constituido por una capa de cantos rodados y guijarros de un espesor de hasta 5 m. Las condiciones geológicas para la bocatoma y el acueducto son satisfactorias, salvo el acueducto, que en una longitud de 600 m pasa entre los depósitos arcillosos del flanco que se encuentra en estado de equilibrio límite. Los túneles Manchara, Tabaconas y Shumaya atravesarán, principalmente, granitos de alta resistencia. La afluencia de agua normal en los túneles se supone de 5 á 10 l/s por Km. No se excluye la eventualidad de irrupciones de agua y de gas. Además del gas carbónico se presumen trazas de hidrógeno y de metano. La temperatura de las rocas en los túneles apenas superarán los 42°C. Las rocas debilitadas y afectadas por el fallamiento tectónico no constituirán más del 15 al 20 % de la longitud total. 1.3 Principales Obras Los parámetros del Complejo, incluido el volumen de trasvase, la producción de energía eléctrica y las posibilidades de la irrigación son función de las fuentes hídricas cuya utilización en el trasvase es técnica y económicamente conveniente. A través de los estudios realizados se determinó que lo óptimo es la captación del caudal de los siguientes ríos de la Cuenca Amazónica: − − Rio Huancabamba con sus tributarios. Ríos Tabaconas y Manchara con los afluentes sitos aguas arriba de la confluencia de aquellos. − Río Chotano y/o el Río Chunchuca. En la primera etapa participarán del trasvase, el Río Huancabamba (su total escorrentía en los cursos medios), los ríos Tabaconas (caudales a captar en la sección aguas arriba de la desembocadura del Granadillas) y Manchara (caudales a captar aguas arriba de la confluencia con Torohuaca). La disponibilidad hídrica a ser trasvasada anualmente sólo con el Río Huancabamba es de 710 Hm3. Con el aporte de los ríos Tabaconas y Manchara el volumen total medio anual de la escorrentía a ser trasvasada hacia la Vertiente del 18 Pacífico asciende a 1180 Hm3. El trasvasar esta cantidad de agua asegura la generación eléctrica en dos Centrales, con potencia instalada de 624 MW y de 2390 GWh anuales. Las Obras Hidroenergéticas que integran la Primera Etapa son: - Hidráulico Tabaconas que posibilita la captación del caudal de los ríos Tabaconas y Manchara para ser trasvasados a la cuenca del Huancabamba. Hidráulico Limón con el Túnel Trasandino, que permiten la regulación de la escorrentía del Huancabamba y del caudal captado en la cuenca del Tabaconas, así como el trasvase del mismo a la Vertiente del Pacífico. Obras del tramo energético CH Nº 1 y CH Nº 2, con sus derivaciones que facilitan la generación eléctrica y la aducción del agua hacia el embalse regulador de irrigación. Embalse regulador de irrigación Olmos. Estas obras se muestran en la figura 1.2. La primera etapa se desarrollará en tres fases. Cada fase tendrá un concesionario. La primera fase comprende la ejecución del Embalse Limón de 43 m de altura y el Túnel Trasandino de 9.3 Km. En la segunda fase se ejecutarán las centrales hidroeléctricas y en la tercera fase se construirá la infraestructura para distribución del recurso hídrico. En la figura 1.3 se ilustra el desarrollo de estas fases. En la segunda etapa participarán del trasvase adicionalmente los recursos hídricos de los 4 afluentes de los ríos Tabaconas y Manchara. Asimismo se utilizarán recursos hídricos de cuatro afluentes principales del río Huancabamba: Yerma, Cañariaco, Quismache y Chorro. Se utilizará también parte de la escorrentía del río Chotano y/o Chunchuca. La cantidad media anual adicional del trasvase es de unos 870 Hm3, siendo el volumen total de trasvase a pleno desarrollo del Complejo de 2,050 Hm3 al año. Esto permite obtener adicionalmente 1,760 GWh al año, es decir obtener, a pleno desarrollo del Complejo, unos 4150 GWh de energía eléctrica al año. Para realizar el pleno desarrollo del Complejo en la Segunda Etapa se requerirá la implementación de obras para conseguir los objetivos siguientes: - Captar el caudal de los 4 afluentes de los ríos Tabaconas y Manchara y conducirlo hacia las Obras a construir en la I Etapa. - Captar el caudal de los 4 afluentes del Huancabamba y conducirlo hacia el embalse Limón. - Regular la escorrentía del Bajo Huancabamba, del Río Chotano y/o del Chunchuca, captar parte de la escorrentía y conducirla hacia el embalse Limón. 19 AREA DE OBRAS DEL HIDRAULICO TABACONAS AREA AREADE DEOBRAS OBRASDEL DEL HIDRAULICO HIDRAULICOLIMON LIMON Tierras inco rporad as al do minio d el Estad o por Le y No . 271 72 D.S. No. 017-9 9-AG H ID O RA LM U L O IC S O CH 2 CH 1 AREA DE OBRAS DE LAS CC HH Figura 1.2 : Esquema de las principales obras del Proyecto Olmos . Figura 1.3: Desarrollo del Proyecto Olmos Vía Fases de Concesión 20 En la figura 1.4 se ubica en altitud las obras principales del Proyecto Olmos. Figura 1.4 : Ubicación en altitud de las obras principales En esta Tesis se hará una breve descripción de las obras principales a y con mayor detalle se abordará las obras pertenecientes a la primera fase que corresponden al Hidráulico Limón. 1.3.1 Complejo Hidráulico Tabaconas Representado por un conjunto de obras hidráulicas en la cuenca del Río Tabaconas, previstas para la derivación por gravedad de una parte del caudal de este río a la cuenca del Río Huancabamba. El conjunto de obras hidráulicas de este complejo está comprendido por La Derivación Tabaconas, La Derivación Manchara y el Túnel Shumaya. 1.3.1.1 La Derivación Tabaconas, Incluye una bocatoma con aliviadero del embalse sobre el Río Tabaconas y el túnel de derivación del mismo nombre, el cual conduce el agua al Túnel Shumaya. La derivación Tabaconas trasvasa el caudal del Río Tabaconas al Túnel Shumaya. El caudal de diseño de la derivación es 15 m³/s. 1.3.1.2 La Derivación Manchara Incluye una bocatoma sobre el Río Manchara, el Acueducto Manchara y el Túnel Manchara que conducen el agua hacia el Túnel Shumaya. 21 1.3.1.3 El Túnel Shumaya Este túnel sirve para la derivación de los caudales de agua a la cuenca del Río Huancabamba, que le llegan desde los túneles Tabaconas y Manchara. El punto de partida del Túnel Shumaya, se considera en el punto de unión entre el túnel Tabaconas y Manchara (punto 0). La longitud del túnel Shumaya es de 11 Km, la sección transversal es circular, el diámetro de 3.5 m el revestimiento es de concreto armado. El punto de partida del eje del túnel se encuentra en la cota 1,773.65 msnm. El túnel, por su pendiente, se divide en dos tramos, determinados para la ejecución de los trabajos. El primer tramo ascendente tiene una pendiente de 0.0016 con una longitud de 4.06 Km, el segundo tramo, descendente, tiene una pendiente de 0.003 y su longitud de 6.94 Km. El punto más alto está situado a la cota 1778 m. Hacia este punto se prevé una conducción de aire a través de un conducto, que estará ubicado detrás del revestimiento del Túnel Tabaconas y detrás del revestimiento del tramo ascendente del Túnel Shumaya. 1.3.2 Complejo Hidráulico Limón Representado por un conjunto de obras hidráulicas en el Río Huancabamba, previstas para captar y regular los caudales de los cursos de agua y derivarlos por gravedad hacia la vertiente del Pacífico. El aprovechamiento Hidráulico comprende: Presa Limón, Aliviadero de pozo y El Túnel Trasandino. 1.3.2.1 La Presa Limón La presa Limón crea un embalse que regula los caudales estacionales no uniformes y garantiza el nivel de agua necesario para evacuar el caudal de diseño a través del túnel Trasandino. El emplazamiento adoptado de la presa se sitúa sobre el Río Huancabamba, en el lugar denominado Limón en el Km. 96 de la carretera Olmos – Corral Quemado, aguas abajo de la Quebrada Los Burros. El emplazamiento de la Presa Limón ha sido elegido en el curso medio del Río Huancabamba, a 1.2 Km aguas abajo de la desembocadura de la Quebrada Los Burros afluente de margen derecha. La descripción geomorfológico del valle del río se detallará en el siguiente capítulo. En la zona del emplazamiento, el río hace una curvatura y el valle en este tramo tiene prácticamente una sección constante. El eje de la presa es rectilíneo se sitúa perpendicularmente a las márgenes y un poco aguas arriba de un cerro saliente de la margen izquierda, en el cual se proyecta un aliviadero en pozo. La Presa Limón crea al embalse del mismo nombre, con la capacidad total de 191 Hm³, la capacidad útil de 111 Hm³ y el volumen muerto de 80 Hm³, que han sido establecidos por medio de cálculos hidrológicos y energéticos. El nivel de agua normal está a la cota 1156.5 msnm. La subida máxima del nivel normal (NAN) ha sido permitida en 3.5 m. o sea hasta la cota 1,160.0 msnm que corresponde al nivel máximo. El nivel del volumen muerto está en la cota 1,132.0 msnm. La longitud del embalse es de 10 Km y la profundidad máxima de agua al pie de la presa, de 78 m. 22 Elección del tipo de presa Considerando las condiciones topográficas y geológicas del emplazamiento, la disponibilidad de materiales de construcción y una elevada sismicidad de la zona de construcción igual a 8 grados, se ha elegido la presa de materiales sueltos, como la más racional en las condiciones dadas. Dada la alta permeabilidad de los cimientos aluviales de la presa (Kf = 25 a 175 m/s) lo que contribuye a una pérdida considerable de agua del embalse, se ha elegido como medidas de impermeabilización de los cimientos una pantalla de inyección. Puesto que la probabilidad y la conveniencia de la pantalla de inyección en aluviones han sido confirmadas por los cálculos y estudios profundizados, ha sido adoptada y examinada la presa de materiales sueltos con pantalla de inyección en la cimentación. Estructura de la Presa Las dimensiones de la presa y sus taludes fueron determinados a partir de los resultados de los cálculos de estabilidad. El perfil transversal de la parte más alta de la presa, en el cauce, se caracteriza por los valores de la tabla 1.6. Tabla 1.6 : Perfil transversal de la parte más alta de la presa 1. Cota de la Coronación de la presa 1,162.0 m 2. Altura máxima sobre cimientos 85 m 3. Longitud en coronación 440 m 4. Ancho de Coronación 15 m 5. Ancho máximo en la base de la presa 470 m 6.Profundidad máxima de la pantalla de inyección en aluviones 37 m 7.Profundidad máxima de la pantalla de desde la profundidad de 35 m hasta inyección en roca 60 m. 8. Taludes aguas arriba : - Desde la coronación hasta la berma a la cota 1,102.0 m con una berma de 5 m de ancho a la cota 1,133.0 m. 1:2.75 - Desde la berma de 10 m de ancho a la cota 1,102.0 hasta los cimientos. 1:3 9. Taludes aguas abajo : - Desde la coronación hasta la berma a la cota 1,102.0 m con una berma de 5 m de ancho a la cota 1,133.0 m. - Desde la berma de 20 m de ancho a la cota 1,102.0 m hasta los cimientos. 1:2.5 1:2 La sección transversal de la presa se ha proyectado con el núcleo de arcilla arenosa, espaldones de grava y guijarro, zonas de transición entre ellos y banquetas de roca de desmonte al pié de los taludes aguas arriba y abajo. 23 La Coronación de la Presa se ha elevado hasta la cota 1162 msnm. Se ha elegido esa cota para poder elevar el nivel máximo de agua en el embalse, hasta la cota 1,160.00 msnm con lo cual, la altura de diseño del oleaje está determinada en 1.7 m y su longitud en 17 m. El ancho de coronación de la presa es de 15 m. En la coronación se ha proyectado una carretera de un ancho de 7 m de calzada. El perfil de la coronación asegura el desagüe superficial de la lluvias, tanto de hacia aguas arriba como de aguas abajo, sin construir una red de desagüe subterránea. Por otro lado el núcleo de la Presa Limón se ha proyectado, en forma inclinada con arcilla. El material del núcleo tiene que ser enriquecido mediante la eliminación de los tamaños mayores de 80 mm. La permeabilidad y la resistencia de este material, compactado adecuadamente, han sido consideradas, en base a estudios suficientes para la impermeabilización segura en forma de un núcleo. La altura máxima del núcleo es de 84 m. El ancho del núcleo, en la parte superior es de 5 m y en la base en la sección más alta de 36 m, teniendo en cuenta el ensanchamiento local hacia aguas abajo. El gradiente hidráulico en el núcleo es igual a 3 y en el contacto con la cimentación, a 2.3. El núcleo se ha previsto inclinado a 19° respecto a la vertical lo que asegura una distribución más favorable de las tensiones en el cuerpo de la presa. El núcleo se conecta con los aluviones de la cimentación a través de un rastrillo empotrado a una profundidad aproximada a 5 m. en todo lo ancho del núcleo. Se conecta también con la roca de los estribos a una profundidad de 1 m, necesaria para el desbroce de la cimentación. En todos los contactos entre los materiales de diferente composición en el cuerpo de la presa, se construyen zonas de transición o filtros. En el contacto del núcleo de arcilla arenosa con los suelos gravo-guijarrosos de los espaldones, está prevista una zona de transición de grava y arena con un tamaño de 0 a 15 mm. Las zonas de transición tienen un ancho de 4 m y se llevan a cabo aguas arriba y abajo del núcleo a toda la altura del mismo. La capa de transición en el contacto del espaldón aguas abajo de grava y guijarro con la banqueta de enrocado de desmonte, está formada por roca de desmonte fina o por material gravo-guijarroso. La capa de transición adoptada con un espesor de 3 m, tamaño de grava de 2 a 40 mm, evita el sifonamiento del material del espaldón como la zona de la presa de mayor tensión. Por otro lado la capa de transición en el contacto de la zona de transición del núcleo con el espaldón aguas arriba de enrocado de desmonte, a la cota 1,124.0 m está constituida por gravas de 2 a 40 mm de un espesor de 4 m y evita el sifonamiento de la arena de la zona de transición hacia el enrocado de desmonte durante la bajada del nivel de agua, en el embalse. Las banquetas de pie tienen la coronación a la cota 1,102.0 msnm. La banqueta aguas arriba tiene un ancho de coronación de 10 m; las pendientes de los taludes, 1:3 y 1:1.5. La de aguas abajo, respectivamente, de 20 m 1:1.5 y 1:2. En el cuerpo de la banqueta aguas arriba se tiene una pantalla de arcilla arenosa que pasa a un tapiz impermeable. Dicha pantalla tiene un ancho de 1.5 a 5 m y el tapiz tiene 2m de espesor y 35 m de largo. La pantalla y el tapiz tienen una protección de enrocado de desmonte de un ancho de 2 m. 24 1.3.2.2 Aliviadero del Hidráulico Limón Las obras de aliviadero del Hidráulico Limón comprenden el Aliviadero en pozo y la Obra de purga de fondo Aliviadero en pozo El aliviadero en pozo, que forma parte de las obras del Hidráulico Limón sirve para la evacuación de caudales excedentarios desde el embalse, durante el período de crecidas. El aliviadero se ubica en el estribo izquierdo de la presa, excavaciones en subterráneo y en superficie. Consta de un vertedero, un pozo y un túnel. La forma adoptada para el vertedero corresponde al umbral de cinco ramales. La determinación de las características del umbral vertedero, de la longitud desarrollada del vertedero y la carga sobre el umbral, o sea, el nivel máximo del embalse, se efectuaron teniendo en cuenta una crecida de 0.01% de probabilidad. El caudal máximo de diseño de 0.01% de probabilidad, de 1,740 m³/s. La modelación numérica que se ha realizado en esta tesis incluye simulaciones con este caudal máximo. La profundidad del pozo es de aproximadamente 67 m. Dicho pozo está formado por una parte vertical y un codo. La parte vertical tiene una sección circular variable de 11.5 m a la cota 1,140.0 msnm. El codo con un radio de giro de 25 m tiene la misma sección. La longitud del codo es de 25 m desde el eje del pozo, luego viene un tramo que empalma la sección circular del codo y las paredes verticales y planas y el fondo del túnel. Bajo la bóveda del túnel, en su tramo inicial, desemboca un conducto de aireación de 2 m de diámetro, que pasa en toda la longitud del codo y del pozo desembocando en la superficie a la cota 1,162.0 msnm. La parte final del túnel está provista con un trampolín de lanzamiento. El túnel se utiliza para el desvío de los caudales durante la construcción, atravesando la presa desde aguas arriba hacia aguas abajo. Obra de purga de fondo La obra de purga de fondo sería utilizada para la purga del embalse Limón y vertido parcial de sólidos hacia aguas abajo. Esta obra estará provista de dos compuertas la de servicio y la de seguridad y control, unificadas entre sí y con las compuertas de control y mantenimiento del portal de salida del Túnel Trasandino. La maniobra de las compuertas se hará mediante elevadores hidráulicos a ser instalados en la cámara a la cota 1,092.00 msnm. La cámara de elevadores hidráulicos se comunicará con la superficie a través de la galería de acceso de 600 m de longitud y con tamaño de 3 x 4 m (altura). El portal de entrada de la galería se encuentra aguas abajo de la Presa Limón en la carretera Olmos – Corral Quemado. La capacidad máxima de la obra de purga es de 400 m³/s lo que es 10 veces mayor, aproximadamente, del caudal medio mensual de trasvase de la Primera Etapa. 1.3.2.3 Túnel Trasandino El Túnel Trasandino es la obra principal del Hidráulico Limón por el cual se realiza el trasvase de los caudales desde la vertiente del Atlántico a la del Pacífico. Sin embargo, la importancia exclusiva del túnel se determina por las condiciones naturales complicadas 25 que se esperan en la zona de construcción de esta obra. Entre estas condiciones se puede contar las condiciones topográficas cuya complejidad consiste en ausencia de accesos naturales al trazado del túnel a las cotas de su ubicación altimétrica, así como en una gran profundidad del túnel. Así es que la profundidad máxima de su trazado es de aproximadamente 2 Km. Entre estas dificultades se puede contar también las características geológicas, hidrogeológicas, térmicas, los desprendimientos de gases, etc. relacionadas, por una parte, con la incertidumbre de la situación real en el trazado del túnel principal. La alternativa adoptada para la excavación del túnel principal es a dos tajos ciegos Boca de entrada del Túnel Trasandino La boca de entrada del túnel se encuentra en la Vertiente Atlántica, en la margen derecha del Río Huancabamba. La boca representa una toma de agua en forma de embudo, incorporada a una torre inclinada, empotrada en la ladera. La conducción de agua hacia la toma se proyecta mediante un canal excavado en terrenos sueltos y rocas de dureza media. El umbral de toma se sitúa la cota 1,122.00 msnm, con la viga superior de toma a la cota 1,133.0 msnm. La velocidad de la corriente de agua en la entrada del embudo será del orden de 1 m/s. Se estimó que no era conveniente la instalación de rejillas por no haber encontrado causas de una obstrucción total de vano de toma. En la foto 1.1 se presenta la boca de entrada del Túnel (año 2003). Foto 1.1 : Boca de entrada del Túnel Trasandino En la boca de entrada se instalan dos compuertas ataguías, una tras otra para un vano de 4.8 x 4.8 m. Una compuerta es principal y se coloca en ranuras inclinadas de una torre de concreto empotrada en la ladera. La maniobra de esta compuerta se efectúa con un mecanismo hidráulico especial de 100 Tn. ubicado en una plataforma a la cota 1,162.0 o sea, en 2 m por encima del nivel máximo del embalse. Con la compuerta bajada se puede realizar el vaciado del tramo oriental del túnel, la inspección y, eventualmente reparaciones. En operación normal, esta compuerta se encuentra por encima del nivel normal. La compuerta principal, en operación normal, está destinada principalmente para descender en agua tranquila, después de cerrar las compuertas de la boca de salida, y para levantar en 26 agua corriente durante el llenado del Túnel Trasandino. La segunda compuerta se coloca en las ranuras verticales desde una plataforma a la cota 1,134.00 msnm formada por el terraplén del embudo y sirve para la inspección y, eventualmente, reparaciones de las ranuras de la compuerta principal. Túnel y Galería de Acceso La sección del Túnel Trasandino es circular. El diámetro del túnel de 4.8 m fue fundamentado por los cálculos hidráulicos y energéticos. La longitud total teórica del túnel, por su eje, desde la estaca 0 hasta el punto STP, es, según los cálculos de 19,310.63 m. Teniendo en cuenta que la estaca cero y el punto STP no se encuentran alineados a las bocas sino que están fuera del alineamiento, la longitud total del túnel será prácticamente menor, o sea, de 19,242.63 m. El Túnel Trasandino se divide en tres tramos: • • • Tramo ascendente desde la unión con la galería de acceso hasta el punto más alto del túnel; la longitud de este tramo es de 7,741.7 m. Tramo descendente (occidental) desde el punto más alto del túnel hasta la boca de salida en la quebrada Lajas; la longitud del tramo es de 10,523.0 m. Tramo lateral desde la toma de agua del Túnel Trasandino hasta la unión con la galería de acceso o con el tramo ascendente; la longitud del tramo es de 1,077. 93 m. El tramo lateral con el ascendente denominaremos tramo oriental del Túnel Trasandino. En la figura 1.5 se observan los tramos en que se divide el Túnel Trasandino y se indica los tramos perforados hasta el año 2004 y los que faltan por perforar. Figura 1.5 : Tramos del Túnel Trasandino y su situación actual de avance de perforación. El revestimiento del túnel es de concreto armado, siendo de concreto simple en algunos tramos adoptados. Lamentablemente este volumen no es grande y actualmente no se dispone de métodos seguros y relativamente económicos para el conocimiento de las características geológicas reales a lo largo del futuro trazado del túnel. Por eso, las 27 previsiones de las condiciones geológicas, adoptadas en base a los casos análogos son aproximadas, y en la misma medida lo es la elaboración constructiva de la sección del Túnel Trasandino. En la foto 1.2 se observa el revestimiento del túnel en un tramo avanzado. Foto 1.2 : Interior del Túnel Trasandino en un tramo avanzado. Boca de salida del Túnel Trasandino La boca de salida del Túnel Trasandino se encuentra en el embalse del Conmutador Nº 1 situado en la quebrada Lajas, con su umbral a la cota 1,072.00 msnm. Aquí, el túnel se divide en dos ramales simétricos, en cada uno de los cuales se instala una cámara para la compuerta principal de regulación. La dimensión del vano, que se cierra con cada compuerta, es de 2.5 x 4.8 m (de altura). El tipo de compuerta es de segmento plano. Esta disposición permite realizar el mantenimiento y reparaciones de las compuertas sucesivamente sin parar el funcionamiento del Túnel Trasandino, lo que representa una circunstancia valiosa tanto para la generación como para la irrigación. Cada compuerta garantiza una capacidad necesaria, que en su máximo es de 90 m³/s. Los cálculos hidráulicos demostraron que no tiene importancia cuantas compuertas están abiertas: una o ambas. Esto se explica por que las pérdidas locales son insignificantes en comparación con las pérdidas por fricción y que en definitiva es el mismo túnel que determina la capacidad. Desde el lado aguas arriba de las compuertas principales de regulación están dispuestas, limitando la cámara, las ranuras de las compuertas planas de seguridad y desde el lado aguas abajo, las ranuras de las compuertas ataguías. En la pila entre los ramales, a las cotas que corresponden a la solera del túnel, se ubica una estación de bombeo del sistema de vaciado de las cámaras de las compuertas de segmento y de evacuación de las aguas drenadas. Las maniobras con las compuertas de regulación y de seguridad se efectúan mediante mecanismos hidráulicos situados en un local a la cota 1,091.00 msnm. Aquí mismo, así como en los pisos intermedios a las cotas 1,092.00 msnm y 1,103.00 msnm está dispuesto el equipo auxiliar de los sistemas de aceite, de ventilación y equipo eléctrico, de fuerza, de mando y de control. 28 El edificio de la boca de salida, por las condiciones topográficas y por la necesidad de reducir al mínimo las excavaciones para la boca, fue desplazado algo hacia el embalse del Conmutador Nº 1, representando, en general, una estructura en forma de cajón de concreto armado, cuya parte superior está limitada a la cota 1,107.00. msnm La parte superior de la boca de salida está formada por una estacada de concreto armado. En la foto 1.3 se muestra la boca de salida del túnel. Foto 1.3 : Boca de salida del Túnel Trasandino 1.3.3 Central Hidroeléctrica Nº 1 Que es un conjunto de obras Hidráulicas e Hidroenergéticas y de los equipos previstos para transformar la energía potencial de las aguas, derivadas desde la vertiente del Atlántico, en energía eléctrica, en la parte alta del desnivel existente. La potencia instalada de los tres grupos de la C.H. - 1 terminada la primera etapa es de 300 MW y la generación media anual es de 1,160 GWh. Para la segunda etapa la generación media anual se estima en 2010 GWh. Las obras de la Central Hidroeléctrica 1 son el Conmutador Nº 1, la Derivación Nº 1,la Casa de Máquinas y el Patio de Llaves 1.3.4 Central Hidroeléctrica Nº 2 Aprovecha la parte inferior del desnivel existente en la vertiente del Pacífico, inmediatamente aguas abajo de la C.H. -1. La potencia instalada de la C.H. - 2 terminada la primera etapa es de 324 MW y la generación media anual es de 1,230 GWh. Para la segunda etapa la generación media anual se estima en 2140 GWh. La Central Hidroeléctrica está formada por la Derivación Nº 2, La Casa de Máquinas, el Túnel de descarga, Túnel de acceso y el Patio de Llaves. En la figura 1.6 se presenta un esquema del trasvase de agua hacia las centrales hidroeléctricas y en la tabla 1.7 se muestra la producción energética en GWh de ambas centrales hidroeléctricas. 29 TÚNEL TRASANDINO EMBALSE LIMÓN Figura 1.6 : Trasvase de las aguas del atlántico hacia las centrales hidroeléctricas. Tabla 1.7 : Producción energética de las centrales hidroeléctricas para diferente disponibilidad hídrica de trasvase. PRODUCCIÓN ENERGÉTICA EN GWh C. Hidroeléctricas Metros de caída C.H - 1 C:H - 2 377.5 400 TOTAL (GWh/año) Masas de agua (MMC) 710 670 710 1180 1160 1230 2050 2010 2140 1380 2390 4150 En el Perú, la producción de energía eléctrica alcanza los 22 923 GW.h anuales (datos obtenidos hasta el 2003). De esa cifra la mayor parte tiene como destino el mercado eléctrico y el resto se destina para uso propio. La producción para el mercado eléctrico es de 21 361 GW.h de los cuales 18118 GW.h son de origen hidráulico y 3242 de origen térmico. El impacto en pleno desarrollo del Proyecto Olmos de la producción energética total en el Perú destinada para el mercado eléctrico sería de un crecimiento del 19,4%. Asimismo la energía de origen hidráulico aumentaría en 23%. Por otro lado, la CH – 2 y la CH – 1 serían, a pleno desarrollo, la segunda y tercera central hidroeléctrica respectivamente con mayor producción energética en el Perú después de la Central Hidroeléctrica Antúnez de Mayolo en Huancavelica (5349 GW.h). En la tabla 1.8 se muestra el crecimiento de la producción energética total a nivel nacional para diferentes disponibilidades hídricas de trasvase del Proyecto Olmos. En el departamento de Lambayeque, la producción energética total es de 92.73 GW.h al año, el cual representa el 0.4% del total a nivel nacional. Las cifras se ponen más alarmantes para la población lambayecana al registrarse que solo 9,32 GW.h corresponden al mercado eléctrico. Cabe señalar que toda la producción en el departamento de Lambayeque es solamente de origen Térmico, no existe aporte de origen hidráulico. El 30 Proyecto Olmos haría que Lambayeque elevara su producción energética en más de 40 veces la producción actual y lo convertiría en el segundo departamento de mayor producción de energía a nivel nacional. Como se aprecia el Proyecto Olmos tendría un gran impacto a nivel nacional y este sería más contundente para el departamento de Lambayeque. La energía producida terminado Proyecto Olmos ayudaría a sostener momentáneamente la energía de otras centrales hidroeléctricas principales en tiempos de mantenimiento de sus máquinas evitando de esta manera que muchas poblaciones se queden sin energía. Esto aumentaría el período de vida de las máquinas y por ende generaría un gran ahorro. Tabla 1.8 : Incremento de la producción energética nacional con la ejecución el Proyecto Olmos Etapas del Proyecto Olmos Etapa I Etapa II Masas de agua trasvasada anuales (MMC) 710 1180 2050 Producción total energética (GW.h) 1380 2390 4150 Incremento en la energía total nacional (%) 6.46 11.19 19.43 1.3.5. Complejo Hidráulico Olmos Es un conjunto de obras destinadas a regular las descargas de las centrales hidroeléctricas, de acuerdo con las necesidades de irrigación, y a suministrar el agua a las cabeceras de los canales Sur y Norte. El Hidráulico Olmos está formado por las obras siguientes: Presa Olmos con el embalse para la regulación secundaria de los caudales turbinados en las dos centrales hidroeléctricas, adoptándolos al cronograma de riegos de la parte lrrigación del Proyecto. Aliviadero en la Presa Olmos. Desagües Nº 1 y 2 para suministrar agua a las zona de irrigación Sur y Norte. Como se puede apreciar las principales obras del Proyecto Hidroenergético y de Irrigación Olmos corresponde a las del Hidráulico Limón, no solo por la cantidad de masa hídrica que aporta sino también por la alta ingeniería que exige su ejecución, operación y mantenimiento. Mientras mayor sea el trasvase de agua, mayor será la producción energética (tabla 1.7) y agrícola. Las áreas de irrigación para producción agrícola para diferentes volúmenes anuales de trasvase de aguase presenta en la tabla 1.9 31 Tabla 1.9 : Probables áreas de producción agrícola PROBABLES ÁREAS DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA CULTIVOS Permanentes Transitorios Otros usuarios (poblac. rural, agroindustrias y pérdidas) TOTAL Masas de agua (MMC) 710 1180 2050 456 MMC 720 MMC 1250 MMC 50000 ha 80000 ha 138800 ha 154 MMC 300 MMC 522 MMC 30000 ha 58400 ha 101700 ha 100 MMC 160 MMC 278 MMC 80000 ha 138400 ha 240500 ha En el Perú existe alrededor de 2750000 Ha de áreas de producción agrícola. Esto implica que el Proyecto Olmos en su desarrollo pleno aumentaría las áreas de producción agrícola a nivel nacional en 8,7%. Asimismo el valor de la producción agrícola aumentaría en 860 millones de soles.
