informe

CENTRAL HIDROELÉCTRICA

COYA II

NOTA TÉCNICA

ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN DE PANGAL

507-12-IB-XXXXXXX

SEPTIEMBRE 2012

San Crescente 81, Piso 3 Tel.: (56-2) 616 9500 Fax: (56-2) 616 9501 www.edic.clLas Condes, Santiago de Chile

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ÍNDICE

pág.

1. INTRODUCCIÓN...................................................................................1

2. TOPOGRAFIA BASE..............................................................................1

3. PLANOS Y DOCUMENTOS ANALIZADOS.................................................13.1 PLANOS DE BRADEN CPPPER COMPANY (1949 A 1952)............................13.2 PLANOS DE JRI INGENIEROS (1993)..........................................................13.3 PLANOS EPS (2004)..................................................................................13.4 DOCUMENTOS POCH (2009).....................................................................2

4. ANALISIS DE PLANOS DE BRADEN COPPER............................................2

5. ANALISIS DE PLANOS DE JRI INGENIEROS S.A........................................3

6. ANALISIS DE PLANOS DE EPS...............................................................4

7. ANALISIS DE MEMORIA Y PLANOS DE POCH..........................................4

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CENTRAL HIDROELÉCTRICA COYA II

INGENIERÍA BÁSICA

NOTA TÉCNICA

ANALISIS DE LA INFORMACIÓN DE LA RAMA PANGAL

1. INTRODUCCIÓN

La presente nota técnica tiene por objeto analizar y comentar la información de documentos y planos de la casa de máquinas y canal restitución de la central Pangal entregados por PHC para el desarrollo de la ingeniería básica de la rama Pangal de la aducción de la Central Coya II y proponer una metodología para estimar los datos requeridos para el diseño.

2. TOPOGRAFIA BASE

En los análisis incluidos en el presente informe se utiliza como base de comparación el levantamiento Laser en escala 1 : 500 ejecutado por Aerotop el año 2010.

3. PLANOS Y DOCUMENTOS ANALIZADOS

3.1 PLANOS DE BRADEN COPPER COMPANY (1949 A 1952)

N-9314-F, Bocatoma (Hoja 3) N-9315-F, Concreto armado para bocatoma (Hoja 5) N-9339-F, Compuerta 8’-0” x 7’-7” para bocatoma N-9417-F, Bocatoma, Vertedero sumergido (Hoja 2) N-9418-F, Bocatoma, Vertedero sumergido, concreto armado (Hoja 4) N-9421-F, Obras de toma N-9467-F, Cierre y alumbrado acueducto desde bocatoma hasta estación

8+12.6 N-9468-F, Mecanismo accionador para compuertas de bocatoma y canal:

conjunto hoja 1. N-9474-F, Reja para la bocatoma N-9477-F, Plataforma para compuertas de la bocatoma N-9492-F, Vertedero en Pangal (Hoja 2) N-9611-F, Mecanismo accionador y compuertas del vertedero conjunto (Hoja 7) N-9617-F, Compuerta de 7’-0” x 7’-7” para desripiador y de 4’-0” x 5’-9” para

vertedero N-9618-F, Dique en bocatoma N-9639-F, Cruce del rio Pangal, alimentación del canal Perales y canal Hacienda

Sierra Nevada N-9645-F, desarrollo, perfil general N-9649-F, Plano del acueducto desde bocatoma hasta estación 6+23.37,

instrucciones para operación, instalación de luces N-9447-F, Barandas sobre tubería cruces 1 y 2 rio Pangal (Hoja 1) N-9980-F, Alimentación del canal Hacienda Perales desde acueducto N-10007-F, Concreto armado y accesorios para canal alimentador de Hacienda

Sierra Nevada N-10037-F, Vertedero en Pangal, caballete para sacar stop-logs, lado aguas

abajo

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3.2 PLANOS DE JRI INGENIEROS (1993)

IG9-122239-1, Tubería aducción Pangal Coya, perfil hidráulico IG9-122242-1, Bocatoma Pangal Coya, disposición general obras IG9-122243-0, Bocatoma Pangal Coya, disposición general, secciones y detalles IG9-122244-0, Bocatoma Pangal Coya, movimiento de tierra bocatoma IG9-122245-0, Muros de contención MC1 MC2 enrocado, hormigón formas IG9-122248-0, Muro de contención MC1, hormigón – armaduras IG9-122249-0, Muro de contención MC1, hormigón – armaduras IG9-122250-0, Elevación muro de contención MC1, hormigón – armaduras IG9-122400-1, Bocatoma Pangal Coya, bocatoma hormigón formas IG9-122260-0, Bocatoma Pangal Coya, bocatoma hormigón armaduras IG9-122261-0, Bocatoma Pangal Coya, bocatoma hormigón armaduras

3.3 PLANOS EPS (2004)

5057-20-00-01, Rev-A, Pangal Power Plant, General Layout.

5057-21-00-01, Rev-A, Existing Pangal Power Plant, Pangal Intake, Plan and Profiles.

5057-22-00-01, Rev-A, Rehabilitation of Pangal Power Plant, Headrace Pipe Plan and Details.



5057-23-00-01, Rev-A, Rehabilitation of Pangal Power Plant, Headrace Tunnel, Plan, longitudinal Profile and sections.

5057-24-00-01, Rev-A, Pangal Power Plant, Surge tank, Rehabilitation.

5057-25-00-01, Rev-A, Pangal Power Plant, Penstock, Plan and Profile.

5057-26-00-01, Rev-A, Rehabilitation of Pangal Power Plant, Existing Powerhouse, General Layout.

5057-26-00-02, Rev-A, Rehabilitation of Pangal Power Plant, Modified Powerhouse, General Layout.

5057-26-00-03, Rev-A, Rehabilitation of Pangal Power Plant, Existing Powerhouse, Longitudinal and Cross sections.

5057-26-00-04, Rev-A, Rehabilitation of Pangal Power Plant, Modified Powerhouse, Longitudinal and Cross sections.

3.4 DOCUMENTOS POCH (2009)

PHC – 0002 – HID – INF – 002, Rev. A - Proyecto Hidroeléctrico Central Pangal, Estudio de Factibilidad Técnica de Modificación de OOCC de las Turbinas Pelton y sus Canales de Descarga, Informe Final. Incluye planos:

o PHC-0002-HID-PL-001, Rev-A, Acueducto Pangal Coya, Trazado General, Diagrama Acueducto Pangal Coya.

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o PHC-0002-HID-PL-002, Rev-A, Foso y descarga unidad 4, Turbina Pelton, Planta y Perfil.

o PHC-0002-HID-PL-003, Rev-A, Bocatoma y Canal de Aducción, acueducto pangal Coya, Planta General y Corte Longitudinal.

o PHC-0002-MEC-PL-001, Rev-A, Turbina Pelton Central Hidroeléctrica Pangal, Sello Carcasa de la Turbina Pelton, Planta y Detalles.

4. ANALISIS DE PLANOS DE BRADEN COPPER

El conjunto de planos de Braden Copper Company emitidos entre los años 1949 y 1952 se consideran antecedentes históricos. En terreno se observa que las obras de la captación en el rio pangal en casa de máquinas y la aducción son exactamente iguales. Sin embargo, estos planos no están coordenados y la altimetría es muy diferente a la que se usará en el proyecto. No obstante lo indicado, creemos que a este conjunto de planos aun es posible extraerle información relativa a la geometría de la aducción Pangal – Coya. Esta información podrá ser comparada con la que se obtenga de los otros antecedentes. Con relación a la aducción Pangal – Coya los planos indican lo que sigue en cada uno de los siguientes ítems:

Ítem Dimensión Referencia

Ancho canal constante 2,44 m Varios planos

Ancho de muros (Sta. 0+47.9’) 0,60 Plano N-9421-F (Sección B-B)

Pendiente longitudinal 0,003 Varios planos

Separación unidades de generación 8,23 m Plano N-9421-F (Sección B-B)

Altura interior cajón A/arriba unidades

2,13 m Plano S/N (Sección B-B)

Altura interior cajón entre unidades 2,13 m Plano S/N (Sección C-C aprox.)

Altura interior cajón entre Sta. 2+32.3 y Sta. 5+61.0

1,68 m Plano S/N (sección D-D)

Ancho canales de salida unidades 1,83 m Plano S/N (Sección A-A)

Largo de vertedero 36,58 m Plano N-9649-F

5. ANALISIS DE PLANOS DE JRI INGENIEROS S.A.

Este conjunto de planos corresponde a un trabajo ejecutado por JRI Ingenieros S.A. en Octubre de 1993 para la reparación y rehabilitación del acueducto Pangal – Coya. Los planos fueron emitidos para construir y no corresponden a planos as-built. Las obras que incluyen estos planos existen en terreno, por lo que se concluye que estos trabajos fueron efectivamente ejecutados.

Respecto al levantamiento topográfico, se observa que el plano IG9-122242-1 tiene curvas de nivel cada 1 m. El sistema coordenado utilizado es diferente al sistema coordenado del proyecto. Por tal motivo la información relativa a coordenadas no se puede utilizar. Algunos de estos planos fueron georeferenciados por Aerotop. Sin embargo, en el informe de Aerotop se indica que no se encontraron estacas

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correspondientes a este levantamiento, razón por la cual se debió recurrir a realizarla utilizando puntos reconocibles en los planos y en terreno. La precisión que se obtuvo fue de ± 2 m, lo que imposibilita el uso de esta información para el diseño.

Los planos muestran que fue necesario dragar el rio Pangal entre la bocatoma y el primer cruce del rio por parte del acueducto. También muestran que en la ribera norte fue necesario construir los muros de contención MC1 y MC2 de longitudes iguales a 112 m y 38 m respectivamente y protecciones con enrocados aguas arriba de MC2. En la ribera sur por su parte de construyó en muro de contención MC3 de unos 42 m de longitud. Además se muestra que se reconstruyó el acueducto Pangal – Coya en unos 53 m entre la toma y 6,12 m aguas debajo del eje de la unidad cuatro. Los planos disponibles incluyen las excavaciones de los muros MC1, MC2 y MC3, las formas y armaduras de los muros MC1 y MC2 y secuencia constructiva. Respecto a la reconstrucción del acueducto solo se dispone de un plano de planta y planos de las enfierraduras.

No obstante esta situación creemos que es posible obtener información útil de estos planos relativa a la geometría de la aducción Pangal – Coya.


Ancho canal constante 2,40 m IG9-122400-1 (planta)

Ancho de muros 0,25 m IG9-122400-1 (planta)

Pendiente longitudinal 0,003 IG9-122400-1 (planta)

Separación unidades de generación 8,15 m IG9-122400-1 (planta)


1,70 m IG9-122400-1 (Sección D)

Altura interior cajón entre unidades 2,20 m IG9-122400-1 (Secciones A y B deducción)

Altura interior cajón aguas debajo de unidad-4

1,70 m IG9-122400-1 (deducción en Sección C)

Ancho canales de salida unidades 1,83 m IG9-122400-1 (Detalle 1)

Es necesario señalar que en los planos de JRI Ingenieros no existe mención alguna a la unidad U-5.

6. ANALISIS DE PLANOS DE EPS

El conjunto de planos de EPS corresponde a un estudio de rehabilitación de las centrales Coya y Pangal. Este estudio incluye planos de la bocatoma, aducción de la central, chimenea de equilibrio, tubería de presión y casa de máquinas.

El plano 5057-25-00-01 muestra una planta y perfil longitudinal de la zona de caída. El levantamiento topográfico tiene curvas de nivel cada 5 m, lo que significa que es un levantamiento con una precisión de equivalente a una escala 1 : 5000. Al analizar las coordenadas de dos vértices de la casa de máquinas y compararlos con las que entrega el levantamiento ejecutado por Aerotop, se aprecian diferencias de 2,23 m en uno y de 3,16 m en el otro. Respecto a la altimetría se observa que ambos levantamientos coinciden en algunas partes: por ejemplo en la cota del camino que

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pasa sobre las tuberías de presión. Sin embargo, en el entorno cercano a la casa de máquinas se aprecian importantes diferencias altimétricas.

Los planos relativos a la casa de máquinas son los que siguen: 5057-26-00-01-Rev-A – Casa de maquinas, planta general; 5057-26-00-02-Rev-A –Casa de máquinas, Planta general modificada; 5057-26-00-03-Rev-A – Casa de máquinas existente, perfiles; 5057-26-00-04-Rev-A – Casa de máquinas modificada, perfiles. Se aprecia que la rehabilitación considera emplazar las turbinas en una cota 1,64 m más alta que la existente. No entendemos la razón de esta modificación que disminuye la altura generable. Asimismo observamos que las Secciones B en los planos 5057-26-00-03-Rev-A y 5057-26-00-04-Rev-A muestran que la cota de radier en el canal de salida de la unidad-1 es de 933,55 en la casa de máquinas existente y 934,02 en la modificada. Considerando que las turbinas son Pelton y que los planos no indican que los canales de salida se modifican, creemos que esta diferencia solo es un error.

Por las razones que hemos indicado, vemos que no hay manera de saber si la información que entregan los planos referidos a la condición existente es correcta.

7. ANALISIS DE MEMORIA Y PLANOS DE POCH

El estudio ejecutado por Poch Ingeniería corresponde a un Estudio de Factibilidad Técnica de Modificación de las Turbinas Pelton y Canales de Descarga de la Central Pangal que data del año 2009.

Este informe incluye en el Anexo C4 una memoria de cálculo hidráulico de los niveles de descarga en foso de turbinas Pelton en condiciones de máxima operación. Esta memoria considera que por las unidades U-1 a U-4 pasa un caudal de 2,3 m3/s y en la unidad U-5 pasa 1,3 m3/s. Esto hace un total de 10,5 m3/s, caudal que corresponde al caudal de diseño definido por PHC para la aducción Pangal de la Central Coya II. En consecuencia lo indicado en este informe podría servir como condición de borde para el diseño de la aducción Pangal. Lamentablemente la altimetría no corresponde a la del proyecto. Sin embargo más adelante en este informe se propone un método para corregir la altimetría indicada en este informe. A continuación se describe en forma resumida lo principal de esta memoria de cálculo:

En primer término se determina la capacidad máxima del acueducto Pangal Coya y concluye que es de 10,63 m3/s. Para esta determinación se considera que el nivel de agua en la cámara de carga, inmediatamente aguas arriba del acueducto, es igual a la altura interior del ducto.

El caudal que vierte el vertedero es de 3,6 m3/s y el transportado por el acueducto 7,03 m3/s.

Luego se determinan las condiciones del escurrimiento en los puntos 1, 2, A, 5 y D. La siguiente figura, que fue tomada del informe de Poch, ilustra la ubicación de cada punto.

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Con respecto a la información que incluyen los planos que forman parte del informe de Poch Ingeniería, consideramos que esta constituye probablemente la mejor y más completa información disponible y tal información fue utilizada para un detallado análisis hidráulico. A fin de comparar esta información con la que entregan los otros antecedentes, a continuación extractamos parte de ella.


Ancho canal constante 2,40 m PHC-0002-HID-PL-003

Ancho de muros constante 0,45 m PHC-0002-HID-PL-003

Pendiente longitudinal 0,003 PHC-0002-HID-PL-003

Separación unidades de generación 8,30 m PHC-0002-HID-PL-003


2,15 m PHC-0002-HID-PL-003

Altura interior cajón entre unidades 2,15 m PHC-0002-HID-PL-003

Altura interior cajón aguas debajo de unidad-4

1,75 m PHC-0002-HID-PL-003

Ancho canales de salida unidades 1,80 m PHC-0002-HID-PL-003

8. ANALISIS COMPARATIVO DE LOS ANTECEDENTES

En la siguiente tabla se compara los antecedentes que entregan los planos de Braden Copper Company, JRI Ingenieros y Poch Ingenieros.

Ítem BCC JRI Poch Observaciones

Número de unidades 4 4 5

Ancho canal (m) 2,44 2,40 2,40

Pendiente longitudinal 0.003 0.003 0.003

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Separación de unidades (m) 8,23 8,15 8,30

Altura cajón A/arriba unidades (m) 2,13 1,70 2,15

Altura cajón entre unidades (m) 2,13 2,20 2,15

Ancho canales salida unidades (m) 1,83 1,83 1,80

De la comparación de la geometría de las obras según lo que muestran los diversos antecedentes, se considera que los datos que incluye el informe de Poch Ingeniería son los más actualizados y el único que considera cinco unidades que descargan al acueducto Pangal Coya. Por el motivo indicado se propone utilizar estos antecedentes como base para el diseño de la rama Pangal de la aducción de la Central Coya II.

9. PROPOSICIÓN DE LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO

Para actualizar la altimetría del informe de Poch Ingeniería, se propone realizar un levantamiento topográfico de algunos puntos del acueducto Pangal Coya. Considerando que la Central Pangal se encuentra en operación y no será posible secar esta obra para que sea ejecutado el levantamiento topográfico, se propone tomar puntos en la superficie y luego obtener las cotas de radier basado en la información que entrega el plano PHC-0002-HID-PL-003-Rev.-A de Poch Ingeniería. La idea es levantar este acueducto hasta unos 100 m aguas abajo del primer cruce del Rio Pangal. Cada punto deberá indicar las coordenadas y cota. Para el transporte de cotas y coordenadas será necesario utilizar los puntos de referencia instalados por Aerotop cuando ejecutó el levantamiento Lidar. Los puntos a levantar se encuentran todos en el eje del acueducto Pangal Coya. Cabe hacer presente que los puntos que se detallan a continuación se consideran que es la información mínima que permitirá la actualización de estos planos y del informe de Poch Ingeniería. Por tal motivo es fundamental que el topógrafo incluya toda aquella otra información que él considere que pueda ser relevante que permita tener una idea más clara de esta obra. En lamina adjunta se detallan los trabajo topográficos que son:

1. Transportar la cota y coordenadas utilizando los puntos de referencia instalados por Aerotop. El sistema del proyecto Coya II es WGS84.

2. Tomar los puntos 1 al 17 en la superficie de la losa del acueducto Pangal Coya, excepto en los puntos 9 al 13 donde se debe considerar lo indicado en notas 6 y 7.

3. Tomar cotas del radier del acueducto donde existan aperturas que lo hagan posible.

4. Aguas abajo del punto 17, tomar puntos sobre la clave de la tubería de acero cada 10 m y en todos los vértices donde cambia el alineamiento. La idea es poder replantear la tubería hasta 100 m aguas abajo del primer cruce del rio Pangal.

5. Huinchar todas las distancias que aparecen en los CORTES A del plano PHC-0002-HID-PL-003-Rev-A.

6. Los puntos 9 y 13 corresponden al inicio y término del vertedero lateral. En estos puntos tomar además de la superficie de la losa, la cota de la cresta del vertedero.

7. Los puntos 10, 11 y 12 son puntos intermedios del vertedero lateral. En estos puntos tomar solo la cota de la cresta del vertedero.

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8. Confirmar que el diámetro de la tubería de acero es 1,90 m.

9. Cada punto que se levante debe tener coordenadas y cotas.

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informe

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