informe fluvialtablachaca

“Perforaciones Diamantinas Subacuáticas en el Embalse de Tablachaca”

I N D I C E

1. OBJETIVO DE LA SECCIÓN________________________________________________________________2

2. CONTENIDO DEL INFORME________________________________________________________________2

2.1. TRABAJOS EFECTUADOS_______________________________________________________________2

2.2. ACTIVIDADES_________________________________________________________________________2

3. DOCUMENTOS REVISADOS________________________________________________________________3

4. RESUMENES DE PARAMETROS HIDRAULICOS DE INTERES PARA LA MODELACIÓN_______________3

4.1. TIPO DE EMBALSE_____________________________________________________________________3

4.2. REGULACIÓN DEL EMBALSE____________________________________________________________4

4.3. PROCESO DE PURGA DEL EMBALSE_____________________________________________________4

4.3.1. Velocidades Límites De Utilidad Para La Modelación_______________________________________4

4.4. ZONIFICACIÓN DEL EMBALSE___________________________________________________________5

4.4.1. El Sector 0__________________________________________________________________________5

4.4.2. El Sector 1__________________________________________________________________________5

4.4.3. El Sector 2_________________________________________________________________________7

4.4.4. Sector 0____________________________________________________________________________8

4.5. VELOCIDAD DE CAIDA DE PARTICULAS EN AGUAS QUIETAS_________________________________9

4.5.1. Características Físicas De Las Partículas________________________________________________9

Diámetros representativos:______________________________________________________________9 Velocidades de caída y distancias sedimentación de los finos:_______________________________10

Índice de Movilidad (Esfuerzo cortante critico):_____________________________________________12

4.6. GRANULOMETRIA_____________________________________________________________________12

4.7. VARIACIÓN ESTACIONAL DE CAUDALES_________________________________________________13

4.8. RIESGO SEDIMENTOLOGICO___________________________________________________________14

4.8.1. Razón De La Pérdida De Volumen Útil Que Ocurre En El Embalse.__________________________14

4.9. DETERMINACIÓN DEL APORTE DE SÓLIDOS DE LA CUENCA________________________________15

5. MODELACION DE APROXIMACIÓN_________________________________________________________15

6. MEDIOS PARA MEJORAR LA SEDIMENTACIÓN EN EL EMBALSE________________________________19

7. CONCLUSIONES_________________________________________________________________________19

Informe Fluvial CESEL S.A./tt/file_convert/5695d4681a28ab9b02a159f2/document.doc Setiembre 2009


S E R V I C I O D E E J E C U C I Ó N D E P E R F O R A C I O N E S S U B A C U A T I C A S E N E L

E M B A L S E D E T A B L A C H A C A

S E C C I Ó N : C O M P O N E N T E F L U V I A L

1. OBJETIVO DE LA SECCIÓN

Analizar y extraer de los registros disponibles, la información posible de los elementos geométricos, cinemáticos y dinámicos de interés, que se suscitan en el proceso morfológico fluvial dentro del sistema de aprovechamiento hídrico conformado por los flujos de ingreso, los volúmenes retenidos y los flujos de salida de la represa Tablachaca, que tienen efecto sobre la configuración del lecho del embalse, la estratificación de las acumulaciones de sedimentos retenidos, el desarrollo de los campos de velocidades y flujo de densidades, los campos de los esfuerzos de inicio del movimiento de las partículas y otros, que serán útiles para la simulación hidrodinámica en modelación con software, cuyos resultados servirán para la predicción de la deposición, arranque y movilización de las masas de sedimentos en el lecho del embalse durante las operaciones de limpia del vaso, a su vez lograr una referencia importante para delinear un plan de las operaciones de dragado, y en forma lateral plantear algunas ayudas para organizar una limpieza inducida que permita mejorar la operación de purga.

2. CONTENIDO DEL INFORME

En el informe se presenta los trabajos efectuados y los resultados obtenidos en la modelación del campo de velocidades y los procesos de cambio de fondo del embalse, obtenidos como datos complementarios al Servicio de Perforaciones Subacuáticas en el Embalse de Tablachaca.

2.1. TRABAJOS EFECTUADOS

2.2. ACTIVIDADES

Revisión de estudios anteriores. Consulta bibliográfica. Comparación de resultados. Selección de parámetros y variables para modelación. Esquemas y límites de la modelación. Corrida de simulación. Análisis de resultados. Presentación de los resultados.



3. DOCUMENTOS REVISADOS

Cesel Ingenieros S.A. Propuesta Técnica, Servicio de Ejecución de Perforaciones Subacuáticas en el Embalse de Tablachaca. Abril 2009.

Michelena, Repetto y Asoc. Ingenieros Consultores. Investigación Geotécnica Sub-Acuática de los sedimentos del embalse de la Presa Tablachaca. informe final 1 y 2. Agosto 1982.

Laboratorio Nacional de Hidráulica -LNH-, Modelo Hidráulico del Desarenador del Proyecto Mantaro, 1969.

Laboratorio Nacional de Hidráulica -LNH-, Estudios Complementarios en el Modelo del Embalse Tablachaca, 1986.Cesar González Linares & Carla Insúa Sharps

Consorcio Ingetec – SVS, Manual de Procedimientos de Purga del Embalse de Tablachaca. V 1. 2006.

Consorcio Ingetec – SVS, Informe de Modelación Física y Matemática del Embalse Tablachaca Sección B. Modelo Hidráulico, Electroperú S.A. 2006.

Consorcio Ingetec – SVS, Informe de Estudios Hidráulicos de Sedimentación. Marzo 2006.

Servicio de Levantamiento Batimétrico Automatizado, 2º Informe Técnico. Abril 2009.

Cesel SA. Informe de Perforaciones Subacuáticas en el Embalse de Tablachaca. Agosto 2009.

4. RESUMENES DE PARAMETROS HIDRAULICOS DE INTERES PARA LA MODELACIÓN

4.1. TIPO DE EMBALSE

El embalse del Complejo Hidroeléctrico del Mantaro, de la CH Santiago Antúnez de Mayolo conformado por una presa de gravedad de concreto en curva, cuya ubicación en el río Mantaro cierra todo el cauce en forma normal a la dirección del thalweg, se define como embalse Tipo Frontal con capacidad de retención de la mayor parte de los sólidos que conduce la corriente. La Fotografía Nº 1 muestra las características en traza en curva del embalse con un coeficiente de sinuosidad s = 1.3 en el tramo.


Quebrada Uchuymarca

Dique

Sentido del Flujo


Fotografía 1. Se muestra la morfología del vaso y el tributario de aporte Qda. Uchuymarca, Agosto 2009.

4.2. REGULACIÓN DEL EMBALSE

El embalse que abastece al Complejo Hidroeléctrico del Mantaro, sólo requiere de muy pocos millones de metros cúbicos de regulación (dos o tres) para garantizar el caudal requerido por la central, pues el río, si bien, presenta variaciones extremas en sus descargas hidrológicas, es corregida convenientemente de acuerdo a las necesidades del servicio, por las regulaciones de las lagunas ubicadas encima de la cuenca del Mantaro, que Electroperú S.A. ha condicionado convenientemente.

4.3. PROCESO DE PURGA DEL EMBALSE

4.3.1.Velocidades Límites De Utilidad Para La Modelación1

La condición actual de vulnerabilidad del embalse y la experiencia de operación de ésta, se transcriben en las recomendaciones contenidas en el Manual de Procedimientos de Purga, estos a su vez, son herramientas para ponderar las variables de intervención con cualquier dispositivo o maniobra dentro del sistema del embalse, así como para los efectos de una aproximación mediante modelación física y matemática; las principales seleccionadas para una modelación son:

La velocidad máxima de descenso del nivel del embalse 0.2 m/hr. El descenso y operación del embalse por debajo de la cota 2 680 msnm, debe ser

controlada por las velocidades superficiales de flujo frente al contrafuerte, de tal forma que no supere la velocidad superficial máxima de 3.3 m/s.

A continuación se muestra un cuadro comparativo, el la cual se expresa las velocidades máximas del flujo contrastadas con los niveles del embalse de Tablachaca;

1 Consorcio Ingetec – SVS, Estudio Integral del Embalse Tablachaca. Procedimiento de purga en la condición actual de vulnerabilidad del contrafuerte. 2006.Informe Fluvial CESEL S.A./tt/file_convert/5695d4681a28ab9b02a159f2/document.doc Setiembre 2009


Cabe mencionar que el Consorcio Ingetec – SVS, después de un análisis del Manual de Procedimiento de Purga, concluye que es factible realizar un descenso en el embalse hasta 1.0 m/hr sobre la cota 2 683; entre las cotas 2 683 y 2 680 recomiendan un descenso con velocidad máxima de 0.5 m/hr y, entre la 2 680 y la 2 676 velocidades de 0.20 m/hr.

4.4. ZONIFICACIÓN DEL EMBALSE

El perfil estratigráfico elaborado CESEL S.A., durante la ejecución del Servicio de Perforaciones Subacuáticas en el Embalse Tablachaca del 2009, que realizó desde un punto de vista mecánico, con fines de dragado; consideró como línea base el perfil batimétrico del lecho del embalse, que fue organizado en dos sectores 1 y 2, ejecutando 13 perforaciones subacuáticas nominadas del P1 al P13, cuyas ubicaciones y posiciones se detallan en la sección del informe relativo a los ensayos.

4.4.1. El Sector 0

Como parte de interés para la modelación se señala como Sector 0 el tramo comprendido desde la presa hacia aguas arriba, entre el desarenador y el pie del contrafuerte estudiado por Michelena y Repetto S.A. en 1982.

4.4.2. El Sector 1

Delineado en dirección hacia aguas arriba de la presa, siguiendo el eje del plano de batimetría después de los primeros 450m, comprende las siguientes coordenadas UTM - WGS84:

Este: 522 800 - 523 020Norte: 8 621 954 - 8 622 070

Ha sido estudiado con las perforaciones P-1 al P-4, donde la estratigrafía se resume en tres estratos tales como:

Capa superficial de lodo con restos orgánicos y restos inorgánicos (plásticos, aluminio, latas, empaques, Tetra Pack, neogrid, ..) con potencia de 0,60 m a 3,00 m, arcillas de baja plasticidad (CL), y limos de baja plasticidad (ML), desde muy blandas a blandas, con presencia de gravas aisladas.



Capa sub superficial, de 3,50 m a 4,50 m con gravas redondeadas de diámetro D= 7.5 a 0.5 cm, estructuradas de la siguiente forma:

GP: Gravas pobremente gradadas con arena.GM: Gravas limosas con arena.GC: Gravas arcillosas con arena.GW-GM: Gravas bien gradadas con limo y arena.GW-GC: Gravas bien gradadas con arcilla y arena.GP-GM: Gravas pobremente gradadas con limo y arena.GP-GC: Gravas pobremente gradadas con arcilla y arena saturada, no plástica, medianamente densa.

La capa testificada por P4, de arenas mal gradadas con limo y arenas limosas que subyacen hasta la profundidad de 10 m tienen la siguiente estructuración:

SW: Arenas bien graduadas.SP: Arenas pobremente graduadas.SC: Arenas arcillosas.SW-SM: Arenas bien graduadas con limo saturado, no plástico medianamente densas.

Este estrato está conformado porcentualmente por gravas entre 2% a 45%, arenas entre 50% a 90% y finos de 2% a 33%.

Cabe señalar que para los propósitos de comprender el comportamiento de los sedimentos con fines de cualquier plan de remoción, -sea esta hidráulica o mecánica-, la parte indicada como material inorgánico en el primer estrato contiene elementos polimétricos genéricamente conocidos como materiales plásticos, cuya degradación o envejecimiento depende de condiciones ambientales como temperatura, oxigeno, radiaciones solares, medios agresivos, etc., escenario que en el caso del embalse se configura muy conservativo y que mantiene casi intactas las propiedades plastométricas, elastométricas, fibra y otras de éstos, que los caracterizan como materiales activos con dificultad de retiro del interior de una masa de partículas de sólidos, debido al acomodo que adoptan y la capacidad de mantener tensiones admisibles a la rotura superiores a 100 kg/cm2 dependiendo de las cadenas moleculares de su constitución de fabrica2,3.

4.4.3. El Sector 2

Establecido con casi 800m de longitud, se ubica después del sector 1, hacia aguas arriba, entre las coordenadas UTM - WGS84:

Este: 522 179 - 522 600Norte: 8 621 939 – 8 622 140

Este sector fue explorado y testeado con las perforaciones P-5 a P-13, cuyo resumen de estratificación es el siguiente:

2 Mayol. J. Tuberías, Materiales. Ed. Técnicos Asociados. Barcelona. 1998. 3 Letterman. Calidad y Tratamiento del Agua.American Water Works Association. MsGraw Hill. 2002.Informe Fluvial CESEL S.A./tt/file_convert/5695d4681a28ab9b02a159f2/document.doc Setiembre 2009


Una capa de lodo contaminado con restos orgánicos e inorgánicos, con espesor de 0,90 y 5,50 m, conformado por elementos mesclados de:

CL: Arcillas de baja plasticidad.CH: Arcillas de alta plasticidad.ML: Limos de baja plasticidad.

Saturadas, desde muy blandas a blandas, con presencia de gravas de manera aislada. Este material tiene un límite líquido entre 29% a 52% y un índice de plasticidad entre 11% a 26%.

Un estrato de 2,50 m a 10,00 m de espesor, con gravas de forma redondeada de 7.5 a 0.5 cms, con estratos como:

GP: Gravas pobremente gradadas con arena.GM: Gravas limosas con arena.GC: Gravas arcillosas con arena. GW-GM: Gravas bien gradadas con limo y arena.GW-GC: Gravas bien gradadas con arcilla y arena. GP-GM: Gravas pobremente gradadas con limo y arena.GP-GC: Gravas pobremente gradadas con arcilla y arena saturadas, no plásticas, medianamente densas.

En este estrato los sondeos P-7, P-11 y P-13, presentan capas de arenas limosas, arenas pobremente gradadas y arenas bien gradadas con limo. Subyace hasta la profundidad de exploración de los 10 m con arenas clasificadas de la siguiente manera:

SW: Arenas bien gradadas. SP: Arenas pobremente gradadas. SM: Arenas limosas. SW-SM: Arenas bien gradadas con limo. SP-SM: Arenas pobremente gradadas con limo.

SC-SM: Arenas limo arcillosas saturadas, no plásticas, medianamente densas.

El está conformado porcentualmente por gravas de 5% a 45%, arenas de 50% a 90% y finos de 3% a 9%.

4.4.4. Sector 0

La estratigrafía de los sedimentos observados durante las perforaciones en las exploraciones subacuáticas de Michelena Repetto (1982), fueron realizadas en número de 17, se muestran a continuación solo 8 sondajes, escogidas entre las que tienen información pertinente para la modelación, por ubicarse de forma lejana al contrafuerte:



De las 13 peroraciones ejecutadas por Cesel S.A. en el 2009, tres que tienen carácter comparativo con las realizadas por Michelena y Repetto en 1982, corresponden a las siguientes:

La comparación de los resultados de ambos estudios de las perforaciones, se presentan similares salvo diferencias muy escasas que son explicables por los procesos morfológicos ocurridos en el tiempo y la tecnología utilizada por Cesel S.A., con equipos de posesión geodésica satelital y metodologías adecuadas para la recuperación de muestras con considerable precisión, las cuales permiten disponer de información digital actualizada y de gran certeza tecnológica (Levantamiento topográfico, batimetrías sistematizadas, otros).

4.5. VELOCIDAD DE CAIDA DE PARTICULAS EN AGUAS QUIETAS

Ante la posibilidad de plantear trabajos de remoción de las partículas acumuladas en el embalse es necesario disponer un resumen de las propiedades físicas medias de los sedimentos que intervienen en el movimiento, entre ellas, la velocidad de caída en aguas quietas y otras, bajo el concepto modelación por agregados.

4.5.1. Características Físicas De Las Partículas

Diámetros representativos:

En el embalse los materiales sólidos que ingresan transportados por la corriente se depositan siguiendo una selección hidráulica natural y la influencia de las curvas naturales del cauce, esto es, los más gruesos se quedan en la cola y gradualmente se distribuyen hasta que los más finos alcanzan las proximidades de la captación y las partes cóncavas de



las curvas de la traza del embalse. La mayoría de la información existente, -a excepción de los trabajos de Michelena y el último de Cesel S.A. del 2009 -, corresponden a la zona media final y la cola del embalse; la curva denominada envolvente 4, que resume las curvas de varios estudios anteriores presentan valores en un rango de diámetros entre 100 mm y 0.1 mm, de éstas tomando los diámetros medios representativos seleccionados con propósitos de los usos de la geotécnica, la hidráulica y los trabajos de medio ambiente se presenta el cuadro siguiente:

Velocidades de caída y distancias sedimentación de los finos:

La razón de velocidad de asentamiento de las partículas finas en aguas quietas como función de sus diámetros y las propiedades del medio fluido; la velocidad de la corriente que transporta las partículas y las profundidades disponibles, constituyen los datos básicos para dimensionar una estructura de sedimentación. Utilizando la teoría de los coeficientes, sin considerar el efecto retardador del flujo turbulento, puede esquematizarse la longitud necesaria de un sedimentador de finos a gruesos; comprendiendo partículas finas entre 0.4 mm, a 1 mm y las gruesas mayores desde 1mm a gravas, el resultado del cálculo numérico, con varias velocidades de la corriente utilizando formulas y gráficos como el Sudry, Krey, Julien, otros, y asumiendo niveles de cargas de agua, se presenta en el siguiente cuadro:

4 Consorcio Ingetec - SVS. Informe de estudios hidráulicos de sedimentación 2006. pp 11 y ss. Figura 3.1.Informe Fluvial CESEL S.A./tt/file_convert/5695d4681a28ab9b02a159f2/document.doc Setiembre 2009


Las longitudes calculadas para la sedimentación de los finos que se muestran en el cuadro anterior son las necesarias para el diseño de un sistema de trampas de sólidos, que se ha calculado adoptando convenientemente la metodología de los desarenadores; asegurando la decantación de partículas mayores de 0.4 mm, para velocidades hasta 0.7 m/s, con una excavación de 3 m de profundidad.

La decantación de las partículas mayores de 0.4 mm que son transportadas por la corriente en sus formas de saltación o de deslizamiento en fondo, por sus pesos propios necesitan menores longitudes de decantación. Los taludes de corte de las excavaciones se pueden asumir de acuerdo a los criterios del ángulo de reposo de los materiales no cohesivos en este caso es de 32° respecto a la horizontal5.

5 Simons. Theory and design of stable channel in alluvial material. Ph D Dissertation. Colorado State University. 1957. Informe Fluvial CESEL S.A./tt/file_convert/5695d4681a28ab9b02a159f2/document.doc Setiembre 2009


Índice de Movilidad (Esfuerzo cortante critico):

Obtenido como característica del proceso del inicio de la migración de los sedimentos depositado sobre un área determinada, conduce al conocimiento de la forma de suspensión y transporte de los finos de las partículas en suspensión, mediante la

relación cuyos valores se obtienen de la gráfica de Julien.

Con el tamaño promedio del material obtenido en las muestras, mediante la aplicación del método de Shields6 y otros7 para partículas finas, no cohesivas, con diámetros comprendidos entre 0.15 y 90 mm; como también, para las partículas cohesivas con tres grados de compactación, se realizó el cuadro siguiente:

4.6. GRANULOMETRIA

Los diferentes D50 obtenidos por interpolación de los análisis granulométricos de las muestras de las perforaciones subacuáticas realizadas por Michelena y Repetto contenidas en el Informe respectivo, y los obtenidos por los estudios de Cesel 2009, más los señalados por el Consorcio Ingetec - SVS en el estudio Integral del embalse Tablachaca del 2006, presentan una envolvente valida para la evaluación de cualquier cálculo. El resumen individualizado como representativo de las muestras indicadas en el párrafo anterior y las mencionadas para los fines de los trabajos de remoción se indican con un ajuste conservativo, de la siguiente manera:

6 Vanoni. Sedimentation Engineering.Asce. M&R Nº 40. Ed 2007. USA pp 92 and ss.7 Pierre. Julien. River Mechanics. Cambridge Univ. 2002. pp 113 y ss.Informe Fluvial CESEL S.A./tt/file_convert/5695d4681a28ab9b02a159f2/document.doc Setiembre 2009


4.7. VARIACIÓN ESTACIONAL DE CAUDALES

Todos los ríos en estado natural, tienen épocas de grandes y bajos caudales, denominados periodos de avenidas y de estiaje, este ultimo en él que los caudales disminuyen notablemente. Así ocurriría con el río Mantaro en el tramo de aguas arriba donde se encuentra la Presa Tablachaca, con incidencia en los meses de Julio a Noviembre en que se registran caudales mínimos, los cuales no satisfacen los requerimientos mínimos para el servicio de generación, esta falencia en el caudal se complementa con las lagunas de regulación, conllevando de esta manera cumplir con la demanda energética del Complejo Hidroeléctrico del Mantaro, estableciéndose una hidrología controlada en el tramo del Mantaro antes de la presa con un aporte sustancial en los periodos de estío y, entre los meses de Enero, Marzo y, parte de Abril, meses en los cuales se espera caudales superiores a 400 m3/s con fines imprescindibles de realizar las operaciones de purga de los sedimentos.



4.8. RIESGO SEDIMENTOLOGICO

El riesgo Sedimentológico del embalse o pérdida de capacidad de almacenamiento, que se conoce como Factibilidad Sedimentológica, se asocia a los aspectos de la operatividad del Proyecto, algunos de ellos están fuera del control de los operadores del sistema.

El embalse de la Presa Tablachaca sobre el río Mantaro, que cierra el cauce en forma frontal posibilita eliminar una cantidad importante de los sólidos depositados en el embalse aprovechando las condiciones naturales que se presentan durante las grandes avenidas, mediante una operación de purga, generalmente anual. Sin embargo, todos los años no es posible realizar una purga hidráulica óptima, pues es necesario que concurran varias condiciones no excluyentes:

Caudales disponibles para la purga Q ≥ 400 m3/s Presencia de materiales básicamente no cohesivos. Posibilidad de operación adecuada de los mecanismos de izaje de compuertas. Oportunidad de disminuir o interrumpir el servicio de generación. Experiencia y capacidad operativa del personal.

Ante la carencia de alguno de ellos, el riesgo de factibilidad sedimentodológica es sensiblemente negativo con el peligro de perdida de capacidad del embalse. En previsión de tener formas de remover las acumulaciones ante la eventualidad de condiciones no apropiadas para la purga del embalse, se estima la posibilidad de la eliminación mecánica de los sólidos depositados mediante dragado, actividad que debe planificarse con sumo cuidado y con el conocimiento adecuado por los costos y dificultad técnica.

4.8.1. Razón De La Pérdida De Volumen Útil Que Ocurre En El Embalse.

Con referencia a la información batimétrica disponible en los estudios anteriores es posible estimar la tendencia del volumen útil del embalse:



Tenemos que el embalse alcanzó un volumen útil de equilibrio promedio de 7.5 millones de m3 para el máximo de operación en la cota 2 695 msnm.

4.9. DETERMINACIÓN DEL APORTE DE SÓLIDOS DE LA CUENCA

De las observaciones de los sedimentos removidos en cada periodo de purga se puede esquematizar una tendencia muy aproximada del aporte de sólidos de la cuenca, obtenido como las diferencias del volumen útil antes y después, pero debido a las condiciones cambiantes de la hidrología y los efectos del cambio climático incluidos los efectos de El Niño, la tendencia lograda es muy aproximada, de esta manera, el rango de acumulación se encuentra entre 0.5 y 1.3 millones de metros cúbicos/año con un valor promedio de 0.55 millones de m3/año, que representan a los sedimentos de fondo más una porción de los sedimentos en suspensión que decantaron en el embalse.

5. MODELACION DE APROXIMACIÓN

Las herramientas de compilación, rapidez y cálculo, disponibles en la actualidad para asistir a los cálculos de la ingeniería, han permitido desarrollar la aplicación de los métodos numéricos dentro del análisis diferencial aplicado a problemas de los fluidos, existen en el mercado códigos aplicativos como es el caso de SMS, MIKE, HEC y otros; en este caso de acuerdo a las características del embalse se ha escogido el SMS para una modelación aproximativa, utilizando variables y simplificaciones que dan lugar a una aproximación importante a la realidad, calibrados ( ¿¡) con la modelación física realizada en el 2006. Ver las láminas adjuntas.



Resultados para Q= 400 m3/s


Campo de Velocidades



Resultados para Q= 800 m3/s



Resultados para Q= 1 170 m3/s



Deposición

Contrafuerte


6. MEDIOS PARA MEJORAR LA SEDIMENTACIÓN EN EL EMBALSE

Existen diversas formas de modificar la deposición de sedimentos dentro de un curso fluvial8,9 que se sustentan en el alineamiento de las líneas de corriente en los niveles cercanos al fondo donde el campo de la distribución de los esfuerzos cortantes es mayor y las concentraciones de sólidos en movimiento en suspensión son también más altas.

La ubicación de los elementos que pueden modificar el curso natural de los sólidos conducidos por la corriente se debe alinear con una ligera desviación de 10º respecto al patrón de las líneas de corriente que se pretende reorientar, la altura de alzamiento de los elementos debe tener un valor equivalente al 20% del calado de agua correspondiente al caudal que se pretende utilizar como agente de remoción. La separación optima entre los elementos equivale a 10 veces la altura de alzamiento, y es recomendable colocarlos en filas paralelas formando por lo menos 2 columnas, las dimensiones indicadas son deducidas en aplicación de las condiciones hidráulicas de separación de los filetes fluidos, y el espaciamiento entre ellas se apoya en trabajos de investigación con macrorrugosidades sumergidas en corrientes, y han sido probadas en laboratorios importantes como el de Delft y D’Vorst y, los trabajos exitosos realizados en otras latitudes como el río Magdalena. La construcción de tales elementos sumergidos, en el caso del presente proyecto puede realizarse utilizando como material constructivo los volúmenes extraídos del lecho del embalse, colocando el material recuperado en operaciones mecánicas en la forma dispuesta en el esquema mostrado.

Se ha realizado una corrida en el código Surface Water Modeling System -SMS, RMA-, software desarrollado por USACE, en calidad de aproximación que se muestra en las láminas respectivas de ítem 5, la posibilidad de realizar un ensayo en modelo físico sería una posibilidad excelente para verificar y calibrar el modelo matemático con el código aplicado.

Se ha contemplado otra posibilidad de ayuda para mejorar la factibilidad sedimentodológica del embalse mediante la construcción de pozas o trampas de retención de sólidos con dimensiones mínimas de 3 x 70 x 100 m con los datos del cuadro de las longitudes de decantación, pero los costos de construcción no son interesantes para justificar la inversión.

7. CONCLUSIONES

La revisión de los estratos encontrados y los resultados de la modelación realizados en el Laboratorio Nacional de Hidráulica -UNI- y en el de la Universidad de Piura, desde el punto de vista hidráulico plantean la posibilidad de remover las partículas sedimentadas en el embalse en una capa de por lo menos 7 m de profundidad por acción de limpia durante las etapas de purga con caudales mayores o iguales a 400 m3/s.

8 Vanoni. Sedimentation Engineering. ASCE. M&R. Nº 54. pp 543 y ss.9 Novak. Estructuras Hidráulicas. McGraw Hill. 2001. pp 302 y ss.Informe Fluvial CESEL S.A./tt/file_convert/5695d4681a28ab9b02a159f2/document.doc Setiembre 2009


La situación de limpia hidráulica del embalse se complica hasta en tres situaciones, cuando no existen los caudales mínimos previstos por los agentes operadores del sistema; cuando la duración de las avenidas son cortas y no alcanzan para sostener los limites de descenso del embalse por las condiciones de vulnerabilidad del sistema, y la forma como se forma el canal aluvional de limpia muy pegado al contrafuerte protegido, la tercera situación desfavorable ocurre cuando no existe la disponibilidad de disminuir el servicio por cuestiones de comercialización o política técnica, o ante la falla de alguno de los mecanismos de operación.

Observando el comportamiento de la tendencia del canal aluvional durante la limpia se deduce fácilmente que esta se ubica sobre la margen derecha cerca del contrafuerte, limitando las posibilidades de operación de las compuertas y el descenso de la lámina de agua del embalse. Ante esto, existe la posibilidad de inducir la formación del canal de limpia hacia el centro del embalse liberando de esta forma los efectos de éste sobre el contrafuerte, y mejorando las condiciones de limpia. Una de las formas es la utilización de deflectores bajos que actúan sobre los filetes de la corriente fluida a nivel del fondo en donde se produce la mayor movilización de concentración de sólidos en suspensión de acuerdo a la distribución natural del campo de esfuerzos de una corriente y la distribución vertical de del campo de velocidades de la corriente.

Se presenta un plano esquemático del alineamiento de obstáculos deflectores que pueden inducir la formación del canal aluvional hacia el centro del embalse, la forma y construcción de los obstáculos hidráulicos se resuelve con el traslado del material propio retenido en el embalse, de preferencia con excavación de la misma zona de ubicación de los obstáculos deflectores que asegurarían la permanencia por efecto hidráulico natural decantación-remoción dentro de la zona.

La alternativa de construir, aguas arriba del embalse, atrapadores de sedimentos mediante barreras o pozas que es factible en otros casos, enfrenta los costos de la posterior remoción de los sólidos retenidos.

Para los procesos de remoción mecánica es recomendable tener en cuenta la presencia de los plásticos presentes entre los sólidos decantados para la selección de los equipos de dragado.


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