1. 1. Juan J"os Bolinaga l. V colaboradores Volume n 1
2. 2. DE Dadas enonnes dificultades en dnariamente extendido proceso de de este adems por la gran cantidad de sionaJes (;~ instituciones involucradas en el por alto una cantidad cuajes deseamos advertirles a continuacin: Contenido v Colunma 1, lnea 4 Columna 11 lnea 21 Columna 2, lnea;) vi Co!urnna 1/ Hnea3 vij Columna 1, lnea 50 Colurrrna linea 21 viii Columna 1, lnea IX Culumna 1, lrlea Cubmna linea 55 lnea:) 370 lnea4 lineE,3 (::;onzalez lnea 3 Hnea3 Columna 1, lnea ,1 ('akuloBIdraulico Clculu Hidrulico 16 Columna 2, lnea 31 18 8.5J Colurnna 1, linea] lntroduccion Introduccin 19 B87 ') 3-, un cambio de base de Ir1Cuando fue
3. 3. CAPITULO 1 RECURSOS HIDRAULICOS JUAN Jos BOUNAGA I. La ingeniera hidrulica es la rama de la ingeniera civil que se ocupa de planificar, proyectar, construir y o- perar las obras hidrulicas, entendiendo por estas lti- mas las obras civiles cuya funcin es captar, regular, con- trolar, transportar, distribuir, recolectar y disponer de las aguas o bien protegerse de ellas. En un sentido ms es- pecfico se acepta que una obra civil tenga el carcter an- tes dicho, si sus dimensiones han sido establecidas to- mando mayormente en consideracin criterios y normas hidrulicas e hidrolgicas. En concordancia con la definicin anterior, el obje- tivo de la ingeniera hidrulica es fijar las citadas dimen- siones; sin embargo, como se ir viendo al avanzar en la lectura de este libro, para alcanzar ese objetivo se requiere frecuentemente de un proceso largo y complejo que consiste no nicamente en la aplicacin de tcnicas, cri- terios, normas y clculos ldrulicos, o de las otras ramas de la ingeniera civil, sino que conlleva consideraciones de diversa ndole, dentro de un marco conceptual de referencia ms amplio. El proceso a que se ha hecho referencia se denomi- na planificacin de proyectos hidrulicos, el cual forma, a su vez, parte de uno ms amplio que engrana al anterior con la planificacin del desarrollo y que se denomina planificacin del uso de los recursos hidrulicos (1c4). Esto ha conducido a la elaboracin de planes generales en diversos pases, entre ellos Venezuela (2). Las ra- mificaciones del primer proceso sealado, cuyo estudio conforma la parte esencial de este libro, se empiezan a conocer al analizar el concepto de proyecto hidrulico. 1.1 Usos DEL AGUA Y PROYECTOS HIDRAULlCOS. a. Usos del agua. Elconcepto de proyecto hidrulico est ntimamente ligado, en su sentido ms amplio, a los usos que el hombre haga del agua. En su concepcin ms general, esos usos sonde dos tipos: aquellos que utilizan el agua con fines de aprovechamiento y aquellos que suministran proteccin contra los efectos dainos de ella. En otras palabras, se r - - - entiende por usar el agua modificar su acontecer natural, es decir, su ciclo hidrolgico. Este trmino abarcara los denominados usos y destinos del agua que se indican en la Referencia (2).- Dentro del primer tipo de usos del agua -aprove- chamiento- esta~an los siguientes: Abastecimiento urbano: que se refiere al empleo del agua en poblaciones, y comprende el uso propi.a- mente domstico (alimentacin, sanitario y, en ge- nerat del hogar); el uso pblico (lavado de calles, fuentes, suministro a edificaciones pblicas, riego de parques y similares); el uso comercial (oficinas, comercios, depsitos y sitios similares); y el uso industrial, bien sea como materia prima o como medio secundario (refrigeracin, lavado y trans- porte). Cuando el uso industrial es de un valor relativo muy importante con respecto al total ur- bano, se considera aparte de este ltimo (2p83). Riego con fines agrcolas: que comprende el uso del agua por medios artificiales, para garantizar el gra- do de humedad del suelo apropiado para el creci.- miento de las plantas. H idroelectricidad: que es la utilizacin del agua con fines de generacin de energa elctrica. Quizs una definicin ms genrica sera utilizar el trmi- no hidroenerga. Navegacin: donde el agua es el medio que facilita el transporte enembarcaciones de personas y de mer- cancas. Recreacin: es decir, el uso del agua con fines de es- parcimiento del hombre. Conservacin y desarrollo de la fauna y la flora: tanto en el sentido de preservar las especies existentes, como en el de modificar o fomentar el desarrollo de algunas de ellas. Este uso est ntimamente ligado al llamado uso ecolgico, que tendra un mbito ms amplio, pues implica la ayuda del agua al man- tenimiento de un medio que proporcione las con- diciones ms favorables a los factores bilogicos y, por lo tanto, mayor bienestar a la humanidad.
4. 4. Los usos dirigidos a protegerse de la accin des- tructiva del agua, pueden clasificarse as: Disposicin de aguas servidas: que comprende la re- coleccin y descarga de las aguas contaminadas por el uso que el hombre ha hecho de ellas directa o indirectamente. Ntese que en este caso la accin destructiva est ms relacionada con la calidad que con la cantidad. Drenaje urbano: que consiste en la recoleccin y des- carga de los excesos de aguas pluviales en reas urbanizadas. Drmaje agrcola: cuyo objetivo es similar al anterior pero se refiere a zonas agrcolas, donde los excesos no slo provienen de las aguas pluviales, sino tam- bin del riego artificial o del subsuelo. Control de crecidas: que contempla las acciones en- caminadas a impedir los daos que ocasionan los desbordamientos de las aguas de los ros, quebra- das u otros cuerpos superficiales. Control de erosin: que consiste en impedir la accin erosiva del agua, tanto en cauces como enel suelo y en el subsuelo. Control estructural de los suelos: que consiste en el drenaje de los excesos de agua sub-superficiales que pueden poner en peligro la estabilidad geolgica de los suelos. ~ Por otra parte, utilizando un criterio de clasifica- cin diferente, los usos del agua pueden dividirse, ade- ms, en consuntivos y no consuntivos. Los primeros se refieren a aquellos que consumen agua y los segundos sonlos que usan el agua como medio, sin consumirla. Los usos consuntivos seran el abastecimiento urbano y el riego, quedando como no consuntivos todos los dems, aunque en realidad, dentro del medio urbano existen al- gunos usos no consuntivos. El agua consumida pasa a formar parte de otras materias y en buena parte retoma al ciclo hidrolgico, como por ejemplo, la transpiracin de las plantas (2p81). b. Definiciny clasificacin de los proyectos hidrulicos. Se define como proyecto hidrulico al conjunto de acciones acometidas por el hombre con el propsito de usar el agua con un fin o fines determinados. Al unir la descripcin de los diferentes usos del agua con la defi- nicin anterior, se concluye que los proyectos hidrulicos pueden clasificarse as: Proyectos de aprovechamiento: de abastecimiento al medio urbano, de riego, hidroelctricos, de navega- cin, de recreacin, y de conservacin y desarrollo de la fauna y la flora. 2 Proyectos de proteccin: de disposicin de aguas ser- vidas, de drenaje urbano, de drenaje agrcola y de control de crecidas. En la actualidad, la importancia de la calidad de las aguas va tomando tal trascendencia que se ha venido utilizando un tercer tipo de proyecto, denominados pro- yectos de manejo de la calidad de las aguas (3pl). En realidad, es prcticamente imposible encontrar un proyecto que tenga un slo propsito u objetivo; anen el caso en que todas sus acciones hayan sido concebidas en ese exclusivo sentido. Por ejemplo, un proyecto de abastecimiento de agua al sustraerla de un ro, afecta al rgimen hidrulico de ste y a la vida animal y vegetal en l, o bien, el drenaje de un rea bajo explotacin agrcola puede tener acciones secundarias similares al anterior u ocasionar erosin del suelo, si no es apropiadamente proyectado. Estos ejemplos muestranque realmente todos los proyectos hidrulicos son de propsito mltiple; sin embargo, a los efectos de estelibro se aceptanlas siguientes definiciones: Proyectos de propsito nico: Sonaquellos donde exis- te un uso dominante, es decir, que es concebido con ese fin primordial donde los usos colaterales SE aceptan como productos secundarios. Proyectos de propsito mltiple: Son aquellos dondE existe ms que un uso, pues su destino es cumpliI con ms de un propsito simultneamente. Al definirse anteriormente los proyectos hidruli cos, se hizo referencia a un conjunto de acciones que le conforman. Estas acciones podran clasificarse en dos ti pos generales: Fsicas: Son las obras propiamente dichas, tanto hi drulicas como de otra ndole. Complementarias: Son acciones de diversa naturale za, que son necesarias de acometer para poder lo grar los objetivos del proyecto. No son acciones f sicas. Generalmente son medidas de carcter insti tucional y legal. c. Obras hidrulicas. Las obras hidrulicas pueden dividirse en los si guientes tipos: Obras de captacin: Tienen como objetivo extraer la aguas de su medio natural. Las tomas directas se bre los ros; las presas de derivacin; las tomas e embalses, lagos y mares; los pozos, las galeras fi trantes y las cisternas, son ejemplos de este tipo d obras.
5. 5. Obras de regulacin: Son las destinadas a modificar el rgimen cronolgico natural de las aguas, con el fin de hacerlo compatible con las necesidades. Las presas de embalse, los aliviaderos, los estanques y, en general, cualquier obra que almacene agua o la controle, son obras de regulacin. Las obras de captacin tienen, por lo general, alguna capacidad de regular pero no es ste su fin primario. Obras de conduccin: Como su nombre lo indica se emplean para transportar agua desde los lugares de captacin a los sitios de consumo, o de stos a los de descarga. Las tuberas o conductos cerrados, los canales y los cauces de ros o quebradas, son representativos de este tipo de obra y, con un crite- rio ms amplio, tambin lo son los buques y los camiones cisternas. Obras de distribucin: Son las obras cuya funcin es repartir el agua entre los usuarios. Losejemplos ms representativos sonlas tuberas y canales y, tambin nuevamente/los camiones cisternas. Obras de recoleccin: Son aquellas que recogen los excesos de agua y los llevan hasta la conduccin de descarga respectiva. Los ejemplos ms represen- tativos, adems de las tuberas y los canales, son los sumideros y los empotramientos de aguas ser- vidas. e Obras de proteccin y mejoras de callces: Son aquellas destinadas a mejorar la capacidad de conduccin de los cauces fluviales y a impedir su desborda- miento. En este sentido, los diques marginales, las rectificaciones de ros y quebradas, las canalizacio- nes y las esclusas son exponentes tpicos. Obras de transformacin de merga hidrulica: Son a- quellas donde la energa hidrulica, sea potencial, cintica, o ambas, se convierte en otra clase de energao viceversa. Las estaciones de bombeo y las casas de mquinas de las plantas hidroelctricas son buenos ejemplos al respecto. Obras miscelneas: Son las obras hidrulicas que no encajanen ninguno de los conceptos anteriores. En este caso se encontraran los muelles destinados a recreacin onavegacinfluvial, las estructuras para cra de peces, yotros similares; y, cada vez conms importancia, las obras de control de erosin. Por sus caractersticas especiales, los puertos ocenicos son considerados dentro de la ingeniera vial o de costas. Existe otro tipo de obra que merece la pena desta- car: las obras de disipacin de energa, es decir, aquellas cuya funcin es eliminar los excesos de energa hidrulica que puedan causar inconvenientes a la supervivencia o al 3 buen funcionamiento de cualquiera de las obras anterio- res. Sin embargo, por no tener por lo general, una jus- tificacin por s solas, sin la existencia de alguna de las obras anteriores, conviene considerarlas como parte in- tegrante de ellas. Usualmente, las obras hidrulicas estn consti- tuidas por dos partes: las estructuras y los equipos. Las primeras definen la forma hidrulica y estructural de la obra, y las segundas proveen los accesorios complemen- tarios para poder cumplir con los objetivos. Las presas, diques, tuberas y canales son ejemplos de estructuras, y las turbinas, bombas, llaves, compuertas y equipos de me- dicin, lo son de equipos. d. Obras relacionadas. Existe un conjunto de obras de otras ramas de la ingeniera que es necesario acometer para poner en opera- cin un proyecto hidrulico. Entre ellas merecen desta- carse las siguientes: Obras sanitarias: Como su nombre lo indica, tienen por funcin restaurar, mejorar y conservar la cali- dad de las aguas. Las obras de tratamiento, tanto de aguas naturales como servidas, son las ms im- portantes. Desde el punto de vista sanitario, los acueductos y las cloacas son considerados ntegra- mente como obras sanitarias. Obras viales: Las carreteras y caminos de acceso, as como los puentes son los ms frecuentes. Tambin es usual que una obra hidrulica cumpla con una funcin vial, por ejemplo, el uso de una presa como paso de una carretera. ~ Obras de urbanismo: La ejecucin de muchos pro- yectos hidrulicos est ntimamente ligada al desa- rrollo urbano y, por lo general, requiere de modi- ficaciones en ste o por el contrario l impone con- diciones en aquellos. Por otra parte, la construc- ciny la operacin de proyectos hidrulicos de gran envergadura requiere de la construccin de de- sarrollos urbanos importantes que, en algunos casos, perduran despus de la ejecucin de las obras. Los poblados en los sistemas de riego y los grandes campamentos son unbuenejemplo de ello. Obras electromecnicas: Las obras de este tipo son in- dispensables para el funcionamiento de un proyec- to hidroelctrico (generadores, alternadores, trans- formadores, lneas de transmisin, etc.) o de una estacin de bombeo (motores y equipos similares a los anteriores). Al mismo tiempo, an en otros proyectos, es casi siempre indispensable el servicio de energa elctrica para su funcionamiento, o de alguna otra obra electromecnica.
6. 6. Obras de desarrollo agrcola: Los proyectos de riego o de drenaje y proteccin agrcola, requieren de un nmero considerable de obras de tipo agronmi- cas. La nivelacin de tierras, las acequias, los pe- queos drenajes y similares, pertenecen a este tipo de obras. Adicionalmente, existe un conjunto de obras diver- sas, como son obras de seguridad (cuarteles para el per- sonal militar o policial de proteccin) y educacionales y de asistencia social (escuelas y centros de atencin mdi- ca para personal de operacin o usuario). Debe recalcarse el hecho de que un buen nmero de proyectos hidrulicos se construyen alejados de los centros poblados y, en consecuencia, hay que proveerlos de servicios de este tipo. e. Acciones complementarias. Para cumplir con los objetivos para los cuales fue concebido, todo proyecto hidrulico requiere integrar den- tro de l un conjunto de acciones complementarias que le son inherentes e indispensables. Es importante recordar que la ingeniera en general, y la hidrulica en particular, son un medio para alcanzar el bienestar de la colectividad, y que la obra fsica es slo un eslabn necesario, pero no nico, para alcanzar ese fin. Estas acciones se podran agrupar as: Legales: Todo lo conducente al uso del agua debe estar enmarcado en una poltica hidrulica cuyo _ instrumento de definicin ms importante es una ley de aguas (1p381) pero an as, es usual que un proyecto cualquiera requiera de acciones legales especficas,lgicamente apoyadas enla leyreferida y, en general, en la legislacin vigente. Dentro de. este tipo de acciones se pueden contar, entre otras, las siguientes: las ;:;ervidumbres, las tendientes a lograr las expropiaciones de derechos de paso y de bienhechuras; los instrumentos legales de fijacin de precios de agua; la reglamentacin del uso de la tierra en reas inundables y el establecimiento de las reglas y normas del uso del agua, tanto en lo que se refiere a cantidad como a calidad. Eneste tipo de accin, se encontrara tambin la legislacin de carcter financiero y administrativo que fuese requerida para construiry operar el proyecto, o bien el otorgamiento de concesiones. Institucionales: El proyecto,construcciny operacin de un proyecto hidrulico debe estar enmarcado dentro del contexto institucional pblico y privado que prevalece en el pas. Sin embargo, nuevamente conmarcada frecuencia, es corriente que el proceso de desarrollo de un proyecto hidrulico requiera del concurso de ms de una institucin pblica o privada. Por ejemplo, un desarrollo de riego del Estado Venezolano amerita del concurso de los 4 Ministerios del Ambiente y de los Recursos Natu- rales Renovables (MARNR), de Agricultura y Cra (MAC), y de Sanidad y Asistencia Social (MSAS), as como del Instituto Agrario Nacional (lAN), de la Compaa Annima de Administracin y Fomento Elctrico (CADAFE) y del Instituto de Capacitacin Agrcola y Pecuario (ICAP); y en el sector privado de la FederacinCampesina y de los usuarios del sistema de riego. En estos casos, se hace necesario poner en vigencia mediante un acto legal, unas acciones institucionales y adminis- trativas que garanticen el xito del proyecto. El caso de la Autoridad del Valle de Tennessee en EE. uu. es representativo, y en Venezuela, la empresa Electrificacin del Caron (EDELCA) para el apro- vechamiento hidroelctrico del ro Caron, encaja en esta concepcin. Sociales: En algunos tipos de proyectos hidrulicos, especialmente en aquellos cuyos beneficiarios tie- nen un bajo nivel de educacin, los aspectos de n- dole social son de una importancia capital para al- canzar los objetivos propuestos. Poco se lograra si se construye una red de cloacas en un sector donde el usuario no se empotre a ella, o si se pone en funcionamiento un complejo sistema de riego para unos campesinos de pobre cultura de regado. Los aspectos educativos y de asistencia tcnica y social son,enconsecuencia, transcendentales. Esto es espe- cialmente significativo en pases en vas de desa- rrollo o los llamados del Tercer Mundo. Econmicas: Aunque en toda construccin de inge- niera los aspectos econmicos son importantes, en los proyectos hidrulicos, especialmente los de gran magnitud, esa importancia se acrecienta. Efec- tivamente, el desarrollo de un gran proyecto hi- drulico significa no solamente un elevado costo, sino tambin un lento proceso de maduracin, lo cual implica que deben tomarse muy en cuenta los aspectos financieros que garanticen un cabal pro- greso de la obra. An ms, en muchos casos, para alcanzar el xito es indispensable una asistencia crediticia al usuario del proyecto, como lo seran, por ejemplo, crditos para empotramientos cIoa- cales o asistencia financiera para la siembra y co- secha de cultivos. La Figura 1.1 contiene una relacin general entre el tipo de accin y el tipo de proyecto. Puede verse all, por ejemplo, que un proyecto de abastecimiento urbano tiene como componentes esenciales las obras de captacin, conduccin y distribucin entre las hidrulicas, y las sanitarias entre las de otra clase. Las obras de regulacin son indispensables, aunque en algunos casos, podran aparentemente ser innecesarias. Por ejemplo, cuando la cantidad de agua sustrada de un ro o un acufero iguala
7. 7. Proyedo hidrulico de: Aprovechamiento Proteccin " ~g " "'l . = O~ n"'Ii: ~ f :!l "'" 0-'1 I ACCIONES o ~~ ~ ~g .~~ '[, ! Ji @ ~g ~-e.r> i5~ Q