INTRODUCCIÓN
El hombre ha construido embalses desde la antigüedad, pero no ha sido hasta muy recientemente cuando este tipo de construcciones ha tenido un auge considerable, la creciente demanda de agua y energía hidroeléctrica, así como las múltiples
aplicaciones
adicionales
de
los
embalses
ha
impulsado
considerablemente su construcción, en el mundo actual, las represas destinadas a producir energía hidroeléctrica son las que resaltan más por ser las de mayor tamaño, estas represas cada vez más altas y anchas, han permitido almacenar una cantidad cada vez mayor de agua Los embalses son estructuras de construcción de mucha utilidad, ya que son usados en campos como el riego, el aprovechamiento y generación de energía,
el control de
inundaciones,
la
navegación,
la pesca,
control
de
sedimentos, y la recreación. Un embalse o represa es una acumulación artificial de agua que tiene como particularidad poder ser parcial y/o totalmente vaciado por gravedad o por aspiración. Según su origen se clasifican en naturales o artificiales. un embalse de origen natural (como un valle inundado) se le puede clasificar de acuerdo con su tamaño, su profundidad, su localización geográfica como: lago, charca, laguna, estanque, si es de origen artificial puede ser cavado en el suelo (por ejemplo, en las gravas), o ser consecuencias de una represa en tierra (estanque de piscicultura, por ejemplo), de piedras y de hormigón (por ejemplo, las grandes represas).
CENTRAL HIDROELÉCTRICA ANTONIO
JOSÉ DE SUCRE EN MACAGUA I, II Y III
RESEÑA HISTÓRICA: La Corporación Venezolana de Fomento (CVF), creada el 29 de Mayo de 1946, acometió el estudio del aprovechamiento de los recursos no petroleros de Venezuela. Con la creación de La corporación Venezolana de Fomento (CVF), en el año 1946 la demanda eléctrica en Guayana se acrecentó vertiginosamente necesitando para ello la construcción de una central hidroeléctrica para cubrir las necesidades que esta empresa demandaba, por ello en 1956 se inicia la construcción de la Represa Macagua, con su propósito inicial de satisfacer la siderúrgica pero hoy en día esta central genera energía limpia para gran parte de nuestra nación. Su construcción se inicio en 1956, entrando en funcionamiento en 1959 la primera unidad de generación y para 1961 se puso en operación la última de ellas, alcanzándose una capacidad instalada total de 370 megavatios.
La Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre Macagua II y III es el tercer proyecto hidroeléctrico construido en el rio Caroní. Conforma, conjuntamente con la Central Macagua I, el “Complejo Hidroeléctrico 23 de Enero". Macagua I, fue un aprovechamiento a filo de agua, es decir que no requirió la Formación de un embalse para su operación. Macagua I, Alberga en su Casa de Maquinas 6 unidades tipo Francis, cada una con una capacidad nominal promedio de 64.430 kilovatios.
Este complejo, esta situado a 10 kilómetros aguas arriba de la confluencia de los ríos Caroní y Orinoco en el perímetro urbano de Ciudad Guayana, Su capacidad de generación, ubicada en 2.540 megavatios, se encuentra garantizada por 12 unidades generadoras de 216 megavatios cada una, impulsadas por
turbinas tipo Francis bajo caída neta de 46,4 m. instaladas en la Casa de Maquinas 2.
Para el control del rio se construyó un Aliviadero con 12 compuertas capaz de transitar 30.000 m3/seg. Adicionalmente, para garantizar un continuo flujo de agua a los Saltos de Cachamay y la Llovizna, se incluyo especialmente la Casa de Maquinas Nro.III, bajo caída neta de 23,0 metros generando 172 megavatios con 2 unidades tipo Kaplan.
El diseño de la obra fue realizado con el fin de perturbar lo menos posible su entorno natural, por estar ubicado en la cercanía del sistema de parques de Ciudad Guayana (Cachamay, Loefling, Punta Vista y La Llovizna). El Proyecto Macagua II comprende las obras para completar el cierre del rio y formar un embalse, aprovechando el flujo regulado desde La Central Hidroeléctrica Simón Bolívar en Guri.
Ahora por órdenes del Presidente Hugo Chávez se llama Central Hidroeléctrica Antonio José De Sucre.
LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA ESTÁ CONFORMADA POR: MACAGUA I MACAGUA II MACAGUA III
DESCRIPCION GENERAL DE LOS MACRO COMPONENTES DE LAS PRESAS
MACAGUA I Toma Es una estructura de gravedad, con una longitud de 132 m. y una altura de 26 m. Hacia ambos lados de la toma hay dos estribos de concreto con lo cual la longitud total del cierre de concreto es de 354 m. Los monolitos 8 al 11 fueron acondicionados para permitir la expansión futura del Proyecto. Cada unidad cuenta con una compuerta de Toma radial sumergida con dimensiones de 10 por 11m. y peso de 108 TM. Las tuberías forzadas tienen una longitud de 47 m. y un peso de 150 TM.
Casa de Máquinas La casa de Maquinas mide 177m. de longitud , 25 m. de ancho y una altura de 44 m. contada desde el fondo de los tubos de aspiracion. En ella se alojan 6 unidades generadoras con turbinas tipo Francis y una capacidad instalada de 370 MW. Dispone de dos gruas puente accionadas eléctricamente, con una capacidad de 260 y 25 TM., respectivamente.
Patio de distribución distribución El patio de distribución a 115 kV esta situado frente a la central a unos 350 mts de distancia, ocupando un área de 2,5 Hectáreas.
Diques Los diques de tierra para formar el embalse tenian una longitud de 2000 m.
MACAGUA II Y III
Estructuras de toma La estructura de toma de concreto a gravedad de la casa de maquinas Nro. 2 está constituida por 14 monolitos de 28 m de ancho cada uno, de los cuales 12 corresponden a las tomas de igual número de unidades generadoras. En cada toma hay una reja tipo arco, una compuerta de operación vertical tipo vagón accionada por un winche hidráulico y un pozo para compuerta de mantenimiento manejada mediante una grúa pórtico ubicada en el tope de la presa. Las tuberías forzadas tienen un diámetro 9,6 m y 40,15 m de longitud.
Presa de Transición Derecha Está constituida por 11 monolitos de concreto, 2 de ellos de 28 m de ancho, 4 de 19,81 m, 1 de 15 m y 4 monolitos de 15 m, anexos al estribo Norte de Macagua I. Está ubicada entre las estructuras de Toma de las Casas de Maquinas Nos. 1 y 2.
Presa de Transición Izquierda Izquierda Consta de 3 monolitos, de geometría variable (20, 28 y 10 m de ancho) para adaptarse a los requerimientos del contacto entre la Presa de Concreto y la Presa de Enrocamiento. Está ubicada entre la Estructura de Toma N° 2 y la Presa de Enrocamiento con Pantalla de Concreto N° 1.
Aliviadero El control del rio está provisto de un Aliviadero con 12 compuertas, que regula el embalse a un nivel normal máximo de las aguas de 54,5 metros sobre el nivel del mar. Tiene una longitud de 322,50 m y es capaz de transitar 30.000 m3/seg., caudal que corresponde a la creciente máxima probable descargada por Guri. Está formado por seis canales de dos vanos cada uno, con 12 compuertas radiales de 22,00 m de ancho por 15,6 m de alto, accionadas por winches hidráulicos los cuales descansan sobre una ojiva a la elevación 39,50 m.s.n.m.. Está ubicado entre e ntre la Presa de Enrocamiento N° 1 y la Casa de Maquinas
N° 3, y separado de estas por muros mu ros de conexión de concreto. El Aliviadero Aliviad ero incluye adicionalmente una vía de 33,10 m de ancho, la cual forma parte de la carretera nacional (Avenida Leopoldo Sucre Figarella-Pedro Palacios Herrera) que une las comunidades de Puerto Ordaz y San Félix, en Ciudad Guayana.
Canales de Descarga La presencia de un canal natural ubicado aguas abajo de la Casa de Maquinas N° II, fue totalmente totalm ente beneficiosa. beneficio sa. Este canal fue ampliado ampli ado con un ancho de 130,0 m con una longitud aproximada de 1.100 m. El Canal de Descarga Des carga de la Casa de Maquinas N° III, tiene un ancho anch o de 56 m y distribuye el agua hacia los Saltos La Llovizna y Cachamay respectivamente, mediante un dique de repartición. Sobre el Canal de d e Descarga de la Casa C asa de Maquinas N° N ° 1, se construyo el puente vial interno que permite el acceso al complejo desde la Carretera San Félix-El Pao.
Presas de Enrocamiento con Pantalla de Concreto Las Presas de cierre son del tipo de enrocamiento compactado con pantalla de concreto. La longitud de la Presa de Enrocamiento N° 1 es de 474 m, de la Presa de Enrocamiento Enrocam iento N° 2 de 1.140 m y de la Presa de Enrocamiento N° 3 de 878 m aproximadamente. Las crestas de las presas tienen un ancho de 8 m en la elevación de 56,00 m.s.n.m..
MACAGUA I
MACAGUA I
MACAGUA II
MACAGUA II
MACAGUA III
MACAGUA III
DESCRIPCIÓN TÉCNICA MACAGUA I
DESCRIPCIÓN TÉCNICA MACAGUA I
MACAGUA II Y III
BASES TEORICAS PRESA DE ENROCAMIENTO: Las presas de enrocamiento son terraplenes formados por fragmentos de roca de varios tamaños cuya función de estabilidad y por una membrana que es la que proporciona impermeabilidad. Aunque se han construido presas que han tenido éxito con diafragmas interiores, no se recomiendan este tipo de construcción para las estructuras dentro del campo. La construcción de diafragmas internos de tierra con los filtros necesarios requiere un elevado grado de precisión y control más riguroso y el que es posible obtener para presas pequeñas. Los diafragmas interiores de material rígido como el concreto tienen la desventaja de que no se pueden inspeccionar fácilmente ni hacer reparaciones de emergencia si se rompen por el asentamiento de la presa o sus cimientos.
La membrana impermeable de una presa de enrocamiento debe de construirse en el talud de aguas arriba donde se puede observar su condición cuando se vacía, y cuando es necesaria hacer reparaciones. Generalmente la membrana consistirá de concreto de cemento Portland, aunque se han usado con éxito placas de acero o tablones, de acuerdo a la vida
limitada
de
esos
materiales.
Recientemente
se
han
usado
revestimientos de concreto asfáltico, pero no existen registros sobre el funcionamiento de este tipo de construcción de presas de enrocamiento. Cualquiera que sea el tipo de membrana usada, no se recomienda las presas de enrocamiento cuando la operación normal del vaso no permita la inspección periódica de la membrana y su reparación si es necesario.
BASE: Los requisitos son menos exigentes que los necesarios para las presas de gravedad de concreto, pero más que los necesarios para las presas de tierra. Las presas de enrocamiento requieren cimentaciones en las que se produzcan los asentamientos mínimos. En las cimentaciones que no sean de roca, se deberá consultar un especialista respecto a su bondad. Las cimentaciones de roca deben consistir en roca resistente y durable que no se pueda ablandar especialmente con el agua que se filtre del vaso.
PROYECCIÓN DE LA BASE: Deberá estar libre de fallas, zonas de corte y de otras zonas de debilidad estructural. El limo, la arcilla, la arena y materia orgánica deben quitarse del área de cimentación antes de la construcción del terraplén.
DENTELLÓN : Se debe de construir un cierre hermético a lo largo del contacto de la membrana impermeable de la cimentación y los estribos, en el talón de aguas arriba de la presa, para evitar las filtraciones por debajo de la presa. En las presas, este cierre tiene la forma de un dentellón de concreto que se extiende del talón de aguas arriba de la presa hasta la roca fija. La anchura del dentellón esta generalmente gobernada por condiciones impuestas por la construcción. La profundidad de penetración del dentellón en la roca fija, depende del carácter de la roca de cimentación. Si la roca es sana el dentellón debe de prolongarse dentro de la roca de la cimentación no menos de 1 m. Si la roca no está sana, se puede ser necesario un dentellón más profundo o un tratamiento especial, como inyecciones, o si existen fisuras abiertas o si la roca está fracturada. Las inyecciones deben de incluirse en el proyecto, sin tomar en cuenta la aparente buena calidad de la roca, hasta que se hayan hecho suficientes sondeos con las que se
demuestra que no existen hendiduras, juntas, fallas o fisuras en la roca fija para las que se puedan producir escapes por debajo del dentellón.
ALIVIADERO (TIPO PERFIL CREAGER): • Diseño de vertederos de rebose tipo Creager
Las presas de concreto usualmente se diseñan hidroaliviadoras. El vertedero para evacuar aguas de exceso se involucra dentro del cuerpo de la presa y consta de cuatro partes esenciales: cresta vertedora, cara vertedora, contorno subterráneo y estructura de disipación de la energía. El vertedero debe descargar mas allá del pie del talud seco de la presa para evitar erosión. En general se prefiere que el vertedero sea ancho y poco profundo para que las variaciones del nivel del agua sean pequeñas cuando ocurran variaciones en el caudal. La longitud mínima de la cresta debe ser de dos metros para evitar obstrucciones. La carga de agua sobre vertederos pequeños varia usualmente entre 0.4 m y 1.5 m. · Cresta vertedora Se diseña de tal manera que la estructura se adapte a la forma de la parte inferior de la napa de agua escurriendo sobre un vertedero de cresta aguda.
· Cara vertedora El perfil vertedor se empata con un talud adecuado y dado por la estabilidad de la estructura. · Contorno subterráneo La longitud de la base de la estructura depende de la forma y dimensiones de la estructura vertedora para que sea estable, del control de
erosión y del control de la filtración de agua. Usualmente la longitud resultante es de 1.5 a 2.0 veces la carga de agua actuante. · Disipador de energía Se diseña para que el agua de vertimiento llegue al cauce natural sin peligro de producir erosión.
COMPUERTAS RADIALES: Las compuertas radiales se construyen de acero o combinando acero y madera. Constan de un segmento cilíndrico que está unido a los cojinetes de los apoyos por medio de brazos radiales. La superficie cilíndrica se hace concéntrica con los ejes de los apoyos, de manera que todo el empuje producido por el agua pasa por ellos; en esta forma sólo se necesita una pequeña cantidad de movimiento para elevar o bajar la compuerta. Las cargas que es necesario mover consisten en el peso de la compuerta, los rozamientos entre los cierres laterales, las pilas, y los rozamientos en los ejes. Con frecuencia se instalan contrapesos en las compuertas para equilibrar parcialmente su peso, lo que reduce todavía más la capacidad del mecanismo elevador.
La ventaja principal de este tipo de compuertas es que la fuerza para operarlas es pequeña y facilita su operación ya sea manual o automática; lo que las hace muy versátiles.
PRESA (TIPO GRAVEDAD): Las presas de gravedad son estructuras de hormigón de sección triangular; la base es ancha y se va estrechando hacia la parte superior; la cara que da al embalse es prácticamente vertical. Vistas desde arriba son rectas o de curva suave.
La estabilidad de estas presas radica en su propio peso. Es el tipo de construcción más duradero y el que requiere menor mantenimiento. Su altura suele estar limitada por la resistencia del terreno.
Un ejemplo de este tipo de presas es la presa Grande Dixence, en Suiza (1962), la cual tiene una altura de 284 m y es una de las más grandes del mundo.
CONCLUSIÓN
Como se observa, para construir una represa no necesariamente debe estar ubicada en un cañón o garganta, en el caso estudiado se analizo como la configuración de varias represas nos puede dar como resultado un gran embalse para el mayor aprovechamiento del agua, en dicho embalse se observan tres presas de concreto de las cuales dos son presas para el aprovechamiento hidroeléctrico y la otra es un aliviadero por lo cual pasa una carretera por su cresta. Siendo esta vía en conjunto con el eco museo, el parque la Llovizna y el aliviadero un gran atractivo turístico. Para la formación del embalse se realiza un cerramiento perimetral de presas de enrocamiento recubiertas con concreto.
BIBLIOGRAFIA
1. http://artemisa.unicauca.edu.co/~hdulica/presas_rigidas.pdf 2. Urdaneta, G. (2008) Optimización de la producción de concreto en planta para la construcción del monolito 18, proyecto hidroeléctrico tocona. Ciudad Guayana – Venezuela. 3. Amarista, J. (2007) Diseño de un sistema de información para el departamento de operaciones de la central hiidroeléctrica macagua. Ciudad Guayana – Venezuela. 4. www.scribd.com Central Hidroeléctrica Antonio Jośe de Sucre en Macagua I, II Y III. 5. www.slideshare.net Represas de Guayana
