Embalse del Guri

      La siguiente entrada tiene como objetivo comprender la importancia del embalse del Guri su historia y cuáles fueron los motivos para la construcción de la misma, para lo cual es necesario realizar un recorrido por distintas nociones, con el fin de acercarnos un poco al tema que se quiere plantear. Posteriormente, no se pretende llegar a una respuesta absoluta, sino que entregar algunos elementos que permitan al lector profundizar en el tema y obtener sus propias conclusiones. A continuación, realizaremos una apreciación más profunda.

     La construcción de la presa de Guri se inició en el año 1963. La primera central eléctrica, con diez unidades de generación y una capacidad total instalada de 2065 MW, empezó a funcionar comercialmente en 1978. En 1985 se construyó una segunda central para alojar otras diez unidades de generación de 730 MW cada una. Con ello la capacidad total de la planta se elevó a 10 000 MW, haciendo de Guri la segunda central hidroeléctrica del mundo por su capacidad de producción eléctrica, lugar que cedió luego de la construcción de la presa de las Tres Gargantas en China. La instalación tiene tres subestaciones de alta tensión que operan a 800 kV, 400 kV y 230 kV, todas ellas con configuración de interruptor y medio. La central suministra al mercado eléctrico venezolano 12 900 GWh de energía, indispensable para satisfacer la creciente demanda del sector.

     Este inmenso potencial hidroeléctrico suministrado por el río Caroní represado en el lago Guri, es posible debido al inmenso volumen de agua que almacena este cuerpo lacustre, así como al caudal promedio del sistema fluvial Caroní-Paragua, que aporta un promedio de casi 5000 m³/s, debido a la intensidad de las lluvias en la cuenca alta de ambos ríos, donde se registran precipitaciones superiores a los 3000 mm.

     El lago Guri además de su uso primario como fuente de energía hidroeléctrica está siendo utilizado desde la década de los 90 como reservorio de agua potable para el consumo humano e industrial de las ciudades de Upata y Ciudad Bolívar, a las cuales les aporta a sus plantas de potabilización y tratamiento de agua un volumen promedio de 3 mil litros por segundo, según datos aportados por la empresa de aguas Hidrobolívar. La aducción Guri Ciudad Bolívar, surte de agua a más de 300 mil personas que habitan en la capital del estado Bolívar, igualmente a un conjunto de industrias pequeñas y medianas. Mientras que en Upata la población servida por el acueducto Guri-Chiripón-Santa Rosa, son de unas 80 mil personas. A pesar de su enorme volumen, el lago Guri no se ha utilizado para la creación de sistemas agrícolas de riego, aunque en algunos sectores del espejo de agua se localizan tomas particulares para pequeñas unidades de producción agrícola.

Corporación Venezolana de Guayana. Folleto CVG. Ciudad Guayana. 1986. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Embalse_de_Guri.

     Con resultado de la investigación, se concluye que se habla de un desarrollo equitativo, eficiente y sostenible “Nuestro futuro común; es decir, es aquel desarrollo que satisfaga las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer sus propias demandas”, por tanto cualquier desarrollo de aprovechamiento hidráulico deberá tener análisis a futuro de sus efectos. Un pequeño ejemplo podría ser la explotación racional de un acuífero, es decir, para cumplir esta condición no podría extraerse más agua de la que usualmente recarga al acuífero. De lo contrario se iría desplazando hasta secarlo, dejando a las generaciones futuras sin posibilidades de explotarlo.

     Todos estos descubrimientos y condiciones antes mencionadas llevaron a la humanidad a la construcción, en los últimos ochenta años, de grandes presas para usos múltiples (abastecimiento, hidroelectricidad, riego y control de inundaciones). 

DEFINICIONES Y TÉRMINOS USADOS EN PRESAS

Es importante establecer algunas definiciones que permitan hablar el mismo idioma entre el lector y el autor. Las definiciones que se dan a continuación han sido tomadas del libro de la terminología de la Comisión Internacional de Grandes Presas, Internet, Revistas y Tesis.

Las técnicas de conducción de agua (canales, acueductos), fueron siempre muy parecidas a las utilizadas por los romanos y quizás solo merecen destacarse, dentro del concepto de manejo de los recursos hidráulicos, los exitosos procedimientos utilizados por los Holandeses para controlar las aguas en sus costas desde hace unos quinientos años.

Los grandes desarrollos tecnológicos y científicos de los últimos cien años, los conocimientos adquiridos de ellos y la compresión del ciclo hidrológico han permitido controlar y usar mejor las aguas para beneficios del ser humano. Los avances hechos en la construcción de presas, sistemas de bombeo, materiales para tuberías, ect, han permitido el control de grandes ríos y aprovechar sus aguas, incluyendo las aguas subterráneas o acuíferos. El desarrollo en la producción de hidroelectricidad permitió obtener una nueva fuente de energía (mas limpia y mas "segura" en el tiempo).

Asimismo, el mejoramiento de las técnicas de cultivo e irrigacion, permitieron un mejor rendimiento de las cosechas y por tanto una mejor alimentación de la humanidad.

El objetivo es establecer una metodología de calculo para el dimensionado de los distintos elementos estructurales que integran las presas.

Aliviadero: Vertedero, conducto, túnel, canal u otra estructura diseñada para permitir descargar con seguridad los caudales de las crecientes cuando el embalse esta lleno.

Borde libre: Distancia vertical entre el nivel normal del embalse y la cresta de la presa.

Borde libre mojado: Distancia vertical entre el nivel normal y el nivel máximo del embalse.

Borde libre seco: Distancia vertical entre el nivel máximo y la cresta de la presa.

Cresta de la presa: Cima o parte mas alta de la presa.

Cresta del aliviadero: La parte mas alta de la sección de derrame.

Descarga de fondo: Abertura o conducto mas bajo, bien sea a través o por los lados de la presa, que permite desaguar el embalse.

Descarga de medio fondo: Igual a la anterior, pero ubicada por encima de una toma o descarga mas baja.

Estribo: Material natural no perturbado por debajo de la superficie de excavación, comprendido entre la base de la presa y su cresta, contra el cual son colocados los extremos de la presa.

Nivel normal: Nivel del agua cuando el embalse esta lleno.

Nivel máximo: Nivel máximo del agua previsto en el diseño.

Nivel mínimo de operación: Nivel mas bajo hasta el cual puede descender el embalse y aun seguir prestando los servicios funcionales previstos.

Nivel muerto: Nivel mínimo hasta donde puede vaciarse el embalse, por gravedad.

Presa: Barrera construida con el fin de almacenar, controlar y derivar agua.

Sobrecarga: Volumen ocupado temporalmente por el agua en un embalse (creciente), por encima del nivel normal.

Superficie del embalse: Área superficial del embalse medida en un plano horizontal a cota del nivel normal.

Toma: Estructura en la cara aguas arriba de la presa, o dentro del embalse, para dirigir el agua

a un conducto, túnel, canal, o tubería.

Volumen activo: Volumen del embalse por encima del almacenamiento inactivo, que se puede utilizar para, generación de energía, riego, abastecimiento, etc. No comprende la sobrecarga.

Volumen  inactivo: Volumen del embalse por encima del almacenamiento muerto que no es utilizado en la explotación normal de la presa.

Volumen muerto: Volumen de agua y/o sedimento almacenado por debajo de la toma o descarga mas baja, y que no puede ser extraído del embalse por gravedad (no confundir con el volumen de sedimentos).

Volumen total: Suma de los volúmenes activo, inactivo y muerto en un embalse.

Escala o escalera de peces: permite la migración de los peces en sentido ascendente de la corriente (en algunos casos se instalan ascensores para peces).

Cimentación: es la parte de la estructura de la presa, a través de la cual se transmiten las cargas al terreno, tanto las producidas por la presión hidroestática como las del peso propio de la estructura.

Compuertas: son los dispositivos mecánicos destinados a regular el caudal de agua a través de la presa.

FINES DEL APROVECHAMIENTO

1. Riego
2. Fines domésticos y municipales
3. Uso industrial
4. Agua y abastecimientos
5. Aprovechamiento energético 
6. Control de avenidas
7. Embalses reguladores
8. Recreo
9. Cría animal

ELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA

• Clasificación según su función 
• Clasificación según sus características hidráulicas
• Clasificación según los materiales empleados en su construcción
• Presas de tierra
• Presas de escollera
• Presas de gravedad de hormigón
• Presas arco de hormigón
• Presas de contrafuertes de hormigón 
• Otros tipos

TIPOS DE PRESAS

Uno de los tipos mas eficientes y económicos en su ejecución es la presa abierta de "rastrillo" o peine metálico, la cual esta conformada por un conjunto de elementos metálicos verticales separados entre si, y empotrados a una solera de concreto armado firmemente anclada a la roca competente del fondo y taludes del cauce.

SEGÚN SU ESTRUCTURA

• Presa de gravedad: Es aquella en la que su propio peso es el encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es transmitido hacia el suelo, por lo que este debe ser suficientemente estable para soportar el peso de la presa y del embalse. 
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Dentro de las presas de gravedad se puede tener:
1. Escollera o materiales sueltos: de tierra o suelo homogéneo, tierra zonificada, CFRD (enrocado con losa de hormigón) y otros.
2. De hormigón: tipo HCR (hormigón compactado con rodillos) y hormigón convencional.
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• Presa de arco simple: Es aquella en la que su propia forma es la encargada de resistir el empuje del agua. Debido a que la presión se transfiere en forma muy concentrada hacia las laderas de la cerrada, se requiere que esta sea de roca muy dura y resistente.

• Presa de bóveda: doble arco, o arco de doble curvatura: Cuando la presa tiene curvatura en el plano vertical y en el plano horizontal, también se denomina de bóveda.

               

• Presa de arco-gravedad: combina características de las presas de arco y las presas de gravedad y se considera una solución de compromiso entre los dos tipos. Tiene forma curva para dirigir la mayor parte del esfuerzo contra las paredes de un cañón o un valle, que sirven de apoyo al arco de la presa. Además, el muro de contención tiene más espesor en la base y el peso de la presa permite soportar parte del empuje del agua. Este tipo de presa precisa menor volumen de relleno que una presa de gravedad.

               

• Presa-Puente: Combina dos características, por un lado está la presa y sobre esta un puente elevado.

                

• Presa de contrafuertes o aligerada.

            

• Presa de bóveda múltiple. 

                  

SEGÚN SU MATERIAL.

• Presas de hormigón: son las más utilizadas en los países desarrollados ya que con éste material se pueden elaborar construcciones más estables y duraderas; debido a que su cálculo es del todo fiable frente a las producidas en otros materiales. Normalmente, todas las presas de tipo gravedad, arco y contrafuerte están hechas de este material. Algunas presas pequeñas y las más antiguas son de ladrillo, de sillería y de mampostería.

• Presas de materiales sueltos: son las más utilizadas en los países subdesarrollados ya que son menos costosas y suponen el 77 % de las que podemos encontrar en todo el planeta. Son aquellas que consisten en un relleno de tierras, que aportan la resistencia necesaria para contrarrestar el empuje de las aguas. Los materiales más utilizados en su construcción son piedras, gravas, arenas, limos y arcillas aunque dentro de todos estos los que más destacan son las piedras y las gravas.

• Presas de enrocamiento con cara de hormigón: este tipo de presas en ocasiones es clasificada entre las de materiales sueltos; pero su forma de ejecución y su trabajo estructural son diferentes. El elemento de retención del agua es una cortina formada con fragmentos de roca de varios tamaños, que soportan en el lado del embalse una cara de hormigón la cual es el elemento impermeable. La pantalla o cara está apoyada en el contacto con la cimentación por un elemento de transición llamado plinto, que soporta a las losas de hormigón

SEGÚN SU APLICACIÓN.

• Presas filtrantes o diques de retención: Son aquellas que tienen la función de retener sólidos, desde material fino, hasta rocas de gran tamaño, transportadas por torrentes en áreas montañosas, permitiendo sin embargo el paso del agua.

• Presas de control de avenidas: Son aquellas cuya finalidad es la de laminar el caudal de las avenidas torrenciales, con el fin de que no se cause daño a los terrenos situados aguas abajo de la presa en casos de fuerte tormenta.

• Presas de derivación: El objetivo principal de estas es elevar la cota del agua para hacer factible su derivación, controlando la sedimentación del cauce de forma que no se obstruyan las bocatomas de derivación. 

• Presas de almacenamiento: El objetivo principal de estas es retener el agua para su uso regulado en irrigación, generación eléctrica, abastecimiento a poblaciones, recreación o navegación, formando grandes vasos o lagunas artificiales.

• Presas de relaves o jales: Son estructuras de retención de sólidos sueltos y líquidos de desecho, producto de la explotación minera, los cuales son almacenados en vasos para su decantación.

Por ultimo se presenta el reporte numérico de las dimensiones, cantidades de obra y presupuesto estimado obtenidos para la presa, y el plano correspondiente a la vista frontal y a la sección transversal de mayor altura de la solución definitiva, con sus respectivos acotamientos y señalamiento de elementos, para finalmente llevar a cabo la construcción de dicha represa.

ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS.

Planta de generación de energía:

En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía (química, cinética, térmica o lumínica, nuclear, solar entre otras), en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico. La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan.

Aliviadores:

Es una estructura hidráulica destinada a propiciar el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales, siendo el aliviadero en exclusiva para el desagüe y no para la medición.

IMPACTO SOCIAL.

Se estima que hasta el momento, entre 40 y 80 millones de personas en todo el mundo han sido desplazadas de su hogar a causa de la construcción de presas. En muchos casos la población afectada por las presas no es debidamente consultada.

Referencias:

Mengual, Diego (2002). Diseño hidraulico y dimensionado estructural de presas abiertas tipo peine metalico para la retencion de rocas y cuerpos flotantes. Trabajo de grado para obtener el titulo de Ing. Civil. Universidad Catolica Andres Bello (UCAB), Caracas, Venzuela 

Ochoa, Jose (1996). Recursos hidricos y desarrollo sustentable. Revista: Tekhe-Facultad de ingenieria. No.1 (1997). Caracas, Venezuela

Manual de Hidráulica Aplicada. Represa. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Represa [11, 12, 15]

Suarez Villar, Luis Miguel (1978). Ingeniería de Presas Obras de Tom, Descarga y Desviación. Editorial: Caracas, Venezuela [11, 12, 15]

Comité Nacional Español de Grandes Presas. Madrid. Floyd E. Dominy, Commissioner. U.S Bureau of Reclamation. Design of small dams / Editorial: DOSSAT, S.A, Madrid, España, [11, 12, 15]

MAPA METAL DE PRESA

En primer instancia se expondrán algunos conceptos breves, extraídos de una serie de paginas web relacionados con el tema, para asimismo llevar a cabo la realización de un mapa mental que explique el contenido generalizado.


Funcionamiento.

Tiene la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para elevar su nivel con el objetivo de derivarla, mediante canalizaciones de riego, para su aprovechamiento en abastecimiento o regadío, laminación de avenidas (evitar inundaciones aguas abajo de la presa) o para la producción de energía mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética y esta nuevamente en mecánica y que así se accione un elemento móvil con la fuerza del agua. 

Importancia de las Presas.

La importancia o utilidad de las presas radica en que la gente puede disponer de agua en tiempos de sequía. 

otro beneficio de las presas es que en las cortinas de estas, puede funcionar como plantas hidroeléctricas, las cuales son una excelente fuente de energía ya que no contaminan sino que utilizan la fuerza de la caída del agua.

Impacto Social.

Las represas constituyen una de las principales causas directas e indirectas de pérdida de millones de hectáreas de bosques y muchas de ellas abandonadas bajo el agua y en descomposición. De ahí que todas las represas emiten gases de efecto invernadero que aportan al calentamiento global por la descomposición y putrefacción de la biomasa.

Elementos Constructivos.

Planta de generación de energía:

La mayor parte de la energía hidroeléctrica proviene de la energía potencial proveniente del agua embalsada que es conducida a una turbina hidráulica y esta a su vez transmite la energía mecánica a un generador eléctrico. Con el fin de impulsar al fluido y mejorar la capacidad de generación de la presa, el agua se hace correr a través de una gran tubería llamada tubería de carga especialmente diseñada para reducir las pérdidas de energía que se pudieran producir. Existen centrales que son capaces de retornar el agua hacia la presa mediante bombas, o mediante la misma turbina funcionando como bomba, en los momentos de menor demanda eléctrica e impulsar posteriormente esta agua en los momentos de mayor demanda eléctrica.

Aliviadores:

Toda presa tiene que tener un sistema para evacuar el agua en caso de lluvias torrenciales que puedan llenarla hasta límites peligrosos.

Tipos de Presas:

Los diferentes tipos de presas responden a las diversas posibilidades de cumplir la doble exigencia de resistir el empuje del agua y evacuarla cuando sea preciso. En cada caso, las características del terreno y los usos que se le quiera dar al agua, condicionan la elección del tipo de presa más adecuado.

Existen numerosas clasificaciones, dependiendo de:

• si son fijas o móviles (hinchables, por ejemplo)
• su forma o manera de transmitir las cargas a las que se ve sometida
• los materiales empleados en la construcción

Dependiendo de su forma pueden ser:

• de gravedad
• de contrafuertes
• de arco simple
• bóvedas o arcos de doble curvatura
• mixta, si está compuesta por partes de diferente tipología

Dependiendo del material se pueden clasificar en:

• de hormigón (masivo convencional o compactado con rodillo)
• de mampostería
• de materiales sueltos (de escollera, de núcleo de arcilla, con pantalla asfáltica, con pantalla de hormigón, homogénea)

Las presas hinchables, basculantes y pivotantes suelen ser de mucha menor entidad.

Producción de las Presas.

En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como «salto geodésico». En su caída entre dos niveles del cauce, se hace pasar el agua por una turbina hidráulica que transmite energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.

Referencias:

Mejia Acevedo, Andres (2011). Funcionamiento de la energía hidroeléctrica. Disponible en: itechnology2a.wikispaces.com [5,12,15]

Rador, Elempe (2009). Fundamentos de energía. Disponible en: es.slideshare.net [5,12,15]

Fundacion PROTEGER (2004). 12 razones para dejar de construir grandes represas hidroeléctricas. Disponible en: www.proteger.org.ar [5,12,15]
Pereyra Mele, Carlos (2010). Importancia geopolitica de las hidroelectricas en Santa Cruz. Disponible en: licpereyramele.blogspot.com [5,12,15]

Monylit (2009). Turbina y generador de una central hidroeléctrica. Disponible en: www.construmatica.com [5,12,15]

Arancibia,Fernando (2014).Aliviadores en represas. Disponible en: facingyconst.blogspot.com [5,12,15]

Benageber (2011). Aliviaderos, embalses. Disponible en: foros.embalses.net [5,12,15]

Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Madrid, (1993). Tipos de presas hidráulicas. Disponible en: www.webaero.net [5,12,15] 

Perez, Luis (2015).Brasil y Uruguay acuerdan intercambio de energía eléctrica. Disponible en: caraotadigital.net [5,12,15]

Aguilar, Jose (2013). En Venezuela hay insuficiencia eléctrica. Disponible en: www.coolchanneltv.com [5,12,15]