HIDRAÚLICA & MORFODINÁMICA

Estudios para el manejo y gestión de sedimentos en Embalses de Centrales Hidroeléctricas

Los embalses de centrales hidroeléctricas son lagos artificiales creados al cerrar el curso de un río generalmente mediante como presas o diques. Tienen distintos propósitos, entre los que se destacan el abastecimiento de agua para fines domésticos o industriales como: agua potable, irrigación, control de inundaciones, regulación de caudales en los ríos y para la generación hidroeléctrica. Dentro de este contexto, uno de los problemas que amenaza a los embalses y que generalmente no se le da la debida atención en las fases de diseño y operación de los proyectos es la sedimentación.

La sedimentación se produce por dos diferentes tipos de sedimentos, la carga en suspensión y la carga de fondo. La carga en suspensión son las partículas más finas, y la misma se encuentra suspendida en el flujo de agua. La carga de fondo, por otro lado, son las partículas más gruesas que se encuentran depositadas en el fondo del flujo y son transportadas por rodadura y arrastre. En la secuencia de sedimentación, en un principio la carga en suspensión es la única que llega a las inmediaciones de la presa, mientras que la carga de fondo se va acumulando hacia la cola del embalse generando un delta de sedimentación. Sin embargo, a medida que pasa el tiempo la acumulación de sedimentación por carga de fondo va incrementándose y avanzando en dirección aguas abajo, ocupando cada vez más volumen dentro del embalse. Este avance también facilita el transporte de la carga de suspensión hacia las inmediaciones de la presa, exacerbando de esta manera la acumulación de sedimentos en esta zona.
Las implicaciones de la sedimentación suponen afectaciones a la correcta operación de las centrales, y también supone afectaciones en la zona de influencia aguas arriba y aguas abajo.

En la secuencia de sedimentación, en un principio la carga en suspensión es la única que llega a las inmediaciones de la presa, mientras que la carga de fondo se va acumulando hacia la cola del embalse generando un delta de sedimentación. Sin embargo, a medida que pasa el tiempo la acumulación de sedimentación por carga de fondo va incrementándose y avanzando en dirección aguas abajo, ocupando cada vez más volumen dentro del embalse. Este avance también facilita el transporte de la carga de suspensión hacia las inmediaciones de la presa, exacerbando de esta manera la acumulación de sedimentos en esta zona.

Las implicaciones de la sedimentación suponen afectaciones a la correcta operación de las centrales, y también supone afectaciones en la zona de influencia aguas arriba y aguas abajo.

Así, entre los problemas que son generados por la sedimentación se tiene:

Aumento del riesgo de inundaciones aguas arriba debido al incremento de los niveles del lecho del río en las áreas de remanso.
Degradación de la calidad de agua descargada durante la ejecución de maniobras de limpieza del embalse con excesiva concentración de sedimentos.
Reducción del rendimiento y la vida útil de las centrales hidroeléctricas, debido a la entrada de material grueso en el sistema de conducción.
Pérdida del volumen y capacidad de regulación de los embalses, lo cual genera intermitencia en la generación hidroeléctrica.

Por todos estos problemas, el manejo de sedimentos de los embalses debe garantizar su sostenibilidad, y es una tarea que requiere intervención técnica en muchos niveles, que tiene entre sus objetivos principales asegurarse de que la capacidad de los embalses no se reduzca significativamente durante la operación normal.

En los estudios de sedimentación y manejo de sedimentos, se analiza el mecanismo de sedimentación propio de las situaciones particulares de cada embalse, así como las estrategias para definir reglas de operación específicas que permitan el manejo sistemático de los sedimentos como parte de la operación rutinaria de las centrales hidroeléctricas a las que abastecen.

Evolución morfológica del sedimento acumulado

Modelo Computacional

Reproducción de la evolución morfológica del sedimento acumulado dentro del embalse (durante un período de 120 días de operación continua de la planta) en una maniobra de operación de desagüe y limpieza.

Operación de descenso del embalse y limpieza de sedimentos

Modelo Computacional

Eliminación de sedimentos finos y gruesos acumulados mediante una disminución completa y controlada del nivel del agua del embalse.

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