TITULO I Memoria Descriptiva

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1 TITULO I Memoria Descriptiva 1

2 APROVECHAMIENTOS HIDROELÉCTRICOS DEL RÍO SANTA CRUZ (Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER y Gobernador Jorge CEPERNIC) MEMORIA DESCRIPTIVA No obstante la gran extensión del valle fluvial del Río La Leona, continuado por el Río Santa Cruz, sólo tres sitios presentan características topográficas aptas para el emplazamiento de obras de aprovechamiento hidroeléctrico en el sistema Río La Leona Río Santa Cruz; desde aguas arriba hacia aguas abajo: La sección del km 397, del Río La Leona. El corredor del Cóndor Cliff, cercano al km 250 del Río Santa Cruz, con secciones más estrechas sobre ambos extremos del mismo. El sitio de La Barrancosa, en el km 185 del Río Santa Cruz De estos lugares, se ha propuesto la construcción de obras de cierre en los últimos dos emplazamientos. Con base en los estudios realizados, particularmente los estudios a nivel de anteproyecto del Consorcio IECI (Inconas Esin CONELEC Iatasa) encargados por Agua y Energía Eléctrica SE (1978), actualizados con estudios más recientes encargados, o realizados en forma directa, por la Secretaría de Energía de la Provincia de Santa Cruz y la de la Nación especialmente en lo referente a geotecnia, topografía e hidrología, se delinearon las obras de Cóndor Cliff y La Barrancosa, ahora denominadas Presas Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER y Gobernador Jorge CEPERNIC. Los criterios básicos para los diseños propuestos se derivan de las condiciones naturales dominantes, premisas constructivas y operativas, necesidad de aprovechar al máximo el recurso natural renovable de la hidroelectricidad y las fuertes restricciones ambientales para un desarrollo sustentable que identifican la zona de la ubicación de las obras. Criterios Básicos Las restricciones se encuentran definidas por: 1) El Nivel Máximo Extraordinario del embalse de la Presa Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER no podrá superar la máxima cota de oscilación (depurada de eventos por rotura) del Lago Argentino. 2) La operación de este embalse deberá garantizar que su nivel acompañe las oscilaciones naturales del Lago Argentino (depuradas éstas de los eventos de rotura). 3) Por consideraciones hidráulicas de estabilidad de cauce y de dominio en la zona ribereña, el máximo caudal a evacuar desde el embalse de la presa Gobernador Jorge CEPERNIC no podrá superar aquel de recurrencia 25 años, determinado a partir del registro histórico. 4) El sistema deberá garantizar un caudal mínimo que sustente los ecosistemas 2

3 generados en torno al mismo (180 m3/s). Esto es particularmente importante en la presa Gobernador Jorge CEPERNIC, que no tiene contra-embalse. 5) Deberá garantizarse el caudal que permita las migraciones reproductivas de las especies ictícolas que actualmente se dan en el tramo fluvial considerado. Para considerar las dos primeras restricciones se realizaron dos acciones principales una estructural y una de tipo operativa: a) Se generó en la presa Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER, un vertedero de labio fijo que evite posibles operaciones que pudieren afectar al Lago Argentino. b) Se fijó que los niveles de operación de este embalse no deberán superar los niveles máximos diarios históricos depurados de eventos de rotura, según análisis realizado por series de Fourier (esto fue hecho con ajustes sobre datos recabados de planillas limnimétricas de los registros de Lago Argentino). El máximo caudal de turbinado se fijó en 2100 m3/s para cumplir con la premisa 3). El caudal mínimo ecológico (partiendo del estudio de extremos para caudales mínimos anuales) se fijó en 180 m3/s para cumplir con la premisa 4). Para turbinar este caudal ecológico deberán proveerse grupos a tal fin que, manteniendo eficiencias de generación hidroeléctrica aceptables, puedan turbinarlos en forma continuada sin daños a la maquinaria. Para cumplir con la premisa 5) se consideró un caudal de 7 m3/s, a ser empleado en las escalas de peces (parte por la propia escala, parte para la llamada). Para garantizar máximo aprovechamiento en la generación hidroeléctrica, la eficiencia hidráulica de las conducciones se llevó a ser de 0,97 en la Presa Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER y de 0,98 en la presa Gobernador Jorge CEPERNIC. Con el mismo objetivo, sobre la base a los estándares vigentes, la eficiencia de los grupos turbinagenerador se consideró igual a 0,92 Simulación de la operación de embalses Para el estudio energético-económico de las distintas variantes analizadas, la operación de los embalses de la Presa Pres. Néstor Kirchner (Lago Argentino) y la Presa Gob. Jorge Cepernic fue efectuada a partir de simulación continua de los registros del río entre los años 1955 y En las simulaciones se consideraron los caudales ingresantes en forma diaria según la serie señalada y, como salidas, las pérdidas netas por déficit hídrico (descontando de la evaporación potencial los aportes por lluvias en los embalses), (no se consideraron pérdidas por infiltración, teniendo en cuenta que el cierre hidráulico previsto para el aluvión muro colado hacen que las mismas sean prácticamente nulas), los posibles rebases por vertederos, los caudales para escalas de peces (no turbinables) y los caudales turbinados. Los niveles de embalse posibles para la Presa Pres. Néstor Kirchner fueron enmarcados entre cota mínima compatible con las necesidades de regulación estacional y la cota 3

4 máxima fijada por las restricciones ambientales ya citadas (variable día a día en el año según el ajuste de Fourier para niveles máximos depurados). El nivel de embalse de la Presa Gob. Jorge Cepernic queda acotado en su mínimo también por la necesidad de proveer a la regulación de los caudales erogados por la Presa Pres. Néstor Kirchner y en su máximo al nivel de restitución de la Presa Pres. Néstor Kirchner. Este embalse no tiene gran capacidad de regulación propia pero, adecuadamente operado, satisface la función de compensación respecto al régimen operativo de la Presa Pres. Néstor Kirchner. La operación de los embalses fue simulada con la premisa de generar el máximo de energía, tratando de optimizar la producción en punta, siempre cumpliendo con las restricciones en lo que refiere a caudales erogados y niveles citadas más arriba. Se simuló el funcionamiento conjunto de las obras para el período completo de registros disponibles. Dicha simulación se extendió a la amplitud total de los niveles equipables, adoptando las situaciones que corresponden a los perfiles energéticos con cotas máximas; medias y mínimas, y a la generación en base, semibase y punta del diagrama de carga. De la simulación, de consideraciones económicas y de las restricciones tanto de tipo hidráulica como electromecánica, se llegó a la propuesta de parque de generación que se detalla: PTE. KIRCHNER: 6 grupos turbina/generador de 190 MW cada uno GDOR. CEPERNIC: 5 grupos turbina/generador de 120 MW cada uno A continuación se describe cada uno de los factores intervinientes. Caudal ingresado Se realizó una modelación continua con los registros obtenidos en la estación Charles Fürh sobre el Río Santa Cruz (en la cola de lo que será el embalse de la Presa Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER), entre los años , completados por ajustes entre esta serie y las series de niveles del lago Argentino en tramos faltantes. La serie de Charles Führ fue analizada como serie de niveles (lo que en realidad se mide) y caudales correspondientes según los ajustes altura caudal. Las series fueron estudiadas en sus correlaciones con las series del Lago Argentino. Se pudo completar y depurar la serie de niveles y obtener por correlación las correspondientes curvas características alturacaudal. No se consideró el posible aporte de caudales laterales al Río Santa Cruz, aguas abajo de Charles Führ. Estos caudales se estiman como menores y deberán ser estudiados como un ajuste al modelo. Evaporación / Déficit Hídrico En el sector de mesetas, durante todo el año la evaporación potencial excede los valores pluviométricos, situación que condiciona el régimen temporario de los cursos fluviales autóctonos que no tienen sus cabeceras en la región Andina. Para el caso del Río Santa Cruz, la generación de dos nuevas importantes superficies lacustres de evaporación implica aumento en la evaporación que disminuye los caudales del río. Dado el déficit pluviométrico que presenta la zona de los embalses y para los espejos correspondientes, el caudal perdido por evaporación es menor al 1% del módulo del Río Santa Cruz. Esta evaporación 4

5 fue considerada en el modelo de balance como el valor neto resultante de la diferencia entre la misma y la precipitación (déficit hídrico). Este déficit adicional debe agregarse puesto que el punto de medición de la serie de caudales ingresantes coincide con la cola del embalse de la Presa Pres. Néstor Kirchner (Charles Führ), es decir que los aportes y pérdidas de ahí en más deben considerarse para un correcto balance. Dimensionamiento de Vertederos No cabe considerar en el Río Santa Cruz fenómenos singulares de crecidas en su aceptación corriente, sino estimar las manifestaciones extremas probables del hidrograma anual. Utilizando criterios habituales, se consideró que para el evento extremo de diseño se tomara el caudal correspondiente a un período de recurrencia de diez mil años. Asimismo, se consideró adecuado realizar la extrapolación estadística de la serie disponible aplicando la distribución Gumbel. Esto se hizo con la salvedad de realizar la extrapolación estadística de la tendencia de los eventos de menor recurrencia. Esto resulta en un caudal de m3/s y su correspondiente hidrograma extremo. A niveles de embalse bajos para la Presa Pres. Néstor Kirchner, la singularidad que en el hidrograma del río Santa Cruz introduce la rotura periódica del Glaciar Moreno obligó a un procesamiento adicional de los caudales aforados, para separar las contribuciones aleatorias de rotura del glaciar, de los aportes regulares susceptibles de tratamiento estadístico; las manifestaciones máximas de ambas partes fueron luego recompuestas para obtener el hidrograma extremo. La Presa Gob. Jorge Cepernic recibe como hidrograma extremo el correspondiente a la evacuación del hidrograma extremo entrante en la Presa Pres. Néstor Kirchner. En todos los casos los vertederos fueron dimensionados con la capacidad necesaria para permitir la evacuación del hidrograma extremo anual calculado para cada embalse, con margen satisfactorio de revancha en función del ciclo de los vientos, aún en el caso extremo de condiciones de seguridad susceptibles de ser adoptadas. Curvas altura- caudal. Curvas de áreas y volúmenes de embalse En el curso de las campañas de los veranos 1976/77 y 1977/78 se efectuaron los relevamientos topográficos y geológicos de los sitios seleccionados. Durante las mismas campañas se realizaron las determinaciones hidrométricas necesarias para definir las características de caudal y nivel de cada uno de los emplazamientos. Tales mediciones; procesadas con información hidrológica antecedente, permitieron establecer las curvas altura- caudal necesarias para la concepción de las embalses. Para establecer las curvas de áreas y volúmenes de los embalses de las Presas Gob. Jorge Cepernic y Pres. Néstor Kirchner se empleó la plancheta IGM 1: , documento cartográfico de gran valor que resultó adecuado para ese fin, sobre todo teniendo en cuenta el enorme peso del área ocupada por el Lago Argentino. Esto fue verificado con los datos obtenidos de Imágenes radar de la Nasa y deberá ser ajustado utilizando la restitución aerofotogramétrica realizada oportunamente, una vez corregida con los datos de nivelación de precisión realizada recientemente por el IGM. Las curvas se presentan a continuación. 5

6 PTE. Condor KIRCHNER Cliff Areas (Has.) Vol (Hm3x10) Cotas IGM Areas Volumenes La Barrancosa GDOR. CEPERNIC Areas (Has) Vol.(Hm3x10) Areas Volumenes Cotas (IGM) 6

7 Niveles de embalse Al analizarse las posibilidades teóricas de cada uno de los sitios, se singularizó el aprovechamiento de la Presa Gob. Jorge Cepernic, cuya cota de embalse queda definida sin posibilidad de variantes por el máximo nivel de la roca en sus laderas y por el pie de la presa de la Presa Pres. Néstor Kirchner. Para la Presa Pres. Néstor Kirchner, por el contrario, el nivel de embalse podría haberse variado dentro de cierto ámbito incursionando en mayor o menor medida en el Lago Argentino. La restricción ambiental de no afectar este lago llevó a que las alternativas previstas en el anteproyecto del año 1978 fueran todas descartadas y reemplazadas por la citada anteriormente de nivel que acompañe las oscilaciones naturales del Lago Argentino, no pudiendo aprovechar la posible capacidad de regulación que se usaba en el anteproyecto mencionado. Potencia y energía. Perfil energético Definidas las características topográficas e hidrológicas de los sitios, con sus embalses, y descriptos los rasgos básicos locales de la geología, quedaron establecidos los ámbitos teóricos de equipamiento admisible en cada sección y los perfiles energéticos resultantes, integrados con los dos escalones sucesivos que equipan la totalidad del salto disponible desde el nacimiento del valle del Río Santa Cruz hasta el pie de la Presa Gob. Jorge Cepernic. (Debe destacarse que los estudios anteriores siempre consideraron la posibilidad de usar la capacidad de generación en el río La Leona, lo que no ha sido descartado ahora sino que, por el contrario, todo el proyecto está diseñado para no afectar su posible futuro aprovechamiento hidroeléctrico. El aprovechamiento de La Leona agotaría el salto desde el Viedma al Argentino.). La evaluación preliminar de los tres saltos llevaba a un rango teórico de equipamiento ubicado entre 680 y MW, con una producción energética asociada de a GWh. Los tres emplazamientos descriptos contribuyen a dicha capacidad en las proporciones aproximadas siguientes: La Leona: Cóndor Cliff: La Barrascosa: 1: 4: 2. Lo dispuesto en este proyecto para las presas Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER y Gobernador Jorge CEPERNIC lleva a una generación de Energía de 5000 GWh anuales con una Potencia Instalada de MW. El presente proyecto está integrado por dos presas, Pte Kirchner y Gdor. Cepernic cuyos componentes principales son: Presas de materiales sueltos con pantalla impermeable de hormigón. Vertederos de crecidas Obras de Toma para las Centrales Hidroeléctricas Descargadores de fondo Obras de Desvío del Río durante la construcción Centrales Hidroeléctricas 7

8 Playa de Maniobras Caminos de Acceso sobre ambas márgenes Disposición General de las Obras Como se indicara mas arriba, las obras proyectadas están en el curso medio del río Santa Cruz. Su emplazamiento se fundamenta en criterios geotécnicos y topográficos y en base a antecedentes de los anteproyectos encarados por Agua y Energía Eléctrica en el año Presa Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER El embalse se desarrolla a lo largo del valle fluvial, sin interesar a la planicie patagónica. El ancho de la obra de cierre es de 2780 metros y las obras complementarias tales como el vertedero, toma para la central, conducciones, descargas y central hidroeléctrica, se emplazan en la margen izquierda por encontrar condiciones geotécnicas y topográficas más favorables que en la margen opuesta y que en el valle del río. El acceso al coronamiento de la presa será por ambas márgenes del río y desde el camino de margen derecha se dispone el acceso a la central hidroeléctrica. Niveles de Embalse Seleccionados A los efectos de satisfacer las demandas resultantes de los objetivos de generación de energía y en función de las restricciones impuestas al proyecto, se ha seleccionado una disposición de obras con las siguientes características de embalse: Nivel de Agua Máximo de Operación Normal (NAON) Nivel de Agua Máximo Extraordinario (NAME) Cota de Cresta de Vertedero con Compuertas Cota de Cresta de Vertedero Libre msnm msnm msnm msnm Presa El eje de la presa se adopto el definido en el anteproyecto de Agua y Energía y sobre el que se han realizado previos importantes estudios geotécnicos a efectos de definir las condiciones geológicas-geotécnicas del sitio de emplazamiento. Cota de Coronamiento 8

9 La cota de coronamiento, fue fijada por encima del Nivel Agua Máximo Extraordinario en un valor que tuvo en cuenta la revancha necesaria para soportar el oleaje generado por los fuertes vientos de la zona.. El Nivel de Agua Máximo Extraordinario (NAME) para el tránsito de la crecida mencionada, alcanzaría a Se realizo un estudio de antecedentes que permitió conocer las características del viento en la zona del El Calafate y Lago Argentino. Las diferentes fuentes consultadas son: Consorcio IECI (INCONAS-ESIN-CONETEC-IATASA): donde se consideraron velocidades promedio de 64 km/hs, 96 km/hs y 128 km/hs. Como datos adicionales se incorporaron registros de viento y ráfagas mayores a 60 km/hs en el periodo octubre de 1962 a 1964 y valores de ráfagas máximas mensuales mayores a 70 km/hs en el periodo Estudio Azud Nivelador entre Lago Argentino y Bahía Redonda realizado por el Instituto de Desarrollo Urbano y Vivienda Provincia de Santa Cruz (Año 2003) con datos del Servicio Meteorológico Nacional y la empresa EVARSA sobre mediciones de viento realizadas en la localidad de el Calafate. Estudio Proyecto del cierre de la Bahía Redonda, en Lago Argentino El Calafate, Provincia de Santa Cruz desarrollado por el Instituto Nacional del Agua (I.N.A.) (Año 2005). Este informe concluye que en la región de El Calafate la dirección predominante del viento es de sector Oeste-Sudoeste, cuya mayor intensidad ocurre durante los meses de verano, con velocidades medias que oscilan entre 19 y 24 km/h. Con respecto a los vientos máximos, estos se dan durante todo el año y sus intensidades máximas ocurren durante los meses de Noviembre, Diciembre y Enero, las cuales oscilan entre los 100 a 130 km/h. Los valores máximos extremos registrados en el periodo oscilaron entre 64 km/hs a 156 km/hs. Finalmente se consideraron como vientos de diseño un valor de 100 km/hs como valor de viento máximo y un valor de 156 km/hs correspondiente a un valor extremo desarrollados sobre un Fetch de 8.8 Km. Para definir la altura total de resguardo se consideraron dos hipótesis: Nivel del Embalse Maximo Extraordinario (NEME) + Altura adicional asociada al viento de 100 km/hs lo que resulta en un nivel de cresta de olas incluido el runup de msnm.. Nivel del Embalse Máximo de Operación (NEMO) + Altura adicional asociada al viento de 156 km/hs. lo que resulta en un nivel de cresta de olas incluido el runup de msnm. Por lo tanto se adoptó como cota de coronamiento de la presa la cota , y del borde superior del muro rompeolas o parapeto aguas arriba El coronamiento de presa tiene un ancho de 12 metros, con una calzada pavimentada de 7,30 m, con vereda de hormigón de 2.00 m hacia agua arriba actuando el muro rompeolas como baranda. Hacia agua abajo la calzada está protegida con baranda metálica tipo flex beam. Sección Tipo La presa es del tipo de materiales sueltos con paramento de hormigón (CRFD). 9

10 Es una estructura con cota de coronamiento msnm, de metros de altura desde el fondo actual del cauce La longitud del coronamiento es de 2780 metros y el volumen del terraplén es de m3. La inclinación de los taludes de presa ha sido adoptada en 1V:1,5H en base a los usos típicos en las presas con paramento de hormigón, y verificados bajo distintos estados de carga. La pantalla de hormigón consiste en losas de 15 m de ancho y 0,35 m de espesor, con juntas verticales entre losas. Esta losa se apoya sobre una capa de mortero de protección, mientras que el cuerpo de la presa se encuentra zonificado en distintos macizos de terraplén a ejecutarse con las gravas del aluvión del río. En todo el perímetro de contacto de la pantalla de hormigón con el terreno, o con otras estructuras, se dispone la ejecución de un plinto. El mismo tiene una superficie de apoyo de 6 metros a nivel de la cota de fundación en el sector del cauce, y se reduce a 3.00 m sobre las laderas en los sectores que apoya en roca. El contacto entre la pantalla de hormigón y el plinto se produce a través de una junta perimetral. La fundación de presa se hará sobre el material del cauce del río, previo retiro de una capa superficial, de unos 2 m de espesor. Dada la profundidad de la roca y el espesor del aluvión, el cierre de este, se logra mediante la ejecución de un muro colado de hormigón armado de 0,80 m de espesor ejecutado mediante paneles de 6,00 m de ancho que penetran la roca en una profundidad de aproximadamente 10,00 m. La profundidad del aluvión en la zona de emplazamiento, es variable llegando a un valor máximo de alrededor de 40,00 m. Este muro queda vinculado al plinto flotante y a la pantalla de hormigón asegurando el cierre hidráulico de la obra. El tratamiento de fundación consistirá en la ejecución de una cortina de inyecciones en correspondencia con el muro colado y con el plinto y su tratamiento con inyecciones de contacto. Los materiales componentes del enrocado han sido sectorizados en función de sus calidades mecánicas, granulométricas y requerimientos de compactación. El perfil transversal típico de a presa se conforma por un terraplén apoyo de la pantalla de hormigón, y gravas provenientes del aluvión del rió que se disponen en tres sectores en función de su granulometría y grado de compactación requerido. Aguas arriba del plinto flotante, en el sector del cauce y sobre las márgenes se dispone un material de tipo limo plástico que puede actuar como sellador en el caso de producirse fisuras o filtraciones a nivel de la junta perimetral. Por encima de este material se dispone de un relleno de protección de suelos granulares. Sobre el talud de aguas abajo se prevé una capa de enrocado de protección. Vertederos No cabe considerar en el Río Santa Cruz fenómenos singulares de crecidas en su aceptación corriente, sino estimar las manifestaciones extremas probables del hidrograma anual. 10

11 Utilizando criterios habituales, se consideró que para el evento extremo de diseño se tomara el caudal correspondiente a un período de recurrencia de diez mil años. Asimismo, se consideró adecuado realizar la extrapolación estadística de la serie disponible aplicando la distribución Gumbel. Esto se hizo con la salvedad de realizar la extrapolación estadística de la tendencia de los eventos de menor recurrencia. Esto resulta en un caudal de m3/s y su correspondiente hidrograma extremo. A niveles de embalse bajos para la Presa Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER, la singularidad que en el hidrograma del río Santa Cruz introduce la rotura periódica del Glaciar Moreno obligó a un procesamiento adicional de los caudales aforados, para separar las contribuciones aleatorias de rotura del glaciar, de los aportes regulares susceptibles de tratamiento estadístico; las manifestaciones máximas de ambas partes fueron luego recompuestas para obtener el hidrograma extremo. En todos los casos los vertederos fueron dimensionados con la capacidad necesaria para permitir la evacuación del hidrograma extremo anual calculado para cada embalse, con margen satisfactorio de revancha en función del ciclo de los vientos, aún en el caso extremo de condiciones de seguridad susceptibles de ser adoptadas. Los vertederos estarán constituidos por dos conjuntos: Vertederos a descarga libre: constan de dos vanos de 12 m cada uno, la cota de labio corresponde a 178,90 m que es la cota máxima de la curva media de niveles en el Lago Argentino. Vertederos con compuertas: constan de seis vanos de 12 m cada uno, la cota de labio es 172,60 y la altura máxima extraordinaria es 181,66 m, Nivel Máximo registrado con eventos de rotura en el Lago Argentino (respetando las pautas que fija la historia de niveles). Para la restitución al río proyecta cuenco disipador, cuya función es amortiguar la energía residual de la corriente para minimizar su poder erosivo Criterios De Diseño - Central Cerrada. - Hidrograma decamilenario por extrapolación estadística. El caudal máximo evacuado para máxima crecida corresponderá: Vertedero con compuerta: 3927 m3/seg Vertedero descarga libre: 220 m3/seg Total evacuado por los vertederos: 4147 m3/seg Todos los vertederos responden al perfil definido por las formas diseñadas por la WES Standard de vertederos con pendientes aguas arriba iguales a 3V:1H. Las características del perfil se presentan a continuación: 11

12 Figura: Forma WES-estándar de vertedero (US Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station) El valor de Hd es de 9 metros. La pendiente del paramento aguas abajo es de 1,54. La restitución de los caudales al río se realiza a través de una rápida de aproximadamente 200 m de longitud y cuenco disipador de 60,00 m de desarrollo. Los caudales a la salida del cuenco vuelven al cauce natural del río a través de una canal de 700 m de desarrollo. Toma para la Central La toma para la Central Hidroeléctrica esta constituida por una estructura de hormigón de 44 m de altura y m de ancho, fundada en roca en donde se encuentra las tomas propiamente dichas que alimentan las tuberías forzadas de 9.00 m de diámetro. Esta estructura aloja las rejas de protección de las tomas, abocinamientos elípticos, las ataguías de emergencia y las compuertas de servicio que permiten el cierre de los caudales a la central. El accionamiento de estos dispositivos se realiza desde pórticos ubicados a nivel de coronamiento. Estructura para Desvío del Río y Descargadores de Fondo Sobre la margen izquierda y hacia aguas arriba se ubicará la torre de toma para el ingreso a los túneles de desvió y el descargador de fondo de la presa. Para el desvío del río se construirán dos túneles de m de diámetro revestidos en hormigón armado de 0.50 m espesor y de una longitud de 800 m pasan por debajo de las tubería forzadas y tienen su salida por debajo de la rápida del vertedero a la entrada al cuenco disipador. El ingreso de los caudales de desvío se realiza a través de un canal de aducción de uno 800 m de desarrollo. La torre de toma de toma de los túneles de desvió es una estructura de hormigón de 75 m de altura. La cota de ingreso de los túneles es de y permiten una evacuación total para desvió de 2100 m3/s. Esta estructura a su vez, aloja al descargador de fondo, constituido por dos conductos de acero de 2.20 con su eje a cota que permiten una evacuación de aproximadamente 200 m3/s, valor correspondiente al mínimo caudal que debe garantizarse en el curso del río aguas debajo de los aprovechamientos. Los conductos del descargador desaguan en uno de los túneles de desvío aguas abajo del 12

13 tapón de cierre una completado su utilización con este fin. Dentro de la torre se encuentra la cámara de accionamiento de compuertas que permiten la regulación de los caudales del descargador. Estos elementos de regulación están constituidos por dos compuesta deslizantes sobre cada conducto que sirven para los servios de mantenimiento y operación. Desde el coronamiento de esta estructura a cota se colocaran las ataguías en el momento que se produzca el cierre del desvió y comience la operación del descargador de fondo. Para el acceso a la torre de desvío y descargadores se deberá construir un puente de servicio de m de longitud hasta la ladera de margen derecha. Escala de Peces Para este dispositivo se adoptó una combinación de dos tipos de escalas de peces, una estructura de estanques sucesivos con vertederos sumergidos hasta la cota m.s.n.m. y luego un sistema de esclusa para salvar el desnivel desde esta cota hasta los diferentes niveles de embalse. Se consideró que esta combinación brinda la mayor eficacia posible para este caso y a la vez compatibilizaba las exigencias energéticas de los peces. En virtud de la localización de las obras de la central hidroeléctrica, obras de toma, vertedero y canales de descarga, como así también el desnivel a salvar con la escala (mas de 60 m), resultaba necesario un gran desarrollo longitudinal del paso y combinar diferentes geometrías que le permitieran al pez efectuar la migración en un medio lo mas parecido posible a su ambiente natural y posibilidades de nado. Las restricciones impuestas por las excavaciones de la margen derecha para la toma de la central hidroeléctrica y el camino de acceso a estas estructuras, condicionaron a desarrollar en parte la escala de peces por el talud de aguas abajo de la presa. La traza se ubica sobre la margen izquierda de la central y en parte por un sobreancho del paramento aguas abajo de la presa y tiene una pendiente longitudinal del 10%. Las dimensiones de cada estanque son de 6.00 m de largo por 4.00 m de ancho libre con vertederos laterales de 0,70 m a 2.10 m. desde el fondo de la escala. El valor del tirante medio es de 3.20 m y la altura total es igual a 3.90 m. Lateralmente se disponen dos tuberías de acero de 0.50 m de diámetro que transportan un caudal del orden de 4 m3/s que se incorpora a la escala próximo a la cámara de entrada a efectos de mejorar las condiciones de la llamada a los peces. Por la escala de estanques sucesivos circula normalmente un caudal de 3.00 m3/s. conforme a las características y necesidades de las especies migratorias que utilizaran estas estructuras. La escala de peces por medio de estanques sucesivos llega hasta cota m.s.n.m. y desde allí hasta los distintos niveles que puede tener el embalse se salvan por medio de una estructura tipo esclusa. Esta tiene como característica fundamental, permitir que los peces sigan subiendo por los estanques mientras en la esclusa propiamente dicha se desarrollan las etapas de traspaso de los peces al embalse. Para ello se diseño una zona de acumulación y espera que contenga a los peces que suben por la escala, la cámara esclusa propiamente dicha que permite la salida al embalse y los mecanismos de operación constituidos por una compuerta inferior de 4,00 m de ancho por 3.90 m de altura, una compuerta superior de 4.00 m de ancho por 7.50 m de altura tipo vagón y una serie de tuberías de diámetro 1200 mm con válvulas de accionamiento que permiten operar la cámara esclusa para igualar niveles y presiones con la cota del embalse, 13

14 vaciar la cámara esclusa completado el paso de los peces y mantener la alimentación a la escala mientras de desarrolla las fases de paso de los peces al embalse. Todo el sistema de válvulas y compuertas opera automáticamente una vez fijado la duración del ciclo. El tablero de comando y la central óleo hidráulica que operan el sistema se alojan en una casilla ubicada a nivel de coronamiento de la presa. Etapas de Desvío del Río La configuración topográfica del sitio de emplazamiento y la disposición de las obras permiten plantear el desvío del río en dos grandes etapas mas la etapa de cierre y comienzo del llenado del embalse. La capacidad de evacuación del desvió se ha diseñado para un caudal de 2100 m3/s. Etapa N 1 El río escurre por el cauce natural. Se construye parte de la presa sobre margen derecha y el sector de presa sobre el valle del río y margen izquierda. En esta condiciones se construyen en seco la estructura de toma del desvío y descargadores de fondo con todos sus componentes y los túneles del desvío. Se construye la estructura de toma de la Central, tuberías forzadas y casa de maquinas y vertedero evacuador de crecidas con la rápida y el cuenco disipador. En esta misma etapa se excavan los canales de aducción a la entrada del desvio y los canales de fuga de la central y el vertedero hasta las proximidades del cauce. Etapa N 2 Completadas la mayor parte de las obra integrantes del aprovechamiento se ejecutará la ataguía y contraataguía de cierre del río, forzando el mismo a circular por el canal de aducción a la torre de toma del desvió y por los túneles. En esta etapa se completa el cierre de la presa en el sector del cauce. Etapa N 3 Completada la construcción de la presa, se procederá a cerrar el desvío por medio de las ataguías de cierre dispuestas en la torre de toma del desvío de descargadores y se ejecutará el tapón de cierre de los túneles de desvío. Producido el cierre del desvío y comenzado el llenado del embalse, los caudales mínimos a mantener aguas abajo serán erogados por los descargadores de fondo hasta que las cotas de embalse permitan el paso de los caudales por la central hidroeléctrica. Presa Gobernador Jorge CEPERNIC El embalse se desarrolla a lo largo del valle fluvial, sin interesar a la planicie patagónica. El ancho de la obra de cierre es de 2900 metros y las obras complementarias tales como el vertedero, descargadores de fondo, escala de peces y central hidroeléctrica, se emplazan en la margen derecha por encontrar condiciones topográficas más favorables que en la margen opuesta y que en el valle del río. El acceso al coronamiento de la presa será por ambas márgenes del río y desde el camino de margen derecha se dispone el acceso a la central hidroeléctrica. Niveles de Embalse Seleccionados 14

15 A los efectos de satisfacer las demandas resultantes de los objetivos de generación de energía y en función de las restricciones impuestas al proyecto, se ha seleccionado una disposición de obras con las siguientes características de embalse: Nivel de Agua Máximo de Operación Normal (NAON) Nivel de Agua Máximo Extraordinario (NAME) Cota de Cresta de Vertedero con Compuertas msnm msnm msnm Presa El eje de la presa se adopto el definido en el anteproyecto de Agua y Energía y sobre el que se han realizado importantes estudios geotécnicos previos a efectos de definir las condiciones geológicas-geotécnicas del sitio de emplazamiento. Cota de Coronamiento La cota de coronamiento, fue fijada por encima del Nivel Agua Máximo Extraordinario en un valor que tuvo en cuenta la revancha necesaria para soportar el oleaje generado por los fuertes vientos de la zona.. El Nivel de Agua Máximo Extraordinario (NAME) para el tránsito de la crecida mencionada, alcanzaría a Se realizo un estudio de antecedentes que permitió conocer las características del viento en la zona del El Calafate y Lago Argentino. Las diferentes fuentes consultadas son: 1. Consorcio IECI (INCONAS-ESIN-CONETEC-IATASA): donde se consideraron velocidades promedio de 64 km/hs, 96 km/hs y 128 km/hs. Como datos adicionales se incorporaron registros de viento y ráfagas mayores a 60 km/hs en el periodo octubre de 1962 a 1964 y valores de ráfagas máximas mensuales mayores a 70 km/hs en el periodo Estudio Azud Nivelador entre Lago Argentino y Bahía Redonda realizado por el Instituto de Desarrollo Urbano y Vivienda Provincia de Santa Cruz (Año 2003) con datos del Servicio Meteorológico Nacional y la empresa EVARSA sobre mediciones de viento realizadas en la localidad de el Calafate. 3. Estudio Proyecto del cierre de la Bahía Redonda, en Lago Argentino El Calafate, Provincia de Santa Cruz desarrollado por el Instituto Nacional del Agua (I.N.A.) (Año 2005). Este informe concluye que en la región de El Calafate la dirección predominante del viento es de sector Oeste-Sudoeste, cuya mayor intensidad ocurre durante los meses de verano, con velocidades medias que oscilan entre 19 y 24 km/h. Con respecto a los vientos máximos, estos se dan durante todo el año y sus intensidades máximas ocurren durante los meses de Noviembre, Diciembre y Enero, las cuales oscilan entre los 100 a 130 km/h. 4. Los valores máximos extremos registrados en el periodo oscilaron entre 64 km/hs a 156 km/hs. 5. Finalmente se consideraron como vientos de diseño un valor de 100 km/hs como valor de viento máximo y un valor de 156 km/hs correspondiente a un valor extremo desarrollados sobre un Fetch de 8.8 Km. 15

16 Para definir la altura total de resguardo se consideraron dos hipótesis: 1. Nivel del Embalse Máximo Extraordinario (NEME) + Altura adicional asociada al viento de 100 km/hs lo que resulta en un nivel de cresta de olas incluido el runup de msnm. 2. Nivel del Embalse Máximo de Operación (NEMO) + Altura adicional asociada al viento de 156 km/hs. lo que resulta en un nivel de cresta de olas incluido el runup de msnm. Por lo tanto se adoptó como cota de coronamiento de la presa la cota , y del borde superior del muro rompeolas o parapeto aguas arriba El coronamiento de presa tiene un ancho de 12 metros, con una calzada pavimentada de 7,30 m, con vereda de hormigón de 2.00 m hacia agua arriba actuando el muro rompeolas como baranda. Hacia agua abajo la calzada está protegida con baranda metálica tipo flex beam. Sección Tipo La presa es del tipo de materiales sueltos con paramento de hormigón (CRFD). Es una estructura con cota de coronamiento msnm, de metros de altura desde el fondo actual del cauce. La longitud del coronamiento es de 2900 metros y el volumen del terraplén es de unos m3. La inclinación de los taludes de presa ha sido adoptada en 1V:1,5H en base a los usos típicos en las presas con paramento de hormigón, y verificados bajo distintos estados de carga. La pantalla de hormigón consiste en losas de 15 m de ancho y 0,35 m de espesor, con juntas verticales entre losas. Esta losa se apoya sobre una capa de mortero de protección, mientras que el cuerpo de la presa se encuentra zonificado en distintos macizos de terraplén a ejecutarse con las gravas del aluvión del río. En todo el perímetro de contacto de la pantalla de hormigón con el terreno, o con otras estructuras, se dispone la ejecución de un plinto. El mismo tiene una superficie de apoyo de 6 metros a nivel de la cota de fundación en el sector del cauce, y se reduce a 3.00 m sobre las laderas en los sectores que apoya en roca. El contacto entre la pantalla de hormigón y el plinto se produce a través de una junta perimetral. La fundación de presa se hará sobre el material del cauce del río, previo retiro de una capa superficial, de unos 2 m de espesor. Dada la profundidad de la roca y el espesor del aluvión, el cierre de este, se logra mediante la ejecución de un muro colado de hormigón armado de 0,80 m de espesor ejecutado mediante paneles de 6,00 m de ancho que penetran la roca en una profundidad de aproximadamente 10,00 m. La profundidad del aluvión en la zona de emplazamiento, es variable llegando a un valor máximo de alrededor de 20,00 m. Este muro queda vinculado al plinto flotante y a la pantalla de hormigón asegurando el cierre hidráulico de la obra. El tratamiento de fundación consistirá en la ejecución de una cortina de inyecciones en correspondencia con el muro colado y con el plinto y su tratamiento con inyecciones de contacto. Los materiales componentes del enrocado han sido sectorizados en función de sus cualidades mecánicas, granulométricas y requerimientos de compactación. El perfil 16

17 transversal típico de a presa se conforma por un terraplén apoyo de la pantalla de hormigón, y gravas provenientes del aluvión del rió que se disponen en tres sectores en función de su granulometría y grado de compactación requerido. Aguas arriba del plinto flotante, en el sector del cauce y sobre las márgenes se dispone un material de tipo limo plástico que puede actuar como sellador en el caso de producirse fisuras o filtraciones a nivel de la junta perimetral. Por encima de este material se dispone de un relleno de protección de suelos granulares. Sobre el talud de aguas abajo se prevé una capa de enrocado de protección. Sobre margen derecha después de la central hidroeléctrica, el cierre se completa, en un sector de 90 aproximadamente, con un muro de gravedad de hormigón fundado sobre la roca, de tal forma de garantizar el cierre hidráulico sobre dicha ladera. Vertederos La Presa Gobernador Jorge CEPERNIC recibe como hidrograma extremo el correspondiente a la evacuación del hidrograma extremo entrante en la Presa Presidente Dr. Néstor Carlos KIRCHNER. El vertedero esta constituido por: Vertederos con compuertas: consta de siete vanos de 12 metros cada uno. La cota de labio es 103,70 y la altura máxima extraordinaria compatible con las condiciones topográficas de la cerrada es 112,20. Para la restitución al río se proyecta cuenco disipador, cuya función es amortiguar la energía residual de la corriente para minimizar su poder erosivo. Criterios De Diseño - Central Cerrada. - Hidrograma decamilenario por extrapolación estadística. El caudal máximo evacuado para máxima crecida corresponderá: m3/s El vertedero responde al perfil definido por las formas diseñadas por la WES Standard de vertederos con pendientes aguas arriba iguales a 3V:1H. Las características del perfil se presentan a continuación: 17

18 Figura: Forma WES-estándar de vertedero (US Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station) El valor de Hd es de 9 metros. La pendiente del paramento aguas abajo es de 1,54. La restitución de los caudales al río se realiza a través de un cuenco disipador de 60,00 m de desarrollo. Los caudales a la salida del cuenco vuelven al cauce natural del río a través de una canal de 750 m de desarrollo. Estructura para Descargadores de Fondo Entre el cuerpo del vertedero y la central hidroeléctrica se ha dispuesto un modulo de hormigón de de ancho para la instalación de los descargadores de fondo. Los mismo están integrados por dos conductos de acero de 3.00 m diámetro ubicados a cota msnm y que permiten una evacuación de aproximadamente 200 m3/s compatible con los caudales mínimos a mantener en el río Santa Cruz aguas debajo de los emplazamientos, en caso de estar cerradas las centrales hidroeléctricas. El sistema prevé las rejas de protección a la entrada de los conductos, una compuerta de emergencia para cada conducto accionada desde coronamiento y válvulas mariposa para mantenimiento y disipadoras tipo Howell Bunger para operación. Las válvulas están alojadas en un recinto en el extremo aguas abajo del modulo y descargan los caudales al canal de fuga del vertedero y la central. En ese mismo lugar se ubica una casilla que aloja todos los equipos oleohidráulicos para accionamiento y mantenimiento de las válvulas. Toma para la Central La toma y Central Hidroeléctrica esta constituida por una estructura de hormigón ubicada sobre la margen derecha a continuación del vertedero y los descargadores de fondo de m de ancho según el eje de la presa, fundada en roca en donde se encuentra las tomas propiamente dichas que alimentan las cámaras espirales de 5 turbinas tipo Kaplan de 120 Mw cada una. Esta estructura aloja las rejas de protección de las tomas, abocinamientos elípticos, las ataguías de emergencia y las compuertas de servicio que permiten el cierre de los caudales a la central. El accionamiento de estos dispositivos se realiza desde pórticos ubicados a nivel de 18

19 coronamiento a cota Los tubos de aspiración de las turbinas restituyen los caudales turbinados al río a través de un canal de fuga excavado en aluvión de 750 m de longitud que se integra con el canal de fuga del cuenco disipador del vertedero en un ancho total de aproximadamente 290 m. Escala de Peces Para este dispositivo se adoptó también una combinación de dos tipos de escalas de peces, una estructura de estanques sucesivos con vertederos sumergidos hasta la cota m.s.n.m. y luego un sistema de esclusa para salvar el desnivel desde esta cota hasta los diferentes niveles de embalse. Se consideró que esta combinación brinda la mayor eficacia posible para este caso y a la vez compatibilizaba las exigencias energéticas de los peces. En virtud de la localización de las obras de la central hidroeléctrica, vertedero y canales de descarga, como así también el desnivel a salvar con la escala (mas de 43 m), resultaba necesario un gran desarrollo longitudinal del paso y combinar diferentes geometrías que le permitieran al pez efectuar la migración en un medio lo mas parecido posible a su ambiente natural y posibilidades de nado. Las restricciones impuestas por la ubicación del vertedero y la central hidroeléctrica y el camino de acceso a estas estructuras, condicionaron a desarrollar en parte la escala de peces por el talud de aguas abajo de la presa. La traza se ubica sobre la margen izquierda del vertedero y en parte por un sobreancho del paramento aguas abajo de la presa y tiene una pendiente longitudinal del 10%. Las dimensiones de cada estanque son de 6.00 m de largo por 4.00 m de ancho libre con vertederos laterales de 0,70 m a 2.10 m. desde el fondo de la escala. El valor del tirante medio es de 3.20 m y la altura total es igual a 3.90 m. Lateralmente se disponen dos tuberías de acero de 0.50 m de diámetro que transportan un caudal del orden de 4 m3/s que se incorpora a la escala próximo a la cámara de entrada a efectos de mejorar las condiciones de la llamada a los peces. Por la escala de estanques sucesivos circula normalmente un caudal de 3.00 m3/s. conforme a las características y necesidades de las especies migratorias que utilizaran estas estructuras. La escala de peces por medio de estanques sucesivos llega hasta cota m.s.n.m. y desde allí hasta los distintos niveles que puede tener el embalse se salvan por medio de una estructura tipo esclusa. Esta tiene como característica fundamental, permitir que los peces sigan subiendo por los estanques mientras en la esclusa propiamente dicha se desarrollan las etapas de traspaso de los peces al embalse. Para ello se diseño una zona de acumulación y espera que contenga a los peces que suben por la escala, la cámara esclusa propiamente dicha que permite la salida al embalse y los mecanismos de operación constituidos por una compuerta inferior de 4,00 m de ancho por 3.90 m de altura, una compuerta superior de 4.00 m de ancho por 7.50 m de altura tipo vagón y una serie de tuberías de diámetro 1200 mm con válvulas de accionamiento que permiten operar la cámara esclusa para igualar niveles y presiones con la cota del embalse, vaciar la cámara esclusa completado el paso de los peces y mantener la alimentación a la escala mientras de desarrolla las fases de paso de los peces al embalse. Todo el sistema de válvulas y compuertas opera automáticamente una vez fijado la duración del ciclo. El tablero de comando y la central óleo hidráulica que operan el sistema se alojan en una casilla ubicada a nivel de coronamiento de la presa. 19

20 Etapas de Desvío del Río La configuración topográfica del sitio de emplazamiento y la disposición de las obras permiten plantear el desvío del río en dos grandes etapas mas la etapa de cierre y comienzo del llenado del embalse. La capacidad de evacuación del desvió se ha diseñado para un caudal de 2100 m3/s. Etapa N 1 El río escurre por el cauce natural. Se construye la presa sobre margen izquierda y el sector de presa sobre el valle del río y margen derecha. En esta condiciones se construyen en seco la estructura de descargadores de fondo con todos sus componentes, la estructura de toma de la Central, casa de maquinas y vertedero evacuador de crecidas con el cuenco disipador. En esta misma etapa se excavan los canales de aducción hacia la zona de los descargadores y los canales de fuga de la central y el vertedero hasta las proximidades del cauce. Etapa N 2 Completadas la mayor parte de las obra integrantes del aprovechamiento se ejecutará la ataguía y contraataguía de cierre del río, forzando el mismo a circular por el canal de aducción a los descargadores y eventualmente a algún modulo de la central hidroeléctrica. En esta etapa se completa el cierre de la presa en el sector del cauce. Etapa N 3 Completada la construcción de la presa, se procederá a cerrar el desvío por medio de las ataguías de cierre dispuestas en la estructura de toma de la central. Producido el cierre del desvío y comenzado el llenado del embalse, los caudales mínimos a mantener aguas abajo serán erogados por los descargadores de fondo hasta que las cotas de embalse permitan el paso de los caudales por la central hidroeléctrica. 20