Gerencia de Generación Gestión de Sedimentos en Centrales Hidroeléctricas: Bajo Anchicayá Mayo 27 de 2015
Objetivos
•
Compartir en el Taller de Sedimentos la gestión de sedimentos en el Bajo Anchicayá
•
Presentar riesgos por la no operación de la descarga de fondo del Bajo Anchicayá.
•
Evidenciar la necesidad de regulación respecto al tránsito de sedimentos en embalses.
Introducción
En el marco de la Ley 1523 de 2012 por la cual se adopta la política nacional de Gestión del Riesgo de Desastres y se establece el Sistema Nacional de Gestión de Desastres, EPSA ha desarrollado un estudio a través de la firma Integral S.A. sobre los Riesgos asociados a la NO operación de las descargas de fondo de la Central Hidroeléctrica Bajo Anchicayá. Se requiere una metodología aprobada por la autoridad ambiental, previamente concertada con las comunidades del área de influencia, para operar las compuertas de las descargas de fondo que es inherentes al funcionamiento de la presa, para permitir el transito sostenible de sedimentos.
Contenido •
Características de la central hidroeléctrica del Bajo Anchicayá
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Reseña histórica de la central
•
Evaluación de Riesgos • Riesgos Ambientales y Sociales • Riesgos Estructurales sobre la captación y embalse • Riesgos Mecánicos • Riesgos Eléctricos • Riesgos Hidrológicos
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Impactos en Generación e Ingresos por taponamiento de la Captación
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Posibles escenarios futuros de la central
•
Acciones desarrolladas para mitigar la situación
•
Conclusiones y Recomendaciones
Características de la central hidroeléctrica del Bajo Anchicayá
Configuración de la cadena ALBAN EMBALSE ALTO ANCHICAYA Longitud: 3 km Ancho : 300 m Capacidad del embalse: 45 Mm3 Área de cuenca: 385 km2
Yatacué
EMBALSE BAJO ANCHICAYA Longitud: 2,5 Km Ancho : 170 m Capacidad del embalse: 1 Mm3 Area de cuenca: 385 km2
El Danubio C.M. Alto
Túnel B.A.
Embalse Bajo Anchicayá C.M. Bajo
Río Carretera Túnel
Agua Clara
Alto Anchicayá
CARACTERISTICAS Inicio operaciones
Julio de 1974 con 3 unidades
Capacidad Instalada
365 MW
Energía media anual
1250 GWh
Embalse
Capacidad Total 45 Mm3 Capacidad Util 30 Mm3
Tunel de Carga
Longitud 8.5 Km Diametro 5 m
Rebosadero
3 compuertas radiales y disipador con salto de esqui. Capacidad Max 4600 m3/s
Generador
Canadian General Electric Company 126 MVA, 13.8Kv, 450 rpm, 60 Hz
Turbina
Tipo Francis - Proveedor Dominion Engineering Limited
Caudal Medio
43.3 m3/s
Caida Media
440 m
Bajo Anchicayá CARACTERISTICAS Inicio operaciones
1955 con 2 unidades de 13 Mw 1967 con 2 unidades de 24 Mw
Capacidad Instalada
74 MW
Energia media anual
330 GWh
Embalse
Capacidad Total 5 Mm3 Capacidad Util 3.5 Mm3
Tunel de Carga
Longitud 100 m Diametro 6.3 m
Rebosadero
Libre sin compuertas
Generador
Westinghouse unidades 1 y 2: 1 7 MVA Brow Bovery unidades 3 y 4: 28 MVA 257 rpm, 6.9 Kv, 60 Hz
Turbina
Tipo Francis - Proveedor S.Morgan Smith Neyrpic
Caudal Medio
83.0 m3/s
Caida Media
72 m
Alto Anchicayá Embalse
Presa
Bocatoma
Aliviadero Tasa de Sedimentación = 0.12 Mm3/año
Túnel de Conducción
Bajo Anchicayá
Río Anchicayá Embalse Bocatoma Presa y Aliviadero Túnel de Conducción
Tasa de Sedimentación = 1 Mm3/año
Represa Central Hidroeléctrica - Bajo Anchicayá Descarga de fondo 195,20 m.s.n.m.
194,40 m.s.n.m. Torre de Toma
Descarga de fondo Dos conductos cada uno con capacidad de 40 m3/s Capacidad total:80 m3/s
Altura presa: 60 m Longitud corona de la presa: 206,5 m Ancho de la base: 42 m Túnel de conducción Capacidad: 125,8 m3/s Diámetro interior: 6,3 m Longitud: 1.367 m
Cresta vertedero Longitud : 141 m Capacidad: 5.700 m3/s Estructuras de construcción clausuradas
154 m.s.n.m.
Extrae materiales ubicados alrededor de la bocatoma
Bajo Anchicayá
Zona de Operación Draga Pala de arrastre
Rastrillo
Descarg a Fondo
Túnel evacuación Draga y Pala
Pala draga extracción de material grueso – Bajo Anchicayá
Draga flotante – Bajo Anchicayá
Rastrillo limpia rejas – Bajo Anchicayá
Extrae materiales pegados a la reja de la bocatoma: palos, basuras
Características Ambientales del Entorno
Naturales: • • • • •
Cuenca geológicamente joven Alta precipitación. 6000 mm/año Altas pendientes 45 a 60% Inestabilidad de taludes Fallas geológicas
Antrópicas: • • • • • • •
Incremento de actividad humana Incremento en la deforestación Ampliación de frontera agrícola en PNN Uso insostenible del suelo Ganadería y agricultura extensiva Cultivos Ilícitos Actividad minera
Reseña histórica de la central
Historia 1925: Construcción vía Simón Bolívar
1968: Instalación Draga
1962: Inicia Barcaza
1974: Inicia Alto Anchicayá
1955: Inauguración BA 1963: Inicia operación descargas de fondo
1958 y 1961: Diques Playas y Km 89
1976: Inicial el Sawerman 1963.-2001
Aperturas
Horas de apertura
Promedio
15
49
Máximo
47
273,88
Mínimo
2
5,51
Historia 1991: Identificación daño rejas descarga 2001: Vaciado del embalse BA
2001: Cambio de rejas
1998: Hundimiento de la draga 2001: Reparación rieles de rejillas
2001: Recuperación draga
Central Hidroeléctrica Bajo Anchicayá en Creciente
Mantenimiento programado – año 2001
Principales actividades desarrolladas: •
Reparación rejillas desarene y bocatoma
• • •
Reparación guías del carro limpia rejillas
•
Inspección y reparación del túnel de carga
•
Reparación de las válvulas de entrada
•
Mantenimiento general de las unidades
Rescate escala de la draga
Después del 2001
2003: EPSA solicita al Ministerio de Medio Ambiente el permiso para operar las descargas de fondo de nuevo. 2004:
Prueba piloto de apertura
2010: Septiembre Prueba con rodamina y visita consultor Maximo Peviani. 2011: Primera visita consultor Gregory Morris. 2010-2015: Consulta previa con comunidades de Bajo Anchicayá de compuertas y salida de sedimentos.
Prueba Piloto de 2004
Escenarios de la prueba: Jornada 1: Q entrada: 134m3/s Q fondo: 7m3/s Q turbinado: 118m3/s Q rebosadero: 10m3/s Jornada 2 Q entrada: 125m3/s Q fondo: 7m3/s Q turbinado: 118m3/s Q rebosadero: 0 m3/s Jornada 3 Q entrada: 97m3/s Q fondo: 7m3/s Q turbinado: 80m3/s Q rebosadero: 10m3/s
Prueba Piloto de 2004
Preparación 2da Prueba Piloto •
Caracterización de los sedimentos depositados en el embalse.
•
Levantamiento batimétrico del cauce.
•
Prueba con rodamina.
•
Las pruebas se suspendieron por interferencia de las comunidades.
•
No se ha podido concertar el protocolo de la segunda prueba piloto involucrando a las comunidades.
Consultores que nos han asesorado
Jaime Iván Ordoñez
Análisis de riesgos del Bajo Anchicayá
Escenarios de riesgo por sedimentos en el Bajo Anchicayá Amenaza • Altas precipitaciones en la zona de Anchicayá, • Altas pendientes en el terreno. • Intervención antrópica (humana) • Sedimentos afectan la central del Bajo Anchicayá.(Elemento expuesto) Vulnerabilidades • Embalse con baja capacidad de almacenamiento. • Imposibilidad de operar las descargas de fondo para transitar los sedimentos cercanos a la bocatoma.
Estado sedimentación en la captación (Taponamiento)
43% Antes Feb 2012
0% Después Mar 2012
36% Antes Oct 2013
28% Después Dic 2013
43% Antes Ene 2015
36% Después Feb 2015
Escenarios de riesgo por sedimentos en el Bajo Anchicayá
Escenarios de riesgo
•
No se puede hacer inspecciones de mantenimiento de la cara aguas arriba de presa, por no poder operar las estructuras de descarga de fondo, incrementando la vulnerabilidad de la estructura.
•
Debido al taponamiento de la captación habría pérdida total o parcial de la generación de la central con las consecuencias para las partes interesadas (ingresos, transferencias, empleo, calidad del servicio ).
•
No se podrá desmantelar técnicamente la Central de acuerdo a los lineamientos establecidos en (1) Reservoir Sedimentacion Handbook de Gregory Morris, (2) Guidelines for Retirement of Dams and Hydroelectric Facilities de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles.
Riesgos Socio-Ambientales
1. La imposibilidad de operar regularmente las descargas de fondo, produce una acumulación de sedimentos que disminuye la calidad fisicoquímica de los mismos; una operación regular con un protocolo de transito sostenible de sedimentos mejora esta condición. 2. La falta de regularidad de las descargas aumenta el efecto erosivo aguas abajo. 3. La falta de tránsito de sedimentos permanente, afecta la estructura y parámetros fisicoquímicos del suelo que conforman las vegas o zonas inundables en donde la comunidad realiza sus practicas tradicionales de producción, aguas abajo de la presa.
Riesgos Socio-Ambientales
4. La limitación en la operación de la Central, reduce las trasferencias al municipio de Buenaventura y la CVC, estimados en $1.150 millones anuales (promedio 2009-2013), cuyo propósito es la inversión en proyectos de agua potable, saneamiento básico y mejoramiento ambiental. 5. La pérdida de (100/150) empleos directos e indirectos por el cierre y desmantelamiento de la central.
Riesgos sobre la estructura de captación y embalse Riesgos de falla de las rejas de captación: Condiciones asimétricas de captación, Presión del sedimento sobre las rejas, Vórtices que inducen esfuerzos sobre las platinas de las rejas. Desprendimiento de una pletina de la reja por falla, puede causar daño catastrófico en las turbinas
Riesgos sobre la estructura de captación y embalse Riesgos de falla del túnel por pérdida de sumergencia: Por perdidas hidráulicas generadas por el taponamiento, disminuye el nivel de sumergencia del túnel. Ingreso de aire al túnel, dañando su estructura. Sumergencia
Riesgos sobre la estructura de captación y embalse Riesgo de falla de descargas de fondo:
las
mismas
No se puede verificar la operación de las compuertas de las descargas de fondo, Se puede vaciar descontroladamente el embalse por rotura de las compuertas, al aumentar desgaste y daño por corrosión.
Compuertas de fondo
Compuerta auxiliar
Compuerta auxiliar
Compuertas de fondo
Vista en Lateral
Vista en Planta
Riesgos Mecánicos
•
Desgaste y acumulación de sedimentos en componentes hidromecánicos
•
Embalamiento del grupo generador por bloqueo del distribuidor de la turbina por material que ingresa por el túnel.
Características estructurales de la presa del Bajo Anchicayá
Vista en planta .
Sección transversal .
Riesgos Estructurales
La presa no presenta peligro de ruptura ante sismos, los esfuerzos a tracción máximos no exceden los esfuerzos máximos resistidos por el concreto de 1.36 Mpa como valor conservador. En este escenario no contempla la presión sobre la presa de los sedimentos acumulados.
Riesgos eléctricos asociados a la NO operación de la central Riesgo de falta de atención al suministro eléctrico de Buenaventura: • Mala regulación de la tensión de servicio. • Efecto: Reducción en la productividad de la industria e indisponibilidad de servicios (hospitales, frigoríficos, etc.). •
• • •
Racionamiento de energía en la población de Buenaventura ante la salida de las líneas a 115 kV; desde la central se atiende demanda. Efecto: Apagón o racionamientos. Incremento en las pérdidas en transmisión fuente más lejana para atender la demanda. Efecto: Incremento de tarifas.
Impactos en Generación e Ingresos por taponamiento de la Captación
Limpieza de rejillas, eventos por mes
Capacidad de Generación
Limpieza de rejillas, eventos por mes
En promedio más de 15 eventos de limpieza de rejillas al mes con una duración de 5 horas cada una.
Vertimientos del Bajo Anchicaya por taponamiento de rejillas.
Año
G.Estimad a G.Real GWh GWh
Vert. GWh
Vert. Mill$
2009
327
309
18
2.400
2010
353
338
16
1.746
2011
384
358
26
1.742
2012
317
273
45
5.294
2013
330
277
54
9.942
2014*
207
160
47
12.175
* Valores hasta el 15-Oct-2014
Las restricciones impuestas para la operación normal de las descargas de fondo ocasiona el taponamiento de rejillas y una des optimización del uso del agua, fenómeno que va en aumento con las consecuentes pérdidas económicas.
Posibles escenarios futuros de la central
Posibles escenarios futuros de la central
1. Cerrar la central y dejar la presa construida: El embalse terminaría de llenarse de sedimentos en menos de 1 año debido a que no operarían los mecanismos de transito de sedimentos. Al colmatarse la presa el riesgo de rotura aumentaría en caso de ocurrencia de un sismo fuerte.
1. Cerrar la central y remover la presa: Para esto sería necesario vaciar el embalse y descargar al río parte del sedimento que este contiene. 2. Continuar con la operación de la central haciendo uso de las descargas de fondo y las estructuras de transito de sedimento: Es el escenario de menor riesgo ya que se daría transito a los sedimentos de forma regulada y segura.
Acciones desarrolladas para mitigar la situación
Intervenciones mayores en la bocatoma 21 Enero – 18 Febrero 2012 Material extraído: 250 m3 Jornadas: 12 horas Cambio 3 rejillas
Intervenciones mayores en la bocatoma Noviembre – Diciembre 2013 Material extraído: 100 m3 Jornadas: 12 horas Despalizada rejillas
Eventos en el embalse del Bajo Anchicayá 25 Abril 2014: Precipitaciones que ocasionan 81 derrumbes en la zona
Eventos en el embalse del Bajo Anchicayá Sector Represa Alto Anchicaya - Yatacue Yatacue – Casa Maquinas Alto Anchicaya Reten Danubio- Reten Bajo Anchicaya Reten Bajo Anchicaya- Casa Maquinas BA Queremal- Danubio Reten Bajo Anchicaya-Menia Menia Yatacue - Acueducto Almacén Yatacue Cerro la Riqueza Murrapal TOTAL
Cantidad de Derrumbes 17 10 11 7 16 8 3 1 3 5 81
Medidas adoptadas para mitigar los riesgos Adquisición de tres rejillas de repuesto para la Bocatoma de la Represa
Medidas adoptadas para mitigar los riesgos Modernización sistema hidráulico compuertas de descarga de fondo represa Bajo Anchicayá
Antes
Después
Medidas adoptadas para mitigar los riesgos Reposición de equipos de la Central Bajo Anchicayá para recuperación operativa
Mantenimiento Barcaza/Almeja
Cambio moto reductor presas Cable vía
Medidas adoptadas para mitigar los riesgos
Fabricación Curvas Tubería Draga
Adecuación de tubería (Soldaduras bola-campanas)
Reparación cucharón Sawerman
Fabricación Limpia Rejillas
Medidas adoptadas para mitigar los riesgos Mantenimiento de la Draga.
Trabajos realizados en el 2015
Conclusiones 1. Del análisis dinámico elástico se concluye que la presa no presenta peligro de ruptura, se debe evitar que el sedimento llegue al nivel de la cresta de la presa para prevenir cargas adicionales para las que fue diseñada. 2. Es necesario adoptar decisiones de carácter ambiental que permitan avanzar hacia una operación sostenible y periódica de las descargas de fondo en las Centrales: CH Bajo Anchicayá. 3. La imposibilidad de operar regularmente las descargas de fondo, produce una acumulación de sedimentos que altera la calidad fisicoquímica de los mismos. 4. Una continua y adecuada programación de las descargas de fondo, reducirá la colmatación, produciendo sedimentos de mejor calidad y cantidad. 5. El tránsito controlado de sedimentos contribuye al mantenimiento de un estado trófico aceptable, mejora factores físicos y químicos, disminuye el efecto erosivo aguas abajo y la alteración del hábitat de las comunidades hidrobiológicas
Conclusiones 6. El transito sostenible de sedimentos permite prolongar la vida útil de las centrales hidroeléctricas en funcionamiento, optimizando el uso de este recurso renovable, reduciendo nuevos impactos ambientales por la construcción de nuevas centrales y/o recurriendo a generación eléctrica de mayor impacto ambiental. 7. Desde el punto de vista socioeconómico los riesgos de la no operación se traducen en la reducción en los ingresos de los municipios por concepto de transferencias del sector eléctrico y la pérdida de empleos directos e indirectos.
