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

• 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

• Impactos en Generación e Ingresos por taponamiento de la Captación

• Posibles escenarios futuros de la central

• Acciones desarrolladas para mitigar la situación

• Conclusiones y Recomendaciones

Características de la central hidroeléctrica

del Bajo Anchicayá

Río Carretera

Túnel

Embalse Bajo

Anchicayá

El Danubio

Agua Clara

Yatacué

C.M. Alto

C.M. Bajo Túnel B.A.

EMBALSE BAJO ANCHICAYA

Longitud: 2,5 Km

Ancho : 170 m

Capacidad del embalse: 1 Mm3

Area de cuenca: 385 km2

EMBALSE ALTO ANCHICAYA

Longitud: 3 km

Ancho : 300 m

Capacidad del embalse: 45 Mm3

Área de cuenca: 385 km2

Configuración de la cadena ALBAN

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

Aliviadero

Bocatoma

Presa

Embalse

Alto Anchicayá

Túnel de

Conducción Tasa de Sedimentación

= 0.12 Mm3/año

Presa y

Aliviadero

Embalse

Bocatoma

Río

Anchicayá

Bajo Anchicayá

Túnel de

Conducción Tasa de

Sedimentación

= 1 Mm3/año

Represa Central Hidroeléctrica - Bajo Anchicayá

Descarga de fondo

Extrae materiales

ubicados alrededor

de la bocatoma

Descarga de fondo

Dos conductos cada uno

con capacidad de 40 m3/s

Capacidad total:80 m3/s

Torre de Toma

Cresta vertedero

Longitud : 141 m

Capacidad:

5.700 m3/s

Estructuras de

construcción

clausuradas

154 m.s.n.m.

194,40 m.s.n.m. 195,20 m.s.n.m.

Túnel de conducción

Capacidad: 125,8 m3/s

Diámetro interior: 6,3 m

Longitud: 1.367 m

Altura presa: 60 m

Longitud corona de la

presa: 206,5 m

Ancho de la base: 42 m

Bajo Anchicayá

Pala de

arrastre

Rastrillo

Descarg

a Fondo

Zona de Operación

Draga

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

1955: Inauguración BA

1958 y 1961: Diques

Playas y Km 89

1962: Inicia Barcaza

1963: Inicia operación

descargas de fondo

1968: Instalación Draga

1974: Inicia Alto Anchicayá

1976: Inicial el Sawerman

1925: Construcción vía

Simón Bolívar

1963.-2001 Aperturas Horas de

apertura

Promedio 15 49

Máximo 47 273,88

Mínimo 2 5,51

Historia

1998: Hundimiento de la

draga

2001: Cambio de rejas

2001: Recuperación

draga

1991: Identificación

daño rejas descarga

2001: Vaciado del

embalse BA

2001: Reparación rieles

de rejillas

Central Hidroeléctrica Bajo Anchicayá en Creciente

Mantenimiento programado – año 2001

Principales actividades desarrolladas:

• Reparación rejillas desarene y bocatoma

• Reparación guías del carro limpia rejillas

•

• Rescate escala de la draga

• Inspección y reparación del túnel de carga

• Reparación de las válvulas de entrada

• Mantenimiento general de las unidades

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)

Después

Mar 2012

Antes

Feb 2012

Después

Dic 2013

Antes

Oct 2013

Después

Feb 2015

Antes

Ene 2015

43% 0% 36% 28% 43% 36%

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 las mismas

descargas de fondo:

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.

Compuerta

auxiliar

Compuerta

auxiliar

Compuertas de fondo

Compuertas de fondo

Vista en Planta

Vista en Lateral

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

GWh

G.Real

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

Noviembre – Diciembre 2013

Material extraído: 100 m3

Jornadas: 12 horas

Despalizada rejillas

Intervenciones mayores en la bocatoma

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 Cantidad de Derrumbes

Represa Alto Anchicaya - Yatacue 17

Yatacue – Casa Maquinas Alto Anchicaya 10

Reten Danubio- Reten Bajo Anchicaya 11

Reten Bajo Anchicaya- Casa Maquinas BA 7

Queremal- Danubio 16

Reten Bajo Anchicaya-Menia Menia 8

Yatacue - Acueducto 3

Almacén Yatacue 1

Cerro la Riqueza 3

Murrapal 5

TOTAL 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

Cambio moto reductor presas Cable vía

Reposición de equipos de la Central Bajo Anchicayá para recuperación operativa

Mantenimiento Barcaza/Almeja

Fabricación Curvas Tubería Draga

Adecuación de tubería (Soldaduras

bola-campanas)

Reparación cucharón Sawerman

Fabricación Limpia Rejillas

Medidas adoptadas para mitigar los riesgos

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.