quellaveco

1. PROYECTO AGUA PARA USO MINERO DEL COMPLEJO QUELLAVECO
PLANEAMIENTO Y FORMULACION DE ALTERNATIVAS
1.0 INTRODUCCION
1.1 Antecedentes
En base al contenido del Acta de Acuerdos, del veinticinco de mes de
Junio del presente año emitida por la Comisión Técnica, encargada de la
supervisión y coordinación del estudio Evaluación y Revisión de los
Estudios Hídricos vinculados a la Región Moquegua presentado por los
consultores Ingº Plinio Gutierrez e Ingº Jorge Gianella, se plantea en esta,
la necesidad de complementar el desarrollo de alternativas propuestas por
los consultores, orientadas a la solución del abastecimiento de Agua para
Uso Minero del complejo Quellaveco
En este sentido, el acta precisa que no se puede tomar la decisión de
elección sobre el fundamento de las alternativas presentadas en el
estudio, acordándose continuar con la siguiente fase de prefactibilidad,
debiendo incluirse en esta para complementación y análisis las
alternativas siguientes:
Pasto Grande 00
Chelecache
Aruntaya 00
Pacchani con Aruntaya.
l respecto, la Intendencia de Recursos Hídricos del INRENA recibió el
encargo de formular los esquemas hidráulicos y desarrollo de las
alternativas señaladas, acordando para ello utilizar la información
topográfica y resultados de investigaciones geotécnicas que debería
generar la gerencia del proyecto Pasto Grande y los estudios existentes
que se encuentren en los archivos del proyecto mencionando entre otros
el Estudio de Factibilidad del Subsistema Río Blanco y Colector Chilota
y Estudio Definitivo del Subsistema Chilota Vizcachas elaborados por la
Consultora Asesores Técnicos Asociados en 1 996.
Dentro de este marco y previo al inicio de los estudios, el equipo técnico
de profesionales dispuesto por el INRENA, coordinó en la ciudad de
Moquegua con la gerencia del proyecto Pasto Grande para la formulación
de los términos de referencia de los trabajos de campo e investigaciones
básicas necesarias, además para tratar sobre la concepción del
planteamiento de cada uno de los esquemas hidráulicos, con fines de
obtener la información básica a utilizar y acordar la determinación de las
características hidráulicas y tamaño de las alternativas que se debían
desarrollar.

2. En consecuencia, el presente informe se refiere al desarrollo de las tres
alternativas antes indicadas, las cuales contemplan utilizar los recursos
hídricos superficiales de los ríos Margaritani, Aruntaya y Pacchani para
conducirlos y entregar al canal Pasto Grande en la progresiva Km 8+170.
1.2 Ubicación
El área de estudio, que dominan las alternativas propuestas, esta ubicada
políticamente en la Región Moquegua y geográficamente en la vertiente
occidental de los andes del Perú, entre las coordenadas:
Este 350 000 - 370 000
Norte 8 180 000 - 8 150 000
Incluye parte de las siguientes cuencas principales: río Pacchani, río
Titite y río Vizcachas, limitando el área de estudio con el desarrollo de la
existente conducción principal Pasto Grande.
1.3 Objetivos del Estudio
Complementar el estudio de Evaluación y Revisión de los Estudios
Hídricos vinculados a la Región Moquegua presentado por los
consultores Ingº Plinio Gutierrez e Ingº Jorge Gianella, mediante la
formulación y desarrollo del estudio a nivel de prefactibilidad de las
alternativas siguientes:
Pasto Grande 00
Chelecache
Aruntaya 00
Pacchani con Aruntaya.
Utilizando para ello, la información cartográfica, hidrológica y estudios
existentes, complementada con información básica generada por la
región Moquegua principalmente en lo que se refiere a levantamientos
topográficos y resultados de investigaciones geotécnicas.
1.4 Estudios Existentes
Para los fines del presente estudio, se pudo ubicar en los archivos
técnicos del PEPG el Estudio de Factibilidad del Subsistema Río Blanco
y Colector Chilota, así como el Estudio Definitivo del Subsistema
Chilota Vizcachas elaborados por la Consultora Asesores Técnicos
Asociados en 1 996.
Al respecto el Estudio de Factibilidad del Subsistema Río Blanco y
Colector Chilota, contempla la formulación de esquemas hidráulicos
alternativos para aprovechamiento del potencial hídrico de las cuencas
altas de los ríos Blanco y Tambo, sobre la base de los siguientes
subsistemas:

3. Río Blanco – Chelecache
Vizcachas - Chilota
Colector Chilota
El Sub Sistema Río Blanco – Chelecache, propone un conjunto de obras
que permitirían realizar el aprovechamiento del potencial hídrico de las
cuencas altas de los ríos Blanco así como de afluentes de la cuenca alta
del río Tambo y conducirlo hasta el canal Pasto Grande. Al final del
esquema, el estudio contempla el desarrollo del canal Colector
Chelecache con entrega en el canal Pasto Grande ( Km 8+175),
información que fue utilizada para los fines del presente estudio,
precisando la información elaborada correspondiente al tramo de canal
quebrada Margaritani ( Km 34+300), quebrada Aruntaya (Km 45+300)
hasta el sifón Vizcachas ( Km 81+300) y entrega al canal Pasto Grande.
2.0 INFORMACION BASICA
2.1 Cartografía y Topografía
Se utilizó información cartográfica obtenida del IGN a escaña 1:250 000,
información topográfica extraída del Estudio de Factibilidad del
Subsistema Río Blanco y Colector Chilota e información complementaria
generada por la región Moquegua.
La información cartográfica sirvió de base para elaborar los planos
generales preliminares de los esquemas hidráulicos correspondientes a
cada una de las alternativas. La información obtenida del Estudio, se
refiere a los planos topográficos de planta y perfil del tramo de canal
colector Chelecache, entre la quebrada Margaritani (Km 34+300),
quebrada Aruntaya /Km 45+300) y canal Pasto Grande, elaborados a
escala (H:V) 1:5 000 y 1:500. La información complementaria alcanzada
por la región se refiere a la topografía semidetallada de la ruta de
conducción entre la zona del reservorio Pacchani hasta la quebrada
Aruntaya, desarrollando un longitud aproximada de 33 Km, con curvas
de nivel especiadas cada metro, indicando cotas absolutas. Esta
información sirvió de base para proyectar el desarrollo de la ruta de
conducción de las alternativas desarrolladas.
Por otro lado, la región alcanzó información topográfica semidetallada en
planta de la zona del reservorio Pacchani, cubriendo aproximadamente 3
Ha con curvas de nivel especiadas cada metro, cotas absolutas y control
horizontal mediante coordenadas rectangulares. Esta información sirvió
de base para definir las curvas área volumen, ubicación de los posibles
ejes de cierre y dimensionamiento de la obra de presa.

4. 2.2 Hidrología
2.2.1 Aspectos Generales
La información hidrológica ha sido tomada del Informe
“Evaluación y Revisión de los Estudios Hídricos Relacionados
con las Cuencas Tambo y Moquegua”, preparado por los
Consultores Jorge Gianella y Plinio Gutiérrez.
En el mencionado estudio se ha definido como herramienta de
análisis para la evaluación de las alternativas de desarrollo
planteadas, se ha diseñado un Modelo de Simulación Hidrológica,
el cual requiere como información básica la oferta y la demanda
hídrica, del cual se está tomando la información correspondiente.
Para la determinación de la oferta hídrica superficial se ha
empleado una metodología para la generación estocástica de
series de descargas medias mensuales en los distintos puntos de
interés, cubriendo un período amplio y común para todos ellos. El
período de análisis seleccionado es de 43 años hidrológicos
(noviembre-octubre) que se inicia en el mes de noviembre-1956 y
culmina en el mes de octubre-1999.
2.2.2 Modelo de Generación de Descargas Medias Mensuales
El Modelo de Generación de Descargas Medias Mensuales, ha
tenido por finalidad la determinación de series de descargas
medias mensuales en los puntos de interés para el Modelo de
Simulación Hidrológica y se ha basado en los registros de las
estaciones de aforo de Chucarapi-La Pascana, ubicada en la parte
baja de la cuenca del Tambo, Pasto Grande en la cuenca alta del
Tambo sobre el río Vizcachas, Tocco sobre el río Tocco, CHL-8
sobre el río Chilota, lIchupampa sobre el río Torata y Chivaya
sobre el río Tumilaca, las dos últimas pertenecientes a la cuenca
del río Moquegua.
Las coordenadas UTM correspondientes a cada punto en el cual
se han generado series hidrológicas, se presentan en el cuadro
siguiente:
Lugar de Generación UTM Norte UTM Este
Qda Aruntaya en capt. Canal Aruntaya 8164832 363218
Qda Margaritani en capt. Canal Aruntaya 8166008 363175
Río Pacchani en Presa Pacchani 8178532 354432
Qda. Aruntaya en capt. Canal Chelecache 8163685 365822
Qda. Margaritani en capt. Canal Chelecache 8168422 365327
El modelo utilizado para la generación de descargas medias
mensuales se divide en dos fases, siendo la primera un modelo
estocástico para la determinación de dos variables anuales que

5. son la descarga media anual (Qmed) y la descarga máxima media
mensual (Qmax).
Para ambas variables, se ha adoptado en el modelo la Distribución
de Probabilidades de Pearson, de tres parámetros [media (M),
desviación Standard (S) y coeficiente de asimetría (g), los cuales
se determinan para cada punto de interés en base a un análisis de
regresión regional.
Determinadas estas dos variables, correspondientes a cada una de
las series a ser generadas, se aplica la segunda fase del modelo
que consiste en la desagregación de las dos variables aleatorias
Qmed y Qmax, en doce valores mensuales.
La información existente que se ha empleado como base para la
calibración y desarrollo del modelo en su primera fase son los
registros de los ríos Tambo en Chucarapi - La Pascana, Vizcachas
en Pasto Grande, Torata en Ichupampa, Tumilaca en Chivaya y
Tocco y Chilota en las estaciones Tocco y CHL-8 y para la
calibración del modelo en su segunda (desagregación de valores
anuales en descargas medias mensuales) se ha utilizado solamente
los registros de descargas provenientes de la cuenca alta del
Tambo siendo estos del río Vizcachas en Pasto Grande, río Tocco
en Tocco y río Chilota en estación de aforos CHL-8.
No se ha realizado un análisis de consistencia de la información
hidrológica debido a que esta ha sido tomada directamente del
estudio Balance Hidrológico en los Valles de Tambo, Moquegua
e Ilo realizado por el INADE en Agosto del 2001 en el cual se
realizaron los análisis de consistencia requeridos.
2.2.3 Generación de Descargas Medias Anuales
Debe tenerse en cuenta que el modelo, no es del tipo que
establece funciones de relación entre fenómenos físicos como son
la precipitación, evaporación, escorrentía superficial, infiltración,
etc., sino que en cambio, toma en cuenta la síntesis de estas
funciones físicas que se reflejan en la estadística de los registros
de descargas y haciendo uso de esta síntesis se determinan los
parámetros o coeficientes que deben emplearse en las funciones
matemáticas del modelo, con lo que este queda calibrado para
aplicarse en una determinada región y a cualquier cuenca
hidrográfica independientemente de su dimensión.
El modelo toma en cuenta dos variables anuales que son, la
descarga media anual Qmed y la descarga máxima mensual del
período anual Qmax, las cuales se generan la primera como
variable independiente con un método estocástico y la segunda,
dependiente de la primera, con una función de regresión más
componente aleatoria.

6. De la división de estas dos variables anuales, se obtiene un valor
X, Qmax/Qmed = X, el que determina la forma en que se
desagrega la descarga media anual en 12 valores mensuales
siguiendo funciones adimensionales y, por lo tanto, aplicables a
cualquier dimensión de cuenca.
La bondad del modelo es que se aplica con resultados positivos en
cuencas grandes y cuencas pequeñas, debido a que el método
utilizado tiene en cuenta intrínsicamente la superficie de la
cuenca, por lo que el comportamiento de la cuenca, independiente
a la dimensión de esta, se expresa en los resultados. El modelo
que fue calibrado en su segunda fase con los registros de las
estaciones de Pasto Grande, Tocco y CHL-8 (río Chilota) ha sido
aplicado a los registros de descargas del río Vizcachas en Pasto
Grande, Tocco (con una cuenca hídrica de 93 Km2
) y Chilota en
la sección de control de la estación CHL-8 (cuenca de 283 Km2
)
con muy buenos resultados.
2.2.4 Generación de Descargas Máximas Mensuales
La variable descarga máxima mensual (Qmax), se ha generado
para cada cuenca de interés (cuenca dependiente), utilizándose los
parámetros de la estación tomada como referencia (estación base)
y la ecuación que se presenta a continuación:
Qmax,i = a (Qmed,i)^b + S ti (1 - R^2)^0.5
En donde:
Qmax = descarga máxima mensual en el año i.
Qmed,i = descarga media anual generada para el año i según el
procedimiento anterior
S = desviación standard de la variable Qmax.
R = coeficiente de correlación entre las variables Qmax y Qmed.
Ti = variable aleatoria de distribución Pearson de tres
parámetros.
a y b = coeficientes de la función de regresión Qmax =
f(Qmed) obtenidos de la información anual de los
registros de las estaciones Chucarapi-La Pascana
(río Tambo), Pasto Grande (río Vizcachas),
Ichupampa (río Torata), Chivaya (río Tumilaca).
2.2.5 Desagregación en Descargas Medias Mensuales
Tomando como base las variables, descarga media anual (Qmed)
y descarga máxima mensual (Qmax), que se generan según las
ecuaciones descritas anteriormente, se obtienen las descargas
medias mensuales utilizando para ello un modelo de
desagregación.

7. Tal modelo, probado ya para distintas cuencas hidrográficas del
país, tanto de la vertiente del Atlántico como del Pacífico, ha sido
calibrado para las cuencas de los ríos Tambo y Moquegua,
utilizando para ello los registros de descargas medias mensuales
que se presentan en los Cuadros Nº 6-2 y 6-5.
El modelo está basado en la concepción de que las descargas
medias mensuales generadas para un año determinado, deben
mantener dos premisas fundamentales, siendo la primera de ellas
el conservar el valor de la descarga media anual (Qmed) y
descarga máxima mensual (Qmax) utilizadas en la ecuación de
desagregación y la segunda, el reflejar en el hidrograma anual
obtenido, un padrón de distribución determinado como
característico del comportamiento hidrológico de la región.
El modelo establece un orden determinado en el valor relativo de
las descargas mensuales, por lo tanto al generarse las descargas el
caudal máximo ocurrirá siempre en febrero, el segundo valor
siempre marzo y así sucesivamente hasta llegar al caudal mínimo
que ocurrirá en octubre. Este orden, que es válido para esta
región, se establece en base a los valores medios registrados en
las estaciones de aforo de Pasto Grande y Tocco y para otra
región este orden se establecerá en base a la estadística que
corresponda.
Los coeficientes de correlación obtenidos entre las series de
descargas registradas y descargas generadas se presentan a
continuación:
Coef correlación río Vizcachas en Pasto Grande 0.98
Coef correlación río Tocco 0.97
Coef correlación río Chilota en Est. CHL-8 0.98
Con el modelo de generación de descargas medias mensuales se
ha obtenido, para el mes de noviembre, un caudal medio de 220
l/s y caudal mínimo de 30 l/s para la cuenca del río Aruntaya. El
registro obtenido directamente fue de solo 8 l/s para la quebrada
Aruntaya observándose que el caudal de esta quebrada era
derivado aguas arriba para riego de pastizales lo que explica el
bajo caudal medido. En cambio, el caudal observado en la
quebrada Margaritani de 180 l/s, con una superficie ligeramente
mayor y colindante a la de Aruntaya, sirve para comprobar la
similitud existente entre el caudal medido directamente y el valor
generado con el modelo.
Para la cuenca del río Pacchani en el lugar propuesto para la presa
de regulación, con el modelo de generación de descargas medias
mensuales se ha obtenido, para el mes de octubre, un caudal
medio de 400 l/s y caudal mínimo de 130 l/s y el caudal medido

8. directamente fue de 150 l/s, valor que esta dentro del rango de las
descargas generadas por el modelo.
En el mes de Abril del 2004 se efectuaron nuevas mediciones de
caudal en las fuentes de agua de las quebradas Aruntaya,
Margaritani y Pacchani. Los resultados se presentan en la
siguiente tabla:
Puntos
Muestreo
UTM
Norte
UTM
Este
Fecha Conduct
US/cm
pH Caudal
l/s
Río Aruntaya 8164832 363218 30/03/04 164.4 4.1 1081
Río Margaritani 8166008 363175 30/03/04 463.0 3.7 1913
Río Pacchani 8178532 354432 30/03/04 262.0 7.1 2250
Con el modelo de generación de descargas medias mensuales se
ha obtenido, para el mes de abril, un caudal medio de 440 l/s y
caudal máximo de 1040 l/s para la cuenca del río Aruntaya. El
registro obtenido directamente fue de 1081 l/s, ligeramente
superior al máximo medio mensual, pero por ser el caudal medido
e instantáneo es aceptable considerar que esta medición es
concordante con el rango dado por el modelo de generación.
Para la cuenca del río Pacchani, en el lugar propuesto para la
presa de regulación, con el modelo de generación de descargas
medias mensuales se ha obtenido, para el mes de abril, un caudal
medio de 1250 l/s y caudal máximo de 2550 l/s y el caudal
medido directamente fue de 2250 l/s, valor que esta dentro del
rango de las descargas generadas por el modelo.
2.2.6 Valores Extremos: Caudales Máximas Anuales
La estimación de las descargas máximas para diferentes períodos
de retorno, se ha realizado utilizando el procedimiento regional
apoyado en las Curvas Envolventes de Creager
Este método inicialmente desarrollado en los Estados Unidos de
Norteamérica por W. Creager, estableció una curva envolvente de
una serie de observaciones de descargas máximas. Esta curva es
de la forma:
n
AC=Q ××46
)048.0(
894.0 −
×= An
Donde:
Q = Descarga máxima en pies3
/sg.
A = Área de la cuenca en millas².
C = Coeficiente que depende de las características de la
cuenca.

9. Ante la ausencia de mediciones hidrométricas, profesionales de la
Cooperación Energética Peruana-Alemana y de la ex-Oficina
Nacional de Evaluación de Recursos Naturales (ex-ONERN) con
el objetivo de realizar el análisis regional de avenidas, adecuaron
para el país las relaciones anteriores.
La fórmula de Creager puede expresarse en función del área de la
cuenca y el período de retorno:
A(T))C+C(=Q Am
11
-n
logmax
donde:
Qmax = caudal máximo en m3
/s
T = período de retorno en años
Para la Región Nº 5, donde se ubican las diferentes subcuencas
involucradas, se tienen los valores: C1 = 0.11, C2 = 0.26, m =
1.02 y n = 0.04.
Los resultados obtenidos definen la descarga máxima para los
diferentes periodos de retorno:
Cuenca Pacchani
Qmax Rendimiento
Tr (años)
m3
/s km2
m3
/s/km2
215.22
10000 319 1.48
1000 239 1.11
200 183 0.85
100 159 0.74
50 135 0.63
10 80 0.37
5 56 0.26
2 24 0.11
2.3 Geología y Geotecnia
2.3.1 Geomorfología
Las unidades geomorfológicas regionales están referidas al Arco
del Barroso y al Altiplano y las unidades geomorfológicas locales
consideran a unidades morfogenéticas, representadas por los
valles, planicies, lomadas, unidades glaciáricas, bofedales-
pantanos y lagunas.

10. 2.3.2 Hidrogeología
Las condiciones hidrogeológicas del área de estudio, están
representadas por las particularidades que presentan los acuíferos.
Se trata de acuíferos en los depósitos inconsolidados del
cuaternario aluvial y glacial, así como en los horizontes
fracturados del Volcánico Barroso y de la Formación Capillune,
todos ellos relacionados con los Bofedales.
De acuerdo con los resultados de las observaciones de campo,
basadas en comparaciones altitudinales, extrapolación de
profundidades del nivel estático de la napa o del nivel de agua de
pre bombeo de los pozos exploratorios de Chilota, ubicados al sur
del área de estudio, en el ámbito del área de estudio, el nivel
estático de la napa freática, ubicada en el Volcánico Barroso,
estaría a mas de 50 metros de profundidad.
2.3.3 Geodinamica Externa
Las acciones de geodinámica externa que se desarrollan en la
actualidad, en el área de estudio son de características poco
importantes y que no difieren mayormente, debido a la similitud
de su fisiografía, clima y geología.
Referente a la estabilidad geomorfológica de la zona de estudio,
se considera como zona estable, es decir una zona que comprende
todas aquellas áreas donde la ocurrencia actual de acciones
erosivas no reviste condiciones de deterioro muy significativas y
que tampoco están sujetas a patrones potenciales severos en caso
de soportar actividades humanas de rango normal. Sin embargo,
pueden ser objeto de modificaciones sustanciales que podrían
alterar algunas de sus condiciones de importancia en la
conservación ambiental.
Las zonas consideradas como estables son las Altiplanicies
onduladas y Fondos de Valle Aluvial y Glacial, Superficies de
Erosión Locales, Bofedales (“oconales”) y las Colinas de
topografía ligeramente accidentada.
Merece prestar atención la presencia de los bofedales, que son
pequeños sectores donde se acumulan las aguas de escorrentía y
manantiales, los mismos que son estables, pero muy sensibles
desde el punto de vista de su recurso hídrico y valor ecológico;
asimismo es conveniente precisar que por sus limitadas
condiciones como elemento de soporte de obras, ya que si no
representan un proceso geodinámico propiamente dicho,
indirectamente su dinámica está relacionado por la emergencia de
agua que a la vez genera variaciones en la vegetación y terreno

11. orgánico e incluso ciertos movimientos traslacionales,
especialmente las ubicadas en laderas y quebradas.
2.3.4 Estratigrafía
En este rubro se consideran las formaciones geológicas
localizadas en el área de estudio, que están relacionadas con las
obras del proyecto.
La información se efectúa a partir de la formación más antigua a
la más reciente:
Formación Maure (Tp - ma) :
Esta formación consiste de depósitos lacustres conformados
por brechas, conglomerados, areniscas, limolitas, arcillas,
calizas y tufos retrabajados, interestratificados de manera
irregular con piroclásticos.
Depósitos inconsolidados :
• Depósitos Aluviales (Qr-al)
Normalmente se trata de conglomerados con matriz areno
limosas y bloques muy esporádicos. Los elementos son
angulosos, sub-angulosos y sub-redondeados y
mayormente de naturaleza andesítica. Son áreas
potenciales de préstamo de agregados.
• Depósitos Fluviales (Qr-Fl)
Se trata de gravas y cantos rodados, con escasa arena y limo.
Los elementos son sub-angulosos a sub-redondeados de
naturaleza volcánica, mayormente andesita. Son lugares
potenciales de áreas de préstamo de agregados.
• Depósitos Bofedales (Qr-Do)
Están relacionados con sustancias orgánicas, conformando los
típicos “bofedales” y están ubicados en la zona sureste del
estudio.
2.3.5 Aspectos Estructurales
Estructuralmente en el área de estudio no se observan
plegamientos ni fallamientos cartografiables con el nivel de
estudio, solo se observaron algunos sistemas con un débil
fracturamiento; asimismo se menciona, que los estudios
efectuados revelan que a lo largo de la línea de conducción de

12. agua y en las alternativas de locación de canteras no fue
observada ninguna evidencia neotectónica, es decir se descarta la
presencia de fallas activas.
2.3.6 Condiciones Geotécnicas de la Presa
2.3.6.1 Aspectos Generales
En este numeral, se describe las Investigaciones Geotécnicas
realizadas en la presa, orientadas a proporcionar la información
requerida a nivel de pre factibilidad; estas investigaciones fueron
ejecutadas con el fin de obtener o inferir las características físicas,
mecánicas e hidráulicas de los materiales de fundación de las
estructuras proyectadas.
2.3.6.2 Investigaciones Ejecutadas
En la fase de campo se ejecutaron tres calicatas en la zona del
emplazamiento de la presa, dos de ellas ubicadas en el eje del
dique y uno en el estribo izquierdo de la presa. Las calicatas
alcanzaron profundidades de 2,80 m en el estribo izquierdo y 0,90
m en el cauce.
2.3.6.3 Características Geotécnicas
Estabilidad de taludes en el eje
De las observaciones de campo efectuadas y de acuerdo a los
resultados de los parámetros asumidos, sobre todo debido a su
morfología de un valle maduro, caracterizado por presentar
pendientes suaves y sobre todo teniendo en cuenta que el embalse
tendrá una altura inferior a 31.40 metros, se prevé que no habrá
riesgos de desprendimientos de las partes altas; sin embargo se
deberá efectuar mayores investigaciones detalladas consistentes
en prospecciones geofísicas y sondajes diamantinos en esta
alternativa elegida, para garantizar la estabilidad física de los
taludes.
Área de Estribos
Referente a los estribos, debemos precisar que en el estribo
izquierdo, las estructuras se apoyarán superficialmente en
depósitos fluvio-glaciares constituidos por suelos areno limosos y
areno arcillosos de ligera plasticidad y en profundidad por rocas
de naturaleza volcánica, por lo que sus características geotécnicas
serán vistos desde el punto de vista de mecánica de suelos,
mientras que en el estribo derecho las estructuras se apoyarán en
rocas piroclásticas representados por tufos, bombas y lapilles, por
lo que sus características geotécnicas nos llevarán a efectuar una
clasificación geomecánica.

13. 2.3.7 Condiciones Geotécnicas del Embalse
La zona del embalse comprende en mayor proporción el cauce y
parte de la planicie fluvial del río Pacchani, en donde el vaso está
conformado por cantos rodados, gravas, arenas y limos, causado
por el transporte de sedimentos, básicamente fluvial, que
comienza con el lavado de los materiales más finos en los flancos
de los cerros en forma de arroyadas difusas y concentradas y en
menor proporción el embalse comprenderá el pie de monte de las
formaciones volcánicas sedimentarias aflorantes en ambas
márgenes del río, cuya litología está compuesta de una alternancia
aparentemente irregular de conglomerados de grano fino a grueso,
lutitas, tufos retrabajados, traquitas y areniscas tufáceas.
Las observaciones efectuadas en la margen derecha del cauce, nos
indican que los suelos se clasifican como arenas mal graduadas
“SP” (según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos-
SUCS-), de peso específico moderado (2,5), con un coeficiente de
permeabilidad elevado (superior a K = 10-1
cm/s), característico
de suelos gravosos limpios sin relleno, en la margen izquierda del
cauce, los suelos se clasifican como arenas bien graduadas a
arenas limosas “SW-SM”, con un coeficiente de permeabilidad de
media a baja (K = 10-1
a 10-5
), característico de arenas muy finas
a limos; en las laderas de la margen izquierda y en menor
proporción en las laderas de la margen derecha, los suelos se
clasifican como arenas arcillosas “SC”, con un coeficiente de
permeabilidad de baja a muy baja (K = 10-3
a 10-7
), característico
de arenas arcillosas; asimismo en el flanco derecho del embalse,
las laderas consisten de macizos rocosos de Clase III (mediana
calidad).
De acuerdo al uso destinado del embalse, éste reúne las
condiciones básicas de estanqueidad.
2.3.8 Condiciones Geotécnicas de la Línea de Conducción de Agua
En esta parte se mencionan las principales características o
parámetros geotécnicos de los materiales en donde se implantará
el canal de conducción.
2.3.8.1 Arenas Limosas y Arenas Arcillosas
Se localizan entre las progresivas: Km 00+00 al Km 05+00 y Km
11+00 al Km 29+00.
2.3.8.2 Arenas Finas y Arenas Limosas
Estos suelos alcanzan un moderado desarrollo a lo largo del canal,
se encuentran entre las progresivas Km 05+00 al Km 11+00 y Km

14. 29+00 al Km 34+00 y están constituidos por arenas gravosas y
arenas limosas.
2.3.9 Materiales de Construcción
En las observaciones de campo, se han identificado áreas de
materiales de construcción, donde se ha desarrollado trabajos
preliminares de investigaciones geotécnicas, que han permitido
conocer las características geomecánicas y físico-mecánicas de
los materiales, así como la estimación de volúmenes disponibles
para el diseño racional de las obras a ejecutarse; en ese sentido se
han seleccionado tres canteras de material granular y una cantera
de material impermeable.
2.3.9.1 Materiales de Agregados (Granular)
Cantera 1- Área de Préstamo Pacchani
Se ubica en el vaso de la presa Pacchani, a lo largo del río
Pacchani, perteneciente a la comunidad de Jancopujo.
A lo largo del río Pacchani el área estimada del material granular
es de 80,000 m2
, considerando una explotación promedio de 2.00
m de profundidad, el volumen es de 160,000 m3
y considerando
un rendimiento de 95 %, el volumen es de 144, 000 m3
.
Cantera 3- Área de Préstamo Calcajahuira
Se ha evaluado en el cauce de una quebrada, afluente por la
margen izquierda del río Calcajahuira, con ocurrencia de suelos
granulares, conformados por gravas, y arenas.
:
Se ubica en el lecho de la quebrada, afluente del río Calcajahuira.
A lo largo de la quebrada el área estimada del material granular es
de 35,000 m2
, considerando una explotación promedio de 2.00 m
de profundidad, el volumen es de 70,000 m3
y considerando un
rendimiento de 90 %, el volumen es de 63, 000 m3
.
Cantera 4- Área de Préstamo Aruntaya-Aruntani
Se ha evaluado en el cauce de una quebrada, afluente por la
margen izquierda del río Calcajahuira, con ocurrencia de suelos
granulares, conformados por gravas, y arenas.
Se ubica en el lecho de la quebrada, afluente del río Calcajahuira,
referenciándose con las coordenadas UTM, 8’164,961 N ;
364,815 E, georeferenciadas con GPS - Datum SAM 56, a pocos
metros de la progresiva Km 24 + 600, del canal de conducción
Pacchani-Aruntaya.

15. A lo largo de la quebrada el área estimada del material granular es
de 150,000 m2
, considerando una explotación promedio de 2.00 m
de profundidad, el volumen es de 300,000 m3
y considerando un
rendimiento de 90 %, el volumen es de 270, 000 m3
.
2.3.9.2 Materiales de Impermeables
Cantera 2- Área de Préstamo Condorine
Se ha evaluado en la ladera del cerro, cerca de la quebrada
Salluma, con ocurrencia de arcilla.
Se ubica en la ladera del cerro, cerca de la quebrada Salluma,
referenciándose con las coordenadas UTM: 8’180,235 N ;
357,109 E, también se hace referencia su proximidad a la
progresiva Km 04 + 000, del canal de conducción Pacchani-
Aruntaya.
El área estimada del material impermeable es de 80,000 m2
,
considerando una explotación promedio de 4.00 m de
profundidad, el volumen es de 320,000 m3
y considerando un
rendimiento de 95 %, el volumen es de 304, 000 m3
.
3.0 PLANEAMIENTO HIDRÁULICO DEL PROYECTO
3.1 Generalidades
El INRENA, en base al encargo recibido de parte de la Comisión
Técnica, orientado a realizar a nivel de prefactibilidad, específicamente
el desarrollo del estudio de las alternativas: Chelecache, Aruntaya 00 y
Pachani con Aruntaya, , con fines de posibilitar el uso de agua para
desarrollo minero, elaboró el planteamiento hidráulico y diseños
preliminares del proyecto Agua para Uso Minero, el cual contempla el
aprovechamiento de los recursos hídricos superficiales de los ríos
Pacchani, Margaritani y Aruntaya, mediante la propuesta de un conjunto
de obras para almacenamiento regulación y conducción del primero y
derivación y conducción de los dos siguientes, previendo en ambos
casos, descargar el caudal en el canal Pasto Grande en la progresiva Km
8+170.
Al respecto, para análisis se formularon las alternativas de rutas de
conducción, tipos de obra (canal de sección rectangular, trapezoidal y
en tubería trabajando a pelo libre) y alternativas de obra de
almacenamiento (presa de tierra de sección compuesta con núcleo
impermeable y membrana de concreto), siendo estas las siguientes:
Alternativa 1 Alta Sin Regulación: Margaritani – Aruntaya –
Pasto Grande (Chelecache)

16. Alternativa 2 Baja Sin Regulación: Margaritani – Aruntaya – Pasto
Grande (Aruntaya 00)
Alternativa 3 Con Regulación: Pacchani – Pasto Grande (Pacchani
con Aruntaya).
3.2 Esquema Hidráulico de Almacenamiento
Para definir el esquema hidráulico de almacenamiento de agua en la
cuenca del río Pacchani, inicialmente fue necesario identificar in situ los
posibles vasos naturales y sitios de cierre para conformación del embalse,
lográndose establecer dos ejes de presa para evaluación. Posteriormente
sobre el eje conveniente elegido, se plantearon dos alternativas de obra,
que posibilitan el emplazamiento del cierre para formación del embalse,
siendo éstas : presa de tierra de sección compuesta con núcleo
impermeable y presa de tierra con membrana de concreto.
Dentro de esta concepción, se realizó la evaluación de los sitios de
emplazamiento de los ejes identificados, principalmente en base las
condiciones geológicas y geotécnicas que presentan estos lugares y de las
condiciones de cada uno de los elementos que conforman cada una de las
presas, para realizar una adecuada operación. Bajo estas premisas, se
determino para emplazamiento de la presa el eje de cierre Nº 2, con cota
en el cauce 4 367 msnm, como el más conveniente. El presente estudio
geológico, así lo considera.
Seguidamente, sobre el sitio del eje de cierre Nº 2 y con la finalidad de
analizar y elegir el tipo de presa que permita regular el total de la masa de
agua requerida (21 MMC), se proyecto sobre planos de restitución
aerofotográfica a escala 1 :4000, el conjunto de las estructuras que
conforman cada uno de los dos tipos de presa anteriormente indicados.
Paralelamente, los resultados de la evaluación hidrológica, determinaron
que la masa de agua disponible en la cuenca alcanza los 31 MMC,
siendo el volumen de agua requerido de 21 MMC y el volumen de
sólidos calculado de 8 MMC para un período de vida útil de 50 años, el
embalse se proyectó para contener un volumen igual a 29 MMC, y
relacionado este valor con la curva área volumen le corresponde al nivel
máximo de operación del embalse, la cota 4 395 ,40 msnm, la que
incrementada en 3.0 m por carga de agua para funcionamiento del
vertedero más borde libre, hace que la presa alcance la cota de corona 4
398,40 msnm, correspondiéndole a la presa una altura total de 31,40 m
En base a la determinación de la máxima altura de presa, calculada en
31,40 m, necesaria para almacenar la masa de agua que permitirá cubrir
la demanda de agua de la mina Quellaveco (700 lt/s), se realizo el
análisis económico, obteniéndose el costo de los dos tipos de presa.
Observándose que la presa de tierra con membrana de concreto, resulta
ser económicamente la más conveniente. El detalle del análisis y

17. estructura de los costos, se presenta mas adelante en la parte
correspondiente a presupuestos.
Señalando que cada una de las soluciones planteadas, contemplan la
disposición de obras de contención y desvío, aliviadero de excedencias,
obra de captación y entrega y caminos de acceso, necesarias para el
funcionamiento del sistema y por lo tanto incluidas en el presupuesto
con fines comparativos.
En consecuencia, en el sitio se plantearon dos ejes de cierre para análisis
y selección de posible emplazamiento de presa, eligiéndose el eje 2, y en
este eje dos alternativas de obra ( dos tipos de presa), determinándose el
tipo de presa de tierra con membrana de concreto.
3.3 Esquema hidráulico de conducción
A continuación, se plantearon para análisis las siguentes rutas de
conducción :
Ruta Alta Sin Regulación Margaritani – Aruntaya – Pasto Grande
Ruta Baja Sin Regulación Margaritani – Aruntaya – Pasto Grande
Ruta con Regulación Pacchani – Pasto Grande
Del Estudio de Factibilidad del Subsistema Río Blanco y Colector
Chilota se extrajo la información correspondiente al tramo de conducción
de la ruta alta Margaritani – Aruntaya – Pasto Grande (Km 30+300 al
Km 74+109), adoptándose el dimensionamiento de la sección hidráulica
de forma trapezoidal para la capacidad de 700 lt/s.
Igualmente para la ruta baja sin regulación Margaritani – Aruntaya –
Pasto Grande, se extrajo del estudio anteriormente citado, información
del tramo de conducción de la ruta alta Margaritani – Aruntaya – Pasto
Grande (Km 50+097 al Km 74+109), adecuándose el dimensionamiento
de la sección hidráulica de forma trapezoidal para la capacidad de 700
lt/s. Adicionalmente, esta ruta contempla un tramo de conducción de
10,35 Km, utilizando información topográfica y geológica recientemente
obtenida.
En la ruta Pacchani - Pasto Grande predominan tres tramos de
conducción, proyectándose los dos primeros (Km 0+000 al Km 5+350 y
Km 5+350 al 33+300) en base a la información topográfica y geológica
recientemente obtenida y el último tramo correspondiente a la ruta alta
Aruntaya – Pasto Grande (Km 50+097 al Km 74+109), cuya información
fuera rescatada del Estudio de Factibilidad del Subsistema Río Blanco y
Colector Chilota. Es de indicar que el presente esquema contempla el
emplazamiento de dos estaciones de bombeo, la primera ubicada en el
Km 33+300 para impulsar el caudal de 700 l/s a 77 m de altura y la
segunda en el Km 5+350 para impulsar el caudal de 700 l/s a una altura
de 134 m.

18. En el análisis de esta ruta se plantearon tres tipos de obra para desarrollo
de la conducción, siendo éstas las siguientes :
Sección trapezoidal revestida de concreto y fibra de polipropileno
Sección rectangular de concreto armado
Sección en tubería
4.0 CRITERIOS PARA LA FORMULACION DE LOS ANTEPROYECTOS
Los criterios seguidos para desarrollo de los anteproyectos de los tipos de presa
tienen en cuenta las particularidades para cada tipo de obra. En general, para
este nivel de estudio, se plantean todas las obras necesarias para la operación del
sistema de regulación, así cada solución incluye el cuerpo de presa, aliviadero de
excedencias superficial, obra de toma y las obras de retención y desvío, dejando
para la siguiente fase del estudio el análisis más detallados que determinen con
mayor precisión las formas de las estructuras.
4.1 Criterios generales para definición de la sección del cuerpo de presa
Las condiciones morfológicas que presente la zona de la boquilla y
características de los materiales que conforman la sección de cierre,
principalmente desde el punto de vista de permeabilidad y capacidad
de sustentación.
De los materiales que existan en las proximidades de la zona de la
boquilla, con posibilidades de utilizar en la conformación de los
rellenos que den forma a la sección del cuerpo de presa.
El talud del núcleo impermeable en la base, tanto para aguas arriba
como para aguas abajo será de 1:1, asegurando un buen
empotramiento con la cimentación, procurando un mayor del
recorrido del flujo, superando la dimensión de la base a la altura de la
carga de agua.
El talud del núcleo impermeable en el cuerpo de presa será de 0.5:1,
con ancho de corona 8.0m, asegurando el comportamiento
impermeable de la pantalla desde el nivel de la fundación.
Los espaldones a conformarse con gravas arenosas darán estabilidad
al cuerpo de presa y permitirán una rápida disipación de la presión de
poros debido a su alta permeabilidad, en beneficio de la estabilidad
desminuyendo las necesidades de filtros intermedios o zonas de
transición para el control de la migración de partículas entre el núcleo
y los espaldones.
El talud exterior de los espaldones será aguas abajo de 2.5:1 y aguas
arriba 2.75:1, debiendo protegerse estos con la cobertura de material
de rip –rap, apoyado sobre el talud de los espaldones, de 0.50 m de
espesor.

19. Los resultados aceptables, obtenidos de realizar la simulación de
estabilidad de la máxima altura de presa para condiciones críticas con
embalse lleno y vacío, se verifican con los taludes y materiales
adoptados.
Para la definición de la altura del borde libre, se considera que el vaso
no presenta zonas inestables, disminuyendo las posibilidades de
deslizamientos como causa de generación de oleajes, por lo que la
determinación del borde libre se obtiene básicamente en función de la
ocasionada por el viento.
Se asume una velocidad de viento de 80 km /h en dirección normal al
emplazamiento del eje de presa, debido a que no se dispone de
mediciones en la zona. El fetch obtenido es aproximadamente de 1.8
km, sobre el que actuará la velocidad del viento. Para fines de
determinación de la altura de la ola se emplearon las siguientes
expresiones teóricas.
• US ARM y Coastal Enginners Research Center.
g x h/V2=0.283*tg h (0.025(g*fe/V2
)0.42
)
Donde: tgh = tangente hiperbólica.
Fe = fetch efectivo.
V = velocidad del viento.
g = Aceleración de la gravedad.
h = altura de la ola.
• Stevenson.
h = 0.76 + 0.34(Fe)0.5
– 0.26(Fe) 0.25
• Iribarren
h = 1.20(Fe)0.25
Para el diseño, se adopta el borde libre con factor de seguridad 1.5
veces la altura de la ola calculada.
La determinación del ancho de la corona se obtuvo, con la aplicación
de las siguientes expresiones teóricas, considerando una altura
máxima de presa de 31.40 m,
• Bureau of Reclamation.
B = (H/5) + 10
• Formula Italiana.

20. B = 1.4 (H – 1.5)0.5
• Norma Japonesa
B = 3.6 (H – 3)1/3
• Norma de España
B = 1.5 (3 + 1.5 (H – 15)1/3
)
Se adopto, un ancho de corona igual a 8.0 m.
4.2 Criterios específicos para la formulación de los anteproyectos de
presa
4.2.1 Estabilidad de la Sección del Cuerpo de Presa
Para verificación de la estabilidad de la sección del cuerpo de
presa, se ha analizado el deslizamiento de los taludes frente a
condiciones críticas con embalse lleno y vacío, aplicando el
método de Bishop simplificado, el cual considera en el talud una
superficie de deslizamiento cilíndrica, sobre la cual actúan fuerzas
activas como su peso propio y el empuje del agua y como fuerzas
pasivas resistentes que contrarrestan el deslizamiento la resultante
de la fuerza de cohesión y rozamiento actuando a lo largo de la
superficie considerada.
Por otro lado, los resultados del análisis de estabilidad se
obtuvieron considerando el efecto sísmico de aceleración
horizontal máxima asumida en 0.20g, examinado en forma
pseudoestática, transformada en una fuerza estática equivalente
proporcional al peso de la masa deslizante, actuando
uniformemente en toda la altura de la presa.
4.2.2 Propuesta de Tratamiento de la Fundación.
Teniendo en cuenta que para el nivel del presente estudio, no se
dispuso de información geotécnica detallada, principalmente
proveniente de perforaciones diamantinas en la sección de la
boquilla, el proyecto estimó la forma de la cortina de
impermeabilización en base a los materiales depositados en la
zona de fundación y de los resultados de la interpretación
geológica superficial.
Adoptando impermeabilizar la sección de la boquilla, incluyendo
las zonas de los estribos con presencia de roca alterada o
fracturada y aluviales en el cauce en contacto con el dentellón,
mediante inyecciones controladas de mezcla de cemento,
bentonita y aditivos químicos, en tres hileras, estimando la altura

21. de la pantalla en la fundación de 20.0 m equivalente a 2/3 de la
carga de agua.
4.2.3 Aliviadero de Excedencias.
El aliviadero de excedencias se plantea fuera del cuerpo de presa,
para trabajar a descarga libre, por ser la solución que mejor se
adecua a la topografía, con posibilidades de emplazar la sección
del vertedero y canal de descarga sobre uno de los estribos
entrando en corte, para entregar al río aguas abajo del eje de
presa.
Estructura de alivio, cuya capacidad permitiría transitar por el
vertedero el caudal resultante de la avenida máxima instantánea
equivalente a un periodo de retorno de mil años, considerando el
efecto de amortiguación del embalse por laminación.
La operación del embalse consistirá en mantener el nivel normal
(NAMO) coincidente con el nivel de la cresta del vertedero.
Determinando las formas con la siguiente expresión.
Q = C L H3/2
Donde; Q = Caudal de descarga.
C = Coeficiente de descarga.
L = Longitud neta de cresta del vertedero.
H = Altura del tirante de agua.
En general, el emplazamiento de la sección del canal de descarga
se prevé íntegramente en corte, sobre una plataforma en ladera, de
forma rectangular de concreto armado de f’
c=210 kg/cm2
.
4.2.4 Obra de Toma
Esta obra permitirá realizar el manejo del volumen de agua
almacenada en el reservorio, prevista para ser emplazada en el
cuerpo de presa al nivel mínimo de operación, conformada
principalmente por una bocal de captación, tubería de conducción,
sistema de compuertas y bocal de salida con amortiguación de la
energía.
El dimensionamiento se proyectó en función del caudal medio
requerido igual a 0.70 m3
/s
4.2.5 Obras de Control y Desvío
El emplazamiento de la presa en el río, obliga a disponer de otras
estructuras que el río durante el periodo de ejecución de la obra.

22. Con este objeto, aguas arriba del eje de presa el río deberá ser
desviado previamente, contemplándose para este fin la proyección
de una ataguía principal asociada a un túnel y ataguia secundaria a
ubicar aguas abajo del eje de presa.
La capacidad de operación del sistema previsto, se ha estimado
para desviar un caudal máximo igual a 80.0 m3
/s durante el
periodo de ejecución de la obra equivalente a un periodo de
retorno de 10 años, valor tomado del estudio hidrológico teniendo
en cuenta que el embalse no aportará un efecto laminador
razonable como para tenerse en cuenta.
4.3 Criterios específicos para formulación de los anteproyectos de
conducción
El presente estudio toma en cuenta los siguientes criterios para la
formulación del planteamiento de trazo de las rutas de conducción de los
anteproyectos siguientes:
a) Alternativa Alta Nº 1: Margaritani - Aruntaya - Pasto Grande
b) Alternativa Baja Nº 2: Margaritani- Aruntaya- Pasto Grande
c) Alternativa Nº 3: Pacchani - Pasto Grande.
El trazo de la ruta de conducción correspondiente a la primera
alternativa, considera al tramo de conducción determinado en el
Estudio de Factibilidad del Subsistema Río Blanco Colector
Chelecache, Km 34+300 al Km 74+109, el cual contempla captar la
escorrentía superficial de las quebradas Margaritani y Aruntaya, para
conducirlo al canal Pasto Grande, Km 8+170. Esta alternativa prevé
disponer durante el período de diciembre a julio de un caudal medio
igual a 250 l/s, mediante el emplazamiento de obras de derivación en
ambos cauces, desarrollando una conducción de 39.8 Km de longitud.
Para los fines de evaluación económica, el proyecto original de la
conducción proyectada, se adecuo a los requerimientos de agua de la
Minera Quellaveco, incidiendo en la determinación de la nueva
sección hidráulica del canal, de sección trapecial revestida de
concreto de 0.10 m de espesor con incorporación de fibra de
polipropileno
El trazo de la ruta de conducción correspondiente a la segunda
alternativa, de 36.50 Km de longitud, considera dos tramos de canal
desplazados con 77 m de desnivel, originándose en la quebrada
Margaritani el primer tramo de 10.85 Km de longitud y en la
quebrada Aruntaya el segundo tramo de 24.012 Km de longitud, el
mismo que corresponde al trazo parcial de la primera alternativa (Km
50+097 al Km 74+109), incluido en el Estudio de Factibilidad del
Subsistema Río Blanco Colector Chelecache. Estos tramos de canal
se prevé conectados mediante una estación de bombeo concebida
para impulsar a 77 m de altura, el caudal medio igual a 350 l/s,

23. captado en las quebradas Margaritani y Aruntaya, para entrega en el
canal Pasto Grande, Km 8+170. Esta alternativa prevé disponer
durante el período de diciembre a julio de un caudal medio igual a
350 l/s.
Como en el caso anterior, para los fines de evaluación económica, el
proyecto original de la conducción proyectada, se adecuo a los
requerimientos de agua de la Minera Quellaveco, incidiendo en la
determinación de la nueva sección hidráulica del canal, de sección
trapecial revestida de concreto de 0.10 m de espesor con
incorporación de fibra de polipropileno
En general, en las excavaciones para la fundación de la sección
hidráulica del canal, la clasificación del material, toma en cuenta los
porcentajes de material suelto, roca suelta y roca fija representativos
de cada uno de los tramos, indicado en el estudio geológico. El talud
de excavación de la roca se adopta en 1:0.2, (V :H)
La sección hidráulica de las conducciones se proyectan totalmente en
corte, pudiendo el camino de acceso estar en relleno, el talud de corte
en roca es (V:H) 1:0.2 y en relleno (V:H) 1:1.5.
Las secciones hidráulicas trapezoidales y rectangulares, se prevén
para permitir la conducción del caudal máximo de demanda,
considerando revestimiento de concreto de 0.10 en el talud para el
primer caso y de 0.20 m de espesor de concreto armado en las
paredes y piso para el segundo.
Las rutas de conducción prevén en la margen derecha del canal un
camino de mantenimiento con material lastrado de 3.50 m de ancho,
constituido por una capa de material de grava de 0.15 m de espesor a
lo largo del canal,
5.0 DESCRIPCION DE LAS OBRAS PROYECTADAS
5.1 Descripción de los anteproyectos de las obras de regulación
5.1.1 El sitio de emplazamiento
En base al reconocimiento de campo, los anteproyectos de las
obras de regulación se plantean en el cauce de la quebrada
Pacchani, aproximadamente a la cota 4 365 msnm. en el sitio de
cierre denominado Anjouyo, aparente para el emplazamiento de
estas obras por las características morfológicas que presenta,
resaltando la estrechez de la boquilla, con laderas empinadas y
cauce angosto de aproximadamente 200 m de ancho, así como por
sus condiciones geológicas, las que con mayor detalle se
describen en el estudio respectivo.

24. 5.1.2 La altura de presa Eje 2
Asimismo, en base a los resultados de la presente evaluación
hidrológica de la cuenca, que determina la disponibilidad de agua
útil en el embalse en 21 MMC, y el volumen de sedimentos que
se estima para un periodo de vida útil de 50 años en 8 MMC, nos
permite relacionar la altura del embalse con la curva área
volumen, obteniéndose sobre el nivel del cauce la cota 4 367
msnm ; la altura de embalse de 28.40 m, alcanzando el nivel
normal de operación la cota 4 395.40 msnm. En consecuencia,
considerando adicionalmente 3,0 m de altura de presa, sobre el
nivel normal de operación del embalse, 1.0 m para contener el
tirante de agua que se formara en el vertedero y 2,0 m de borde
libre, la presa alcanzaría una altura total de 31.40 m con nivel de
corona 4 398.40 msnm.
5.1.3 Los tipos de obra
Definido el sitio y la altura de presa, se plantearon dos tipos de
presas, siendo estas las siguientes :
Presa de tierra de sección compuesta con núcleo impermeable.
Presa de tierra de sección compuesta con membrana de
concreto.
La presa de tierra de sección compuesta con núcleo
impermeable
Presa de tierra constituida por un núcleo de material impermeable,
que se emplaza en la parte central de la presa, apoyada sobre la
fundación actuando como dentellón, a los costados se ubican
espaldones a conformarse utilizando material del sitio extraído de
las excavaciones para la cimentación y de las excavaciones del
aliviadero lateral, y material de préstamo, como transición entre
estos elementos material de filtro y en los taludes de aguas arriba
y aguas abajo, se prevé la colocación de una capa de enrocado de
protección de 0.60 m de espesor. Además se considera todas las
obras necesarias para su funcionamiento y evaluación
económicas, como las obras de desvío, de toma y aliviadero.
La presa de tierra de sección compuesta con membrana de
concreto
Presa de tierra de sección compuesta, con material obtenido de las
excavaciones de la cimentación, aliviadero lateral y material de
cantera, apoyada sobre la fundación con dentellón en la parte
central de la sección. En el talud de aguas arriba, se proyecta
colocar sobre la superficie de enrocado, una capa de material
permeable de 3.0 m de espesor, obtenido de cantera, previendo
colocar debajo de esta capa un geotextil de 400 gr/cm2 con la

25. finalidad de actuar como filtro, evitando la fuga de finos. Y sobre
esta capa, la colocación de una losa de concreto armado de
f’c=210 Kg/cm2, 0.2m de espesor, además de una manta de
geomembrana de 1.0mm, elementos que combinados le otorgan al
apresa características impermeables El proyecto considera todas
las obras necesarias para su funcionamiento y evaluación
económicas, como las obras de desvío, de toma y aliviadero.
5.2 Descripción de los anteproyectos de las obras de conducción
El planteamiento hidráulico del proyecto Agua para Uso Minero
contempla el aprovechamiento de los recursos hídricos superficiales de
los ríos Pacchani, Margaritani y Aruntaya, los cuales se propone
descargar en el canal Pasto Grande, en la progresiva Km 8+170. Al
respecto, se prevé formular alternativas de rutas de conducción y el
análisis de alternativas de obra de almacenamiento (presa de tierra de
sección compuesta, escollera y concreto) y conducción (canal de sección
rectangular, trapezoidal y en tubería trabajando a pelo libre). Siendo las
alternativas planteadas las siguientes :
Alternativa 1 Alta Sin Regulación Margaritani – Aruntaya – Pasto
Grande
Alternativa 2 Baja Sin Regulación Margaritani – Aruntaya – Pasto
Grande
Alternativa 3 Con Regulación Pacchani – Pasto Grande
5.2.1 Alternativa 1 Alta Sin Regulación: Margaritani – Aruntaya –
Pasto Grande ( Chelecache)
Contempla la captación y conducción de los recursos hídricos
superficiales de los ríos Margaritani y Aruntaya, mediante el
emplazamiento de obras de derivación en ambos causes y
conducción de 39,809 Km de longitud, con capacidad para
conducir un caudal medio de 250 l/s, durante el período de
Diciembre a Julio, para entregar en el canal Pato Grande ( Km
8+170 ). Correspondiendo el trazo de la ruta de conducción
considerada en el presente estudio, a un tramo del trazo incluido
en el Estudio de Factibilidad del Subsistema Río Blanco Colector
Chilota – Vizcachas, (quebrada Margaritani km 34+300, quebrada
Vizcachas km 74+109), elaborado por la Consultora ATA en 1
996.
Es importante señalar, que la presente alternativa propone
asegurar parcialmente el abastecimiento de agua de Diciembre a
Julio, con un déficit 450 l/s, y un desabastecimiento total de
Agosto a Noviembre con un déficit de 700 l/s que no permitirá
cubrir los requerimientos de agua de la MQSA, estimada en un
caudal promedio de 700 l/s, debiendo cubrirse el saldo con la
explotación de aguas subterráneas.

26. Características de la alternativa
Operación............................. Derivación y conducción por gravedad
Cota de captación Margaritani ...................................4 557,00 msnm
Cota de captación Aruntaya .......................................4 546,35 msnm
Cota de entrega canal Pasto Grande...........................4 517,00 msnm
Longitud tramo de conducción..........................................39,809 Km
Caudal de captación promedio.................................................250 l/s
Volumen promedio anual..................................................7,90 MMC
Costo de construcción al mes de Octubre del 2 004 ... S/. 22 814 147
5.2.2 Alternativa 2 Baja Sin Regulación Margaritani – Aruntaya –
Pasto Grande ( Aruntaya 00 )
Esta alternativa contempla realizar la captación y conducción de
los recursos hídricos superficiales de los ríos Margaritani y
Aruntaya, mediante el emplazamiento de obras de derivación en
ambos cauces y dos tramos de conducción proyectados con un
desnivel de 77 m de altura, siendo el primero el mas bajo (Km
0+000 al Km 10+350) y el segundo tramo (Km 50+097 al km
74+109) corresponde al trazo incluido en el Estudio de
Factibilidad del Subsistema Río Blanco Colector Chilota –
Vizcachas, elaborado por la Consultora ATA en 1 996.
Estos tramos de conducción, se prevén conectados mediante una
estación de bombeo con capacidad para elevar en promedio 300
l/s, durante el periodo de Diciembre a Julio. Como en el caso de la
anterior solución, la presente alternativa no permitirá cubrir los
requerimientos de agua de la MQSA, estimada en un caudal
promedio de 700 l/s, debiendo cubrirse el saldo con la explotación
de aguas subterráneas.
Características de la alternativa
Operación .....................................Derivación, conducción y bombeo
Cota de captación Margaritani ....................................4 482,00 msnm
Cota de captación Aruntaya ........................................4 471,00 msnm
Cota de entrega canal Pasto Grande............................4 517,00 msnm
Longitud primer tramo de conducción .................................10,35 Km
Altura de bombeo Estación Nº 2 ............................................... 77 m
Longitud segundo tramo de conducción.............................24,012 Km
Caudal de captación promedio ..................................................300 l/s
Volumen promedio anual...................................................9,30 MMC
Costo de la alternativa al mes de octubre del 2 004 ...... S/.22 097 882
5.2.3 Alternativa 3 Regulación Pacchani – Pasto Grande ( Pacchani-
Aruntaya)
Esta alternativa contempla realizar el almacenamiento, regulación
y conducción de los recursos hídricos que se producen en la
cuenca del río Pacchani durante varios meses del año,
principalmente las que se presentan durante el periodo de

27. avenidas, con la finalidad de almacenar y regular 29 MMC y
conducirlos al canal Pasto Grande, hasta la progresiva Km
8+170. Proponiéndose el emplazamiento de una presa para cierre
del cauce y conformación del reservorio Pacchani y obras de
conducción que incluye dos estaciones de bombeo para salvar el
desnivel topográfico entre la zona del embalse y canal Pasto
Grande.
Esta alternativa prevé almacenar un volumen total de 29 MMC,
de los cuales 8 MMC corresponden al volumen muerto para un
periodo de vida útil de 50 años y 21 MMC al volumen útil, la
conducción de 60,301 Km de longitud total, se proyecta con
capacidad para conducir 700 l/s. Esta solución satisface
plenamente los requerimientos de agua de la MQSA.
Características
Operación ........................................... Almacenamiento, regulación y
........................................... conducción por bombeo y gravedad
Cota de corona de la presa...........................................4 398,40 msnm
Cota del nivel normal de operación.............................4 395,40 msnm
Cota del nivel mínimo de operación............................4 385,13 msnm
Volumen total de almacenamiento ........................................29 MMC
Volumen muerto......................................................................8 MMC
Volumen útil..........................................................................21 MMC
Altura máxima de presa.......................................................... 31,40 m
Longitud de la corona................................................................ 641 m
Caudal promedio de conducción ...............................................700 l/s
Cota origen primer tramo de conducción ....................4 384,13 msnm
Longitud del primer tramo de conducción............................. 5,35 Km
Altura de bombeo en la Estación Nº 1 ...................................... 134 m
Longitud del segundo tramo de conducción......................... 29,30Km
Altura de bombeo en la Estación Nº 2 ....................................... 77 m
6.0 METRADOS Y PRESUPUESTOS
6.1 Costos Unitarios
Con la finalidad de evaluar económicamente las obras componentes de
las alternativas de solución presentadas, se prepararon costos unitarios,
con precios de mercado actualizados a octubre del presente año, teniendo
en consideración que estos costos se aplican en obras de irrigación de la
zona.
Asimismo, por experiencia en elaboración de otros proyectos de obras de
almacenamiento y conducción similares, se tiene en cuenta que los costos
unitarios con mayor incidencia en la formulación de los presupuestos
corresponden a las partidas de concreto y movimiento de tierras, razón
por la cual se ha puesto especial atención en la obtención de estos costos,
para su aplicación en el presupuesto de las obras consideradas.

28. Dentro de este contexto, los costos unitarios de cada uno de las partidas
de obra incluidas, contemplan la participación de los insumos de mano de
obra, materiales, equipo y herramienta manual, a costos vigentes en la
región, con incidencia en el rendimiento y unidad de medida.
6.1.1 Bases para el Cálculo
La determinación de los costos unitarios de cada una de las
partidas de obra que intervienen en el proyecto, se ha realizado
en base a un análisis detallado considerando fundamentalmente lo
siguiente:
El costo de la mano de obra y leyes sociales, corresponden a
la Región Moquegua donde se encuentra ubicada la obra.
El costo horario de alquiler de quipos a utilizar, considera el
rendimiento en la zona de trabajo, altitud, lejanía, etc; costo
de depreciación, operación y reparación, seguros, intereses.
Los precios de los materiales de construcción, tienen en
consideración el costo de adquisición, transporte, manipuleo,
almacenamiento, desperdicios y/o mermas.
6.1.2 Costo de la Mano de Obra
Para a determinación del costo de la mano de obra, se ha tomado
en cuenta los siguientes conceptos:
Jornal Básico.
Bonificación por Altitud, ascendente a S/. 0.35 por día
laborado, no computable para los beneficios de tiempo de
indemnización por tiempo de servicios, ni vacaciones, según
lo establece la Resolución Sub Directoral Nº 058-76-011000
del 22.1.76 , R.D: Nº 443-88-2SD/NEC del 16.6.88.
Bonificación Unificada por Construcción (BUC)
Beneficios y Leyes Sociales en Construcción que afectan el
Jornal Básico.
6.2 Metrado de las Obras Previstas
Para efectos de comparar económicamente las obras propuestas, se
realizó el metrado de los elementos principales de las diferentes obras
que conforman las alternativas de almacenamiento, derivación y
conducción planteadas, complementándose estos volúmenes de obra con
estimaciones de los elementos secundarios no metrados, en base a
experiencias en proyectos similares y relativamente por su poca

29. incidencia en el costo final del mismo.
El criterio a seguir para la determinación de las cantidades
correspondientes a cada una de las estructuras planteadas, se basa en la
información obtenida de los diseños preliminares, como resultado de los
estudios básicos realizados como : topografía, hidrología, geología y
geotecnia, especialidades que permiten evaluar a nivel del estudio, los
suelos de la fundación, materiales y canteras para su posible utilización
en la construcción de las distintas estructuras previstas y en función de
las formas indicadas en planos elaborados para el nivel de estudio.
6.2.1 Metrado de los Tipos de Presa
El metrado de los tipos de presa de almacenamiento proyectadas,
incluye las partidas : 1.0 “Obras Provisionales y Temporales” que
consideran principalmente instalación y mantenimiento de
campamentos, caminos de acceso, cartel de obra, trazo y
limpieza.
La longitud del camino de acceso, se estima a partir de la
localidad mas cercana, con características de carretera de tercer
orden, de una sola vía de 5.0 m de ancho, lastrado con una capa
de material de afirmado de 0.20 m de espesor.
Las partidas incluidas en los puntos 2.0 “Movimiento de tierras”,
3.0 “Concreto”, 4.0 “Varios” y 6.0 “Otros” consideran el volumen
de la obra de desvío, cuerpo de presa, aliviadero de excedencias y
obra de toma.
El volumen de las obras de desvío, se plantean iguales para los
tipos de presa de tierra propuestos, con núcleo impermeable y con
membrana de concreto, las que se prevén estarán conformadas por
una ataguía principal, una ataguía secundaria y túnel de desvío,
con fines de permitir mantener seco el área de trabajo. El túnel se
estima de sección tipo baúl de 4.0 m de base por 4.0 m de alto, de
650.0 m de longitud, con capacidad para transitar un caudal
máximo de 80 m3/s, equivalente a un periodo de retorno de 10
años.
Las partidas de movimiento de tierras en excavación y relleno,
tienen la mayor incidencia en el costo de construcción de la presa.
La profundidad de excavación en el cauce del río para fundación
del dentellón, se estima en 6.0 m, altura que asegura una
cimentación sobre roca fija, adicionándose debajo de la
excavación una pantalla de impermeabilización de 20 m de altura
máxima a lo largo de la cimentación.
Para el relleno del cuerpo de presa, en el caso de sección
compuesta con núcleo impermeable se considera utilizar material
de cantera seleccionado y espaldones conformados con material

30. del sitio. Para el relleno del cuerpo de presa con membrana de
concreto, se contempla utilizar material del sitio y membrana de
concreto de resistencia f’c=210 Kg/cm2.
El aliviadero de excedencias obra común para ambos tipos de
presa, se proyecta de 28.0 m de ancho, muros de 4.0 m de alto en
la zona del vertedero y 2.0 m en la zona del canal, siendo las
partidas más importantes las de excavación y concreto de
resistencia f’c=210 Kg/cm2
El metrado de la obra de toma, considera la partida concreto de
resistencia f’c=210 Kg/cm2 como la más importante, y se prevé
se emplace en el cuerpo de presa. Esta obra incluye el canal de
descarga aguas abajo de la presa.
La compuerta se estiman planas, accionadas con un sistema de
izaje automatizado, incluyendo el equipo necesario para su
funcionamiento.
6.2.2 Metrado de la conducción
El metrado de las rutas de conducción planteadas, fueron
evaluadas con aplicación de las partidas 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 y 5.0,
las que consideran obras provisionales y temporales, movimientos
de tierras, concretos, varios y tuberías. Para fines de costos de las
obras de arte, se estima el 10% del costo directo de la conducción.
Para el caso de la ruta de conducción alta y baja, Margaritani -
Aruntaya - Pasto Grande, el metrado de las partidas de obra se
obtuvieron del estudio de factibilidad del Subsistema Río Blanco
Colector Chelecache, elaborado por la empresa ATA S.A. en 1
996. En el caso de la ruta Pacchani – Pasto Grande, el metrado se
determinó en base al trazo de la conducción representada con
secciones típicas de ocho tramos, teniendo en cuenta
principalmente las características topográficas y geológicas que
estos presentan y formas de las secciones hidráulicas típicas
proyectadas indicadas en los planos. Así, el volumen de las
excavaciones de cada tramo, se descompone en material suelto,
roca suelta y roca fija.
Los volúmenes de concreto se estiman de las formas indicadas en
los planos, previendo utilizar concreto para revestimiento y
concreto armado para el caso de la sección rectangular.
6.3 Presupuestos de las obras
El presente estudio formuló los presupuestos de las siguientes obras
proyectadas :

31. 6.3.1 Sistema sin regulación, desarrollado íntegramente por gravedad :
Ruta de conducción alta Margaritani - Aruntaya - Pasto Grande,
conformada principalmente por los componentes de captación
emplazadas en los ríos Margaritani y Aruntaya, conducción con
sección hidráulica trapecial y obras de arte. La longitud total de la
conducción proyectada es de 24,012 km, mencionando que la
formulación de la presente solución se obtuvo del estudio de
factibilidad Subsistema Río Blanco Chelecache, realizado por la
consultora ATA S.A. en 1 966. Cuyo costo actualizado a octubre
del presente año asciende a 22 814 147 Nuevos Soles.
6.3.2 Sistema sin regulación, utilizando una estación de bombeo en el
desarrollo de la conducción, con fines de elevar 77 m el caudal
captado : Ruta de conducción baja Margaritani - Aruntaya - Pasto
Grande, conformada principalmente por los componentes de
captación emplazadas en los ríos Margaritani y Aruntaya,
conducción con sección hidráulica trapecial y obras de arte. La
longitud total de la conducción proyectada es de 36,501 km, Cuyo
costo de construcción actualizado a octubre del presente año
asciende a 21 107 372 Nuevos Soles, sin incluir el costo de
operación del período de la vida útil de la estación de bombeo.
6.3.3 Sistema con regulación que se origina con la presa Pacchani y
culmina en el canal Pasto Grande, sistema conformado
básicamente por las siguientes obras : presa, tres tramos de
conducción a diferentes niveles y conectados por dos estaciones
de bombeo ubicadas intermedias para elevar el caudal a 77 y 134
m. Al respecto se han formulado diferentes alternativas de obra,
cada una de las cuales presenta los costos de obra
correspondientes, calculados al mes de octubre del presente año .
Presa núcleo impermeable y conducción trapezoidal S/.84 041 964
Presa núcleo impermeable y conducción rectangular S/.94 749 632
Presa núcleo impermeable y conducción en tubería S/.94 525 213
Presa pantalla de concreto y conducción trapezoidal S/.73 653 543
Presa pantalla de concreto y conducción rectangular S/.84 360 211
Presa pantalla de concreto y conducción en tubería S/.84 135 792
7.0 EVALUACION Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
De acuerdo con el análisis y procedimientos practicados y los conceptos de
selección de alternativas utilizando la metodología de mínimo costo, la
Alternativa mas conveniente es la Alternativa I: Margaritani Canal Pasto
Grande. Ruta Alta. Sin Regulación, debido a que representa un costo total de US
26 368 363,45, menor en 15,67%, con relación a la Alternativa II y más del 64%
con relación al resto de alternativas.
No obstante, existe la posibilidad de atender en un 100% las necesidades de
Quellaveco, con recursos de Pasto Grande. A un costo de US$ 0,1101 por m3
, lo
que significa un costo anual de US$ 2 430 479,52 y un valor actualizado del

32. flujo a 25 años, descontado al 14%, equivalente a US$ 16 704 509,38, que
representa un menor costo de 57,85%, con relación al costo de la Alternativa I.
Según se ha explicado anteriormente, la Alternativa I (250 l/s : 7,88 MMC), así
como la Alternativa II (300 l/s : 9,46 MMC), no satisfacen totalmente las
demandas de agua de Quellaveco ya que, se exige del Sistema Pasto Grande,
aportes de 450 (14,19 MMC) y 400 l/s (12,61 MMC), respectivamente.
Sin embargo, es importante destacar, que cualquier alternativa que utilice agua
del Sistema Pasto Grande, se enfrentará, con los derechos asignados al Proyecto
Especial Pasto Grande, pues según sus planes, se truncaría el desarrollo agrícola
de 2 207,52 ha, aproximadamente. Esta es una restricción técnica, legal,
administrativa y social que no puede soslayarse.
Con la Alternativa I, se sacrificarían 1 419,12 Ha y con la Alternativa II: 1
261,44 ha, pero, si se cuenta con los recursos de agua subterránea calculados en
200 l/s se podría evitar la pérdida de 630,72 ha. Esta última alternativa, ha sido
estudiada de manera preliminar y no se tienen los respectivos costos de inversión
ni el número de unidades de bombeo. En este caso Quellaveco debe asumir los
costos de desarrollo de nuevos pozos y los costos anuales de explotación durante
25 años.
La Empresa Quellaveco, debe analizar la alternativa que más le conviene desde
el punto de vista económico. Es evidente que le conviene la que le representa un
menor costo que es, en este caso, el 100% con agua de Pasto Grande. Salvo que
existan otras alternativas técnicas menos caras que las Alternativas I y II, las
posibles y mejores combinaciones serían las siguientes:
(1) 100%, con recursos de agua del Sistema Pasto Grande,
(2) 500 l/s, con agua del Sistema Pasto Grande y 200 l/s con agua
subterránea,
(3) 250 l/s que provee la Alternativa I: Margaritani-Canal Pasto Grande.
Ruta Alta. Sin Regulación y 450 l/s del Sistema Pasto Grande,
(4) 250 l/s de la Alternativa I, con 250 l/s del Sistema Pasto Grande y 200 l/s,
con agua subterránea,
(5) Otra alternativa diferente de la Alternativa III: Con regulación en
Callutane (Qda. Pacchani), que no contemple utilizar agua de Pasto
Grande.