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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─ CUADERNO 02 ─
MANUAL GUÍA PARA:
INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE
INGENIERÍA CIVIL
Jorge Hernán Gil Laverde | Hidrología-Hidráulica-Hidrogeología-Geotecnia
2017-04-08
Rio San Juan – SW (Pueblorrico – Ciudad Bolívar)
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INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
PERFIL: Pregrado con mención en Hidráulica y Vías, especializado en: Geotecnia y Cimientos, Patología de la Construcción y
Docencia Investigativa Universitaria con Maestría en Gestión Ambiental y de la Calidad en obras civiles y PhD en hidráulica y procesos
hidrológicos orientado a garantizar ambiental y operativamente las obras hidráulicas en centrales hidroeléctricas, y diplomado en:
Gestión del Aseguramiento de la Calidad, Project Definition Rating Index-Adaptado para proyectos IPC, Interventoría, Diseño Sismo-
resistente, Gestión Integral de Riesgos y Análisis y Diseño de Estructuras Especiales, con más de 40 años de experiencia en
supervisión, operación, mantenimiento, diseño y construcción de obras civiles en todos los campos de la Ingeniería Civil que ha
logrado culminar con éxito alrededor de 300 proyectos por valor de USD$250,000,000.00, jubilado de Empresas Públicas de Medellín
E.S.P. desde septiembre 1o. de 2008, y que se ha desempeñado desde entonces en el diagnóstico y factibilidad de proyectos de
generación, rehabilitación, modernización y repotenciación de obras de Ingeniería Civil como Consultor-Gerente Técnico de la firma
colombiana ICATER S.A.S. y Profesional Asesor como Ingeniero Civil Ajustador de Pérdidas en la firma colombiana FRACTALRYS
S.A.S. Ha participado como Gerente de Proyecto para el CONSORCIO CHINGAZA, responsable del mantenimiento de los túneles y
sistema de conducción del Acueducto de Bogotá. Auditoría a los diseños de detalle de la firma SEDIC S.A. para la firma AGUA Y
ENERGÍA S.A. de los proyectos hidroeléctricos San Andrés II, Chorcha y Gualaquita en Panamá. Interventoría de la planta de MDF
de TABLEMAC-Barbosa (Ant.) como Director de Proyecto para la firma INDISA S.A. Desarrollador independiente de proyectos PCH,
como:
 PCH La Victoria (≈ 7 MW), quebrada Las Yeguas (Abejorral)
 PCH El Limón (≈ 40 MW), río San Juan (Andes-Betania)
 PCH San Antonio (≈ 8 MW), río Bolívar (Ciudad Bolívar)
 PCH Vequedo I y II (≈ 5 MW), quebrada Vequedo (Valparaíso-Caramanta)
 PCH La Bonita I y II (≈ 7 MW); quebrada La Trapichera (Gómez Plata)
 PCH La Dorada: Remolino, La Dorada y La Cristalina (≈ 60 MW), río San Juan (Pueblorrico-Hispania-Ciudad Bolívar-Salgar)
Entre un sinnúmero de potenciales desarrollos hidroenergéticos, actualmente, en proceso de conceptualización, caracterización y
diagnóstico.
-------
REVISIÓN GENERAL Y ASESORÍA
 RICARDO JOSÉ VARELA LUGONÉS __ Ing. Civil, PhD Hidrología e Hidráulica _ U.M. - Uruguay
 LUIS CARLOS VÁSQUEZ REY __ Ing. Electromecánico, MsCn Electrohidráulica _ UNAM - México
Compilador: JORGE HERNÁN GIL LAVERDE
Ingeniero Civil_1978_M.P. 05202 — 01899 ANT – 1980-06-25
Especialista en Geotecnia y Cimientos_1986
MsCn en Aseguramiento Ambiental y de la Calidad en obras civiles_2005
PhD en Idraulici e Processi Idrologici - Garanzia Ambientale E Di Qualita In Opere Civili_2013
-------
30 años (Entre 1978 y 2008) al servicio de Empresas Públicas de Medellín S.A. E.S.P.: 5 años en la
Gerencia Aguas, 5 años en la Gerencia Telecomunicaciones, 20 años en la Gerencia Energía-
Subgerencia Operación Generación. De 2009 a la fecha (2015-03-15) ha ejercido como Consultor
Independiente en la asesoría de desarrollo de proyectos de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas –
PCH, entre otras actividades de su competencia profesional.
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INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
DIAGRAMAS DE FLUJO PARA DESARROLLAR PROYECTOS DE
PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS - PCH
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INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
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─CUADERNO 02─
EXPLICATIVO PARA EL FLUJOGRAMA DE PLANEACIÓN Y DESARROLLO DE UN
PROYECTO DE PCH EN FUNCIÓN DE FACTORES: DE AMENAZA,
VULNERABILIDAD Y RIESGO
Un Estudio de Amenazas, Vulnerabilidad y Riesgo describe específicamente la situación
de un proyecto hidroeléctrico del tipo PCH en términos de la amenaza generada por el
potencial impacto de cuatro fenómenos naturales:
 Inundaciones,
 Deslizamientos,
 Incendios forestales,
 Sequía.
De manera general, las áreas bajo amenazas se podrían determinar mediante un doble
proceso de investigación:
 Por un lado, se deberá rescatar el conocimiento popular o local sobre Eventos
Extremos que podrían afectar las áreas de influencia directa e indirecta, mediante
talleres participativos y visitas e indagaciones de campo con informantes o
conocedores locales.
 Por el otro lado, se deberá realizar Estudios Técnico Científicos liderados por
especialistas en hidrología, geología y recursos naturales.
Para llevar a cabo el proceso de estudios de amenazas, se podría establecer talleres
participativos (presentación inicial, análisis participativo de eventos extremos, resultados
del análisis de eventos extremos e integración con visión comunitaria). En los precitados
talleres deberá promoverse y congregarse la mayor participación regional y comunitaria
posible por evento y/o campaña. La metodología a aplicar para determinar y caracterizar
las áreas amenazadas podría implementarse, así:
 Durante los dos primeros meses de trabajo, se deberá acopiar la información
disponible sobre las áreas de influencia directa e indirecta.
 En paralelo, se deberá efectuar un taller de análisis participativo de eventos
extremos (inundaciones, deslizamientos, incendios y sequía) y planificar la
investigación de campo junto con comités especializados, dentro de la línea
participativa de Estudio de Eventos Extremos.
 Se deberá indagar en campo los sitios impactados por Eventos Extremos
reportados por los pobladores locales y registrar sus impactos (inundaciones y
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─CUADERNO 02─
deslizamientos), recoger la cuantificación de los desastres causados, fecha, hora
del evento, duración, recurrencia.
 En paralelo, los especialistas (hidrólogo y geólogo) deberán realizar los Estudios
Técnico-Científicos sobre inundaciones y deslizamientos. El geólogo deberá
aplicar campañas en campo para verificar con los pobladores locales si su análisis
de gabinete es consistente con los sucesos evidentes y la realidad del entorno en
estudio.
 Los resultados del estudio participativo de Eventos Extremos se deberán socializar
en un taller que permita validar los resultados del trabajo de campo.
 Finalmente, se deberá realizar en escritorio la integración entre análisis
participativo de Eventos Extremos y Estudios Técnico-Científicos, generando
polígonos integrados de inundaciones y deslizamientos, y los resultados deberán
presentarse y validarse con el (los) comité (s) local (es) de gestión de riesgos
convocando un taller final de integración/socialización.
Hasta las evaluaciones de amenazas del proyecto hidroeléctrico viene como
IDEA/PERFIL, un momento antes de proceder a solicitar tanto las certificaciones ante el
M.I. como los permisos de estudio ante la C.A.R. con jurisdicción.
Para la etapa de evaluaciones de vulnerabilidad del proyecto hidroeléctrico se está
adelantando entre PERFIL/PREFACTIBILIDAD, y está entre el desarrollo de los
estudios estipulados por el permiso, el informe final del permiso o el diagnóstico
multicriterio de alternativas (D.M.A.-D.A.A.). Un desastre es la manifestación de
vulnerabilidad de una amenaza con un impacto superior al mecanismo de la población
afectada para tolerarlo. La vulnerabilidad puede definirse como la capacidad
disminuida de una persona o un grupo de personas para anticiparse, hacer frente y
resistir a los efectos de un peligro natural o causado por la actividad humana, y para
recuperarse de los mismos. Esta incapacidad de resistencia cuando se presenta un
fenómeno amenazante, o incapacidad para reponerse después de que ha ocurrido un
desastre es lo que califica si una persona o grupo de personas es más vulnerable o menos
vulnerable ante una amenaza de la naturaleza.
Para terminar, la etapa de evaluaciones de riesgo del proyecto hidroeléctrico se
adelanta entre FACTIBILIDAD/INGENIERÍA DE DETALLE, que comprende el
desarrollo del estudio de impacto ambiental del proyecto y su licenciamiento hasta
la etapa de puesta en marcha que involucra toda la FASE III del proyecto
hidroeléctrico. En relación con la gestión del control del riesgo en este tipo de proyectos,
lo primero que se debe conocer es que estos proyectos conllevan un alto riesgo por
naturaleza; pero, ¿qué significa el término riesgo? Se debe partir de la base de que el
riesgo es un concepto ambiguo y abstracto, difícil de definir y aún más difícil de medir y
cuantificar (Raftery, J. 1994). Siguiendo la definición del diccionario de la Real Academia
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─CUADERNO 02─
Española, riesgo es: “Contingencia o proximidad de un daño”. De esta forma, la forma
tradicional de entender un riesgo es el factor o las características del proyecto que
aumentan la probabilidad de consecuencias adversas en el mismo. No obstante, y como
explicaremos más adelante, existe un enfoque más moderno de riesgo que hace
referencia tanto a las posibles consecuencias negativas como a las potenciales
consecuencias positivas. Para intentar arrojar algo de luz al concepto de riesgo, se podría
definir como la multiplicación de las consecuencias negativas o positivas (beneficios o
pérdidas) del peligro por la probabilidad de que dicho peligro se materialice (Bunni, N.
2002):
Riesgo = Consecuencias x Probabilidad
En este sentido, se debe matizar que estas consecuencias (positivas o negativas) son
los errores en las estimaciones realizadas. Es decir, una vez tengan lugar las
consecuencias y efectos del proyecto en la realidad, dichos efectos pueden ser mejores
o peores a los previstos anteriormente. Por lo tanto, el riesgo es un concepto inherente a
la incertidumbre acerca de lo que ocurrirá en el futuro. Cuanto mayor sea la incertidumbre
más ambiguo e impredecible será dicho riesgo.
Teniendo en cuenta la expresión anterior, es posible clasificar los riesgos en cuatro tipos
(Raftery, J. 1994):
 riesgos con alta probabilidad y alto impacto;
 riesgos con baja probabilidad pero con alto impacto;
 riesgos con alta probabilidad pero bajo impacto; y
 riesgos con baja probabilidad y bajo impacto.
Consecuentemente, a la hora de analizar, de mitigar los riesgos de un determinado
proyecto y de establecer los sistemas de control, conviene centrarse en los riesgos
con un impacto alto en el mismo. Por otro lado, debemos tener en cuenta que en el
concepto de riesgo existe un importante factor subjetivo. Aunque suelen apoyarse en
datos objetivos, la mayoría de las decisiones empresariales se basan en la interpretación
subjetiva del sujeto decisor. Consecuentemente, la actitud y personalidad del sujeto
decisor también juegan un papel fundamental a la hora de clasificar, cuantificar y asumir
riesgos.
Así, el proyecto ha caminado desde la idea hasta su implementación incluyendo una
referencia a la preparación de los planes de manejo ambiental, de contingencia y de
mitigación de riesgos.
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DESARROLLO DEL PERMISO DE ESTUDIO
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CRONOGRAMA DE LA A.N.L.A. PARA LICENCIAMIENTO DESDE D.A.A.
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─CUADERNO 02─
SUMARIO
Esta compilación corresponde a una serie de estudios preliminares para la instalación de
nuevas Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH) en Colombia y/o la reconstrucción,
rehabilitación, recuperación, repotenciación de PCH existentes en operación o fuera de
servicio.
La compilación ha sido modelada tanto para el novato como para el experto, pero más
con una finalidad divulgativa que simplemente especializada. Se espera que el lector
adquiera la formación sobre qué se necesita para llevar a buen término un proyecto de
Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH) y cómo dirigirlo correctamente. No pretende
ser un tratado, que con probabilidad demanda muchos tomos, ya que puede incluir, por
ejemplo, el origen lógico de las fórmulas aplicables o el cálculo más meticuloso de una
estructura hidráulica, lo que no sería bastante accesible para un público amplio. Tampoco
se reduce a un manual, indicador de algún procedimiento sobre cómo hacer y guiar las
cosas paso a paso, con el agravante de ser difícil que llegue a describirlo todo, de carecer
de un marco teórico completo y de no proporcionar al ingeniero una instrucción cabal
para realizar con eficiencia y seguridad alguna obra civil, pero si se ha estructurado en
quince (15) cuadernos didácticos que pretenden recoger tanto lo escrito,
específicamente, sobre el tema como lo adquirido por el compilador en sus años de
experiencia y práctica de la ingeniería hidráulica.
Desde luego, aquí se sobrentiende la necesidad de un conocimiento científico previo y
consolidado, pero no se promete agotar el ámbito de los diversos estudios técnicos
requeridos para un proyecto exitoso de pequeñas centrales hidroeléctricas, puesto que
cada uno ocuparía un volumen. Expresado con un tono académico e íntegro, de manera
que no ha de sorprender la multitud de referencias de consulta, esta compilación puede
ser útil como una introducción general y panorámica. En este sentido, sería provechoso
tanto para los estudiantes universitarios de ingeniería (civil, mecánica o eléctrica) como
para los especialistas que se interesen en todos los aspectos desde una óptica gerencial
y también en la posterior profundización de algún conocimiento específico.
Términos como densidad, gravedad, salto, potencia, energía, caudal, etc., son usuales
aquí. El concepto de alguno de ellos se explicará, pero los otros se asumirán de antemano
como asimilados. El lector ya debe saber algunas nociones básicas de topografía,
mecánica de fluidos, hidráulica, hidrología, estructuras, geología, geotecnia, costos y
presupuestos, entre otras, sin las cuales no sería adecuada la comprensión del tema de
las PCH, que es precisamente multidisciplinar y relativamente avanzado. Dicho sea de
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INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
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─CUADERNO 02─
paso, existen numerosos textos excelentes con los que se puede aprender o recordar los
principios fundamentales, como el de Robert Mott (2006) y de Ven Te Chow (1994), por
mencionar al menos los relativos a la mecánica del agua y las estructuras que la
transportan (tuberías, bombas, turbinas, canales). Sin embargo, es presumible que en
Hispanoamérica se echa en falta un documento que recoja un minucioso estado de la
cuestión sobre este tema concreto. La información disponible en Internet es copiosa y
dispersa, predominantemente publicada como tesis o trabajos de grado en universidades
o como informes o manuales en sociedades gubernamentales y no gubernamentales, a
veces sin edición o descuidada, con enfoques y metodologías no siempre iguales, si bien
es cierto que se trata de una tecnología versátil y adaptable al terreno, por lo que difiere
en cuanto a la configuración, no al principio de funcionamiento y el propósito mínimo
común de producir la electricidad.
El proyecto de una pequeña central hidroeléctrica —en adelante el acrónimo PCH, oficial
y válido para el singular y el plural— exige la participación de profesionales de distinta
índole, entre ellos varios especialistas acreditados. Consta normalmente de ocho fases,
cada una dependiente de análisis, evaluaciones y gestiones administrativas:
1. Preliminar (Estructuración de la idea: Conceptualización, caracterización, perfil
y diagnóstico del proyecto hidroeléctrico).
2. Prefactibilidad (Desarrollo de los componentes de la idea del proyecto
hidroeléctrico y de sus alternativas de solución).
3. Factibilidad (Formalización de la idea y establecimiento de la alternativa más
aconsejable para la configuración final del proyecto hidroeléctrico o aplicación de
la ingeniería básica).
4. Construcción (Aplicación de la ingeniería de detalle, construcción y puesta en
marcha del proyecto hidroeléctrico).
5. Contingencia, riesgo y manejo ambiental en el proyecto hidroeléctrico
(Estructuración y aplicación de planes de manejo ambiental y contingente, de
control integral de riesgos, de seguridad industrial y salud ocupacional).
6. Operación y monitoreo del proyecto hidroeléctrico (Desarrollo de actividades de
puesta en marcha y de supervisión y vigilancia de obras y equipos).
7. Mantenimiento (Administración y atención predictiva, preventiva y correctiva de
obras y equipos del proyecto hidroeléctrico).
8. Desmantelamiento (Actividades de abandono del proyecto hidroeléctrico).
Esta compilación enfatiza en las dos primeras fases, indicadas en los numerales 1 y 2,
pero también aborda y comenta las restantes, a fin de ofrecer una idea pormenorizada
del conjunto. Por esto, contiene ocho partes, junto con la primera y la última, donde se
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─CUADERNO 02─
habla, respectivamente, de los contextos justificativos de la implementación de las PCH,
de la definición y clasificación de esta obra ingenieril, del inventario de las existentes en
Colombia y del concepto de la potencia hidráulica bruta, como de las instituciones del
país y las leyes referentes a la energía eléctrica.
Cabe decir que muchos textos existentes sobre las PCH, grosso modo, tienden a delimitar
el contenido en cinco secciones: 1) la conceptualización básica; 2) la potencia teórica
estimada; 3) los estudios técnicos necesarios; 4) el análisis económico-financiero; 5) el
dimensionamiento de las obras civiles, y 6) la selección de los equipos electromecánicos
y electrohidráulicos. Pero no describen todas las fases del proyecto, por lo que este
conjunto de cuadernos puede significar una contribución en este caso.1 Sin duda, luego
del importante y riguroso estudio de impacto ambiental (EIA), perteneciente a la fase de
factibilidad, y de otorgarse la debida licencia ambiental por la institución pertinente, sin la
que obviamente no es posible proseguir a la fase de construcción, se realizan los diseños
de detalle, esto es, la ingeniería concerniente con precisión y exactitud a la cuarta
sección. Se ha de advertir que el EIA en Colombia no es obligatorio cuando la PCH es
igual o menor de 10 MW en las zonas no interconectadas (ZNI), según el artículo 9 del
decreto 2820 de 2010 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial
(MAVDT).
La legislación colombiana en lo que concierne a los temas ambientales y de generación
de energía eléctrica orientan los requerimientos a la preservación, mantenimiento y
desarrollo real, serio y tangible del medioambiente y de los ecosistemas terrestre e
hidrobiológico con aseguramiento integral de la sostenibilidad ecosistémica en las áreas
de influencia donde se establezca un proyecto hidroeléctrico. Desde la década del 70 el
país se ha visto abocado a experimentar un dinamismo desenfrenado sobre el
cumplimiento mínimo de mínimos que deben atender los interesados en obtener una
concesión de aguas y/o una licencia ambiental que les permita explotar una cuenca
hidrográfica con el propósito de generar energía hidroeléctrica. En ese orden cronológico
se ha listado la normativa vigente, a saber:
 Decreto – Ley 2811 de 1974 por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos
Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente.
 Ley 99 de 1993 por la cual se implementa el Código de Recursos Naturales
Renovables y de Protección al Medio Ambiente.
 Decreto 1753 de 1994 que reglamenta, además, el contenido del Diagnóstico
Ambiental de Alternativas (DAA).
1 Un antecedente sería el documento de Terra & Schenzer (2012), que menciona tres fases desde la perspectiva del impacto
ambiental: construcción, operación y clausura. También el del editor Ordoñez Canales (s.f.).
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INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
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─CUADERNO 02─
 Decreto 1728 de 2002 que complementa la reglamentación sobre expedición de
licencias ambientales.
 Decreto 1180 de 2003 que modifica y deroga algunos artículos sobre la expedición
de licencias ambientales.
 Decreto 1220 de 2005 que nuevamente modifica y deroga artículos sobre la
expedición de licencias ambientales.
 Decreto 2820 de 2010 que reglamenta el Título VIII de la Ley 99 de 1993 sobre
licencias ambientales.
 Decreto 2041 de 2014 que nuevamente reglamenta el Título VIII de la Ley 99 de
1993 sobre licencias ambientales.
 Decreto 1076 de 2015 que establece la Metodología General para Presentación
de Estudios Ambientales, los términos de referencia y la normativa ambiental
vigente. (Decreto Único Reglamentario del Sector Ambiente y Desarrollo
Sostenible).
 Resolución 097 de 2017 por la cual se crea el Registro Único de Ecosistemas y
Áreas Ambientales y se adoptan otras disposiciones.
 Decreto 050 de 2018 que modifica parcialmente el Decreto 1076 de 2015.
Ahora bien, con la reglamentación interiorizada, se traza una ruta de cumplimiento de
actividades y entregables, cuya meta es obtener la licencia ambiental del proyecto a
diseñar, construir, administrar, operar y mantener. Generalmente, se deberá trazar un
itinerario consensuado entre: promotor inversionista, promotor desarrollador y
consultores que, como mínimo, tendrá que cumplir las siguientes etapas:
-PASO 1:
 Conceptualización, caracterización y diagnóstico de la idea proyectual a
desarrollar sobre una hoya hidrográfica para producción de energía eléctrica.
 Solicitud de la certificación de existencia o no de Grupos Étnicos en función
del prerrequisito que haya en la Corporación Autónoma Regional (CAR) con
jurisdicción.
 Solicitud de Permiso de Estudio a la CAR con jurisdicción.
-PASO 2:
Recepción de la resolución que autoriza el Permiso de Estudio.
 Contratación de Consultores para realizar las actividades y establecer los
entregables que el promotor desarrollador está obligado a cumplir en la CAR.
 Solicitud del Permiso de Colecta.
 Recepción de la resolución que autoriza el Permiso de Colecta.
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
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─CUADERNO 02─
-PASO 3:
Desarrollo del Permiso de Estudio:
 Localizar exactamente, mediante coordenadas, la cuenca, subcuenca o
microcuenca objeto del proyecto.
 Ubicar y delimitar el área de influencia del proyecto objeto de estudio,
amarrado al sistema de Referencia Magna Sirgas. Especificar las planchas del
IGAC en escala 1:10.000 que cubren el área de estudio (Coordenadas máximas
y mínimas del área de influencia del proyecto).
 Localizar cartográficamente el tramo en el que se pretende desarrollar el
proyecto, estructurando la siguiente información (delimitar polígonos):
- Coordenadas de los sitios de captación y restitución.
- Altura del salto o salto neto en metros (m).
- Longitud del tramo solicitado en kilómetros (km).
- Caudal aprovechable en metro cúbico por segundo (m3/s).
- Caudal mínimo de generación en metro cúbico por segundo (m3/s).
- Longitud del pondaje, si hay lugar a ello, en metros (m).
- Ancho promedio del pondaje, si ese es el caso, en metros (m).
 Describir, planificar y realizar con detalle las actividades que se pretenden
ejecutar para cumplir con los entregables del estudio y adicionalmente:
- Verificar si la corriente hídrica cuenta con Plan de Ordenamiento y
Manejo de la cuenca (POMCA), si hay lugar a ello, el proyecto debe ser
compatible con lo propuesto en dicho plan.
- Consultar e incluir, en la evaluación ambiental, las restricciones
ambientales existentes en la zona que devienen del registro del
componente florístico, incluyendo la identificación, clasificación y
sectorización de los diferentes tipos de cobertura; sobre esta delimitación se
distribuirán las parcelas de muestreo de acuerdo con el estado sucesional
para obtener información relacionada con aspectos cualitativos y
cuantitativos. Las parcelas son opcionales dependiendo de las necesidades
de estudio del usuario.
- Estructurar los parámetros morfométricos de la cuenca objeto de
estudio: área, perímetro, forma (factor de forma), longitud del cauce
principal, cota máxima, cota mínima y pendiente.
- Estructurar los parámetros geomorfológicos: descripción de la red de
drenaje, forma del relieve y procesos morfodinámicos (cartografiables a la
escala de estudio).
- Estructurar todos los elementos de la geología regional de la cuenca
objeto de estudio, así: describir las unidades litológicas y estructuras de
tipo fallado y plegamientos de tipo regional presentes en el área de estudio
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
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─CUADERNO 02─
con respecto al mapa de amenaza sísmica y aceleración pico esperada de
conformidad con la legislación sismorresistente vigente.
- Evaluar Amenaza, Vulnerabilidad y Riesgo: Inventario en la cuenca de
procesos potenciales o activos de erosión hídrica o superficial, movimiento
en masa, avenidas torrenciales, inundaciones lentas, sismos, movimiento en
masa, incendios forestales, procesos tecnológicos o antrópicos y evaluación
de la amenaza, vulnerabilidad y riesgo en relación con los mismos (indicar:
fecha del evento, magnitud, localización y afectaciones).
- Estructurar la información sobre aforos conocidos: identificando y
caracterizando los sitios de aforo efectuados en el estudio, especificando
ubicación y levantamiento de secciones hidráulicas, frecuencias de
monitoreo, resultados obtenidos (serie histórica) y el acopio de otros aforos
existentes para la fuente (información primaria).
- Realizar el análisis hidrológico: Estructurar, presentar y desarrollar la
metodología utilizada para el cálculo de los caudales: ecológico, objeto de
concesión, mínimo de generación, medio mensual multianual, promedio
diario y mínimo para los siguientes períodos de retorno: 2,33 – 5 – 10 – 25
– 50 y 100.
- Estructurar y determinar las características climáticas de la cuenca en
estudio: Temperatura media, precipitación media anual,
evapotranspiración, humedad relativa, brillo solar y demás información
climatológica necesaria para homologar el desarrollo del proyecto.
- Inventariar las estructuras hidráulicas existentes en el área de estudio.
- Estimar la demanda de agua en el área de estudio (incluye la totalidad de
usuarios: legalizados o no). Respecto a usuarios legalizados, la información
podría ser consultada a la Autoridad Ambiental.
- Estructurar el componente sociocultural: Levantar la información que
corresponda sobre la población humana actual existente en el área de
estudio, identificando -además- los patrimonios históricos y culturales.
- Estructurar el componente económico: Describiendo las principales
actividades productivas que se realizan en la zona de estudio y construyendo
el mapa de usos del suelo de la misma zona de estudio.
 Incluir, además, la siguiente información:
- Definir etapas de desarrollo del proyecto, prediseño de obras, evaluación
económico-financiera, evaluación preliminar ambiental, planes de
mitigación, monitoreo y seguimiento; aerofotografías comentadas.
- Especificar los aspectos relacionados con la toma de muestras de agua
(metodologías y técnicas), suelo, fauna y flora; para lo cual se deberán
identificar en cartografía los sitios de toma de muestras.
- Vincular los habitantes de la zona y la comunidad, en general, con los
recursos y los fines del permiso.
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
- Elaborar el presupuesto final para realizar la investigación.
-PASO 4:
Estructurar y elaborar el correspondiente diagnóstico multicriterio de alternativas
(D.M.A. y/o D.A.A.) del proyecto hidroeléctrico.
 Solicitar, con base en los resultados del permiso de estudio, pronunciamiento
ante la autoridad ambiental competente, si requiere o no de la
presentación de un Diagnóstico Ambiental de Alternativas (D.A.A.) o por el
contrario la realización de un Estudio de Impacto Ambiental (E.I.A.), para
obtener la Licencia Ambiental de acuerdo con los lineamientos del Ministerio del
Medio Ambiente, para el debido desarrollo del proyecto hidroeléctrico.
 Presentar, si la autoridad ambiental lo determina, el Diagnóstico Ambiental
de Alternativas (D.A.A.).
 Recibir el auto de la autoridad ambiental que determina la alternativa que
cumple los requerimientos ambientales (CAR) e hidroenergéticos (UPME) para
efectuar el E.I.A. correspondiente.
 Desarrollar el E.I.A. de acuerdo con los lineamientos del Ministerio del Medio
Ambiente.
 Presentar el E.I.A., diseño preliminar de la línea de transmisión y estudio de
conexión ante la autoridad ambiental.
-PASO 5:
Recibir la resolución de si o no la autoridad ambiental licencia el proyecto
hidroeléctrico.
-------
Para los hitos de prefactibilidad y factibilidad se deberá presentar, a la autoridad
ambiental, una propuesta de socialización del proyecto hidroeléctrico: Detallando las
actividades y fechas de difusión y socialización con la comunidad asentada en el área de
influencia directa e indirecta.
-------
Para el desarrollo de los trabajos de investigación, estudios de conceptualización-
caracterización y diagnóstico, prefactibilidad y factibilidad hasta licenciamiento ambiental
se ha configurado un sistema de exploración de proyectos entre 5 y 19,99 MW.
Palabras claves: pequeña central hidroeléctrica (PCH), captación/bocatoma, caudal,
conducción de baja presión/por gravedad, conducción de alta presión/forzada, casa de
válvulas, casa de máquinas, equipo electrohidráulico y electromecánico,
restitución/descarga, subestación, estudio de conexión, línea de transmisión.
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
FILOSOFÍA DEL PERMISO DE ESTUDIO
El capítulo III del Título 5 del Código de Recursos Naturales Renovables y de
Protección al Medio Ambiente, adoptado mediante el Decreto-Ley 2811 de 1974,
regula los permisos de estudio de recursos naturales, cuyo propósito sea proyectar
obras o trabajos para su futuro aprovechamiento. Estos permisos, según los
artículos 56, 57 y 58 de dicho ordenamiento, tienen las siguientes características:
 Su alcance es sólo la formulación de un proyecto; por tanto, el titular no queda
facultado a aprovechar el recurso.
 Su vigencia es hasta de dos años, prorrogable cuando los estudios no se
ejecuten en el término fijado por razones de fuerza mayor.
 Mientras dure el permiso, el beneficiario tiene exclusividad para hacer el
estudio.
 El permisionario tiene prioridad sobre otros solicitantes de concesión; por
tanto, no podrá otorgarse a terceros el uso del recurso materia de estudio.
 Puede versar sobre recursos ya concedidos, en cuanto se trate de un uso
distinto y no se perturbe el ya otorgado.
Por mandato de los artículos 170 y 171 del Decreto-Ley 2811 de 1974, las personas
que deseen generar energía hidráulica deberán solicitar concesión o proponer
asociación, para lo cual, se tendrán en cuenta, además de las normas sobre
concesiones de agua y/o licencia ambiental, los indispensables factores de índole
ecológica, económica y social.
Según el numeral I) del artículo 54 del Decreto 1541 de 1978, la autoridad ambiental
puede exigir que las solicitudes de concesión de aguas y/o de licencia ambiental
incluyan datos adicionales a los previstos en dicha norma.
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
CONTENIDO
─CUADERNO 02─
Página
- PORTADA 0
- PRESENTACIÓN DEL COMPILADOR 1
- DIAGRAMAS DE FLUJO PARA DESARROLLAR PROYECTOS DE
PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS – PCH 2
- SUMARIO 10
- FILOSOFÍA DEL PERMISO DE ESTUDIO 17
- CONTENIDO 18
02-1 INTRODUCCIÓN 19
02-1.0 Elementos y estructuras que conforman una PCH 20
02-1.1 Glosario de las obras hidráulicas, equipos y/o elementos electrohidráulicos y
electromecánicos 23
02-1.2 Caracterización preliminar de cuencas hidrográficas para generación de
hidroenergía 29
02-1.3 Preservación, mantenimiento y protección del medio ambiente y control integral
de impactos 33
02-1.4 Consideraciones generales para una metodología de planificación 39
02-2 BIBLIOGRAFÍA 48
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
02-1 INTRODUCCIÓN
Para el desarrollo de una pequeña central hidroeléctrica-PCH se deben contemplar una
gran cantidad de estudios y análisis. Sin embargo, los trabajos de construcción son muy
reducidos en comparación con las grandes centrales hidroeléctricas, y sus impactos
sobre el medio ambiente pueden ser mínimos.
El objetivo general de esta compilación de quince (15) cuadernos didácticos sobre el tema
de la generación hidráulica con centrales a filo de agua (de pasada y/o de agua fluyente)
es realizar un estudio de prefactibilidad técnica y económica para la instalación de una
PCH, por lo que, con el desarrollo aquí previsto, se pretende establecer un derrotero de
caracterización, evaluación y diagnóstico de la información importante para la instalación
de proyectos de este tipo en el territorio colombiano. Para ello se plantean los siguientes
objetivos específicos:
 Llevar a cabo una investigación acerca del tema de las PCH (elementos y estructuras
que las conforman), e investigar sobre proyectos similares en nuestro país.
 Recopilar información referente a las zonas donde se ubicarán los proyectos (factores
ambientales, tipo de suelo, accesos, entre otros).
 Recopilar datos topográficos de los sitios seleccionados, con el fin de determinar las
condiciones geodésicas y altiplanimétricas que presentan.
 Obtener información acerca del caudal de diseño (recopilación de datos del recurso
hídrico).
 Plantear todos los componentes o partes (instalaciones de obra civil, equipamiento
electromecánico) que requieren los proyectos.
 Llevar a cabo una estimación de la capacidad de generación de la planta y/o plantas
a caracterizar.
 Realizar un dimensionamiento preliminar de las obras que se van a construir, para
efectos de prefactibilidad.
 Realizar un presupuesto preliminar de las obras a construir y el equipo a instalar.
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
02-1.0 Elementos y estructuras que conforman una PCH
Con este cuaderno 02 se quiere compartir una visión general de las pequeñas centrales
hidroeléctricas-PCH, de forma que el interesado obtenga un conocimiento de sus
principales características, componentes básicos, funcionamiento, parámetros de diseño
y sus posibles impactos ambientales
La necesidad urgente de generar energía eléctrica con fuentes distintas a la que se
realiza con combustibles derivados del petróleo vuelve atractivas las energías
renovables, dentro de las cuales destacan las PCH; porque utilizan un recurso local, que
puede ser amigable con el medio ambiente, con una tecnología completamente probada
y, además, porque el país cuenta con una amplia experiencia en el uso de este tipo de
recurso, como se puede observar por el gran número de PCH construido en el siglo
pasado y, muy especialmente, en este que transcurre.
Las PCH son una energía alternativa y una tecnología ampliamente conocida y aplicada
en el país para un rango muy amplio de capacidades instaladas, desde algunos kW hasta
20 MW. No existe un criterio único de clasificación de las centrales hidroeléctricas, ya
que los valores de clasificación pueden variar según el país. En función de su capacidad,
se pueden clasificar las hidroeléctricas en nanocentrales, picocentrales, microcentrales,
minicentrales, pequeñas centrales hidroeléctricas (PCH) y centrales hidroeléctricas (CH).
La clasificación que se empleó en el atlas para la generación de los mapas fue la que
adoptó la UPME del Ministerio de Minas y Energía sugerida por la Organización
Latinoamericana de Energía (OLADE) para las centrales hidroeléctricas2 que se describe
a continuación. Aun cuando existen innumerables posibles variaciones de configuración
o esquema de los proyectos, las siguientes son las instalaciones más frecuentes:
-Nanocentral hidroeléctrica (NanoCH). Son plantas de una capacidad instalada entre
1 W y < 500 W (< 0,5 kW), operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas
o casos aislados de zonas interconectadas.
-Picocentral hidroeléctrica (PicoCH). Son plantas de una capacidad instalada entre 0,5
y < 5 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados
de zonas interconectadas.
2 Esta clasificación se adoptó debido a que en el documento citado presenta una inconsistencia; define las PCH en el rango de 500
a 10.000 kW, pero luego aplica la definición también para centrales entre 10.000 y 20.000 kW. (p. 39). Consulte
<http://www.siel.gov.co/siel/documentos/documentacion/generacion/costos_indicativos_generacion_ee.pdf
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
Esquema típico de una PicoCH
Fuente: http://hidrica_pico.html
-Microcentral hidroeléctrica (MicroCH). Las Microcentrales tienen una capacidad
instalada entre 5 y < 50 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no
interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. La planta típica corresponde
a una central de 50 kW.
Esquema típico de una MicroCH
Fuente: https://www.construmatica.com/construpedia/Archivo:Figura_1_Esquema_de_una_MCH.JPG
Tubería de presión
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INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
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─CUADERNO 02─
-Minicentral hidroeléctrica (MiniCH). Las Minicentrales tienen una capacidad instalada
entre 50 y < 500 kW (< 0,5 MW), a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o
casos aislados de zonas interconectadas.
Esquema típico de una MiniCH
Fuente:
https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/53545/lunesma%F1ana_14362077462183870090915933765379.pdf?sequence=2
-Pequeña central hidroeléctrica (PCH). Las PCH tienen una capacidad instalada entre
500 y < 20 000 kW (< 20 MW), a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas y
zonas interconectadas.
Esquema típico de una PCH
Fuente: http://revistas.sena.edu.co/index.php/inf_tec/article/viewFile/22/27
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
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INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
02-1.1 Glosario de hidrología y de las obras hidráulicas, equipos y/o elementos
electrohidráulicos y electromecánicos
-Aforo. Medición del caudal de un río o corriente.
-Aforo esporádico. Medición del caudal de un río o corriente de manera eventual.
-Año hidrológico. Período de doce meses que comprende un ciclo hidrológico completo,
partiendo del mes en que se observan los valores mínimos.
-Azud. Muro grueso, generalmente más pequeño que una presa, construido en un río
para reconducir el agua hacia un canal o acequia.
-Bocatoma. O captación, es una estructura hidráulica destinada a derivar parte del agua
disponible desde un curso de agua (río, arroyo, o canal), desde un lago o incluso desde
el mar. En ocasiones es utilizada en grandes ríos, pero su costo es bastante alto. El agua
desviada se utiliza para un fin específico, como abastecimiento de agua potable, riego,
generación de energía eléctrica, acuicultura, enfriamiento de instalaciones industriales,
etc.
Obras principales de una PCH
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INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
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─CUADERNO 02─
-Cablevía. Conjunto de cable y carrito deslizante desde el cual se realizan los aforos por
suspensión.
-Canal de transición. Estructura diseñada para conducir las aguas hasta la conducción
de baja presión o al tanque de carga.
-Canal de descarga o de restitución. Estructura diseñada para conducir las aguas
turbinadas nuevamente al cauce del río. Opera como desagüe del sistema hidroeléctrico.
-Carga hidráulica. O altura piezométrica, es una medida específica de la presión del
líquido por encima de un Datum geodésico. Por lo general, se mide como una elevación
de la superficie líquida, expresada en unidades de longitud, a la entrada de un tubo
piezómetro.
-Casa de fuerza o de máquinas. Instalación que concentra los equipos
electromecánicos directamente responsables por la producción de la energía
hidroeléctrica. En ella están instalados: la caja espiral, la turbina, el generador, el sistema
de excitación y el regulador de velocidad.
-Casa o cámara de válvulas. Es el recinto diseñado para alojar las válvulas de control y
regulación que, como su nombre indica, son útiles para controlar las variables hidráulicas
del sistema (presión, caudal, nivel). Las válvulas reguladoras por tanto, en esencia, lo
que hacen es dificultar el paso del fluido en mayor o menor medida dependiendo del
grado de apertura y de la característica hidráulica de la válvula. Así, las válvulas de
regulación son elementos que provocan pérdidas de carga o lo que es lo mismo es un
elemento disipador de energía. Por tanto con estas válvulas se podrá regular el caudal
de descarga, el nivel, el caudal de by-pass de la turbina, regular el caudal en una
conducción o reducir la presión (válvulas de control en línea).
-Cauce. Concavidad del terreno, natural o artificial, por donde corre un río, un canal o
cualquier corriente de agua.
-Caudal. Volumen de agua que pasa a través de una sección transversal del río en la
unidad de tiempo.
-Caudal medio diario. Volumen de agua que pasa a través de una sección transversal
del río durante el día dividido por el número de segundos del día.
-Caudal medio mensual. Media aritmética de los caudales medios diarios del mes.
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INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
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─CUADERNO 02─
-Caudal medio anual. Media aritmética de los caudales medios diarios del año.
-Caudal máximo instantáneo. Mayor caudal registrado instantáneamente en un período
determinado. Este período puede ser un mes, un año o todo el registro.
-Caudal máximo diario. Mayor caudal diario registrado en un período determinado. Este
período puede ser un mes, un año o todo el registro.
-Caudal mínimo diario. Caudal promedio diario más bajo registrado en un mes, un año
o todo el registro.
-Conducción de alta presión (tubería forzada). Es la tubería que lleva el agua a presión
desde el canal de conducción o cámara de carga hasta la entrada de la turbina.
-Confluencia. Unión o lugar de unión de dos o más cursos de agua.
-Cuenca hidrográfica. Toda el área que tenga una salida común para su escorrentía
superficial.
-Curva de duración del caudal diario. Muestra el tanto por ciento del tiempo en que el
caudal de una corriente es superior a cantidades diarias determinadas con independencia
de la continuidad en el tiempo.
-Desarenador. Estructura diseñada para retener la arena que traen las aguas conducidas
por el canal de derivación y/o aducción, de baja presión o de flujo por gravedad.
-Distribuidor. Es el elemento electromecánico instalado entre la tubería de presión y la
turbina, su función es distribuir el caudal a presión cuando se instalan 2 o más turbinas.
-Escorrentía. Volumen de agua que pasa por una sección de un río o corriente durante
un período de tiempo. El período de tiempo generalmente usado es de un mes o un año.
-Estación limnigráfica o fluviográfica. Estación para la determinación de caudales por
medio de registro gráfico continuo de los niveles de agua.
-Estación limnimétrica o fluviométrica. Estación para la determinación de caudales por
medio de lecturas periódicas sobre una regla graduada llevadas a cabo por un
observador. La frecuencia de las lecturas es de dos veces por día.
-Estación hidrométrica. Estación en la cual se obtienen datos del agua, en los ríos,
lagos y embalses, de uno o varios de los elementos siguientes: niveles, flujo de las
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─CUADERNO 02─
corrientes, transporte y depósito de sedimentos y propiedades físicas, químicas y
bacteriológicas del agua.
-Estación hidrométrica electrónica. Estación en la cual se obtienen mediciones de
niveles del agua, en los ríos, lagos y embalses, de manera continua, utilizando equipo
electrónico.
-Gasto sólido. Volumen de sedimento que pasa a través de una sección transversal del
río en un período de tiempo determinado. Se expresa en t/d, t/mes y t/año.
-Generador. Es el elemento electromecánico encargado de transformar la energía
hidráulica en energía eléctrica.
Elementos y equipos electromecánicos de una PCH
-Hidrograma. Gráfica que muestra la variación del nivel, caudal, velocidad o de otras
características de las corrientes de agua, con respecto al tiempo.
-Hoya y/o cuenca hidrográfica. Territorio drenado por un único sistema de drenaje
natural, es decir, que sus aguas dan al mar a través de un único río, o que vierte sus
aguas a un único lago endorreico. Una cuenca hidrográfica es delimitada por la línea de
las cumbres, también llamada divisoria de aguas.
-Limnígrafo. Aparato que registra gráficamente las fluctuaciones de los niveles de agua
en forma continua.
-Limnímetro. Regla graduada que se instala en el río para leer las fluctuaciones de los
niveles de agua.
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
─CUADERNO 02─
-Línea de transmisión. Red de transporte de energía eléctrica que integra el sistema de
suministro eléctrico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos
de consumo y a través de grandes distancias la energía eléctrica generada en las
centrales eléctricas desde una subestación elevadora.
-Media aritmética. Suma de un conjunto de valores dividido por su número, o suma de
un conjunto de variables aleatorias dividida por el número de veces que aparecen.
-Patio de transformadores. Es la zona de la subestación en la que se encuentran los
transformadores de potencia con sus accesorios.
-Patio de conexiones. Sitio donde se encuentran agrupados los interruptores,
seccionadores, transformadores de corriente y de potencial, los descargadores de
sobretensión y las trampas de onda, entre otros.
-Reja coladera. Es un dispositivo que facilita la limpieza de la masa de agua que fluye
por las obras de aducción-derivación, canales de conducción, desarenadores, tanques
de carga, etc.
-Sala o casa de control. Es el lugar en el que se encuentran alojados los tableros de
control y medida, el tablero de protecciones, el de servicios auxiliares, el tablero de
comunicaciones, el tablero de los medidores de energía, los cargadores, las baterías e
inversores.
-Sedimento. Material fragmentado transportado por el agua desde el lugar de origen al
lugar de deposición.
-Sedimento suspendido. Material acarreado en suspensión por el agua, el cual se
deposita en el fondo cuando el agua pierde velocidad.
-Sequía hidrológica. Un periodo de tiempo anormalmente seco, lo bastante prolongado
para dar lugar a una escasez de agua, que se refleja en la disminución, inferior a lo
normal, de los niveles de escorrentía y los lagos, y/o en la poca humedad del suelo y en
el descenso de los niveles de agua subterránea.
-Subestación elevadora. Instalación destinada a establecer los niveles de tensión
adecuados para la transmisión y distribución de la energía eléctrica. Su equipo principal
es el transformador. Normalmente está dividida en secciones, por lo general tres
principales (medición, cuchillas de paso e interruptor), y las demás son derivadas. Las
secciones derivadas normalmente llevan interruptores de varios tipos hacia los
transformadores. Están situadas en las inmediaciones de las centrales generadoras de
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─CUADERNO 02─
energía eléctrica, cuya función es elevar el nivel de tensión, antes de entregar la energía
a la red de transporte y/o línea de transmisión.
-Tanque de carga. Depósito desde el cual arranca o la cámara de válvulas o la
conducción de alta presión (tubería forzada). Tiene la capacidad para suministrar el
volumen necesario para el arranque de la turbina sin intermitencias. Debe contar con un
aliviadero y/o disipador de rechazo de carga que, en caso de parada de la central, el agua
sin turbinar se desagua hasta el río por un canal de reboce o canal rebosadero.
-Transformador. Los transformadores elevadores de generación son el enlace
imprescindible entre la central eléctrica y la línea de transmisión, que suelen funcionar
día y noche a carga completa. Se deben diseñar para que resistan a una carga térmica
extrema sin envejecimiento prematuro.
-Vertedero. Estructura hidráulica destinada a propiciar el pase, libre o controlado, del
agua en los escurrimientos superficiales, siendo el aliviadero en exclusiva para el
desagüe y no para la medición. Existen diversos tipos según la forma y uso que se haga
de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso
de tormentas y/o crecientes en ríos y presas.
Elementos de bocatoma con captación lateral de una PCH
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
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─CUADERNO 02─
02-1.2 Caracterización preliminar de cuencas hidrográficas para generación de
hidroenergía
«Las características biogeofísicas de una cuenca tienden a formar sistemas hidrológicos
y ecológicos relativamente coherentes, y por lo tanto las cuencas hidrográficas se utilizan
a menudo como unidades para la planificación del desarrollo (Dassman, et al., 1973;
United Nations, 1970; Cooke, 1969). Sin embargo, el hecho de que la planificación de
cuencas hidrográficas como concepto haya estado evolucionando y lo esté todavía,
significa muchas cosas para mucha gente. A pesar de sus numerosas connotaciones, los
recursos hídricos han sido generalmente la consideración más importante. En las etapas
iniciales, la planificación de cuencas higrográficas, o la planificación de recursos hídricos
tenían que ver por lo general con un problema específico, como por ejemplo el control de
inundaciones, el riego, la navegación o el abastecimiento de agua para consumo humano
o industrial (Forbes y Hodges, 1971). Más tarde se puso de moda el enfoque de la
planificación de propósito múltiple para lograr el desarrollo de los recursos hídricos, y ello
consistió en dividir el total de agua disponible de una estructura entre varios usos
diferentes. Debido a que los distintos usos del agua son a menudo competitivos, surgen
conflictos que hacen que el enfoque de propósitos múltiples parezca cuestionable. En
cierto grado, la planificación integrada de cuencas hidrográficas fue una respuesta a este
problema, ya que se trató de coordinar y desarrollar armónicamente los usos de agua de
una cuenca mientras se tomaban en cuenta otros procesos de desarrollo tanto dentro de
la cuenca como fuera de ella (United Nations, 1970). La idea de la planificación integral
de una cuenca hidrográfica es una extensión de la planificación integrada y va más allá
del recurso hídrico específico para incluir la mayor parte de los otros recursos, así como
muchos aspectos de planificación socioeconómica o regional (Forbes y Hodges, 1971).
Un término conexo, la planificación de recursos de agua y tierra se aplica a menudo a los
"Principios y Normas para la Planificación de Recursos Relacionados de Agua y Tierra''
del Consejo de Recursos Hídricos de los Estados Unidos (U.S. Water Resources Council,
1973). Debido a que estos principios y normas propusieron originalmente cuatro objetivos
equivalentes, el concepto de planificación ha sido llamado a menudo planificación de
objetivo múltiple, aunque el término se utiliza algunas veces para indicar también
planificación de múltiple propósito (Barbour, 1975).
Estas fuerzas han tenido la tendencia de expandir la definición de planificación de
cuencas hidrográficas, tanto en términos de lo que se trata dentro de una cuenca como
en función de la influencia y el efecto que tienen lugar en áreas dentro y fuera de ella.
Específicamente, la ingeniería moderna ha realizado transferencias en gran escala de
agua y energía fuera de la cuenca (Fox, 1973), y a menudo las unidades de planificación
socioeconómica no coinciden con los límites de una cuenca hidrográfica. Cuando esto
ocurre, es preciso hacer una estrecha coordinación y consideración de estas unidades y
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE
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─CUADERNO 02─
sus actividades, o incluso se requiere el desarrollo de una organización más amplia que
incluya las entidades de planificación existentes que tengan intereses en la cuenca
hidrográfica (Sweet, 1969).
Planificar para caracterizar, evaluar y diagnosticar una cuenca hidrográfica dentro de la
fase de conceptualización del desarrollo hidroeléctrico es un proceso que busca
soluciones a problemas y necesidades o que fomenta acciones que satisfacen metas y
objetivos. En la planificación de cuencas hidrográficas el objetivo es proporcionar
alternativas al encargado de tomar decisiones para el uso de los recursos de agua y tierra
de la cuenca. Por lo general, la planificación no se realiza en una actividad continuada
sino que se desglosa en varios pasos:
Esquema generalizado del proceso de planificación
En primer lugar existe un número de actividades preliminares que indican la necesidad
de la planificación. Estas pueden ser influencias externas o pueden ser influencias que
constituyen la culminación de una planificación anterior. El punto al que hay que llegar es
que la planificación no tiene lugar en el vacío. Las regiones geográficas que no tienen
desarrollo o planes para el desarrollo son muy raras actualmente. En casi todos los casos
las decisiones y planes en varios grados de detalle, escala y compromiso ya se han
hecho, y existen ciertas características políticas, sociales y económicas de la región o del
país que influirán condicionando el proceso de planificación. Estas características deben
ser consideradas en cualquier actividad de planificación, porque cada una de ellas puede
y debe influenciar el grado en que pueden adoptarse las consideraciones ambientales.
EJECUCIÓN
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─CUADERNO 02─
En segundo lugar se definen las necesidades y problemas y se fijan o se perfeccionan
los objetivos, dependiendo esto de si es la primera o la última repetición del proceso.
En tercer lugar se hace un inventario de los recursos disponibles a fin de alcanzar de
alguna manera los objetivos o resolver los problemas. También se prepara un inventario
de las demandas actuales de los recursos, de manera que pueda hacerse un balance
entre la disponibilidad y la demanda de dichos recursos.
El cuarto paso es la formulación de un conjunto de estrategias o proyectos y un
programa de alternativas que satisfagan los objetivos.
El quinto paso es evaluar estas estrategias, proyectos y programas en términos de
costos y beneficios - que deben ser algo más que un simple costo económico - y
ordenarlos de acuerdo con un sistema de prioridades.
El sexto paso es decidir cuál de los proyectos puede estar listo para la ejecución, cuál
debe ser descartado como no factible, y cuál necesitará pasar nuevamente a través del
mismo proceso, pero a nivel más detallado.
De esta manera, el proceso de planificación va hacia adelante en una serie de
repeticiones. Aunque estas repeticiones o "niveles" en la planificación del desarrollo
pueden recibir distintos nombres y dividirse en puntos ligeramente diferentes, casi todas
las instituciones de planificación llevan a cabo tres o cuatro estudios separados antes de
la ejecución del proyecto o programa, dependiendo de la calidad y cantidad de los datos
disponibles. Cada una de estas fases se hace en forma más detallada. Esto significa,
también, que el grado creciente de compromiso con una estrategia, programa o proyecto
se hace en función de los recursos financieros y de la reputación técnica y política.
Para los propósitos de este estudio, estos niveles de planificación son los siguientes:
reconocimiento, prefactibilidad, factibilidad y diseño final:
-Reconocimiento. Integra las actividades de conceptualización, evaluación, diagnóstico
y estructuración del perfil del proyecto mediante las herramientas de prospección
preliminar. Es uno de los primeros niveles de la planificación, e incluye una revisión de
planes previos, programas, e ideas de proyectos. A menudo se hace un inventario
superficial de recursos naturales y/o datos disponibles sobre recursos naturales, así como
sugerencias para proyectos de desarrollo. Se hace contacto con instituciones
importantes, tanto públicas como privadas, para identificar de una manera general las
regiones geográficas y las áreas que van a ser objeto de investigación en la siguiente
fase. Este nivel de estudio prepara al programa para la etapa de prefactibilidad o estudios
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detallados e incluye un estimado del tiempo y especialidades requeridas, sus costos, y
los términos generales de referencia.
-Prefactibilidad. Integra las actividades de consulta previa, solicitud de permiso de
estudio, desarrollo de estudios preliminares y estructuración del diagnóstico multicriterio
de alternativas (D.M.A.) del proyecto. Es un nivel de planificación que incluye un
inventario detallado y la evaluación de los recursos, especialmente los recursos naturales
y humanos, dependiendo de los objetivos del desarrollo y de los resultados del estudio
de reconocimiento. Un estudio de prefactibilidad identifica y hace un análisis de áreas y
de proyectos de mayor interés, recomienda estudios adicionales que deberán llevarse a
cabo en la etapa de factibilidad, y puede incluir diseños preliminares de estructuras.
Generalmente, los estudios de prefactibilidad ofrecen por lo menos dos alternativas para
lograr los objetivos, y cada alternativa es estudiada en función de sus posibilidades
técnicas y económicas y sus costos y beneficios. El estudio estima la cantidad de trabajo
y los costos necesarios y las condiciones de financiamiento. Los descubrimientos de esta
fase deben permitir que cada proyecto sea clasificado según las distintas políticas y
metas, y deben presentarse de manera que el encargado de tomar decisiones pueda
seleccionar los proyectos que van a ser estudiados a nivel de factibilidad.
-Factibilidad. Integra las actividades de estudio de impacto ambiental (E.I.A.) de la
alternativa seleccionada como la de mayor viabilidad del proyecto, y la prospección
definitiva para su licenciamiento ambiental. Es la etapa necesaria para determinar lo
mejor posible la oferta y demanda de un proyecto de desarrollo, así como para diseñar
sistemas o proyectos que hayan sido escogidos para su ejecución. Si se requiere algún
tipo de estructura se hacen estudios detallados de topografía y geología de las áreas
seleccionadas. Se preparan mapas detallados de uso y productividad de la tierra, y se
definen las condiciones técnico-económicas para la producción; se planea la construcción
o instalación de proyectos, y se calculan costos y beneficios detallados. Es la fase de
refinación de la Ingeniería Básica del proyecto.
-Diseño final. Integra las actividades de toda la Ingeniería de Detalle del proyecto.
Este es el último paso principal en la planificación, e incluye diseños detallados de
aquellas obras de ingeniería que fueron seleccionadas para construcción. Estas
estructuras (diques, canales, etc.) y otras obras, como caminos, deben ser diseñadas
para lograr los objetivos apropiados, incluyendo los de seguridad y protección ambiental.
Aquí son fundamentales: planes de diseño detallado, licitaciones y contratación de
diversas etapas del proyecto a construir, planes de manejo ambiental, contingencia y
riesgo, planes de seguridad industrial y salud ocupacional, plan de comisionamiento del
proyecto y de entrega-recepción-puesta en marcha.»3
3
https://www.oas.org/dsd/publications/Unit/oea69s/ch006.htm
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02-1.3 Preservación, mantenimiento y protección del medio ambiente y control
integral de impactos
«El medio ambiente es, en términos simples, lo que nos rodea. Tal como se utiliza aquí,
está centrado en el hombre y consiste en la forma y la función de aquellos ecosistemas
que rodean y apoyan la vida humana.
La definición clásica de un ecosistema es que se trata de una unidad de organización
formada por todos los organismos de un área que actúan entre ellos mismos y el medio
ambiente físico. Debido a que cada ecosistema es algo arbitrariamente definido, existen
innumerables ecosistemas en el mundo. Un ecosistema grande, como por ejemplo una
cuenca hidrográfica, contiene muchos otros ecosistemas: bosques, lagos, ríos, terrenos
agrícolas, pastizales, e incluso ciudades. Existe una porción biológica que puede incluir
al hombre, y esto ocurre muy a menudo; también existe una porción física que influye en
las actividades de la porción biológica. Hay, en fin, un gran número de procesos que
condicionan las interacciones entre los componentes. Estas interacciones pueden ser
definidas por flujos y ciclos de material y energía, y pueden medirse por calorías, gramos,
kilos, toneladas o dólares, así como por los movimientos y el comportamiento de las
poblaciones.
Debido a la influencia dominante del hombre sobre los ecosistemas con los que ha hecho
contacto, y debido también a que muchas de las relaciones con él mismo y con lo que le
rodea pueden ser muy singulares tanto en su función cualitativa como cuantitativa, ciertas
clasificaciones del medio ambiente toman en cuenta esa influencia. Por ejemplo, el medio
ambiente puede dividirse en tres ecosistemas principales que accionan entre si (urbano,
rural y natural), los cuales se distinguen sobre la base de la fuente y cantidad de energía
necesaria para su funcionamiento (Odum, 1976).
El sistema urbano recibe un gran aporte de combustibles fósiles, mientras que el sistema
natural se basa en la energía de la luz solar y, en algunos casos, en la energía producida
por las mareas. El sistema rural utiliza los combustibles fósiles y la energía solar.
Otra clasificación divide al medio ambiente en ecosistemas culturales y naturales, y trata
las relaciones entre el comportamiento socioeconómico, político y cultural del hombre en
función de cuán deseable y sostenible es ese comportamiento en relación con la
estabilidad y productividad de su ambiente.
No es posible ni práctico a esta altura incluir todos los aspectos del medio ambiente bajo
el techo de las consideraciones ambientales en la planificación de cuencas hidrográficas,
aunque, hasta cierto punto, cada uno de ellos debe ser tratado aunque sea ligeramente.
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No obstante, las consideraciones de varios sectores diferentes relacionados con el
desarrollo de una cuenca hidrográfica pueden ayudar a orientar el proceso de
planificación. Estos sectores son: la ciencia, especialmente la conocida como ecología;
la salud y bienestar del ser humano, y el manejo de los recursos naturales.
-Consideraciones con una base ecológica. Existe en ecología un número de principios
que podrían citarse y basar en ellos una discusión sobre planificación ambiental y efectos
ambientales. Quizá lo más importante de estos principios es que definen a nuestro
universo como un mundo de eslabonamientos e interdependencia; de causa y efecto. Los
factores del medio ambiente que actúan en un individuo no lo hacen separada e
independientemente. Si se cambia un solo factor del medio ambiente, seguirán cambios
en la cantidad y calidad de otros factores ambientales. Y debido a lo intrincado que es
todo el medio ambiente, se hace difícil y muchas veces imposible poder anticipar estas
innumerables acciones. Cuando estos cambios se producen y resultan en un
mejoramiento para la vida humana, entonces puede decirse que el "desarrollo" ha tenido
lugar. Sin embargo, además de esos cambios que favorecen el desarrollo, ocurren otros
que traen, inevitablemente, un efecto negativo. La meta de la planificación del desarrollo
es asegurar que los cambios positivos, tanto en el tiempo como en el espacio, pesen más
que los negativos.
Un segundo principio que puede discutirse desde el punto de vista de la ciencia ecológica
es el de la "diversidad". Aunque la idea de que los ecosistemas complejos son estables
ha sido recientemente puesta en duda, la naturaleza positiva de la diversidad misma
parece válida (May, 1973; Goodman, 1975).
Una gran diversidad de especies tiende a dar un mayor control y equilibrio dentro de un
ecosistema. Los brotes de plagas de insectos, por ejemplo, serían una posibilidad menor
si estos insectos fueran presa de otras especies diferentes. Si los insectos en cuestión
fueran destruidos por otros pertenecientes a más de una sola especie, la eliminación de
uno de sus depredadores no sería necesariamente tan importante para su control.
La diversidad dentro de una misma especie es también importante pues provee un caudal
genético mayor y por lo tanto un radio más amplio de tolerancia que podría significar la
diferencia entre la sobrevivencia y la extinción de esa especie frente a un cambio
ambiental dado.
Existe un lado práctico en esto cuando los científicos que utilizan los caudales genéticos
de especies silvestres a menudo pueden crear nuevas razas de especies domesticadas
que son más productivas o más resistentes a las enfermedades, la sequía, el calor u otros
factores ambientales. Y si se tiene en cuenta que el valor comercial o científico de un
gran número de especies de flora y fauna todavía tiene que ser investigado, deberá
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tenerse sumo cuidado al planificar proyectos de desarrollo, de manera de no eliminar, sin
saberlo, especies que pueden ser valiosas.
Cada especie tiene un diferente grupo de condiciones óptimas de vida, y por lo tanto el
medio ambiente puede ser utilizado más eficientemente cuando se halla presente un
número mayor de especies diferentes. Es importante que haya una diversidad de
ecosistemas, así como de especies, y mucho del interés por salvar las especies en peligro
de extinción es en realidad un intento por mantener intacto un ecosistema específico.
Existe la impresión de que esto es necesario porque hay pruebas crecientes de que estos
ecosistemas naturales juegan un papel muy importante en el mantenimiento de la calidad
de la vida humana (control de inundaciones, disminución de los efectos catastróficos
causados por los fenómenos naturales, como terremotos y huracanes, disminución de la
contaminación, estabilización de los suelos, producción primaria, calidad del aire, etc.
(Gosselink, et al, 1974; Odum, 1976). Una inquietud adicional es salvaguardar tanto las
especies como los ecosistemas para la investigación, ya que tanto se ha aprendido de
ellos acerca de los procesos que afectan a la población humana. Una de las
consideraciones para esta metodología es proteger y usar lo más posible la diversidad
de especies y ecosistemas dados los impedimentos al desarrollo y las realidades de las
áreas en estudio.
También es importante comprender la estructura del nivel trófico o las cadenas
alimenticias en un ecosistema cuando se va a planificar una cuenca hidrográfica. Los
niveles tróficos describen el flujo de energía de la luz solar sobre las plantas (productores
biológicos), luego sobre los consumidores y más tarde sobre los descomponedores,
mientras las cadenas alimenticias describen el flujo de nutrientes y otros materiales a
través de los mismos niveles. En cada etapa se pierde algo de la energía a través de la
respiración y de los desechos, y este fenómeno tiene sus ramificaciones en el
abastecimiento de alimentos en el mundo. No sólo es más barato en términos de energía
sino que es también más eficiente para el hombre utilizar como su fuente de alimentos
los niveles más bajos en vez de los niveles tróficos más altos. De la misma manera, las
especies que son o podrían ser económicamente importantes para el hombre, a menudo
dependen de especies aparentemente insignificantes en un nivel trófico más bajo. La
pérdida de estas especies podría significar también la pérdida de especies importantes
en un nivel trófico más alto. La estructura trófica es importante en la recuperación de
ciertos materiales como los nutrientes, donde la eliminación de un nivel dentro de la
estructura puede quebrar el ciclo y causar la pérdida de los materiales del ecosistema. El
relativamente apretado ciclo de nutrientes entre suelo y vegetación en un bosque pluvioso
tropical es un ejemplo. Normalmente, los nutrientes liberados de la descomposición de
desperdicios forestales regresan casi de inmediato a las plantas. La deforestación
intercepta el ciclo debido a las grandes cantidades de material disponible para
descomposición y la mayor velocidad de descomposición causada por la alta temperatura
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del suelo en los lugares donde no hay sombra. Estos nutrientes se pierden entonces a
través de la lixiviación, porque la falta de cubierta forestal permite una escorrentía más
rápida cuando las lluvias son intensas. Otro ejemplo significativo es que los materiales,
como los venenos sintéticos, por ejemplo, se concentran a medida que se mueven en
estas cadenas alimenticias y eventualmente pueden llegar a ser tóxicos para los
miembros de un nivel trófico más elevado.
Por lo tanto, una consideración ambiental en la planificación es identificar las estructuras
de niveles tróficos y las cadenas alimenticias y sus funciones en los ecosistemas de
cuencas hidrográficas, de modo de poder predecir los resultados de la intervención del
hombre a través de los procesos de desarrollo, así como sugerir proyectos que puedan
aprovechar estos procesos.
También puede ser necesario tener un conocimiento de las etapas de sucesión dentro
de un ecosistema en la planificación de cuencas hidrográficas. La sucesión se define
como un "proceso ordenado y predecible de cambios en la comunidad, que modifica el
medio ambiente físico y culmina en el ecosistema biológicamente más estable sobre un
sitio dado" (Odum, 1963). Ello es posible porque en las primeras etapas la producción es
mayor que la respiración, y esto crea condiciones en las cuales otras especies están
mejor adaptadas. Los cultivos de alimentos y de fibras son ejemplos del intento del
hombre por mantener la sucesión en una etapa temprana del proceso, a fin de que pueda
cosechar el exceso de energía. No obstante, las fuerzas que operan dentro del
ecosistema tienden a empujarlo hacia las últimas etapas de sucesión, por lo que a
menudo se requiere un insumo muy grande de energía exterior (combustibles fósiles)
para mantener estos "ecosistemas agrícolas". Cuanto más extraños sean estos sistemas
para el medio ambiente local, más costoso será el insumo de energía. Debido a que las
últimas etapas de sucesión son con frecuencia más diversas, y por lo tanto más
importantes para el sostenimiento general de la vida, es necesario llegar a un acuerdo
entre el tiempo y el espacio a fin de que la humanidad pueda contar con suficientes
alimentos y mantener así su sistema de sostenimiento de la vida. El hecho de poder
ayudar a identificar las posibilidades para este acuerdo y detallar los problemas
involucrados en el mismo es también una consideración de tipo ambiental en la
planificación de cuencas hidrográficas.
-Consideraciones basadas en el bienestar humano. Algunos problemas relacionados
con la salud o el bienestar humano son también consideraciones que hay que tener en
cuenta en la planificación de cuencas hidrográficas. El primero de éstos es la salud física
y psicológica del ser humano cuando está influenciado por los cambios registrados en el
medio ambiente como consecuencia del desarrollo. La contaminación del aire, el agua y
el suelo por los residuos del desarrollo constituyen los mejores ejemplos. Estos son
destructores porque los contaminantes son, en muchos sentidos, exóticos, y no existe un
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mecanismo en el ecosistema afectado para tratarlos adecuadamente. En consecuencia,
pueden ir en detrimento de la salud mientras hacen su entrada en el cuerpo humano por
medio del aire que respiramos, el agua que bebemos y el alimento que ingerimos. Una
vez ingerido puede convertirse en algo dañino y hasta puede causar la muerte, o bien
puede hacerse ofensivo a las normas de calidad de vida que requiere la gente.
Los cambios ambientales que trae el desarrollo juegan un gran papel en las epidemias y
transmisión de enfermedades por dos motivos:
a) porque los cambios tienen lugar muy rápidamente, y
b) porque los nuevos hábitats creados conducen más al crecimiento y desarrollo de
vectores patógenos. El hombre y otras especies han sobrevivido porque se adaptaron. El
problema es que la adaptación lleva tiempo, y cualquier cambio rápido en el ambiente no
da oportunidad para que esta adaptación tenga lugar.
La salud mental y un factor relacionado, el interés humano, también son consideraciones
de importancia. Ambas envuelven el deseo del ser humano de moverse en un ambiente
variado y placentero. Lo que esto significa es un ambiente limpio y oportunidades para
recreación basadas en los componentes de áreas naturales, rurales y urbanas. Debido a
que la planificación provee para el futuro, en la planificación de una cuenca hidrográfica
se debería tener en cuenta este tipo de consideraciones cuando se trate de las
necesidades del hombre a largo plazo.
El papel de la organización social, cultura e historia de los pueblos en lo referente a su
propio bienestar es algo que los planificadores no tienen en cuenta o simplemente lo
dejan de lado, ya sea que se trate de pueblos primitivos o desarrollados. Las batallas se
disputan a menudo tanto en lo que a cultura e historia se refiere como a la economía y
los recursos naturales. De la misma manera, un cambio en la organización social o en
los valores llevan a menudo a un derrumbamiento de las prácticas tradicionales de uso y
tenencia de la tierra. Esto, a su vez, lleva a la destrucción de la cubierta vegetativa, a la
pérdida del suelo y al deterioro de la calidad del agua.
Aliados cercanos son la religión y la estética. No hay nada intrínseco en un pueblo, a
cualquier nivel de desarrollo, que señale que estas cosas no tienen valor. Un pueblo, su
cultura, historia, religión y sentido de la estética han tenido una evolución dentro de un
ecosistema y forman parte del mismo. Cualquier cambio rápido, incluyendo los esfuerzos
para el desarrollo, produce quebranto. Por lo tanto es una consideración ambiental ayudar
a la preservación de esos elementos durante el proceso de planificación.
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-Consideraciones para la conservación de los recursos naturales. Las
consideraciones para la conservación de los recursos naturales se basan en el hecho de
que su uso causa un deterioro gradual de los mismos. El hecho de que muchos de estos
recursos sean renovables no quiere decir que sean también inagotables. Más aún, el
exceso de uso y el abuso en la utilización de estos recursos crean una necesidad para la
explotación de áreas vírgenes por encima de las necesidades del crecimiento económico.
Los suelos, el agua y los bosques son claros ejemplos de esto, y en un sentido muy real
estamos viviendo del capital y no del interés.
En muchas regiones del mundo, las nuevas tierras que se ponen en producción a través
de la recuperación, el riego y el desmonte apenas compensa la pérdida de la producción
causada por problemas de erosión y salinización (Eckholm, 1976). Al mismo tiempo que
crece la demanda de agua, el abastecimiento disminuye haciéndose menos utilizable
debido a la contaminación, a la rápida escorrentía, a la falta de manejo y a los promedios
de alta evaporación, que no son necesarios ni deseables.
Las necesidades de productos forestales aumentan también, y, de nuevo, la política
parece ser, con demasiada frecuencia, llenar los requerimientos actuales sin preocuparse
mucho por las necesidades futuras. La conservación no significa, necesariamente, "no
usar" los recursos sino hacer un uso racional y sostenido de ellos, y esto es también una
consideración a tener en cuenta en la planificación de cuencas hidrográficas para
asegurarse de que los recursos naturales sean sabiamente utilizados.
La preservación, tanto como la conservación, es también una de las consideraciones
ambientales, y puede en sí y por sí misma constituir un "uso". Las áreas preservadas,
tales como parques nacionales y reservas tienen lugar principalmente en zonas que son
"ambientalmente" criticas; las cuencas aguas arriba, los estuarios y pantanos son
ejemplos de esto. A su vez, la preservación de la cuenca en la parte alta protege las obras
de infraestructura situadas aguas abajo tanto de la abundancia como de la escasez de
agua. La preservación de estuarios protege las actividades pesqueras en la costa y el
desarrollo en los terrenos junto a ésta, mientras que la protección de pantanos y ciénagas
actúa como un control muy eficiente de inundaciones. Ciertamente, el más alto retorno
económico sostenido de muchas regiones ocurre a menudo debido a la preservación del
estado natural de las mismas. Como consecuencia, la planificación debe también
considerar la preservación como una alternativa viable para el desarrollo.»4
4
Ídem 3.
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02-1.4 Consideraciones generales para una metodología de planificación
«Una revisión de los trabajos existentes sobre planificación señala las diversas
consideraciones que deben formar parte de una planificación de cuencas hidrográficas
que sea ambientalmente consciente. Si se utilizan estas consideraciones servirán para
orientar tanto la formulación como la evaluación de proyectos y programas alternativos
que satisfagan los objetivos del desarrollo mientras mantienen la estabilidad y
productividad ambiental.
-Objetivo ambiental. La razón para incluir un objetivo de calidad ambiental es que dicho
objetivo se convierte en parte integral de todo el proceso de planificación, la que deberá
ser tratada en cada uno de los distintos niveles. Más aún, dicho objetivo sirve para que
los miembros del equipo de planificación vean el problema de la calidad ambiental como
una consideración a tener en cuenta cuando formulen y evalúen las estrategias y
proyectos.
Las bases legislativas para definir explícitamente las consideraciones ambientales como
un objetivo de desarrollo varían, por supuesto, entre países y regiones. Sin embargo, en
la mayoría de los países ya existen leyes que proveen una base legal para incorporar la
protección ambiental como un objetivo de la planificación. Las leyes que gobiernan el uso
de la tierra, el manejo y el uso de los recursos naturales, la calidad ambiental, el desarrollo
social y la protección a la salud y al consumidor, y la legislación que ampare a un número
de entidades gubernamentales, pueden proporcionar esas bases. Un ejemplo extraído
entre muchos es el de la Ley General de Aguas (Gobierno de Perú, 1969), que declara
que todas las aguas que se encuentran dentro del territorio peruano son propiedad del
Estado, y que el Gobierno, a través de su Administración de Aguas, formulará las políticas
generales para el uso y fomento del agua, y planificará y administrará su conservación y
su uso racional.
La Sección II de esa ley confiere poder a la Administración de Aguas para dictar y aplicar
los instrumentos necesarios a fin de evitar, por cualquier motivo, la pérdida de ese
recurso. Más aún, cada usuario está obligado a no perjudicar a otros con el uso de este
recurso, y la ley prohíbe la descarga de residuos que pudieran contaminar el agua en un
grado que ponga en peligro la salud de la población o el desarrollo normal de la fauna y
la flora.
Igualmente, la legislación que dio vida al Ministerio del Ambiente y de los Recursos
Naturales Renovables de Venezuela tiene, como primer objetivo, el establecimiento de
principios para la conservación, protección y mejoramiento del medio ambiente en
Venezuela (Gobierno de Venezuela, 1976), y la política declarada de dicho Ministerio es
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"... dar principal atención a la participación del Estado en la planificación, administración
y uso de los recursos naturales renovables a fin de contribuir a la conservación, defensa
y mejoramiento del medio ambiente humano en Venezuela" (MARNR, 1977).
También existen acuerdos y convenciones internacionales que deben ayudar a orientar
los objetivos de la planificación de países y de aquellas entidades internacionales que
responden a solicitudes de asistencia para la planificación. Uno de esos instrumentos es
la Convención de 1940 sobre Protección Natural y Preservación de la Vida Silvestre
en el Hemisferio Occidental. Casi todos los países miembros de la OEA firmaron y/o
ratificaron esta Convención, la cual los compromete a dar los pasos necesarios para el
manejo y conservación de su flora y fauna. La Resolución 218 de la Sexta Asamblea
General de la OEA, año 1976, dice: "... exhortar a los Estados miembros para el
cumplimiento de la Convención mediante la cooperación mutua en actividades tales como
la investigación científica y la cooperación y asistencia en relación con la flora y la fauna
silvestres..." y "... la adopción de medidas tendientes a conservar la flora y la fauna
silvestres y a proteger las especies que están en peligro de extinción".
-Tratamiento específico de las consideraciones ambientales a través del proceso
de planificación. Debido a la naturaleza del proceso de planificación, es necesario hacer
un tratamiento explícito de las consideraciones ambientales durante toda la etapa de la
planificación. El desarrollo de proyectos, desde la presentación del objetivo hasta la
ejecución del programa es de una rigidez que va siempre en aumento. Por lo tanto, la
entrada en la actividad se hace más y más difícil después que el proceso se ha iniciado.
La colocación de las necesidades ambientales al comienzo ayuda a asegurar que serán
tratadas durante todo el proceso con bajo costo adicional, evita las confrontaciones entre
el desarrollo y los aspectos ambientales, y proporciona información adicional para la
formulación y evaluación de proyectos.
En este aspecto se hace importante la composición del equipo que lleva a cabo el estudio
a nivel de reconocimiento. Dado que el propósito de este equipo es desarrollar todos los
objetivos y definir el programa de trabajo, así como las disciplinas necesarias y los
términos de referencia para el siguiente nivel, deberá incluir un especialista en medio
ambiente.
En cualquier trabajo de ingeniería está implícita la necesidad de contar con un
levantamiento topográfico; sin embargo no existen pautas para ninguna clase de
planificación geográfica que no incluya una presentación explícita en lo referente a la
clase y detalle del levantamiento topográfico requerido para la planificación de esa área.
Las consideraciones ambientales, por su parte, no requieren menos. Aparte del potencial
para hacer caso omiso de las consideraciones ambientales que no estén explícitamente
enunciadas existen problemas de precisión, dirección, utilidad y costos que no pueden
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definirse sin declarar explícitamente las consideraciones ambientales y parámetros
pertinentes al estudio. ¿Cuál es el grado de precisión necesario? ¿Cuáles serán los
términos de referencia para el técnico? ¿Cuál es la disciplina necesaria y cómo va a ser
integrada dentro de todo el ejercicio de planificación? ¿Cuánto costará y cómo se utilizará
la información? Estas son preguntas a las que hay que contestar si acaso se quiere
tener un insumo ambiental adecuado a los requerimientos formales de la Autoridad
Ambiental con jurisdicción en la orientación, supervisión y desarrollo del proyecto
hidroenergético; preguntas, en fin, semejantes a las que habría que contestar para
trabajar en cualquier otro tipo de problema. Pero esas preguntas pueden contestarse
únicamente si las consideraciones son bien explícitas.
-Consideraciones sobre la dinámica y las interacciones. El mundo que habitamos es
de acción y de interacción, de causa y efecto, de movimiento y de cambio tanto en el
tiempo como en el espacio, y el equipo de planificación tiene que poner atención a la
naturaleza y significado de estas interrelaciones. Con seguridad, resulta más difícil medir
las propiedades de un sistema que medir su estado actual, pero sólo unas pocas
observaciones bien escogidas en el sistema pueden proveer una buena cantidad de
información útil. El número y tamaño de los árboles de un bosque podría ser importante
para los propósitos de la planificación, pero de igual importancia es el papel que
representa ese bosque en el control de la erosión, en el abastecimiento de agua y como
fuente de alimentos, y el valor de su caudal genético, así como su potencial de reemplazo,
su etapa de sucesión y su posición en el ciclo de nutrientes pueden ser igualmente
importantes para esos mismos fines de planificación.
Algunas técnicas bastante confiables han sido elaboradas en el análisis de sistemas, las
cuales pudieron ser y han sido provechosamente usadas en la planificación (Walters,
1974). Afortunadamente pueden utilizarse a casi todos los niveles de refinamiento y jugar
un papel importante en la organización del estudio y en el análisis de los ecosistemas
involucrados. El valor de estos métodos de análisis puede verse en los resultados de un
estudio del efecto ambiental del desarrollo hidroeléctrico en la zona de James Bay, en
Quebec. En dicho estudio, el uso de las técnicas de modelado mostró unos 26 impactos
que tienen un valor opuesto a los que fueron sugeridos por los especialistas en recursos
naturales que definieron dichos impactos sobre la base de análisis intuitivos.
-Uso de equipos interdisciplinarios. La naturaleza integral de nuestro ambiente exige
el uso de equipos interdisciplinarios de planificación. En el pasado, la mayor parte de la
planificación de cuencas hidrográficas era llevada a cabo por ingenieros, economistas e
hidrólogos para propósitos sectoriales bastante restringidos. Sin embargo, a medida que
los objetivos de la planificación de cuencas hidrográficas se expande para rodear otros
intereses que los de las obras de construcción o de control de los ríos, hay también
necesidad de incluir otras disciplinas en un papel que es más que el de la simple consulta.
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Las ramificaciones del desarrollo de cuencas hidrográficas son demasiado amplias y las
posibilidades de error muy grandes para que su planificación sea dejada en manos de un
grupo más o menos homogéneo. Ciertamente, el problema con el término "intangible" es
que lo que puede ser intangible para un ingeniero o un economista puede ser bien
comprendido por un sociólogo, un antropólogo, un epidemiólogo o un ecólogo. Debido a
que lo opuesto también es cierto, los equipos interdisciplinarios de planificación se hacen
necesarios. Esto significa un equipo que trabaje hacia un objetivo específico, sea de
ingeniería, social o ambiental. Debe incluir suficiente número de disciplinas para cubrir
cualquiera de los problemas que se anticipen. La interacción formal o informal entre los
miembros del equipo debe ser alentada para permitir la formulación de proyectos más
completos.
-Coordinación en la planificación de cuencas hidrográficas con otras entidades de
planificación. Aunque los límites de una cuenca hidrográfica pueden por lo general
definirse con precisión, la planificación influye y es influenciada por las condiciones que
existen fuera de esos límites. Hay unidades de planificación que son más grandes que
una cuenca hidrográfica o diferentes a ella, y debido a que los datos se obtienen a
menudo sobre la base de esas unidades, por lo general componen una buena base para
la planificación socioeconómica. Sin embargo, la cuenca hidrográfica es también una
unidad cuyos procesos actúan conjuntamente a pesar de los límites políticos que la
cruzan o que son impuestos sobre ella. El agua, sin un gran insumo de energía, corre
montaña abajo. Debido a esto y a las interacciones resultantes, existen posibilidades de
que con el desarrollo se produzca un daño ambiental a todo lo largo del sistema de
drenaje, ya sea que dicho sistema incluya o no una o varias entidades de planificación,
tanto municipales como regionales, estatales, nacionales o internacionales. Es debido a
este daño que la cuenca hidrográfica tiene que ser considerada en una planificación
ambiental válida. No obstante, lo que interesa aquí no es necesariamente formar una
unidad de planificación con límites geográficos que coincidan con los de la cuenca
hidrográfica. Lo principal es que la cuenca sea mantenida intacta como un enfoque de
planificación.
No toda planificación necesita hacerse con el mismo detalle o intensidad a través de toda
la cuenca, ni tampoco tiene por qué hacerla una sola entidad. Sin embargo, el agua que
hay disponible aguas arriba debe ser mantenida en cuanto a calidad y cantidad de modo
de llenar los requerimientos de la cuenca. Estos requerimientos incluyen el agua
necesaria para la bocatoma de algún canal que la lleve fuera de la cuenca; la altura de
carga suficiente para generar energía hidroeléctrica; cantidades suficientes de agua para
riego o para usos municipal e industrial, y un adecuado flujo al estuario para que sirva de
apoyo a la cadena alimenticia de la cual depende la actividad pesquera fuera de la costa.
Sean cuales fueren los mecanismos, arreglos y estructuras jerárquicas que requieren las
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  • 1. Copyright © - Derechos reservados ®- JHGL DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─ CUADERNO 02 ─ MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL Jorge Hernán Gil Laverde | Hidrología-Hidráulica-Hidrogeología-Geotecnia 2017-04-08 Rio San Juan – SW (Pueblorrico – Ciudad Bolívar)
  • 2. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 1 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ PERFIL: Pregrado con mención en Hidráulica y Vías, especializado en: Geotecnia y Cimientos, Patología de la Construcción y Docencia Investigativa Universitaria con Maestría en Gestión Ambiental y de la Calidad en obras civiles y PhD en hidráulica y procesos hidrológicos orientado a garantizar ambiental y operativamente las obras hidráulicas en centrales hidroeléctricas, y diplomado en: Gestión del Aseguramiento de la Calidad, Project Definition Rating Index-Adaptado para proyectos IPC, Interventoría, Diseño Sismo- resistente, Gestión Integral de Riesgos y Análisis y Diseño de Estructuras Especiales, con más de 40 años de experiencia en supervisión, operación, mantenimiento, diseño y construcción de obras civiles en todos los campos de la Ingeniería Civil que ha logrado culminar con éxito alrededor de 300 proyectos por valor de USD$250,000,000.00, jubilado de Empresas Públicas de Medellín E.S.P. desde septiembre 1o. de 2008, y que se ha desempeñado desde entonces en el diagnóstico y factibilidad de proyectos de generación, rehabilitación, modernización y repotenciación de obras de Ingeniería Civil como Consultor-Gerente Técnico de la firma colombiana ICATER S.A.S. y Profesional Asesor como Ingeniero Civil Ajustador de Pérdidas en la firma colombiana FRACTALRYS S.A.S. Ha participado como Gerente de Proyecto para el CONSORCIO CHINGAZA, responsable del mantenimiento de los túneles y sistema de conducción del Acueducto de Bogotá. Auditoría a los diseños de detalle de la firma SEDIC S.A. para la firma AGUA Y ENERGÍA S.A. de los proyectos hidroeléctricos San Andrés II, Chorcha y Gualaquita en Panamá. Interventoría de la planta de MDF de TABLEMAC-Barbosa (Ant.) como Director de Proyecto para la firma INDISA S.A. Desarrollador independiente de proyectos PCH, como:  PCH La Victoria (≈ 7 MW), quebrada Las Yeguas (Abejorral)  PCH El Limón (≈ 40 MW), río San Juan (Andes-Betania)  PCH San Antonio (≈ 8 MW), río Bolívar (Ciudad Bolívar)  PCH Vequedo I y II (≈ 5 MW), quebrada Vequedo (Valparaíso-Caramanta)  PCH La Bonita I y II (≈ 7 MW); quebrada La Trapichera (Gómez Plata)  PCH La Dorada: Remolino, La Dorada y La Cristalina (≈ 60 MW), río San Juan (Pueblorrico-Hispania-Ciudad Bolívar-Salgar) Entre un sinnúmero de potenciales desarrollos hidroenergéticos, actualmente, en proceso de conceptualización, caracterización y diagnóstico. ------- REVISIÓN GENERAL Y ASESORÍA  RICARDO JOSÉ VARELA LUGONÉS __ Ing. Civil, PhD Hidrología e Hidráulica _ U.M. - Uruguay  LUIS CARLOS VÁSQUEZ REY __ Ing. Electromecánico, MsCn Electrohidráulica _ UNAM - México Compilador: JORGE HERNÁN GIL LAVERDE Ingeniero Civil_1978_M.P. 05202 — 01899 ANT – 1980-06-25 Especialista en Geotecnia y Cimientos_1986 MsCn en Aseguramiento Ambiental y de la Calidad en obras civiles_2005 PhD en Idraulici e Processi Idrologici - Garanzia Ambientale E Di Qualita In Opere Civili_2013 ------- 30 años (Entre 1978 y 2008) al servicio de Empresas Públicas de Medellín S.A. E.S.P.: 5 años en la Gerencia Aguas, 5 años en la Gerencia Telecomunicaciones, 20 años en la Gerencia Energía- Subgerencia Operación Generación. De 2009 a la fecha (2015-03-15) ha ejercido como Consultor Independiente en la asesoría de desarrollo de proyectos de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas – PCH, entre otras actividades de su competencia profesional.
  • 3. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 2 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ DIAGRAMAS DE FLUJO PARA DESARROLLAR PROYECTOS DE PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS - PCH
  • 4. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 3 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ EXPLICATIVO PARA EL FLUJOGRAMA DE PLANEACIÓN Y DESARROLLO DE UN PROYECTO DE PCH EN FUNCIÓN DE FACTORES: DE AMENAZA, VULNERABILIDAD Y RIESGO Un Estudio de Amenazas, Vulnerabilidad y Riesgo describe específicamente la situación de un proyecto hidroeléctrico del tipo PCH en términos de la amenaza generada por el potencial impacto de cuatro fenómenos naturales:  Inundaciones,  Deslizamientos,  Incendios forestales,  Sequía. De manera general, las áreas bajo amenazas se podrían determinar mediante un doble proceso de investigación:  Por un lado, se deberá rescatar el conocimiento popular o local sobre Eventos Extremos que podrían afectar las áreas de influencia directa e indirecta, mediante talleres participativos y visitas e indagaciones de campo con informantes o conocedores locales.  Por el otro lado, se deberá realizar Estudios Técnico Científicos liderados por especialistas en hidrología, geología y recursos naturales. Para llevar a cabo el proceso de estudios de amenazas, se podría establecer talleres participativos (presentación inicial, análisis participativo de eventos extremos, resultados del análisis de eventos extremos e integración con visión comunitaria). En los precitados talleres deberá promoverse y congregarse la mayor participación regional y comunitaria posible por evento y/o campaña. La metodología a aplicar para determinar y caracterizar las áreas amenazadas podría implementarse, así:  Durante los dos primeros meses de trabajo, se deberá acopiar la información disponible sobre las áreas de influencia directa e indirecta.  En paralelo, se deberá efectuar un taller de análisis participativo de eventos extremos (inundaciones, deslizamientos, incendios y sequía) y planificar la investigación de campo junto con comités especializados, dentro de la línea participativa de Estudio de Eventos Extremos.  Se deberá indagar en campo los sitios impactados por Eventos Extremos reportados por los pobladores locales y registrar sus impactos (inundaciones y
  • 5. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 4 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ deslizamientos), recoger la cuantificación de los desastres causados, fecha, hora del evento, duración, recurrencia.  En paralelo, los especialistas (hidrólogo y geólogo) deberán realizar los Estudios Técnico-Científicos sobre inundaciones y deslizamientos. El geólogo deberá aplicar campañas en campo para verificar con los pobladores locales si su análisis de gabinete es consistente con los sucesos evidentes y la realidad del entorno en estudio.  Los resultados del estudio participativo de Eventos Extremos se deberán socializar en un taller que permita validar los resultados del trabajo de campo.  Finalmente, se deberá realizar en escritorio la integración entre análisis participativo de Eventos Extremos y Estudios Técnico-Científicos, generando polígonos integrados de inundaciones y deslizamientos, y los resultados deberán presentarse y validarse con el (los) comité (s) local (es) de gestión de riesgos convocando un taller final de integración/socialización. Hasta las evaluaciones de amenazas del proyecto hidroeléctrico viene como IDEA/PERFIL, un momento antes de proceder a solicitar tanto las certificaciones ante el M.I. como los permisos de estudio ante la C.A.R. con jurisdicción. Para la etapa de evaluaciones de vulnerabilidad del proyecto hidroeléctrico se está adelantando entre PERFIL/PREFACTIBILIDAD, y está entre el desarrollo de los estudios estipulados por el permiso, el informe final del permiso o el diagnóstico multicriterio de alternativas (D.M.A.-D.A.A.). Un desastre es la manifestación de vulnerabilidad de una amenaza con un impacto superior al mecanismo de la población afectada para tolerarlo. La vulnerabilidad puede definirse como la capacidad disminuida de una persona o un grupo de personas para anticiparse, hacer frente y resistir a los efectos de un peligro natural o causado por la actividad humana, y para recuperarse de los mismos. Esta incapacidad de resistencia cuando se presenta un fenómeno amenazante, o incapacidad para reponerse después de que ha ocurrido un desastre es lo que califica si una persona o grupo de personas es más vulnerable o menos vulnerable ante una amenaza de la naturaleza. Para terminar, la etapa de evaluaciones de riesgo del proyecto hidroeléctrico se adelanta entre FACTIBILIDAD/INGENIERÍA DE DETALLE, que comprende el desarrollo del estudio de impacto ambiental del proyecto y su licenciamiento hasta la etapa de puesta en marcha que involucra toda la FASE III del proyecto hidroeléctrico. En relación con la gestión del control del riesgo en este tipo de proyectos, lo primero que se debe conocer es que estos proyectos conllevan un alto riesgo por naturaleza; pero, ¿qué significa el término riesgo? Se debe partir de la base de que el riesgo es un concepto ambiguo y abstracto, difícil de definir y aún más difícil de medir y cuantificar (Raftery, J. 1994). Siguiendo la definición del diccionario de la Real Academia
  • 6. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 5 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ Española, riesgo es: “Contingencia o proximidad de un daño”. De esta forma, la forma tradicional de entender un riesgo es el factor o las características del proyecto que aumentan la probabilidad de consecuencias adversas en el mismo. No obstante, y como explicaremos más adelante, existe un enfoque más moderno de riesgo que hace referencia tanto a las posibles consecuencias negativas como a las potenciales consecuencias positivas. Para intentar arrojar algo de luz al concepto de riesgo, se podría definir como la multiplicación de las consecuencias negativas o positivas (beneficios o pérdidas) del peligro por la probabilidad de que dicho peligro se materialice (Bunni, N. 2002): Riesgo = Consecuencias x Probabilidad En este sentido, se debe matizar que estas consecuencias (positivas o negativas) son los errores en las estimaciones realizadas. Es decir, una vez tengan lugar las consecuencias y efectos del proyecto en la realidad, dichos efectos pueden ser mejores o peores a los previstos anteriormente. Por lo tanto, el riesgo es un concepto inherente a la incertidumbre acerca de lo que ocurrirá en el futuro. Cuanto mayor sea la incertidumbre más ambiguo e impredecible será dicho riesgo. Teniendo en cuenta la expresión anterior, es posible clasificar los riesgos en cuatro tipos (Raftery, J. 1994):  riesgos con alta probabilidad y alto impacto;  riesgos con baja probabilidad pero con alto impacto;  riesgos con alta probabilidad pero bajo impacto; y  riesgos con baja probabilidad y bajo impacto. Consecuentemente, a la hora de analizar, de mitigar los riesgos de un determinado proyecto y de establecer los sistemas de control, conviene centrarse en los riesgos con un impacto alto en el mismo. Por otro lado, debemos tener en cuenta que en el concepto de riesgo existe un importante factor subjetivo. Aunque suelen apoyarse en datos objetivos, la mayoría de las decisiones empresariales se basan en la interpretación subjetiva del sujeto decisor. Consecuentemente, la actitud y personalidad del sujeto decisor también juegan un papel fundamental a la hora de clasificar, cuantificar y asumir riesgos. Así, el proyecto ha caminado desde la idea hasta su implementación incluyendo una referencia a la preparación de los planes de manejo ambiental, de contingencia y de mitigación de riesgos.
  • 7. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 6 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ DESARROLLO DEL PERMISO DE ESTUDIO
  • 8. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 7 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─
  • 9. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 8 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ CRONOGRAMA DE LA A.N.L.A. PARA LICENCIAMIENTO DESDE D.A.A.
  • 10. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 9 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─
  • 11. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 10 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ SUMARIO Esta compilación corresponde a una serie de estudios preliminares para la instalación de nuevas Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH) en Colombia y/o la reconstrucción, rehabilitación, recuperación, repotenciación de PCH existentes en operación o fuera de servicio. La compilación ha sido modelada tanto para el novato como para el experto, pero más con una finalidad divulgativa que simplemente especializada. Se espera que el lector adquiera la formación sobre qué se necesita para llevar a buen término un proyecto de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH) y cómo dirigirlo correctamente. No pretende ser un tratado, que con probabilidad demanda muchos tomos, ya que puede incluir, por ejemplo, el origen lógico de las fórmulas aplicables o el cálculo más meticuloso de una estructura hidráulica, lo que no sería bastante accesible para un público amplio. Tampoco se reduce a un manual, indicador de algún procedimiento sobre cómo hacer y guiar las cosas paso a paso, con el agravante de ser difícil que llegue a describirlo todo, de carecer de un marco teórico completo y de no proporcionar al ingeniero una instrucción cabal para realizar con eficiencia y seguridad alguna obra civil, pero si se ha estructurado en quince (15) cuadernos didácticos que pretenden recoger tanto lo escrito, específicamente, sobre el tema como lo adquirido por el compilador en sus años de experiencia y práctica de la ingeniería hidráulica. Desde luego, aquí se sobrentiende la necesidad de un conocimiento científico previo y consolidado, pero no se promete agotar el ámbito de los diversos estudios técnicos requeridos para un proyecto exitoso de pequeñas centrales hidroeléctricas, puesto que cada uno ocuparía un volumen. Expresado con un tono académico e íntegro, de manera que no ha de sorprender la multitud de referencias de consulta, esta compilación puede ser útil como una introducción general y panorámica. En este sentido, sería provechoso tanto para los estudiantes universitarios de ingeniería (civil, mecánica o eléctrica) como para los especialistas que se interesen en todos los aspectos desde una óptica gerencial y también en la posterior profundización de algún conocimiento específico. Términos como densidad, gravedad, salto, potencia, energía, caudal, etc., son usuales aquí. El concepto de alguno de ellos se explicará, pero los otros se asumirán de antemano como asimilados. El lector ya debe saber algunas nociones básicas de topografía, mecánica de fluidos, hidráulica, hidrología, estructuras, geología, geotecnia, costos y presupuestos, entre otras, sin las cuales no sería adecuada la comprensión del tema de las PCH, que es precisamente multidisciplinar y relativamente avanzado. Dicho sea de
  • 12. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 11 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ paso, existen numerosos textos excelentes con los que se puede aprender o recordar los principios fundamentales, como el de Robert Mott (2006) y de Ven Te Chow (1994), por mencionar al menos los relativos a la mecánica del agua y las estructuras que la transportan (tuberías, bombas, turbinas, canales). Sin embargo, es presumible que en Hispanoamérica se echa en falta un documento que recoja un minucioso estado de la cuestión sobre este tema concreto. La información disponible en Internet es copiosa y dispersa, predominantemente publicada como tesis o trabajos de grado en universidades o como informes o manuales en sociedades gubernamentales y no gubernamentales, a veces sin edición o descuidada, con enfoques y metodologías no siempre iguales, si bien es cierto que se trata de una tecnología versátil y adaptable al terreno, por lo que difiere en cuanto a la configuración, no al principio de funcionamiento y el propósito mínimo común de producir la electricidad. El proyecto de una pequeña central hidroeléctrica —en adelante el acrónimo PCH, oficial y válido para el singular y el plural— exige la participación de profesionales de distinta índole, entre ellos varios especialistas acreditados. Consta normalmente de ocho fases, cada una dependiente de análisis, evaluaciones y gestiones administrativas: 1. Preliminar (Estructuración de la idea: Conceptualización, caracterización, perfil y diagnóstico del proyecto hidroeléctrico). 2. Prefactibilidad (Desarrollo de los componentes de la idea del proyecto hidroeléctrico y de sus alternativas de solución). 3. Factibilidad (Formalización de la idea y establecimiento de la alternativa más aconsejable para la configuración final del proyecto hidroeléctrico o aplicación de la ingeniería básica). 4. Construcción (Aplicación de la ingeniería de detalle, construcción y puesta en marcha del proyecto hidroeléctrico). 5. Contingencia, riesgo y manejo ambiental en el proyecto hidroeléctrico (Estructuración y aplicación de planes de manejo ambiental y contingente, de control integral de riesgos, de seguridad industrial y salud ocupacional). 6. Operación y monitoreo del proyecto hidroeléctrico (Desarrollo de actividades de puesta en marcha y de supervisión y vigilancia de obras y equipos). 7. Mantenimiento (Administración y atención predictiva, preventiva y correctiva de obras y equipos del proyecto hidroeléctrico). 8. Desmantelamiento (Actividades de abandono del proyecto hidroeléctrico). Esta compilación enfatiza en las dos primeras fases, indicadas en los numerales 1 y 2, pero también aborda y comenta las restantes, a fin de ofrecer una idea pormenorizada del conjunto. Por esto, contiene ocho partes, junto con la primera y la última, donde se
  • 13. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 12 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ habla, respectivamente, de los contextos justificativos de la implementación de las PCH, de la definición y clasificación de esta obra ingenieril, del inventario de las existentes en Colombia y del concepto de la potencia hidráulica bruta, como de las instituciones del país y las leyes referentes a la energía eléctrica. Cabe decir que muchos textos existentes sobre las PCH, grosso modo, tienden a delimitar el contenido en cinco secciones: 1) la conceptualización básica; 2) la potencia teórica estimada; 3) los estudios técnicos necesarios; 4) el análisis económico-financiero; 5) el dimensionamiento de las obras civiles, y 6) la selección de los equipos electromecánicos y electrohidráulicos. Pero no describen todas las fases del proyecto, por lo que este conjunto de cuadernos puede significar una contribución en este caso.1 Sin duda, luego del importante y riguroso estudio de impacto ambiental (EIA), perteneciente a la fase de factibilidad, y de otorgarse la debida licencia ambiental por la institución pertinente, sin la que obviamente no es posible proseguir a la fase de construcción, se realizan los diseños de detalle, esto es, la ingeniería concerniente con precisión y exactitud a la cuarta sección. Se ha de advertir que el EIA en Colombia no es obligatorio cuando la PCH es igual o menor de 10 MW en las zonas no interconectadas (ZNI), según el artículo 9 del decreto 2820 de 2010 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT). La legislación colombiana en lo que concierne a los temas ambientales y de generación de energía eléctrica orientan los requerimientos a la preservación, mantenimiento y desarrollo real, serio y tangible del medioambiente y de los ecosistemas terrestre e hidrobiológico con aseguramiento integral de la sostenibilidad ecosistémica en las áreas de influencia donde se establezca un proyecto hidroeléctrico. Desde la década del 70 el país se ha visto abocado a experimentar un dinamismo desenfrenado sobre el cumplimiento mínimo de mínimos que deben atender los interesados en obtener una concesión de aguas y/o una licencia ambiental que les permita explotar una cuenca hidrográfica con el propósito de generar energía hidroeléctrica. En ese orden cronológico se ha listado la normativa vigente, a saber:  Decreto – Ley 2811 de 1974 por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente.  Ley 99 de 1993 por la cual se implementa el Código de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente.  Decreto 1753 de 1994 que reglamenta, además, el contenido del Diagnóstico Ambiental de Alternativas (DAA). 1 Un antecedente sería el documento de Terra & Schenzer (2012), que menciona tres fases desde la perspectiva del impacto ambiental: construcción, operación y clausura. También el del editor Ordoñez Canales (s.f.).
  • 14. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 13 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─  Decreto 1728 de 2002 que complementa la reglamentación sobre expedición de licencias ambientales.  Decreto 1180 de 2003 que modifica y deroga algunos artículos sobre la expedición de licencias ambientales.  Decreto 1220 de 2005 que nuevamente modifica y deroga artículos sobre la expedición de licencias ambientales.  Decreto 2820 de 2010 que reglamenta el Título VIII de la Ley 99 de 1993 sobre licencias ambientales.  Decreto 2041 de 2014 que nuevamente reglamenta el Título VIII de la Ley 99 de 1993 sobre licencias ambientales.  Decreto 1076 de 2015 que establece la Metodología General para Presentación de Estudios Ambientales, los términos de referencia y la normativa ambiental vigente. (Decreto Único Reglamentario del Sector Ambiente y Desarrollo Sostenible).  Resolución 097 de 2017 por la cual se crea el Registro Único de Ecosistemas y Áreas Ambientales y se adoptan otras disposiciones.  Decreto 050 de 2018 que modifica parcialmente el Decreto 1076 de 2015. Ahora bien, con la reglamentación interiorizada, se traza una ruta de cumplimiento de actividades y entregables, cuya meta es obtener la licencia ambiental del proyecto a diseñar, construir, administrar, operar y mantener. Generalmente, se deberá trazar un itinerario consensuado entre: promotor inversionista, promotor desarrollador y consultores que, como mínimo, tendrá que cumplir las siguientes etapas: -PASO 1:  Conceptualización, caracterización y diagnóstico de la idea proyectual a desarrollar sobre una hoya hidrográfica para producción de energía eléctrica.  Solicitud de la certificación de existencia o no de Grupos Étnicos en función del prerrequisito que haya en la Corporación Autónoma Regional (CAR) con jurisdicción.  Solicitud de Permiso de Estudio a la CAR con jurisdicción. -PASO 2: Recepción de la resolución que autoriza el Permiso de Estudio.  Contratación de Consultores para realizar las actividades y establecer los entregables que el promotor desarrollador está obligado a cumplir en la CAR.  Solicitud del Permiso de Colecta.  Recepción de la resolución que autoriza el Permiso de Colecta.
  • 15. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 14 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ -PASO 3: Desarrollo del Permiso de Estudio:  Localizar exactamente, mediante coordenadas, la cuenca, subcuenca o microcuenca objeto del proyecto.  Ubicar y delimitar el área de influencia del proyecto objeto de estudio, amarrado al sistema de Referencia Magna Sirgas. Especificar las planchas del IGAC en escala 1:10.000 que cubren el área de estudio (Coordenadas máximas y mínimas del área de influencia del proyecto).  Localizar cartográficamente el tramo en el que se pretende desarrollar el proyecto, estructurando la siguiente información (delimitar polígonos): - Coordenadas de los sitios de captación y restitución. - Altura del salto o salto neto en metros (m). - Longitud del tramo solicitado en kilómetros (km). - Caudal aprovechable en metro cúbico por segundo (m3/s). - Caudal mínimo de generación en metro cúbico por segundo (m3/s). - Longitud del pondaje, si hay lugar a ello, en metros (m). - Ancho promedio del pondaje, si ese es el caso, en metros (m).  Describir, planificar y realizar con detalle las actividades que se pretenden ejecutar para cumplir con los entregables del estudio y adicionalmente: - Verificar si la corriente hídrica cuenta con Plan de Ordenamiento y Manejo de la cuenca (POMCA), si hay lugar a ello, el proyecto debe ser compatible con lo propuesto en dicho plan. - Consultar e incluir, en la evaluación ambiental, las restricciones ambientales existentes en la zona que devienen del registro del componente florístico, incluyendo la identificación, clasificación y sectorización de los diferentes tipos de cobertura; sobre esta delimitación se distribuirán las parcelas de muestreo de acuerdo con el estado sucesional para obtener información relacionada con aspectos cualitativos y cuantitativos. Las parcelas son opcionales dependiendo de las necesidades de estudio del usuario. - Estructurar los parámetros morfométricos de la cuenca objeto de estudio: área, perímetro, forma (factor de forma), longitud del cauce principal, cota máxima, cota mínima y pendiente. - Estructurar los parámetros geomorfológicos: descripción de la red de drenaje, forma del relieve y procesos morfodinámicos (cartografiables a la escala de estudio). - Estructurar todos los elementos de la geología regional de la cuenca objeto de estudio, así: describir las unidades litológicas y estructuras de tipo fallado y plegamientos de tipo regional presentes en el área de estudio
  • 16. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 15 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ con respecto al mapa de amenaza sísmica y aceleración pico esperada de conformidad con la legislación sismorresistente vigente. - Evaluar Amenaza, Vulnerabilidad y Riesgo: Inventario en la cuenca de procesos potenciales o activos de erosión hídrica o superficial, movimiento en masa, avenidas torrenciales, inundaciones lentas, sismos, movimiento en masa, incendios forestales, procesos tecnológicos o antrópicos y evaluación de la amenaza, vulnerabilidad y riesgo en relación con los mismos (indicar: fecha del evento, magnitud, localización y afectaciones). - Estructurar la información sobre aforos conocidos: identificando y caracterizando los sitios de aforo efectuados en el estudio, especificando ubicación y levantamiento de secciones hidráulicas, frecuencias de monitoreo, resultados obtenidos (serie histórica) y el acopio de otros aforos existentes para la fuente (información primaria). - Realizar el análisis hidrológico: Estructurar, presentar y desarrollar la metodología utilizada para el cálculo de los caudales: ecológico, objeto de concesión, mínimo de generación, medio mensual multianual, promedio diario y mínimo para los siguientes períodos de retorno: 2,33 – 5 – 10 – 25 – 50 y 100. - Estructurar y determinar las características climáticas de la cuenca en estudio: Temperatura media, precipitación media anual, evapotranspiración, humedad relativa, brillo solar y demás información climatológica necesaria para homologar el desarrollo del proyecto. - Inventariar las estructuras hidráulicas existentes en el área de estudio. - Estimar la demanda de agua en el área de estudio (incluye la totalidad de usuarios: legalizados o no). Respecto a usuarios legalizados, la información podría ser consultada a la Autoridad Ambiental. - Estructurar el componente sociocultural: Levantar la información que corresponda sobre la población humana actual existente en el área de estudio, identificando -además- los patrimonios históricos y culturales. - Estructurar el componente económico: Describiendo las principales actividades productivas que se realizan en la zona de estudio y construyendo el mapa de usos del suelo de la misma zona de estudio.  Incluir, además, la siguiente información: - Definir etapas de desarrollo del proyecto, prediseño de obras, evaluación económico-financiera, evaluación preliminar ambiental, planes de mitigación, monitoreo y seguimiento; aerofotografías comentadas. - Especificar los aspectos relacionados con la toma de muestras de agua (metodologías y técnicas), suelo, fauna y flora; para lo cual se deberán identificar en cartografía los sitios de toma de muestras. - Vincular los habitantes de la zona y la comunidad, en general, con los recursos y los fines del permiso.
  • 17. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 16 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ - Elaborar el presupuesto final para realizar la investigación. -PASO 4: Estructurar y elaborar el correspondiente diagnóstico multicriterio de alternativas (D.M.A. y/o D.A.A.) del proyecto hidroeléctrico.  Solicitar, con base en los resultados del permiso de estudio, pronunciamiento ante la autoridad ambiental competente, si requiere o no de la presentación de un Diagnóstico Ambiental de Alternativas (D.A.A.) o por el contrario la realización de un Estudio de Impacto Ambiental (E.I.A.), para obtener la Licencia Ambiental de acuerdo con los lineamientos del Ministerio del Medio Ambiente, para el debido desarrollo del proyecto hidroeléctrico.  Presentar, si la autoridad ambiental lo determina, el Diagnóstico Ambiental de Alternativas (D.A.A.).  Recibir el auto de la autoridad ambiental que determina la alternativa que cumple los requerimientos ambientales (CAR) e hidroenergéticos (UPME) para efectuar el E.I.A. correspondiente.  Desarrollar el E.I.A. de acuerdo con los lineamientos del Ministerio del Medio Ambiente.  Presentar el E.I.A., diseño preliminar de la línea de transmisión y estudio de conexión ante la autoridad ambiental. -PASO 5: Recibir la resolución de si o no la autoridad ambiental licencia el proyecto hidroeléctrico. ------- Para los hitos de prefactibilidad y factibilidad se deberá presentar, a la autoridad ambiental, una propuesta de socialización del proyecto hidroeléctrico: Detallando las actividades y fechas de difusión y socialización con la comunidad asentada en el área de influencia directa e indirecta. ------- Para el desarrollo de los trabajos de investigación, estudios de conceptualización- caracterización y diagnóstico, prefactibilidad y factibilidad hasta licenciamiento ambiental se ha configurado un sistema de exploración de proyectos entre 5 y 19,99 MW. Palabras claves: pequeña central hidroeléctrica (PCH), captación/bocatoma, caudal, conducción de baja presión/por gravedad, conducción de alta presión/forzada, casa de válvulas, casa de máquinas, equipo electrohidráulico y electromecánico, restitución/descarga, subestación, estudio de conexión, línea de transmisión.
  • 18. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL17 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ FILOSOFÍA DEL PERMISO DE ESTUDIO El capítulo III del Título 5 del Código de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente, adoptado mediante el Decreto-Ley 2811 de 1974, regula los permisos de estudio de recursos naturales, cuyo propósito sea proyectar obras o trabajos para su futuro aprovechamiento. Estos permisos, según los artículos 56, 57 y 58 de dicho ordenamiento, tienen las siguientes características:  Su alcance es sólo la formulación de un proyecto; por tanto, el titular no queda facultado a aprovechar el recurso.  Su vigencia es hasta de dos años, prorrogable cuando los estudios no se ejecuten en el término fijado por razones de fuerza mayor.  Mientras dure el permiso, el beneficiario tiene exclusividad para hacer el estudio.  El permisionario tiene prioridad sobre otros solicitantes de concesión; por tanto, no podrá otorgarse a terceros el uso del recurso materia de estudio.  Puede versar sobre recursos ya concedidos, en cuanto se trate de un uso distinto y no se perturbe el ya otorgado. Por mandato de los artículos 170 y 171 del Decreto-Ley 2811 de 1974, las personas que deseen generar energía hidráulica deberán solicitar concesión o proponer asociación, para lo cual, se tendrán en cuenta, además de las normas sobre concesiones de agua y/o licencia ambiental, los indispensables factores de índole ecológica, económica y social. Según el numeral I) del artículo 54 del Decreto 1541 de 1978, la autoridad ambiental puede exigir que las solicitudes de concesión de aguas y/o de licencia ambiental incluyan datos adicionales a los previstos en dicha norma.
  • 19. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 18 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ CONTENIDO ─CUADERNO 02─ Página - PORTADA 0 - PRESENTACIÓN DEL COMPILADOR 1 - DIAGRAMAS DE FLUJO PARA DESARROLLAR PROYECTOS DE PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS – PCH 2 - SUMARIO 10 - FILOSOFÍA DEL PERMISO DE ESTUDIO 17 - CONTENIDO 18 02-1 INTRODUCCIÓN 19 02-1.0 Elementos y estructuras que conforman una PCH 20 02-1.1 Glosario de las obras hidráulicas, equipos y/o elementos electrohidráulicos y electromecánicos 23 02-1.2 Caracterización preliminar de cuencas hidrográficas para generación de hidroenergía 29 02-1.3 Preservación, mantenimiento y protección del medio ambiente y control integral de impactos 33 02-1.4 Consideraciones generales para una metodología de planificación 39 02-2 BIBLIOGRAFÍA 48
  • 20. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 19 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ 02-1 INTRODUCCIÓN Para el desarrollo de una pequeña central hidroeléctrica-PCH se deben contemplar una gran cantidad de estudios y análisis. Sin embargo, los trabajos de construcción son muy reducidos en comparación con las grandes centrales hidroeléctricas, y sus impactos sobre el medio ambiente pueden ser mínimos. El objetivo general de esta compilación de quince (15) cuadernos didácticos sobre el tema de la generación hidráulica con centrales a filo de agua (de pasada y/o de agua fluyente) es realizar un estudio de prefactibilidad técnica y económica para la instalación de una PCH, por lo que, con el desarrollo aquí previsto, se pretende establecer un derrotero de caracterización, evaluación y diagnóstico de la información importante para la instalación de proyectos de este tipo en el territorio colombiano. Para ello se plantean los siguientes objetivos específicos:  Llevar a cabo una investigación acerca del tema de las PCH (elementos y estructuras que las conforman), e investigar sobre proyectos similares en nuestro país.  Recopilar información referente a las zonas donde se ubicarán los proyectos (factores ambientales, tipo de suelo, accesos, entre otros).  Recopilar datos topográficos de los sitios seleccionados, con el fin de determinar las condiciones geodésicas y altiplanimétricas que presentan.  Obtener información acerca del caudal de diseño (recopilación de datos del recurso hídrico).  Plantear todos los componentes o partes (instalaciones de obra civil, equipamiento electromecánico) que requieren los proyectos.  Llevar a cabo una estimación de la capacidad de generación de la planta y/o plantas a caracterizar.  Realizar un dimensionamiento preliminar de las obras que se van a construir, para efectos de prefactibilidad.  Realizar un presupuesto preliminar de las obras a construir y el equipo a instalar.
  • 21. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 20 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ 02-1.0 Elementos y estructuras que conforman una PCH Con este cuaderno 02 se quiere compartir una visión general de las pequeñas centrales hidroeléctricas-PCH, de forma que el interesado obtenga un conocimiento de sus principales características, componentes básicos, funcionamiento, parámetros de diseño y sus posibles impactos ambientales La necesidad urgente de generar energía eléctrica con fuentes distintas a la que se realiza con combustibles derivados del petróleo vuelve atractivas las energías renovables, dentro de las cuales destacan las PCH; porque utilizan un recurso local, que puede ser amigable con el medio ambiente, con una tecnología completamente probada y, además, porque el país cuenta con una amplia experiencia en el uso de este tipo de recurso, como se puede observar por el gran número de PCH construido en el siglo pasado y, muy especialmente, en este que transcurre. Las PCH son una energía alternativa y una tecnología ampliamente conocida y aplicada en el país para un rango muy amplio de capacidades instaladas, desde algunos kW hasta 20 MW. No existe un criterio único de clasificación de las centrales hidroeléctricas, ya que los valores de clasificación pueden variar según el país. En función de su capacidad, se pueden clasificar las hidroeléctricas en nanocentrales, picocentrales, microcentrales, minicentrales, pequeñas centrales hidroeléctricas (PCH) y centrales hidroeléctricas (CH). La clasificación que se empleó en el atlas para la generación de los mapas fue la que adoptó la UPME del Ministerio de Minas y Energía sugerida por la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE) para las centrales hidroeléctricas2 que se describe a continuación. Aun cuando existen innumerables posibles variaciones de configuración o esquema de los proyectos, las siguientes son las instalaciones más frecuentes: -Nanocentral hidroeléctrica (NanoCH). Son plantas de una capacidad instalada entre 1 W y < 500 W (< 0,5 kW), operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. -Picocentral hidroeléctrica (PicoCH). Son plantas de una capacidad instalada entre 0,5 y < 5 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. 2 Esta clasificación se adoptó debido a que en el documento citado presenta una inconsistencia; define las PCH en el rango de 500 a 10.000 kW, pero luego aplica la definición también para centrales entre 10.000 y 20.000 kW. (p. 39). Consulte <http://www.siel.gov.co/siel/documentos/documentacion/generacion/costos_indicativos_generacion_ee.pdf
  • 22. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 21 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ Esquema típico de una PicoCH Fuente: http://hidrica_pico.html -Microcentral hidroeléctrica (MicroCH). Las Microcentrales tienen una capacidad instalada entre 5 y < 50 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. La planta típica corresponde a una central de 50 kW. Esquema típico de una MicroCH Fuente: https://www.construmatica.com/construpedia/Archivo:Figura_1_Esquema_de_una_MCH.JPG Tubería de presión
  • 23. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 22 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ -Minicentral hidroeléctrica (MiniCH). Las Minicentrales tienen una capacidad instalada entre 50 y < 500 kW (< 0,5 MW), a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. Esquema típico de una MiniCH Fuente: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/53545/lunesma%F1ana_14362077462183870090915933765379.pdf?sequence=2 -Pequeña central hidroeléctrica (PCH). Las PCH tienen una capacidad instalada entre 500 y < 20 000 kW (< 20 MW), a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas y zonas interconectadas. Esquema típico de una PCH Fuente: http://revistas.sena.edu.co/index.php/inf_tec/article/viewFile/22/27
  • 24. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 23 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ 02-1.1 Glosario de hidrología y de las obras hidráulicas, equipos y/o elementos electrohidráulicos y electromecánicos -Aforo. Medición del caudal de un río o corriente. -Aforo esporádico. Medición del caudal de un río o corriente de manera eventual. -Año hidrológico. Período de doce meses que comprende un ciclo hidrológico completo, partiendo del mes en que se observan los valores mínimos. -Azud. Muro grueso, generalmente más pequeño que una presa, construido en un río para reconducir el agua hacia un canal o acequia. -Bocatoma. O captación, es una estructura hidráulica destinada a derivar parte del agua disponible desde un curso de agua (río, arroyo, o canal), desde un lago o incluso desde el mar. En ocasiones es utilizada en grandes ríos, pero su costo es bastante alto. El agua desviada se utiliza para un fin específico, como abastecimiento de agua potable, riego, generación de energía eléctrica, acuicultura, enfriamiento de instalaciones industriales, etc. Obras principales de una PCH
  • 25. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 24 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ -Cablevía. Conjunto de cable y carrito deslizante desde el cual se realizan los aforos por suspensión. -Canal de transición. Estructura diseñada para conducir las aguas hasta la conducción de baja presión o al tanque de carga. -Canal de descarga o de restitución. Estructura diseñada para conducir las aguas turbinadas nuevamente al cauce del río. Opera como desagüe del sistema hidroeléctrico. -Carga hidráulica. O altura piezométrica, es una medida específica de la presión del líquido por encima de un Datum geodésico. Por lo general, se mide como una elevación de la superficie líquida, expresada en unidades de longitud, a la entrada de un tubo piezómetro. -Casa de fuerza o de máquinas. Instalación que concentra los equipos electromecánicos directamente responsables por la producción de la energía hidroeléctrica. En ella están instalados: la caja espiral, la turbina, el generador, el sistema de excitación y el regulador de velocidad. -Casa o cámara de válvulas. Es el recinto diseñado para alojar las válvulas de control y regulación que, como su nombre indica, son útiles para controlar las variables hidráulicas del sistema (presión, caudal, nivel). Las válvulas reguladoras por tanto, en esencia, lo que hacen es dificultar el paso del fluido en mayor o menor medida dependiendo del grado de apertura y de la característica hidráulica de la válvula. Así, las válvulas de regulación son elementos que provocan pérdidas de carga o lo que es lo mismo es un elemento disipador de energía. Por tanto con estas válvulas se podrá regular el caudal de descarga, el nivel, el caudal de by-pass de la turbina, regular el caudal en una conducción o reducir la presión (válvulas de control en línea). -Cauce. Concavidad del terreno, natural o artificial, por donde corre un río, un canal o cualquier corriente de agua. -Caudal. Volumen de agua que pasa a través de una sección transversal del río en la unidad de tiempo. -Caudal medio diario. Volumen de agua que pasa a través de una sección transversal del río durante el día dividido por el número de segundos del día. -Caudal medio mensual. Media aritmética de los caudales medios diarios del mes.
  • 26. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 25 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ -Caudal medio anual. Media aritmética de los caudales medios diarios del año. -Caudal máximo instantáneo. Mayor caudal registrado instantáneamente en un período determinado. Este período puede ser un mes, un año o todo el registro. -Caudal máximo diario. Mayor caudal diario registrado en un período determinado. Este período puede ser un mes, un año o todo el registro. -Caudal mínimo diario. Caudal promedio diario más bajo registrado en un mes, un año o todo el registro. -Conducción de alta presión (tubería forzada). Es la tubería que lleva el agua a presión desde el canal de conducción o cámara de carga hasta la entrada de la turbina. -Confluencia. Unión o lugar de unión de dos o más cursos de agua. -Cuenca hidrográfica. Toda el área que tenga una salida común para su escorrentía superficial. -Curva de duración del caudal diario. Muestra el tanto por ciento del tiempo en que el caudal de una corriente es superior a cantidades diarias determinadas con independencia de la continuidad en el tiempo. -Desarenador. Estructura diseñada para retener la arena que traen las aguas conducidas por el canal de derivación y/o aducción, de baja presión o de flujo por gravedad. -Distribuidor. Es el elemento electromecánico instalado entre la tubería de presión y la turbina, su función es distribuir el caudal a presión cuando se instalan 2 o más turbinas. -Escorrentía. Volumen de agua que pasa por una sección de un río o corriente durante un período de tiempo. El período de tiempo generalmente usado es de un mes o un año. -Estación limnigráfica o fluviográfica. Estación para la determinación de caudales por medio de registro gráfico continuo de los niveles de agua. -Estación limnimétrica o fluviométrica. Estación para la determinación de caudales por medio de lecturas periódicas sobre una regla graduada llevadas a cabo por un observador. La frecuencia de las lecturas es de dos veces por día. -Estación hidrométrica. Estación en la cual se obtienen datos del agua, en los ríos, lagos y embalses, de uno o varios de los elementos siguientes: niveles, flujo de las
  • 27. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 26 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ corrientes, transporte y depósito de sedimentos y propiedades físicas, químicas y bacteriológicas del agua. -Estación hidrométrica electrónica. Estación en la cual se obtienen mediciones de niveles del agua, en los ríos, lagos y embalses, de manera continua, utilizando equipo electrónico. -Gasto sólido. Volumen de sedimento que pasa a través de una sección transversal del río en un período de tiempo determinado. Se expresa en t/d, t/mes y t/año. -Generador. Es el elemento electromecánico encargado de transformar la energía hidráulica en energía eléctrica. Elementos y equipos electromecánicos de una PCH -Hidrograma. Gráfica que muestra la variación del nivel, caudal, velocidad o de otras características de las corrientes de agua, con respecto al tiempo. -Hoya y/o cuenca hidrográfica. Territorio drenado por un único sistema de drenaje natural, es decir, que sus aguas dan al mar a través de un único río, o que vierte sus aguas a un único lago endorreico. Una cuenca hidrográfica es delimitada por la línea de las cumbres, también llamada divisoria de aguas. -Limnígrafo. Aparato que registra gráficamente las fluctuaciones de los niveles de agua en forma continua. -Limnímetro. Regla graduada que se instala en el río para leer las fluctuaciones de los niveles de agua.
  • 28. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 27 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ -Línea de transmisión. Red de transporte de energía eléctrica que integra el sistema de suministro eléctrico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a través de grandes distancias la energía eléctrica generada en las centrales eléctricas desde una subestación elevadora. -Media aritmética. Suma de un conjunto de valores dividido por su número, o suma de un conjunto de variables aleatorias dividida por el número de veces que aparecen. -Patio de transformadores. Es la zona de la subestación en la que se encuentran los transformadores de potencia con sus accesorios. -Patio de conexiones. Sitio donde se encuentran agrupados los interruptores, seccionadores, transformadores de corriente y de potencial, los descargadores de sobretensión y las trampas de onda, entre otros. -Reja coladera. Es un dispositivo que facilita la limpieza de la masa de agua que fluye por las obras de aducción-derivación, canales de conducción, desarenadores, tanques de carga, etc. -Sala o casa de control. Es el lugar en el que se encuentran alojados los tableros de control y medida, el tablero de protecciones, el de servicios auxiliares, el tablero de comunicaciones, el tablero de los medidores de energía, los cargadores, las baterías e inversores. -Sedimento. Material fragmentado transportado por el agua desde el lugar de origen al lugar de deposición. -Sedimento suspendido. Material acarreado en suspensión por el agua, el cual se deposita en el fondo cuando el agua pierde velocidad. -Sequía hidrológica. Un periodo de tiempo anormalmente seco, lo bastante prolongado para dar lugar a una escasez de agua, que se refleja en la disminución, inferior a lo normal, de los niveles de escorrentía y los lagos, y/o en la poca humedad del suelo y en el descenso de los niveles de agua subterránea. -Subestación elevadora. Instalación destinada a establecer los niveles de tensión adecuados para la transmisión y distribución de la energía eléctrica. Su equipo principal es el transformador. Normalmente está dividida en secciones, por lo general tres principales (medición, cuchillas de paso e interruptor), y las demás son derivadas. Las secciones derivadas normalmente llevan interruptores de varios tipos hacia los transformadores. Están situadas en las inmediaciones de las centrales generadoras de
  • 29. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 28 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ energía eléctrica, cuya función es elevar el nivel de tensión, antes de entregar la energía a la red de transporte y/o línea de transmisión. -Tanque de carga. Depósito desde el cual arranca o la cámara de válvulas o la conducción de alta presión (tubería forzada). Tiene la capacidad para suministrar el volumen necesario para el arranque de la turbina sin intermitencias. Debe contar con un aliviadero y/o disipador de rechazo de carga que, en caso de parada de la central, el agua sin turbinar se desagua hasta el río por un canal de reboce o canal rebosadero. -Transformador. Los transformadores elevadores de generación son el enlace imprescindible entre la central eléctrica y la línea de transmisión, que suelen funcionar día y noche a carga completa. Se deben diseñar para que resistan a una carga térmica extrema sin envejecimiento prematuro. -Vertedero. Estructura hidráulica destinada a propiciar el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales, siendo el aliviadero en exclusiva para el desagüe y no para la medición. Existen diversos tipos según la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas y/o crecientes en ríos y presas. Elementos de bocatoma con captación lateral de una PCH
  • 30. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 29 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ 02-1.2 Caracterización preliminar de cuencas hidrográficas para generación de hidroenergía «Las características biogeofísicas de una cuenca tienden a formar sistemas hidrológicos y ecológicos relativamente coherentes, y por lo tanto las cuencas hidrográficas se utilizan a menudo como unidades para la planificación del desarrollo (Dassman, et al., 1973; United Nations, 1970; Cooke, 1969). Sin embargo, el hecho de que la planificación de cuencas hidrográficas como concepto haya estado evolucionando y lo esté todavía, significa muchas cosas para mucha gente. A pesar de sus numerosas connotaciones, los recursos hídricos han sido generalmente la consideración más importante. En las etapas iniciales, la planificación de cuencas higrográficas, o la planificación de recursos hídricos tenían que ver por lo general con un problema específico, como por ejemplo el control de inundaciones, el riego, la navegación o el abastecimiento de agua para consumo humano o industrial (Forbes y Hodges, 1971). Más tarde se puso de moda el enfoque de la planificación de propósito múltiple para lograr el desarrollo de los recursos hídricos, y ello consistió en dividir el total de agua disponible de una estructura entre varios usos diferentes. Debido a que los distintos usos del agua son a menudo competitivos, surgen conflictos que hacen que el enfoque de propósitos múltiples parezca cuestionable. En cierto grado, la planificación integrada de cuencas hidrográficas fue una respuesta a este problema, ya que se trató de coordinar y desarrollar armónicamente los usos de agua de una cuenca mientras se tomaban en cuenta otros procesos de desarrollo tanto dentro de la cuenca como fuera de ella (United Nations, 1970). La idea de la planificación integral de una cuenca hidrográfica es una extensión de la planificación integrada y va más allá del recurso hídrico específico para incluir la mayor parte de los otros recursos, así como muchos aspectos de planificación socioeconómica o regional (Forbes y Hodges, 1971). Un término conexo, la planificación de recursos de agua y tierra se aplica a menudo a los "Principios y Normas para la Planificación de Recursos Relacionados de Agua y Tierra'' del Consejo de Recursos Hídricos de los Estados Unidos (U.S. Water Resources Council, 1973). Debido a que estos principios y normas propusieron originalmente cuatro objetivos equivalentes, el concepto de planificación ha sido llamado a menudo planificación de objetivo múltiple, aunque el término se utiliza algunas veces para indicar también planificación de múltiple propósito (Barbour, 1975). Estas fuerzas han tenido la tendencia de expandir la definición de planificación de cuencas hidrográficas, tanto en términos de lo que se trata dentro de una cuenca como en función de la influencia y el efecto que tienen lugar en áreas dentro y fuera de ella. Específicamente, la ingeniería moderna ha realizado transferencias en gran escala de agua y energía fuera de la cuenca (Fox, 1973), y a menudo las unidades de planificación socioeconómica no coinciden con los límites de una cuenca hidrográfica. Cuando esto ocurre, es preciso hacer una estrecha coordinación y consideración de estas unidades y
  • 31. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 30 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ sus actividades, o incluso se requiere el desarrollo de una organización más amplia que incluya las entidades de planificación existentes que tengan intereses en la cuenca hidrográfica (Sweet, 1969). Planificar para caracterizar, evaluar y diagnosticar una cuenca hidrográfica dentro de la fase de conceptualización del desarrollo hidroeléctrico es un proceso que busca soluciones a problemas y necesidades o que fomenta acciones que satisfacen metas y objetivos. En la planificación de cuencas hidrográficas el objetivo es proporcionar alternativas al encargado de tomar decisiones para el uso de los recursos de agua y tierra de la cuenca. Por lo general, la planificación no se realiza en una actividad continuada sino que se desglosa en varios pasos: Esquema generalizado del proceso de planificación En primer lugar existe un número de actividades preliminares que indican la necesidad de la planificación. Estas pueden ser influencias externas o pueden ser influencias que constituyen la culminación de una planificación anterior. El punto al que hay que llegar es que la planificación no tiene lugar en el vacío. Las regiones geográficas que no tienen desarrollo o planes para el desarrollo son muy raras actualmente. En casi todos los casos las decisiones y planes en varios grados de detalle, escala y compromiso ya se han hecho, y existen ciertas características políticas, sociales y económicas de la región o del país que influirán condicionando el proceso de planificación. Estas características deben ser consideradas en cualquier actividad de planificación, porque cada una de ellas puede y debe influenciar el grado en que pueden adoptarse las consideraciones ambientales. EJECUCIÓN
  • 32. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 31 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ En segundo lugar se definen las necesidades y problemas y se fijan o se perfeccionan los objetivos, dependiendo esto de si es la primera o la última repetición del proceso. En tercer lugar se hace un inventario de los recursos disponibles a fin de alcanzar de alguna manera los objetivos o resolver los problemas. También se prepara un inventario de las demandas actuales de los recursos, de manera que pueda hacerse un balance entre la disponibilidad y la demanda de dichos recursos. El cuarto paso es la formulación de un conjunto de estrategias o proyectos y un programa de alternativas que satisfagan los objetivos. El quinto paso es evaluar estas estrategias, proyectos y programas en términos de costos y beneficios - que deben ser algo más que un simple costo económico - y ordenarlos de acuerdo con un sistema de prioridades. El sexto paso es decidir cuál de los proyectos puede estar listo para la ejecución, cuál debe ser descartado como no factible, y cuál necesitará pasar nuevamente a través del mismo proceso, pero a nivel más detallado. De esta manera, el proceso de planificación va hacia adelante en una serie de repeticiones. Aunque estas repeticiones o "niveles" en la planificación del desarrollo pueden recibir distintos nombres y dividirse en puntos ligeramente diferentes, casi todas las instituciones de planificación llevan a cabo tres o cuatro estudios separados antes de la ejecución del proyecto o programa, dependiendo de la calidad y cantidad de los datos disponibles. Cada una de estas fases se hace en forma más detallada. Esto significa, también, que el grado creciente de compromiso con una estrategia, programa o proyecto se hace en función de los recursos financieros y de la reputación técnica y política. Para los propósitos de este estudio, estos niveles de planificación son los siguientes: reconocimiento, prefactibilidad, factibilidad y diseño final: -Reconocimiento. Integra las actividades de conceptualización, evaluación, diagnóstico y estructuración del perfil del proyecto mediante las herramientas de prospección preliminar. Es uno de los primeros niveles de la planificación, e incluye una revisión de planes previos, programas, e ideas de proyectos. A menudo se hace un inventario superficial de recursos naturales y/o datos disponibles sobre recursos naturales, así como sugerencias para proyectos de desarrollo. Se hace contacto con instituciones importantes, tanto públicas como privadas, para identificar de una manera general las regiones geográficas y las áreas que van a ser objeto de investigación en la siguiente fase. Este nivel de estudio prepara al programa para la etapa de prefactibilidad o estudios
  • 33. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 32 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ detallados e incluye un estimado del tiempo y especialidades requeridas, sus costos, y los términos generales de referencia. -Prefactibilidad. Integra las actividades de consulta previa, solicitud de permiso de estudio, desarrollo de estudios preliminares y estructuración del diagnóstico multicriterio de alternativas (D.M.A.) del proyecto. Es un nivel de planificación que incluye un inventario detallado y la evaluación de los recursos, especialmente los recursos naturales y humanos, dependiendo de los objetivos del desarrollo y de los resultados del estudio de reconocimiento. Un estudio de prefactibilidad identifica y hace un análisis de áreas y de proyectos de mayor interés, recomienda estudios adicionales que deberán llevarse a cabo en la etapa de factibilidad, y puede incluir diseños preliminares de estructuras. Generalmente, los estudios de prefactibilidad ofrecen por lo menos dos alternativas para lograr los objetivos, y cada alternativa es estudiada en función de sus posibilidades técnicas y económicas y sus costos y beneficios. El estudio estima la cantidad de trabajo y los costos necesarios y las condiciones de financiamiento. Los descubrimientos de esta fase deben permitir que cada proyecto sea clasificado según las distintas políticas y metas, y deben presentarse de manera que el encargado de tomar decisiones pueda seleccionar los proyectos que van a ser estudiados a nivel de factibilidad. -Factibilidad. Integra las actividades de estudio de impacto ambiental (E.I.A.) de la alternativa seleccionada como la de mayor viabilidad del proyecto, y la prospección definitiva para su licenciamiento ambiental. Es la etapa necesaria para determinar lo mejor posible la oferta y demanda de un proyecto de desarrollo, así como para diseñar sistemas o proyectos que hayan sido escogidos para su ejecución. Si se requiere algún tipo de estructura se hacen estudios detallados de topografía y geología de las áreas seleccionadas. Se preparan mapas detallados de uso y productividad de la tierra, y se definen las condiciones técnico-económicas para la producción; se planea la construcción o instalación de proyectos, y se calculan costos y beneficios detallados. Es la fase de refinación de la Ingeniería Básica del proyecto. -Diseño final. Integra las actividades de toda la Ingeniería de Detalle del proyecto. Este es el último paso principal en la planificación, e incluye diseños detallados de aquellas obras de ingeniería que fueron seleccionadas para construcción. Estas estructuras (diques, canales, etc.) y otras obras, como caminos, deben ser diseñadas para lograr los objetivos apropiados, incluyendo los de seguridad y protección ambiental. Aquí son fundamentales: planes de diseño detallado, licitaciones y contratación de diversas etapas del proyecto a construir, planes de manejo ambiental, contingencia y riesgo, planes de seguridad industrial y salud ocupacional, plan de comisionamiento del proyecto y de entrega-recepción-puesta en marcha.»3 3 https://www.oas.org/dsd/publications/Unit/oea69s/ch006.htm
  • 34. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 33 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ 02-1.3 Preservación, mantenimiento y protección del medio ambiente y control integral de impactos «El medio ambiente es, en términos simples, lo que nos rodea. Tal como se utiliza aquí, está centrado en el hombre y consiste en la forma y la función de aquellos ecosistemas que rodean y apoyan la vida humana. La definición clásica de un ecosistema es que se trata de una unidad de organización formada por todos los organismos de un área que actúan entre ellos mismos y el medio ambiente físico. Debido a que cada ecosistema es algo arbitrariamente definido, existen innumerables ecosistemas en el mundo. Un ecosistema grande, como por ejemplo una cuenca hidrográfica, contiene muchos otros ecosistemas: bosques, lagos, ríos, terrenos agrícolas, pastizales, e incluso ciudades. Existe una porción biológica que puede incluir al hombre, y esto ocurre muy a menudo; también existe una porción física que influye en las actividades de la porción biológica. Hay, en fin, un gran número de procesos que condicionan las interacciones entre los componentes. Estas interacciones pueden ser definidas por flujos y ciclos de material y energía, y pueden medirse por calorías, gramos, kilos, toneladas o dólares, así como por los movimientos y el comportamiento de las poblaciones. Debido a la influencia dominante del hombre sobre los ecosistemas con los que ha hecho contacto, y debido también a que muchas de las relaciones con él mismo y con lo que le rodea pueden ser muy singulares tanto en su función cualitativa como cuantitativa, ciertas clasificaciones del medio ambiente toman en cuenta esa influencia. Por ejemplo, el medio ambiente puede dividirse en tres ecosistemas principales que accionan entre si (urbano, rural y natural), los cuales se distinguen sobre la base de la fuente y cantidad de energía necesaria para su funcionamiento (Odum, 1976). El sistema urbano recibe un gran aporte de combustibles fósiles, mientras que el sistema natural se basa en la energía de la luz solar y, en algunos casos, en la energía producida por las mareas. El sistema rural utiliza los combustibles fósiles y la energía solar. Otra clasificación divide al medio ambiente en ecosistemas culturales y naturales, y trata las relaciones entre el comportamiento socioeconómico, político y cultural del hombre en función de cuán deseable y sostenible es ese comportamiento en relación con la estabilidad y productividad de su ambiente. No es posible ni práctico a esta altura incluir todos los aspectos del medio ambiente bajo el techo de las consideraciones ambientales en la planificación de cuencas hidrográficas, aunque, hasta cierto punto, cada uno de ellos debe ser tratado aunque sea ligeramente.
  • 35. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 34 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ No obstante, las consideraciones de varios sectores diferentes relacionados con el desarrollo de una cuenca hidrográfica pueden ayudar a orientar el proceso de planificación. Estos sectores son: la ciencia, especialmente la conocida como ecología; la salud y bienestar del ser humano, y el manejo de los recursos naturales. -Consideraciones con una base ecológica. Existe en ecología un número de principios que podrían citarse y basar en ellos una discusión sobre planificación ambiental y efectos ambientales. Quizá lo más importante de estos principios es que definen a nuestro universo como un mundo de eslabonamientos e interdependencia; de causa y efecto. Los factores del medio ambiente que actúan en un individuo no lo hacen separada e independientemente. Si se cambia un solo factor del medio ambiente, seguirán cambios en la cantidad y calidad de otros factores ambientales. Y debido a lo intrincado que es todo el medio ambiente, se hace difícil y muchas veces imposible poder anticipar estas innumerables acciones. Cuando estos cambios se producen y resultan en un mejoramiento para la vida humana, entonces puede decirse que el "desarrollo" ha tenido lugar. Sin embargo, además de esos cambios que favorecen el desarrollo, ocurren otros que traen, inevitablemente, un efecto negativo. La meta de la planificación del desarrollo es asegurar que los cambios positivos, tanto en el tiempo como en el espacio, pesen más que los negativos. Un segundo principio que puede discutirse desde el punto de vista de la ciencia ecológica es el de la "diversidad". Aunque la idea de que los ecosistemas complejos son estables ha sido recientemente puesta en duda, la naturaleza positiva de la diversidad misma parece válida (May, 1973; Goodman, 1975). Una gran diversidad de especies tiende a dar un mayor control y equilibrio dentro de un ecosistema. Los brotes de plagas de insectos, por ejemplo, serían una posibilidad menor si estos insectos fueran presa de otras especies diferentes. Si los insectos en cuestión fueran destruidos por otros pertenecientes a más de una sola especie, la eliminación de uno de sus depredadores no sería necesariamente tan importante para su control. La diversidad dentro de una misma especie es también importante pues provee un caudal genético mayor y por lo tanto un radio más amplio de tolerancia que podría significar la diferencia entre la sobrevivencia y la extinción de esa especie frente a un cambio ambiental dado. Existe un lado práctico en esto cuando los científicos que utilizan los caudales genéticos de especies silvestres a menudo pueden crear nuevas razas de especies domesticadas que son más productivas o más resistentes a las enfermedades, la sequía, el calor u otros factores ambientales. Y si se tiene en cuenta que el valor comercial o científico de un gran número de especies de flora y fauna todavía tiene que ser investigado, deberá
  • 36. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 35 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ tenerse sumo cuidado al planificar proyectos de desarrollo, de manera de no eliminar, sin saberlo, especies que pueden ser valiosas. Cada especie tiene un diferente grupo de condiciones óptimas de vida, y por lo tanto el medio ambiente puede ser utilizado más eficientemente cuando se halla presente un número mayor de especies diferentes. Es importante que haya una diversidad de ecosistemas, así como de especies, y mucho del interés por salvar las especies en peligro de extinción es en realidad un intento por mantener intacto un ecosistema específico. Existe la impresión de que esto es necesario porque hay pruebas crecientes de que estos ecosistemas naturales juegan un papel muy importante en el mantenimiento de la calidad de la vida humana (control de inundaciones, disminución de los efectos catastróficos causados por los fenómenos naturales, como terremotos y huracanes, disminución de la contaminación, estabilización de los suelos, producción primaria, calidad del aire, etc. (Gosselink, et al, 1974; Odum, 1976). Una inquietud adicional es salvaguardar tanto las especies como los ecosistemas para la investigación, ya que tanto se ha aprendido de ellos acerca de los procesos que afectan a la población humana. Una de las consideraciones para esta metodología es proteger y usar lo más posible la diversidad de especies y ecosistemas dados los impedimentos al desarrollo y las realidades de las áreas en estudio. También es importante comprender la estructura del nivel trófico o las cadenas alimenticias en un ecosistema cuando se va a planificar una cuenca hidrográfica. Los niveles tróficos describen el flujo de energía de la luz solar sobre las plantas (productores biológicos), luego sobre los consumidores y más tarde sobre los descomponedores, mientras las cadenas alimenticias describen el flujo de nutrientes y otros materiales a través de los mismos niveles. En cada etapa se pierde algo de la energía a través de la respiración y de los desechos, y este fenómeno tiene sus ramificaciones en el abastecimiento de alimentos en el mundo. No sólo es más barato en términos de energía sino que es también más eficiente para el hombre utilizar como su fuente de alimentos los niveles más bajos en vez de los niveles tróficos más altos. De la misma manera, las especies que son o podrían ser económicamente importantes para el hombre, a menudo dependen de especies aparentemente insignificantes en un nivel trófico más bajo. La pérdida de estas especies podría significar también la pérdida de especies importantes en un nivel trófico más alto. La estructura trófica es importante en la recuperación de ciertos materiales como los nutrientes, donde la eliminación de un nivel dentro de la estructura puede quebrar el ciclo y causar la pérdida de los materiales del ecosistema. El relativamente apretado ciclo de nutrientes entre suelo y vegetación en un bosque pluvioso tropical es un ejemplo. Normalmente, los nutrientes liberados de la descomposición de desperdicios forestales regresan casi de inmediato a las plantas. La deforestación intercepta el ciclo debido a las grandes cantidades de material disponible para descomposición y la mayor velocidad de descomposición causada por la alta temperatura
  • 37. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 36 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ del suelo en los lugares donde no hay sombra. Estos nutrientes se pierden entonces a través de la lixiviación, porque la falta de cubierta forestal permite una escorrentía más rápida cuando las lluvias son intensas. Otro ejemplo significativo es que los materiales, como los venenos sintéticos, por ejemplo, se concentran a medida que se mueven en estas cadenas alimenticias y eventualmente pueden llegar a ser tóxicos para los miembros de un nivel trófico más elevado. Por lo tanto, una consideración ambiental en la planificación es identificar las estructuras de niveles tróficos y las cadenas alimenticias y sus funciones en los ecosistemas de cuencas hidrográficas, de modo de poder predecir los resultados de la intervención del hombre a través de los procesos de desarrollo, así como sugerir proyectos que puedan aprovechar estos procesos. También puede ser necesario tener un conocimiento de las etapas de sucesión dentro de un ecosistema en la planificación de cuencas hidrográficas. La sucesión se define como un "proceso ordenado y predecible de cambios en la comunidad, que modifica el medio ambiente físico y culmina en el ecosistema biológicamente más estable sobre un sitio dado" (Odum, 1963). Ello es posible porque en las primeras etapas la producción es mayor que la respiración, y esto crea condiciones en las cuales otras especies están mejor adaptadas. Los cultivos de alimentos y de fibras son ejemplos del intento del hombre por mantener la sucesión en una etapa temprana del proceso, a fin de que pueda cosechar el exceso de energía. No obstante, las fuerzas que operan dentro del ecosistema tienden a empujarlo hacia las últimas etapas de sucesión, por lo que a menudo se requiere un insumo muy grande de energía exterior (combustibles fósiles) para mantener estos "ecosistemas agrícolas". Cuanto más extraños sean estos sistemas para el medio ambiente local, más costoso será el insumo de energía. Debido a que las últimas etapas de sucesión son con frecuencia más diversas, y por lo tanto más importantes para el sostenimiento general de la vida, es necesario llegar a un acuerdo entre el tiempo y el espacio a fin de que la humanidad pueda contar con suficientes alimentos y mantener así su sistema de sostenimiento de la vida. El hecho de poder ayudar a identificar las posibilidades para este acuerdo y detallar los problemas involucrados en el mismo es también una consideración de tipo ambiental en la planificación de cuencas hidrográficas. -Consideraciones basadas en el bienestar humano. Algunos problemas relacionados con la salud o el bienestar humano son también consideraciones que hay que tener en cuenta en la planificación de cuencas hidrográficas. El primero de éstos es la salud física y psicológica del ser humano cuando está influenciado por los cambios registrados en el medio ambiente como consecuencia del desarrollo. La contaminación del aire, el agua y el suelo por los residuos del desarrollo constituyen los mejores ejemplos. Estos son destructores porque los contaminantes son, en muchos sentidos, exóticos, y no existe un
  • 38. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 37 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ mecanismo en el ecosistema afectado para tratarlos adecuadamente. En consecuencia, pueden ir en detrimento de la salud mientras hacen su entrada en el cuerpo humano por medio del aire que respiramos, el agua que bebemos y el alimento que ingerimos. Una vez ingerido puede convertirse en algo dañino y hasta puede causar la muerte, o bien puede hacerse ofensivo a las normas de calidad de vida que requiere la gente. Los cambios ambientales que trae el desarrollo juegan un gran papel en las epidemias y transmisión de enfermedades por dos motivos: a) porque los cambios tienen lugar muy rápidamente, y b) porque los nuevos hábitats creados conducen más al crecimiento y desarrollo de vectores patógenos. El hombre y otras especies han sobrevivido porque se adaptaron. El problema es que la adaptación lleva tiempo, y cualquier cambio rápido en el ambiente no da oportunidad para que esta adaptación tenga lugar. La salud mental y un factor relacionado, el interés humano, también son consideraciones de importancia. Ambas envuelven el deseo del ser humano de moverse en un ambiente variado y placentero. Lo que esto significa es un ambiente limpio y oportunidades para recreación basadas en los componentes de áreas naturales, rurales y urbanas. Debido a que la planificación provee para el futuro, en la planificación de una cuenca hidrográfica se debería tener en cuenta este tipo de consideraciones cuando se trate de las necesidades del hombre a largo plazo. El papel de la organización social, cultura e historia de los pueblos en lo referente a su propio bienestar es algo que los planificadores no tienen en cuenta o simplemente lo dejan de lado, ya sea que se trate de pueblos primitivos o desarrollados. Las batallas se disputan a menudo tanto en lo que a cultura e historia se refiere como a la economía y los recursos naturales. De la misma manera, un cambio en la organización social o en los valores llevan a menudo a un derrumbamiento de las prácticas tradicionales de uso y tenencia de la tierra. Esto, a su vez, lleva a la destrucción de la cubierta vegetativa, a la pérdida del suelo y al deterioro de la calidad del agua. Aliados cercanos son la religión y la estética. No hay nada intrínseco en un pueblo, a cualquier nivel de desarrollo, que señale que estas cosas no tienen valor. Un pueblo, su cultura, historia, religión y sentido de la estética han tenido una evolución dentro de un ecosistema y forman parte del mismo. Cualquier cambio rápido, incluyendo los esfuerzos para el desarrollo, produce quebranto. Por lo tanto es una consideración ambiental ayudar a la preservación de esos elementos durante el proceso de planificación.
  • 39. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 38 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ -Consideraciones para la conservación de los recursos naturales. Las consideraciones para la conservación de los recursos naturales se basan en el hecho de que su uso causa un deterioro gradual de los mismos. El hecho de que muchos de estos recursos sean renovables no quiere decir que sean también inagotables. Más aún, el exceso de uso y el abuso en la utilización de estos recursos crean una necesidad para la explotación de áreas vírgenes por encima de las necesidades del crecimiento económico. Los suelos, el agua y los bosques son claros ejemplos de esto, y en un sentido muy real estamos viviendo del capital y no del interés. En muchas regiones del mundo, las nuevas tierras que se ponen en producción a través de la recuperación, el riego y el desmonte apenas compensa la pérdida de la producción causada por problemas de erosión y salinización (Eckholm, 1976). Al mismo tiempo que crece la demanda de agua, el abastecimiento disminuye haciéndose menos utilizable debido a la contaminación, a la rápida escorrentía, a la falta de manejo y a los promedios de alta evaporación, que no son necesarios ni deseables. Las necesidades de productos forestales aumentan también, y, de nuevo, la política parece ser, con demasiada frecuencia, llenar los requerimientos actuales sin preocuparse mucho por las necesidades futuras. La conservación no significa, necesariamente, "no usar" los recursos sino hacer un uso racional y sostenido de ellos, y esto es también una consideración a tener en cuenta en la planificación de cuencas hidrográficas para asegurarse de que los recursos naturales sean sabiamente utilizados. La preservación, tanto como la conservación, es también una de las consideraciones ambientales, y puede en sí y por sí misma constituir un "uso". Las áreas preservadas, tales como parques nacionales y reservas tienen lugar principalmente en zonas que son "ambientalmente" criticas; las cuencas aguas arriba, los estuarios y pantanos son ejemplos de esto. A su vez, la preservación de la cuenca en la parte alta protege las obras de infraestructura situadas aguas abajo tanto de la abundancia como de la escasez de agua. La preservación de estuarios protege las actividades pesqueras en la costa y el desarrollo en los terrenos junto a ésta, mientras que la protección de pantanos y ciénagas actúa como un control muy eficiente de inundaciones. Ciertamente, el más alto retorno económico sostenido de muchas regiones ocurre a menudo debido a la preservación del estado natural de las mismas. Como consecuencia, la planificación debe también considerar la preservación como una alternativa viable para el desarrollo.»4 4 Ídem 3.
  • 40. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 39 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ 02-1.4 Consideraciones generales para una metodología de planificación «Una revisión de los trabajos existentes sobre planificación señala las diversas consideraciones que deben formar parte de una planificación de cuencas hidrográficas que sea ambientalmente consciente. Si se utilizan estas consideraciones servirán para orientar tanto la formulación como la evaluación de proyectos y programas alternativos que satisfagan los objetivos del desarrollo mientras mantienen la estabilidad y productividad ambiental. -Objetivo ambiental. La razón para incluir un objetivo de calidad ambiental es que dicho objetivo se convierte en parte integral de todo el proceso de planificación, la que deberá ser tratada en cada uno de los distintos niveles. Más aún, dicho objetivo sirve para que los miembros del equipo de planificación vean el problema de la calidad ambiental como una consideración a tener en cuenta cuando formulen y evalúen las estrategias y proyectos. Las bases legislativas para definir explícitamente las consideraciones ambientales como un objetivo de desarrollo varían, por supuesto, entre países y regiones. Sin embargo, en la mayoría de los países ya existen leyes que proveen una base legal para incorporar la protección ambiental como un objetivo de la planificación. Las leyes que gobiernan el uso de la tierra, el manejo y el uso de los recursos naturales, la calidad ambiental, el desarrollo social y la protección a la salud y al consumidor, y la legislación que ampare a un número de entidades gubernamentales, pueden proporcionar esas bases. Un ejemplo extraído entre muchos es el de la Ley General de Aguas (Gobierno de Perú, 1969), que declara que todas las aguas que se encuentran dentro del territorio peruano son propiedad del Estado, y que el Gobierno, a través de su Administración de Aguas, formulará las políticas generales para el uso y fomento del agua, y planificará y administrará su conservación y su uso racional. La Sección II de esa ley confiere poder a la Administración de Aguas para dictar y aplicar los instrumentos necesarios a fin de evitar, por cualquier motivo, la pérdida de ese recurso. Más aún, cada usuario está obligado a no perjudicar a otros con el uso de este recurso, y la ley prohíbe la descarga de residuos que pudieran contaminar el agua en un grado que ponga en peligro la salud de la población o el desarrollo normal de la fauna y la flora. Igualmente, la legislación que dio vida al Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables de Venezuela tiene, como primer objetivo, el establecimiento de principios para la conservación, protección y mejoramiento del medio ambiente en Venezuela (Gobierno de Venezuela, 1976), y la política declarada de dicho Ministerio es
  • 41. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 40 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ "... dar principal atención a la participación del Estado en la planificación, administración y uso de los recursos naturales renovables a fin de contribuir a la conservación, defensa y mejoramiento del medio ambiente humano en Venezuela" (MARNR, 1977). También existen acuerdos y convenciones internacionales que deben ayudar a orientar los objetivos de la planificación de países y de aquellas entidades internacionales que responden a solicitudes de asistencia para la planificación. Uno de esos instrumentos es la Convención de 1940 sobre Protección Natural y Preservación de la Vida Silvestre en el Hemisferio Occidental. Casi todos los países miembros de la OEA firmaron y/o ratificaron esta Convención, la cual los compromete a dar los pasos necesarios para el manejo y conservación de su flora y fauna. La Resolución 218 de la Sexta Asamblea General de la OEA, año 1976, dice: "... exhortar a los Estados miembros para el cumplimiento de la Convención mediante la cooperación mutua en actividades tales como la investigación científica y la cooperación y asistencia en relación con la flora y la fauna silvestres..." y "... la adopción de medidas tendientes a conservar la flora y la fauna silvestres y a proteger las especies que están en peligro de extinción". -Tratamiento específico de las consideraciones ambientales a través del proceso de planificación. Debido a la naturaleza del proceso de planificación, es necesario hacer un tratamiento explícito de las consideraciones ambientales durante toda la etapa de la planificación. El desarrollo de proyectos, desde la presentación del objetivo hasta la ejecución del programa es de una rigidez que va siempre en aumento. Por lo tanto, la entrada en la actividad se hace más y más difícil después que el proceso se ha iniciado. La colocación de las necesidades ambientales al comienzo ayuda a asegurar que serán tratadas durante todo el proceso con bajo costo adicional, evita las confrontaciones entre el desarrollo y los aspectos ambientales, y proporciona información adicional para la formulación y evaluación de proyectos. En este aspecto se hace importante la composición del equipo que lleva a cabo el estudio a nivel de reconocimiento. Dado que el propósito de este equipo es desarrollar todos los objetivos y definir el programa de trabajo, así como las disciplinas necesarias y los términos de referencia para el siguiente nivel, deberá incluir un especialista en medio ambiente. En cualquier trabajo de ingeniería está implícita la necesidad de contar con un levantamiento topográfico; sin embargo no existen pautas para ninguna clase de planificación geográfica que no incluya una presentación explícita en lo referente a la clase y detalle del levantamiento topográfico requerido para la planificación de esa área. Las consideraciones ambientales, por su parte, no requieren menos. Aparte del potencial para hacer caso omiso de las consideraciones ambientales que no estén explícitamente enunciadas existen problemas de precisión, dirección, utilidad y costos que no pueden
  • 42. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 41 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ definirse sin declarar explícitamente las consideraciones ambientales y parámetros pertinentes al estudio. ¿Cuál es el grado de precisión necesario? ¿Cuáles serán los términos de referencia para el técnico? ¿Cuál es la disciplina necesaria y cómo va a ser integrada dentro de todo el ejercicio de planificación? ¿Cuánto costará y cómo se utilizará la información? Estas son preguntas a las que hay que contestar si acaso se quiere tener un insumo ambiental adecuado a los requerimientos formales de la Autoridad Ambiental con jurisdicción en la orientación, supervisión y desarrollo del proyecto hidroenergético; preguntas, en fin, semejantes a las que habría que contestar para trabajar en cualquier otro tipo de problema. Pero esas preguntas pueden contestarse únicamente si las consideraciones son bien explícitas. -Consideraciones sobre la dinámica y las interacciones. El mundo que habitamos es de acción y de interacción, de causa y efecto, de movimiento y de cambio tanto en el tiempo como en el espacio, y el equipo de planificación tiene que poner atención a la naturaleza y significado de estas interrelaciones. Con seguridad, resulta más difícil medir las propiedades de un sistema que medir su estado actual, pero sólo unas pocas observaciones bien escogidas en el sistema pueden proveer una buena cantidad de información útil. El número y tamaño de los árboles de un bosque podría ser importante para los propósitos de la planificación, pero de igual importancia es el papel que representa ese bosque en el control de la erosión, en el abastecimiento de agua y como fuente de alimentos, y el valor de su caudal genético, así como su potencial de reemplazo, su etapa de sucesión y su posición en el ciclo de nutrientes pueden ser igualmente importantes para esos mismos fines de planificación. Algunas técnicas bastante confiables han sido elaboradas en el análisis de sistemas, las cuales pudieron ser y han sido provechosamente usadas en la planificación (Walters, 1974). Afortunadamente pueden utilizarse a casi todos los niveles de refinamiento y jugar un papel importante en la organización del estudio y en el análisis de los ecosistemas involucrados. El valor de estos métodos de análisis puede verse en los resultados de un estudio del efecto ambiental del desarrollo hidroeléctrico en la zona de James Bay, en Quebec. En dicho estudio, el uso de las técnicas de modelado mostró unos 26 impactos que tienen un valor opuesto a los que fueron sugeridos por los especialistas en recursos naturales que definieron dichos impactos sobre la base de análisis intuitivos. -Uso de equipos interdisciplinarios. La naturaleza integral de nuestro ambiente exige el uso de equipos interdisciplinarios de planificación. En el pasado, la mayor parte de la planificación de cuencas hidrográficas era llevada a cabo por ingenieros, economistas e hidrólogos para propósitos sectoriales bastante restringidos. Sin embargo, a medida que los objetivos de la planificación de cuencas hidrográficas se expande para rodear otros intereses que los de las obras de construcción o de control de los ríos, hay también necesidad de incluir otras disciplinas en un papel que es más que el de la simple consulta.
  • 43. MANUAL GUÍA PARA: INGENIEROS-DESARROLLADORES DE PROYECTOS Y ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL 42 de 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS PARA PCH ─CUADERNO 02─ Las ramificaciones del desarrollo de cuencas hidrográficas son demasiado amplias y las posibilidades de error muy grandes para que su planificación sea dejada en manos de un grupo más o menos homogéneo. Ciertamente, el problema con el término "intangible" es que lo que puede ser intangible para un ingeniero o un economista puede ser bien comprendido por un sociólogo, un antropólogo, un epidemiólogo o un ecólogo. Debido a que lo opuesto también es cierto, los equipos interdisciplinarios de planificación se hacen necesarios. Esto significa un equipo que trabaje hacia un objetivo específico, sea de ingeniería, social o ambiental. Debe incluir suficiente número de disciplinas para cubrir cualquiera de los problemas que se anticipen. La interacción formal o informal entre los miembros del equipo debe ser alentada para permitir la formulación de proyectos más completos. -Coordinación en la planificación de cuencas hidrográficas con otras entidades de planificación. Aunque los límites de una cuenca hidrográfica pueden por lo general definirse con precisión, la planificación influye y es influenciada por las condiciones que existen fuera de esos límites. Hay unidades de planificación que son más grandes que una cuenca hidrográfica o diferentes a ella, y debido a que los datos se obtienen a menudo sobre la base de esas unidades, por lo general componen una buena base para la planificación socioeconómica. Sin embargo, la cuenca hidrográfica es también una unidad cuyos procesos actúan conjuntamente a pesar de los límites políticos que la cruzan o que son impuestos sobre ella. El agua, sin un gran insumo de energía, corre montaña abajo. Debido a esto y a las interacciones resultantes, existen posibilidades de que con el desarrollo se produzca un daño ambiental a todo lo largo del sistema de drenaje, ya sea que dicho sistema incluya o no una o varias entidades de planificación, tanto municipales como regionales, estatales, nacionales o internacionales. Es debido a este daño que la cuenca hidrográfica tiene que ser considerada en una planificación ambiental válida. No obstante, lo que interesa aquí no es necesariamente formar una unidad de planificación con límites geográficos que coincidan con los de la cuenca hidrográfica. Lo principal es que la cuenca sea mantenida intacta como un enfoque de planificación. No toda planificación necesita hacerse con el mismo detalle o intensidad a través de toda la cuenca, ni tampoco tiene por qué hacerla una sola entidad. Sin embargo, el agua que hay disponible aguas arriba debe ser mantenida en cuanto a calidad y cantidad de modo de llenar los requerimientos de la cuenca. Estos requerimientos incluyen el agua necesaria para la bocatoma de algún canal que la lleve fuera de la cuenca; la altura de carga suficiente para generar energía hidroeléctrica; cantidades suficientes de agua para riego o para usos municipal e industrial, y un adecuado flujo al estuario para que sirva de apoyo a la cadena alimenticia de la cual depende la actividad pesquera fuera de la costa. Sean cuales fueren los mecanismos, arreglos y estructuras jerárquicas que requieren las