Bamputañe: Represa de 624 m de largo a más de 4,600 msnm

Las crecientes necesidades de energía del país pueden encontrar en la cordillera peruana un potencial hidroeléctrico no menor a 60,000 MW, sin embargo, solo aprovechan el 5%. Pero explotar estos recursos depende de la ejecución de grandes proyectos de ingeniería, como hidroeléctricas y represas, que desafíen a la propia cordillera y al clima extremo. Este es el caso de la Presa Bamputañe, ubicada entre las regiones Arequipa y Puno, cuya construcción (terminada en el 2014) respondió a las necesidades de recursos hídricos de la hidroeléctrica de Charcani  y permitió incrementar su producción en 12 MW. Es capaz de reservar 40 millones de metros cúbicos con su represa de 624 m de largo y 20 m de alto, construidos a más de 4,600 msnm.

Es una presa del tipo de material homogéneo con un filtro-dren chimenea financiada por la Empresa de Generación Eléctrica de Arequipa S.A. (Egasa). Se sitúa en la cuenca de los ríos Alto Colca – Chili, un territorio con una altura superior a los 4,600 m.s.n.m, altiplánico y cordillerano. Por su ubicación la obra demandó la solución de varios problemas de ingeniería y logísticos que permitieran construir una presa de grandes proporciones en una zona poco accesible y con un clima que marcó el ritmo de las obras. El río que la alimenta, el Bamputañe, tiene la capacidad de almacenar un total de 43 millones de metros cúbicos (MMC) en el terreno destinado al embalse, pero dadas las condiciones topográficas, geológicas, e hidrológicas de la cuenca el volumen útil máximo se determinó en 40 MMC.

GEOLOGIA

El diseño de la presa se basó fundamentalmente en las características geológicas del terreno que contiene la masa de agua.

El levantamiento geológico de la zona de la boquilla (donde se construyó la presa) presentó una cuenca cuyos taludes de laderas eran estables, con pendientes relativamente suaves de aproximadamente de 15°. El plano del vaso (cavidad en el terreno), geológicamente, mostró un terreno cóncavo impermeable. Esta forma se debe al glaciar que bajó hace algunos años y dejó huella sobre el terreno. Según los estudios el glaciar lo empujó delante y sobre la morrena (acumulación de fragmentos heterogéneos de roca transportados por el hielo glaciar); formando un barrera frontal impermeable. Esto, además de proveer el material para construir el núcleo de la presa, sirvió de cimentación para la misma.

El material del terreno es uniforme con buena granulometría. La morrena tiene las características de humedad y densidad apropiadas para la contención de agua en forma superficial. Es una mezcla de gravas, arenas, limos y arcillas que fueron bien compactadas por el glaciar formando un material bastante consistente e impermeable que forma la cimentación de la presa que embalsa los 40 MMC de agua. En su parte frontal sirve de cimentación para la presa y de área de préstamo para el relleno del núcleo y de otras zonas impermeables para ese suelo.

En cuanto a materiales de construcción, el primero fue la morrena propiamente dicha, que como mencionamos sirvió como base y contención. Para la construcción de la presa, que cierra el vaso, se requirió concreto cuya elaboración estaba sujeta a la disponibilidad de agregados. Por ello la empresa constructora los buscó en canteras cercanas, encontrándose roca andesita apropiada en las proximidades de la presa.

INGENIERÍA

Los ingenieros de la obra tuvieron que realizar cambios en el diseño de la presa para facilitar la colocación de los materiales durante la construcción.

Para el funcionamiento de la presa o su vaciado se colocó, a elevaciones de 4,580 y 4,585 respectivamente, los órganos de regulación y descarga de fondo con compuertas deslizantes. El túnel de descarga implementado es de acero con 1.5 m de diámetro y 120 m de largo. 

 

Inicialmente se previó seguir lo planteado en el diseño de “prefactibilidad” y concentrarse en el conocimiento de los materiales, verificando a su vez la factibilidad de ampliar la capacidad del embalse, pero las tendencias actuales respecto a la determinación de la vida útil de una represa y los elementos de seguridad que deben de protegerlo, obligaron a ofrecer un grado relativo de seguridad en el funcionamiento general del represamiento.

También se tuvo en consideración la experiencia en la construcción de la Presa de Pañe, (Arequipa) que demostró que el frío en esa zona hace dificultosa la compactación de los materiales plásticos arcillosos. El congelamiento en las noches, los atardeceres nublados y los descensos rápidos de temperatura requieren un estricto control de operaciones de relleno y su oportuna interrupción. Estos requieren el uso de una capa protectora que guarde el calor, ayudada a su vez por salamandras para evitar que las capas compactadas se congelen y quede así el relleno protegido.

En cuanto a la regulación y el rebose de la presa, el proyecto unificó ambas estructuras en una sola. Esta, de concreto armado, consiste en un pozo o pique cilíndrico cuyo labio de rebose está en la cota 4,598 msnm, y puede evacuar 40 m³/s, flujo que equivale a la avenida de los 1,000 años dejando 16 m³/s; para ser pasados por el aliviadero de emergencia o dique fusible. Este último protege la presa de una avenida de 10,000 años que es la máxima avenida probable. Se ubica en el abra inmediatamente después hacia el noroeste del estribo derecho de la presa. Así se completaron los 56 m³/s de la avenida máxima probable con frecuencia de 10,000 años.

Para el funcionamiento de la presa o su vaciado se colocó, a elevaciones de 4,580 y 4,585 respectivamente, los órganos de regulación y descarga de fondo con compuertas deslizantes de pestañas que corren en canales o guías de manufactura robusta. Se prefirió esta solución porque consolida en una sola estructura de concreto tanto el control de las aguas como la evacuación de avenidas con volúmenes correspondientes a una frecuencia de 1,000 años

El túnel de descarga implementado es un conducto de acero empotrado en concreto con un diámetro de 1.5 m y una longitud de de 120 m para un caudal de diseño de 16 m3/s. Este es acompañado por una estructura de disipación (para reducir la erosión por la presión del agua) edificada en concreto armado con sección transversal rectangular que permite un caudal de 16 m3/s

Los controles de los órganos de regulación y de descarga se encuentran en una caseta a la que se tiene acceso por medio de un puente de concreto armado de sección en “U” con las barandas, apoyado en un estribo de concreto a nivel de coronación, dos pilares centrales y un pozo o pique del aliviadero.

Los controles de los órganos de regulación y de descarga se encuentran en una caseta a la que se tiene acceso por medio de un puente de concreto armado de sección en U con las barandas. La represa cuenta con un aliviadero de demasías de 40 m de ancho que permiten un caudal de 60 m3. 

 

También fue importante la seguridad mediante la estabilidad de los taludes. Para ello se realizaron cambios en el uso de materiales, zonificación, y en el dimensionamiento de estructuras auxiliares. De acuerdo a la memoria descriptiva del proyecto el uso de enrocado rodillado en la presa le brinda seguridad y economía al proyecto al extraer, transportar y colocar dicho material eficientemente.

En lo que se refiere a la obtención de “filtros”, fue necesario realizar voladuras en determinadas canteras y trasladar el material obtenido hacia la ubicación de la chancadora que se instaló en las inmediaciones de la presa. En esta se realizó el chancado y la selección de los materiales básicos para filtros, grueso y fino, y de los agregados, del concreto, piedra y arena.

La operación de la presa y el diseño también fueron determinados por los resultados de los análisis en cuanto a velocidad de flujo, gradiente hidráulico y caudal total de salida que atraviesa el núcleo arcilloso. Estos arrojaron ciertos valores de permeabilidad y caudales de flujo despreciables. También los niveles de gradientes hidráulicos son menores, lo que resulta en fuerzas de percolación no significativas, evitándose algún riesgo de erosión interna o problema de tubificación.



A través de todos estos aspectos se llegó a un diseño de presa de material homogéneo con un filtro-dren chimenea. La cortina tiene su cota de coronación a 4,602 msnm, a donde llegan sus 20 m de altura. Su corona tiene 6 m de ancho a todo lo largo de sus 624 m de longitud. Puede soportar una avenida máxima, laminada en la boquilla, de 35 m3/seg, que representa una avenida con frecuencia de 200 años recomendada para proyectos de esta envergadura.

Esto le da a la presa una capacidad total de embalse de 40 MMC que forma un espejo de agua de 5.51 km2. Funciona con un nivel de agua máximo de operación (NAMO) de 4,597.5 msnm, un nivel mínimo a 4,585.6 msnm y un nivel máximo extraordinario a 4,599.6 msnm.

El aliviadero de demasías fue diseñado como un vertedero frontal con un ancho de 40 m para un caudal de 60 m3/s,

PROCESO

El proceso de la construcción de la presa giró en torno a la disponibilidad de los materiales como la morrena compacta e impermeable a modo de contención para el agua y cimentación, y los agregados para el concreto.

La primera se vio afectada por las condiciones climáticas. Un verano húmedo mojaba la morrena e impedía el movimiento y la compactación de suelos, mientras que el invierno era lo suficientemente frío para endurecerla o congelarla.

Este ciclo climático marcó el ritmo de trabajo y la colocación del relleno impermeable, así como el control de las aguas que se acumulan en el lago para construir oportunamente el conducto de derivación y rebose. Este debió construirse rápidamente para permitir la acumulación de agua en el vaso del reservorio.


FICHA TECNICA

Ubicación: Distrito de Santa Lucía, Provincia de Lampa, Región Puno.
Costo Total: S/. 54’578,933.01.
Financiamiento: 100% recursos de EGASA.
Beneficio para EGASA: Incremento de 11MW en generación eléctrica.
Impacto en frontera agrícola: Incremento en 1,500 hectáreas.
Volumen total: 40’000,000 m3.
Altura: 4,602 msnm.
Espejo de agua: 5.51 km2.
Tipo de Presa: De material homogéneo con filtro-dren chimenea.
Longitud de coronación: 624 m.

Publicado en revista Agua y Saneamiento Ed. 8