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Hidroituango: Construcción de un gigante de energía en Colombia.

Hidroituango: Construcción de un gigante de energía en Colombia.

27

Jan

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Construcción

Por sus características geográficas y con ubicación en una de las regiones más fluviales del planeta, Colombia tiene gran potencial para la construcción de hidroeléctricas. Hoy, en el tramo medio del río Cauca, la segunda arteria fluvial después del Magdalena, se construye Hidroituango, el proyecto de mayor magnitud en la historia hidroeléctrica del país, donde se ejecuta una de las excavaciones subterráneas más complejas de Suramérica y se construye una presa más alta que la torre Colpatria de 196 m, que fue, hasta hace poco, la de mayor altura en Colombia.

 

Construir un proyecto como este representa grandes desafíos, entre ellos, asumir que pueden ocurrir eventos que cambian el concepto de las obras, pues sus condiciones geomorfológicas agrestes locales así lo propician.

 

Excavaciones a cielo abierto

Presa y vertedero

Estas dos estructuras del proyecto representan lo que se conoce como excavaciones a cielo abierto, es decir, que se ejecutan en condiciones naturales de iluminación, ventilación y drenaje.

 

Cómo se va a construir la presa depende, entre otros, del material que haya a disposición, pues es muy importante contar con volúmenes de materiales acopiados en el sitio para que haya un ciclo industrial eficiente, es decir, para no detener las obras por falta del material, en este caso de enrocado, limos y filtros de diferentes granulometrías para la impermeabilización de la presa.

 

Para iniciar las obras es necesario desviar el río y para esto, se construye un túnel y se dinamita la última capa abriendo paso al caudal que cambia su rumbo durante la ejecución del proyecto. Esto se hace en tiempo de verano, porque en época de lluvias el caudal crece y se vuelve inmanejable. Después del desvío, se construyen la preataguía, que permite secar totalmente el tramo sin cauce, y la ataguía, una pequeña presa que protege las obras de posibles crecientes del río durante la construcción del proyecto.

 

Para su construcción, la presa de Hidroituango requiere 20 millones de m³ de material enrocado, ¿de dónde se extrae entonces esa cantidad de roca? El 70% del enrocado proviene de las excavaciones del vertedero y por esta razón se ejecutan ambas obras simultáneamente. El vertedero se construye sobre el hombro derecho de la presa y es, básicamente, un canal con cuatro compuertas que se abrirán en época de lluvias para evitar desbordamientos del embalse. A la fecha, este frente alcanza casi el 50% de su ejecución.  

 

Por la topografía, al inicio fue difícil entablarse y comenzar las excavaciones en el vertedero, pues no había donde parar los equipos, pero poco a poco se fueron haciendo plataformas que permitieron ganar espacio. En esta excavación a cielo abierto, en la que, al terminar, se habrán extraído 14 millones de m³ de roca aproximadamente, los ingenieros deben controlar que sus diagramas de voladuras generen la fragmentación requerida para cumplir con los tamaños de roca necesarios para el lleno de la presa –también se cuenta con un gran sistema de trituración que procesa material para filtros de la presa y para concretos–  y que las cuantías de partículas tengan un índice de velocidad que no haga daño a las áreas aledañas.

 

La roca de menor competencia se coloca aguas abajo y la de mejor competencia se coloca aguas arriba, pues es la que más presión debe soportar. Los volúmenes de excavaciones a cielo abierto están entre 360.000 m³ y 450.000 m³ mensuales.

 

El reto de adentrarse 135 m para impermeabilizar la presa

Contener un embalse con alrededor de 2.720 millones de m³ de agua no solo se logra con la presa de 225 m de altura que se alcanzará a apreciar desde los exteriores. Tanto debajo como en ambos hombros de esta estructura hay una serie de perforaciones que alcanzan los 135 m de profundidad, que forman la cortina de impermeabilización, una especie de bloque o macizo de roca que evita que redes de flujo generadas por partículas de agua traspasen y generen sobrepresiones.

 

Antes de Hidroituango, las perforaciones realizadas por Conconcreto para impermeabilizar presas se habían hecho máximo hasta 60 m de profundidad; alcanzar profundidades de 135 m es un gran reto que requiere un trabajo riguroso con equipos especiales y pruebas de permeabilidad cada cinco metros que se hacen con un obturador neumático y lechada o agua, perforando, lavando, e identificando dónde está la roca más fracturada para determinar qué diseño de lechada debe usarse y a qué presión. Las perforaciones para estas cortinas impermeabilizadoras se van haciendo a medida que se hace el relleno de la presa, es decir, se construye por fases, de lo contrario sería muy complejo el procedimiento.

 

Construir una central generadora de 2.400 MW bajo la tierra

Dentro de las excavaciones hay varios métodos aplicándose para superar condiciones geológicas adversas, por ejemplo, que haya que excavar parcialmente túneles de gran sección.

 

Si las obras subterráneas de Hidroituango fueran una casa, tendría tres grandes habitaciones: una de 49 m de altura para alojar 8 turbinas tipo Francis generadoras de energía, otra de 19 m de altura para los transformadores y una más de 50 m con agua casi hasta el tope. Estas tres cavernas son respectivamente:

 

  • Casa de máquinas: Allí se alojan las turbinas y es la primera estación del agua que llega allí a través de 8 pozos de presión verticales, uno para cada turbina, en los que adquiere la fuerza necesaria para generar la energía.
  • Caverna de transformadores: Toda la energía que se produce en casa de máquinas, llega a los transformadores y se transporta por unos cables en un pozo inclinado de 330 m de longitud hasta la subestación. Para construir este pozo con precisión se usó un dispositivo llamado GyroData, que acompaña la broca de perforación, mandando una señal a un receptor que va corrigiendo el rumbo o dirección que lleva la tuneladora, encaminándola por la ruta correcta. Algo interesante es que en la ejecución de este pozo de cables el GyroData dejó de enviar señal después de 20 m, por lo que los ingenieros optaron por sacar cada tanto toda la columna de la tuneladora para tomar lectura, hacer la corrección, volver a ingresar, perforar otro pedazo y así sucesivamente. Al final, se logró cavar el pozo con una desviación mínima de 23 cm.
  • Caverna de almenaras: A través de unos túneles aspiradores, el agua llega a estos tanques gigantes que son unidades de equilibrio que disipan la alta presión que adquiere esta, luego de pasar por las turbinas generadoras de energía. Finalmente, el agua es transportada a través de los túneles de descarga, que tienen entre 900 y 1.100 m de longitud, hasta retomar el cauce del río nuevamente para continuar con su trayecto.

 

Todos los túneles van revestidos en concreto. Un gran reto es hacer los codos, son complejos porque son curvos, la formaleta no se compra en ninguna parte, hay que hacerla en la obra.

 

Como estas tres obras subterráneas son tan altas, para poder ingresar se requieren vías de acceso, túneles, para empezar a excavar las cavernas de arriba hacia abajo. Se construyó un gran túnel por la culata norte de la casa de máquinas y simultáneamente, se hicieron otros accesos que llegaron a niveles intermedios de modo que las obras no se detuvieran al alcanzar profundidades inoperables. Algunos de los túneles que se excavan para la construcción de estas obras subterráneas continúan siendo útiles para realizar mantenimiento en la fase de operación de la hidroeléctrica.

 

Otro gran reto es la ejecución de cerca de 3.200 m de túneles verticales para pozos de presión y pozos de compuertas, construidos inicialmente con equipos Raise Boaring o tuneladoras verticales que permiten lograr excavar una sección parcial y efectuar la ampliación a los diámetros finales mediante el método convencional de perforación y voladura.

Los volúmenes de excavación subterránea en Hidroituango son de 65.000 m³ al mes aproximadamente, para un total de 1.600.000 m³, cifras que difícilmente se ven en otros proyectos en la región y por lo que también se ha catalogado este como uno de los proyectos más complejos en excavación subterránea de Suramérica.

 

Administrar las temperaturas del concreto en un cañón

El uso de concreto en Hidroituango va más allá de simplemente mezclar, transportar y aplicar. Además del concreto tradicional (hidráulico o reforzado), en la construcción del vertedero y los pozos de presión se usa concreto deslizado, que va siendo moldeado por medio de una formaleta guiada por cerchas y gatos hidráulicos comandados por una unidad hidráulica central.

Solamente en concreto hidráulico, que se usa en frentes como Casa de Máquinas (foto), Hidroituango maneja un volumen de 400.000 m³.

 

Además del tipo de concreto, los ingenieros también deben tener en cuenta que hay frentes en los que el concreto tiene especificaciones estrictas de temperatura y, teniendo en cuenta que en el proyecto se trabaja día y noche, el fraguado también varía dependiendo de la jornada en la que se realice. Como solución a esto, se dispuso una planta de hielo que permite reutilizar las aguas industriales de la obra para producir escarcha o agua helada. 

 

Se refrigera el agua a 4°C, casi el punto de congelamiento. Los requerimientos en Hidroituango son de 25°C, 18°C y 12°C. Para los tapones de los túneles, por ejemplo, que se construyen una vez concluida la obra para el llenado del embalse, se usa concreto preparado a 12°C. ¿Por qué estas temperaturas? Sencillo, si no se regularan se presentarían agrietamientos o fisuras en el concreto, ocasionando daños estructurales que pondrían en peligro la estabilidad de las obras.

 

Sin lugar a dudas, construir este megaproyecto representa grandes desafíos técnicos y administrativos, que el consorcio CCC Ituango, constituido por la constructora brasileña Camargo Correa y las colombianas Conconcreto y Coninsa Ramón H, asume con un equipo humano de más de 4.500 personas, que aportan sus conocimientos profesionales y habilidades para poner en marcha el proyecto hidroeléctrico más importantes en la historia del país: Hidroituango.  

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