PROBLEMAS DE OPERACION DEL EMBALSE ARENAL

POR VEGETACION MUERTA

Ing. Tod ilo Do la Torre A.Ing. Guillermo Rivera S.

Instituto Costarricense De Electricidad

RESUMEN

En este caso el medio ambiente original, alterado poi un ambalso, produjo serios problemas dooperaci6n do dos centrales hidroel6ctricas, on Costa Rica, Am6rica Central.EI Cofnpipjo Pidra ldctrico do Arena] Jo constituyen tres centrales en cascade (la tercera anconstrucci6n actualmente), con una capacidad total do 362 MW.El ambalse do regulaci6n plurianual de 85 km2 de extension inund6 , a partir de 1979 , un pantanodo 26 km2 quo estaba originalmente cubiorto poi un manto de densa vegetaci6n acuaticasemi-sumergida , de unos 2,5 m do espesor (gamalote).Al subir el nivel del agua , la mayor parts de la vegetaci6n , quo tonia raices en el fondo, no 6ot6y qued6 cubierta por 30 m do agua.Pocos anos despues empezaron a dalir a la superficie islotes do gran tamano (10 hasta 200 m2),formados poi vegetaci6n muerta (turba) qua, arrastrados poi e/ viento y las corrientes , llegabana /a toma do aguas , situada an el costado S - W del ]ago , bloqueando las parrillas hasta e/ puntoquo la maquina limpia - rajas no podia removerlos con la rapidez y eficiencia requeridas.En cierto momento , las parrillas so bloquearon tota/mente y la estructura no soport6 la p-osi6ndel agua , rompi6ndose y arrastrando par e / tOnel fragmentos de metal, concreto, ramas y elrastrillo completo, quo on ese momento estaba detenido a media altura . Todos estos materialesdoscondioron poi la tuberia do presi6n y quedaron atrapados an las turbinas y el trifurcador dola primera central hidroel6ctrica del Complejo , sacandola de operaci6n , junto con la segundacentral an cascada , paralizando temporalmente la goneraci6n , quo representaba un 50% do lacapacidad instalada del pals.La reparaci6n de la toma tue necesario realizarla bajo agua, puss el embalse no puede vaciarsepoi su gran volumen do agua almacenada , do gran valor economico.La reconstrucciOn se hizo prefabricando una estructura do acero y par media de flotadores y unagriia instalada an una barcaza, so instal6 en la boca - toma, con la ayuda de bozos alemanescontratados a la firma Taucher - Heros, restituy6ndose tambian las parrillas.

El material desprendido hasta hoy representa aproximadamente 10% de toda la vegetaci6n delpantano y por eso se ha organizado un sistema do vigilancia con barcos equipados con cedes ygargios Para capturar los islotes y trasladarlos a lugar seguro . TambiOn so draga continuamenteel area de la toma , para remover la turba qua viaja par el fondo del lago y so opera el rastrillofrecuentemente.Actualmente el Complejo opera sin problemas.

1. EL COMPLEJO HIDROELECTRICO DELARENAL

El Complejo Hidroelactrico del Arena] pertenece alInstituto Costarricense de Electricidad (ICE), que es laentidad gubernamental de Costa Rica encargada deldesarrollo del Sistema El6ctrico ; aprovecha las aquasalmacenadas en un embalse de regulaci6n plurianual,con una elevaci6n maxima de 545 msnm.

Las aguas derivadas del embalse son conducidas atravas de un tunel de 5 ,00 m de diametro y 6,5 km de

longitud que continua en una tuberia de presi6n hastala primera central del Complejo, denominada PlantaArenal , situada sabre la margen derecha del no SantaRosa.

El caudal maximo derivado es do 99 m3 /seg y la caldabruta es de 216 m , a la cota 330 msnm del desfogue.La central cuenta con tres turbinas tipo Francis de ejevertical , con una potencia maxima instalada de 157 MW.Entr6 en operaci6n en el ar o 1979.

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La central cuenta ademas con una tuberla de desvfo yuna volvula tipo Howell-Bunger qua permits desviar elcaudal do dos unidad es, pars casos do salida deoperaci6n.

El agua turbinada on Arenal es almacenada an unpequeno embalse de compensaci6n construido an elcaucedel no Santa Rosay apartirde ahi as nuevamenteconducida a trav6s de un segundo tCnel de 4,8 km delongitud y 5,2 m de diametro que luego se conecta a unanueva tuberfa de presi6n para alimentar la segundacentral an cascada, denominada Planta Corobicf, cuyaoperaci6n se inici6 an el ano 1982.

La Planta Corobicf cuenta tambien con tres turbinas tipoFrancis do eje vertical, con una potancia instalada d o174 MW, qua aprovecha una caida bruta de 237 m y un

caudal m ix imo de 100 m3/seg, ya oue on el embalsede compensaci6n se Is agrega 1 m /seg, provenientedel rio Santa Rosa.A partir do la cota del desfogue, qua as la 93 msnm, seinicia un tercer embalse de re9ulaci6n semanal, de 0,71km2 de extensi6n y 5,2 Hm de volumen Gtil, que seforma mediante una represa de enrocamiento de 35 mde altura construida sobre el mismo rio; con esta represase desarrolla una ultima caida de 37 m, aprovechada anla tercera central del Complejo, denominada Sandillal,qua mediante un tOnel de 350 m de longitud y 6,50 m

de diametro, seguida de una coma tuberfa do presion,conduce las aguas hacia la casa de maquinas, para serluego descargadas sobre el rio Santa Elena, un pocoaguas arriba de su confluencia con el Santa Rosa; launion de ambos rfos forma el rfo Corobicf a quadescarga al mar Pacifico. La Central de Sandillal estaactualmente en etapa final de construccibn y generara32 MW por medio de dos turbinas tipo Kaplan de eje

veflical, con un caudal regulado de 100 m3/seg. Supuesta an operaci6n se espera para octubre de estemismo aro.

La cota de la restituci6n de Sandillal est6 a 56 msnm yha sido definida por los requerimientos de un proyectode riego qua se incia an ese mismo punto y habilita700 km2 de zonas agricolas situadas on la Provincia deGuanacaste, an el Nor-oeste del pals, qua presents unatopografia de grandes Ilanuras del litoral Pacifico, decondiciones climaticas caracterizadas por una largaestaci6n seca , lo cual hace sumamente atractivo elproyecto de riego.Dicho programa de riego esta siendo desarrollado porotra entidad del Estado de Costa Rica y parte de 61 yaest6 operando, a] haberse construido an 1981 unapequena represa de concreto para derivar las aguas,situada an la confluencia de los rios Santa Elenay SantaRosa , un poco aguas abajo de la casa de maquinas deSandillal.

El embalse de Sandillal, ademas de regular las aguaspara la central, permite mayor flexibilidad de operaci6npara satisfacer las necesidades de la red de canales deirrigaci6n.

Una caracteristica sobresaliente de este Complejo as elhecho de que, gracias a la posici6n extrategica delembalse de Arenal , se desvian las aguas queoriginalmente drenaban hacia el Iluvioso litoral Caribe,conduci6ndolas al Pacifico seco, tal y como sedescribiri an los siguientes capitulos.

2. EL PANTANO DE ARENAL

Costa Rica estA cruzada, de Nor-oeste a Sur-este, poruna cadena montanosa qua divide el pals on dosvertientes principales, de caracterfsticas climaticas muy

diferentes: la Zona Pacifica, que tiene un regimen deIluvias moderadas muy bien definido qua se extiende demayo a octubre, siendo los meses restantessumamente secos y la Zona Atlantica o Caribe que oncambio presenta Iluvias pr6cticamente todo el ano, porlo que sus rfos mantienen caudales medios importantesin variaciones estacionales muy notorias.

El embalse de Arenal se ubica pre ci samente an la cimade la cordillera y fue desarrollado aprovechando unamplio valle existente, el cual estaba parcialmenteocupado por un pantano de 26 km2 de extensi6n. El

origen de este pantano se atribuye a la actividad delvolc`n Arenal, situado an el extremo Este de dicho valley cuyas erupciones taponaron hace unos 12 mil anos lasalida natural de las aguas, formando originalmente unamplio lago de dimensiones semejantes al embalseactual. Vale mencionar que el mencionado volcan, quese crefa inactivo, inici6 un intenso perfodo de actividada partir de 1968, la cual continua hoy dfa, medianteerupciones de lava semi-salida, cenizas y gases.

Con el correr de los anos, las aguas del lago lograronabrir una salida a trav6s de las coladas de lava y cenizasvolc6nicas, drenando el lago hacia la vertiente atl6ntica,

hasta dejarlo convertido on el pantano qua existia antiempos recientes, cuya elevaci6n era la cota 515msnm.

Dicho pantano, de solo unos 5 m de profundidad media,

se encontraba totalmente cubierto de vegetaci6n

acudtica semi-flotante, constituida principalmente porplantas fibrosas de la familia de las gramineas(pennisetum spp), helechos (acrostichum danaeifolium,osmunda regia y blechnum serrulatum), m6s algunosotros tipos de arbustos y hierbas acu6ticas, todas lascuales crecf an sobre una co mpacta trama sumergida derafces, vegetacion muerta y lodo, de unos 2 a 3 m deespesor, quo se arraigaba hasta el fondo lodoso delpantano, pero que flotaba ligeramente, permitiendoincluso caminhar sobre ella. En el pantano habitabandiversas especies de animates, acu6ticos, anfibios,reptiles, ayes y algunos mamiferos pequernos,principalmente roedores.

La vegetaci6n viva sobresalia del agua unos 2 m, de talmanera quo de lejos daba la impresi6n de ser uninmenso pastizal. Toda esta masa vegetal recibia elnombre generico de "gamalote", por parts de loshabitantes de la zona.

Las condiciones clim6ticas del Area del embalse estan

influeciadas por los regimenes Iluviosos Canto del Caribe

(en mayor grado) como del Pacifico, siendo los meses

de mayor precipitaci6n julio (403 mm) y octubre (305

mm), con las Iluvias ocurriendo usualmenteen horasde

la tarde.

La temperature media anual as de 25° C y los vientospredominantes provienen del Noreste, con velocidadesmedia de 30 km/hora y maxima de 90 km/hora.

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3. EMBALSE DE ARENAL

El Instituto Costarricense de Electricidad a partir de1969 inici6 el desarrollo del Complejo, para lo cualconstruy6 una represa de enrocamiento en el rio Arenal,que originalmonte dronaba sl valle hacia la vertienteatlAntica.

El dique tiene una altura maxima de 60 m y una longitudde 1000 m en su cresta, situada a la elevacibn 551msnm y cuenta con una estructura para desvio yvaciado del embalse, asi como un vertedor deexcedencias de pozo vertical, tipo "morning glory".

El represamiento ha producido un lago artificial de 85

km2 de extensi6n, con una profundidad media de 31 my un volumen util de 1816 Hm3, que permits la

regulaci6n plurianual de las aguas escurridas hacia eIvalle, cuya cuenca tributaria es de 491 km2.

El embase actual tiene una forma alargada orientada deEste a Oeste, con una longitud de 26 km y un anchomaxima do 4 km. (Ver Figura 3).

La toma de aguas fue ubicada en el extremo Sur-oestedel lago, con el propbsito ya mencionado de desviar lasaguas hacia el litoral Pacifico.

Esta obra consiste en una caja con su pared frontalinclinada a un Angulo de 45°, dividida en dos cAmarasen las que hay sendas embocaduras horizontales (unade ellas para ampliaciones futuras). El piano inclinadoestA formado por dos cuerpos de rejillas, de 15,5 m deancho cada uno, que se inician a la cota 510 msnm enel fondo de la cAmara y se extienden a la cota 510 msnmen el fondo de la cAmara y se extienden hasta la cota523 msnm cubriendo un Area bruta de 294 m2 y neta de235 m2 cada uno. A partir cue este punto continua unalosa de concreto que permits el descenso del carrolimpiarrejas, cuya plataformade operaci6n se ubica a laelevacibn 548 msnm.

Toda la estructura so comunica con tierra firme a trav6sdo un puente de 43 m de longitud.

El carro limpiarrejas es operado por medio de cablesdesde una caseta m6vil de control, fabricada porNEYRPIC de Espana.El Ilenado del embalse se inici6 en setiembre de 1978y un ano despuAs se encontraba ya en la cota 538msnm, listo para inicir la operaci6n de la primera centralhidroel6ctrica del Complejo.

4. IMPACTO ECOLOGICO Y SOCIAL DELCOMPLEJO

Desde las etapas iniciales de estudio del proyecto, ungrupo de ec6logos y soci6logos fue encargado de haverlos estudios necesarios pra evaluar el efecto que dichoproyecto, y sobre todo el embalse, tendria sobre lascondiciones de vida de la regi6n.En Io referente a la situaci6n del use del suelo, sedetermin6 que las orillas del pantano estaban siendoobjeto de una intensa explotaci6n agricola y ganadera,de tal manera que el impacto ambiental sobre estasAreas se circunscribla a la p6rdida de terrenosexplotados en actividades agropecuarias, conexcepci6n de una zona pequena situada cerca de la

represa , que aun estaba cubierta de bosque primariotropical. Una pequena parts del bosque qued6inundada, pro el recto, situado sobre los niveles delembalse, se constituy6 on una reserva forestal, que onla actualidad se encuentra bien prot e9 ida y constituyeun refugio de numerosas especies vegetales y animalesnaturales do la regi6n.

Se determin6 asimismo que los 26 km2 del pantano noestaban siendo utilizados para ning6n propbsito, porsus propias caracteristicas de densa vegetaci6nacu6tica. S61o unapequenisimaparte (menosde 1 km2)habia sido drenada y permitia su use con finesganaderos, por parts de una comunidad religiosa

mormoma.Respecto al impacto ecol6gico sobre el pantano mismo,se hicieron estudios sobre las especies vegetalesexistentes, determinandose que no existia ninguna deellas de caracteristicas unicas que corriera el riesgo dedesaparecer, pues los mismos tipos de plantas seencuentran en muchos otros lugares del pals quepresentan ambientes similares . Sin embargo, estecuerpo era uno de los mAs extensos existentes en CostaRica.Las especies de animales acuAticos que vivian en elpantano consistian en cuatro o cinco especies de pecesde agua dulce, las cuales no sufrieron con la inundaci6nsino mAs bien dos de ellas han mostrado una verdaderaexplosi6n demogrAfica, al punto de que el lago es ahoraun sitio muy visitado por pescadores deportivos, por lacantidad y gran tramaro de los ejemplares que sepescan ahi, de excelente sabor.

Respecto a los batracios y tortugas habitantes del

pantano, ademAs de ser especies comunes en Costa

Rica, por sus propias caracteristicas rApidamente sehan adaptado a la nueva condici6n, aunque su actualhabitat so limita a las orillas y ensenadas de pocaprofundidad o bien han subido por los rios y riachuelos

que llegan at embalse.

Un fen6meno lamentable que si se observ6 fue que unaespecie de anguila de gran tamano result6 seriamenteafectada por la nueva condici6n de aguas profundas yfuerte oleaje, presentAndose una gran mortalidad deellas, las cuales se acumularon por cientos en las orillas,arrastradas ya muertas por el viento. No fue posibleninguna medida para mitigar la situaci6n.

Los reptiles existentes , constituldos por varias especiesde iguanas y serpientes, algunas de ellas muyvenenosas, tales como el bothrops atrox (terciopelo)bothrops schleglei (bocaracA) y micrurus nigrocinctus(coral) emigraron o se concentraron en las islas delembase conforme el nivel del agua subia , al punto deque durance los primeros meses era peligrosoaventurarse en las zonas vecinas al embalse por laabundancia de viboras, siendo aun hoy relativamentefrecuente toparse con ellas en las Areas de vegetaci6nmss densa. No existla en el pantano ninguna especiede caimanes o lagartos, que siendo especies tipicas deese ambiente , hubieran sido seriamente afectadas atcambiar su habitat natural.

Las ayes tanto acuAticas como de otras especies,emigraron a las orillas del lago.

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Las pocas especies de mamiferos tambi6n emigraronconforme las guas sublan.

No se conocen detalles sobre organismos inferiorestales como insectos y crustaceos.

Con referencia a la situaci6n de los 1100 pobladores dela zona , que Bran agricultores en su casi totalidad, serealizaron estudios socio-econ6micos de cada familia

quo habitara torronoc quo corian inundadoc,ofreci6ndoles diferentes soluciones en funci6n de los

deseos y posiblidades de cada uno. En general, la granmayoria acepto ser reubicada en terrenos de la mismazona , para lo cual se compraron parcelas do tamanosemejante al que originalmente posein y se lesentregaron como pago por las fincas perdidas.

Especial mencion merece el caso de dos nOcleos depoblaci6n existentes en el valle , Ilamados originalmenteArenal y Tronadora, los cuales, mediante una encuestapublica fueron reubicados on dos sitios escogidosdemocraticamente, construey6ndoseles dos nuevaspoblaciones, con infraestructura y casas modernas,muy superiores a las que originalmente poseian, queeran de tipo rural modesto.

S61o unos pocos pobladores de la zona prefirieron unaindomnizacibn on dinoro , pars iniciar una nuova vida ondiferentes lugares del pals.

Las carreteras do la zona fueron reubicadas alrededordel embalse y fueron pavimentadas , en contraste conlas originates , que Bran camios rurales de tierra y grava

en malas condiciones.

5. EFECTO DEL MEDIO AMBIENTE SOBREEL EMBALSE

Para analizar los efectos negativos que el medioambienta podria causar durante la operaci6n delembalse de Arenal, se deben considerar dos aspectosfundamentales : uno de ellos es la existencia de unvolcan activo muy cerca de la represa (7 km) y el otroes la gran masa de vegetaci6n del pantano, cuyocomportamiento no fue posible determinar con exactituddurante los estudios previos a la construcci6n delembalse.

5.1 Ell Volcan Arenal.

Tal y como fuera mencionado en los capitulos previosde este documento, el volcan desde 6pocas hist6ricasconocidas y hasta el ano 1968 , no habia dado muestrasde actividad , al punto de que su cono casi perfectoestaba totalmente cubierto de bosque denso y se leconocla simplemente como "cerro del Arenal".

Sin embargo , si se sabia que en 6pocas remotas habiatenido actividad intensa y era el causante del antiguolago que ya fue mencionado . Pruebas de ello seencontraron en abundancia durante las investigacionesgeol6gicas del sitio de presa e incluso se Ilegaron aidentificar vestigios de asentamientos indigenasprimitivos, cuya vida debi6 estar muy asociada a lapresencia del gran lago existente hace miles de anos.

A partir del inicio de las erupciones en 1968, cuyasprimeras manifestaciones violentas tomaron porsorpresa a los vecinos , al punto de que se presentaron

varios muertos debido a la emisi6n repentina de nubesardientes, el ICE se aboc6 a estudiar detalladamente

las caracteristicas de este nuevo ciclo de actividad, yaque podria poner en peligro la seguridad de las obrasde represamiento vecinas al cono e incluso durante elperiodo de construccibn se corria el riesgo decatastrofes de impredecibles consecuencias para el

personal de obra.

Fue asi como se determino clue las nubes ardientesprovinieron de un crater secundario que apareci6 en un

costado del cono; poco despues de estasmanifestaciones, emprez6 a brotar lava en estadosolido que se deslizaba lentamente en variasdirecciones por las laderas , pero se detenia antes doIlegar al pie, por el rapido enfriamiento de las rotas cluelas constituian.

Tales corrientes de lava han continuado saliendo, peroahora provienen del crater principal, que se reabri6 al

tiempo que el crater secundario disminuyb su actividaddrasticamente.

En la actualidad solo mantiene su cubierta boscosa elcostado Noreste, ya que el resto ha sido barrido pordiferentes coladas de lava y erupciones moderadas decenizas que han arrasado toda la vegetaci6n.Todas estas coladas de lava han presentado el mismopatron de flujo que las iniciales , ya que se detienen alenfriarse la roca y parece muy poco probable cluealguna de ellas Ilegue a alcanzar la zona de la presa,por las condiciones do la topografia circundante, queofrece una barrera natural al flujo de la lava y clue la

constituyen otras coladas do lava muy antiguas.Es posible que alguna de estas corrientes alcance el

cause del rio unos 500 m aguas abajo de la presa, perodebido a que el mismo esta practicamente seco porqueel agua es captada en un 100% en el embalse, lasconsecuencias de este taponamiento , si Ilegara aocurrir, no crearia mayores problemas en la operaci6ndel Complejo.Tambi6n se ha evaluado el riesgo de una explosi6ncatastr6fica, pero parece poco probable que puedaocurrir mientras se mantenga abierta la chimenea delvolcan.

Las emisiones de cenizas son muy moderadas y no hanafectado de manera alguna ni al embalse ni a [as obras,as[ como tampoco al personal de operaci6n destacadoen el sitio.

No obstante, se ha instalado una red sismol6gica yvulcanologica alrededor del cono y se mantiene unacontinua vigilancia sobre las se6ales emitidas por elequipo, con el prop6sito de poder prever algunasituaci6n peligrosa.

Vale destacar clue todos los estudios ejecutados hastala fecha han sido realizados tanto por vulcan6logoscostarricenses como por especialistas de fama mundial,especialmente contratados por la Empresa desde queel problema se inici6.

La conclusi6n es que no se espera ninguna situaciongrave en el mediano plazo, salvo cambios inesperadoson el patron de comportamiento del volcan.

El efecto sismol6gico preveniente de esta actividad fueampliamente previsto mediante un diseno muyconservador de la represa y las obras conexas.

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Debido a su distancia al volcan de la toma de aguas(unos 25 km), no se prove ninguna consecuenciaimportante en esta estructura.

5.2 El "gamalote"

Al iniciarse los estudios ecol6gicos del pantano, serealizo una intensa campana con el fin de determinar

cual seria el compodamiento de esa extensa y gruesamasa vegetal al subir los niveles del agua.

Los primeros estudios, realizados con gran dificultad,mostraron que en realidad la masa de raices y materialmuerto bajo el nivel del agua actuaba como una granesponja, que subia y bajaba con las pequenas

oscilaciones estacionales del pantano, peromanteni6ndose anclada al fondo lodoso en un estadode flotaci6n precaria, lo cual hacia que facilmente se

hundieran los bloques cuando se perturbaban un poco.

Lo anterior se debia a que el peso especifico de Ia masaera ligeramente menor al agua (0,98) y variaba segunel contenido de vegetacion y materiales m6s pesados(cenizas volcanicas, sedimentos y polvo arrastrado porlos vientos a lo largo de miles de anos).

Tambi6n se determin6 que la vegetaci6n viva ocupabala parte superior de la masa (unos 80 cm bajo el aguay todo lo que sobresalia de ella), siendo el restomateriales en proceso de descomposici6n. Con estainformaci6n se pudo predecir que al subir el nivel delagua el gamalote no flotaria, sino que quedaaadepositado en el fondo del lago, iniciandose un procesode descomposici6n de toda la vegetaci6n viva, querequeria del aire y la luz solar para su supervivencia; elmaterial que siempre estuvo sumergido no cambiaria susituaci6n con las nuevas condiciones.

Lo anterior hacla prover el inicio de un proceso quimicoque aumentaria por un tiempo la acidez de las aguas yla producion de gas metano, hasta que la vegetacion se

hubiera degradado totalmente.

Tal fen6meno se incrementaria con el proceso dodegradaci6n que el resto de la vegetaci6n del valle,

fuera del pantano, sufrirla de manera similar a como ha

ocurrido en todos los embalses existentes.

La hipOtesis fue verificada al iniciarse el Ilenado, ya quoefectivamente el gamalote no flot o, con excepci6n dounos pocos bloques aislados.

La condici6n observada se mantuvo durante los cuatroprimeros anos de operaci6n, aunque de vez en cuandoemergia algun fragmento de la masa, que era entoncesarrastrado po los vientos del Noreste hacia la margenSuroeste del lago, sin mayores consecuencias para latoma de aguas , ubicada en ese sector.

6. FALLA DE LA TOMA DE AGUAS

Fue a partir de la estaci6n seca de 1984 que el problema

empez6 a mostrar caracteristicas preocupantes, ya queen el lapso de marzo a junio emergieron numerososbloques, que en forma de islotes de tamano variado (5a 500 m2) eran arrastrados por el viento acumul6ndose

en el area de la toma de aguas y las orillas vecinas.

Ya a mediados de abril de ese ano se habian acumulado

alrededorde 2 hectareas de gamalote flotante alrededor

de la toma de aguas, y esto obligaba a una operaci6ncasi continua do la maquina limpiarrejas.

El nivel del lago habia descendido por necesidades degeneraci6n hasta la cota 537 msnm y esto aparentabafacilitar la formacion intermitente de vortices muyvisibles sobre la superficie del agua.Sin embargo, lo quo realmente estaba ocurriendo era

que las rejillas estaban casi totalmente obstruidas, locual provocaba puntos concentrados de flujo de agua aalta velocidad, con la consecuente formacion de losvortices, al coincidir esto con una baja sumergencia dela boca-toma.

A finales de abril, el personal de la planta inform6 que

las turbinas habian salido de operaci6n debido a laIlegada de gran cantidad de vegetaci6n que obstruy6los pasajes de las turbinas. Tambi6n se reportb haberescuchado un ruido fuerte en la zona del trifurcador,justo fuera del edificio de la casa de maquinas.Simultdneamente, el operardor del limpiarrejas reportbhaber perdido el carro limpiador, quo primeramente sehabla atorado en algun punto intermedio de sutrayectoria y luego quedaron sus cables de maniobrasueltos, comprob6ndose su rotura al recogerlos en lostambores de la maquinas. Dado que para entonces yahabia entrado on operaci6n la segunda central delComplejo (Corobici), en esta planta tambi6n sereportaron danos en el equipo, por la Ilegada de grancantidad de vegetacion, aunque en menor grado que enArenal.

Lo que habia ocurrido era la falla de las rejillas porpresi6n diferencial, al quedar obstruidas casi en un100%.

Lo anterior dej6 temporalmente fuera de servicio los 331

MW de ambas plantas, que representaban alrededor del50% de toda la capacidad instalada del pals,provocando una interrupcibn general del servico a nivel

nacional, al ser incapaces las dem6s centrales de Ilevarla carga total de la red.

De inmediato se contrataron buzos para investigar losdanos ocurridos en la toma de aguas, labor queinicialmente result6 muy peligrosa por falta de equipoadecuado, debido a que a m6s de 8 m de profundidadcasi no penetraban la Iuz solar y esto hacia sumamentedificil observar los danos, con el riesgo de que los buzosquedaran atrapados entre los hierros retorcidos.

Durante la exploraci6n preliminar se logr6 determinarfinalmente que algunos paneles de rejas no estaban ensu lugar y que el carro limpiador no aparecia por ningunlado.

Se cerr6 entonces la compuerta de la toma de aguascon el fin de vaciar e inspeccionar el tOnel y la tuberla

de presi6n, acci6n que permiti6 localizar el rastrillo

atorado en el trifurcador de la tuberia de presi6n, pero

sin haber provocado danos importantes en las l6minasde acero que forman dicha pieza, ni en la valvula de

mariposa situada al inicio de la tuberia. Posteriormente

se pudo comprobar que habia caido por el agujero oelas rejillas falladas , siendo arrastrado por el agua.

El carro limpiarrejas fue necesario cortarlo enfragmentos para extraerlo por las escotillas deinspecci6n de la tuberia de presi6n y las turbinas.

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Rapidamente se reemplazaron las piezas danadas an

las turbinas de ambas centrales y se decidio iniciar unaoperacion controlada del Complejo, para restablecer elserviico elactrico, asumiandose el riesgo calculado deque mas gamalote entrara al tOnel (ya que faltabanalgunas rejillas ) como efectivamente ocurri6 durantevarias oportunidades , afectando cada vez los alabesm6viles de las turbinas , pero sin mayores

consecuencias, salvo unas pocas horas de salida deservicio para su reparacion.

Esta medida permitib mantener el servicio elactricotemporalmente an forma aceptable, con interrupciones

ocasionales cada vez quo Ilegada material on exceso alas unidades generadoras.

7. REPARACION DE LA TOMA DE AGUAS

Inmediatamente despuas de cuantificar el problema, losingenieros de la Institucibn, asesorados por consultoresinternacionales , empezaron a estudiar posiblessoluciones, todas las cuales contemplaban la limitaci6nde no poder vaciar el embalse po su valioso volumende agua y de tener que ejecutar la reparacion sin

interrumpir la operacion por periiodos prolongados, yaqua se afectaria el suministro de energia al pals.

Paralelamente se organiz6 un sistema de vigilancia eintercepci6n de los bloques flotantes que se divisabanan el embalse , mediante el use de barcos provistos degarfios y redes, que los atrapaban y conducian a zonas

alejadas de la toma de aguas, lograndose asi disminuirla cantidad Ilegada al area de peligro. Al mismo tempose organiz6 una labor de dragado continuo an el fondovecino a la toma , lo cual ha permitido remover grandescantidades de gamalote que no flota y ha sidoarrastrado po un mecanismo de reptaci6n propiciadopor las corrientes profundas de agua.Dentro del esquema de solucion tecnica de Iareparacion se han realizado estudios de propuestaspara evitar de manera mas efectiva la llegada degamalote al area de Ia toma de aguas , entre las cualesse han propuesto la construcci6n de una barrera flotanteprovista de una malla bajo el agua a manera de cortina,que detenga el material flotante o semi -flotante a unadistancia prudencial. Otra solucion qua se ha estudiadoas la construcci6n de un dique que cierre totalmente labahia de la toma de aguas, habriendose un canal deconexion entre el lago y la toma por un punto masprotegido del viento , tras un islote qua existe an el area.

Ninguna de estas propuestas ha sido implementada,pues aun se realizan estudios limnologicos masdetallados que permiten conocer de manera clara elmecanismo fisico=quimico del desprendimiento de losbloques de gamalote y su patron de desplazamiento,tanto an superficie como bajo el agua.

Por otro lado, an anos recientes se ha observado unadrastica disminucion de afloramiento de material, lo cualpodria ser indicativo de qua la descomposicion delmaterial ha llegado a un punto an el cual ya las masascompactas no pueden mantener su consistencia y porlo tanto se disgregan sin causar problemas de operacionserios , aunque esta teoria no esta probada.

Incluso se ha podido determinar una correlaci6n entre

los niveles del embalse y el afloramiento del 9amalote,

de tal manera qua el problema se incrementa ancoincidencia con los bajos niveles y desaparecepracticamente con los altos, lo cual se ha atribuido a unaposible producci6n de burbujas de gas metano productode la descomposici6n de la materia organica, quequedan atrapadas an la trama , aumentando su volumenal bajar la presibn, to qua podria aumentar la flotabilidadde los bloques. Esta hip6tesis ha inducido a operar elembalse en sus niveles superiores , con resultados

satisfactorios. Otra hipotesis propone que los bajosniveles del embalse aumentan las corrientes de agua

profundas, permitiendo as( inestabilizar y arrastrar elgamalote hacia la toma de aguas.

El material desprendido hasta hoy representa menos deun 10% del total del pantano.

Con referencia a la reparacion de la toma de aguas,investigaciones posteriores po rmitioron determinarmediante buzos equipados con camaras de television,que dos de las tres vigas de concreto qua servian desoporte intermedio a los cuerpos de rejas se fracturaron,quedando inservibles; asimismo, algunos pocos

paneles se doblaron y cedieron por el empuje del agua,pero al ceder abrieron una amplia via de agua quoequilibro las presiones y evit6 que el resto de los panelesse danaran.

Con esta informaci6n ya bien documentada, se planteoel esquema de la reparacion, cuya primera fase

consistiria on remover uno a uno todos los paneles derejillas, incluyendo los qua habian caido al piso de laestructura y acto seguido se procedi6 a cortar y removerlas tres vigas de concreto, de 0,60 x 1,20 m de secci6ny 15 m de largo cada una, labor que realiz6 la firmaalemana Taucher-Heros, especializada an trabajos deconstruccion submarina. Se acondicion6 una barcazacon una grCa para izar todo el material extraido, qua eraluego transportado a tierra firma con la ayuda de unasegunda barcaza de carga.

Para restituir las rojillas, se prefabric6 an tierra unaestructura de acero completa qua incluia columnas yvigas para hacerla auto-soportante y qua ademas an sufrente contaba con tres nuevas vigas para apoyo de loscuerpos de rejillas, an la posicion an qua inicialmenteestaban las de concreto. Todo este bastidor sodimension6 para qua acoplara perfectamente dentro dela camara de la toma de aguas y para qua las rejillasocuparan posteriormente su posicion original,permitiendo la operacion del rastrillo limpiarrejas an suforma usual.

Esta estructura se Ianz6 al agua provista de sistemas

de flotaci6n, qua luego fueron inundados an formacontrolada para que, con la ayuda de la grua,descendiera a su posicion y permitiera su fijaci6n con

pernos al concreto.

La labor de instalaci6n de la estructura y las rejillas serealiz6 an 17 semanas, on jornadas nocturnas para noafectar seriamente el suministro de energia a la red.

El trabajo era supervisado desde la superficie por losingenieros responsables del trabajo, mediante el use decamaras de television manejadas por los buzos.Ademas, tres profesionales y un grupo de tacnicos del

ISO XX Seminario Nacional de Grandes Barragens

ICE fueron entrenados en las tecnicas de buseo porparte de los contratistas, con el fin de que en el futurose puedan realizar labores de inspeccion y

mantenimiento normal durante la operaci6n regular delComplejo, Para lo cual se cuenta actualmente con todoel equipo necesario, ademas de una camara dedescompresi6n permanentemente disponibles en elsitio.

Las rejillas danadas se reemplazaron o repararon, asicomo el carro limpiarrejas, ya que como se mencion6,fue necesario fragmentarlo para extraelo por lasescotillas de la tuberia de presi6n.

A partir de abril de 1985, el Complejo ha venidooperando sin problemas , por lo quo so puede afirmarque el trabajo fue todo un exito y un importante logropara os ingenieros de nuestra Instituci6n.

8. CONCLUSIONES

Las experiericias de este accidente constituyen unaimportante ensenanza de la forma en que se deben

estudiar previamente todos los factores del ambienteque seran alterados , para que el diseno y operaci6n delas obras puedan adaptarse de manera apropiada a larespuesta que ese medio ambiente dara ante lasnuevas condiciones modificadas.

Se sabe de casos similares, aunque no de lascaracteristicas del descrito, que han ocurrido en Africa,

Islandia y otros paises tropicales, de tall manera quo la

experiencia del embalse de Arenal esperamos que

pueda servir de orientacion a los profesionales de todos

los paises que en uno u otro momento se puedan verenfrentados a este tipo de problemas.

Cualquier esfuerzo previo que se haga en las etapas de

concepcion y diseno de los proyectos para prevenirestas situaciones, debera considerarse como una

inversi6n que ahorrara on el futuro grandes sumas dedinero en reparaciones y energia no generada a las

administraciones encargadas de la operaci6n de lascentrales generadoras de energia.

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BLOQUES DE GAMALOTECERCA DE LA TOMA DEAGUAS

BLOQUES DE GAMALOTECERCA DE LA ORILLA

ISLOTE DE GAMALOTEFLOTANDO EN ELEMBALSE(Obs6rvese su capacidadde flotaci6n)

152 XX Semingrio Naclonal J. Grandea Barragens

BLOOUE DE GAMALOTE(obstrvese el espesor)

VORTICE SOBRE LATOMA DE AGUAS

GAMALOTE CON RAICESY RAMAS EXTRAIDO DELAS TURBINAS

XX Seminario Nacional de Grandes Barragens 153

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154 XX Seminario Nacional de Grandes Barragens

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158 XX Seminerio Nacional de Grandes Barragens