CENTRALES HIDROELÉCTRICAS DE COLOMBIA

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1.       CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE CHIVOR

Está situada a 160 km al Nororiente de la ciudad de Santafé de Bogotá, cerca al municipio boyacense de Santa María. Aprovecha el potencial hidroeléctrico del río Batá, regulado por la presa de La Esmeralda que forma un embalse con una capacidad de almacenamiento de 760 Mm3. El caudal regulado del río Batá, se desvía por medio de dos túneles a la hoya del río Lengupá, donde se encuentra situada la casa de máquinas.   Esto permite aprovechar una caída de 768 m.

La capacidad instalada de la planta es de 1.000 MW, divididos en dos etapas similares, con cuatro unidades generadores cada una.

La primera etapa inició su operación comercial en 1977 y la segunda en 1982.

PRESA Y OBRAS ANEXAS

La presa es del tipo escollera con núcleo impermeable de arcilla, la cresta en su parte más alta tiene una longitud de 310 m y su altura máxima desde el fondo de cimentación es de 237 m. Su volumen total es de 11.4 Mm3.

Está protegida por un vertedero para descargar 10.000 m3/s constituido por un canal abierto provisto de tres compuertas radiales para la regulación de los caudales vertidos.

Existe una válvula de descarga de fondo, tipo Howell-Bunger de 2 m de diámetro, con un caudal máximo de 120 m3/s y como guarda, una válvula tipo mariposa de 2.5 m de diámetro.

CONDUCCIONES HIDRÁULICAS

Cada etapa cuenta con conducciones hidráulicas independientes. La conducción de la primera etapa está diseñada para un caudal de 80 m3/s.  Su longitud total es de 8 km y esta constituida por tres tramos de túnel inclinado conectados por dos pozos verticales.  El tramo superior del túnel, de 5.4 m de diámetro y 5.8 km de longitud, está revestido en concreto en toda su longitud, excepto la parte final de 581 m, blindada en acero de 3.95 m de diámetro.

La conducción de la segunda etapa, se diseñó para un caudal de 120 m3/s.  Está constituida por un túnel superior de 5.4 km de longitud y 6.6 m de diámetro, un pozo vertical de 4.6 m de diámetro y 285 m de profundidad y un túnel inferior de 2.200 m de longitud.

La almenara está formada por un pozo vertical de 300 m de profundidad y un diámetro de 4 m en la parte inferior y 5 m en la parte superior y por una galería de expansión horizontal de 287 m de longitud y 5.2 m de diámetro.

El túnel superior tiene revestimiento de concreto convencional en una longitud de 400m y blindaje de acero en 65 m.

El pozo vertical y los primeros 90 m del túnel inferior están revestidos de concreto convencional y el resto del túnel inferior hasta la casa de máquinas, es blindado en acero con un diámetro de 3.9 m.

DESVIACIONES

El proyecto de desviación de los ríos Tunjita, Negro y Rucio permitió incrementar en un 33% el caudal afluente al embalse de la Esmeralda y se produjo un incremento del 30% en la generación media de la Central.  Para la desviación del río Tunjita se construyó una presa desviadora, de arco de 23 m de alto y 43 m de longitud en la corona.

CASA DE MAQUINAS Y OBRAS ANEXAS

La casa de máquinas es superficial y alberga ocho unidades de generación.   Tiene una longitud de 180 m, una altura de 28 m y un ancho de 25 m. Igualmente la central cuenta con los edificios de control y oficinas, el patio de transformadores, el patio de conexiones, subestaciones y líneas de transmisión.

EQUIPOS PRINCIPALES

La Central consta de:

·        8 turbinas Pelton de eje vertical, de 450 r.p.m. de velocidad nominal y una potencia de 173.000 HP.   Cada turbina posee una válvula esférica de 1.5 m de diámetro.

·        8 generadores de 450 r.p.m. de velocidad nominal, con una potencia de 140 MVA, 13.8 KV de generación y factor de potencia 0.9.

·        25 transformadores monofásicos de potencia de 54 MVA y relación de transformación 13.8/230 KV.

·        Dos puentes grúa de 120 toneladas cada uno.

SUBESTACION A 230 KV

Para entregar la energía producida se emplea una subestación a 230 KV que permite conexiones con las subestaciones Palpa en Boyacá, Torca en Cundinamarca y Guavio en Boyacá.

GESTION AMBIENTAL

En la zona de influencia de la Central Chivor, ISAGEN adelanta una gestión ambiental integral, de carácter preventivo, que permite la operación de la Central con calidad ambiental y responsabilidad social.

Para mejorar la infraestructura vial y elevar el nivel de vida de las comunidades que habitan el área de la Central, desde la construcción, ha ejecutado vías rurales que facilitan la comunicación con Santafé de Bogotá y los Llanos Orientales, aportes a escuelas, centros de salud, casas de la cultura, acueductos veredales, mantenimiento de vías, construcción de puentes peatonales, mataderos y escenarios deportivos.   Adicionalmente garantiza el transporte fluvial a las veredas desde diferentes puertos del embalse y el transporte terrestre desde éste hasta el área urbana del municipio de Macanal.

 

2.       CENTRAL HIDROELÉCTRICA JAGUAS

Está localizada en el departamento de Antioquia, sobre las hoyas hidrográficas de los ríos Nare y Guatapé, a 117 km al Oriente de Medellín por la vía Medellín - El Peñol - Guatapé - San Rafael.

Aprovecha el caudal del río Nare, (abajo de la presa Santa Rita, embalse del Peñol. Se encuentra en operación comercial desde junio de 1988.

PRESA PRINCIPAL GUILLERMO CANO: Está localizada sobre el río Nare, 1 km más abajo de la confluencia del río San Lorenzo.  Tiene una longitud de cresta de 580 m, una altura máxima de 63 m y un volumen de 3.2 Mm3, construida en lleno de limo y roca descompuesta.  Forma un embalse con una capacidad total de 208 Mm3 de los cuales 180 M corresponden al volumen útil. 

PRESA DE LA ZONA BAJA: Construida sobre la margen derecha del río Nare para cerrar una depresión en la línea divisoria de las hoyas de los ríos Nare y Guatapé, tiene una longitud por la cresta de 715 m y una altura máxima desde su fundación, de 50 m.

VERTEDERO: Localizado sobre el estribo derecho de la presa, es del tipo de canal abierto de flujo no controlado, tiene una ancho variable de 50 m en el azud a 30 m en el canal intermedio, una longitud de 264 m y termina en un deflector de chorro.  Está diseñado para evacuar un caudal máximo de 2.070 m3/s.

TÚNEL DE DESVIACIÓN: Excavado en la margen izquierda revestido de concreto en las partes de baja calidad de la roca, de 347 m de longitud, prolongado a la entrada y salida por conductos de concreto reforzado con una longitud total de 140 m. El diámetro interior del túnel en las zonas revestidas y del conducto es de 3.5 m. Una vez concluida la construcción de la presa, se clausuró con un tapón de concreto.

ESTRUCTURA DE CAPTACIÓN: Estructura de concreto sumergido que se comunica con el túnel de conducción mediante un pozo vertical de 4.7 m de diámetro interior y 50.77 m de profundidad, y un túnel de 185 m de longitud y 4.7 m de diámetro, ambos de sección circular y revestidos de concreto.

POZO DE COMPUERTAS: Tiene una profundidad de 102.6 m y una sección ovalada de 8.3 m en su dimensión mayor y está provisto del equipo de alce para el manejo de dos compuertas, una principal y otra auxiliar, tiene además un ducto para admitir y desalojar aire del túnel de presión.

TÚNEL DE PRESIÓN: Tiene una longitud de 1.831 m, revestido cerca del extremo de aguas abajo.  Está provisto de una almenara de tipo orificio restringido que tiene una profundidad de 150.24 m de los cuales 120.3 m corresponden al tanque superior.

POZO DE PRESIÓN: La conducción continúa luego mediante un pozo vertical revestido en concreto, de 156.15 m de profundidad y 4.3 m de diámetro, y un túnel de presión horizontal conectado con un codo a la parte inferior de la sección vertical de 42.65 m de longitud y 4.3 m de diámetro.

TÚNEL BLINDADO: Se une al túnel de presión horizontal mediante una reducción en concreto reforzado en 4 m de longitud, tiene una longitud de 70.5 m al final de la cual se bifurca en dos ramales que hacen un ángulo de 45° entre sí, son horizontales y tienen 27.87 y 31.67 m de longitud, y por ellos se alimentan las dos unidades generadores de la casa de máquinas.

CAVERNA PRINCIPAL: Los equipos principales de la Central se alojan en una caverna de 16.5 m de ancho, 28.4 m de altura y 66.3 m de longitud, con acceso por medio de un túnel vehicular de doble vía con pendiente variable y una longitud total de 775.35 m.

Separada 25 m de la caverna principal está localizada la almenara de aguas abajo, donde descargan los tubos de aspiración de las turbinas. 

EQUIPO PRINCIPAL:

2 turbinas Francis de eje vertical con una potencia nominal de 96 MW cada una, velocidad de rotación 400 r.p.m. Cada turbina tiene como elemento de cierre una válvula esférica.

2 generadores trifásicos, de eje vertical con tensión nominal de 13.8 KV, potencia nominal de 90 MVA y factor de potencia de 0.95.

2 transformadores principales trifásicos de capacidad 103.5 MVA cada uno y relación de tensión de 13.2/230 KV.

Equipo de enfriamiento del aire de la caverna.

Equipos de detección y extinción de incendios.

 

Cables de potencia de alta tensión a 230 KV.

TÚNEL DE DESCARGA A PRESIÓN: Tiene una longitud de 1.757 m y la descarga se hace sobre la quebrada Jaguas. En este está la almenara de descarga de las turbinas.

Para controlar la erosión del lecho y lados de la quebrada, se construyeron cuatro estructuras de caída con diferencias de nivel de 6m a 3.8 km aguas abajo de la descarga de la central.

POZO DE CABLES Y AIREACIÓN: Los cables de alta tensión salen de la central por un pozo inclinado de 171 m de longitud.  Para ventilación de la casa de máquinas y aireación de la almenara de aguas abajo se excavaron dos pozos verticales de 130 y 126 m de profundidad respectivamente los cuales se comunican con una ventana de construcción que sirvió para acometer la excavación del túnel de presión por un extremo de aguas abajo.

SUBESTACION 230 KV Y LINEAS DE TRANSMISIÓN: La energía producida por la Central Hidroeléctrica de Jaguas es suministrada al Sistema de Transmisión Nacional mediante una subestación a 230 kV que conectan la Central Jaguas con las subestaciones Guatapé en Antioquia y Malena, Comuneros y Barranca en Santander.

GESTIÓN AMBIENTAL

La gestión ambiental de ISAGEN en el área de influencia de la Central Hidroeléctrica de Jaguas, se realiza con criterios de prevención e integralidad, que permiten su operación con calidad ambiental y responsabilidad social.

Los municipios de la cuenca que conforman la zona de influencia de la Central se han beneficiado con aportes para escuelas, casas comunales, acueductos veredales, mantenimiento de vías, puentes y construcción y adecuación de escenarios deportivos.  Así mismo el municipio de San Rafael recibió el beneficio de la construcción de 26 kilómetros de nuevas vías en su área rural.

 

3.       PROYECTO HIDROELÉCTRICO PLAYAS

Localizado en el departamento de Antioquia, a 120 km de Medellín por carretera. Sus obras e instalaciones están en jurisdicción de los municipios de San Rafael y San Carlos y su cuenca hidrográfica comprende también territorios del municipio de Guatapé.

El proyecto forma parte del aprovechamiento hidroeléctrico de los ríos Nare y Guatapé, el cual está formado por 4 centrales:  sobre el río Nare: Guatapé (560 MW) y Jaguas (170 MW); y sobre el río Guatapé: Playas (200 MW) y San Carlos (1.240MW).

Aprovecha las aguas y condiciones topográficas de las cuencas de estos ríos así: el río Nare, de su primer embalse de regulación "El Peñol", permite desviar un caudal de 45 m3/s al río Guatapé a través de la central hidroeléctrica de Guatapé; adicionalmente, de su segundo embalse de San Lorenzo, permite desviar un caudal medio de 39 m3/s también al río Guatapé a través de la central hidroeléctrica de Jaguas. Los caudales anteriores, adicionados al caudal propio aportado por la cuenca del río Guatapé, el cual es de 29 m3/s y regulados por el embalse Playas, permite utilizar un caudal medio de 112 m3/s y una cabeza neta de 176 m, en la central hidroeléctrica Playa con capacidad instalada de 200MW en 3 unidades, para producir 1.450 GWh de energía al año.

El agua, una vez captada por la torre sumergida, es conducida por un túnel a la casa de máquinas subterránea, donde se alojan las 3 unidades generadores acopladas a las turbinas.  Luego, el agua sale por los tubos de aspiración a la almenara aguas abajo y de allí descargará de nuevo al río Guatapé a través del túnel de descarga.

La energía generada es transformada en el recinto de la casa de máquinas (caverna de transformadores) y a través del pozo de cables es llevada al patio de maniobras en la superficie, encima de la casa de máquinas.  En este patio de maniobras está localizado el edificio de Comando, y desde este sitio se desprende una línea de transmisión a 230 KV hasta las subestaciones Guatapé y Oriente en una longitud de 55 km, quedando así la energía generada incorporada al sistema interconectado.

OBRAS DE DESVIACION, PRESA, VERTEDERO Y CAPTACION

El río Guatapé se desvió a través de un túnel localizado por la margen derecha.  El túnel tiene una longitud de 904 m y un diámetro circular de 7.50 m con sus correspondientes estructuras de entrada y salida. Los primeros 714 m posteriormente hicieron parte del túnel de conducción.

Con el fin de permitir una descarga del embalse se previó la construcción de un túnel de derivación (by-pass) de 149 m de longitud y 7.50 m de diámetro; en este tramo se instaló una válvula de guarda, tipo mariposa de 2.40 m. de diámetro y a continuación de ésta una válvula de chorro hueco de 1.80 m de diámetro.

La presa tiene una altura de 65 m y una longitud de 450 m con una corona de 12 m  de ancho que sirve de acceso al vertedero y a las estructuras de regulación, de captación y descarga de fondo.

La construcción de la presa necesitó 4 Mm3 de materiales.

El vertedero está localizado en el estribo derecho de la presa, tiene una longitud de 385 m, un ancho de 60 m en la cresta del azud y 30 m en la salida.  Es del tipo de caída rápida.

La captación se hizo a través de una torre de concreto sumergida de 30 m de altura y 6 m de diámetro.  Para su operación se dispuso de un pozo de compuertas localizado aguas abajo de la captación.

 

TÚNELES Y ALMENARA AGUAS ARRIBA: El agua captada se conduce a través de un túnel de conducción de 4.640 m de longitud y 6.15 m de diámetro.

A 190 metros antes de la casa de máquinas está la almenara de aguas arriba, de tipo orificio restringido, con un tanque en la parte superior de 16 m de diámetro y 76.50 m de profundidad.  Esta almenara conecta con el túnel de conducción por medio de un pozo de 145.5 m de profundidad y 5.30 m de diámetro.

CASA DE MÁQUINAS: A 190 m de profundidad. Su longitud es de 86.75 m, 18.40 m de ancho y 30 m de altura.  El acceso es a través de un túnel de 584 m de longitud, 7.40 m de ancho y 6 m de altura.

ALMENARA AGUAS ABAJO Y TÚNEL DE DESCARGA: Las 3 unidades descargan en una almenara de aguas abajo, a partir de la cual comienza el túnel de descarga de 942m de longitud y 6.25m de diámetro. Finalmente está un canal trapezoidal de 200m de longitud y 13.2m de ancho para descargar las aguas al río Guatapé.

 

4. CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE SAN CARLOS

Localizada en el departamento de Antioquia a 150 km al este de Medellín, sus diferentes obras están ubicadas en jurisdicción del municipio de San Carlos.

Su capacidad total instalada es de 1240 MW en 8 unidades de 155MW cada una.

La primera etapa de la central entró en funcionamiento en 1984 y la segunda en 1987.

PRESA DE PUNCHINÁ: Localizada sobre el río Guatapé, forma un embalse de 3.4km2, con capacidad de almacenamiento de 72 Mm3 de los cuales 50 son de embalse útil. Tiene una altura de 70 m sobre el nivel medio del río, 800 m de longitud, 6 Mm3 de lleno de suelos residuales compactados. Del lado de aguas arriba de la presa se construyó una ataguía de desviación que hace parte de ésta.

ESTRUCTURA DE DESVIACIÓN Y DESCARGA DE FONDO: La desviación fue realizada mediante un conducto de concreto de sección rectangular, de doble cuerpo, localizado en el extremo derecho, de 414 m de longitud y 35 m2 de sección; uno de ellos, obturado por dos compuertas deslizantes para controlar el flujo y poder ser utilizado como descarga de fondo del embalse y el otro sellado al terminar la construcción de la presa mediante un tapón de concreto.

VERTEDERO: Es un canal superficial de concreto, con una pendiente del 22.2% y un ancho inicial de 130m en el azud de entrada y 60m al final. Está diseñado para evacuar la creciente máxima probable estimada en un caudal pico de 7.400 m3/s y un volumen de 202 Mm3

OBRAS DE CAPTACIÓN: En las dos etapas del proyecto, las aguas del embalse se toman a través de dos torres de captación de 54 m de alto cada una con secciones circulares de 6.30 m de diámetro para San Carlos 1 y 7.5 m de diámetro para San Carlos 2. Las torres están controladas por compuertas cilíndricas, diseñadas para captar los caudales requeridos para la generación de la Central. Estas torres entregan sus caudales a los túneles de conducción por medio de dos pozos verticales revestidos en concreto, de 147 m de profundidad cada uno. Un puente metálico une los pisos de operación de las torres y permite el traslado de las compuertas auxiliares de una a otra torre en un carro especial.  Cada entrada de las torres está provista de una reja coladera que puede ser retirada mediante los puentes grúas.

CONDUCCIONES: Cada etapa tiene una conducción independiente con dos túneles de 4.474 m y 4.501 m de longitud y con pendientes de 1.5% y 0.5%. Los túneles están recubiertos en su gran mayoría en concreto lanzado. En los tramos de roca descompuesta están recubiertos por concreto convencional con sección circular de diámetro de 6.1 m y 7.5 m.

ALMENARAS: Son de orificio restringido, revestidas en concreto hidráulico, con un tanque amortiguador de 107 m de altura y 13.5 m de diámetro interior, conectado al túnel de presión por medio de un pozo vertical de 160 m de altura v 5.3 m de diámetro interior. La conexión de esta estructura con el túnel de presión permite evacuar bolsas de aire en caso de que éstas sean arrastradas por el túnel o se desprendan del pozo inclinado.

POZOS Y TUBERÍA DE PRESIÓN: Los túneles de conducción terminan en pozos de presión inclinados a 46° con la horizontal y 346 m de longitud cada uno, revestidos en concreto con sección circular de diámetro interior de 5.5 m y 6.75 m. Estos pozos inclinados terminan en tuberías de presión de 3.30 m de diámetro embebidas en concreto, que en su parte inferior se ramifican en dos distribuidores por cada ramal de tubería de presión los cuales alimentan cuatro unidades de generación en la primera etapa y seis en la segunda.

CASA DE MÁQUINAS: Está alojada en dos cavernas subterráneas paralelas, a 400m de profundidad. La caverna principal está destinada a las unidades generadores, y la secundaria a los transformadores. El acceso a las cavernas se hace por un túnel de 1.113 m de longitud con pendiente de 8.9% y doble calzada pavimentada en concreto.

La casa de máquinas alberga 8 unidades generadores de 155 MW cada una y 4 transformadores monofásicos de 109 MVA cada uno.

TÚNELES DE DESCARGA: El agua utilizada por las turbinas para la generación de energía sale de la central hacia el río Samaná a través de dos túneles de descarga de 1.587 m de longitud, con pendientes de 0.18% y 0.17%. Los túneles operan como conducto de flujo libre, con un borde libre de 2.6 m en la parte superior.  A la salida de los túneles se construyó una caseta y se instalaron instrumentos de detección de niveles de agua.

EQUIPOS PRINCIPALES:

·        8 turbinas Pelton de eje vertical con 6 chorros de 175 MW de potencia nominal cada una, operando bajo caída normal de 554 m y una velocidad nominal de 300 r.p.m.  A la entrada de cada turbina hay una válvula esférica de 2.0 metros de diámetro.

·        8 generadores trifásicos, acoplados a las turbinas, de 159 MVA de potencia nominal cada uno; operando a 300 r.p.m. con factor de potencia de 0.9.

·        13 transformadores monofásicos con una potencia nominal de 109 MVA, con  relación de transformación de 16.5 kV a 230 kV.

SUBESTACIONES A 230 KV Y 500 KV: La generación de la central es entregada al sistema de transmisión nacional para ser llevada a los centros de consumo del sistema interconectado, utilizando una subestación a 230 kV que permite conectarse con las subestaciones Esmeralda en Caldas; Ronderos y Balsillas en Cundinamarca; Ancón Sur y Guatapé en Antioquia y Comuneros en Santander.  Igualmente esta subestación se enlaza con la subestación a 500 kV para conectarse con las subestaciones Cerromatoso en Antioquia, Chinú en Córdoba, Sabanalarga en el Atlántico y San Marcos en el Valle del Cauca para el intercambio de energía con la Costa Atlántica y el sur del país

 

5. PROYECTO HIDROELÉCTRICO RIO GRANDE

Está localizado en la cuenca del río Grande, la cual a su vez, hace parte de la hoya hidrográfica del río Porce. Dicha cuenca está situada en la zona central del departamento de Antioquia, en jurisdicción de los municipios de San Pedro, Entreríos, Belmira, Don Matías y Santa Rosa de Osos.

El objetivo principal de este aprovechamiento es atender la demanda del acueducto metropolitano de Medellín, adicionalmente, se tiene la generación de energía mediante el aprovechamiento de la diferencia de altura de 900 m, existente entre la altiplanicie del río Grande y el Valle de Aburrá.

Área inundada por el embalse: 1100 Ha.

Capacidad del embalse: 200 Mm3, volumen útil: 110Mm3.

ENERGÍA

El embalse se forma gracias al represamiento de los ríos Grande y Chico mediante la construcción de una presa sobre el río Grande, localizada 2.0 km aguas abajo de la confluencia de estos ríos.  Una estructura de captación se encarga de tomar y distribuir las aguas a los túneles que las conducen a las centrales de La Tasajera y Niquía. Los túneles tienen 7.2 y 16.4 km de longitud respectivamente.

CENTRAL LA TASAJERA: Es subterránea y está ubicada en jurisdicción del municipio de Barbosa.  Utiliza las aguas traídas del embalse, para la generación de 303 MW correspondiente a un caudal de diseño de 40 m3/s y un salto bruto de 936.4m.  Las aguas una vez utilizadas en la generación de energía, son descargadas al río Medellín mediante un túnel de fuga de 1.9 km de longitud y un canal de descarga de 780 m.

CENTRAL NIQUÍA: Es superficial y está ubicada en jurisdicción del municipio de Bello. El agua llega por un túnel hasta la central donde se instaló un generador con 21 MW de capacidad. Caudal de diseño: 6.4 m3/s, salto bruto: 419.7 m.   El caudal que pasa por la turbina se aprovecha para el abastecimiento de agua del Valle de Aburrá, por medio de una conducción por gravedad de 4.1 km de longitud y 1.60 m de diámetro, que va desde el tanque de carga situado a la salida de la central Niquía, hasta la planta de tratamiento "Aburrá" localizada al Noreste de la ciudad de Medellín.

PRESA DE RIO GRANDE

·        Lleno de tierra: 3.0 Mm3.

·        Altura sobre el nivel de fundación: 65 m.

·        Tipo de vertedero: canal abierto.

Acabado de túneles y pozos: concreto y blindaje metálico.

EQUIPOS

Central La Tasajera:

Turbinas:   3 Pelton de cuatro chorros.         Potencia nominal: 105 MW

Generadores: 3 de eje vertical, capacidad nominal: 109 MVA  y voltaje: 13.8 KV.

Transformadores: 3 trifásicos.

Central de Niquía:

Turbina: Tipo Pelton de eje vertical, cinco chorros.             Potencia nominal: 21 MW.

Velocidad:  450 r.p.m.

Generador:  Eje vertical, capacidad nominal: 23.5 MVA  y voltaje: 13.8 KV.

Transformador: uno trifásico.

 

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