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Sergio Sánchez Rodríguez. I.C.C.P. y M. T.O.S.
Director Técnico
Túneles y Centrales Hidroeléctricas. Proyecto Hidroeléctrico Miguillas
Índice
1. Introducción
2. Descripción del proyecto
3. Obras subterráneas
4. Conclusiones
5. Bibliografía
Introducción
El proyecto se localiza en la provincia Inquisivi del Departamento de La Paz. BOLIVIA.
El río Miguillas desciende desde las rocosas laderas nororientales de los altos picos
Andinos de la Cordillera de Tres Cruces, donde las cimas alcanzan cotas de 5620 msnm,
hasta la confluencia con el río Cañamina a la cota 1.120 msnm.
En este entorno, en el que en escasos 50 Km se pasa de un ecosistema andino de alta
montaña a otro de marcado carácter subtropical, se diseña un aprovechamiento en el
que mediante la disposición de dos centrales encadenadas, con saltos brutos de
aproximadamente 860 m y 765 m respectivamente y caudales en el entorno de 11 y 18
m3/s respectivamente se alcanza una potencia instalada próxima a 200 MW.
Descripción del proyecto (1)
Central Umapalca
UMAPALCA
Caudal diseño
central:
11,5 m³/s
Caudales de
diseño
Caudales
diseño tomas:
Caudales
captados en
el río
Chuca Loma: 0,70 m³/s 0,70 m³/s
Calachaca Jahuira: 3,9 m³/s 3,2 m³/s
T102: 4,0 m³/s 0,080 m³/s
Calachaca Jahuira: 4 m³/s 4 m³/s
Carabuco
(remanente):
1,06 m³/s 1,06 m³/s
Central Carabuco
existente:
2,46 m³/s
Salto bruto: 897,50 m
Salto útil: 857,50 m
Salto neto: 840,52 m
Potencia: 79,05 MW
Producción: 410,98 GWh
Factor de planta: 0,59
Ingresos: 15.808.399 $
Inversión: 155.338.327
TIR: 8.90 %
VAN: -2,36 M$
Plazo ejecución 41 meses
Descripción del proyecto (2)
Central Palillada
PALILLADA Caudal diseño: 18 m³/s
Caudales derivados:
Umapalca: 11,5 m³/s
Jalancha: 3,20 m³/s
Miguillas: 1,9 m³/s
Choro: 1,0 m³/s
Khewani: 0,45 m³/s
Salto bruto: 788 m
Salto útil: 765 m
Salto neto: 744,8 m
Potencia: 109,70 MW
Producción: 597,18 GWh
Factor de planta: 0,62
Ingresos: 21.971.547 $
Inversión: 183.584.325 $
TIR: 12.92 %
VAN: 11.91 M$
Plazo ejecución 39 meses
Descripción del proyecto (2)
Conjunto de las obras
Descripción del proyecto (3)
Particularidades del proyecto
Severas dificultades de acceso durante la fase de estudios.
Condicionan el alcance de los estudios de campo tanto a nivel
de investigación geológica como de reconocimiento
geotécnico.
Investigaciones in situ muy limitadas. Sondeos poco
profundos y escasos.
Imposibilidad de llevar a cabo fotogeología.
Resultan obras subterráneas de gran longitud y profundidad que
han de proyectarse forzosamente con un conocimiento limitado
de los macizos.
Problemas de ladera y condiciones sísmicas dificultan soluciones
en canal.
Obras subterráneas (1)
Alcance de las actuaciones
4 + 2 túneles de aducción que totalizan 12,4 + 11,7 km
2 chimeneas de equilibrio
3 galerías de acceso intermedio
Ejecución mediante perforación y voladura por razones de coste y plazo.
Obras subterráneas (2)
Alcance de las actuaciones
Obras subterráneas contenidas en
el Proyecto
Longitud
(m) Terreno Afectado Recubrimiento
CENTRAL UMAPALCA
Túnel de Carabuco-Calachaca Jahuira 6.251
Uncia (Sun) y Catavi
(Sct), Silúrico. lutitas
con niveles de
areniscas
940 m
Acceso de construcción 1 Carabuco-
Calachaca (PK 3+734); pendiente
longitudinal media de 1,3 %
938
Túnel de Calachaca Jahuira-Umapalca 2.923
Uncía; Silúrico y
Amutara; Ordovícico.
Lutitas con niveles de
areniscas y pizarras
496 m
Túnel de Chaca Jahuira-Calachaca
Jahuira 3.068
Quimsa cruz;
Terciario. Amutara y
Uncía. Granodioritas,
cuarcitas y lutitas
con niveles de
areniscas.
500 m
Túnel de Chucaloma - Chacajahuira 265 Quimsa cruz;
Terciario 100 m
Chimenea de equilibrio de Umapalca 35
Obras subterráneas (3)
Alcance de las actuaciones
Obras subterráneas contenidas en el
Proyecto
Longitud
(m) Terreno Afectado Recubrimiento
CENTRAL PALILLADA
Túnel de Umapalca - Khewani 9.297
Ordovícicos,
Formaciones Amutara
(en la mayor parte del
recorrido) y Anzaldo.
Pizarras, cuarcitas,
areniscas, lutitas y
limolitas.
900 m
Acceso de construcción 2 Umapalca –
Choro; La pendiente longitudinal es del
2%
926
Acceso de construcción 3 Choro 400
Túnel de Khewani - Palillada 2.492
Formaciones del
Ordovícico: Amutara
(Oam), formada por
cuarcitas, areniscas y
pizarras, y Formación
Capinota (Ocp),
formada por lutitas y
pizarras gris oscuras.
520 m
Chimenea de equilibrio de Palillada 50
Obras subterráneas (4)
Geología y Geotecnia
Formación Edad Descripción
Quimsa Cruz (Tqc) Terciario Granodiorita
Catavi (Sct) Silúrico Intercalación de areniscas y lutitas
Uncia (Sun) Silúrico Intercalación de lutitas con niveles de areniscas
Amutara (Oam) Ordovícico Cuarcitas, areniscas y pizarras
Anzaldo/Coroico (Oan/cr) Ordovícico Metalimolitas, pizarras pasan a limolitas y niveles de
areniscas
Capinota (Ocp) Ordovícico Lutitas y pizarras gris oscuras
Litología Resistencia
a compresión (MPa)
Desviación
estándar (MPa) mi
Peso
específico
(kN/m3)
Granodioritas 20,2 5,0 29 26,0
Lutitas del Silúrico 11,1 7,9 7 26,0
Pizarras y Areniscas del
Silúrico 67,1 20,2 13 26,0
Pizarras del Ordovícico 19,6 6,7 7 26,0
Cuarcitas del Ordovícico 82,3 16,7 20 27,0
Obras subterráneas (5)
Geología y Geotecnia
Litotipo
Resistencia
compresión
(MPa)
Desviación
estándar
(MPa)
mi
Peso
específico
(kN/m3)
L1: Granodioritas 20,2 5,0 29 26,0 L2A: Alternancia de
Lutitas, Pizarras y
Areniscas (GSI≥35)
32,4 - 8,7 26,0
L2B: Alternancia de
Lutitas, Pizarras y
Areniscas (GSI<35)
18,9 - 6,1 26,0
L3: Pizarras 19,6 6,7 7 26,0
L4: Cuarcitas 82,3 16,7 20 27,0
Rocas de resistencias moderadas o
bajas a grandes profundidades o
fuertes estados tensionales.
Riesgo de squeezing / fluencia /
grandes deformaciones.
Túnel de Umapalca - Khewani
Obras subterráneas (6)
Secciones tipo
Obras subterráneas (7)
Secciones tipo
Ancho para favorecer el trabajo de equipos que permitan mejores rendimientos.
Solera para circulación ágil de vehículos de obra.
Anchurones de 30 m cada 450 m.
Sección blindada desde chimeneas de equilibrio hasta conducción aérea forzada.
Se opta por sección revestida con concreto lanzado (10 cm).
Protección frente al deterioro de los metálicos: pernos, cerchas y mallas de acero.
Regularización del paramento interior. Mejor comportamiento hidráulico, reduciendo las pérdidas.
Colaborar a largo plazo con el sostenimiento. Asegurar el buen comportamiento estructural de los túneles durante la
fase de operación de la Central, pues se reduce o elimina la posibilidad de producirse desprendimientos por
deterioro del sostenimiento.
Obras subterráneas (8)
Secciones tipo
Sistema Obras subterráneas
contenidas en el Proyecto
Longitud
(m)
Q
(m3/s)
Sección
(m2)
Pérdidas (m)
Revestimiento de
concreto lanzado
Pérdidas (m)
Revestimiento
de concreto
moldeado
UMAPALCA
Túnel de Carabuco-Calachaca
Jahuira 6.251 4,50 8,76 1,35 0,73
Túnel de Calachaca Jahuira-
Umapalca 2.923 11,50 8,76 4,11 2,28
Túnel de Chaca Jahuira-
Calachaca Jahuira 3.068 6,50 8,76 1,36 0,76
PALILLADA Túnel de Umapalca - Khewani 9.309 18,00 8,76 31,40 17,47
Túnel de Khewani - Palillada 2.504 18,00 8,76 8,46 4,69
Secciones Área Revestimiento Pérdidas de carga
Tipo 1 11,5 m2 Concreto
lanzado 19,03
Tipo 2 8,0 m2 Concreto
moldeado 18,07
Sección Revestimiento Coste USD/m
11,5 m2 Concreto lanzado 3.480,11
8 m2 Concreto moldeado 3.883,91
Obras subterráneas (9)
Secciones tipo
Rocas impermeables con k < 10-8 m/s
Rocas no evolutivas
Juntas y fracturas poco conductivas
Estado tensional suficientemente elevado para evitar la fracturación
hidráulica.
Obras subterráneas (10)
Sostenimientos bajo fuertes estados tensionales
Prediseño mediante clasificaciones geomecánicas no superan las pertinentes
comprobaciones numéricas.
Se requieren sostenimientos más robustos y una ejecución secuencial con numerosas
fases ‘sacrificando’ parte del sostenimiento y buscando cerrar la sección lo más tarde
posible.
Fuertes estados tensionales.
Rocas de resistencia media a baja.
Se busca generar una colección de soluciones que permitan afrontar la obra.
Obras subterráneas (11)
Sostenimientos bajo fuertes estados tensionales
Yocambu-Quibor; ejemplo de túnel hidráulico en condiciones difíciles.
Obras subterráneas (12)
Sostenimientos bajo fuertes estados tensionales
Sostenimientos Rangos Q Pase (m) CONCRETO LANZADO
30 MPA (cm) Bulones φ25 L=2 m Cercha
ST-1 >10 3.0 5 1.5(L)X2.0(T) -
ST-2 1-10 3.0 10 1.5(L)X1.0(T) -
ST-3 0,1-1 2.0 15 1.0(L)X1.0(T) -
ST-4 <0,1 1.0 20 1.0(L)X1.0(T) TH-16.5 / 1.0m
Sost. Fase Distancia frente (m) CONCRETO LANZADO
30 MPA (cm)
Bulones φ25
L=2 m Cercha
Contrabóveda
(cm)
SE-A - 2.0 20 1.0(L)X1.0(T) TH-16.5 / 1.0m 30
SE-B - 1.0 20 1.0(L)X1.0(T) TH-16.5 / 1.0m 30
SE-C - 1.5 25 0.75(L)X1.0(T) TH-16.5 / 0.75m 40
SE-D
Fase 1 1.0 25 - TH-16.5 / 1.0m TH-16.5 / 1.0m
Fase 2 2.0 5 - - -
Fase 3 3.0 15 - - 20
SE-E
Fase 1 1.0 25 - TH-16.5 / 1.0m TH-16.5 / 1.0m
Fase 2 2.0 5 - - -
Fase 3 3.0 5 - - -
Fase 4 8.0 20 - - 30
Problemas para Q<1
(ó RMR < 45) y,
especialmente,
para Q<0.1
(RMR<30)
Obras subterráneas (13)
Sostenimientos bajo fuertes estados tensionales
Litotipo: L2, Alternancia de Lutitas, Pizarras y Areniscas
Cobertera (m) Deq (m) Lpase (m) Dplas (m) umax (m) Dplas/Deq Lpase/Deq u/umax u (m) pi/s0
100 3.93 1.0 11.662 4.8E-02 2.97 0.25 0.36 1.7E-02 0.10
150 3.93 1.0 15.011 1.1E-01 3.82 0.25 0.32 3.6E-02 0.09
300 3.93 1.5 25.219 4.3E-01 6.42 0.38 0.26 1.1E-01 0.12
300 3.93 1.0 25.219 4.3E-01 6.42 0.25 0.2 8.5E-02 0.17
600 3.93 1.0 32.227 1.6E+00 8.20 0.25 0.17 2.8E-01 0.19
600 3.93 1.5 32.227 1.6E+00 8.20 0.38 0.21 3.4E-01 0.17
600 3.93 2.0 32.227 1.6E+00 8.20 0.51 0.22 3.6E-01 0.16
600 3.93 3.0 32.227 1.6E+00 8.20 0.76 0.29 4.7E-01 0.12
600 3.93 4.0 32.227 1.6E+00 8.20 1.02 0.34 5.5E-01 0.09
900 3.93 8.0 47.603 3.2E+00 12.11 2.04 0.42 1.3E+00 0.09
900 3.93 6.0 47.603 3.2E+00 12.11 1.53 0.32 1.0E+00 0.13
900 3.93 5.0 47.603 3.2E+00 12.11 1.27 0.27 8.6E-01 0.15
900 3.93 4.0 47.603 3.2E+00 12.11 1.02 0.21 6.7E-01 0.19
900 3.93 3.0 47.603 3.2E+00 12.11 0.76 0.21 6.7E-01 0.19
900 3.93 2.0 47.603 3.2E+00 12.11 0.51 0.15 4.8E-01 0.25
900 3.93 1.0 47.603 3.2E+00 12.11 0.25 0.1 3.2E-01 0.32
Obras subterráneas (14)
Sostenimientos bajo fuertes estados tensionales
Se busca retrasar la colocación del sostenimiento para que esté menos solicitado.
Pero al mismo tiempo se tiene que garantizar la estabilidad de la cavidad en rocas con Q<1 (ó <0,1),
que aceptaan pases limitados.
Las primeras fases del sostenimiento irán perdiendo factor de seguridad pero se instalan sucesivas
terminan dotando al túnel de la estabilidad requerida.
Necesidad de sobreexcavaciones para compensar las convergencias.
Obras subterráneas (15)
Sostenimientos bajo fuertes estados tensionales
Q
H (m) >10 1-10 0.1-1 <0.1
100 ST-1 ST-2 ST-3 ST-4
300 ST-1 ST-2 ST-3 SE-B
600 ST-1 ST-2 ST-3 SE-D
900 ST-1 ST-2 SE-A SE-E
Conclusiones
Conclusiones
El sector de los proyectos hidroeléctricos presenta una enorme pujanza en el momento actual,
especialmente en LATAM; mercado natural de las ingenierías españolas.
Se trata de grandes proyectos que abarcan casi todas las disciplinas de la obra civil; y de gran
complejidad.
Las condiciones geográficas de la mayor parte de estas obras condicionan el desarrollo de los
proyectos y limitan enormemente el alcance de los trabajos de campo.
La discusión acerca de la necesidad de revestimiento en los túneles de aducción sigue abierta. Gran
número de factores en la decisión y, por lo general, a nivel de proyecto no hay información suficiente
para una decisión definitiva.
Los túneles profundos son muy habituales y rara vez se evita alguno de los extremos: rockburst-
squeezing; si no coexisten ambos.
Bibliografía
Bibliografía
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Mechanics and Rock Engineering, Vol. 42, No. 2, 389 - 418.
Benson, R.P. Design of unlined and lined pressure tunnels. Tunnelling and Undergroud Space
Technology. Vol 4. No 2. pp 155-170. 1989.
Broch, E. Development of unlined pressure shafts and Tunnels in Norway. Tunnels and deep space. Vol 8.
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Luis Cuesta Diego, Eugenio Vallarino. Aprovechamientos Hidroeléctricos. 2000. Servicio de
Publicaciones del CICCP.
Edvarson, S. Broch, E. Underground powerhouses and high pressure tunnels. Hydropower Development.
Vol 14. Norwegian University of Science and Technology. 2002,
MUCHAS GRACIAS