Software estima cambios en el cauce aguas arriba de los embalses

En Colombia la mayor parte de la energía se produce en centrales hidroeléctricas, es decir mediante el aprovechamiento de la fuerza de las corrientes de agua de grandes y pequeños ríos.

Para que estos sistemas funcionen es necesario represar un tramo del cauce de un río con el fin de “almacenar” el agua que será usada en el proceso.

Katherine Martínez Pérez, magíster en Ingeniería - Recursos Hidráulicos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, señala que “en la construcción de embalses se han estudiado mucho los impactos que ocurren aguas abajo del río, es decir el líquido que fluye de la presa en adelante, pero para aguas arriba las investigaciones han sido pocas”.

Por eso retomó una herramienta que evalúa y predice cuantitativamente cómo se modificará el cauce aguas arriba de un embalse en un plazo humano de 50 a 100 años.

“Los modelos actuales lo hacen a muy corto plazo, es decir con periodos que van de segundos a minutos, lo que implicaría un gran esfuerzo computacional, inestabilidades, ruido numérico, etc., si se quieren evaluar periodos como el planteado, que es cercano a la vida útil de una hidroeléctrica”, explica la magíster.

Como alternativa plantea utilizar el “modelo de evolución del paisaje”, utilizado para plazos a escala geológica, es decir de miles a millones de años.

“Aunque ahí teníamos el otro extremo del dilema, decidimos probar tanto los modelos hidrodinámicos (de muy corto plazo) como los de evolución del paisaje, para ver cuál se ajustaba mejor a una escala temporal de largo plazo humano”, menciona.

Para ello eligió tres modelos fáciles de usar, dos de evolución del paisaje –los que presentaban las características más adecuadas para el objetivo– y uno hidrodinámico que puede incluir el transporte de sedimentos, una característica esencial para examinar la evolución de un cauce.

“A nivel general los modelos requieren datos relacionados con la topografía de la superficie de la tierra a evaluar, de batimetría del cauce (del terreno cubierto por el agua, la forma del cauce, datos del caudal, etc.) y de tamaños del grano de sedimentos, entre otros”, explica.

Para poner en práctica los modelos, la magíster tomó como sitio de estudio el río Sogamoso, específicamente aguas abajo de la confluencia con los río Chicamocha y Suárez, hasta su llegada al embalse Topocoro. Así mismo, tomó la cuenca del río Nare, aguas abajo del embalse Peñol-Guatapé, hasta su llegada al embalse San Lorenzo.

“No teníamos muchos datos porque en esas zonas no suele hacerse monitoreo, además de que algunos embalses tienen más de 20 años, cuando no se hacían este tipo de registros. Por eso lo que hicimos fue tener en cuenta los modelos teóricos y las tendencias que se esperan en el cauce según modelos cualitativos”, relata.

A pesar de estas limitaciones se determinó que el modelo HEC-RAS 1D sería el más adecuado para predecir cuantitativamente qué ocurrirá aguas arriba de un embalse dentro de 50 o 100 años. “Los tiempos de cómputo de este modelo son comparativamente muy bajos, por lo que se pueden hacer simulaciones de distintos escenarios, análisis de sensibilidad, y cálculos de transporte o acumulación de sedimentos. Además, su software es de uso libre”, explica la magíster.

En términos prácticos, el modelo probado permitiría “crear” escenarios para saber cómo hacer el manejo de sedimentos, de manera que se generen menos afectaciones aguas arriba. “Por ejemplo, se puede determinar si un cultivo cercano o una infraestructura específica se verían afectados, y qué tanto sedimento se acumulará a raíz de la disminución en la velocidad del cauce”.