INFORME FINAL CAPITULO 7: IDENTIFICACIÓN Y … EIA CTRT/Cap 07... · INFORME FINAL CAPITULO 7 ... El modelo HEC-RAS está basado en una solución numérica de la ecuación diferencial

“Estudio de Impacto Ambiental Central Termoeléctrica a carbón Río Turbio, Santa Cruz”

Capítulo 7, 1), Punto 2: Modelación Matemática Calidad de Agua

EIA CTRT-Cap07 Punto 2 ModeloAgua_Rev2.doc

Rev. 2, Página 1 de 57

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

CENTRAL TERMOELÉCTRICA A CARBÓN RIO TURBIO, SANTA CRUZ

INFORME FINAL

CAPITULO 7: IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE IMPACTOS

1) MODELOS Y ESTUDIOS ESPECIALES PUNTO 2. MODELACIÓN MATEMÁTICA DE CALIDAD DE AGUA

INDICE

1. MODELACIÓN MATEMÁTICA DE CALIDAD DE AGUA 2

1.1 INTRODUCCIÓN 2

1.2 MODELACIÓN HIDRODINÁMICA 3

1.2.1 Descripción del Programa de Cálculo 3

1.2.2 Implementación del Modelo Hidrodinámico Unidimensional 9

1.2.3 Aplicación del Modelo 19

1.3 MODELO DE CALIDAD DE AGUA. EVOLUCIÓN DE LA TEMPERATURA DEL AGUA EN FUNCIÓN DEL VERTIDO DE LA CENTRAL 32

1.3.1 Descripción del Modelo Matemático 32

1.3.2 Segmentación y Balance de Flujo 34

1.3.3 Modelo de Temperatura 36

1.3.4 Constituyentes y Balance General de masa 40

1.3.5 Resultados del Modelo para la evolución de la Temperatura del agua en función del vertido de la Central 42

1.4 MODELACIÓN DE VOLADURA DE CARBÓN 50





1. MODELACIÓN MATEMÁTICA DE CALIDAD DE AGUA

1.1 INTRODUCCIÓN

La modelación de la calidad de agua constituye una herramienta eficaz para evaluar planes alternativos de ingeniería ya que los modelos de calidad de agua permiten simular condiciones actuales y futuras, de tal manera que es posible analizar escenarios y anticipar las variaciones que sufrirán los diversos índices o parámetros de calidad de aguas, en el cuerpo acuático receptor en estudio. En este sentido y entendiendo, que de acuerdo a la descripción del proyecto, los vuelcos de potenciales contaminantes al cuerpo receptor se circunscriben a los efluentes de la planta de tratamiento y a las potenciales voladuras de las pilas de carbón, se modelan los siguientes parámetros: • Temperatura: diferencia de temperatura entre el efluente volcado y el cauce del río. • SST: sólidos suspendidos totales asociados a la deposición en el cauce de las voladuras de las

pilas. Así, en el área de interés, la modelación de calidad permite la evaluación de impactos potenciales en la calidad del curso afectado por las partículas originadas por la voladura de las pilas de carbón dispuestas en la planta. Más aún, la modelación permite realizar la evaluación del impacto que sobre el curso principal generarán las descargas de aguas de proceso cuya temperatura es sensiblemente superior a la temperatura normal del río. Con este propósito, se utiliza un modelo hidrodinámico unidimensional para caracterizar el escurrimiento en el sistema ya que las condiciones particulares del Río Turbio, en cuanto a las pequeñas dimensiones del cauce fluvial en el área de posible recepción de los contaminantes (del orden de unos metros en estiaje), en relación con las distancias que éstos pueden recorrer a lo largo del cauce antes de depositarse sensiblemente (del orden de los kilómetros), justifican plenamente la adopción de esta aproximación. En efecto, cuando la escala espacial de análisis de la hidrodinámica de un río es mucho mayor que su ancho y su profundidad, es suficiente plantear las versiones de las ecuaciones que describen el movimiento del fluido integradas en toda la sección transversal. Esto conduce a un modelo matemático unidimensional, en el cual los efectos de las escalas transversales de movimiento aparecen integrados y sólo se resuelven las escalas longitudinales largas. El modelo de calidad de agua seleccionado es el QUAL2K avalado por la USEPA, que aplica una aproximación hidráulica estacionaria válida para las condiciones del presente estudio. Este modelo es capaz de simular los procesos físico-químicos que tienen lugar en un río sometido a un determinado vertido, pudiendo simular el transporte de sustancias sólidas, así como de otros contaminantes como por ejemplo las bacterias coliformes representativas de las descargas cloacales, y la temperatura a través de un balance térmico. El modelo QUAL2K también es integrado en la sección de escurrimiento, dado que no tiene sentido evaluar la variación transversal de las sustancias transportadas, ya que las mismas se homogenizan rápidamente por dispersión siendo uniformes en todo el ancho del río a los efectos prácticos.





1.2 MODELACIÓN HIDRODINÁMICA

1.2.1 Descripción del Programa de Cálculo

El paquete de software elegido para el análisis del comportamiento del sistema fue el HEC-RAS (River Analysis System), desarrollado por el Centro de Ingeniería Hidrológica (Hydrologic Engineering Center, 1998) del Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los EE.UU. (U. S. Army Corps of Engineers), que constituye una evolución del conocido y ampliamente utilizado HEC-2, con varias mejoras con respecto a éste. El modelo numérico incluido en este programa permite realizar análisis del flujo permanente e impermanente unidimensional (1D) gradualmente variado en cauces naturales de secciones transversales de geometría cualquiera. El modelo HEC-RAS está basado en una solución numérica de la ecuación diferencial del flujo gradualmente variado en cauces de secciones no prismáticas mediante la implementación del método estándar por etapas (standard step method). HEC-RAS es un paquete integrado de programas de análisis hidráulicos, en los cuales el usuario interactúa con el sistema a través de una interface gráfica de usuario. El sistema es capaz de realizar el cálculo del perfil de flujo en régimen estacionario y no estacionario, y también incluye un módulo elemental para estimar el transporte de sedimentos y realizar varios cálculos de diseño hidráulico. El cálculo del perfil hidráulico se realiza de una sección a otra mediante el empleo de la ecuación de la energía a través del método iterativo conocido como el Método Estándar por Etapas. La ecuación de la energía se puede escribir como:

2 22 2 1 1

2 2 1 1 e

V Vy z y z h2g 2gα α

+ + = + + + (1)

donde:

y1, y2 : profundidad del agua en las secciones transversales 1 y 2.

z1, z2 : elevación del canal principal en las secciones 1 y 2.

V1, V2 : Velocidad promedio en las secciones 1 y 2 (= Q/A).

α1, α2 : Coeficientes de Coriolis.

g : Aceleración de la gravedad.

he : Pérdida de carga (energía por unidad de peso) En la Figura 1 se muestra el esquema con los términos de la ecuación de la energía.





Figura 1. Representación de la ecuación de la Energía en el modelo HEC-RAS

La altura de pérdida de energía (he) entre dos secciones está compuesta por la altura debida a las pérdidas por fricción y por la altura debida a las pérdidas localizadas por contracción y por expansión. La ecuación para la altura de pérdida de energía es:

2 22 2 1 1

e fV Vh LS C

2g 2gα α

= + − (2)

donde: L : distancia ponderada de la longitud del tramo

fS : pendiente representativa del tramo C : coeficiente de contracción o expansión La distancia ponderada de la longitud de un tramo se calcula de la siguiente manera:

lob lob ch ch rob rob

lob ch rob

L Q L Q L QLQ Q Q

+ +=

+ + (3)

donde: Llob, Lch, Lrob : longitud de los tramos de la sección transversal para la planicie de inundación izquierda, el canal principal y la planicie de inundación derecha respectivamente.

lob ch robQ ,Q ,Q : promedio aritmético entre los caudales de una sección: caudal de la planicie de inundación izquierda, del canal principal y de la planicie derecha respectivamente.





La determinación del caudal total y del coeficiente de velocidad en una sección transversal requiere de la subdivisión del flujo en fajas para las cuales la velocidad se puede asumir uniformemente distribuida. La aproximación empleada por HEC-RAS es dividir el flujo por fajas en las áreas de inundación, usando los coeficientes de Manning (que caracterizan la resistencia que el cauce presenta al flujo) ingresados para cada sector como elemento de división (ubicación en donde cambia el valor de n), tal como se muestra en el esquema de subdivisión lateral en fajas de la sección transversal (Figura 2). El caudal se calcula dentro de cada subdivisión de la siguiente forma en base a la ecuación de Manning:

0.5fQ KS= (4)

2/3ucK A Rn

= (5)

donde: K = factor de conducción n = coeficiente de Manning A = área del flujo para la subdivisión R = radio hidráulico (área / perímetro mojado) cu = 1.0 para unidades SI y cu = 1.486 para unidades inglesas El programa suma todos los caudales en la planicie de inundación para obtener la capacidad de conducción en la misma, tanto para la planicie izquierda como para la derecha. La conducción del canal principal se calcula por lo general como una sola faja, y la conducción total de la sección transversal se obtiene sumando las tres subdivisiones.

nn n n

K

ch1 2 3

ch

A P1 1 A P2 2 A P3 3A Pch ch

K = K + Klob 1 2 robK = K3

Figura 2. Método de subdivisión por defecto en HEC-RAS

HEC-RAS dispone de un método alternativo para calcular la conductividad de la sección entre cada punto de quiebre de la planicie de inundación (Figura 3). Los caudales de cada faja se suman para obtener los caudales totales en las diferentes planicies. El caudal total es la suma de los caudales de las tres subdivisiones. Este método se usa por defecto en el programa HEC-2.





Figura 3. Método de subdivisión alternativo en HEC-RAS

Los resultados de ambos métodos serán diferentes cuando las planicies de inundación presenten vegetación y pendientes muy empinadas. En general, la aproximación por defecto de HEC-RAS calcula una conducción menor para igual elevación de superficie que la metodología alternativa. El caudal en el canal principal no se divide en fajas a menos que se presenten diferentes rugosidades dentro el mismo. Cuando se presentan diferentes valores de n en el mismo, el programa HEC-RAS verifica si el canal principal tiene taludes superiores a z = 5 (20%). Si el resultado es positivo, establece las fajas en los cambios de n y calcula el valor de nc en base a la siguiente relación:

( )2/3N

1.5i i

i 1c

P nn

P=

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ (6)

donde:

nc : coeficiente de rugosidad equivalente

P : perímetro mojado de la sección principal

Pi : perímetro mojado de la faja i

ni : coeficiente de rugosidad de Manning de la faja i La pendiente del canal principal en HEC-RAS se define como la diferencia de altura entre valores adyacentes de las progresivas de n dentro de dicho canal sobre la distancia horizontal de estos puntos. Debido a que el programa HEC-RAS permite determinar perfiles para flujo unidimensional, se calcula una energía cinética media para cada sección transversal. Para una elevación dada de la superficie libre, la energía cinética media se calcula ponderando la energía de las tres subsecciones: sección izquierda, canal principal y sección derecha. En la Figura 4 se muestra como se calcula la energía para una sección transversal sin planicie de inundación izquierda.





V2g

21 2

2g2V

2V2gα

12

Figura 4. Cálculo de energía en la sección transversal

Para calcular la energía cinética es necesario conocer la altura de velocidad y el coeficiente de Coriolis α. El coeficiente se calcula como sigue:

Altura de Energía Cinética Media = Altura de Velocidad ponderada al Caudal

2 21 2

1 22

1 2

V VQ Q2g 2gV

2g Q Q

⎛ ⎞ ⎛ ⎞+⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠α =+

(7)

donde: V1 : es la velocidad media en la subsección 1 y V2 : es la velocidad media en la subsección 2.

( )

2 21 2

1 2

21 2

V V2g Q Q2g 2g

V Q Q

⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞+⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠α =+

(8)

( )2 2

1 1 2 22

1 2

Q V Q VV Q Q

+α =

+ (9)

En general:

( )2 2 2

1 1 2 2 N N2

1 2 N

Q V Q V .... Q VV Q Q .. Q

+ + +α =

+ + + (10)





El coeficiente de Coriolis para una sección compuesta se calcula en base a las conducciones de los tres elementos: planicie izquierda, derecha y canal principal. También se puede expresar en base a los caudales y a las áreas, tal como se muestra en la siguiente ecuación:

3 3 32 lob ch robt 2 2 2

lob ch rob3t

K K KAA A A

K

⎡ ⎤+ +⎢ ⎥

⎣ ⎦α = (11)

donde: At : área total Klob, Kch, Krob: conductancia de la planicie de inundación izquierda, del canal principal y de la planicie de inundación derecha respectivamente. Kt : conductancia total El programa evalúa la pérdida por fricción como el producto de fS y L (Ec. 2), donde fS es la pendiente representativa de la fricción para un tramo y L está definida por la Ec. 3. La pendiente de fricción (pendiente del gradiente de energía) en cada sección transversal se calcula a través de la ecuación de Manning de la siguiente manera:

2

fQSK

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

(12)

Las pérdidas por contracción y expansión se evalúan con la siguiente expresión:

2 21 1 2 2

0V Vh C

2g 2gα α

= − (13)

donde C es el coeficiente de contracción o expansión. El programa asume que la contracción ocurre cuando la altura de velocidad aguas abajo es mayor que la altura de velocidad aguas arriba. Asimismo, cuando la altura de velocidad aguas arriba es mayor que la de aguas abajo, el programa asume que ocurre una expansión. Valores típicos de C se encuentran en el manual de referencia hidráulica del programa HEC–RAS o en la bibliografía sobre el tema. No obstante su versatilidad y su gran popularidad actual, el modelo HEC-RAS tiene implícita una serie de hipótesis que vale la pena recordar para tener presente que los resultados que se obtienen a partir del mismo están sujetos a esas restricciones:

(1) El flujo es gradualmente variado (excepto en algunas estructuras hidráulicas como: puentes, alcantarillas, y azudes. En esas estructuras, donde el flujo puede ser rápidamente variado, se emplea la ecuación de cantidad de movimiento o alguna ecuación empírica).





(2) El flujo es unidimensional (por ejemplo, sólo se tiene en cuenta la componente de la velocidad en la dirección del flujo). Aunque el programa ofrece la opción de distribución lateral de flujo, realiza la misma a partir de cálculos globales promediados en la sección y con métodos empíricos simplificados. (3) Las pendientes de los ríos son relativamente “pequeñas”, es decir, menores a 1:10 (o el 10%).

1.2.2 Implementación del Modelo Hidrodinámico Unidimensional

Para la aplicación del modelo, se utilizó el producto del relevamiento topográfico en campaña de un conjunto de secciones transversales del cauce, localizadas sobre el arroyo San José y el río Turbio tanto aguas arriba como aguas abajo de la confluencia con el mencionado arroyo. Sobre el río Turbio aguas arriba de la confluencia con el arroyo San José (tramo denominado también como arroyo Primavera) se efectuaron 3 relevamientos y sobre el San José se relevaron 5 secciones. Luego de la confluencia de ambos se relevaron 18 secciones transversales. En promedio la distancia entre secciones es de 500 m y su localización se presenta en la Figura 5. Con base en esta información, el modelo implementado se extiende desde la denominada sección RT01 en el río Turbio hasta la Sección RT21 en el mismo curso de agua, y considera el Arroyo San José en un tramo de 2.550 m de longitud, a partir de la sección SJ01 hasta la confluencia. Los tramos representados en el modelo matemático muestran las características que se detallan a continuación: • El Tramo San José tiene una extensión de 2.550 m y una pendiente media de 0,0031 m/m, con una cota mínima de fondo de cauce en el extremo de aguas arriba de 252,0 m. • La extensión modelada del río Turbio antes de la confluencia con el arroyo San José es de 1.450 m, siendo la cota mínima de fondo de cauce en el extremo de aguas arriba del tramo de 253,3 m y la pendiente media desde este punto hasta la confluencia con el arroyo de 0,0038 m/m. • El tramo sobre el Río Turbio aguas abajo de la confluencia se extiende por una longitud de 10.400 m y tiene una pendiente media del orden de 0,0034 m/m. En la secuencia de Fotografías (Figura 6 a Figura 29) se presentan vistas de las secciones relevadas. Para la implementación computacional se efectuó la discretización de ambas ramas de escurrimiento (río Turbio y arroyo San José) en segmentos de 10 m de longitud siendo sus características físicas interpoladas entre las secciones relevadas. Se analizaron las características de rugosidad del cauce que definen la resistencia al escurrimiento de los contornos del mismo, tanto en el canal de flujo principal como en las planicies de inundación sobre margen derecha y margen izquierda y a partir del análisis de fotografías disponibles se adoptaron como valores representativos de rugosidad de cauce de n=0,03 s/m1/3 y rugosidad de planicie de 0,04 s/m1/3, valores en acuerdo con los citados en estudios antecedentes (INA, 2003).





Figura 5. Localización de los perfiles relevados





Figura 6. Sección RT01-Río Turbio aguas arriba de la confluencia

Figura 7. Sección RT02- Río Turbio aguas arriba de la confluencia

Figura 8. Sección RT03- Río Turbio aguas arriba de la confluencia





Figura 9. Sección RT04- Río Turbio aguas abajo de la confluencia

Figura 10. Sección RT05-Sección RT04- Río Turbio aguas abajo de la confluencia



































Figura 25. Sección SJ01-Arroyo San José













1.2.3 Aplicación del Modelo

Se presentan aquí los resultados obtenidos en las corridas de producción efectuadas con el modelo unidimensional para diferentes escenarios que incluyeron los caudales aforados en abril de 2008, situación de caudal módulo del río Turbio y situación de crecida (Escenarios 1, 2 y 3, respectivamente). Escenario 1 (basado en los aforos realizados en Abril 2008): El 12 de abril de 2008 se efectuó el aforo del arroyo San José y el río Turbio utilizando un molinete hidrométrico marca SIAP-ARGENTINA modelo V953, y obteniendo como resultados los valores que se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Caudales aforados en abril de 2008

Curso V (m/s) Caudal (m3/s)

Arroyo San José 0,61 0,092

Río Turbio aguas arriba de la confluencia 0,60 0,36

Río Turbio aguas abajo de la confluencia 0,69 0,44 La localización de las secciones de aforo fue coincidente con las secciones relevadas denominadas SJ02 en el arroyo San José, RT02 en el río Turbio aguas arriba de la confluencia con el mencionado arroyo y RT04 en el río Turbio agua abajo de dicha confluencia. La aparente diferencia de cierre entre los caudales medidos aguas arriba de la confluencia y aguas abajo de la misma (8 l/s), se atribuye al ingreso de descargas en el Arroyo San José provenientes del complejo minero. En este sentido se resalta que en estudios antecedentes efectuados sobre esta área (INA, 1998), se detalla la existencia de tres descargas líquidas del complejo minero (planta de procesamiento de carbón de YCRT y la Usina perteneciente a la misma empresa): “La primera (Caño 1) proviene de una conducción aérea conectada por un canal al arroyo San José. La segunda (Caño 2) se ubica a unos 200 m de la anterior, materializada por un canal, que cruza un camino a través de un caño que descarga también al arroyo San José, y la tercera (Caño 3) es la descarga de la Usina al río Turbio”. En ocasión del estudio citado se efectuaron dos campañas de mediciones y relevamientos (junio y diciembre de 1998) y se evaluaron las descargas mencionadas con valores de aproximadamente 280 m3/h, 50 m3/h y 150 m3/h, respectivamente. Asimismo, se midieron caudales en el arroyo San José y el río Turbio (aguas arriba y abajo de la confluencia) que se muestran en la Tabla 2.





Tabla 2. Aforos realizados en 1998 (INA, 1998)

Junio de 1998

Curso V margen izquierda (m/s) V margen derecha (m/s) Caudal (m3/s)

Arroyo San José 0,5 0,88 0,4

Río Turbio (aguas arriba) 0,35 0,34

Río Turbio (aguas abajo) 0,6 0,67 0,84

Diciembre de 1998

Curso V media (m/s) Caudal (m3/s)

Arroyo San José 0,48 0,31

Río Turbio (aguas arriba) 0,73 1,27

Río Turbio (aguas abajo) 0,52 1,62 El análisis de los datos de aforo antecedentes permite establecer que en las mediciones efectuadas en junio de 1998 el río Turbio aguas arriba de la confluencia con el arroyo San José contribuyó en aproximadamente un 50% del caudal total del río Turbio aguas abajo de la mencionada confluencia, mientras que en los aforos realizados en diciembre del mismo año y en abril de 2008, el aporte del río antes de confluir es claramente superior al del Arroyo San José (del orden del 80% del caudal aforado después de la confluencia). Escenario 2 (basado en el caudal módulo del río Turbio): En el “Estudio y Caracterización de los Recursos Hídricos compartidos con la República de Chile” (Tomo II, volumen 1 y 2. UNLP y Dirección Nacional de Recursos Hídricos, 1996), se expresa que el caudal módulo del río Turbio tiene un valor superior a 3 m3/s, y se reportan estimaciones efectuadas a partir de lecturas hidrométricas que se muestran en el cuadro que sigue:

Desde Hasta Estación operada por: Caudal módulo (m3/s)

Ene-75 Dic-78 AyEE 3,1

Nov-47 May-54 SMN 4,5 No existen otros datos disponibles sobre los valores de caudales en el río Turbio, ya que ambas estaciones fueron discontinuadas. En base a estos datos se asumió un valor de 4,5 m3/s como representativo del caudal módulo. Escenario 3 (basado en la situación de crecida): Si bien no se cuenta con aforos líquidos que permitan establecer mediante métodos estadísticos los caudales asociados a distintas recurrencias, en el “Estudio de Contención de Crecidas en el Río Turbio”. (Tramo Puente Julia Dufour y 28 de Noviembre, INA-2003) se presentan estimaciones de caudales característicos de situaciones de crecida por diversos métodos.





Para la sección aguas abajo del puente Julia Dufour se calculó el gasto a sección llena considerando un coeficiente de rugosidad n de Manning igual a 0,04 s/m1/3, resultando un valor de 88 m3/s. Para otras secciones aguas abajo del puente, y considerando diferentes coeficientes de rugosidad de Manning entre cauce principal y planicie (0,04 y 0,07 s/m1/3 respectivamente), se obtuvieron caudales entre 106 m3/s y 172 m3/s. Aplicando el método de cálculo empírico de Giandotti (“Sistemazione dei Corsi d´Acqua.” L. Da Deppo, C. Datei e P. Salandin. Istituto di Hidráulica. Universita´degli Studi Di Padova, Padova 1995.), para una precipitación de aproximadamente 48 hs de duración y una altura media de 70 mm se produciría en la cuenca hasta el puente Julia Dufour un caudal de 113 m3/s (área de la cuenca hasta ese punto igual a 480 km2). Por otro lado, los proyectos de los puentes de Vialidad Nacional sobre el río Turbio en la zona de estudio, hacen referencia a un caudal de pasaje de 143 m3/s. A partir de los valores anteriores, los autores adoptaron como caudal de diseño 200 m3/s, en la sección inmediatamente aguas abajo del puente de Julia Dufour. En este trabajo se ha adoptado el mismo valor de referencia como representativo de una situación de crecida de envergadura, y se consideró que en esa situación los aportes provenientes del río Turbio antes de la confluencia con el arroyo San José y de este arroyo podrían ser representados por valores de 159,9 m3/s y 39,37 m3/s (calculados como el 80% y 20% del total del río Turbio aguas abajo de la confluencia). En la situación de crecida y en la correspondiente a valores medios se asumió que las descargas provenientes del complejo minero y que ingresan al Arroyo San José antes de su confluencia con el río Turbio, mantienen los valores aforados por el INA en diciembre de 1998. Las condiciones de contorno para la explotación del modelo se establecieron considerando las pendientes de lecho resultantes del análisis de la información topobatimétrica disponible. La aplicación del modelo posibilitó la estimación de los niveles alcanzados por la superficie libre del flujo para los escenarios descriptos de caudal y otras variables hidráulicas de interés para el análisis de las condiciones del escurrimiento, tales como velocidades medias del flujo, relaciones altura-caudal (h-Q), distribución transversal de velocidades, etc. Las características hidrodinámicas principales de los tramos simulados en los tres escenarios se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3. Valores característicos simulados

Tramo Velocidad media (m/s) Profundidad media (m) Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3

Río Turbio (aguas arriba) 0,62 0,9 2,51 0,24 0,51 1,74

Río Turbio (aguas abajo) 0,47 0,87 2,71 0,20 0,51 2,24

Arroyo San José 0,46 0,79 2,14 0,27 0,81 2,97





Los resultados del modelo se muestran en forma gráfica en las Figura 30 a Figura 32, ilustrando las profundidades y pendientes para los tres escenarios de simulación. Se destaca que en la condición de crecida se produce inundación de la planicie en el arroyo San José en toda la extensión del tramo simulado, mientras que en el Río Turbio ocurren desbordes del cauce principal 2.100 m aguas abajo de la confluencia (en las inmediaciones del puente de la Ruta N40). En las Figura 33 a Figura 36 se muestra la sección transversal de algunas secciones localizadas aguas arriba y aguas abajo de la confluencia y la distribución de velocidad de flujo en cada una de ellas que evidencia la gran concentración de velocidades, en las proximidades del talweg, para las condiciones definidas para el escenario de simulación 1 (aforo abril de 2008). Las Figura 37 a Figura 40 presentan vistas de las mismas secciones transversales de los cauces en las condiciones de simulación del Escenario 2 (caudal módulo). Las Figura 41 a Figura 44 hacen lo propio para el Escenario 3 (condición de crecida).





a) Arroyo San José0 500 1000 1500 2000 2500 3000

244

246

248

250

252

254

Distancia (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

Ground

San José San José

b) Río Turbio Arriba0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

242

244

246

248

250

252

254

Distancia (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

Ground

Turbio Turbio arriba

c) Río Turbio Abajo 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

205

210

215

220

225

230

235

240

245

Distancia (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

Ground

Turbio Turbio abajo

Figura 30. Perfil Longitudinal de la superficie libre en condiciones del aforo de abril de 2008 (Escenario 1)





a) Arroyo San José 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

244

246

248

250

252

254

Distancia (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

Ground

San José San José

b) Río Turbio Arriba 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

242

244

246

248

250

252

254

Distancia (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

Ground



205

210

215

220

225

230

235

240

245

Distancia (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

Ground

Turbio Turbio abajo

Figura 31. Perfil Longitudinal de la superficie libre en condiciones de caudal módulo (Escenario 2)





a) Arroyo San José 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

244

246

248

250

252

254

256

Distancia (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

Ground

San José San José

b) Río Turbio Arriba 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

242

244

246

248

250

252

254

256

Distancia (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

Ground



200

210

220

230

240

250

Distancia (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

Ground

Turbio Turbio abajo

Figura 32. Perfil Longitudinal de la superficie libre en condiciones de crecida (Escenario 3)





0 5 10 15 20 25252.0

252.2

252.4

252.6

252.8

253.0

253.2

253.4

SJ01

Distancia a margen izquierda (m)

Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0.0 m/s

0.1 m/s

0.2 m/s

0.3 m/s

0.4 m/s

0.5 m/s

0.6 m/s

0.7 m/s

0.8 m/s

Ground

Bank Sta

Figura 33. Distribución de velocidad en la sección transversal SJ01. Arroyo San José. Escenario 1

0 10 20 30 40 50253.0

253.5

254.0

254.5

255.0

255.5

256.0

RT01


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0.0 m/s

0.1 m/s

0.2 m/s

0.3 m/s

0.4 m/s

0.5 m/s

0.6 m/s

0.7 m/s

0.8 m/s

Ground

Bank Sta

Figura 34. Distribución de velocidad en la sección transversal RT01. Río Turbio aguas arriba de la confluencia Escenario 1





0 10 20 30 40 50243

244

245

246

247

248

249

250

251

RT04


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0.0 m/s

0.1 m/s

0.2 m/s

0.3 m/s

0.4 m/s

0.5 m/s

0.6 m/s

0.7 m/s

0.8 m/s

Ground

Bank Sta

Figura 35. Distribución de velocidad en la sección transversal RT04. Río Turbio aguas abajo de la confluencia. Escenario 1

0 10 20 30 40 50 60 70 80208.2

208.4

208.6

208.8

209.0

209.2

209.4

209.6

209.8

210.0

RT21


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0.0 m/s

0.1 m/s

0.2 m/s

0.3 m/s

0.4 m/s

0.5 m/s

0.6 m/s

0.7 m/s

0.8 m/s

Ground

Bank Sta






0 5 10 15 20 25252.0

252.2

252.4

252.6

252.8

253.0

253.2

253.4

SJ01


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0.0 m/s

0.3 m/s

0.5 m/s

0.8 m/s

1.0 m/s

1.3 m/s

1.5 m/s

Ground

Bank Sta


0 10 20 30 40 50253.0

253.5

254.0

254.5

255.0

255.5

256.0

RT01


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0.0 m/s

0.3 m/s

0.5 m/s

0.8 m/s

1.0 m/s

1.3 m/s

1.5 m/s

Ground

Bank Sta

Figura 38. Distribución de velocidad en la sección transversal RT01. Río Turbio aguas arriba de la confluencia. Escenario 2





0 10 20 30 40 50243

244

245

246

247

248

249

250

251

RT04


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0.0 m/s

0.3 m/s

0.5 m/s

0.8 m/s

1.0 m/s

1.3 m/s

1.5 m/s

Ground

Bank Sta


0 10 20 30 40 50 60 70 80208.2

208.4

208.6

208.8

209.0

209.2

209.4

209.6

209.8

210.0

RT21


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0.0 m/s

0.3 m/s

0.5 m/s

0.8 m/s

1.0 m/s

1.3 m/s

1.5 m/s

Ground

Bank Sta






0 5 10 15 20 25252.0

252.5

253.0

253.5

254.0

254.5

SJ01


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0 m/s

1 m/s

2 m/s

Ground

Bank Sta


0 10 20 30 40 50253.0

253.5

254.0

254.5

255.0

255.5

256.0

RT01


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0 m/s

1 m/s

2 m/s

3 m/s

4 m/s

5 m/s

Ground

Bank Sta

Figura 42. Distribución de velocidad en la sección transversal RT01. Río Turbio aguas arriba de la confluencia. Escenario 3





0 10 20 30 40 50243

244

245

246

247

248

249

250

251

RT04


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

1 m/s

2 m/s

3 m/s

4 m/s

5 m/s

Ground

Bank Sta


0 10 20 30 40 50 60 70 80208.0

208.5

209.0

209.5

210.0

210.5

RT21


Cot

a (m

)

Legend

WS PF 1

0 m/s

1 m/s

2 m/s

3 m/s

Ground

Bank Sta






La toma de un caudal de 37,5 m3/h destinado a la reposición de agua de proceso y servicios generales de planta, representa, en el escenario hidrológico más exigido (caudales de estiaje), un porcentaje muy bajo del caudal que circula por el arroyo San José así como del que conduce el río Turbio (aguas arriba de la confluencia con el arroyo San José), y no induce modificaciones en el patrón de escurrimiento calculado.

1.3 MODELO DE CALIDAD DE AGUA. EVOLUCIÓN DE LA TEMPERATURA DEL AGUA EN FUNCIÓN DEL VERTIDO DE LA CENTRAL

1.3.1 Descripción del Modelo Matemático

QUAL2K permite simular cualquier ramificación de un sistema fluvial unidimensional. Su utilización necesita, previamente, una formulación idealizada del sistema hidrográfico a estudiar, dividiéndolo en tramos, los cuales son sectores del río que tienen características hidráulicas uniformes, que a su vez se dividen en elementos de cálculo de igual longitud. Para cada uno de los elementos de cálculo, el balance de masa, se escribe en términos de flujo entrante en la cara de aguas arriba, descargas externas (fuentes) o extracciones (sumideros) y el flujo saliente a través de la cara de aguas abajo del elemento. De igual manera se efectúa un balance de masa para todo constituyente que transporte el río. En el balance de masa se considera, tanto el transporte y la dispersión longitudinal, como el movimiento de masa a lo largo de la corriente. La masa puede ser aumentada o removida del sistema, por fuentes o sumideros externos e internos tal como fuentes bénticas y transformación biológica. Cada elemento de cálculo se considera totalmente mezclado. De esta manera la corriente de agua puede conceptualizarse como una hilera de reactores completamente mezclados (elementos de cálculo), que están vinculados secuencialmente a los mecanismos de transporte y dispersión. QUAL2K ha sido ampliamente usado como una herramienta de planificación en el aspecto de calidad de aguas de una corriente de agua, puede usarse para estudiar el impacto de vertidos contaminantes sobre la calidad de agua de un cauce, o identificar la magnitud y características de calidad de descargas puntuales de aguas contaminadas como parte de un programa de muestreo de campo. Se basa en la ecuación de transporte de masa de advección - dispersión unidimensional, que es numéricamente integrada, en el espacio y tiempo, para cada constituyente de calidad de agua. Esta ecuación incluye los efectos de advección, dispersión, dilución, reacción e interacción de constituyentes, y, fuentes y sumideros y se resuelve a través de un programa codificado en Fortran. Para esas simulaciones se utiliza la planilla de cálculo Microsoft Excel (Windows) como la interface gráfica del software. El modelo Qual2K, desarrollado originalmente por Chapra, S. C. de la Universidad de Tufts, es una versión mejorada del modelo QUAL2E. Su estructura de funcionamiento parte de los siguientes presupuestos: • Modelo Unidimensional: El canal está bien mezclado vertical y lateralmente • Flujo Constante: Se simula un flujo constante no uniforme. • El balance diario de calor: El balance de calor y temperatura son simulados en función de la meteorología a escala diaria. • Todas las variables de calidad de agua también son simuladas en una escala de tiempo diaria. • Se simulan entradas (puntuales y no puntuales) y salidas de los componentes modelados. • El modelo segmenta el cuerpo de agua en tramos igualmente espaciados. Las cargas múltiples y las salidas pueden insertarse en cualquier segmento.





• En la representación del carbono orgánico se efectúa la distinción entre demanda bioquímica de oxígeno de oxidación lenta (DBO lenta) y una oxidación rápida (DBO rápida). • Ambientes anóxicos: El Qual2K engloba situaciones anóxicas reduciendo las reacciones de oxidación a cero en niveles bajos de oxígeno. Además de eso, la desnitrificación se modela como una reacción de primer orden que ocurre en concentraciones de oxígeno bajas. • Algas inferiores: El modelo simula directamente el agrupamiento de algas inferiores. Estas algas tienen una estequiometría variable de N e de P. • Reducción de la luz. La reducción de la luz se calcula en función del fitoplancton, de los detritos, y de los sólidos inorgánicos. • pH: La alcalinidad y el carbono inorgánico total son simulados, siendo el pH del río simulado en base de estas dos cantidades. • Patógenos: Se simula un patógeno genérico. La remoción del patógeno se determina en función de la temperatura, de la luz, y de la sedimentación. La Tabla 4 presenta algunas variables que pueden ser simuladas a través del modelo QUAL2K, pudiéndose seleccionar los parámetros a modelar.

Tabla 4. Variables simuladas con QUAL2K

Variable Unidad Conductividad μmhos

Sólidos Inorgánicos Suspendidos mgD/L

Oxígeno Disuelto mgO2/L

DBOc lenta mg O2/L

DBOc rápida mg O2/L

Nitrógeno Orgánico μgN/L

Nitrógeno Amoniacal μgN/L

Nitrato μgN/L

Fósforo Orgánico μgP/L

Fósforo Inorgánico μgP/L

Fitoplancton μgA/L

Detritos mgD/L

Patógenos cfu/100 mL

Elemento “X" (constituyente definido por el usuario) variable

Alcalinidad mgCaCO3/L

Carbono Inorgánico Total mole/L

Algas inferiores (en la superficie de agua), biofilm de bacterias heterotróficas (en la zona de sedimentación)

gD/m2

Algas inferiores – N mgN/m2

Algas inferiores – P mgP/m2

Por el hecho que el software QUAL2K considera el río como un conjunto de diversos segmentos, la precisión de los datos de salida está relacionada con el grado de discretización. O sea, los datos son provistos puntualmente en las intersecciones de los segmentos y no en cualquier lugar del río.





El curso de agua se divide en un número de elementos computacionales y para cada elemento se efectúa el balance hidrológico en términos de flujo (m3/s), balance energético en términos de temperatura y balance de masa en términos de concentración. La discretización del sistema a ser modelado y la calibración con datos experimentales, es fundamental para que exista consistencia entre las simulaciones y la realidad y, con eso, la modelación pueda ser efectivamente usada como herramienta en procesos de decisión. La confiabilidad de los datos observados, el dominio de las condiciones hidráulicas y morfológicas de la cuenca, la exacta localización de los puntos de descarga y toma de las industrias y municipios circunvecinos son factores fundamentales para la calibración que constituye la base para el gerenciamiento y el proceso de toma de decisiones sobre el sistema fluvial.

1.3.2 Segmentación y Balance de Flujo

El modelo representa el río como una serie de tramos que tienen características hidráulicas constantes (pendiente, ancho de fondo, etc.). Como se muestra en la Figura 45, los tramos se numeran en orden ascendente comenzando desde la cabecera del curso principal y las fuentes puntuales y no puntuales pueden localizarse en cualquier lugar a lo largo del curso.

Figura 45. Esquema de segmentación para un río sin tributarios

El balance de flujo en estado estacionario es implementado para cada elemento del modelo (Figura 46) de la forma:

ioutiinii QQQQ ,,1 −+= −

2

3

456

8

7

Sumidero no puntual-Fuente

No puntual

Fuente Puntual

Fuente Puntual

Sumidero puntualSumidero puntual

Contorno aguas arriba

Contorno aguas abajo Fuente Puntual





donde Qi = flujo de salida del elemento i hacia el elemento de aguas abajo i + 1 [m3/d], Qi–1 = ingreso desde el elemento de aguas arriba i – 1 [m3/d], Qin,i flujo total de ingreso en el elemento desde fuentes puntuales y no puntuales [m3/d], y Qout,i flujo total de salida por sumideros puntuales y no puntuales [m3/d].

i i + 1i − 1Qi−1 Qi

Qin,i Qout,i

Figura 46. Elementos del balance de flujo El flujo total que ingresa a partir de las fuentes es:

∑∑==

+=npsi

jjinps

psi

jjipsiin QQQ

1,,

1,,,

donde Qps,i,j es el flujo que ingresa al elemento i desde la j-ésima fuente puntual [m3/d], psi = número total de fuentes puntuales en el elemento i, Qnps,i,j es el flujo que ingresa al elemento i desde la j-ésima fuente no puntual [m3/d], y npsi= número total de fuentes no puntuales en el elemento i. El flujo total saliente por sumideros es :

∑∑==

+=npai

jjinpa

pai

jjipaio QQQ

1,,

1,,ut,

donde Qpa,i, es el flujo que sale del elemento i desde el j-ésimo sumidero puntual[m3/d], pai = número total de sumideros puntuales en el elemento i, Qnpa,i,j es el flujo que sale del elemento i desde el j-ésimo sumidero no puntual [m3/d], y npai = número total de sumideros no puntuales en el elemento i. La dispersión longitudinal para un contorno entre dos elementos puede ser establecida como dato para el modelo o calculada internamente en base a las características hidráulicas (Fischer et al. 1979):

*

22

, 011.0ii

iiip UH

BUE =

donde Ep,i = dispersión longitudinal entre elementos i e i + 1 [m2/s], Ui = velocidad [m/s], Bi = ancho [m], Hi = profundidad media [m], and Ui* = velocidad de corte [m/s], que se relaciona a las características hidráulicas fundamentales por

iii SgHU =* donde g = aceleración debida a la gravedad [= 9,81 m/s2] y S = pendiente del curso [adimensional].





1.3.3 Modelo de Temperatura

Como se muestra en la Figura 47, el balance de calor toma en cuenta la transferencia de calor desde elementos adyacentes, cargas, sumideros, la atmósfera y los sedimentos. El balance de calor puede ser escrito para el elemento i como

( ) ( )

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

−+−+−−= +−−

−−

cm 100m

cm 100m

cm 10m ,,

36

3,

1

'

1

'1,

11

ipww

is

ipww

ia

ipww

ih

iii

iii

i

ii

i

iouti

i

ii

i

ii

HCJ

HCJ

VCW

TTVE

TTV

ET

VQ

TVQ

TV

Qdt

dT

ρρρ

donde Vi=volumen del elemento i [m3], Ti = temperatura en el elemento i [oC], t = tiempo[d], E’i = coeficiente de dispersión entre elementos i e i + 1 [m3/d], Wh,i = carga de calor neto a partir de fuentes puntuales y no puntuales en el elemento i [cal/d], ρw = densidad del agua [g/cm3], Cpw = calor latente del agua [cal/(g oC)], Ja,i = flujo de calor aire-agua [cal/(cm2 d)], y Js,i = flujo de calor sedimento-agua[cal/(cm2 d)].

Figura 47. Balance de calor para un elemento La carga de calor neto a partir de fuentes se calcula como:

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+= ∑∑

==

npsi

jjnpsijinps

psi

jjpsijipspih TQTQCW

1,,,

1,,,, ρ

donde Tps,i,j es la temperatura de la j-ésima fuente puntual para el elemento el elemento i [oC], y Tnps,i,j es la temperatura de la j-ésima fuente no puntual para el elemento i [oC].

Flujo de calor en la superficie

iFlujo entrante Flujo

salientedispersión dispersión

Carga de calor Salida de calor

Transferencia atmosférica

Transferencia sedimento-agua

Sedimento





Como se describe en la Figura 48, el intercambio de calor en la superficie se modela como una combinación de cinco procesos:

ecbranh JJJJIJ −−−+= )0( donde I(0) = radiación solar neta de onda corta en la superficie del agua, Jan =radiación atmosférica neta de onda larga, Jbr = radiación de onda larga desde la superficie del agua, Jc = conducción, and Je = evaporación. Todos los flujos expresados en cal/cm2/d.

Figura 48. Componentes del intercambio de calor en superficie

Radiación Solar El modelo calcula la cantidad de radiación solar que entra al agua a una latitud y longitud particular en la superficie terrestre (Lat y Llm). Esta cantidad es una función de la radiación en el tope de la atmósfera que es atenuada por la transmisión atmosférica, la cobertura de nubes, reflexión y sombras

aatmosféric streextraterre sombras reflexión nubes atenuación radiación

)1( )1( )0( 0 fsct SRaaII −−=

donde I(0) = radiación solar en la superficie de agua [cal/cm2/d], I0 = radiación extraterrestre (en el tope de la atmósfera) [cal/cm2/d], at = atenuación atmosférica, ac = atenuación por nubes, Rs = albedo (fracción reflejada), and Sf = sombra efectiva (fracción bloqueada por la vegetación y topografía). Radiación Extraterrestre: La radiación extraterrestre se calcula como (TVA 1972)

αsin20

0rW

I =

donde W0 = constante solar [1367 W/m2 o 2823 cal/cm2/d], r = radio normalizado de la órbita terrestre

Interface Aire-agua

Radiación solar de onda corta

Radiación atmosféricaonda larga

Radiaciónonda largadel agua

conducciónconvección

evaporación condensación

Términos de radiación Términos de no-radiación

-

Radiación neta absorbida Términos dependientes del agua





y α = altitud del sol [radianes], que puede calcularse como

( )τδδα coscoscossinsinsin atat LL += donde δ = declinación solar [radianes], Lat = latitud local [radianes], y τ = ángulo de la hora local del sol [radianes], dado por

180180

4πτ ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

imetrueSolarT

donde:

timezoneLeqtimelocalTimeimetrueSolarT lm ×−×−+= 604 en la que trueSolarTime es el tiempo solar determinado a partir de la posición real del sol en el cielo en minutos], localTime es el tiempo local en minutos , Llm es la longitud local y timezone es el huso horario relativo al Meridiano de Greenwich. El valor de eqtime representa la diferencia entre el tiempo solar real y el tiempo solar medio en minutos. QUAL2K calcula la declinación solar, altitud solar y radio normalizado (distancia entre la tierra y el sol), así como la hora de salida y puesta del sol usando el algoritmo de Meeus (1999) implementado por la agencia de investigación de radiación superficial de la NOAA (www.srrb.noaa.gov/highlights/sunrise/azel.html). El método de la NOAA para la posición solar también incluye una corrección por el efecto de la refracción atmosférica.

El fotoperíodo f [horas] se calcula como

srss ttf −= donde tss = hora de salida del sol [horas] y tsr = hora de puesta del sol [horas]. Atenuación Atmosférica. Para estimar la fracción de atenuación atmosférica a partir del cielo claro (at) se pueden usar dos métodos alternativos: El método de Bras (1990) calcula la atenuación at en función de la turbidez atmosférica que varía entre 2 para cielo claro a 4 o 5 para áreas urbanas con smog y el modelo de Ryan and Stolzenbach (1972) calcula at a partir de la altitud de la superficie de la tierra y la altitud solar. Atenuación por nubes. La atenuación de la radiación solar debida a la cobertura de nubes se calcula como

265.01 Lc Ca −= donde CL = fracción del cielo cubierto por nubes. Reflectividad. Se calcula como

Bds AR α=





donde A y B son coeficientes relativos a la cobertura de nubes (Tabla 5) y αd es la altitud del sol en grados desde el horizonte = α × (180o/π).

Tabla 5. Coeficientes usados para calcular la reflectividad en base a la cobertura de nubes

Nubosidad Limpio Algo nublado Medianamente nublado Nublado

CL 0 0.1-0.5 0.5-0.9 1.0 Coeficientes A B A B A B A B 1.18 −0.77 2.20 −0.97 0.95 −0.75 0.35 −0.45 Sombra. Se define como la fracción de radiación sola potencial que es bloqueada por la topografía y vegetación y es un dato de entrada al programa. Radiación Atmosférica de Onda larga El flujo de radiación de onda larga a partir de la atmósfera es uno de los términos más importantes del balance de calor en la superficie. Este flujo puede calcularse usando la ley de Stefan-Boltzmann

( ) ( )Lskyairan RTJ −+= 1 273 4 εσ donde σ = constante de Stefan-Boltzmann constant = 11.7x10-8 cal/(cm2 d K4), Tair = temperatura del aire [oC], εsky = emisividad efectiva de la atmósfera [adimensional], and RL = coeficiente de reflexión de onda larga [adimensional]. La emisividad es la relación entre la radiación de onda larga desde un objeto y la radiación de un emisor perfecto a la misma temperatura. El coeficiente de reflexión es generalmente pequeño y se asume igual a 0,03. Radiación de onda larga del agua La radiación desde la superficie de agua se representa por la ley de Stefan-Boltzmann,

( )4273+= TJ br εσ donde ε = emisividad del agua (= 0.97) y T = temperatura del agua [oC]. Conducción y Convección La transferencia de calor de molécula a molécula cuando materias de diferentes temperaturas se ponen en contacto (Conducción) y la transferencia de calor que ocurre debido al movimiento de la masa fluida (Convección) pueden ocurrir en la interface aire-agua y pueden describirse como:

( )( )airswc TTUfcJ −= 1

donde c1 = coeficiente de Bowen (= 0,47 mmHg/oC). El término, f(Uw), define la dependencia de la transferencia en la velocidad del viento sobre la superficie del agua donde Uw es la velocidad del viento medida a una distancia fija arriba de la superficie. Algunos investigadores postularon que conducción/convección y evaporación son despreciables en ausencia de viento, lo que es consistente con la hipótesis que sólo los procesos moleculares contribuyen a la transferencia de masa y calor sin viento. Otros mostraron que conducción y evaporación significativas pueden ocurrir en ausencia de viento, especialmente para cuerpos de agua que exhiben temperaturas mayores a la temperatura del aire. Según Brady, Graves, and Geyer (1969) si la temperatura de la superficie de agua es superior a la





del aire, el aire adyacente a la superficie tendería a calentarse y humedecerse haciéndose menos denso, resultando corrientes de aire verticales convectivas y mayores tasas de transferencia de calor y masa aún en ausencia de viento. La dependencia del viento en el modelo se considera mediante relaciones que incluyen la temperatura del agua, temperatura del aire, presión de vapor de agua y aire, la presión atmosférica y velocidad del viento. Evaporación y Condensación La pérdida de calor debida a evaporación puede ser representada por la ley de Dalton:

))(( airswe eeUfJ −=

donde es = presión de vapor de saturación en la superficie de agua [mmHg], y eair = presión de vapor de agua [mmHg] calculada por:

TT

air ee += 3.23727.17

596.4

Transferencia de calor Agua-Sedimentos El balance de calor para sedimentos de fondo bajo un elemento de agua i puede escribirse:

isedpss

isis

HCJ

dtdT

,

,,

ρ−=

donde Ts,i = temperatura del sedimento de fondo bajo un elemento de agua i [oC], Js,i =flujo de calor sedimento-agua [cal/(cm2 d)], ρs = densidad de sedimentos [g/cm3], Cps = calor específico de sedimentos [cal/(g oC)], y Hsed,i =espesor efectivo de la capa de sedimentos [cm].

El flujo desde los sedimentos al agua es:

( )d

s 400,862/,

, ×−= isiised

spssis TT

HCJ

αρ

donde αs = difusividad térmica del sedimento [cm2/s].

1.3.4 Constituyentes y Balance General de masa

Para todos los constituyentes (excepto algas de fondo) el modelo efectúa el balance de masa escrito como:

( ) ( ) ii

iii

i

iii

i

ii

i

iouti

i

ii

i

ii SVW

ccVE

ccV

Ec

VQ

cVQ

cV

Qdtdc

++−+−+−−= +−−

−− 1

'

1

'1,

11





donde ci es la concentración del constituyente en el elemento i [mg/l], Vi es el volumen del elemento i [m3], Wi = carga externa del constituyente al elemento i [g/d or mg/d], y Si = fuente y sumideros del constituyente debido a reacciones y mecanismos de transferencia de masa [g/m3/d o mg/m3/d].

Figura 49. Balance de masa

La carga externa se calcula como:

∑∑==

+=npsi

jjnpsijinps

psi

jjpsijipsi cQcQW

1,,,

1,,,

donde cps,i,j es la j-ésima fuente puntual de concentración para el elemento i [mg/L o μg/L], y cnps,i,j es la j-ésima fuente no puntual de concentración para el elemento i [mg/L or μg/L]. Las fuentes y sumideros para las variables de estado se describen en la Figura 50.

dn

aps

p

cT o

pipo

h

e

d

s

s

s

sodcf

re

cT o

se

se se

se

s

smi

s

Alks

X

hnano

nnn

cf

hcs oxox

cT ocT

o

mo

dsrod

rda

rnd

rpd

rna

rap

rpa

ran

rx

rcT

o

abINb

IPb

dn

aps

p

cT o

pipo

h

e

d

s

s

s

sodcf

re

cT o

se

se se

se

s

smi

s

Alks

X

hnano

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cf

hcs oxox

cT ocT

o

mo

dsrod

rda

rnd

rpd

rna

rap

rpa

ran

rx

rcT

o

abINb

IPb

abINb

IPb

Figura 50. Procesos de transferencia de masa y cinéticos. Los procesos cinéticos son: disolución (ds), hidrólisis (h), oxidación (ox), nitrificación (n), denitrificación (dn), fotosíntesis (p), respiración (r),

excreción (e), muerte(d), respiración/excreción (rx). Los procesos de transferencia de masa son: reaireación (re), decantación (s), demanda de oxígeno de sedimentos (SOD) y flujo de carbono inorgánico de

sedimentos(cf).

iFlujo entrante

Flujo saliente

dispersión dispersión

Carga de masa

Transferencia atmosférica

sedimentos Algas de fondo

Sumidero demasa





En el caso de sólidos inorgánicos suspendidos (mi), éstos experimentan pérdida por el proceso de decantación o asentamiento:

Smi = – InorgSettl donde

ii m

Hv

InorgSettl =

siendo vi = velocidad de asentamiento de sólidos inorgánicos suspendidos [m/d]. 1.3.5 Resultados del Modelo para la evolución de la Temperatura del agua en función del

vertido de la Central La Figura 51 presenta la representación adoptada para el sistema en estudio, en la que se muestra la esquematización del río Turbio y el arroyo San José mediante elementos de 100 m de longitud. En acuerdo con la convención del modelo utilizado se indica la progresiva de los elementos a partir del extremo de aguas abajo que coincide con la última sección relevada en el Río Turbio (sección RT21). Para la modelación de la sobretemperatura inducida por los vertidos de agua de refrigeración se han considerado las localizaciones indicadas en la Figura 52 como Alternativa 1 y Alternativa 2. En la primera alternativa la descarga se ubica sobre el río Turbio, aproximadamente 3 km aguas abajo del punto de confluencia. En la Alternativa 2 la descarga se localiza sobre el arroyo San José a una distancia de aproximadamente 1,4 km aguas arriba de la confluencia con el río Turbio. En ambos casos se ha considerado que los efluentes estarán caracterizados por un caudal de vertido de 18,5 m3/h (0,0051 m3/s) con temperaturas promedio del orden de 25ºC y 50 ºC. Se consideraron como condiciones más desfavorables aquellas asociadas a caudales bajos (como los registrados en abril de 2008) y se adoptaron para la modelación del balance de calor condiciones climáticas típicas de verano e invierno. Los valores de las variables climáticas adoptadas como representativas para la modelación corresponden a valores registrados en la estación meteorológica DAVID WEATHERLINK de Río Turbio, valores promedio de enero de 2002 y julio de 2002, respectivamente. Los valores disponibles indican que en Enero de 2002 la temperatura del aire se caracterizó por un máximo de casi 13 ºC y un mínimo de 6 ºC, con un valor medio de unos 10,3 ºC. La temperatura media entre las 8:00 y 24:00 hs se mantiene por encima de los 8 ºC, con un promedio de más de 11 ºC. Las condiciones estadísticas de temperatura de Enero indican valores mínimos extremos de -1 ºC, mínimos medios de 5 ºC, temperatura media 11 ºC, media máxima de 17 ºC y Máxima de 31 ºC, por lo que los valores seleccionados caracterizan un día aproximadamente comprendido en condiciones normales. La intensidad de viento fue en promedio de 21 km /hora. El día seleccionado para caracterizar una condición invernal presentó una temperatura mínima de 1,7 ºC y la máxima de 4,3 ºC, con un promedio de 2,9 ºC y la condición de viento durante el mismo fue de 15 km/h. Las condiciones estadísticas típicas de invierno (en el mes de Julio), indican valores mínimos extremos de -21 ºC, mínimos medios de -4 ºC, temperatura media 1 ºC, media máxima de 5 ºC y máxima de 15 ºC, por lo que el día seleccionado es representativo de condiciones normales medias. Las mediciones de temperatura del agua disponibles en la zona, correspondientes a la campaña de





Abril de 2008, muestran valores variables entre 10 ºC y 12 ºC para el día 3/04, con temperaturas de aire del mismo orden, que descienden a temperaturas del orden de 7 ºC a 2,5 ºC el 10/04 (después de haber nevado), con temperaturas del aire también del mismo orden. Los antecedentes de mediciones de la Secretaría de Minería efectuadas en el año 2000, muestran valores de temperatura del agua en el río Turbio variables entre 6 ºC y 2 ºC en Abril, y entre 9 ºC y 0,1 ºC en Septiembre. Dado el escaso volumen de agua que contiene el cauce y su baja profundidad en condiciones de estiaje, es lógico considerar que la temperatura del agua tenderá a seguir, con inercia, las variaciones de la temperatura del aire. No obstante, en invierno, el flujo se puede mantener sólo hasta que se llega al punto de congelamiento. Las referencias locales obtenidas indican que si bien se suele congelar el agua en el dique ubicado aguas arriba, sobre el cual se genera una capa de 10 cm de espesor aproximadamente, sobre el río Turbio aguas arriba (arroyo Primavera) y sobre el arroyo San José se forma ocasionalmente una capa muy fina de hielo, por debajo de la cual corre el agua. Finalmente aguas abajo de la confluencia, el río Turbio rara vez presenta esta capa congelada. Las temperaturas máximas en verano fueron estimadas en 12 ºC. La temperatura del agua del curso en los bordes de aguas arriba del modelo se asumió del orden de 12 ºC en verano y de 2 ºC en invierno, para evitar el fenómeno de congelamiento de la capa superior. En las Figura 53 y Figura 54 se muestra la evolución de la temperatura del agua en el río Turbio y arroyo San José cuando se considera el vertido de agua del sistema de refrigeración para la localización denominada Alternativa 1 y en condiciones de temperatura de verano e invierno, respectivamente. Los resultados obtenidos para la localización denominada Alternativa 2 se muestran en las Figura 55 y Figura 56. Estas figuras evidencian que si la descarga de aguas de refrigeración se efectúa a una temperatura de 25 ºC en la primera localización planteada (Alternativa 1, descarga sobre el río Turbio, a 3 km de la confluencia), se produce un incremento de la temperatura del agua que es del orden de 0,13 ºC inmediatamente aguas abajo del punto de vertido y que disminuye a 0,03 ºC al fin de tramo de simulación en verano, es decir a 7.450 m de la descarga. En esta zona el río pasa frente a la localidad de 28 de Noviembre, aproximadamente a unos 10 km de la confluencia. En invierno, para la misma alternativa el incremento de temperatura origina un salto térmico de 0,25 ºC y disminuye a 0,13 ºC al final del tramo. En la misma localización de la descarga pero cuando ésta se efectúa con una temperatura de 50ºC, en verano se obtienen incrementos de 0,39 ºC inmediatamente aguas abajo de la entrada del efluente y que disminuye hasta 0,1 ºC al final del tramo simulado. En invierno, el incremento de temperatura originado por la descarga a 50 ºC es de 0,52 ºC en el punto de vertido y de 0,26 ºC a una distancia de 7.500 m aguas abajo del mismo. Como es lógico, las temperaturas del arroyo San José permanecen invariantes en todas las situaciones de descarga en esta localización. Si se analizan los resultados obtenidos cuando se considera el vertido en el arroyo San José (Alternativa 2), se evidencia una alteración en el patrón de distribución de temperatura de ambos cursos. En verano, si el efluente se vierte a una temperatura de 25 ºC, en el arroyo San José se obtiene un





incremento de temperatura de 0,6 ºC. Este incremento produce a su vez el aumento de la temperatura del río Turbio a partir de la confluencia en 0,12 ºC (disminuye por la dilución que produce la mezcla de las aguas de ambos cursos), valor que disminuye hasta ser del orden de 0,02 ºC al final del tramo. Si la temperatura del vertido es de 50 ºC, los guarismos se elevan a 1,8 ºC de incremento en el arroyo San José en el punto de vertido que origina un incremento de 0,36 ºC en el río Turbio en la confluencia, que se atenúa a 0,06 ºC al final del tramo. Para esta misma localización de la planta, en invierno, los resultados indican que el efluente descargado con una temperatura de 25 ºC induce un aumento de la temperatura del arroyo San José de 1,1 ºC, cuyo efecto se propaga al río Turbio donde se obtiene un incremento de la temperatura del orden del 0,24 ºC cuando ingresa el arroyo San José y que es de 0,1 ºC al final del dominio de simulación. Si la descarga se efectúa a 50 ºC el efecto originado es de un aumento de la temperatura en el arroyo San José de 2,3 ºC cuando se produce el vertido, efecto que se propaga al río Turbio originando una sobretemperatura de 0,48 ºC por encima de la temperatura obtenida en la situación actual bajo las mismas condiciones meteorológicas, que se atenúa a 0,2 ºC al final del tramo. Si las condiciones fluviales se mantienen con las mismas características que las estimadas para la sección final del cauce (sección RT21), se ha estimado con el modelo que la sobretemperatura inducida por el vertido se anulará aproximadamente en una distancia de 12 km de la confluencia, es decir, a unos 5 km aguas abajo de 28 de Noviembre. Tabla 6. Resumen de los resultados arrojados por el modelo, para la Alternativa 1 de localización de la Central.

Temperatura del efluente de la

Central.

Verano Invierno ∆T (incremento de temperatura), en el

punto de descarga (3 km aguas abajo de la

confluencia del arroyo San José y el

río Turbio)

∆T (incremento de temperatura), al final del tramo simulado

(7.450 -7.500 m aguas abajo de a

descarga), en 28 de Noviembre

∆T (incremento de temperatura), en el

punto de descarga (3 km aguas debajo de

la confluencia del arroyo San José y el

río Turbio)

∆T (incremento de temperatura), al final del tramo simulado

(7.450 -7.500 m aguas abajo de a

descarga), en 28 de Noviembre

25 ºC 0,13 ºC 0,03 ºC 0,25 ºC 0,13 ºC 50 ºC 0,39 ºC 0,1 ºC 0,52 ºC 0,26 ºC

Tabla 7. Resumen de los resultados arrojados por el modelo, para la Alternativa 2 de localización de la Central.

Temperatura del efluente

de la Central.

Verano Invierno

∆T (incremento

de temperatura), en el punto

de descarga ( arroyo San

José)

∆T (incremento

de temperatura),

en la confluencia del arroyo

San José y el río Turbio)

∆T (incremento de

temperatura), al final del tramo

simulado (7.450 -7.500 m aguas

debajo de la Alternativa 1),

en 28 de Noviembre

∆T (incremento de

temperatura), en el punto de

descarga ( arroyo San

José)

∆T (incremento

de temperatura),

en la confluencia del arroyo

San José y el río Turbio)

∆T (incremento de

temperatura), al final del

tramo simulado

(7.450 -7.500 m aguas debajo

de la Alternativa 1),

en 28 de Noviembre

25 ºC 0,6 ºC 0,12 ºC 0,02 ºC 1,1 º C 0,24 ºC 0,1 ºC 50 ºC 1,8 ºC 0,36 ºC 0,06 ºC 2,3 ºC 0,48 ºC 0,2 ºC





Nota: El efecto del incremento de la temperatura, dado por las descargas (en cualquiera de las alternativas analizadas), bajo iguales condiciones fluviales, se anula a 12 km aguas debajo de la confluencia del arroyo San José y el río Turbio (aproximadamente 5 km aguas debajo de 28 de Noviembre)

Río Turbio123456

789

10111213

Arroyo San José 14

1516 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

434445

Alternativa 2 4647484950515253545556575859606162636465666768

69 Alternativa 17071727374757677

125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146

Figura 51. Representación del sistema en el modelo QUAL2K





Figura 52. Localización tentativa de las descargas





11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

13.5

14.0

0.002.004.006.008.0010.0012.0014.00

Progresiva (km)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Río Turbio-Descarga 50ºC Río Turbio-Descarga 25ºC Río Turbio-Condición actual Arroyo San José

Figura 53. Evolución de temperatura del agua (Alternativa 1, Verano)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.002.004.006.008.0010.0012.0014.00

Progresiva (km)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Río Turbio-Descarga 50ºC Río Turbio-Descarga 25ºC Río Turbio-Condición actual Arroyo San José

Figura 54. Evolución de temperatura del agua (Alternativa 1, Invierno)





11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

13.5

14.0

0.002.004.006.008.0010.0012.0014.00

Progresiva (km)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Río Turbio-Condición actual Río Tubio-Descarga 25 ºC Río Tubio-Descarga 50 ºC

Figura 55a. Evolución de temperatura del agua en el Río Turbio (Alternativa 2, Verano)

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5

15.0

0.000.501.001.502.002.503.00

Progresiva (km)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Arroyo San José-Condición actual Arroyo San José-Descarga 25ºC Arroyo San José-Descarga 50ºC

Figura 55b: Evolución de temperatura del agua en el Ao. San José (Alternativa 2, Verano)





0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.002.004.006.008.0010.0012.0014.00

Progresiva (km)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Río Turbio-Condición actual Río Turbio-Descarga 25ºC Río Turbio-Descarga 50ºC

Figura 56a: Evolución de temperatura del agua en el Río Turbio (Alternativa 2, Invierno)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

0.000.501.001.502.002.503.00

Progresiva (km)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Arroyo San José-Condición actual Arroyo San José-Descarga 25ºC Arroyo San José-Descarga 50ºC

Figura 56b: Evolución de temperatura del agua en el A. San José (Alternativa 2, Invierno)





1.4 MODELACIÓN DE VOLADURA DE CARBÓN

Como fue mencionado en el Capítulo 5: Línea de Base Ambiental, los cursos superficiales del área se encuentran expuestos a diversas fuentes de contaminación. Entre ellas, adquieren envergadura los residuos derivados del proceso de explotación, depuración y uso del carbón en la planta carbonífera de Y.C.R.T. La actividad de la misma ha dado lugar a que en este sector del río se hayan almacenado deshechos de varios metros de altura. Asimismo, existen tres efluentes líquidos del complejo minero, los dos primeros descargando al arroyo San José y el tercero correspondiente a la descarga de la Usina al río Turbio. El aporte continuo de sólidos a través de las descargas mencionadas, junto a los sólidos aportados por erosión superficial, pluvial y/o eólica, sobre los depósitos de residuos carboníferos ubicados en la márgenes del arroyo San José y río Turbio determinan altos contenidos de carbón en los cursos que lo transportan en suspensión.

Tanto el río Turbio antes de la confluencia (arroyo Primavera), como el arroyo San José hasta la localización de la planta carbonífera presentan un bajo contenido de material en suspensión y la concentración aumenta considerablemente aguas abajo de la misma. Valores de transporte sólido medidos en distintas secciones del arroyo San José y Río Turbio durante las campañas realizadas por el INA en junio y diciembre de 1998 se reportaron en la Tabla 17 del ítem Hidrología de la línea de base. En el mismo parágrafo se presentaron los resultados de las muestras obtenidas para la Línea de Base de este estudio, durante los días 2 y 16 de abril del 2008, evidenciando que los mayores valores de concentración de sólidos suspendidos se presentan sobre el Río Turbio (AS 18 y AS 19), después de la confluencia de los arroyos San José con el río Turbio y de la descarga proveniente de la Usina, mientras que aguas arriba de la zona afectada por la actividad de YCRT en el San José y sobre el río Turbio antes de la confluencia la concentración de sólidos es baja. Como lo evidencian los resultados mencionados, no existe posibilidad de caracterizar en forma general la carga suspendida de los cursos ya que los valores medidos tienen sólo validez puntual e instantánea. Sin embargo, a los efectos de ponderar la influencia de la carga en suspensión adicional originada por voladura de residuos a partir de la Central Termoeléctrica a carbón prevista, esta característica pierde importancia puesto que se trata de evaluar el incremento por encima de la carga de background presente. En este sentido, se evaluó el material particulado susceptible de sufrir voladuras y llegar al curso de agua durante el almacenamiento transitorio del carbón en el predio de la Central y se estimó su impacto en el cauce principal mediante el modelo de transporte de sólidos, considerando su decaimiento en función de su velocidad de caída, asignándose como condición de carga sólida preexistente un valor de aproximadamente 700 mg/l en el arroyo San José después de recibir los efluentes de la planta de lavado de YCRT y del orden de 2000 mg/l en el río Turbio después de recibir el efluente de la usina termoeléctrica de YCRT (valores que surgen de los muestreos de abril de 2008).





Las características del material en suspensión pueden estimarse mediante la consideración de su tamaño característico y su peso específico. En 1999 el Laboratorio de Hidráulica del INA reportó valores del peso específico de los sólidos descargados al arroyo San José de 1,57 g/cm3 y de 1,75 g/cm3, para el material depositado en las pilas de residuos gruesos, aunque especificó que también están presentes sólidos con peso específico igual a 1,2 g/cm3. En base a estos antecedentes se adoptó un peso específico medio de 1,5 g/cm3 para caracterizar los sólidos suspendidos y un tamaño representativo de 20 μ. Calculando mediante la ley de Stockes, la velocidad de caída de una partícula en régimen laminar, resulta:

vc = (1/18).g.[(ρd - ρ)/ ρ] .(d2/ν)

donde:

vc : velocidad de caída de la partícula

g: aceleración de la gravedad : 9,81 m/s

ρd : peso específico del sólido : 1,5 g/cm3

ρ: peso específico del agua: 1g/cm3

d: diámetro de la partícula: 20 micrones

ν: viscosidad cinemática : 1,10-6 m2/s

Reemplazando estos valores se obtiene una velocidad de caída vc = 0,32 m/h.

Para considerar el aporte másico que originaría la voladura de carbón a partir de las zonas de almacenamiento correspondientes a las dos alternativas de ubicación de la central termoeléctrica, se emplearon los resultados del modelo de dispersión atmosférica desarrollado.

La explotación del mismo conduce a la obtención de mapas de isopletas del mayor depósito mensual (isolíneas de igual densidad de distribución), que permiten estimar una carga másica de deposición mensual sobre el ancho superficial del cauce.

En la Figura 29 se presentan las isopletas calculadas para ambas alternativas de localización de la central. A partir de las mismas se estimó que para la Alternativa 1 de localización (sobre el Río Turbio) se puede prever un aporte de sólidos del orden de 280 kg/mes. Este valor surge del análisis espacial de los valores de densidad de depósito que definen la carga másica distribuída sobre el espejo de agua en una longitud de aproximadamente 2.300 m.

Cuando se considera la localización de la central térmica en la Alternativa 2, como se advierte en la Figura anterior, el impacto de la posible voladura de carbón se produce tanto sobre el Arroyo San José como sobre el río Turbio (aguas arriba de la confluencia con el arroyo San José). Sin embargo la magnitud de la carga es para esta alternativa considerablemente menor, del orden de 20 kg/mes que inciden sobre ambos cursos (carga total de 40 kg/mes), siendo las longitudes de exposición de 1.300 m y de 1.500 m para los Arroyos San José y río Turbio, respectivamente.





Los resultados obtenidos se muestran en la Figura 57 (Alternativa de localización 1) y Figura 58 y Figura 59 (Alternativa de localización 2) en las que se representa la evolución longitudinal de la concentración de sólidos suspendidos para las simulaciones efectuadas en la condición actual y con la implantación de la central térmica. Obsérvese que en todos los casos el incremento medio de concentración en el cauce es despreciable (del orden de 0,2 mg/l), por lo cual no resulta distinguible en los gráficos.

A los efectos comparativos, resulta ilustrativo considerar que el transporte de carbón en el río Turbio en la situación actual con la concentración considerada (2 kg/m3) y caudal de estiaje como el medido en Abril de 2008 (0,44 m3/s), resulta del orden de 2.280 toneladas/mes, con lo cual el aporte adicional por el depósito superficial representa solamente un 0,012% de la descarga actual, incremento que es a todas luces despreciable.

En los resultados mostrados las condiciones de caudal simuladas corresponden a caudales bajos (como los registrados en abril de 2008) que definen volúmenes de agua y anchos superficiales pequeños (del orden de algunos metros). Sin embargo, y ya que la magnitud del posible aporte de sólidos depende del área del espejo sobre la cual se deposita, interesa efectuar la estimación para valores de caudales altos y situaciones de crecida, donde las áreas de exposición del cauce serán mayores. En esta situación los volúmenes de sedimentos que ingresarán al curso crecerán sensiblemente ya que su cuantía depende del área de impacto, incrementada por la ocupación de mayores áreas mojadas, pero dicho incremento obedece al caudal incrementado que a su vez aumentará la capacidad de dilución de la corriente. Como fue mencionado en 1.2.2: Implementación del Modelo Hidrodinámico unidimensional, a partir del análisis de antecedentes disponibles se consideraron valores representativos de crecidas importantes caudales de 200 m3/s, en el río Turbio en la sección inmediatamente aguas abajo del puente de Julia Dufour, 159,9 m3/s en el río Turbio aguas arriba de la confluencia con el arroyo San José y 39,37 m3/s en el arroyo San José. En esta condición el ancho de la sección mojada es en promedio de 58 m, 16 m y 54 m, respectivamente. Bajo estas circunstancias, se estima que la carga de masa de sólidos que puede alcanzar el río Turbio por voladura es de 2.080 kg/mes si se localiza la central en la posición Alternativa 1. Si la localización elegida corresponde a la Alternativa 2, se espera que el arroyo San José reciba un aporte de sólidos de 42 kg/mes y el río Turbio aguas arriba de la confluencia 133 kg/mes. Las simulaciones efectuadas en estas condiciones permiten afirmar que tampoco en esta situación hidrológica se producirá efecto sensible en la carga sólida transportada por los cursos debido al efecto de la voladura de residuos. Como se muestra en las Figura 60 a Figura 63, en la que se comparan las concentraciones de sólidos en suspensión en la condición actual y las previstas con la construcción de la central, la concentración media en la sección transversal no registra modificaciones evidentes como lo indica la superposición estricta de las curvas trazadas. La única manifestación de incremento de concentración se evidencia sobre el río Turbio aguas arriba de la confluencia, dado que se consideró de aguas claras, el cual experimenta un incremento de sólidos que de todos modos es inferior al orden de miligramos/l.





Tabla 8. Resumen de los resultados del aporte de sólidos a los cuerpos de agua, por voladuras de las pilas de carbón descubiertas. Alternativa 1

Alternativa 1 Alternativa 2

río Turbio arroyo san José río Turbio

Concentración de base de sólidos en el río Turbio.

2000 mg/l 700 mg/l 2000 mg/l

Aporte por voladuras en estiaje 280 kg/ mes 20 kg/ mes 20 kg/ mes

Aporte por voladuras en crecida 2.080 kg/ mes 42 kg/ mes 133 kg/ mes





Figura 57. Isopletas del mayor depósito mensual voladura de carbón calculado (mg/cm2)





0

500

1000

1500

2000

2500

0.02.04.06.08.010.012.014.0

Progresiva (km)

Sólid

os s

usoe

ndid

os (m

g/l)

Condición Actual Alternativa 1

Usina termoeléctrica de

YCRT

Arroyo San José

Voladura de carbón

Figura 58. Evolución de sólidos suspendidos en el Río Turbio (Alternativa 1)

0

500

1000

1500

2000

2500

0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.0

Progresiva (km)

Sólid

os s

uspe

ndid

os (m

g/l)

Condición actual Alternativa 2


YCRT

Arroyo San José

Voladura de carbón

Figura 59. Evolución de sólidos suspendidos en el Río Turbio (Alternativa 2)





0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0

Progresiva (km)

Sólid

os s

uspe

ndid

os (m

g/l)


Voladura de carbón

Planta de lavado

Figura 60. Evolución de sólidos suspendidos en el Arroyo San José (Alternativa 2)

0

500

1000

1500

2000

2500

0.02.04.06.08.010.012.014.0

Progresiva (km)

Sólid

os s

usoe

ndid

os (m

g/l)



YCRT

Arroyo San José

Voladura de carbón

Figura 61. Evolución de sólidos suspendidos en el Río Turbio (Alternativa 1) en situación de crecida





0

500

1000

1500

2000

2500

0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.0

Progresiva (km)

Sólid

os s

uspe

ndid

os (m

g/l)

Condición actual Alternativa 2


YCRT

Arroyo San José

Voladura de carbón

Figura 62. Evolución de sólidos suspendidos en el Río Turbio (Alternativa 2) en situación de crecida

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0

Progresiva (km)

Sólid

os s

uspe

ndid

os (m

g/l)


Voladura de carbón

Planta de lavado

Figura 63. Evolución de sólidos suspendidos en el Arroyo San José (Alternativa 2) en situación de crecida

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