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El flujo del Caño Mánamo se controló mediante la construcción de una
estructura hidráulica, logrando así regular el paso de agua que fluían de forma
natural con un caudal promedio de 10800m3/s redujera a 250 m3/s aproximado. De
esta manera logrando su objetivo de proteger de un régimen de inundaciones y
contener la penetración de la cuña salina por efectos de la marea.
Aguas arriba, la Estructura de Control está provista de un canal de
encauzamiento con una elevación de fondo ubicada a la Cota -4.50. Existe en el
extremo de aguas arribas de la Estructura de Control un puente que aloja la
carretera nacional de 9m de ancho, que constituye el único paso de vehículos
hacia Tucupita. Esta carretera está sostenida por pilas con cara inclinada y su
rasante de rodamiento se encuentra en la Cota 10.
La Estructura de Control está conformada por tres monolitos de concreto
armado de nueve metro de ancho que alojan una puerta radial cada uno. Las
compuertas tienen 4,88 m de altura y 6,40 m de ancho. Los tres vanos de la
estructura están separados por pilas de 2,5 m de ancho, que son capaces de
soportar muñones de las compuertas radiales. El fondo de la solera y viga umbral
está a cota -4,50. A partir de la viga umbral, el fondo baja hasta la cota -5,10
mediante una curva parabólica que empalma a un tramo recto aproximadamente
20 m de longitud que termina en un escalón de 1 m de alto, con tope a la cota
-5,10, y tiene como función contener el resalto hidráulico dentro de la losa de
aquietamiento y, “lanzar” la lámina de agua cierta distancia aguas abajo, evitando
así el impacto directo del chorro de alta velocidad contra la junta entre la
estructura de concreto y el canal de Descarga protegiéndola de la erosión.
Fig. 1 Vista área aguas arriba de la Estructura de la Control
La estructura de control tiene una longitud total de 39m y un ancho libre de
24,5m. Entre la viga umbral y la estructura terminal tienen una distancia entre sí de
31m, en este lugar mediante de un resalto hidráulico sumergido se origina la
disipación de energía del flujo de alta velocidad.
La descarga de la Estructura de Control se realiza a través de las
compuertas radiales, en posiciones de apertura total o parcial se realiza contra el
nivel mareal, de frecuencia bi diurna y de magnitud variable que oscila entre la
Cota -0.5 y 1,2 msnm, con variación neta cercana a 1,2-1,3m, lo que condiciona la
salida del flujo que opera como un orificio sumergido durante prácticamente todo
el ciclo anual de descarga de la estructura.
A su entrada, la Estructura de Control presenta un canal trapecial de 50 m
de plantilla y taludes 1V:3H, hasta la Cota -4.50. La plantilla de excavación del
canal de aproximación a la Estructura de control, es continua hasta el umbral de la
descarga de la estructura. A una distancia de unos 20m, aguas abajo del inicio del
canal de aproximación, la plantilla del canal se encuentra con unos muros con
geometría radial abocinados en planta, que reducen la sección desde 50m hasta
24,5m en la estructura. Estos muros que sirven de embocaduras al flujo,
contienen el relleno de las presas izquierda y derecha.
Fig. 2 Planta Estructura de Control y Canal de Descarga
A la salida de la EDC, se previó la construcción de un dentellón de
concreto con cota inferior a la El -7,00. Esta estructura conforma la primera barrera
de seguridad contra la posible ocurrencia de erosión regresiva desde el Canal de
Descarga. En la Fig. 3 se muestra una tablestaca con elevación mínima a la Cota
-14, esta estructura es muy importante y actuaría como una segunda barrera de
seguridad de la EDC ya que protege a la estructura contra erosiones profundas
que se puedan producir en ese sector que puedan poner a riesgo su integridad.
Aguas abajo la Estructura de Control termina en dos muros de ala de concreto con
fundación extendida hasta la Cota +5.00.
Las compuertas radiales están confinadas por los muros de encauzamiento
laterales y por pilas de 2.5 m de ancho y que terminan a 23 m del eje de la
carretera de servicio. La no existencia de las dos pilas intermedias, de 2.5 m de
ancho aguas abajo genera una expansión del flujo en la Losa de Aquietamiento
desde donde éste es proyectado sobre el Canal de Descarga por la estructura
terminal, compuesta por un taco de 1m de altura, que cumple varias funciones:
como elemento de protección de la junta entre la EDC y el Canal de Descarga,
como elemento confinador del resalto hidráulico que tiende a formarse al final de
la losa de aquietamiento y como estructura disipadora de energía por impacto .
Sobre la estructura de toma del orificio, en su parte superior se ubica el
puente de operación de las compuertas radiales, de 5m de ancho donde se alojan
Fig. 3 Plano de la Estructura de Control. Fuente: C.V.G
los equipos electromecánicos y los diales de posicionamiento de las 3 compuertas.
Sobre el muñón de las compuertas radiales, a la Cota 6,30 se ubica el puente de
servicio aguas abajo, de 3m de ancho. Las compuertas son operadas por un
sistema de poleas y guayas fijadas a las compuertas. Están provistas de sus
partes empotradas, guías y sellos laterales. El sistema de izamiento incluye
contrapesos provistos de guías laterales para su operación. La compuerta posee
un sistema mecánico de frenado que permite las maniobras de su operación. Para
el mantenimiento de la estructura y de las compuertas existen ranuras para
tapones de mantenimiento ubicadas tanto aguas abajo como aguas arriba de cada
vano, que mantienen una longitud de aproximadamente 13m.
Fig. 4 Sección de la Estructura y sus Puentes. Fuente: C.V.G
Aguas abajo de la estructura de concreto, se diseñó un canal trapecial de
50 m de ancho en el fondo que está ubicado a la Cota -5,10 a la salida de la losa
de disipación aproximadamente por una longitud de 30m a partir de la cual sube la
cota -4,50.
La estructura de control funciona para mantener el resalto hidráulico dentro
de la estructura de concreto para los caudales más frecuentes produciéndose la
disipación de energía en la cámara o losa de aquietamiento; para las aperturas de
compuerta mayores se debe producir la tendencia al lavado del resalto de la losa
de aquietamiento, y consecuentemente el flujo de alta velocidad con gran poder
erosivo disipa la energía residual en el Canal de Descarga.
Fig. 5 Estructura de Control-Planta Sección Vista desde Aguas arriba. Fuente: C.V.G
Fig. 6 Perfil y vista desde aguas abajo de la Estructura de Control. Fuente: C.V.G.
Condiciones Hidráulica
El caudal promedio del Rio Orinoco es de 30.000 m3/s sin embargo tiene
picos que logran alcanzar en Aguas Altas Máximas a 90.000 m3/s. La distribución
del 100% del caudal del Río Orinoco se divide en: Río Grande 80% obteniendo así
un caudal de 72.0000 m3/s y el Brazo Macareo el 20% restante resultando con un
caudal de 18.000 m3/s. El Brazo Macareo a su vez se distribuye al Caño Mánamo
y Caño Macareo con un 12% (10.800 m3/s) y 8% (7.200 m3/s) respectivamente.
La Estructura de Control del Sistema de Control de Inundaciones del Delta
del Orinoco, se construyó en seco sobre la margen izquierda del Caño Mánamo.
En conjunto con la presa construida sobre el mismo caño, conforman las obras de
cierre de este importante brazo del Orinoco, capaz de conducir antes del cierre
hasta un 12% del caudal total del Orinoco a lo que corresponde una variación
anual de caudales. El Caño Mánamo, se origina en la difluencia de Macareo
desde donde recorre unos 17 Km hasta llegar a la Estructura de Control (Fig. 7).
DEL-233-LGVN: 982545 .522E:604704.876H: 1 0.1 70 mH: 1 0.1 70 mE:604704.876N: 982545 .522DEL-233-LGV
N:978000
N:980000
N:982000
N:984000
E:605000 E:607000 E:609000 E:611000
COPORITO
ESTRUCTURA DE CONTROL
Fig. 7 Caño Mánamo- Tramo Difluencia de Macareo –Estructura de Control (Fuente, OTD, 2007)
Fig. 8 Difluencia del Macareo
La Conducción del Caudal del Caño Mánamo desde su cierre se redujo su
caudal de 10.800 m3/s a 200 m3/s, dicho caudal es controlado permanentemente
por la Estructura de Control. Con el cierre se redujo el caudal del caño trayendo
como consecuencia una tendencia de deposición severa de material de
suspensión del Río Orinoco. Puede amenazar el breve plazo con estrangular por
completo el flujo de la Estructura de Control. En la época de estiaje del Orinoco
hacen inestable el flujo de la circulación hacia la EDC por cuanto se han formado
controles de fondo que dificultan el paso de los caudales de diseño.
Criterios de Diseño
A través de los estudios realizados para el cierre de Caño Mánamo se
estableció que a través de la construcción de la Estructura de Control y los diques
Guacasia-Los Güires se incrementaría 20 cm aguas arriba del Orinoco para la
Creciente en un Periodo de Retorno de 100 años.
Se evaluó que con el gasto de 200 m3/s originario de la Estructura de
Control, sería capaz para mantener la creciente cuña salina en el sector de San
Antonio de Buja, que se encuentra a 45 Km de la EDC y a vez que este caudal
fuese capaz de transitar en la Estructura de Control en niveles más bajo del Rio
Orinoco en la Mira XVII.
Para la Estructura de Control se realizaron estudios para ver su
comportamiento y su capacidad de erosionar aguas abajo, para dicho estudio se
realizaron en un modelo físico del cual solo se tienen memoria fotografía no
existen informe de la investigación del mismo, en las fotografía se observa que se
evaluó la estabilidad del material colocado aguas abajo, para descargas limitadas
de la estructura en la EDC, hasta 2 m que corresponde a unos 250 m3/s
aproximadamente según la Curva de Descarga de EDC. Los criterios de diseño
incluyeron la apertura de los 3 vanos en forma simétrica, de manera que no se
produjeran asimetrías del flujo a la salida de la EDC y consecuentes flujos
cruzados que pudiesen traer concentraciones de flujo indeseables capaces de
afectar la integridad del Canal de Descarga y la misma EDC.
En función de la capacidad de descarga de la EDC y su comportamiento, se
establecen igualmente en evidencias fotográficas diferentes tipos de controles
sobre el flujo, tal como se muestra en las siguientes Fotografías (estas fotografías
fueron suministradas por el Ing. Santos Michelena, quien participo en estas
investigaciones).
Fig. 9 Paso libre del flujo. Fuente: C.V.G
Fig. 10 Control medio del flujo. Fuente: C.V.G.
Fig. 11 Control amplio del flujo. Fuente: C.V.G
En la fig. 9 se muestra el ensayo de Modelo de las Compuertas de la EDC
del Caño Mánamo. Nótese la estabilidad del material para una apertura
aproximada de 2m y una Cota aguas arriba de 7,30 msnm.
No se evidencia en las fotografías mostradas, ensayos con condiciones de
flujo superiores a las condiciones de caudal ecológico, cerca del caudal de 250
m3/s. De hecho los ábacos que se usan desde entonces para la operación de la
EDC, muestran caudales máximos de hasta 250 m3/s, por lo cual pareciera que en
la operación de esta estructura no se previó en los criterios de diseño originales ni
operaciones asimétricas, ni mucho menos condiciones con caudales totales (3
vanos) superiores a 250 m3/s.
En algunas fotografías se usa una profundidad de 7m aguas abajo de la
sección de control de la compuerta, por lo cual se intuye que se evalúa la Cota 1,5
que correspondería a un nivel asociado a la marea alta y muy similar a la cota del
centro del radio de la compuerta (Fig. 11).
Se puede visualizar condiciones de flujo donde se produce una especie de
resalto hidráulico en la expansión del canal de concreto de la EDC, ubicada aguas
debajo de las pilas cortas de la estructura. En apariencia, estas fotografías
corresponden a niveles de marea alta, no se obtuvo información sobre si fueron
ensayadas condiciones de marea baja. Se estima que estas últimas condiciones,
las velocidades de salida del flujo serían mayores y la capacidad de erosión del
fondo y taludes del canal de Descarga serían mayores que en las condiciones de
marea alta.
El Caño Mánamo, aguas abajo de la EDC, luego del cierre, se comporta
como un caño de mareas, con una variación de sus niveles de la superficie del
agua, en un rango de aproximadamente 1,20-1,50m con régimen bi diurno. El
criterio original de diseño, basado en los resultados de un modelo matemático,
prevén que la cuña salina se mantendría en la población de San Antonio de Buja.
Igualmente, en informes de la época concluyen que en la temporada de lluvia, la
estructura de control se podría mantener cerrada, por cuanto el flujo de aguas
dulce provenientes de los cauces que descargan sobre la margen derecha del
Caño Mánamo, sería suficiente como para no generar niveles de salinidad
excesiva aguas arriba de la Población de San Antonio de Buja.
En el año 2006 realizaron un estudio con ecosonda el cual arrojo
información sobre la presencia de un proceso de erosión aguda ubicada frente de
la estructura de control mostrando un incremento hasta la actualidad, con una
profundidad de 11 m aproximado por debajo de la elevación del dentellón de la
EDC y a unos 6 m por debajo de la elevación base de la tablestaca, que se
muestra en los planos como segunda barrera de seguridad, pero que no ha podido
determinarse si fue verdaderamente incorporada en la construcción de la obra, por
cual no se tiene certeza sobre la existencia de estas barreras de seguridad de que
dispone la estructura que eventualmente limitarían el paso de este proceso de
socavación profunda hasta la propia fundación de EDC y sus muros laterales.
La falla de la estructura de Control, traería consigo consecuencias
verdaderamente catastróficas. Se perdería el control del flujo del Rio Orinoco
hacia la ciudad de Tucupita y hacia toda la zona actualmente protegida por el
Sistema de Control de Inundaciones. Se produciría la inundación incontrolada de
la ciudad de Tucupita por el Rio Orinoco, la incomunicación de la ciudad de
Tucupita, poblaciones y comunidades aledañas protegidas, daños a personas que
normalmente se centra sobre la pérdida de vidas, daños económicos directos e
indirectos, pérdidas económicas cuantiosas de infraestructura, servicios, cultivos,
propiedades públicas y privadas, además de los trastornos sociales y ambientales
de grandes proporciones que una calamidad de este tipo normalmente ocasiona.
Modo de falla.
Un modo de falla es la secuencia particular de eventos que puede dar lugar
a un funcionamiento inadecuado del sistema Estructura de Control – Volumen del
embalse retenido, o una parte de ese sistema. Esta serie de sucesos se asocia a
un determinado escenario de solicitación y tiene una secuencia lógica, la cual
consta de un evento inicial desencadenante, una serie de eventos de desarrollo o
propagación y culmina con la falla de la estructura.
Un escenario normal lo constituye la operación de la EDC en la temporada
de crecientes del Orinoco, cuando por razones de la limpieza de macrofitas, se
opera la estructura a condiciones de caudal muy sobre el caudal de diseño de las
obras (200 m3/s). Un modo de falla asociado podría ser la perdida de la estabilidad
de los taludes que soportan la fundación de la estructura, por erosión intensa
debido al flujo.
Un escenario Hidrológico se asocia la ocurrencia de crecientes con periodo
de retorno superior al Periodo de Retorno de diseño (Tr= 100 años). En el caso
de los niveles de la Mira XVII, se tiene la relación Tr vs Nivel Mira XVII elaborado
con la información disponible en el Grafico 1. En esta figura se muestra por
ejemplo que la creciente de 1976, que origino la Cota Máxima Registrada en la
Mira XVII (8m21 msnm), tiene un periodo de Retorno de 25años. Por otro lado, el
nivel de rebose en la Estructura de control estaría sobre la Cota 10, cuyo valor
asociado de Tr es de 1000 años.
1 10 100 10005.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
8.00
8.50
9.00
9.50
10.00
f(x) = 0.498302597965666 ln(x) + 6.57041606027432R² = 0.99789074625511
Periodo de Retorno, Tr [años]
NIV
EL M
IRA
XVI
I, m
snm
Gráfico 1 Análisis de Valores Extremos de Niveles en la Mira XVII, Data limitada.
Tr (años) 1,58
2 2,33
5 10 15 20 25 50 100 200 500 1000
Cota Mira XVII
6,71
6,88
6,98
7,41
7,76
7,96
8,1
8,21
8,53
8,86
9,19
9,61
10
Tabla 1 Niveles en el Caño Mánamo para diferentes Periodo de Retorno-Mira XVII.
Aspectos de Proyecto, Operación y Comportamiento Hidráulico de la
Estructura de Control y sus Obras Conexas.
Aspectos de Operación de la Estructura de Control
La Estructura de Control (EDC) y todas sus obras conexas fueron
diseñadas para controlar el flujo en el Caño Mánamo a 250 m3/s (Ballofet y Bocco,
1968). La EDC no es una estructura de alivio y su función principal responde a
proveer de un gasto suficiente al Caño Mánamo y a los caños ubicados en los
tramos inferiores de caudal necesario para evitar el ascenso de la cuña salina.
Sus condiciones de operación son variadas en cuanto al régimen hidráulico
que se genera tanto en la estructura propiamente dicha como en su Canal de
Descarga. Los niveles aguas arriba son impuestos por las crecientes del río
Orinoco y los niveles asociados en la difluencia Caño Macareo – Caño Mánamo
ubicada unos 18Km aguas arriba de la Estructura de Control.
En la difluencia de Macareo, bajo condiciones de niveles y caudales bajos
en el Rio Orinoco, existen evidencias de manifestación de niveles de mareas que,
para las condiciones más extremas de niveles bajos, podrían influenciar la entrada
de flujo a la Estructura de Control. Esta situación se nota igualmente, en menor
proporción para niveles y caudales del Orinoco superiores a los valores mínimos,
disminuyendo este efecto a medida que se desarrolla la creciente del Rio Orinoco.
Los niveles aguas abajo son los impuestos por la condición de Caño de
Mareas que es la condición hidrodinámica que prevalece en el Caño Mánamo con
una variación de la marea que varía entre 1 a 1,5m, en el sitio de la Estructura de
Control (INCOSTAS, 2007).
El caudal de funcionamiento del sistema fue definido en 1967 en 250 m3/s.
Esta cifra debe ser validada permanentemente en términos de las necesidades y
condiciones ambientales actuales de todo el sistema que se beneficia de este
caudal, en particular de los niveles de salinidad en el Caño Mánamo y sus
difluentes. En algunos documentos de CVG, se presenta la cifra de 200 m3/s,
como caudal de diseño de la EDC.
Niveles aguas arriba
Los niveles aguas arriba de la Estructura de Control son monitoreados a
través de la Mira XVII. Los datos tienen una tendencia unimodal y muestran
niveles promedio diarios, que presentan sus máximos en el mes de agosto y sus
valores mínimos en los meses de enero a abril.
Estos niveles caracterizan los niveles de operación de la estructura de
control aguas arriba, y determinan – junto con la apertura de compuerta – el
caudal de aporte de esta estructura al caño Mánamo. Es importante enfatizar que
en el año 1976, se registró la cota 8,21, con Periodo de Retorno, Tr, cercano a 25
años (Grafico. 2). Este valor es el más alto en casi 50 años de operación de la
Estructura de Control y es muy cercana a la Cota 8,50, determinada como cota
máxima del proyecto. Los valores bajos de los meses de estiaje, comparados con
los valores de marea correspondientes indican que prevalecen en algunas
oportunidades los niveles de las mareas sobre los niveles del Río Orinoco en la
Difluencia de Macareo.
1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 1270.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
Niveles aguas arriba en el Caño Manamo (Mira XVII)
75-76 94-95 95-96 96-97 97-98 98-99
99-2000 2000-01 2001-02 2002-03 2003-04 2004-05
2005-06 2006-07 2013
Abril Mayo Junio Julio Agosto Sept Oct
Nov Dic
Cota
Mir
a XV
II (m
snm
)
Grafico 2 Niveles del agua diarios en la Mira XVII-Coporito, Fuente: CVG 2013
Niveles aguas abajo
Los niveles aguas debajo de la Estructura de Control, se corresponden con
los niveles resultantes asociados al caudal de la conducción y al régimen de
mareas semidiurno (2 ciclos/día) que se origina en la desembocadura del Caño
Mánamo en el Océano.
En el Grafico 3 se muestran valores tomados de la mensual de la C.V.G.
estos niveles muestran las cotas del agua en el canal aguas debajo de la
estructura de control y están principalmente definidos por el régimen de mareas
que a su vez imponen el control del flujo en el canal de descarga, y contrarrestan
en conjunto con la carga de velocidad a la salida de la estructura de control, la
energía del flujo que proviene de la estructura que debe ser disipada entre la losa
de disipación de energía y en el Canal de Descarga.
Operación de la Estructura de Control
Para la operación de la Estructura de Control de Gasto se emplea la curva
de Descarga que se muestra en Grafico 4 para operar las tres compuertas. Esta
curva fue obtenida mediante investigaciones en modelo físico, con esta curva es
posible obtener la apertura adecuada para un caudal de 200m3/s y el nivel en la
Mira XVII.
Grafico 3 Niveles Máximos y Mínimos Aguas abajo-Mira VI-Carapal, Fuente: CVG, 2006.
Grafico 4 Curva de Descarga de la Estructura de Control, (3 Compuertas abiertas) Fuente: C.V.G.
Para operar la EDC, la apertura de compuerta se lee en el indicador de
cada compuerta ( Fig.12) , la cota de la Mira XVII se mide agua arriba donde
existen varios tramos de mira que cubren todo el rango de niveles que se
presenten ( Fig.13 ).
Fig. 12 Indicador de apertura de compuerta Fig. 13 Tramos de Mira XVII
La operación de la EDC contempla la estimación de la apertura de
compuerta conocida la Cota del agua en la Mira XVII (msnm) y el caudal de
descarga deseado (m3/s). Para el caudal de diseño de 200 m3/s, se puede utilizar
la siguiente expresión:
a (Q =200 m3
/s)= 0,00700758x4 – 0,151389x3 + 1,20511x2 – 4,38887x +8,21071 Ec.
(1)
Donde:
a= es la apertura de compuerta (m).
x= es la altura del agua en la Mira XVII (msnm).
Ecuaciones similares se obtuvieron para caudales diferentes al caudal de
diseño:
Q
(m3/s)
Ecuación para a:
100 0,29825 x2 – 2,1014x + 4,83854
150 0,00516833x4 – 0,11612x3 + 0,963724x2 – 3,61274x + 6,65617
250 0,044076x2 – 0,729762x + 4,84286
Tabla 2 Ecuaciones para la estimación de a en función de la Cota en la Mita XVII (X), para caudales en la EDC diferentes al caudal de diseño
Estimación de la descarga en la Estructura de Control
Para cualquier condición de flujo que se tenga en la EDC, conocida la
apertura de las compuertas “a” (m) y la Cota del agua en la Mira XVII (msnm), es
posible conocer el caudal que pasa por la EDC, mediante la expresión:
Q = Cdx Ax (2xgx h) 0,5 Ec. (2)
Dónde:
Cd= Es el Coeficiente de Descarga.
A= Es el área de las compuertas disponible para el flujo (m2).
g= Es la aceleración debido a la gravedad (9,81 m/seg2 ).
h= Es la altura del agua sobre la solera de entrada (m), es calculada a
través de la siguiente ecuación:
h= Cota Mira XVII (msnm) – (4,50) Ec. (3)
El Coeficiente de Descarga Cd, se obtiene de los datos del ábaco (Grafico
4), según el Grafico 5, con los valores de h/r (donde r es aproximadamente igual a
10m), es posible obtener dicho coeficiente. Los valores de los coeficientes de
Descarga del ábaco son entre 0,45 y 0,15 aproximado los extremos de la curva.
Debido al efecto que trae consigo la marea alta y el diseño de la Estructura de
Control, que estaría un quinto del tiempo operando a cotas del agua en el entorno
de la Cota 1 y -0,2. Estas cotas sumergen la salida del flujo en la Estructura de
Control y en consecuencia, se genera una reducción en el valor de Cd, por
consiguiente estos datos son menores a los reportados por estructuras similares.
Con las ecuaciones 2 y 3 y el grafico 5, se obtiene el caudal que pasa por
las tres compuertas de la Estructura de Control de Gasto. Con los valores de la
Mira XVII y la apertura se pueden estimar el caudal de la Estructura de Control a
través del grafico 6. Siendo un ábaco más amplio con las posibles condiciones de
operación, este grafico puede ser usado para estimar el caudal para aperturas de
compuertas y niveles en la Mira XVII hasta niveles máximos.
Grafico 5 Coeficiente de Descarga Cd, en función del parámetro h/r para la Estructura de Control (Fuente: Abaco de la CVG)
Grafico 6 Curva de Descarga de la Estructura de Control ampliada para condiciones de operación diferentes a las presentadas en el ábaco (Grafico 3)
Caudales de Operación de la Estructura de Control
En el grafico 7 indica las variadas condiciones de operación de la Estructura
de Control. En términos de aperturas de compuerta ésta varía desde 1m hasta
total, 5m. En términos de Cota aguas arriba (Mira XVII), ésta varía desde 7 hasta
la Cota 0,5. En general, para todas las combinaciones de estas tres variables se
debe dar la condición de 250 m3/s de caudal.
Grafico 7 Datos de la Operación de las Compuertas de la Estructura de Control. Fuente: CVG, 2006
Caudales máximos de Operación de la Estructura de Control
Durante la época de crecida del Orinoco y debido a la proliferación de la
Bora o Jacinto de Agua en la antecámara de la Estructura de Control (Fig.14), se
opera la Estructura de Control dentro de la región A, Grafico 7, con el fin de lavar
la Bora de la antecámara.
Fig. 14 Proliferación de Jacinto de Agua en la Estructura de Control.
Con el Grafico 6 contribuye a la determinación del caudal de la Estructura
de Control de Gasto, para las condiciones de niveles en la Mira XVII en la región
superior de la curva de gastos y para la apertura libre de compuertas se tiene un
caudal de aproximadamente 650 m3/s. Esta condición es severa desde el punto
de vista de la capacidad de erosión del flujo, por cuanto se originan altas
velocidades, oleaje y turbulencia en el régimen de flujo que no corresponden con
las condiciones de diseño ni de la Estructura de Control propiamente dicha ni de
su Canal de Descarga.
Las condiciones de operación de la Estructura de Control son por
consiguiente muy variadas en cuanto al régimen hidráulico que se genera tanto en
la estructura propiamente dicha como en su Canal de Descarga y define la
disipación de energía asociada. En función del diseño de la estructura, los niveles
de operación tanto aguas arriba como aguas abajo y de la apertura de
compuertas, este tipo de estructura funciona en la mayoría de los casos como
“aliviadero de orificio con alta sumergencia” siendo el resalto hidráulico que se
produce dentro de la losa de aquietamiento del tipo “resalto sumergido” que se
caracteriza por ser poco eficiente desde el punto de vista de la disipación de
energía que él produce (Visher & Hager, 2002).
La información de los niveles de la Mira XVII, ubicada aguas arriba de la
EDC que representan los niveles del Rio Orinoco (Grafico 2)en conjunto con las
aperturas de operación de la EDC, muestran que para la mayor parte del régimen
de apertura de las compuertas radiales, éstas se encuentran a un nivel inferior al
nivel de la marea, por lo cual, se espera un comportamiento sumergido de la EDC,
a lo largo de la operación de la EDC para el gasto de diseño de aproximadamente
200 m3/s (Grafico 4) .
Caudales mínimos en la Estructura de Control
El diseño de la Estructura de control presenta la elevación de la viga dintel a la
cota 0.5 msnm ( Fig.4), que correspondería a la apertura total de compuertas. La
curva de la Mira XVII, ubicada en la antecámara de entrada a la EDC, muestra
asimismo, niveles en el orden de la Cota 1 a 0.5, en los meses de Noviembre y
Diembre asi como en los meses de Enero a Marzo de cada año ( Figura XXXX).
Tal condición de niveles genera una competencia de los niveles aguas abajo,
correspondiente a la marea alta que llega a tener valores de cota de mareas en las
inmediaciones de la Cota 1, con la elevación del Caño Manamo en la Mira XVII, en
los meses de bajo aporte del rio Orinoco. En estas circunstancias, se genera una
inclinación en el balance de stáni que favorece al flujo de mareas sobre el nivel
seudo estaticop del nivel del agua en la Mira XVII, lo cual se traduce en un cambio
de la dirección del flujo en el sitio de la Estructura de Control, que será de acuerdo
a la condición que prevalezca en el gradiente de la superficie del agua aguas
arriba y aguas debajo de la EDC. Recientemente, el Grupo GMK realizo
observaciones y mediciones de los niveles de mareas y velocidades del flujo en la
Estructura de Control. Una toma parcial de estas mediciones se muestra en la
Figura XXXXXX, realizadas con niveles de Mira XVII cercanos a la Cota 0.5. La
integración del stánirá Velocidad ( m/s) con la data de nivel del agua, conocida la
sección d ela Estructura de Control perpendicular al flujo, permite estimar el caudal
instantáneo que pasa por la Estructura de Control. Una descripción de la Figura
XXXX permite identificar los siguientes efectos:
Las velocidades en la dirección aguas arriba-aguas abajo, se modifican
permanentemente.Se midieron valores promedios entre 0.5 (12:30pm) y
1.96 m/s ( 3:05 pm).
Ocurre una disminución de la velocidad ( no registrado) entre las 3:05 y las
4 :pm.Este efecto se debe al incermento del nivel del agua debido a la
marea. La ocurrencia de los máximos y minimos de velocidaddes no stán
necesariamente en fase con los niveles de marea.
Aproximadamente a las 4:20pm, se noto un cambio en la dirección del
flujo , pasando a la condición de aguas abajo-aguas arriba
La velocidad máxima registrada estuvo en el orden de 1,41 m/s, en el
sentido aguas abajo-aguas arriba y ocurrió a las 5h:39m
pm.,aproximadamente. Esta velocidad se redujo hasta la minima registrada,
de 86,9 cm/s a las 8h:46m
Alrededor de las 7h :12m pm, se inicia la inversión de flujo , desde aguas
arriba hacia aguas abajo, estimándose un caudal de 40 m3/s en la
Estructura de Control hacia el Oceano.
Los datos que se han analizados en el párrafo anterior son fundamentales y
definen que, en general, para estas condiciones de niveles minimos del Caño
Manamo en la Mira XVII, se presenta un intercambio de flujo complejo, que solo
permite prever la ocurrencia de flujo desde el Orinoco hacia el Caño Manamo, en
algunas horas, mientras que en otras se produce, reflujo en a dirección opuesta.
Una stánirá de este comportamiento, permite identificar la necesidad de evaluar
posibles efectos ambientales, por cambios en la salinidad asociados a la
ocurrencia del reflujo. Asimismo, este comportamiento complejo debe ser
detalladamente estudiado en toda la región de influencia ya que se presume que
intervienen en el los niveles tanto de las mareas como de los niveles pseudo
estaticos en los Caños Manamo y Macareo, los cambios de caudales asociados
que ocurren en la región de influencia y las implicaciones que en los parámetros d
ecalidad de aguatienen en todo el tramo en estudio. Una campaña de medición
intensiva durante el ciclo anual del Rio Orinoco, y particularmente en los meses de
estiaje, stánir de información fundamental sobre esta materia.