El lago de Cachi ( en español : Lago de Cachí ) es un lago artificial en el centro de Costa Rica creado por la Represa de Cachí , una presa de arco al norte del Parque Nacional Tapantí , al este-sureste de Cartago en la provincia de Cartago . La ciudad principal es Cachí , alejada de la orilla este del lago. Construido en la década de 1970, fue uno de los primeros proyectos hidroeléctricos en Costa Rica. [1] Tiene una capacidad instalada de 102 MW con tres unidades de 34 MW de capacidad cada una (turbinas Francis verticales). [2]
El proyecto entró en funcionamiento con la primera unidad puesta en servicio en 1966, la segunda unidad en 1967 y la tercera unidad en 1978. [2] El río Reventazón proporciona múltiples beneficios a través de las tres represas construidas en él. De las tres represas, la represa Cachi, no solo proporciona beneficios de generación de energía, sino que también controla las inundaciones y ofrece instalaciones recreativas en el lago Cachi. El proyecto Río Macho en la parte superior proporciona energía hidroeléctrica y el proyecto de energía Birris en la parte inferior también proporciona agua potable (40% de las necesidades de suministro de agua de la ciudad metropolitana). [3]
El embalse, en el río Reventazón, es un importante suministrador de energía eléctrica a Costa Rica. Su operación está a cargo del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). [4]
El lago Cachi contiene la presa de Cachí ( Represa de Cach ) en la parte noreste del lago, cerca del pueblo de Ujarras a lo largo de la carretera 225 en el curso medio del río Reventazón en el valle de Ujarras. El lago es creado por la presa en el río Reventazón a medida que fluye desde el noreste serpenteando a través del valle de lados empinados. [5] [6] El río tiene un área total de drenaje de 3.000 kilómetros cuadrados (1.200 millas cuadradas) en un rango de elevación que varía desde 3.432 metros (11.260 pies) sobre el nivel medio del mar en su punto más alto hasta el punto de salida más bajo en el Océano Atlántico ; de esto, el embalse creado por la presa de Cachi intercepta el área de captación superior de 919 kilómetros cuadrados (355 millas cuadradas). La precipitación anual en toda la cuenca del río varía de 1.200 a 8.000 milímetros (47 a 315 pulgadas). En el 80% de la cuenca hidrográfica total, el relieve varía marcadamente, con montañas que tienen pendientes entre 20 y 85 grados. El caudal medio anual de entrada de agua al embalse es de 104 metros cúbicos por segundo (3.700 pies cúbicos/s). La capacidad bruta de almacenamiento del embalse es de 51 millones de m3 ( 1.800 millones de pies cúbicos). El caudal de inundación de diseño es de 3.500 metros cúbicos (120.000 pies cúbicos)/s. [7] [8] El embalse tiene una extensión de agua de 324 hectáreas (800 acres) que se extiende a lo largo de 6 kilómetros (3,7 millas) con una profundidad máxima de agua de 69 metros (226 pies). El sesenta por ciento de la cuenca del embalse está cubierta de bosques, el resto son tierras agrícolas. [9] Las corrientes de densidad se forman en el embalse debido a una combinación de gradientes de temperatura y alta concentración de sedimentos. [10]
La presa de Cachi es una delgada estructura de hormigón de doble arco (se dice que es una de las presas de este tipo más delgadas del mundo) [11] ) construida a una altura de 80 metros (260 pies) sobre la base más profunda. Está ubicada en un estrecho desfiladero y tiene una longitud de cresta de 70 metros (230 pies), embalsando 51 millones de metros cúbicos de afluentes del río Reventazón. Durante el terremoto de Limón de 1991 , la presa no sufrió ningún daño a pesar de que el epicentro estaba a 86 kilómetros (53 millas) de la presa. Sin embargo, hubo una suspensión temporal de la generación de energía en la central eléctrica ubicada a 12 kilómetros (7,5 millas) de distancia, debido a la dislocación de los transformadores. [8] [11]
El proyecto fue planificado, diseñado y ejecutado por el ICE, con el apoyo para el diseño de la presa de arco y la supervisión de la construcción proporcionada por el Dr. Laginha Serafim, los consultores portugueses. La construcción de la presa de arco se llevó a cabo después de extensas exploraciones de las características geológicas que confirmaron la idoneidad del sitio. Durante la construcción, se construyeron dos túneles de desviación con controles de compuertas, diseñados para una descarga de 600 metros cúbicos (21.000 pies cúbicos) / segundo para desviar el agua del lugar de trabajo de la base de la presa. [12]
El agua del embalse se desvía a través de un túnel de presión de 5.942 metros (19.495 pies) de largo, un tanque de compensación, una tubería forzada de 566 metros (1.857 pies) de largo que incluye un pozo de presión de 116 metros (túnel revestido de acero) de largo y una casa de máquinas. La casa de máquinas tiene una instalación de tres unidades de 34 MW de capacidad (que también operarían en condiciones de sobrecarga). Son unidades de turbina Francis de tipo vertical que están diseñadas para operar bajo cargas que varían entre un máximo de 246 metros (807 pies) y un mínimo de 221 metros (725 pies). [12] Las dos primeras unidades de la planta de energía se pusieron en servicio en 1966 y 1967, la tercera en 1978. El proyecto se implementó con financiación de préstamos blandos proporcionados por el Banco Mundial en dos etapas después de la debida evaluación. [2] [7]
La capacidad de generación de la central hidroeléctrica de Cachí aumentará de 100 megavatios a 160 MW. La ampliación de la central incluirá un nuevo generador de 40 MW. También se modernizará un generador existente. Está previsto que las obras comiencen en 2012. El proyecto debería estar terminado en 2015, según el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). Una vez ampliada, la central de Cachí podrá abastecer las necesidades de electricidad de 330.000 personas. El proyecto está siendo financiado con un préstamo de 140 millones de dólares del Banco Centroamericano de Integración Económica (BCIE). [13]
La evacuación de energía del patio de maniobras de la central se planificó con una subestación elevadora equipada con transformadores elevadores trifásicos y evacuada a través de líneas de transmisión de doble circuito de 132 kV que conectan Cachi con la central Río Macho. [12]
La carga anual de sedimentos en el embalse de Cachi, estimada en 0,81 millones de toneladas, lo que equivale al 1% del volumen de almacenamiento del embalse, se evaluó en la etapa de planificación para que se distribuyera en un 54% como depósitos de vaguada (limpiados a través de una compuerta de bajo nivel provista en el cuerpo de la presa), un 21% que se deposita en las terrazas, un 18% que fluye a través del aliviadero mediante la operación de compuertas y la toma de energía a través de turbinas y un 7% atrapado como carga de fondo en el embalse. Este proceso se observa en dos partes distintas del embalse: la parte superior y la parte inferior: la parte superior se llena de arena y sedimentos gruesos y la parte inferior, que es el canal profundo del río, se deposita con sedimentos finos en sus terrazas que deben limpiarse mediante la operación del embalse (se observó una alta concentración de sedimentos cerca de la toma de energía). Sin embargo, durante los siete años posteriores a la puesta en servicio del proyecto, el embalse no fue desazolvado, lo que provocó que el 82% de los sedimentos que ingresaban al embalse quedaran atrapados y se desplazaran hacia el cuerpo de la presa e interfirieran en la desviación del flujo a través de la toma de energía en el cuerpo de la presa para la generación de energía. La presa está provista de una compuerta de desagote en la parte inferior del canal principal del río, adyacente a la rejilla de entrada de la toma de energía que extrae agua para la generación de energía. Para mantener el embalse en condiciones de servicio para obtener los beneficios energéticos planificados, se hizo obligatorio drenar el embalse hasta su nivel más bajo (aunque esto causaba una pérdida económica inevitable en la generación de energía durante la etapa de llenado cada año) y eliminar los sedimentos depositados río abajo para que la toma no se obstruya y permita que los sedimentos fluyan hacia las turbinas. La primera operación de lavado se llevó a cabo en tres etapas bien definidas en 1973 y, a partir de entonces, se repitió cada año hasta 1990. También se estudió el impacto aguas abajo sobre el régimen fluvial como resultado del lodo arrastrado desde el embalse, cuando se observó una concentración máxima de 400 gramos/litro en forma de agua turbia no solo en las llanuras de inundación sino también en la confluencia del río con el mar Atlántico. Se esperaba que estos depósitos se arrastraran durante la temporada de inundaciones. Sin embargo, como resultado del lavado de lodo, los habitantes locales de la zona observaron algunos efectos perjudiciales sobre la biota en los tramos aguas abajo del río, debajo de la presa. [9] [14]
La efectividad de las operaciones de lavado se ha estudiado a lo largo de los años mediante estudios hidrográficos del embalse utilizando turbidímetros, sonar de barrido lateral, perfilador de subsuelo, ecosondeo repetido, extracción de núcleos de sedimentos y técnicas de rayos X. Los estudios han indicado que las compuertas provistas en la presa para lavar los depósitos de sedimentos en el embalse son efectivas dada la "duración y grado en que se vacía el embalse y la capacidad de descarga de las compuertas" y también la forma del embalse, que en el caso de Cachi está en una garganta estrecha. Los estudios indicaron que el diámetro promedio de los sedimentos depositados en el embalse era del orden de 0,04 mm. También se observó que en las terrazas del embalse el lavado no era muy efectivo ya que estaban cubiertas de jacintos de agua que habían atrapado los sedimentos. El antiguo canal del río también había indicado una tasa de depósito de aproximadamente 2 metros (6 pies 7 pulgadas), que, sin embargo, ahora se limpia regularmente abriendo la compuerta de lavado. [14]
En la actualidad, el embalse de Cachí se limpia de depósitos de sedimentos casi todos los años. Los estudios de campo sobre la operación de limpieza realizados en 1996 indicaron que alrededor de 250.000 toneladas se depositaron en el tramo comprendido entre 10 y 30 kilómetros aguas abajo de la presa. De estas, el 82% fueron depósitos en el lecho del canal, mientras que el 18% se depositaron en las riberas del río. [15]
La presa aprovecha la altura disponible del río, que durante unos 65 kilómetros (40 mi) crea aguas blancas aptas para el rafting. [16] Rodeado de montañas, el lago se creó cuando el Instituto Costarricense de Electricidad construyó la presa a través del río para abastecer a San José con energía hidroeléctrica. [17]