La presa Waitaki es una de las ocho centrales hidroeléctricas que forman parte del sistema hidroeléctrico Waitaki en el río Waitaki, en la región de Canterbury, Nueva Zelanda. La presa fue la primera de las tres que se construyeron en el río Waitaki y se construyó sin maquinaria de movimiento de tierras; se excavó más de medio millón de metros cúbicos de material, casi en su totalidad con pico y pala. [2] La construcción de la presa Waitaki fue seguida por el desarrollo de la presa Aviemore y la presa Benmore , y lo que es más importante, cada presa construida en Nueva Zelanda desde la de Waitaki se ha beneficiado de las lecciones aprendidas durante su construcción. [3]
La presa de Waitaki es única; su construcción dio origen a uno de los primeros sistemas de bienestar social del mundo . Construida durante la Gran Depresión , la presa de Waitaki intentó absorber el desempleo como parte del plan gubernamental de creación de empleo y fue testigo de la prueba de la asistencia médica, en la que una persona podía construir una vida satisfactoria sin temor a la incapacidad de hacer frente a la edad o la pobreza. [3] : 46
La construcción inicial de la presa comenzó en 1928 y se completó en 1934, con la entrega de energía total desde dos generadores de 15 MW el 1 de enero de 1935. Se agregaron tres generadores adicionales entre 1940 y 1949 y otros dos generadores entre 1952 y 1954. Con siete generadores que entregan 15 MW cada uno, la producción generativa total de la presa Waitaki es de 105 MW. [2] [4]
La primera central eléctrica construida por el Estado en Nueva Zelanda se construyó en el lago Coleridge en 1915, con el objetivo de abastecer a Christchurch y a cualquier otra demanda de los consumidores que estuviera al alcance del sistema de transmisión. Los consumidores aprovecharon rápidamente esta energía de bajo costo y el aumento de la demanda interanual en Coleridge fue del 15%; en la década de 1920, se necesitaba una nueva fuente de energía. [5]
El río Waitaki fue seleccionado como la fuente más prometedora de energía hidroeléctrica, particularmente para necesidades a largo plazo; el gobierno de Nueva Zelanda había reconocido el potencial de generación de electricidad del valle de Waitaki ya en 1904. [6] Con los lagos Ōhau , Pukaki y Tekapo controlando el 80% del flujo hacia las cabeceras del río Waitaki, no se esperaba que las inundaciones excedieran los 5380 cumecs , una amenaza baja para la seguridad de cualquier represa propuesta. [3] : 7 En su curso medio, el río Waitaki fluye a través de gargantas de lecho rocoso de esquistos de bajo grado , metagrauvacas y grauvacas del Rakaia Terrane. [7] [8] Estas gargantas ofrecían buenos sitios para represas con roca relativamente estable sobre la cual construir. El río Waitaki también estaba escasamente poblado a principios de la década de 1920, lo que significa que el reasentamiento sería un problema muy menor después de la inundación por el embalse de la represa.
Las investigaciones iniciales del sitio comenzaron en 1925 y tomarían más de dos años y medio antes de que se seleccionara un sitio final. [9] [10] El foco para 1927 estaba en las cercanías de Wharekuri/Roseneath (entre las presas de Aviemore y Waitaki) que parecían ser las más favorables. [11] Sin embargo, la presencia de carbón en el lado de Otago (sur) del río Waitaki preocupaba a los ingenieros que sentían que podría actuar como un punto de fuga debajo de cualquier presa propuesta. [3] : 7 Posteriormente, se investigó un sitio más abajo, cerca de la confluencia con el río Awakino, y se encontró que era adecuado. El sitio de Awakino, 6 km (3,7 mi) sobre Kurow , tenía solo 5 m (16 pies) de grava para quitar antes de llegar al basamento sólido, [12] reduciendo el volumen total de material a excavar. El sitio final (Awakino) seleccionado para la presa Waitaki fue anunciado por el Gobierno en abril de 1928, [9] [10] con un objetivo demasiado ambicioso para su finalización en 1931. [3] : 7 Las investigaciones del sitio de Roseneath tampoco fueron en vano: Roseneath sería adoptado más tarde como el sitio de la presa de Aviemore .
Los ingenieros calcularon que el sitio de Awakino, respaldado por varios años de registros de flujo del río Waitaki, [Nota 1] soportaría una capacidad generativa de 75 MW, aunque inicialmente solo se ordenaron dos generadores y turbinas de 15 MW. [12]
Los primeros diseños de la presa, en gran parte debido a la infancia de la ingeniería hidroeléctrica en Nueva Zelanda, tenían fallas potencialmente graves. En particular, no se tuvo en cuenta la presión ejercida por la carga hidrostática y el impacto del agua que entraba por grietas o juntas en el sótano o en la propia presa. [3] : 8 La pendiente descendente de la presa también se consideró demasiado pronunciada en comparación con las presas europeas en una proporción de 3:2. Los problemas de filtraciones en la central eléctrica Arapuni de la Isla Norte en 1929 causaron preocupaciones adicionales y dieron como resultado que un ingeniero hidroeléctrico sueco, el profesor Per Hörnell , fuera traído a Nueva Zelanda en 1930. Si bien el profesor Hörnell fue traído específicamente para asesorar sobre las medidas de remediación que se debían realizar en Arapuni, también visitó varios otros sitios hidroeléctricos, incluido Waitaki. [14] [15] A pesar de que la mayoría de los artículos de opinión de la época se centraban en los exorbitantes honorarios de 4000 libras que cobraba el profesor Hörnell como consultor, [16] [17] [18] [19] [20] [14] sus comentarios sobre la presa Waitaki eran que su sección transversal era demasiado estrecha y que se debían incorporar medidas para garantizar un drenaje adecuado de los cimientos. A pesar de la decisión del Gobierno de no invertir en un informe específico sobre la presa Waitaki elaborado por el profesor Hörnell, se realizaron varias modificaciones de diseño sobre la base de sus comentarios: [3] : 9
A pesar de estas adiciones, el profesor Hörnell no estaba completamente satisfecho y su última comunicación con el Ministro de Obras Públicas fue para deslindarse de cualquier responsabilidad por futuros problemas que pudieran ocurrir. [3] : 9 Sin embargo, su visita a Waitaki tuvo el importante resultado de introducir a los ingenieros neozelandeses al problema de tratar el agua bajo presión dentro de la estructura real de una presa.
La preocupación por la posibilidad de fuerzas de elevación en la base de la presa ha persistido: se introdujeron más medidas para aliviar este problema a principios de la década de 1960, cuando se perforaron cables de anclaje desde la cresta de la presa hasta la roca de cimentación, [21] y nuevamente en 2016, cuando se perforaron orificios de drenaje en la base de la presa. [22]
Los ríos Ahuriri, Ōhau, Pukaki y Tekapo nacen en cuencas glaciares que alimentan al río Waitaki. Estos afluentes fluyen desde la cuenca de Mackenzie hacia el lago Benmore antes de formar el río Waitaki. Varias gargantas de lecho rocoso, separadas por pequeñas cuencas tectónicas , se encuentran debajo de la cadena de lagos artificiales (Benmore, Aviemore, Waitaki) que ocupan los tramos medios del valle de Waitaki controlado por fallas. Aguas abajo de Kurow, el valle se ensancha hasta convertirse en una llanura, con terrazas aluviales pareadas a cada lado de un canal fluvial trenzado. [7] En la presa de Waitaki, el río Waitaki ocupa una depresión en ángulo de falla entre la grauvaca de South Canterbury y el esquisto de North Otago . [23] El relleno del valle comprende una secuencia de gravas de río cuaternario y de afloramiento glacial que recubren los estratos sedimentarios del Terciario superior , que a su vez recubren el basamento mesozoico . [23]
Tanto los sedimentos del basamento como los de cobertura se han visto afectados por fallas del Cuaternario tardío, incluida la reactivación de sistemas de fallas del Cretácico anterior. [7] [24] Los resultados geodésicos indican que las tasas de deformación en la región inferior de Canterbury son bajas a muy bajas, [7] aunque la deformación aumenta considerablemente hacia el oeste y la proximidad con la falla alpina . La región de Waitaki, junto con el resto del sureste de la Isla Sur , ha tenido un bajo nivel de ocurrencias de grandes terremotos en tiempos históricos, con uno de los terremotos más grandes registrados (M5.8) en las cercanías de la presa Waitaki ocurriendo cerca de Oamaru en 1876. [7] : 52 Los estudios paleosísmicos sobre fallas individuales en el área de Waitaki sugieren que el intervalo de recurrencia de grandes terremotos es del orden de miles o decenas de miles de años. [7] : 53 La falla principal asociada con la presa Waitaki es la falla Dryburgh; Se ha observado que esta falla tiene un intervalo de recurrencia considerablemente largo de >62 000 años. [25] : 20 Si bien no se comprendían bien los impactos de las fallas regionales en el momento de la construcción de la presa, [26] la falla Dryburgh se reconoció como un problema, en particular al excavar la galería Hörnell. La roca del basamento se había reducido a una ranura a lo largo de la zona de falla que se remedió excavando y cementando con éxito la zona de ranura más profunda que la roca competente a ambos lados de la falla. [3] : 25
Cuando se seleccionó el sitio definitivo de Awakino para la presa, el Departamento de Obras Públicas contrató a Roland Packwood como ingeniero de distrito a cargo de la construcción de la presa. [27] [28] La tarea de Packwood era poner en funcionamiento la central eléctrica lo más rápido posible e implicaba la finalización de la presa sobre el río Waitaki seguida de la instalación, prueba y puesta en servicio del equipo eléctrico y mecánico. Dado el objetivo demasiado ambicioso de una central eléctrica operativa para 1931, pronto se hizo evidente que una finalización tan rápida era poco realista.
La primera tarea de Packwood fue extender un ramal de la línea ferroviaria de Kurow Branch hasta el sitio de la presa: una extensión simple de 6 km (3,7 mi) que fue aprobada y examinada en agosto de 1928, [29] con el tráfico del Departamento de Obras Públicas operando en la línea en diciembre de 1928. [3] : 10 Con el ferrocarril y el camino de grava existente desde Kurow ( SH83 ) proporcionando equipo y acceso material, el proyecto pudo comenzar en serio.
Antes de emprender obras importantes en el sitio de Waitaki, se requirió un campamento para alojar hasta 1000 trabajadores además de sus familias (hasta 2000 personas en total). [3] : 10 [30] : 36 El duro clima del valle de Waitaki con sus inviernos fríos y fuertes vientos, además de la naturaleza a largo plazo del proyecto, significó que el Departamento de Obras Públicas optó por un alojamiento de madera más permanente en favor de su uso típico de tiendas de lona. [30] : 36 Al personal superior se le asignaron casas construidas con bloques de hormigón que se convertirían en alojamientos permanentes para el personal en el futuro, mientras que el personal subalterno y los hombres solteros se alojaron en casas y cabañas de madera. En total, el Departamento de Obras Públicas debía construir aproximadamente 350 casas y otras 700 cabañas que se ubicaron principalmente en dos terrazas fluviales en la verdadera orilla derecha del río (lado sur u Otago del río) inmediatamente aguas arriba de la presa. Había cuatro áreas de vivienda separadas en el campamento más amplio: el campamento principal ocupaba la terraza superior, 'Siberia' estaba ubicado en la terraza inferior del río (llamado así porque estaba expuesto a los vientos fríos), 'Geddesville' estaba ubicado río abajo del sitio de construcción, y 'Willows', ubicado cerca del puente Awakino. [30] : 36 Además del alojamiento, el campamento incluía un salón de la YMCA , una oficina de correos, pequeñas tiendas, canchas de tenis y un campo de fútbol. [3] : 12
Al finalizar la construcción de la presa, el campamento fue desmantelado, excepto las estructuras permanentes de la aldea de Lake Waitaki, que estaban ocupadas por el personal permanente de la presa. Cuando la Corporación de Electricidad de Nueva Zelanda (ECNZ) trasladó a su personal en la década de 1980, las casas de bloques de hormigón, el albergue y los alrededores restantes fueron amenazados con ser demolidos. [31] Sin embargo, la presión de la comunidad dio lugar a un pacto patrimonial con Heritage New Zealand para proteger la aldea como zona histórica en 1995. Después de pasar por varios propietarios, se puso a la venta en 2015, pero languideció sin venderse durante varios años. El interés por comprar la aldea de Lake Waitaki se rejuveneció en 2018, [32] cuando los medios de comunicación internacionales se hicieron eco de la noticia de que una aldea estaba a la venta. [33] [34] [35]
El pueblo del lago Waitaki ahora sirve como alojamiento para alquileres vacacionales. [36]
La construcción de la presa comenzó con la construcción de un puente enrejado sobre el río, que se completó en diciembre de 1928. [3] : 18 Esto permitió la construcción de varias ataguías para poder excavar los cimientos de la presa y verter posteriormente el hormigón. La construcción de la primera ataguía fue una sección estrecha de presa en el centro del río. A esta le siguió la ataguía en el lado de Canterbury (norte) del río y restringió el flujo del Waitaki a aproximadamente la mitad, lo que provocó que la mitad del puente enrejado fuera arrastrado durante una inundación a principios de 1929. [3] : 18 El puente enrejado se reparó, lo que permitió la construcción de once compuertas temporales para controlar el flujo del río durante la construcción del resto de la presa.
La excavación comenzó cerca del estribo de Otago para la sección de entrada y la central eléctrica de la presa, con la remoción de la sobrecarga y la voladura de la roca necesaria. Los pozos de voladura se perforaron a mano utilizando una barra de excavación y un mazo. Los hombres hicieron la mayor parte de la remoción y carga de la sobrecarga con palas manuales, pero utilizaron una dragalina Osgood cuando la excavación era en aguas más profundas. [3] : 18 La falta de equipo pesado para movimiento de tierras durante la construcción de la presa [37] [38] significó que se usaron comúnmente picos, palas y carretillas, [37] [39] [40] aunque se utilizaron ampliamente camiones que circulaban en ferrocarriles ligeros alrededor del sitio de la presa. [3] : 18
La construcción de la presa se realizó con hormigón formado a partir de agregados de grava de río. El hormigón se vertió en una serie de bloques que variaban en longitud, pero que tenían un promedio de unos 50 pies (15 m). [3] : 19 La construcción continuó a buen ritmo hasta el 3 de febrero de 1931, cuando las inundaciones causaron retrasos considerables. La Depresión obligó a una reducción de la fuerza laboral, lo que obstaculizó aún más la construcción. Los trabajadores se redujeron de 1230 en diciembre de 1930 a 1000 a principios de 1931 y se redujeron aún más a unos 500 en junio de 1932. [3] : 26 La Depresión también redujo la demanda de energía, lo que hizo que la finalización de la presa fuera menos crítica, pero esto se revirtió en 1933 cuando la demanda de energía comenzó a aumentar una vez más. El gobierno volvió a contratar a tantos hombres desempleados como fue posible, aumentando la fuerza laboral a 900 a principios de 1934; este número se redujo constantemente desde agosto de 1934 a medida que la construcción de la presa llegaba a su fin. [3] : 27
A medida que la presa se acercaba a su finalización (el último de los bloques de hormigón de la presa se vertió a mediados de junio de 1934 [41] ), el cierre y hormigonado de las compuertas temporales comenzó en julio de 1934. Las últimas compuertas no se bajaron hasta septiembre de 1934, aunque no sin incidentes: las compuertas rompieron sus vigas de soporte mientras se bajaban. A pesar de que las tres últimas compuertas no habían detenido por completo el flujo del agua del estanque de cabecera, la presa continuó llenándose, y finalmente sobrepasó el vertedero el 28 de septiembre de 1934. [3] : 30 La presa completa se había construido con 175.850 m 3 (6.210.000 pies cúbicos) de hormigón en la superestructura primaria, más 38.225 m 3 (1.349.900 pies cúbicos) adicionales de hormigón para la central eléctrica. [42]
La construcción de la central eléctrica se había llevado a cabo de manera sincronizada con la construcción de la presa. La gran mayoría de la planta que se instalaría en la central eléctrica se construyó en el extranjero debido a la falta de capacidad de fabricación especializada en Nueva Zelanda en ese momento. La instalación de las dos primeras turbinas y generadores (de 20.000 hp cada uno [12] ) se completó a fines de 1933, y las pruebas de cableado y la puesta en servicio en 1934. [3] : 31
La presa de Waitaki fue inaugurada oficialmente el 27 de octubre de 1934 por el Gobernador General Lord Bledisloe . [37] [43] Junto con Lord Bledisloe estuvieron presentes el Primer Ministro, George Forbes , el Ministro de Obras y diputado local , John Bitchener y el Líder de la Oposición, Michael Joseph Savage . La inauguración se extendió a unos 300 invitados que se sentaron a almorzar en la central eléctrica, un alojamiento fácil dado que solo dos de los cinco generadores propuestos estaban instalados en ese momento. El "encendido" oficial de la energía no fue posible ya que las pruebas no habían llegado al punto en que se hubiera probado y puesto en servicio una turbina. En cambio, cuando el Gobernador General accionó el interruptor, las lámparas de la central eléctrica se encendieron lentamente utilizando energía de Coleridge. [3] : 33 Las turbinas fueron probadas y puestas en servicio con potencia máxima el 1 de enero de 1935. [3] : 34
Los trabajos de finalización de la presa continuaron hasta julio de 1935, con el sellado de las compuertas temporales y la retirada de la mayor parte de la estructura que sostenía la construcción anterior de la presa. [44] Las compuertas dañadas finales no se sellarían definitivamente hasta el 18 de septiembre de 1936, cuando los niveles de agua eran lo suficientemente bajos como para garantizar que las compuertas pudieran bloquearse por completo. [45]
Una vez lleno el embalse, la presa de Waitaki tiene una carga hidrostática de 21 m (69 pies). La implementación inicial de dos turbinas y generadores limitó la producción operativa de la presa a 30 MW (15 MW por generador). En 1935, esto era suficiente para abastecer la mitad de las necesidades energéticas de la Isla Sur. [2] Se añadieron tres generadores adicionales entre 1940 y 1949 y otros dos generadores entre 1952 y 1954. Durante la fase de trabajo para añadir los dos últimos generadores, la central eléctrica se amplió de 109 m (358 pies) de longitud a su longitud actual de 152 m (499 pies) para dar cabida a los nuevos generadores. [2] [46] Al mismo tiempo se construyó un nuevo canal de entrada y salida.
Con siete generadores de 15 MW cada uno, la producción generativa total de la presa Waitaki es de 105 MW.
Tras la instalación del séptimo y último generador en 1954, la central eléctrica de Waitaki no había experimentado más mejoras importantes hasta 2013. A partir de abril de 2013, Meridian Energy emprendió una renovación de cuatro años por 40 millones de dólares de la central eléctrica de Waitaki . [22] [47] [48] [49] Después de casi ochenta años de funcionamiento continuo, parte del proyecto de renovación consistió en la perforación de agujeros de drenaje en los cimientos de la presa para aliviar la presión hidrostática planteada por primera vez como preocupación por el profesor Hörnell en 1930. La unidad de generación n.º 3 de la central también se volvió a poner en servicio durante este tiempo: el estator del generador, el componente más grande con 120 millones de toneladas, se incautó en 1998 y resultó antieconómico volver a ponerlo en servicio en ese momento. [47] También se realizó el fortalecimiento del techo del edificio de la central eléctrica para garantizar que pudiera soportar un gran terremoto. [47] [49]
Meridian Energy prevé que se necesitará una fase adicional de mejoras por un valor de 90 millones de dólares para reemplazar cuatro de las unidades de generación originales de la central. [22]
La seguridad de los trabajadores durante la construcción de la presa de Waitaki fue muy limitada. Se informó de la muerte de nueve hombres durante la construcción de la presa; [Nota 2] tres hombres murieron en accidentes relacionados con el uso de camiones muy cargados en las secciones de ferrocarril ligero con fuerte pendiente de la presa, mientras que otros tres se ahogaron en el río. [3] : 42 Los accidentes fueron extremadamente frecuentes: solo en un año, se notificaron 540 casos de lesiones, aunque se desconoce la gravedad de estas lesiones. [3] : 42 A modo de comparación y considerando una población de trabajadores de aproximadamente 1000 en Waitaki, la tasa de incidencia de todas las reclamaciones por lesiones en Nueva Zelanda fue de 87 reclamaciones por cada 1000 empleados equivalentes a tiempo completo en 2022. [51]
En los campamentos del Departamento de Obras Públicas lo suficientemente grandes como para justificarlo, se proporcionaría una asociación médica con un médico residente y/o una enfermera. Al comienzo del proyecto de la presa de Waitaki, el número de campamentos no justificaba una enfermera residente, por lo que se utilizó el consultorio del médico en Kurow. El 1 de noviembre de 1928, se formó la Asociación Médica Hidro de Waitaki de acuerdo con el médico de Kurow para proporcionar un servicio general a los miembros de la Asociación y sus familias por una pequeña suscripción. [3] : 43 El médico durante gran parte del proyecto fue Gervan McMillan , un joven idealista que trabajó incansablemente para la Asociación y que desempeñaría un papel integral en el desarrollo del sistema de bienestar social probado en Waitaki. McMillan, junto con Arnold Nordmeyer , el ministro presbiteriano de Kurow, y Andrew Davidson , el director de la escuela de Kurow, tuvieron que lidiar con problemas derivados de la Depresión. Los tres estaban profundamente preocupados por los problemas de salud, familia, desempleo con su consiguiente pobreza y vejez. Entre ellos, elaboraron un sistema en el que cualquier individuo podría construir una vida sin temor excesivo al desastre o a la incapacidad de afrontar los problemas que pudieran ocurrir durante su vida. [3] : 46
Cuando McMillan y Nordmeyer ingresaron al Parlamento en 1935 como ministros del gabinete, trajeron consigo su proyecto de sistema de seguridad social, que se adoptó como base para el plan nacional de bienestar social de Nueva Zelanda, que fue implementado en 1939 por el gobierno de Savage .
Por lo tanto, la construcción de la central eléctrica de Waitaki jugó un papel importante en el origen del actual sistema de seguridad social de Nueva Zelanda . [3] : 46
