Presa Santa María, Proyecto Baluarte-Presidio

En este artículo se presentan detalles de la construcción de la presa Santa María en Sinaloa, como parte del Proyecto Baluarte-Presidio, para suministrar agua de uso agrícola a la región sur del estado, generar energía eléctrica para 90 mil habitantes, controlar avenidas del río Baluarte y proporcionar agua de uso público urbano a 430 mil habitantes de los municipios de El Rosario y Escuinapa.

La presa Santa María, que aprovechará las aguas del río Baluarte, forma parte del proyecto BaluartePresidio (véase figura 1) que desarrolla la Comisión Nacional del Agua (Conagua); se localiza en la planicie costera del sur de Sinaloa, en el municipio de El Rosario.

El proyecto tiene los siguientes objetivos específicos (Conagua, 2022):

• Suministrar agua para uso agrícola a 24,250 ha de la región sur de Sinaloa, en beneficio de 2,550 productores de la región.

• Generar 30 MW de energía eléctrica para producir 191 GWh al año, con el propósito de abastecer a una población de 90 mil habitantes.

• Controlar avenidas del río Baluarte para proteger la zona contra inundaciones.

• Posibilidad de proporcionar agua de uso público urbano a 430 mil habitantes de los municipios de El Rosario y Escuinapa.

En el recuadro de la página siguiente se muestran las principales características de la presa y en lo que sigue se enumeran los componentes de la presa.

Obra de desvío

Esta obra tendrá la finalidad de derivar el cauce del río Baluarte para permitir la construcción en seco de la cortina.

Consiste en tres túneles con sección portal de 16 × 16 m; los dos primeros, con longitudes de 705 y 781 m, servirán para el desvío del río; el tercero, con longitud de 856 m, será para la obra de toma y servirá como desagüe de fondo, es decir, desembalse de emergencia.

Además, se construirán dos ataguías, una aguas arriba y otra aguas abajo. La de aguas arriba (véase

Portal de entradaRíoBaluarte

Vertedor 2

Vertedor 1

Portal de salida Ataguía aguas abajo figura 3) es una estructura de contención temporal que permitirá desviar el cauce natural del río y dirigirlo hacia los túneles; tendrá una altura de 46 m y se ubicará a 130 msnm. La ataguía de aguas abajo es una estructura de protección contra reflujos de agua provenientes del canal de descarga del portal de salida que podrían

Características principales de la presa Santa María

• Capacidad máxima de almacenamiento: 980 millones de metros cúbicos

• Superficie máxima de embalse: 2,236 ha

• Altura máxima de la cortina: 23 m

• Longitud de la corona: 781.55 m

• Capacidad de generación de energía eléctrica: 30 MW

• Generación media anual firme: 191 GWh afectar la construcción de la cortina; tendrá una altura de 9 m y se ubicará a una elevación de 94 msnm.

El Baluarte es un río catalogado como estacional, ya que su gasto varía mucho de la época de estiaje a la de lluvias. La obra de desvío está diseñada para manejar un caudal de 8,164 m3/s para un periodo de retorno de 50 años (Techno Project, 2021) durante la etapa constructiva de la cortina.

Obra de contención

Permitirá la contención del embalse del río y consiste en la construcción de una cortina de enrocamiento con cara de concreto (ECC) de espesor variable y plinto flotante, así como el dique de contención (véase figura 4). La cortina tendrá una altura de 123 m; su corona, 11 m de ancho y 781.55 m de largo, y se ubicará a una elevación de 200 msnm.

Obra de excedencia

Permitirá el desfogue de los volúmenes de agua que excedan el límite de seguridad en el vaso de la presa para proteger la obra en su conjunto; consiste en dos vertedores tipo abanico de cresta libre, con longitudes de cresta de 205 m y 140 m, respectivamente, localizados sobre la margen izquierda del río Baluarte.

Los vertedores tienen un gasto de diseño conjunto de 16,795 m3/s para una avenida máxima con periodo de retorno de 10,000 años (Conagua, 2019).

Uno de los hitos importantes en el desarrollo del proyecto fue el desvío del cauce del río Baluarte hacia el túnel 1, que se llevó a cabo el 8 de enero de 2022.

El desvío se inició con la ruptura del bordo de protección a la entrada de la embocadura del túnel 1; los escurrimientos y el agua embalsada se condujeron por toda la longitud del túnel 1 hasta el portal de salida.

Este hecho significó la culminación de la primera etapa en la construcción de la obra y permitirá continuar con la construcción de la ataguía de aguas arriba como parte importante de la obra de desvío, así como iniciar, en su oportunidad, la construcción de la cortina.

Esta actividad se planeó para realizarse aprovechando la época de estiaje, para hacer más eficientes los procedimientos constructivos de la presa.

Innovaciones

Una de las características de esta obra han sido las innovaciones. Se han dado nuevas soluciones a los nuevos desafíos, y los desafíos tradicionales se han encarado de una forma diferente desde el punto de vista técnico. Se han tomado decisiones fundamentales de ingeniería durante el proceso constructivo, entre ellas las que se enumeran en seguida.

Túneles crucero

Debido a la problemática que entraña llevar a cabo el procedimiento constructivo en los túneles por las fallas geológicas existentes, fue necesario construir dos túneles que comunicaran a su vez a los túneles 1 con el 2 y el 2 con el 3 (véase figura 5), lo que permitió incrementar los frentes de trabajo dentro de ellos y cumplir con el programa de obra.

Plinto flotante

Gracias a estudios geológicos complementarios realizados en la zona de desplante del plinto, se identificaron condiciones geológicas con diferencias significativas respecto de las previstas en el proyecto original. El impacto más importante era en el desplante del plinto, el que, de acuerdo con el proyecto original, debía realizarse en roca sana; sin embargo, debido a la convergencia de fallas en el sitio del plinto, no se detectó roca sana, lo que obligaba a realizar excavaciones muy profundas que afectarían las obras contiguas, como la ataguía de aguas arriba; adicionalmente, una excavación tan profunda (aproximadamente 73 m) habría requerido la construcción de caminos de acceso en un espacio muy reducido, habría causado el incremento de filtraciones provenientes del subálveo y, por ende, habría sido necesario bombear para su achique (Conagua, 2021).

Desplantar el plinto en roca sana subyacente a los aluviones no era viable, por lo que se determinó construir un plinto flotante articulado, el cual se divide en segmentos unidos con juntas con sellos deformables; en el caso de la cortina Santa María, se divide en tres segmentos. El plinto flotante une la cara de concreto con la pared moldeada; de acuerdo con las deformaciones que se prevean, se diseñan las juntas (ver figura 6). En los análisis que se han hecho, las juntas intermedias trabajan exclusivamente a compresión; en cambio, la junta perimetral con la pared moldeada, dependiendo de la etapa, trabaja en tensión y en compresión, pues la zona de desplante del plinto y la pared moldeada relacionada se ubicarían fuera de la zona conocida como “nudo de fallas” (Conagua, 2021).

Pantalla

De igual forma, se decidió cambiar el tipo de pantalla impermeable a utilizar en la ataguía aguas arriba y sustituir el núcleo central de arcilla por una pantalla de material geocompuesto, que consiste en una geomembrana termoplástica flexible de PVC de 2.0 mm de espesor acoplada térmicamente durante la fabricación a un geotextil no tejido de 500 g/cm2 en polipropileno. Esta decisión se basó, principalmente, en considerar que las ataguías son obras de carácter temporal.

Túnel 3

Originalmente estaba planteado que la obra de toma estuviera ubicada en el túnel 2; sin embargo, gracias a los análisis realizados se determinó la conveniencia de reubicarla en el túnel 3. Con esta decisión se hizo más eficiente el proceso constructivo y se evitó la excavación de 86,700 m 3, correspondientes a la media sección inferior del túnel 3.

Estas decisiones facilitaron la reducción de los tiempos de ejecución de las obras y produjeron ahorros significativos al finalizar la presa.

Pedraplenes de prueba

Estos fueron construidos para determinar que los parámetros especificados en las bases de licitación fueran los adecuados. Para este efecto se determinó la relación de vacíos, pesos volumétricos, módulos de deformación,

Los estudios se realizaron sobre dos pedraplenes: el primero está constituido por el material 3B (aluvión) y el segundo por el material T y 3C (enrocamiento), los cuales se describen a continuación:

• Material de respaldo del talud de aguas arriba de la cortina (3B): contiene grava, arena y aluvión, con un tamaño máximo de 40 cm; cuenta con una composición de arena <30% y < 2% de finos.

• Material de transición (T). Está formado por enrocamiento producto de excavación, con tamaño máximo de 80 cm; cuenta con una composición de arena <30% y <2% de finos.

• Material de respaldo de talud de aguas abajo (3C). Está constituido por enrocamiento producto de excavación con un tamaño máximo de 1 m; cuenta con una composición de arena <30% y <2% de finos.

Obra electromecánica

El equipamiento electromecánico del túnel 3 está integrado por dos sistemas de tubería; el primero para el desagüe de fondo de 104 m de longitud; el segundo para la obra de toma de 300 m; además, cuenta con dos válvulas tipo mariposa biplanas, una tipo mariposa sello simple y dos de tipo chorro divergente (véase figura 7).

Conclusiones

La construcción de una presa es una de las pocas obras de infraestructura en las que intervienen de manera integral una buena parte de las áreas de especialidad de la ingeniería; en ella interactúan de manera permanente ingenieros civiles, geólogos, geofísicos, topógrafos, ingenieros ambientales, eléctricos, mecánicos, hidráulicos, en sistemas, industriales y técnicos, entre otros.

Las acciones de innovación aplicadas en la obra la convierten en un referente; es la primera vez que en nuestro país se utiliza un plinto flotante en sustitución del tradicional y que se aplica un geocompuesto en la ataguía aguas arriba para darle impermeabilidad a este elemento. Se destaca la utilización de tecnologías de punta, como los distintos modelos físicos y matemáticos para evaluar distintos escenarios a fin de atender problemas que se presentaron durante la ejecución de los trabajos.

Los instrumentos instalados en las estructuras de la obra han permitido monitorear su comportamiento a medida que avanza la construcción del proyecto, y ello ha permitido contrastar los resultados con valores estimados en el diseño, y en caso necesario adoptar medidas adicionales para garantizar la seguridad de cada frente de trabajo.

Para esta obra ha sido muy importante considerar las experiencias en la construcción de otras presas, tanto en nuestro país como en el extranjero.

El trabajo en equipo de los distintos participantes ha sido crucial en la toma de decisiones a lo largo de la ejecución.

Destaca la coordinación interinstitucional ConaguaCFE; una vez reactivado el proyecto de construcción de la presa en el año 2021, considerando la necesidad de instalar una central de generación hidroeléctrica, la Conagua inició las actividades de coordinación a través de reuniones técnicas con la CFE, las cuales concluyeron con la formalización del contrato de construcción de la central por parte de la CFE en noviembre de ese año.

Ha sido importante la participación del gobierno del estado de Sinaloa en la atención de los problemas sociales generados por el proyecto, en especial la construcción del nuevo poblado de Santa María y la reubicación de sus pobladores; igualmente las gestiones con los ejidatarios asentados en las zonas de riego, para que permitieran los trabajos con maquinaria y equipo. A mediados de marzo de 2023, la construcción de la presa Santa María presenta un avance físico general del 84.0%. Se han concluido las obras de desvío al 100%; en la obra de contención, la cortina lleva 65% en su primera etapa de colocación de material, mientras que en las obras de excedencias se tiene un avance del 85% (véase figura 8). Al concluirse, generará empleos tanto para su operación como para su mantenimiento, así como los generados debido a la actividad económica de la zona de riego

Referencias

Comisión Nacional del Agua, Conagua (2008). Estudio de factibilidad técnica, económica, ambiental y social del Proyecto Baluarte-Presidio, presa Santa María, estado de Sinaloa.

Conagua (2009). Proyecto Santa María. Manifestación de Impacto Ambiental Modalidad Regional de la Zona de Riego, río Baluarte, en los municipios de Rosario y Escuinapa, Sinaloa.

Conagua (2019). Análisis costo beneficio para el Proyecto BaluartePresidio, presa Santa María, estado de Sinaloa.

Conagua (2021). Dictamen técnico para la modificación al proyecto del plinto de la cortina de enrocamiento con cara de concreto de la presa de almacenamiento Santa María, municipio de El Rosario, Sinaloa.

Conagua (2022). Informe de actividades de la construcción de la presa Santa María, al 11 de febrero de 2022.

Ramírez, G., C. González y A. Pérez (2021). Construcción de túneles de desvío y cavernas en el proyecto Santa María, Sinaloa. Obras Subterráneas 31: 4-7. Asociación Mexicana de Ingeniería de Túneles y Obras Subterráneas, A.C.

Techno Project (2021). Informe

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ANTONIO DEL ROSAL STANFORD

Ingeniero civil con maestría en Administración de Negocios. Especialista en financiamiento a proyectos de infraestructura y en desarrollo de destinos turísticos.