Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en
Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg
Metodología para Determinar el Potencial Hidroeléctrico y la Prefactibilidad Preliminar de Proyectos de Generación con SIG Caso de Estudio, Cuenca del Río Negro - Colombia
GIS-Based Methodology for Determining the Hydroelectric potential and the Preliminary Feasibility of Generation Projects Case Study, Basin of Negro River, located Eastern Antioquia Colombia by/por
Ingeniero Alejandro Becerra Romero 01323711 A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor:
Carlos Mena PhD
Medellín - Colombia, Septiembre 6 de 2018
Compromiso de Ciencia
Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal, certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos he indicado su origen.
Firmado en MedellĂn a los 6 dĂas del mes de septiembre de 2018.
_______________________________________ Ing. ALEJANDRO BECERRA ROMERO
2
CONTENIDO RESUMEN .............................................................................................. 12 ABSTRACT ............................................................................................. 13 1
INTRODUCCIÓN ......................................................................... 14 1.1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................... 15
1.2
JUSTIFICACIÓN ................................................................................................. 15
1.3
ALCANCE .......................................................................................................... 16
1.4
HIPÓTESIS ......................................................................................................... 17
1.5
PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN ..................................................................... 17
1.6
OBJETIVOS ........................................................................................................ 17
1.6.1
General ................................................................................................... 17
1.6.2
Específicos .............................................................................................. 18
2
REVISIÓN DE LITERATURA .......................................................... 19 2.1
CONTEXTO NACIONAL ..................................................................................... 19
2.2
CONTEXTO REGIONAL ...................................................................................... 21
2.3
MARCO NORMATIVO ....................................................................................... 22
2.4
MARCO CONCEPTUAL ...................................................................................... 22
2.4.1
Aprovechamiento hidroeléctrico............................................................ 22
2.4.2
Clasificación de las centrales hidroeléctricas ......................................... 24
2.4.3
Potencial hidroeléctrico.......................................................................... 24
2.5
ESTUDIOS ANTECEDENTES ............................................................................... 25
2.5.1
Estudios para el cálculo de la oferta hídrica ........................................... 26
2.5.2
Cálculo del caudal ambiental.................................................................. 30
2.5.3
Estudios de referencia para el cálculo del potencial hidroeléctrico ...... 32
2.5.4
Evaluación multicriterio para estudios ambientales .............................. 33
3
METODOLOGÍA .......................................................................... 35 3.1
VARIABLES DE ENTRADA .................................................................................. 35
3.2
CRITERIOS Y LINEAMIENTOS ............................................................................ 36
3.2.1 Criterios generales ......................................................................................... 36 3.2.2 Criterios específicos de la zona de estudio ................................................... 36 3.2.3 Criterios para la selección del modelo hidrológico y métodos de las variables climáticas ................................................................................................................ 37 3.2.5 Criterios para determinar el potencial hidroeléctrico................................... 37 3.2.5 Criterios para determinar la evaluación de restricciones técnicas ............... 38 3
3.2.6 Criterios para determinar las variables ambientales .................................... 38 3.2.7 Diseño y desarrollo del modelo metodológico. ............................................ 38 3.3
4
CASO DE ESTUDIO ............................................................................................ 40
RESULTADOS.............................................................................. 41 4.1
INFORMACIÓN REQUERIDA ............................................................................. 41
4.1.1
Cartografía base...................................................................................... 41
4.1.2
Información hidroclimatológica ............................................................. 41
4.1.3
Información técnica ................................................................................ 41
4.1.4
Información ambiental ........................................................................... 42
4.1.5
Procesamiento de información .............................................................. 42
4.2
ESQUEMA METODOLÓGICO DESARROLLADO ................................................. 42
4.2.1
Procesamiento del modelo digital de terreno ....................................... 43
4.2.2
Estudio hidrológico ................................................................................. 44
4.2.3
Evaluación del potencial hidroeléctrico del cauce principal .................. 45
4.2.4
Evaluación de restricciones técnicas ...................................................... 45
4.2.5
Evaluación de restricciones ambientales ............................................... 51
4.2.6
Evaluación de alternativas de generación hidroeléctrica en zonas aptas . ................................................................................................................ 57
4.2.7
Presentación del modelo generado ....................................................... 58
5 CASO DE ESTUDIO CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO NEGRO EN ANTIOQUIA - COLOMBIA ....................................................................... 66
6
5.1
DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CASO DE ESTUDIO .............................................. 66
5.2
INFORMACIÓN DISPONIBLE ............................................................................. 67
5.2.1
Cartografía base...................................................................................... 67
5.2.2
Información hidroclimatológica ............................................................. 68
5.2.3
Información técnica ................................................................................ 71
5.2.4
Información ambiental ........................................................................... 71
5.2.5
Procesamiento de información .............................................................. 72
5.3
RESULTADO DEL PROCESAMIENTO DEL MODELO DIGITAL DE TERRENO ....... 73
5.4
RESULTADO DEL ESTUDIO HIDROLÓGICO Y DISPONIBILIDAD HÍDRICA .......... 74
5.5
RESULTADO DEL ESTUDIO DEL POTENCIAL HIDROELÉCTRICO ........................ 79
5.6
RESULTADO DE LA EVALUACIÓN TÉCNICA ...................................................... 84
5.7
RESULTADO DE LA EVALUACIÓN AMBIENTAL ................................................. 90
5.8
RESULTADO ZONAS CON POTENCIAL HIDROELÉCTRICO FACTIBLES ............... 92
CONCLUSIONES .......................................................................... 95 4
7
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................. 97
5
LISTA DE TABLAS
Tabla 1.
Capacidad instalada por Categoría en Colombia ......................................... 20
Tabla 1.
Metodologías para el cálculo de caudal ambiental ..................................... 31
Tabla 2.
Clasificación de técnicas de decisión multicriterio ...................................... 33
Tabla 3.
Factores y variables a evaluar en el aspecto técnicos ................................. 47
Tabla 4. Calificación de la geología, según la resistencia a la compresión uniaxial reportados 47 Tabla 5. reportados
Calificación de la geología, según la resistencia a la compresión simple ................................................................................................................ 48
Tabla 6.
Calificación de la geología estructural ......................................................... 49
Tabla 7.
Calificación de la erosión.............................................................................. 49
Tabla 8.
Calificación de la amenaza por movimientos en masa ................................ 49
Tabla 9.
Calificación de la amenaza sísmica .............................................................. 50
Tabla 10.
Calificación del riesgo por inundación.................................................... 50
Tabla 11.
Calificación del riesgo por avenidas torrenciales ................................... 50
Tabla 12.
Calificación de la distancia a vías ............................................................ 50
Tabla 13.
Calificación a la distancia a las subestaciones de conexión ................... 51
Tabla 14.
Factores de ponderación de la calificación de los factores técnicos ..... 51
Tabla 15.
Variables ambientales a evaluar............................................................. 54
Tabla 16.
Calificación de las restricciones ambientales normativas ...................... 55
Tabla 17.
Calificación de las restricciones del componente abiótico .................... 55
Tabla 18.
Calificación de las restricciones del componente biótico ...................... 56
Tabla 19.
Calificación de las restricciones del componente socioeconómico ....... 56
Tabla 20. ambientales
Factores de ponderación de la calificación de las restricciones ................................................................................................................ 57
6
Tabla 21. ambientales
Factores de ponderación de la calificación de los factores técnicos y ................................................................................................................ 58
Tabla 22.
Estructura de la información del modelo ............................................... 59
Tabla 23. Estaciones con información hidrometeorológica en el área de influencia del proyecto. ................................................................................................................ 69 Tabla 24.
Información ambiental utilizada en el caso de estudio. ........................ 71
Tabla 25.
Tamaños de pasos analizados para evaluar el potencial hidroeléctrico .... ................................................................................................................ 80
Tabla 26.
Calificación de la geología, para la cuenca del Río Negro ...................... 84
7
LISTA DE FIGURAS Figura 1.
Proyección de la demanda de energía eléctrica en Colombia (2014-2028). 19
Figura 2.
Participación por tecnología en la matriz eléctrica...................................... 20
Figura 3.
Saltos de pie de presa (Cuesta y Vallarino, 2000) ........................................ 23
Figura 4.
Saltos en derivación o fluyentes (Cuesta y Vallarino, 2000) ........................ 23
Figura 5.
Saltos con presa y conducción en presión (Cuesta y Vallarino, 2000) ......... 23
Figura 6.
Esquema para la definición del potencial hidroeléctrico teórico ................ 25
Figura 7.
Esquema metodológico ................................................................................ 39
Figura 8.
Esquema general de la metodología propuesta .......................................... 39
Figura 9.
Esquema metodológico ................................................................................ 42
Figura 10.
Diagrama de flujo del procesamiento del modelo digital de terreno .... 43
Figura 11.
Diagrama de flujo del estudio hidrológico ............................................. 44
Figura 12.
Diagrama de flujo de evaluación del potencial hidroeléctrico .............. 45
Figura 13.
Diagrama de flujo de evaluación de restricciones técnicas y económicas ................................................................................................................ 46
Figura 14.
Diagrama de flujo de evaluación de restricciones ambientales............. 53
Figura 15. Diagrama de flujo del cruce de capas para generar las zonas aptas con potencial de desarrollo hidroeléctrico alto .................................................................... 58 Figura 16.
Modelo del procesamiento del modelo digital de terreno .................... 61
Figura 17.
Modelo hidroclimatológico número 1.................................................... 61
Figura 18.
Modelo hidroclimatológico número 2.................................................... 62
Figura 19.
Modelo hidroclimatológico número 3.................................................... 62
Figura 20.
Modelo potencial hidroeléctrico ............................................................ 63
Figura 21.
Modelo para evaluar las restricciones técnicas ..................................... 64
Figura 22.
Modelo para evaluar las restricciones ambientales............................... 65 8
Figura 23.
Modelo para evaluar las zonas de aprovechamiento hidroeléctrico ..... 65
Figura 24.
Mapa de localización de la cuenca del Río Negro .................................. 66
Figura 25.
Mapa de localización de las estaciones hidroclimatológicas ................. 68
Figura 26.
Capas de entrada para el procesamiento del modelo digital de terreno .. ................................................................................................................ 73
Figura 27.
Capas de salida para el procesamiento del modelo digital de terreno .. 74
Figura 28.
Capas de entrada del modelo hidroclimatológico ................................. 75
Figura 29.
Polígonos de Thiessen y precipitación media ........................................ 76
Figura 30.
Capas de salida del modelo hidroclimatológico ..................................... 78
Figura 31.
Tabla comparativa de caudal medido y calculado ................................. 79
Figura 32.
Capas de entrada del modelo de potencial hidroeléctrico .................... 79
Figura 33.
Capas de salida del modelo hidroeléctrico ............................................ 80
Figura 34.
Evaluación del potencial hidroeléctrico del cauce del Río Negro .......... 82
Figura 35.
Mapa de evaluación del potencial hidroeléctrico del cauce del Río Negro ................................................................................................................ 83
Figura 36.
Calificación de la geología ...................................................................... 85
Figura 37.
Calificación de las fallas .......................................................................... 85
Figura 38.
Calificación de la erosión ........................................................................ 85
Figura 39.
Calificación de la amenaza por movimientos en masa .......................... 86
Figura 40.
Calificación de la amenaza sísmica ......................................................... 86
Figura 41.
Calificación del riesgo por inundación.................................................... 86
Figura 42.
Calificación del riesgo por torrencialidad ............................................... 87
Figura 43.
Calificación de la distancia a las vías ...................................................... 87
Figura 44. transmisión
Calificación de la distancia a puntos de conexión de la línea de ................................................................................................................ 87
Figura 45.
Restricciones por otros proyectos .......................................................... 88
Figura 46.
Mapa de factores físicos (FF) .................................................................. 88
Figura 47.
Mapa de factores espaciales (FE) ........................................................... 89 9
Figura 48.
Mapa de factores técnicos (FT) .............................................................. 89
Figura 49.
Calificación de las restricciones normativas ambientales ...................... 90
Figura 50.
Calificación de las restricciones del medio abiótico ............................... 90
Figura 51.
Calificación de las restricciones del medio biótico ................................. 91
Figura 52.
Calificación de las restricciones del medio socioeconómico ................. 91
Figura 53.
Mapa de factores ambientales (FA) ....................................................... 92
Figura 54.
Mapa de zonas para desarrollo hidroeléctrico....................................... 93
Figura 55.
Mapa con potencial hidroeléctrico factible técnica y ambientalmente 93
10
LISTA DE ANEXOS ANEXO A.
MARCO NORMATIVO COLOMBIANO VIGENTE APLICABLE EN LOS ESTUDIOS DE LICENCIAMIENTO AMBIENTAL
ANEXO B.
LISTADOS DE FUENTES DE INFORMACIÓN
11
RESUMEN Colombia y el oriente antioqueño en particular cuenta con un alto potencial hidroeléctrico por explotar y con una demanda de energía creciente, adicionalmente más y nuevos requerimientos exigidos por parte de las autoridades ambientales para el licenciamiento de proyectos de generación hidroeléctrica. El presente trabajo desarrolló una metodología para la toma de decisiones que facilita identificar zonas factibles de potencial hidroeléctrico en etapa de identificación y utilizando información secundaria, llegando a una prefactibilidad preliminar, pues ofrece con mucha certeza, ubicación y descarte de proyectos en una etapa temprana y sin requerir mucha inversión en levantamiento de información, esta metodología fue aplicada a la cuenca del Río Negro (Antioquia - Colombia). El estudio presentado, permite generar zonas factibles con alto potencial hidroeléctrico a partir de un modelo metodológico cartográfico, con análisis multicriterio, compuesto por varios módulos o rutinas que son: procesamiento del modelo digital de terreno, estudio hidrológico, evaluación de alternativas de generación hidroeléctrica, evaluación de restricciones técnicas y económicas, evaluación de restricciones ambientales, evaluación de alternativas de generación hidroeléctrica en zonas aptas y finalmente zonas de proyectos viables técnicas y ambientalmente. Se utilizaron fuentes de información de bases de datos libres, publicadas por diferentes entidades oficiales. Esta metodología, se encuentra desarrollada en módulos de ModelBuilder en ArcGis 10.3. Los reportes y mapas presentados de la cuenca del Rio Negro, generaron resultados coherentes para el tipo de proyecto planteado, los criterios, condiciones de modelación y calidad y escala de la información utilizada. Esta metodología se presenta como una herramienta con un alto potencial de aplicabilidad para otros lugares, dependiendo de la calidad y escala de la información disponible.
12
ABSTRACT Colombia and eastern Antioquia in particular has a high hydroelectric potential to exploit. With a growing energy demand, more and new requirements for licensing of hydroelectric generation projects have been set by the environmental authorities. The present research project proposes a methodology for decision making that facilitates the identification of feasible areas of hydroelectric potential. Furthermore, it uses secondary information in order to show the preliminary prefeasibility of explotation projects with great certainty, location and discarding of projects at an early stage. Without requiring much investment in collecting data and generating information gathering, this methodology was applied to the RĂo Negro basin (Antioquia - Colombia). The presented study allows to generate feasible zones with high hydroelectric potential from a cartographic model based onmulticriteria analysis,. The methodology iscomposed of several modules or routines that are: digital terrain model processing, hydrological study, evaluation of hydroelectric generation alternatives, evaluation of technical and economic constraints, evaluation of environmental restrictions, evaluation of alternatives for hydroelectric generation in suitable areas and finally areas of technically and environmentally viable projects. Information sources of free databases were used, published by different official entities. This methodology is developed in ModelBuilder modules in ArcGis 10.3. The reports and maps presented of the Rio Negro basin generated coherent results for the type of project proposed, the criteria, modeling conditions and quality and scale of the information used. This methodology is presented as a tool with a high potential for applicability to other basins, depending on the quality and scale of the information available.
13
1 INTRODUCCIÓN En el marco de la producción de energías limpias, la generación de energía eléctrica a partir de la caída de agua, ocupa un renglón cada vez de mayor importancia por su alta eficiencia, aprovechamiento de los recursos naturales renovables y porque los efectos adversos ambientales son minimizados en comparación con otras fuentes de energías, por tanto, la hidroelectricidad se convierte en una excelente opción a la hora de selección de una fuente energética. Por tal razón, muchos países han decidido estimar su potencial hidroeléctrico y ahondar en este tipo de estudios (Meza, B y Aparicio, 2014). Colombia es un país con un alto potencial hidroeléctrico gracias a la disponibilidad de recurso hídrico, acompañado de una topografía favorable y a pesar de tener una geología con algunas limitaciones, se encuentran soluciones ingenieriles que permiten darle vía a los diseños y construcción de estos proyectos (Gallego, 2015). Además, el Estado se ha visto en la necesidad de regular y establecer normatividades en términos de licenciamiento y de obras y consideraciones ambientales para su análisis, cada vez siendo más rigurosos y estrictos en el otorgamiento de licencias. Todos estos factores antes citados y sumado al creciente desarrollo de infraestructura colombiana en centrales hidroeléctricas, han causado que se acreciente la necesidad de estudios encaminados a este fin. Sin embargo, el factor determinante de elaboración de un proyecto hidroeléctrico parte de la etapa inicial de identificación, etapa en la cual existe muy poca inversión, por tanto, el nivel de detalle y alcance del estudio es algo somero y muchas veces no del todo concluyente para la real viabilidad de la alternativa analizada. Es así como, en la mayoría de los casos no son tenidas en cuenta variables ambientales que son determinantes para estimar la viabilidad, costo y licenciamiento del proyecto. La propuesta del presente trabajo, es el desarrollo de una metodología dentro de la etapa de identificación del proyecto hidroeléctrico, que permita llegar hasta prefactibilidad, con información secundaria, que involucre, no solo la información técnica, sino también la ambiental y normativa, todo enmarcado en una plataforma SIG que facilite los procesos cartográficos a que haya lugar, presentando un caso de estudio desarrollado. El presente documento se estructura de la siguiente manera: en el capítulo 1, la introducción, el planteamiento del problema, donde se encuentra la justificación, alcances y objetivos; en el capítulo 2, revisión de literatura, desarrollo del marco de referencia o contexto nacional y regional, marco normativo, el marco conceptual, referenciando estudios antecedentes en los diferentes temas; el capítulo 3, la metodología, en la que se presentan los criterios a tener en cuenta en el desarrollo metodológico a proponer y en la presentación de los resultados; el capítulo 4, se presenta el diseño del esquema metodológico propuesto como principal resultado de este trabajo; el capítulo 5, presentación de los resultados aplicados para el caso de 14
estudio de la cuenca del río Negro en el Oriente Antioqueño; el capítulo 6, las conclusiones y en el capítulo 7, las referencias bibliográficas.
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Existen muchas metodologías para determinar el potencial hidroeléctrico (PH) de un territorio, incluso utilizando herramientas SIG, pero a la hora de tomar la decisión de evaluar la viabilidad de un proyecto de generación, se dejan de lado en etapas tempranas (etapa de identificación del proyecto) la evaluación de algunas variables decisivas que pueden hacer inviable la selección de una alternativa, esto ocurre quizá por falta de normatividad, desconocimiento o simplemente no haber una metodología clara. La determinación sólo del potencial hidroeléctrico no es determinante en la viabilidad de un proyecto de generación, pues existen variables claves en la ejecución y licenciamiento de un proyecto, además de la diferencia de altura y la disponibilidad hídrica, pues existen algunos factores de tipo: económico, geológico, sistemas de interconexión, infraestructura cercana, variables ambientalmente restrictivas, además problemáticas de carácter socioeconómico, político y cultural, elementos que deben ser tenidos en cuenta a la hora de tomar la decisión de invertir en un proyecto de generación hidroeléctrica en una etapa preliminar, pues éstos en la mayoría de los casos no se tienen en cuenta hasta que ya se ha completado la selección del proyecto, es decir ya en la etapa de factibilidad. Si bien es cierto, que los proyectos de generación de energía depende fundamentalmente de una caída de agua y de un caudal disponible, éstos son viables cuando se analiza la relación costo beneficio favorable, de ahí la importancia de considerar factores restrictivos técnicos y ambientales en la etapa de identificación, pues, podrían resultar que los costos de los factores restrictivos cobren tanta importancia que lo hagan inviable y descartable de una vez en esta etapa, evitando así evitar que sólo se tome la decisión cuando se hayan hecho estudios avanzados que incurren en costos preliminares a la viabilización.
1.2 JUSTIFICACIÓN Colombia es un país y el oriente antioqueño es una región con un alto potencial hidroeléctrico todavía por explotar, cada vez más el desarrollo de estos proyectos potenciales se ha ido incrementando, al punto de obligar al estado y a las Corporaciones a instaurar normatividad que regularice el licenciamiento de este tipo de proyectos (Decreto 2820 de 2010, Resolución 1415 de 2012, Decreto 2041 de 2014, Decreto 1076 de 2015, Resolución 2182 de 2016, normatividad del Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible, MADS, sobre licencias ambientales). En estos términos, la autoridad ambiental revisa los informes de solicitud de licencia con más criterio, más experiencia y fundamentados en conceptos técnicos, ambientales y socioeconómicos, cada vez con más trayectoria y con más aprendizajes de otros proyectos, razón por la cual cada vez más se requieren hacer unos estudios más rigurosos, completos y costosos en las etapas, principalmente de prefactibilidad y factibilidad. Tener una herramienta metodológica que facilite en la etapa de identificación de zonas potencial de proyectos, con un nivel más avanzado como comúnmente se realiza, es 15
decir, llegando a una prefactibilidad preliminar, permite establecer escenarios simulados de manera fácil, posibilitando hacer la selección de la mejor alternativa de una manera fácil, segura y sin altos costos asociados. Al momento de hacer la evaluación de un proyecto en la etapa de reconocimiento, puede haber algunas variables que resultan ser restrictivas al momento de su selección y generalmente son tenidas en cuenta sólo hasta la etapa de prefactibilidad, por tanto, si son tenidas en cuenta desde la misma concepción del proyecto, esto dará a un estudio de licenciamiento una solidez en la decisión tomada para escoger el sitio más viable del proyecto de generación hidroeléctrica. La cuenca del Río Negro, a pesar de tener grandes proyectos de generación, aún tienen un potencial de hidroelectricidad por explotar, para proyectos de menor generación, contar con una herramienta que permita visualizar estos proyectos y garantizar su factibilidad con gran certeza para su posible licenciamiento.
1.3
ALCANCE
El alcance de este trabajo, plantea el desarrollo de metodología en SIG multicriterio para evaluar el potencial hidroeléctrico e incluir un análisis de restricciones durante la etapa de identificación del proyecto. La metodología como resultado de este trabajo de tesis de maestría se enfocará en cuatro aspectos fundamentales: Variables de entrada: Se realizará una caracterización de los diferentes panoramas de niveles de información posibles y se determinarán los criterios requeridos para la consecución, estado, nivel de actualización y escala de la información como requisito de entrada para el modelo. Estimación de la oferta hídrica y potencial hidroeléctrico: Para determinar el potencial hidroeléctrico de una zona de estudio, es necesario determinar la disponibilidad hídrica, para esto se requiere hacer una modelación de caudales en caso de que no existan mediciones directas de caudal, por tanto, se utilizará un modelo distribuido de balance a largo plazo, pero para efectos de la metodología se podría aplicar cualquier otro, en la revisión de literatura se presentarán los modelos disponibles para su uso, que pueden ser acoplados. Análisis de restricciones: De acuerdo al nivel de información disponible, se hará un listado de las posibles restricciones o variables a ser tenidas en cuenta, de diferente tipo: ambientales, técnicas, socioeconómicas, económicas, estas variables serán entradas al modelo que se construirá. Análisis multicriterio: Junto con las restricciones en el modelo, se incorporarán variables de decisión, además de tipo: ambiental, técnica y socioeconómicas, entrarán a jugar variables económicas, de localización por infraestructura, técnicas y en general de viabilidad. Estas variables requerirán unos pesos de importancia asignados por variable y unas matrices de decisión que serán modeladas. 16
La escala espacial del estudio en general se manejará 1:25.000, teniendo en cuenta que la cartografía base de toda Colombia se encuentra en esta escala, al igual que la mayoría de las capas temáticas de la cuenca del Rio Negro requeridas para el estudio. La metodología aplicada se presentará caso de estudio de la cuenca hidrográfica del Rio Negro, presentando los resultados y análisis en general. La cuena hidrográfica del Rio Negro abarca, se encuentra el oriente del Departamento de Antioquia – Colombia y està comprendida por los municipios de Rionegro, El Carmen de Viboral, La Ceja, El Retiro, San Vicente, El Santuario, Marinilla y Guarne, y parte de los municipios de El Peñol y Envigado. Los resultados esperados de la investigación es la aplicación de la metodología para la cuenca del Rio Negro, que se generen tanto el flujo de información planteado, como el resultado final que es un mapa con zonas de potencial hidroeléctrico y zonas factibles de aprovechamiento, después de evaluar las diferentes restricciones. Los resultados y la metodología desarrollada, puede ser de importancia para: la autoridad Ambiental que en este caso para la región es Cornare y a nivel nacional es la ANLA y Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, también para empresas que se dedican a la generación de Energía, como Empresas Públicas de Medellín, Isagen, y otros privados interesados. La aplicación de la metodología depende de la calidad y escala de información disponible, de ahí que una de las limitaciones son precisamente estos dos factores, la disponibilidad, calidad y escala de la información.
1.4 HIPÓTESIS Una metodología técnica ambiental con soporte en SIG, que apunte a determinar la viabilidad de un proyecto hidroeléctrico en etapa de identificación, es una herramienta fundamental para la toma de decisiones en la definición de las zonas factibles con alto potencial de desarrollo de proyectos hidroeléctricos.
1.5 PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN • •
¿Es un soporte para la toma decisión de selección proyectos hidroeléctricos, incorporar variables ambientales en la etapa de identificación? ¿Constituye el soporte SIG un elemento útil para el estudio técnico-ambiental de identificación de zonas factibles con alto potencial de desarrollo hidroeléctrico?
1.6 OBJETIVOS 1.6.1
General
Desarrollar una metodología SIG multicriterio para estimar zonas factibles de potencial hidroeléctrico alto en etapa de identificación en la cuenca del Río Negro, oriente del departamento de Antioquia – Colombia.
17
1.6.2
Específicos
•
Determinar las variables, criterios y restricciones a tener en cuenta en la evaluación técnica-ambiental de un proyecto hidroeléctrico.
•
Determinar los pasos y procedimientos que se deben seguir para evaluar el aprovechamiento hidroeléctrico de una cuenca hidrográfica con base en SIG.
•
Determinar la calificación de variables técnicas y ambientales para definir zonas factibles de desarrollo hidroeléctrico.
•
Evaluar la metodología con el caso piloto de la Cuenca del río Negro.
18
2 REVISIÓN DE LITERATURA 2.1 CONTEXTO NACIONAL La demanda de energía eléctrica en el mundo está en ascenso, pues la población e industria se han incrementado considerablemente, afortunadamente Colombia es un país con alto recurso hídrico disponible y una orografía propicia para este fin, es decir, su potencial hidroeléctrico es muy alto. Según el banco mundial Colombia es el cuarto país a nivel mundial con más recursos hídricos con un caudal promedio de 66.440 m³/seg. (Vargas, Alarcón y Fajardo, 2011) y sumado a su favorable topografía de las tres cordilleras, es una combinación óptima y muy favorable para la generación de hidroelectricidad. Colombia es un país consolidado en el ámbito energético, con 8 proyectos nuevos que entrarán en servicio entre el 2015 y el 2018: Cucuana con 55 MW, San Miguel con 44 MW, Carlos Lleras Restrepo con 78.2 MW, Gecelca 3.2 con 164 MW, Tasajero 2 con 160 MW, Termonorte 88 MW, Porvenir 2352 MW e Ituango con 3560 MW, (Portafolio, 2014). Este ascenso en generación obedece a que la demanda de energía eléctrica, cada vez es mayor. La proyección de demanda de energía eléctrica del país, en el informe general de la Unidad de Planeación Minero Energética - UPME para 2014-2028 muestra un claro ascenso, como se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Proyección de la demanda de energía eléctrica en Colombia (20142028). Nota: Incluye grandes consumidores especiales (GCE) y la demanda vendida a Panamá. Fuente: UPME (2014)
19
A continuación, se muestran los datos de la capacidad instalada a marzo de 2015 según UPME (2015) de todas las fuentes de energía, por tipo de tecnología. Se observa como la generación de energía a partir de centrales hidroeléctricas en Colombia es claramente la principal tecnología utilizada, con más del 70%, en comparación de las otras fuentes, ratificando la vocación del país en este tipo de generación. Tabla 1. Capacidad instalada por Categoría en Colombia
Tecnología Potencia (MW) Participación (%) Hidráulica 10.919,8 70,39 Térmica gas 1.684,4 10,86 Térmica Carbón 1.172,0 7,55 Líquidos 1.336,0 8,81 Gas líquidos 276,0 1,78 Viento 18,4 0,12 Biomasa 77,2 0,50 Total 15.513,7 100% Fuente: UPME (2015). Fuente de datos: Sistema de información de XM, citado por UPME.
Figura 2. Participación por tecnología en la matriz eléctrica Fuente: UPME (2015) Según el inventario de Interconexión Eléctrica S.A –ISA, Colombia tiene un potencial estimado de 93.085 MW, según el inventario realizado por Corpoema en 2010 de 308 proyectos mayores de 100 MW, de este potencial, se han instalado aproximadamente 7.700 MW y según el Plan energético Nacional (PEN), se ha estimado en pequeñas centrales hidroeléctricas un potencial global de 25.000 MW instalables y según inventario del Programa Nacional de Energías No Convencionales y de estudios 20
adelantados por la Universidad Nacional de Colombia se han instalado solo 168.2 MW aproximadamente, correspondiente al 0.67% (Corpoema, 2010). Según estos datos, el desarrollo hidroeléctrico en Colombia está en sus inicios, pues el potencial y la tendencia a pequeñas centrales hidroeléctricas, abre un largo camino todavía por recorrer, que demandará muchos esfuerzos, aportes metodológicos y normativos a la ejecución de este tipo de proyectos.
2.2 CONTEXTO REGIONAL En el contexto regional para el caso de estudio tomaremos al Departamento de Antioquia como referente. El desarrollo hidroeléctrico en la región ha sido importante, gracias a su orografía, recurso hídrico abundante y en general unas buenas formaciones geológicas que enriquecen y favorecen el negocio de la hidroelectricidad. De ahí que el gremio empresarial, de consultoría y ambientales sea también amplio, entidades como: Empresas promotoras de proyectos: • • • • • •
Colinversiones S.A. E.S.P. Empresas Públicas de Medellín E.S.P. Emgea S.A. E.S.P. Generadora Unión S.A. E.S.P. Instituto de Desarrollo de Antioquia IDEA Isagén S.A. E.S.P.
Empresas consultoras: • • • •
Hidroturbinas Delta S.A. E.S.P. HMV Ingenieros Ltda. Integral S.A. Pi Épsilon S.A.S.
Las corporaciones regionales autónomas regionales: Cornare, Corpourabá, Corantioquia, entes creadas por el Estado como máximo autoridad ambiental de su territorio encargadas de ejecutar las políticas, planes y programas en materia medioambiental de su jurisdicción, son solo algunas de las entidades que están relacionadas con el tema de la hidroelectricidad. Antioquia cuenta aproximadamente con 59 centrales y proyectos con una capacidad de generación de 23.556 MW. Uno de las consideraciones finales del estudio desarrollado por la Gobernación de Antioquia y Escuela de Ingeniería de Antioquia en el año 2010 es: “Por su topografía y por sus condiciones hídricas y geológicas, Antioquia tiene un gran potencial para construir y operar centrales eléctricas de todos los tamaños, potencial que debe aprovecharse en los últimos años al máximo posible (…). Con la integración de líneas de alta tensión con los países de Venezuela, Ecuador y las líneas nuevas hacia Panamá y Centroamérica, se abren las posibilidades de incrementar las exportaciones de energía eléctrica de Antioquia”. (Gobernación de Antioquia y EIA, 2011).
21
2.3
MARCO NORMATIVO
Para los estudios de licenciamiento ambiental existe una normatividad específica para cada uno los aspectos que se debe analizar, bien sea como restricciones o como variables que intervienen en el proyecto y que serán evaluadas por la autoridad ambiental para la selección de una alternativa (fase de prefactibilidad, Diagnóstico de Alternativas - DDA), como para el otorgamiento de licencias (fase de factibilidad, Estudio de impacto Ambiental – EIA). En el Anexo I se realiza un compendio de toda la normatividad colombiana para los estudios de licenciamiento ambiental en proyectos de generación, tomados en su mayoría de la Cartilla de La comisión de Regulación de Energía y Gas, CREG (2010).
2.4 MARCO CONCEPTUAL 2.4.1
Aprovechamiento hidroeléctrico
Desde el punto de vista de recursos en general, una central hidroeléctrica es la suma del aprovechamiento de: agua disponible, diferencia de cotas o altura y una condición geológica favorable (Gobernación de Antioquia y EIA, 2011). Para utilizar la energía de un tramo de un río, es preciso materializar con un conjunto de obras e instalaciones (presas, conducciones y centrales) el desnivel entre los extremos del tramo utilizado, concentrando la aportación en un punto (central) en donde unas máquinas (turbinas) transforman la energía potencial en energía mecánica rotatoria que, a su vez, se transforma en eléctrica en otras máquinas coaxiales (alternadores). Este conjunto de obras e instalaciones da lugar a tres tipos de aprovechamientos básicos (Cuesta y Vallarino, 2000): • • •
Salto de pie de presa Salto de derivación (con presa de derivación y conducción en canal) Salto con presa y conducción en presión.
En cada uno de los tipos de aprovechamiento hidráulico, pueden existir varios tipos de obras hidráulicas clasificadas de acuerdo a su función en (Sviatoslav, 1978): • • • •
Obras de captación: Por gravedad como tomas de derivación y presas de embalse y por bombeo. Obras de conducción: canales y túneles. Pasos de depresiones como acueductos, sifones y rellenos. Tuberías de presión. Obras de protección: Desarenadores, aliviaderos, desfogues, disipadores de energía y tanques de presión. Obras de regulación: Divisiones, medidores y reservorios.
Existen además obras como campamentos, caminos, y otros, que no son obras hidráulicas, pero son complementarias a éstas. A continuación, se explica de manera esquemática los diferentes tipos de aprovechamientos básicos: 22
En todos los casos de las figuras abajo mostradas se esquematiza el potencial hidroeléctrico del agua entre los puntos A y B. En los aprovechamientos de saltos de pie de presa, se determinan estos niveles de acuerdo a la altura de la presa (Figura 3). En el caso de los aprovechamientos de saltos en derivación o fluyentes, existe una presa de derivación que es conducida por un canal hasta una cámara o tanque de carga y por una tubería de presión es conducido al punto de generación (B) (Figura 4). Saltos con presa y conducción a presión, tienden a ser los más comunes, gracias a su eficiencia y seguridad en el esquema, consisten en una obra de captación, que conduce a un tanque de carga, se conduce por una tubería o túnel a presión hasta la central (punto B) para su generación (Figura 5).
Figura 3. Saltos de pie de presa (Cuesta y Vallarino, 2000)
Figura 4. Saltos en derivación o fluyentes (Cuesta y Vallarino, 2000)
Figura 5. Saltos con presa y conducción en presión (Cuesta y Vallarino, 2000) 23
2.4.2
Clasificación de las centrales hidroeléctricas
Aun cuando existen muchas variantes en la definición de configuración o esquema de los proyectos, la Unidad de Planeación Minero Energética del Ministerio de Minas y Energía (UPME) adoptó la clasificación que sugiere la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE) para las centrales hidroeléctricas (UPME, 2005), que se detalla a continuación. Picocentrales: Capacidad instalada entre 0,5 y 5 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no Interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. La planta típica para el análisis corresponde en este caso a una central de 5 kW de capacidad. Microcentrales: Capacidad instalada entre 5 y 50 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. La planta típica para el análisis corresponde en este caso a una central de 50 kW. Minicentrales: Capacidad instalada entre 50 y 500 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. La planta típica para el análisis corresponde en este caso a una central de 500 kW. En este caso se evaluaron dos centrales una para saltos del orden de los 60 m y otra de baja caída para saltos del orden de los 4 m. Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH): Capacidad instalada entre 500 y 20.000 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas y zonas Interconectadas (sin posibilidad de participar en el despacho eléctrico). La planta típica para el análisis corresponde en este caso a una central de 10000 kW (1 MW). Centrales Hidroeléctricas (CH): Capacidad instalada mayor de 20 MW, aplicable, a zonas interconectadas, con participación, obligada en el despacho eléctrico. Las plantas típicas para el análisis corresponden en este caso a centrales de 200 MW y 600 MW. En el caso de estudio se trabajarán básicamente las pequeñas centrales hidroeléctricas, pero eventualmente podrías usarse también las centrales hidroeléctricas, todo depende de la especificación del salto y el caudal disponible. 2.4.3
Potencial hidroeléctrico
El potencial hidroeléctrico de un curso de agua se puede clasificar en: Potencial hidroeléctrico teórico (o bruto), que corresponde a la energía teórica del curso de agua (sin considerar las pérdidas). Potencial hidroeléctrico técnico, energía del curso de agua, que técnicamente puede utilizarse tomando en consideración las pérdidas y el potencial hidroeléctrico económico, que es la energía del curso del agua, cuya utilización resulta efectiva económicamente. El potencial hidroeléctrico teórico es una medida de los recursos hídricos disponibles en una cuenca para producción de energía. La definición de este potencial considera que la totalidad de agua que escurre por una corriente es capaz de generar electricidad en función del desnivel de la misma, con un 100% de eficiencia.
24
El potencial hidroelĂŠctrico teĂłrico de cada tramo de un curso de agua se determina utilizando el caudal medio multianual en el nodo de entrada (Qi), y el desnivel topogrĂĄfico entre el nodo de entrada y el nodo de salida (Hi), como se indica en la siguiente expresiĂłn y en la Figura 6 (Muguerza, 2005). đ?‘ƒđ??ťđ?‘‡đ?‘– =
đ?‘„đ?‘– ∗ đ??ťđ?‘– ∗ đ?‘” 1000 đ?‘š3
Donde: đ?‘ƒđ??ťđ?‘‡đ?‘– đ?‘’đ?‘› đ?‘€đ?‘Š; đ?‘„đ?‘– đ?‘’đ?‘› (đ?‘ đ?‘’đ?‘”) ; đ??ťđ?‘– đ?‘’đ?‘› đ?‘š đ?‘Ś đ?‘” = 9,81đ?‘š/đ?‘ đ?‘’đ?‘”²
Figura 6. Esquema para la definiciĂłn del potencial hidroelĂŠctrico teĂłrico Fuente: RepĂşblica del PerĂş (2011) El perfil energĂŠtico de los rĂos es el inventario global lineal que presenta en abscisas el recorrido del rĂo y en ordenadas la altura sobre el nivel del mar (perfil longitudinal), la variaciĂłn del caudal, la potencia acumulada y la potencia especifica por tramos. Para la metodologĂa propuesta, este concepto propuesto de la Figura 6, es el fundamento esencial para determinar el potencial hidroelĂŠctrico sobre el rĂo del caso de estudio, pues, dependiendo donde se haga la evaluaciĂłn puede generar un posible proyecto.
2.5 ESTUDIOS ANTECEDENTES Para determinar el potencial hidroelĂŠctrico de un territorio, con anĂĄlisis ambiental previo a nivel de una prefactibilidad inicial, es necesario conocer y evaluar las variables que intervienen en este proceso y hacer una reseĂąa por diferentes estudios similares. Conocer los mĂŠtodos y metodologĂas existentes para la estimaciĂłn de estas variables y lograr de esta manera establecer criterios sĂłlidos para la selecciĂłn de las mejores metodologĂas. En este sentido se citan a continuaciĂłn modelos de cĂĄlculo de caudales (oferta hĂdrica), estudios para el cĂĄlculo de potencial hidroelĂŠctrico y metodologĂas de evaluaciĂłn de impactos ambientales aplicadas a Centrales HidroelĂŠctricas.
25
2.5.1
Estudios para el cálculo de la oferta hídrica
Para determinar la oferta hídrica existen algunos estudios que han propuesto metodologías y expuestos resultados para determinar el potencial hidroeléctrico, algunos modelos distribuidos o semi-distribuidos desarrollados en los últimos años son: TOPOMODEL (Beven et al., 1995) modelo cuasi-distribuido desarrollado bajo los siguientes principios: ecuación de continuidad, ley de Darcy, modelo de escorrentía de Dunne y modelo de almacenamiento exponencial. El TOPMODEL considera que la escorrentía puede ser estimada con base en un modelo que enlaza la componente de escorrentía subsuperficial y la de escorrentía superficial. La primera predice flujo espacialmente uniforme a tasas determinadas por la topografía y los suelos en la parte alta de la ladera. La segunda predice la escorrentía en condiciones de saturación. Estos modelos de producción de flujo en ladera se pueden combinar con un algoritmo de traslación de caudales en la red de canales para dar la respuesta hidrológica de la cuenca. BOSS WMS, desarrollado por el laboratorio de ingeniería de sistemas de la Universidad de Brigham Young para modelar la hidrología de las cuencas rurales y urbanas. El modelo divide la cuenca en subcuencas para permitir la modelación distribuida, mediante modelos agregados convencionales como el TR20 y R55 (UNAL, 1998). SHE/ SHESED, Sistema Hidrológico Europeo (Bathurst et al, 1995), desarrollado en la Universidad de Newcastle, Inglaterra. Es un modelo físico distribuido. Tiene dos componentes; la componente SHE para modelar el flujo representando de forma integrada el flujo subsuperficial y superficial y la componente SHESED para modelar erosión y el transporte de sedimentos, intentando cuantificar la producción de sedimentos en la cuenca derivada de los procesos erosivos debidos al impacto de la lluvia y al flujo superficial. El modelo representa la cuenca por un conjunto de celdas ortogonales, y verticalmente por un conjunto de capas sobre cada una de ellas. La red de drenaje es representada en los límites de las celdas. Para el tránsito de la escorrentía a través de la cuenca se utiliza la aproximación bidimensional de las ecuaciones de Saint Venant. Para el flujo de agua a través del suelo en la zona no saturada se utiliza la ecuación de Richards en una dimensión. Para el flujo en la zona de saturación se utiliza la ecuación no lineal de Boussinesq. KINEROS (Kinematic Runoff Erosion), modelo cinemático para escorrentía y erosión (Smith et al, 1995), es un modelo de base física que representa la cuenca geométricamente por medio de planos o superficies de escorrentía, canales, estanques y embalses de detención, orientados de tal forma que se asume flujo unidimensional. Las superficies de escorrentía pueden considerarse como cascadas de elementos rectangulares, los cuales permiten la simulación de áreas convergentes de flujo, o áreas de pendientes, resistencia hidráulica o suelos no uniformes. Se modelo flujo hortoniano y se combina entre los diferentes elementos para producir el hidrograma a la salida de la cuenca. CATFLOW, es un modelo de cuenca de base física, diseñado para modelar la dinámica del agua en cuencas rurales pequeñas. El modelo divide el sistema real tridimensional 26
en porciones de ladera bidimensionales de ancho variable, pues considera que el agua fluye en la dirección normal a los contornos topográficos, las porciones de ladera las conecta a una detallada red de drenaje. El modelo permite tener en cuenta condiciones de anisotropía y para modelar el flujo a través de la red de drenaje utiliza las ecuaciones de Saint Venant o el método de Muskingum –Cunge (UNAL, 1998). HSPF, Hydrological Simulation Program – Fortran (Donigian et al, 1995), es un modelo de base física, aunque algunos de los flujos y almacenamientos son representados de una forma simplificada conceptual. Fue concebido inicialmente como un modelo agregado, pero posteriormente fue adaptado como distribuido mediante la división de la cuenca en segmentos hidrológicamente homogéneos con el objetivo de incluir la variabilidad espacial. Utilizado para la simulación continua, incluye calidad de agua, el transporte de sedimentos y el movimiento de contaminantes. Distributed Basin Simulator, DBSIM (Garrote y Bras, 1995), modelo distribuido para simulación del proceso lluvia escorrentía para cuencas grandes y medianas. El modelo aplica un método cinemático de infiltración para evaluar la escorrentía local en los elementos de la malla y tiene en cuenta la humedad lateral del flujo entre los elementos y el flujo subsuperficial es trasladado de forma simplificada. Además, considera el efecto de la pendiente, la anisotropía y la heterogeneidad del suelo sobre el flujo subsuperficial y la producción de escorrentía a través de una formulación analítica de procesos de infiltración local. Los procesos a escala de cuenca de transporte de agua superficial y subsuperficial son también presentados a través de esquemas simplificados sobre una malla rectangular (UNAL, 1998). Modelo MIKE-11, según Refsgaard y Storm (1995), MIKE-11 es un modelo unidimensional que permite simular la escorrentía, el transporte de sedimentos y la calidad del agua en estuarios, ríos, sistemas de irrigación y otros cuerpos de agua. El proceso lluvia-escorrentía puede ser modelado por el programa con base en una representación de la fase terrestre del ciclo hidrológico o empleando una función lineal de transferencia del hidrograma unitario. Modelo THALES, es un modelo hidrológico simple y distribuido, (Grayson et al, 1992). El modelo simula el proceso Hortoniano para flujo sobre ladera, exfiltración de flujo subsuperficial y escorrentía de fuentes saturadas. Divide la cuenca en elementos basados en el camino del flujo del agua sobre una superficie, usando líneas de corriente equipotenciales. La filosofía general fue minimizar el número de parámetros y mantener las componentes de un modelo físicamente basado con los procesos representados. El modelo presentó problemas en la verificación y en la validación, estos problemas están relacionados con la dificultad de medir y definir parámetros “a priori”. Modelo HBV (Bergström, 1999), es un modelo conceptual semidistribuido que simula caudales diarios, consta de tres componentes principales: la primera para la acumulación y el derretimiento de la nieve, en esta componente se incluye la precipitación; la segunda para la cuantificación de la humedad del suelo y la tercera para la modelación de la respuesta y el tránsito a través de la red de drenaje. Las variables climatológicas son promediadas en el área, mediante ponderaciones simples de valores puntuales como por ejemplo los polígonos de Thiessen o el método de las isoyetas. 27
Ofrece tambiĂŠn la posibilidad de tener en cuenta efectos orogrĂĄficos en la determinaciĂłn de variables tales como la precipitaciĂłn y la temperatura. Modelo Palancia (FrancĂŠs y Benito, 1995), este es un modelo distribuido que representa la cuenca mediante un conjunto de celdas rectangulares las cuales se consideran como unidades de producciĂłn de escorrentĂa, para el modelo de producciĂłn de escorrentĂa se utiliza la ecuaciĂłn de TĂŠmez y para el modelo de traslaciĂłn utiliza el hidrograma distribuido de Clark, que combina le mapa de isocronas con un embalse lineal. Modelos SIMDIS y TETIS, desarrollados por la Universidad PolitĂŠcnica de Valencia, EspaĂąa. Los modelos consideran la discretizaciĂłn espacial de la cuenca en celdas rectangulares, en cada celda se estima la escorrentĂa de acuerdo con el mĂŠtodo del SCS, el mĂŠtodo modificado por TĂŠmez o mediante relaciones conceptuales simplificadas. El modelo de infiltraciĂłn es representado por funciones muy sencillas, pero de reconocida utilidad en HidrologĂa y siempre respetando el balance hĂdrico. La mayorĂa de estas funciones son utilizadas en modelos conceptuales agregados o cuasi distribuidos. El modelo SIMDIS realiza la traslaciĂłn del flujo por el cauce utilizando las Isocronas o velocidad constante, la cual es estimada en funciĂłn de las caracterĂsticas geomorfolĂłgicas de la cuenca. El modelo TETIS emplea para la producciĂłn de flujo en cada celda cuatro tanques, en cada uno de estos tanques se producen las distintas componentes de la respuesta hidrolĂłgica. Los aportes de cada una de las celdas a la red de drenaje se trasladan a la salida con la ayuda de la teorĂa de la Onda CinemĂĄtica GeomorfolĂłgica propuesta por VĂŠlez (2001). El modelo SHIA-OCG (SimulaciĂłn HidrolĂłgica Abierta – Onda CinemĂĄtica GeomorfolĂłgico) desarrollado por VĂŠlez (2001). Para la representaciĂłn de los procesos hidrolĂłgicos de la cuenca se divide en dos submodelos conceptuales, uno de producciĂłn de escorrentĂa y el otro de trĂĄnsito. El primer submodelo se encarga de representar la producciĂłn de las distinta s componentes de la escorrentĂa (cualquiera que sea su naturaleza), a nivel local de celda, ladera o subcuenca, permitiĂŠndole desarrollar de manera distribuida y para esto se tienen 4 tanques en los que se hacen balances de agua de acuerdo a las entradas (precipitaciĂłn), caracterĂsticas del suelo y parĂĄmetros de calibraciĂłn, estos tanques son: tanque 0, para almacenamiento del agua capilar; tanque 1 para almacenamiento del flujo superficial en la ladera; tanque 2, almacenamiento de agua gravitacional en la capa superior del suelo; tanque 3, almacenamiento subterrĂĄneo. El segundo submodelo trata de representar el viaje de la escorrentĂa (producida a nivel local), que se va agregando aguas abajo en la red de drenaje hasta que llega a la salida de la cuenca, este es un tanque que recibe el agua que le aportan las demĂĄs celdas y los otros tanques en la misma celda para hacer el balance y transferir el agua a la celda a la cual le drenan. Finalmente, existe una forma simple y muy acertada de generar la oferta hĂdrica de una cuenca y es, utilizando el balance hidrolĂłgico a largo plazo, segĂşn la ecuaciĂłn presentada por UNAL-CTA (2001): đ?‘„đ?‘šđ?‘’đ?‘‘ = âˆŤ[đ?‘ƒ(đ?‘Ľ, đ?‘Ś) − đ??¸(đ?‘Ľ, đ?‘Ś)]đ?‘‘đ??´
28
Donde, Qmed, es el caudal medio anual (mÂł/aĂąo), P(x,y) es la precipitaciĂłn media multianual que recibe el mismo punto en (m/s), E(x,y) es la lĂĄmina de agua que se pierde por evapotranspiraciĂłn real en el punto (x,y) en el mismo perĂodo de tiempo en (m/s) y dA es el diferencial de ĂĄrea en (m²). Este mĂŠtodo se puede hacer tambiĂŠn de manera distribuida, si se obtiene la informaciĂłn igualmente de manera distribuida (pixel a pixel), de esta manera se puede evaluar la ecuaciĂłn anterior estimando E y P y multiplicando por el ĂĄrea de cada pixel, obteniendo asĂ el volumen de agua que el pixel aporta en el balance de largo plazo. Para el cĂĄlculo de la evapotranspiraciĂłn real, se calcularĂĄ a travĂŠs de varios mĂŠtodos, la primera es la expresiĂłn de Budyco, la evapotranspiraciĂłn potencial se transforma a evapotranspiraciĂłn real (Budyko, 1974). 0.5
đ??¸đ?‘‡đ?‘… = (đ??¸đ?‘‡đ?‘ƒ ∗ đ?‘ƒ ∗ đ?‘‡đ?‘Žđ?‘›â„Ž (
đ?‘ƒ
đ??¸đ?‘‡đ?‘ƒ
đ??¸đ?‘‡đ?‘ƒ
) ∗ (1 − đ??śđ?‘œđ?‘ â„Ž (
đ?‘ƒ
) + ���ℎ (
đ??¸đ?‘‡đ?‘ƒ đ?‘ƒ
)))
Donde, ETR es la evapotranspiraciĂłn real (mm/aĂąo), ETP es la evapotranspiraciĂłn potencial (mm/aĂąo) y P es la precipitaciĂłn media en la cuenca (mm/aĂąo). El segundo mĂŠtodo es el de Turc, que estĂĄ basado en el balance de masas, en funciĂłn de elementos meteorolĂłgicos simples como la temperatura y precipitaciĂłn de la cuenca: đ??¸đ?‘‡đ?‘… =
đ?‘ƒ 2
√0,9 + đ?‘ƒ2 đ??ż
Para P/L > 0,316, donde L (L es una funciĂłn que depende de la temperatura) se expresa como: đ??ż = 300 + 25đ?&#x2018;&#x2021; + 0,05đ?&#x2018;&#x2021; 3 Si P/L < 0,316: đ??¸đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x2026; = đ?&#x2018;&#x192; Siendo T, la temperatura promedio anual en â&#x2014;ŚC, Otro mĂŠtodo que se estimarĂĄ, es el de factor regional, estima la evapotranspiraciĂłn real mediante la siguiente ecuaciĂłn empĂrica: đ??¸đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x2026; =
đ?&#x2018;&#x192; 1/đ?&#x203A;ź
đ?&#x2018;&#x192; đ?&#x203A;ź (1 + (đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x203A;) )
Donde, Rn es el equivalente de agua de la radiaciĂłn neta con Rn = 1172,69, en mm/aĂąo y Îą es un parĂĄmetro que depende de la escala temporal de estimaciĂłn de la variable. El mĂŠtodo asume que la evaporaciĂłn anual no excede los valores correspondientes a P o Rn y dispone de la relaciĂłn Âľ=P/Rn en el intervalo 0,23 < Âľ < 1,97. Esta metodologĂa 29
propone para el cĂĄlculo del factor Îą en la regiĂłn de trabajo, el valor que minimiza el error medio entre evaporaciones estimadas y las obtenidas al realizar el balance a largo plazo. En 52 cuencas con ĂĄreas entre 25 y 5300 km² con condiciones climĂĄticas diferentes, se encontrĂł un valor de Îą=1,91 con muy buenos resultados, pero aplicable para zonas con 0,85< Âľ<6,37. El ciclo anual de cada una de las variables climĂĄticas (precipitaciĂłn, temperatura, humedad relativa, evapotranspiraciĂłn, humedad relativa, nubosidad y brillo solar) se estimarĂĄ a partir de la informaciĂłn mensual registrada en las estaciones climĂĄticas disponibles, pues son mĂŠtodos directos confiables. La evapotranspiraciĂłn potencial (ETP) se estimarĂĄ con la ecuaciĂłn de CenicafĂŠ, la cual depende directamente de la topografĂa, este mĂŠtodo es muy ajustado y con resultados muy utilizados y aceptados en Colombia. đ??¸đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x192; = 1700.17exp(â&#x2C6;&#x2019;0,0002â&#x201E;&#x17D;) Donde, ETP es la evapotranspiraciĂłn potencial (mm/aĂąo) y h es la altura sobre el nivel del mar (m). El mapa de temperatura se puede elaborar utilizando la ecuaciĂłn propuesta por CenicafĂŠ (Chaves & Jaramillo, 1998) para la regiĂłn Andina (Zona de estudio), la cual relaciona la temperatura promedia con la altura sobre el nivel del mar.
Tmedia ď&#x20AC;˝ 29,42 ď&#x20AC; 0,0061H Donde, Tmedia es la temperatura media anual en (°C) y H es la altura sobre el nivel medio del mar en (m). 2.5.2
CĂĄlculo del caudal ambiental
El caudal ecolĂłgico, ambiental o de garantĂa ambiental, tiene varias definiciones, de acuerdo a la concepciĂłn del mĂŠtodo de cĂĄlculo o mĂŠtodos de estimaciĂłn, pero en tĂŠrminos de la metodologĂa a proponerse se determinarĂĄ cĂłmo el caudal remanente que legalmente exige la Autoridad Ambiental que se garantice una vez se realice la captaciĂłn para el aprovechamiento hidroelĂŠctrico. Existen varios tipos de mĂŠtodos para evaluar el caudal ecolĂłgico o de garantĂa ambiental, existen mĂŠtodos hidrolĂłgicos o de caudales histĂłricos, mĂŠtodos hidrĂĄulicos, mĂŠtodos de simulaciĂłn y mĂŠtodos holĂsticos. En la tabla siguiente se presentan las metodologĂas mĂĄs usadas y aceptadas para estudios ambientales en Colombia y en el mundo. Para el caso de estudio se adoptĂł utilizar el mĂŠtodo que corresponde al 10% del valor del caudal medio mensual multianual del rĂo, propuesto por Salazar A. (2009), citado por Parra (2012).
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Tabla 2. Metodologías para el cálculo de caudal ambiental Definición
Fuente
Métodos Hidrológicos Corresponde al 10% del valor del caudal medio mensual multianual del río
Salazar A. (2009), citado por Parra (2012)
A partir de curvas de duración de caudales medios diarios, propone como caudal Estudio Nacional del Agua mínimo ecológico el caudal promedio multianual de mínimo 5 a máximo 10 años 2000, citado por Parra (2012) que permanece el 97.5% del tiempo y cuyo período de recurrencia es de 2.3.3 años
25% de los volúmenes anuales en condiciones de oferta media
Proyecto Ley del Agua (Proyecto de Ley Nº 365 Cámara de 2015, citado por Parra (2012) IDEAM (2000)
Caudal mínimo histórico de la serie hidrológica
IDEAM (2000)
Caudal mínimo de estiaje del año
Parra (2012)
Caudal de permanencia en la fuente duran el 90% del tiempo
Es la media de los caudales mínimos mensuales registrados durante una serie de Parra (2012) años Métodos Hidráulicos Método del Water Resources Research Institute "WRRI Cover", 1973. Mide variables como cobertura vegetal, caudales medios anuales, longitud y área de la sección, es Citado por Parra (2012) un método de transeptos múltiples. Método de Washington, 1974. Determina la velocidad de la corriente, profundidad Citado por Agualimpia y Castro de flujo y necesidades de hábitat para el ciclo biológico de algunas especies ícticas (2006) Método de California o Water, 1976. Determina velocidad, profundidad de flujo, Citado por Agualimpia y Castro área de subsección y tipos de sustrato. (2006) Método Oregón, 1980. Mide la velocidad, profundidad de flujo y caudal
Citado por Agualimpia y Castro (2006)
Métodos de simulación de hábitat El método IFIM, basado en las relaciones cuantitativas obtenidas por simulación hidráulica, entre los caudales circulantes y los parámetros físicos e hidráulicos que Carreño (2008), citado por determinan el hábitat biológico por medio de métodos computacionales como Parra (2012) PHABSIM simulación del hábitat físico y RHABSIN simulación de hábitat fluvial. Método del hábitat potencial útil (HPU), es una variante del IFIM y busca establecer una combinación de condiciones hidráulicas (velocidad -profundidad), características del cauce (sustrato y cobertura) y características del agua Citado por Parra (2012) (temperatura), óptimas para cada especie y estado de vida a lo largo del ciclo hidrológico anual. Métodos holísticos Building Block Metodology (BBM)
Palmer (1999), citado por Parra (2012)
Dowstream Response to Imposed Flow Transformatio (DRIFT)
King et al., 2007, citado por Parra (2012)
La metodología propuesta por la Universidad Nacional de Colombia y adaptado por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Territorial (2014). Está compuesta de 7 pasos, UNAL (2014) que integra, un estudio hidrológico con variables ambientales y ecológicas. Metodología de Empresas Públicas de Medellín, propuesto por Greco y Salazar (2012), compuesta por cuatro pasos. El paso 1 determina el caudal de referencia, mensualmente se calcula el Q95%. El paso 2, se realiza una evaluación ambiental Greco y Salazar (2012) multivariable, (10 parámetros que evalúan el ecosistema del cauce con caudal reducido). El paso 3, determina el caudal ambiental con los resultados de los pasos anteriores. Y el paso 4 simula el comportamiento futuro al final del tramo alterado.
31
2.5.3
Estudios de referencia para el cálculo del potencial hidroeléctrico
Existen algunos estudios que han propuesto metodologías y han expuesto resultados para determinar el potencial hidroeléctrico, entre los que se pueden citar: Escudero (2007), realiza un modelo y pronóstico del potencial energético del Río Blanco, Ríobamba – Ecuador, usando la teoría del caos y un método convencional. Se utilizó el desarrollo de métodos de predicción como la teoría del caos que busca mayor precisión, surge la necesidad de compararlo con modelos de trayectoria relevante como son los modelos ARIMA de BOX-Jekins (Autorregresive Integrated Moving Average). El Atlas del potencial hidroeléctrico del Perú, desarrollado por el Ministerio de Energía y Minas de la República del Perú (2011), es un estudio para un rango de potencial hidroeléctrico de 1 a 100 MW. La metodología utilizada se apoya en información secundaria, que incluyen temáticas como planialtimetría, clima, hidrometeorología, hidrología, suelos, entre otras variables, cuyos datos permitieron incorporar, ampliar y completar la información proveniente de mediciones realizadas por las redes de monitoreo existentes. Toda la información se articula en un contexto espacial, utilizando la plataforma de los sistemas de información geográfica (SIG), posibilitando la obtención a nivel de región hidrográfica, cuencas y tramos de ríos del potencial hidroeléctrico para todo el país (República del Perú, 2011). Un estudio desarrollado por Cyr, Landry y Gagnon (2011), planteó una metodología para determinar el potencial hidroeléctrico de pequeñas centrales hidroeléctricas en grandes escalas, con un caso de aplicación en la Provincia de New Brunswick (Canadá), ésta metodología utiliza una red de drenaje sintética creada a partir de modelos digitales de elevación (DEM) para asegurar estimaciones de potencial hidroeléctrico, estableciendo como criterio para la selección de proyectos, una cabeza de 10 metros y una conducción (distancias entre captación y descarga) de 3000 metros. De otro lado Belmonte, et. al., 2008, estimó el potencial hidráulico para generación de energía eléctrica por microturbinas mediante herramientas SIG en Valle del Lerma (Salta), desarrollado en 2008 en Argentina, este trabajo presenta el modelamiento digital realizado en SIG, desarrollado en raster con el procesamiento en Idrisi Kilimanjaro. A partir de capas de infiltración, volumen de entrada de agua, modelo digital de elevación, caudal medio, se evaluó el potencial hidroeléctrico teórico bruto – energía teórica anual a potencial continua y densidad de potencial hidroeléctrica – potencial técnico aprovechable por subcuencas (Belmonte, et. al., 2008). Ortiz en 2007 desarrolló un método para la evaluación de los recursos hidroenergéticos en pequeña escala, en Cali - Colombia en 2007, presenta la evaluación de recursos hidroenergéticos a pequeña escala en función de las limitantes socioambientales sobre la base del esquema universal de la cuenca hidrográfica, aplicado a la Costa Pacífica colombiana no interconectada. Rivas y otros en 2014, realizaron la evaluación del potencial hidroeléctrico en la Cuenca del río La Antigua, usando un enfoque de sustentabilidad y energía renovable, realizó el análisis de disponibilidad de agua, recopilando la información de estaciones de aforo del Río, identificando 21 proyectos, catalogados como pequeñas centrales hidroeléctricas. Beleño (2014), expone una metodología para ubicar y estimar el potencial hidroeléctrico de pequeñas centrales 32
hidroeléctricas, utilizando sistemas de información geográfica, en una cuenca a nivel de la etapa de reconocimiento. La estimación de caudales medios, se realizó utilizando el balance hidrológico de largo plazo y usando soporte en sistemas de información geográfica para el cálculo tanto hidrológico como del potencial hidroeléctrico. 2.5.4
Evaluación multicriterio para estudios ambientales
En el documento ajustado de la Metodología general para la elaboración y presentación de estudios ambientales (ANLA, 2015), de la normatividad colombiana, establece la evaluación multicriterio para la selección de alternativas de un proyecto en el marco de la elaboración del Diagnóstico Ambiental de Alternativas (DAA). Metodología enfocada a la toma de decisión en la selección de la mejor alternativa presentada a la autoridad ambiental. A continuación, se presenta una tabla de clasificación de las metodologías de evaluación multicriterio existentes, que pueden ser estimadas para cruzar los diferentes factores técnicos y ambientales. Tabla 3. Clasificación de técnicas de decisión multicriterio Denominación Métodos basados en la teoría de la utilidad multicriterio Métodos de programación multiobjetivo
Métodos interactivos
Métodos discretos
Definición básica Se dispone de una información completa sobre las preferencias del decisor de tal forma que se puede construir una función de valor o función de utilidad, en el caso de que exista incertidumbre, que agrega las funciones de valor/utilidad de cada uno de los criterios. El conjunto X de alternativas es continuo. No se tiene la información sobre las preferencias del decisor suficiente para construir una función de valor. Se plantean unas funciones objetivo que hay que optimizar. Se tiene información parcial sobre las preferencias del decisor. Interactúa el analista con el decisor de forma que se parte de una solución inicial que el decisor evalúa con base a sus preferencias, las cuales se introducen en el modelo para generar una nueva solución. El conjunto X de alternativas es discreto.
Fuente: Korhonen et. Al. (1992), citado por ANLA (2005) 33
Aplicaciones • Caso discreto: asignación de la función de valor/utilidad. • Caso continuo: resolver el programa matemático: max v(z(x)), xϵX • Programación compromiso. • Programación por metas.
• Métodos STEM. • Método Zionts y Wallenius. • Método Geoffrion, Dyer y Feinberg. • Surrogate Worth Trade-off. Otros. • Métodos basados en la función valor: - Suma ponderada - Método UTA - Programa VISA • Métodos de las jerarquías analíticas (AHP) • Métodos de sobre clasificación: - ELECTRE - PROMETHEE • Método PRES II • TOPSIS COADSID
Los métodos basados en la teoría de la utilidad multicriterio y criterio de experto, será la adoptada para la selección de alternativas en el presente trabajo.
34
3 METODOLOGÍA Este trabajo plantea y desarrolla un procedimiento metodológico que permite evaluar el potencial hidroeléctrico en etapa de identificación de proyectos, incluyendo análisis técnico y ambiental, manejado en una plataforma de sistemas de información geográfica. Para la construcción de la herramienta propuesta se siguieron los siguientes pasos: • • • • • •
Determinación de las variables de entrada. Determinación de los criterios y lineamientos adoptados por la metodología. Selección del modelo para el cálculo de la disponibilidad hídrica y cálculo del potencial hidroeléctrico. Determinación de parámetros técnicos y ambientales. Diseño y desarrollo del modelo metodológico y en plataforma SIG. Aplicación de la metodología en un caso de estudio.
3.1 VARIABLES DE ENTRADA Para evaluar el potencial hidroeléctrico de una cuenca hidrográfica y determinar de manera previa la viabilidad de un proyecto, es necesario tener la siguiente información cartográfica: • • •
•
Topografía (curvas de nivel o modelo de elevación) Red hídrica de la zona de estudio Información de caudales (Q) de la fuente principal, en caso de no contar con la serie de tiempo de Q, se requiere información de precipitación de estaciones ubicadas en el área de influencia. Cartografía de formaciones y estructuras geológicas
La anterior, es la información mínima necesaria para determinar el potencial hidroeléctrico de un territorio, si se requiere un análisis más acotado y preciso, es necesario contar con información espacial de: • • • • •
Infraestructura (vías, caminos, equipamientos, centros poblados) Proyectos hidroeléctricos cercanos Concesiones otorgadas Ortofotografía División político administrativa (Departamentos, Municipios, corregimientos, veredas)
Si se decide además hacer un análisis de variables ambientales y socieoeconómicas se debe contar con la siguiente cartografía: • •
Usos del suelo reglamentados Cartografía de Ecosistemas estratégicos y ambientales (como parques nacionales, reservas forestales, reservas naturales de la sociedad civil, completos 35
• • • • • • • • • • •
de páramo, áreas de protección regional o local, áreas de distribución de especies sensibles) Usos de suelo especiales (retiros de quebradas, rondas hídricas, zonas de distrito de manejo especial) Información de comunidad étnicas (resguardos indígenas, tierras con comunidades negras) Potencial y hallazgos arqueológicos (parques arqueológicos, lugares históricos u otros territorios de restricción) Concesiones mineras Capa de usos del suelo y/o coberturas vegetales Información básica de fauna presente en la zona Procesos morfodinámicos Cartografía del Potencial hidrogeológico, capa de pozos hidrogeológicos o aljibes en la zona de estudio Información de Población de la zona Información económica de la zona Información de seguridad y orden público en la zona
En Colombia en la “Guía de elaboración de estudios ambientales”, desarrollado por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial en 2010., organiza las fuentes de información secundaria oficiales y principales, la información de la guía, se encuentra: el tipo de información, fuentes principales y dirección electrónica de consulta, para cada uno de los medios analizados (Información cartográfica, medios: abiótico, biótico y socioeconómico ), las tablas de fuentes de información se presentan en el Anexo B.
3.2 CRITERIOS Y LINEAMIENTOS 3.2.1 Criterios generales La metodología propuesta para el estudio de prefactibilidad de un proyecto hidroeléctrico debe tener varios enfoques y debe cumplir con criterios de objetividad, es decir, con un enfoque de análisis claro que lleve a un análisis integral y no dé lugar diversas interpretaciones o manipulación del proceso; flexibilidad, pues debe tratar de aplicar diferentes niveles de información y condiciones a analizar; adaptabilidad, permitiendo que la metodología y los modelos puedan ser retroalimentados con monitoreo a detalle o información nueva suministrada; con alcances definidos, es decir, que sea transparente el entendimiento del nivel de información suministrada y la escala con que se generan los resultados, también los limitantes e incertidumbres que esto implica. Debe estar regida por la normatividad vigente y de gestión ambiental, además de estar enmarcada en fundamento y criterios científicos sólidos, pues pretende ser un instrumento técnico que permita generar resultados confiables de información. 3.2.2 Criterios específicos de la zona de estudio Este tipo de criterios hacen referencia a las características generales y particulares de la cuenca de estudios, sobre la escala de estudio, los estudios específicos que se requieren, los limitantes de la zona e inventario de información ambiental disponible. 36
3.2.3 Criterios para la selección del modelo hidrológico y métodos de las variables climáticas Para la selección del modelo hidrológico se analizó que cumpliera con los siguientes aspectos: • • • • • • •
Ser un modelo distribuido de preferencia, que pudiera simular en cualquier momento y punto del territorio estudiado la producción y tránsito de la escorrentía. Que permita el manejo del dato tipo raster o matricial en la distribución del modelo, pues en este formato es muy fácil tanto el manejo de las variables de entrada, como la operación entre mapas de diferentes temas. Tener acceso a la teoría y desarrollo matemático, para tener acceso al desarrollo y computarización. Que sea un modelo físico y que maneje balances de volúmenes y caudales, pues esto facilita el modelamiento matemático. Que el modelo maneje y esté en función de variables geomorfológicas, pues esto no solo hace robusto el modelo, sino que además posibilita el planteamiento de escenarios. Que sea un modelo que computacionalmente sea eficiente. Tener referente de un buen desempeño de simulación.
Después de haber analizado 14 modelos hidrológicos (descritos en el capítulo 2), se decidió el balance hidrológico a largo plazo, propuesto por UNAL-CTA (2001). Este, es un método ampliamente utilizado y ha tenido buen desempeño en varios países para reconstruir el régimen de caudales y ha sido ampliamente difundido en Colombia por su aplicación estudios hidrológicos importantes, además requiere poca información y computacionalmente simple. 3.2.5 Criterios para determinar el potencial hidroeléctrico Para determinar el perfil energético de un río, es necesario realizar un inventario global lineal a través de toda la longitud del cauce (abscisas) y altura sobre el nivel del mar en cada punto (ordenadas), la variación del caudal, la potencia acumulada y la potencia específica por tramos. Para lograr determinar el potencial hidroeléctrico teórico, es necesario tener en cuenta lo siguiente: •
•
•
La determinación del paso o el tamaño de los tramos de evaluación del potencial depende de: el tamaño de la cuenca, de la resolución del modelo de elevación, nivel mínimo y máximo de aprovechamiento buscado. Este parámetro (el tamaño del paso) puede ser un parámetro calibrado. Para determinar los niveles, se puede hacer usando el modelo digital del terreno, con una resolución mínima del ancho promedio del río o con información más precisa como puede ser perfil topográfico levantado con una tecnología de precisión. Para la generación de la red de drenaje y en especial del cauce principal de la cuenca, después del procesamiento hidrológico, se deben determinar dos parámetros claves, que son, el número de pixeles de área acumulada al cual ya se presenta o 37
• • •
inicia un cauce y a partir de que orden de Strahler (Strahler A. V., 1952), se toma para que demarque el cauce principal. Estos parámetros pueden ser valores tomados a criterio de quien haga el estudio, y simulando diferentes valores hasta obtener el valor esperado. El mapa de caudales debe estar en la misma resolución del mapa de elevaciones. Se debe verificar la potencia acumulada al evaluar cada tramo, para que no vaya a estar sobreestimada por alguna imprecisión. Se debe determinar el valor de área acumulada, al igual que el número de orden de Strahler a partir del cual se generará el cauce principal. Este es un factor que se debe calibrar o que se puede definir conociendo el punto de inicial y final del río.
3.2.5 Criterios para determinar la evaluación de restricciones técnicas •
• •
Para la evaluación de las restricciones técnicas, se debe tener en cuenta principalmente la geología (formaciones y estructuras), que tenga una fuente confiable. La forma de calcular las variables de distancia a sitios de subestaciones y a la vía, se realizará utilizando el método de proximidad. Los riesgos y amenazas evaluados, deben ser de preferencia obtenidos de estudios regionales para tener una mejor precisión y actualización de las zonas evaluadas.
3.2.6 Criterios para determinar las variables ambientales La selección de las variables ambientales depende de la disponibilidad de la información que se consiga, en la medida que la escala sea más detallada, es decir, de estudios regionales o de otros proyectos, será de mejor calidad y confiabilidad. Sin embargo, hay información de carácter normativo que, será restrictiva para el proyecto. La calificación que se le da a las variables ambientales para determinar las zonas más factibles, se plantean siempre con respecto a viabilidad no de poder hacer un proyecto hidroeléctrico. Las variables ambientales deben ser evaluadas según su nivel de importancia de las más a las menos restrictivas, es decir, primero se deben de evaluar las variables que son totalmente limitantes, luego las que siendo restrictivas permiten una medida de manejo dentro de los estudios ambientales (basados en la normatividad); por último deben ser analizados las variables que son manejadas por los impactos propios del proyecto, deben ser estudiadas de acuerdo a la etapa, durante construcción y operación. Las variables ambientales que tienen restricción con algún plan de manejo y la evaluación de los impactos, son variables que deben ser valoradas y tener un peso para la selección de la mejor alternativa o zona más viable ambientalmente. 3.2.7 Diseño y desarrollo del modelo metodológico. El desarrollo de la metodología, es el objetivo principal de este trabajo, por tanto, se desarrollará de manera esquemática, utilizando un diagrama de flujo. Dentro del geoprocesamiento requerido se trabajará un modelo en ArcGIS 10.3., que genere automáticamente los cruces de mapas y procesamiento de la información cartográfica. 38
El preproceso de los insumos y resultados (posproceso) para este modelo cartográfico serán descritos en el desarrollo de los resultados de la metodología. La propuesta metodológica se llevará acabo según el siguiente esquema (Figura 7). Revisión y análisis de información general del potencial hidroeléctrico (normativa, conceptual)
Revisión de metodología para el cálculo de la oferta hídrica
Revisión de métodos de cálculo del potencial hidroeléctrico
Revisión y determinación de restricciones ambiental y técnica
Modelo de evaluación del potencial hidroeléctrico optimizado para selección de proyectos
Figura 7. Esquema metodológico La metodología desarrollada estará organizada de manera modular de la siguiente manera: MODULO 1 INFORMACIÓN Y FUENTES
MODULO 2 HIDROLOGÍA
MODULO 3 POTENCAL HIDROELÉCTRICO
MODULO 4 EVALUACIÓN RESTRICCIONES TÉCNICAS
MODULO 5 EVALUACIÓN RESTRICCIONES AMBIENTALES
Figura 8. Esquema general de la metodología propuesta 39
Módulo 1, Información y fuentes: Se refiere al inicio y concepción del proyecto, donde se selecciona el área de estudio, levantamiento de información, niveles, escalas y fuentes de obtención. Módulo 2, Hidrología: Desarrollo de la(s) metodologías a utilizaran para determinar la cantidad de agua disponible. Módulo 3, Potencial hidroeléctrico: Se estima y se presenta el desarrollo del modelo y calibración de las variables que intervienen la estimación del potencial hidroeléctrico y estimación de alternativas Módulo 4, Evaluación de restricciones técnicas: Se determinan los diferentes cruces de variables divididas en factores físicos, factores espaciales y factores restrictivos por interferencia con otros proyectos ya licenciados. Módulo 5, Evaluación de restricciones ambientales: Determinación de los cruces ambientales por nivel de restricción, totalmente restrictivas, restrictivas con plan de manejo y manejo de impactos o sin restricción. Evaluación multicriterio para determinar la mejor zona.
3.3 CASO DE ESTUDIO Teniendo en cuenta que el caso de estudio se realizó con información secundaria, para la selección de la zona fue necesario buscar una cuenca que cumpliera con los siguientes requerimientos: •
• •
Contar con cartografía base y estudios antecedentes de caracterización hidroclimatológica, geológica y de uso del suelo, para así poder generar los mapas de variables de entradas. De preferencia tener estaciones de medición de caudales o sino estaciones de precipitación con calidad de registros. Contar con variables ambientales en la zona de estudio. Tener acceso a bases de datos de tipo poblacional, de la reglamentación como planes de ordenamiento territorial, bases de datos de restricciones ambientales.
En general no tener limitaciones de información para poder poner a prueba la metodología desarrollada. La cuenca del Río Negro en el Oriente Antioqueño, resultó ser una buena alternativa para lograr ejecutar la metodología propuesta, ésta es una cuenca que se encuentra estudiada por tener algunos aprovechamientos hidroeléctricos actuales y en estudio, además, es una cuenca piloto en mediciones de flora y fauna y existen diferentes fuentes de información tanto a nivel nacional como regional, en este caso de la Corporación Autónoma Regional de las cuencas de los ríos Negro y Nare – Cornare.
40
4 RESULTADOS 4.1 INFORMACIÓN REQUERIDA Una vez que se haya definido la cuenca hidrográfica objeto de estudio, es necesario establecer un polígono de estudio, con el cual se dispondrá toda la cartografía disponible para realizar el estudio de potencial hidroeléctrico. Para la obtención de la cartografía y diferentes fuentes de información en general se debe tener en cuenta el nivel de detalle y escalas a utilizar, pues de la coherencia en este tema dependen los resultados y posteriores análisis. Existen varios tipos de información que en adelante se describirán, como son: la cartografía base, información hidroclimatológica, ambiental y técnica. 4.1.1 • • • • • • • 4.1.2 • • • 4.1.3
Cartografía base Topografía de la zona, curvas de nivel de acuerdo a la escala de trabajo. Modelo digital de terreno (mdt) de la cuenca que será objeto de estudio. Red hídrica de la zona de estudio en la misma escala de la topografía. Red vial, incluyendo desde vías principales hasta caminos. División política administrativa: división de departamentos, municipios, veredas. División predial. Ortofotografía de la zona. Información hidroclimatológica Estaciones de niveles o caudales sobre el cauce a analizar, en caso de tener la información disponible el período más largo y detallado que se pueda obtener. Registros y ubicación de estaciones de precipitación del área oferente. Registros y ubicación de estaciones de variables climáticas, tales como: evaporación, temperatura, entre otras. Información técnica
En este tema, algunos aspectos técnicos deben ser evaluados preliminarmente para determinar si se descarta o no un proyecto, estos elementos con los que se debe contar son: • • • • •
Geología, geomorfología y geotecnia. Amenazas tales como: por movimientos en masa, sísmica, inundación, incendios, entre otros. Posibles fuentes de materiales para construcción. Ubicación de posibles sitios de interconexión. Infraestructura vial y en general de acceso.
41
4.1.4
Información ambiental
En general se requiere información de mapas y normatividad de diferentes tipos de restricciones ambientales, analizando posibles impactos en diferentes componentes: • • • • 4.1.5
Medio abiótico: Suelos, calidad del agua, disponibilidad de agua, hidrogeología, contaminación atmosférica. Medio biótico: flora, fauna y ecosistemas de tratamiento especial. Medio socioeconómico: Territorios indígenas, comunidad afrocolombiana, reservas campesinas, reserva de la sociedad civil, actividades económicas, aspectos arqueológicos, información demográfica, usos y usuarios del agua. Paisaje: sitios de interés paisajístico y cultural. Procesamiento de información
Inicialmente se debe de verificar que toda la información cartográfica se encuentre en formato shapefile o cualquiera tipo raster. Una vez se encuentren en los mismos formatos, se estandariza el sistema de proyecciones o coordenadas, teniendo en cuenta en el caso de Colombia el sistema de adopción oficial Magna Sirgas (IGAC, 2004).
4.2 ESQUEMA METODOLÓGICO DESARROLLADO En el siguiente esquema se describe de manera general la metodología propuesta en esta tesis, utilizando el orden lógico de aplicación. PROCESAMIENTO DEL MODELO DIGITAL DE TERRENO - MDT
ESTUDIO HIDROLÓGICO EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE GENERACIÓN HIDROLÉCTRICA
EVALUACIÓN DE RESTRICCIONES TÉCNICAS Y ECONÓMICAS EVALUACIÓN DE RESTRICCIONES AMBIENTALES
EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE GENERACIÓN HIDROLÉCTRICA EN ZONAS APTAS ZONA DE PROYECTOS VIABLES TÉCNICA Y AMBIENTALMENTE
Figura 9. Esquema metodológico 42
4.2.1
Procesamiento del modelo digital de terreno
En la Figura 10, se presenta el diagrama de flujo de procesamiento del modelo digital de terreno, presentando las entradas salidas y procesos. Entradas: •
•
Modelo digital de terreno obtenido de cualquiera de las fuentes de información secundaria, debe haber consistencia en la resolución, normalmente se encuentran de 90 m, 30 m 12.5, 10 m, o escalas más detalladas, pero generalmente en zonas urbanas de algunos municipios, levantamientos topográficos o tipo LIDAR. Capa con el punto de interés de la salida de cuenca que delimitará la cuenca objeto de estudio, se puede ubicar utilizando como referencia la cartografía base o el raster de áreas acumuladas. Inicio MDT Inicio (Fuente primaria o secundaria)
Generación mapa de pendientes (%)
Raster Iniciode pendientes
Corrección MDT por sumideros
Generación mapa de direcciones de flujo
RasterInicio de áreas acumuladas
Generación mapa de áreas acumuladas
Capa (shp) punto Inicio de interés salida de la cuenca
Generación cuenca hidrográfica
Vectorización de la cuenca hidrográfica
Raster Iniciode direcciones de flujo
Vector (shp) polígono de Inicio la cuenca hidrográfica
1
Figura 10. Diagrama de flujo del procesamiento del modelo digital de terreno Salidas: • • • •
Raster de direcciones de flujo Raster de áreas acumuladas Raster del mapa de pendientes Capa vectorial de la cuenca hidrográficas objeto de estudio 43
4.2.2
Estudio hidrológico
En la Figura 11 se presenta el diagrama de flujo del estudio hidrológico, presenta como entradas y salida lo siguiente: Entradas: • •
Capa vectorial de la cuenca hidrográfica, resultado del estudio anterior Base de datos de estaciones hidroclimatológicas disponibles en el área de influencia de la cuenca hidrográfica 1
Vector (shp) polígono de Inicio la cuenca hidrográfica Base de datos de estaciones Inicio hidroclimatológicas disponibles en la zona
Selección de estaciones hidroclimatológicas
Procesamiento y depuración de información de estaciones
Raster Inicio de precipitación
Interpolación del mapa de precipitación
Balance hidrológico a largo plazo
Generación de Caudal ambiental No Raster caudal Inicio ambiental
Generación de mapas de evapotranspiración real
Se cuenta con estaciones de caudal?
2
Figura 11. Diagrama de flujo del estudio hidrológico Salidas: • • • • •
Reporte de parámetros morfométricos Raster de precipitación media Raster de evapotranspiración Raster de caudales medios Raster de caudal ambiental 44
Rasteres de Inicio evapotranspiración real
RasterInicio Caudales Medios
Si
Selección del método más aproximado de Q medio
Raster Caudales medios definido
4.2.3
Evaluación del potencial hidroeléctrico del cauce principal
En la Figura 12 se presenta el diagrama de flujo de generación de la zona del río de potencial hidroeléctrico alta. 2 Vector de Inicio la red hídrica a evaluar
Raster delInicio modelo digital de terreno
RasterInicio Caudales Medios
Extracción del perfil normalizado de los ríos para un tamaño de tramo definido
Perfil Inicio del terreno del río
Extracción del perfil de caudales de los ríos por tramos
Perfil Iniciode caudales
Construcción del perfil del potencial hidroeléctrico por tramos Definición de la o las zonas de mayor potencial hidroeléctrico
Zona(s) de mayor Inicio potencial hidroeléctrico
3
Figura 12. Diagrama de flujo de evaluación del potencial hidroeléctrico Entradas: • • • •
Capa con la red hídrica a evaluar Raster del modelo digital de terreno Raster de caudales medios Definición del tamaño del tramo
Salidas: • • • • 4.2.4
Perfil del río Perfil de caudales Perfil del potencial hidroeléctrico a través de los tramos del río Zona(s) de mayor potencial hidroeléctrico Evaluación de restricciones técnicas
En la Figura 13 se encuentra el diagrama de flujo para hacer la evaluación multiobjetivo de restricciones técnicas y económicas.
45
En esta evaluación existen diferentes restricciones que son excluyentes y otras sólo pueden encarecer el proyecto constructivamente o hacerlo inviable por el costo de manejo, de ahí la importancia de ser evaluadas y asignarle el peso adecuado a cada una. Factores físicos: • • •
Fallas geológicas Formaciones geológicas Amenaza sísmica
Factores espaciales: Distancia a infraestructura, como vías, caminos, centros poblados. Factores de conexión al sistema: Distancias de conexión al sistema interconectado nacional actual. Interferencias con otros proyectos: Existen varias fuentes de información una son las capas de la ANLA que contiene las siguientes capas de información (SIAC): • • • • • • •
Líneas proyectos sector energía Áreas proyectos sector energías Áreas proyectos sector minería Proyectos viales sector infraestructura Ductos sector hidrocarburos Áreas otorgadas del sector hidrocarburos Captaciones otorgadas para uso hidroeléctrico
En la evaluación de las zonas son definitivamente restrictivas y cuales pueden tener restricciones con manejo. A estas zonas con maneja asignado se les debe asignar un peso, valor o calificación dependiendo del grado determinado de afectación para la ejecución del proyecto, bien sea desde el punto de vista técnico. Desde el punto de vista técnico se establece como restricción total a interferencias con otros proyectos, los demás factores se eran evaluados con un valor de calificación, dependiendo de la posible implicación técnica o económica en el caso de ejecutarse el proyecto hidroeléctrico. Factores físicos (FF) Inicio
Asignar calificación a FF
Factores espaciales Inicio (FE)
Asignar calificación FE
Restricciones Inicio Otros proyectos (OP)
Restricción por otros proyectos OP
Calculo de capa de factor técnico FT
Capa IniciFT o
Figura 13. Diagrama de flujo de evaluación de restricciones técnicas y económicas
46
Los parámetros a evaluar en el aspecto técnico son los que se compilan en la siguiente tabla. Tabla 4. Factores y variables a evaluar en el aspecto técnicos Factor
Variable Formaciones geológicas Geología estructural Erosión
Factores físicos
Amenaza por movimiento en masa Amenaza sísmica Riesgo por inundación Avenidas torrenciales Distancia a Infraestructura vial existente
Factor espacial
Distancia a sitios de interconexión o subestaciones
Interferencia con otros proyectos
Proyectos licenciados
Tabla 5. Calificación de la geología, según la resistencia a la compresión uniaxial reportados
Clase (a)
Clasificación de Resistencia la roca según uniaxial su resistencia (Mpa)
Índice de carga puntual (Mpa)
Estimación en terreno de la resistencia Golpes de martillo geológico sólo causan descostramientos superficiales en la roca.
R6
Extremadamente resistente
> 250
> 10
R5
Muy resistente
100 - 250
4 - 10
R4
Resistente
50 - 100
2-4
R3
Moderadamente resistente
25 - 50
R2
Débil
5 - 25
R1
Muy débil
1-5
R0
Extremadamente débil
0,25 - 1
1-2
(b)
Ejemplos
Basalto fresco, chert, diabasa, gneiss, granito, cuarcita. Anfibolita, arenisca, Un trozo de roca requiere varios basalto, gabro, gneiss, golpes de martillo geológico para granodiorita, caliza, fracturarse. mármol, riolita, toba.
Un trozo de roca requiere más de un golpe con el martillo geológico para fracturarse. Un trozo de roca puede fracturarse con un único golpe del martillo geológico, pero no es posible descostrar la roca con un cortaplumas. Un golpe con la punta del martillo geológico deja una indentación superficial. La roca puede ser descostrada con una cortaplumas pero con dificultad La roca se disgrega al ser golpeada con la punta del martillo geológico. La roca puede ser descostrada con un cortaplumas. La roca puede ser indentada con la uña del pulgar.
47
Calificación
10
9
Caliza, mármol, filitas, arenisca, esquistos, pizarras.
8
Arcillolita, carbón, concreto, esquistos, pizarras, limolitas.
5
Creta, sal mineral, potasio.
3
Roca muy alterada o muy meteorizada.
2
Salbanda arcillosa dura.
1
La evaluación de cada una de las variables que se tendrán en cuenta para hacer la evaluación de factibilidad desde el punto de vista técnico, está basada en pesos o calificación de 1 a 10, siendo 1 una variable restrictiva y 10 una variable totalmente favorable para facilitar la elaboración de un proyecto de generación hidroeléctrica. A continuación, se presentan las tablas de cada una de las variables analizadas con sus características y la calificación utilizada para este estudio, cada uno de estos pesos fue evaluado a criterios de expertos en cada tema, aunque en la metodología que se propone, estos pesos podrían variar si así se considera con algún criterio técnico particular. Para la geología que es un factor clave, se propone evaluarse de dos maneras, de acuerdo al nivel de información que se tenga, se utiliza solo una. Tabla 6. Calificación de la geología, según la resistencia a la compresión simple reportados Roca intacta
Resistencia a compresión simple (Mpa)
Clase
Calificación
100-500
R5
9
280
210-530
R5
9
90
80-130
R4
8
Arenisca
55-140
30-235
R4
8
Basalto
150-215
80-350
R5
9
Caliza
80-140
60-200
R4
8
Cuarcita
200-320
100-500
R5
9
Diabasa
240-350
130-365
R5
9
Diorita
180-245
120-335
R5
9
Valores medios
Rango de valores
Andesita
210-320
Anfibolita Anhidrita
Dolerita
200-300
100-350
R5
9
Dolomía
90-250
65-350
R4
8
Esquisto
50-60
20-160
R4
8
Gabro
210-280
180-300
R5
9
Gneiss
160-200
85-250
R5
9
Granito
170-230
100-300
R5
9
Grauvaca
180
80-220
R5
9
35-250
R3
5
Limolita Lutita
30-70
10-100
R3
5
Marga
70-140
70-190
R4
8
Mármol
120-200
60-250
R5
9
Pizarra
100-180
90-250
R5
9
Sal
12
5-30
R2
3
Toba
0
10-46
R2
3
Yeso
25
10-40
R2
3
48
Tabla 7. Calificación de la geología estructural Tipo
Clasificación de la roca según su resistencia
Falla
2
Falla inferida
4
Lineamiento
6
Zona sin falla
10
Tabla 8. Calificación de la erosión Zonificación
Grado
Erosión Ligera
Ligera
Erosión Moderada
Moderada
Erosión Severa
Severa
Erosión Muy Severa
Muy severa
Sin Evidencia de Erosión Sin Suelo con Afloramiento Rocoso Sin Suelo con Cuerpos de Agua Sin Suelo en Zonas Urbanas
Sin evidencia No suelo No suelo No suelo
Tipo Hídrica Eólica Hídrica y eólica Hídrica Eólica Hídrica y eólica Hídrica Eólica Hídrica y eólica Hídrica Eólica Hídrica y eólica Sin evidencia No suelo No suelo No suelo
Calificación 8 7 9 6 5 7 5 4 3 1 1 1 10 10 10 10
Tabla 9. Calificación de la amenaza por movimientos en masa Calificación de la amenaza
Calificación
Sin amenaza
10
Muy baja
8
Baja
6
Media
4
Alta
2
Muy alta
1
Valoración tomada de Cornare (2016)
49
Tabla 10. Calificación de la amenaza sísmica Nivel de la amenaza
Aceleración pico esperada (PGA)
Calificación
Muy baja Baja Media Alta Muy alta
100 150 200 250 300
10 7 5 3 1
Valoración tomada de Universidad Católica de Oriente (2014)
Tabla 11. Calificación del riesgo por inundación Nivel del riesgo
Calificación Cornare Calificación
Muy baja Baja Media Alta Muy alta
1 2 3 4 5
10 8 5 3 1
Valoración tomada de Cornare (2011)
Tabla 12. Calificación del riesgo por avenidas torrenciales Nivel del riesgo
Calificación Cornare
Calificación
Muy baja Baja Media Alta Muy alta
1 2 3 4 5
10 8 5 3 1
Valoración tomada de Cornare (2011)
Tabla 13. Calificación de la distancia a vías Rango de Distancia (Km) ≤ 0,5 0,51 - 1 1,01 - 2 2,01 - 3 3,01 - 5 5,01 - 7 7,01 - 10 10,01 - 15 15,01 - 20 > 20
50
Calificación 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Tabla 14. Calificación a la distancia a las subestaciones de conexión Rango de Distancia (Km)
Calificación
≤ 25
10
25 - 50
9
50 - 75
8
75 - 100
7
100 - 125
6
125 - 150
5
175 - 200
4
200 - 225
3
225 - 250
2
> 250
1
Tomado de estadísticas de varias partes del mundo y haciendo un análisis de distancias con la capa de subestaciones de Colombia.
La evaluación general de las restricciones técnicas se realizará de acuerdo a la siguiente calificación y pesos ponderados generados y pueden ser modificados a criterio de expertos. Se debe de tener en cuenta, que cuando cualquier variable evaluado tienen un valor de 1, no hay ponderación, sino que son zonas restrictivas totalmente, por ende, no son evaluadas con la Tabla 15. Tabla 15. Factores de ponderación de la calificación de los factores técnicos Factor
Factores físicos
Factor espacial
4.2.5
Peso
70
30
Variable
Peso
Formaciones geológicas
50
Geología estructural
20
Erosión
5
Amenaza por movimiento en masa
10
Amenaza sísmica
5
Riesgo por inundación
5
Avenidas torrenciales
5
Distancia a Infraestructura vial existente
50
Distancia a sitios de interconexión o subestaciones
50
Evaluación de restricciones ambientales
Las restricciones ambientales que deben considerarse en estos estudios ambientales se describen a continuación y en la Figura 14 se muestra el diagrama de flujo de la evaluación de las restricciones ambientales:
51
Restricciones ambientales normativas: Las restricciones ambientales normativas, hacen referencia a toda aquella restricción de cualquier índole ambiental está reglamentada que no es posible hacer ningún desarrollo de infraestructura o que tenga una destinación exclusiva diferente a un tipo de aprovechamiento en este caso hidroeléctrico, elementos que serán tenidos en cuenta son: zonas de biodiversidad sensible, tales como especies amenazadas, migratorias y endémicas; áreas protegidas, ecosistemas naturales, páramos, reservas forestales de Ley 2°. En este caso para Colombia las principales restricciones normativas se encuentran en la base de datos del Sistema de Información Ambiental de Colombia (SIAC), entre los que se encuentran los siguientes temas: Capas del Ministerio de ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS): • • • • • • • • • • • • • • •
Humedales RAMSAR Reserva Forestal Protectora Productora Cuenca Alta del Río Bogotá Reservas Forestales Ley 2da Limite Actual Reservas Forestales Ley 2da Sustracciones Zonificación Amazonia Resolución 1277-2014 Zonificación Amazonia Resolución 1925-2013 Zonificación Central Resolución 1922-2013 Zonificación Cocuy Resolución 1275-2014 Zonificación Serranía Los Motilones Resolución 1923-2013 Zonificación Pacifico Resolución 1926-2013 Zonificación Rio Magdalena Resolución 1924-2013 Zonificación Sierra Nevada de Santa Marta Resolución 1276-2014 Reserva de la Biosfera Sustracciones Paramo Jurisdicciones Santurban Berlín 1:25.000 Páramos 2012
Capas de Parques Nacionales Naturales de Colombia • • • • • • • • • •
Prioridades de Conservación Nacional CONPES 3680 Propuestas de Nuevas Áreas y Ampliaciones de Parques Nacionales Naturales Parques Nacionales Naturales Reservas Forestales Protectoras Nacionales Parque Natural Regional Reservas Forestales Protectoras Regionales Distrito Regional de Manejo Integrado Distrito de Conservación de Suelos Áreas de Recreación Reservas Naturales de la Sociedad Civil
Restricciones del componente abiótico: En general se hará referencia a la evaluación de los aspectos hídricos con la información disponible, variables como la escasez y potencial hidrogeológico.
52
Restricciones del componente abiótico: Coberturas de importancia estratégica, tales como ecosistemas estratégicos y coberturas boscosas. Restricciones componente socioeconómico: dentro de esta componente se pueden encontrar los siguientes elementos a considerar: • • • • • • • •
Centros poblados Población a reasentar Pérdida de actividad económica Conflicto sociopolítico Conflicto de orden público Afectaciones prediales por restitución de tierras, predios Baldíos de la nación Presencia de comunidades indígenas, rom y minorías. Presencia de comunidades negras, afrocolombianas, raizales y palenqueras.
En la evaluación de las restricciones ambientales, se toman como restricciones totales, las restricciones socioculturales y étnicas. Restricciones Inicioambientales normativas (RAN)
Asignar calificación a RAN
Restricciones Iniciocomponente biótico (RCA)
Asignar calificación a RCA
Restricciones Iniciocomponente abiótico (RCB)
Restricciones Iniciocomponente socioeconómico (RCS)
Asignar calificación a RCB
Calculo de capa de factor ambiental FA
Capa Inici FA o
Asignar calificación a RCS
Figura 14. Diagrama de flujo de evaluación de restricciones ambientales Las diferentes variables ambiental ambientales a evaluar en este tema se resumen en la siguiente tabla.
53
Tabla 16. Variables ambientales a evaluar Factor
Restricciones normativas (RAN)
Variable Humedales RAMSAR
Total
Reserva Forestal Protectora Productora Cuenca Alta del Río Bogotá
Total Parcial, dependiendo del uso estimado
Ley segunda de 1959
Reservas Forestales Ley 2da Sustracciones
Total
Ley segunda de 1959
Sistema nacional de áreas protegidas y su zonificación
Usos de la zonificación que tienen restricción total son: Uso de preservación, uso de restauración y usos de conocimiento. Los usos sin restricciones son: De uso sostenible y usos de disfrute
Decreto 2372 de 2010
Zonas de páramos
Total
Parques Nacionales Naturales de Colombia
Total
Zonas protegidas regionales
Restricciones componente biótico (RCB)
Restricciones componente socioeconómico (RCS)
Norma Ley del Sistema Nacional Ambiental (99 de 1993) Art. 2, Resolución 0138 del 31 de enero de 2014.
Reservas Forestales Ley 2da Limite Actual
Ecosistema estratégico
Restricciones componente abiótico (RCA)
Tipo de restricción para obras
Total Total o parcial dependiendo de la zonificación
Ley del Sistema Nacional Ambiental (99 de 1993) Artículo 329 del Decreto-ley 2811 de 1974
Decreto 2372 de 2010
Zonas de regulación hídrica
Parcial
Ronda hídrica
Parcial
Cuencas acueductos municipales
Parcial
-
Escasez
Parcial
-
Calidad del agua
Parcial
-
Potencial hidrogeológico
Parcial
-
Coberturas vegetales de importancia ecológica tales como: 3.1.1 Bosque denso 3.1.2 Bosque abierto 3.1.3 Bosque fragmentado 3.1.4 Bosque de galería y ripario 3.2.3 Vegetación secundaria o en transición
Parcial
-
Cabeceras municipales y centros poblados
Total
-
Presencia de comunidades indígenas, rom y minorías.
Total
Presencia de comunidades negras, afrocolombianas, raizales y palenqueras.
Total
Ley 21 de 1991, convenio 169 de la OIT Ley 21 de 1991, Convenio 169 de la OIT
La evaluación de cada uno de los parámetros ambientales evaluados, de la misma manera que en la evaluación técnica, se calificará de 1 a 10, siendo 1 el valor totalmente restrictivo ambientalmente y 10 el valor más favorable o de menos impacto. A 54
continuación, se presentan las tablas de calificación de cada una de las variables que se analizan en el componente ambiental. Tabla 17. Calificación de las restricciones ambientales normativas Categoría o norma
Calificación
Humedades
1
Uso de protección, uso de preservación, uso de Reservas Forestales restauración y usos de conocimiento. Ley 2da Limite Actual De uso sostenible y usos de disfrute
1 10
Reservas Forestales Ley 2da Sustracciones
1
Zonas de páramo
1
Parques Nacionales Naturales de Colombia
1
Zonas protegidas regionales
Zona de protección
1
Zona de restauración
5
Zona de desarrollo
7
Ecosistema estratégico
1
Zonas de regulación hídrica
3
Rondas hídricas
1
Tabla 18. Calificación de las restricciones del componente abiótico Categoría
Calificación
Cuencas acueductos municipales
Escasez
Calidad del agua
Potencial hidrogeológico
3 Sin demanda
10
Demanda no significativa
10
Demanda muy baja
8
Demanda baja Demanda media Demanda alta Alta
7 5 3 5
Media
7
Baja
10
Importancia alta
4
Importancia media
6
Importancia baja
10
55
Tabla 19. Calificación de las restricciones del componente biótico Categoría o norma
Coberturas vegetales
Calificación
3.1.1 Bosque denso
5
3.1.2 Bosque abierto
7
3.1.3 Bosque fragmentado
7
3.1.4 Bosque de galería y ripario 3.2.3 Vegetaciòn secundaria o en transición
8 8
Tabla 20. Calificación de las restricciones del componente socioeconómico Categoría
Calificación
Cabeceras municipales y centros poblados
5
Presencia de comunidades indígenas, rom y minorías.
1
Presencia de comunidades negras, afrocolombianas, raizales y palenqueras.
1
Cada una de las capas aquí relacionadas, debe evaluarse y calificarse según los criterios antes descritos, además se deben agrupar las restrictivas, es decir, las que tienen valor de 1 y las demás se promedian. Para realizar la evaluación general de las restricciones ambientales, se realiza de acuerdo a la siguiente calificación y pesos ponderados de acuerdo a criterios de expertos:
56
Tabla 21. Factores de ponderación de la calificación de las restricciones ambientales Factor
Peso
Variable
Peso
Humedales RAMSAR
-
Reserva Forestal Protectora Productora Cuenca Alta del Río Bogotá
-
Reservas Forestales Ley 2da Limite Actual
35
Reservas Forestales Ley 2da Sustracciones Restricciones normativas (RAN)
25
Sistema nacional de áreas protegidas y su zonificación
35
Zonas de páramos
-
Parques Nacionales Naturales de Colombia
-
Ecosistema estratégico
-
Zonas protegidas regionales
-
Zonas de regulación hídrica
30
Ronda hídrica Restricciones componente abiótico (RCA)
Restricciones componente biótico (RCB)
25
25
-
Cuencas acueductos municipales
40
Escasez
30
Potencial hidrogeológico
30
Coberturas vegetales de importancia ecológica tales como: 3.1.1 Bosque denso 3.1.2 Bosque abierto 3.1.3 Bosque fragmentado 3.1.4 Bosque de galería y ripario 3.2.3 Vegetación secundaria o en transición
100
Cabeceras municipales y centros poblados Restricciones componente socioeconómico (RCS)
25
Presencia de comunidades indígenas, rom y minorías.
100
Presencia de comunidades negras, afrocolombianas, raizales y palenqueras.
Se debe de tener en cuenta, que cuando cualquier variable evaluado tienen un valor de 1, no hay ponderación, sino que son zonas restrictivas totalmente, por ende, no son evaluadas con la Tabla 22. 4.2.6
Evaluación de alternativas de generación hidroeléctrica en zonas aptas
Para evaluar las zonas aptas de generación aptas, se procede a cruzar la información anterior, donde se cruzan las zonas restrictivas, tanto técnicas como ambientales, con las capas de factor técnico (FT) y factor de restricciones ambientales (FA), y las zonas con mayor potencial hidroeléctrico, para definir las zonas aptas de mayor y posibilidad de desarrollo hidroeléctrico. En la Figura 15 se presenta el esquema de procesamiento.
57
Zona(s) deInicio mayor potencial hidroeléctrico
Capa deInicio factor técnico económico FT
Capa de factor Inicioambiental FA
Intersección de las capas
Reclasificación de las capas
Capa conInicio zonas aptas y potencial de desarrollo hidroeléctrico alto
Capa de restricciones técnica Inicio total
Capa deInicio restricciones ambientales total
Figura 15. Diagrama de flujo del cruce de capas para generar las zonas aptas con potencial de desarrollo hidroeléctrico alto La evaluación general de las restricciones técnicas y ambientales se realizará de acuerdo la calificación y pesos ponderados generados en la Tabla 22 y pueden ser modificados a criterios de expertos. Tabla 22. Factores de ponderación de la calificación de los factores técnicos y ambientales Factor
Peso
Factor técnico
60%
Factor ambiental
40%
Se debe de tener en cuenta, que cuando cualquier variable evaluado tienen un valor de 1, no hay ponderación, sino que son zonas restrictivas totalmente, por ende, no son evaluadas con la Tabla 22. 4.2.7
Presentación del modelo generado
A continuación, se presentarán los diferentes modelos y procesos generados para la ejecución de la metodología utilizando la plataforma de sistemas de información geográfica en ArcGIS, en su mayoría. 4.2.7.1 Estructura General En general para procesar los modelos, se debe tener organizada la información y para esto se debe tener una estructura de directorios clara y definida, pues los modelos generados se les predetermina tanto nombres, como formatos y rutas de ubicación de 58
entrada y salida de datos. Por tanto, la estructura propuesta para la modelación del potencial hidroeléctrico factible ese encuentra en la siguiente tabla: Tabla 23. Carpeta raíz
Carpeta
Estructura de la información del modelo Subcarpeta
59
Archivos
Carpeta raĂz
Carpeta
Subcarpeta
Archivos
4.2.7.2 Modelo de procesamiento del MDT En la Figura 16, se presenta el diagrama del modelo construido en ArcGIS, para el procesamiento del modelo digital de terreno, segĂşn la estructura presentada anteriormente.
60
Figura 16. Modelo del procesamiento del modelo digital de terreno 4.2.7.3 Modelo de procesamiento del estudio hidroclimalógico En las siguientes tres figuras se presentan los diagramas de los modelos generados en ArcGis para el procesamiento del estudio hidroclimatológico. Se decidió hacer tres subrutinas que se describen a continuación: En el modelo de la Figura 17 se calcula la precipitación media, en el modelo de la Figura 18, se calcula el caudal medio multianual por tres métodos de evapotranspiración (Budyco, factores regional y turc) y el modelo de la Figura 19, se calcula el caudal ambiental, para cada método de evapotranspiración, además en la tabla de las estaciones de caudal, se coloca el valor de Qmed por cada método, para comparar y decidir con cual se ajusta más.
Figura 17. Modelo hidroclimatológico número 1
61
Figura 18. Modelo hidroclimatológico número 2
Figura 19. Modelo hidroclimatológico número 3 4.2.7.4 Modelo de procesamiento del cálculo del potencial hidroeléctrico En la Figura 20, se presenta el modelo generado para determinar el potencial hidroeléctrico del cauce principal de la cuenca. Este modelo, genera una capa de puntos pixel a pixel sobre el cauce principal, con los campos de: áreas acumuladas, elevación, caudal medio (con el método de Turc), coordenadas x,y. Con esta capa, se debe procesar para el cálculo del potencial hidroeléctrico pixel a pixel y construir las curvas de potencial en todo el cauce, para así generar posteriormente las zonas con mayor y menor potencial hidroeléctrico. El valor analizado para estimar el número de pixeles de área acumuladas a partir, del cual se generan los cauces, tuvo un valor de 200, este valor se obtuvo de analizar el valor de áreas acumuladas donde ocurre la primera confluencia de dos quebradas después del nacimiento, según el drenaje de la cartografía 1:25.000. El valor de orden de Strhaler a partir del cual se genera el cauce o los cauces principales, se tomó también un valor de 200, pues después de varias simulaciones, este valor es el que correspondía o se 62
ajustaba mejor para generar el cauce principal, basados en la similitud con la cartografía base. Después de correr este modelo, es necesario depurar los puntos, es decir, borrar los puntos que no correspondan con el cauce principal, se exporta como una tabla y en un programa de hoja de cálculo se organizan los datos de menor a mayor área acumulada, se calculan las distancias entre puntos y se calcula el potencial hidroeléctrico para todos los puntos.
Figura 20. Modelo potencial hidroeléctrico 4.2.7.5 Modelo de procesamiento de evaluación de restricciones técnicas Inicialmente, se debe analizar con que información se cuenta, posteriormente clasificarla según el tipo de información, cada uno de los valores en esta metodología será propuesto de escala de 0 a 10, siendo 0 el valor no factible y 10 el valor más apto.
63
Figura 21. Modelo para evaluar las restricciones técnicas
4.2.7.6 Modelo de procesamiento de evaluación de restricciones ambientales En la Figura 22, se presentan el modelo empleado para hacer la evaluación de las variables restrictivas ambientalmente, las variables de entrada ya fueron previamente preprocesadas y calificadas, según teniendo en cuenta la metodología propuesta.
64
Figura 22. Modelo para evaluar las restricciones ambientales 4.2.7.7 Modelo de procesamiento de evaluación de zonas de alto potencial hidroeléctrico factibles En el modelo de la siguiente figura se muestra un esquema básico de cruce entre los dos factores, factor técnico y factor ambiental., para finalmente generar el mapa de zonificación ambiental y técnica con zonas de potencial hidroeléctrico.
Figura 23. Modelo para evaluar las zonas de aprovechamiento hidroeléctrico
65
5 CASO DE ESTUDIO CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO NEGRO EN ANTIOQUIA - COLOMBIA 5.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CASO DE ESTUDIO El caso de estudio, en el cual se realizará el análisis del potencial hidroeléctrico, técnica y ambientalmente, será la cuenca del Río Negro, ubicado en Colombia, al oriente del departamento de Antioquia, que actualmente tiene un gran desarrollo hidroeléctrico y su potencial sigue siendo considerable. La cuenca del Río Negro tiene una superficie aproximada de 92.474 has, de las cuales 89.011, es decir, un 96.2% del área se encuentran en jurisdicción de la Corporación Autónoma Regional de las Cuencas de los Ríos Negro y Nare (Cornare) y 3.463 has restantes, es decir, un 3.74% corresponde a la jurisdicción de la Corporación Autónoma Regional del Centro de Antioquia (Corantioquia). Esta es la cuenca más densamente poblada de toda la jurisdicción, ya que en ella tienen asiento las cabeceras urbanas de los municipios de Rionegro, El Carmen de Viboral, La Ceja, El Retiro, San Vicente, El Santuario, Marinilla y Guarne, y parte de los municipios de El Peñol y Envigado (Cornare, 2016).
Figura 24. Mapa de localización de la cuenca del Río Negro 66
En total suman 375.082 habitantes, que comparado con el total de la región que es de aproximadamente 650.000, representan el 57%. La fuerte presión al que es sometido el recurso hídrico en la cuenca; procesos como la deforestación acelerada, el rápido crecimiento poblacional y el desarrollo de actividades económicas que requieren considerables volúmenes de agua, ha generado limitaciones en la disponibilidad y calidad de las aguas superficiales para su aprovechamiento (el 60% de la carga contaminante total de la región) (Cornare, 2016). La información climática, tiene una precipitación media de 2.217mm/año, evaporación de 816 mm/año y un caudal medio de 39,67 m³/s. Por sus condiciones climáticas, geomorfológicas y de vegetación, es una zona productora de aguas. Provee de este recurso a la población e industrias localizadas en el Valle de San Nicolás, igualmente mediante trasvase de los embalses de la Fe y Piedras Blancas abastece cerca del 30% del acueducto de Área Metropolitana del Valle de Aburrá. También surte de agua al sistema interconectado de los Embalses Peñol – Guatapé, que genera cerca de la tercera parte de la energía hidroeléctrica del país (Cornare, 2016). La autoridad ambiental Cornare, priorizó cuencas que surten los acueductos municipales, para ello formularon Planes de Ordenación y manejo de la Cuenca hidrográfica (POMCA) para las siguientes 13 microcuencas, así: en el Carmen de Viboral la cuenca Cimarronas 3.965 ha; en El Retiro el Río Pantanillo con 4.147 ha; en Santuario, Bodegas 494 ha y El Salto 457; en Guarne La Brizuela con 731 ha; en La Ceja la Quebrada La Pereira con 2.475 ha; en La Unión las cuencas de Chuscalito, La Espinosa y la Madera con 562 ha, 1152 ha y 1993 ha respectivamente; en Marinilla Barbacoas y La Bolsa con 1.341 ha y 877 ha, respectivamente; en Rionegro la cuenca de Abreo-Malpaso con 774 ha; y en San Vicente La Microcuenca La Palma con 309 ha. Además de 4 adicionales por la fuerte presión en el recurso de los acueductos veredales o multiveredales, financiadas por la Gobernación de Antioquia y son: La Agudelo ubicada en el municipio de El Retiro, 4.551 ha; La Aldana perteneciente a los municipios de El Santuario y El Carmen de Viboral, con 1.080 ha; El Tablazo de Rionegro, con 961 ha y La Honda de Guarne, con 2.427 ha (Cornare, 2016).
5.2 INFORMACIÓN DISPONIBLE 5.2.1 • •
•
Cartografía base Se cuenta con el modelo digital de terreno de resolución de 30 m, descargado de la NASA, ASTER (Advances Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) (https://asterweb.jpl.nasa.gov/gdem.asp). Red hídrica de la zona de estudio en la misma escala de la topografía, red vial, división política de departamentos, municipios (escala 1:25.000), tomado del geoportal del Instituto Geográfico Agustín Codazzi – IGAC (http://www.igac.gov.co/wps/portal/igac/raiz/iniciohome/MapasdeColombia/ Descargas) División veredal y predial, tomado de la página de Catastro Departamental de Antioquia (https://catastro.antioquia.gov.co/web/guest/inicio)
67
5.2.2
Información hidroclimatológica
La información hidrológica y del comportamiento de las variables climáticas fue analizada a partir de la información de estaciones del IDEAM (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales) y otras entidades, disponible en línea en la página del SIRH (Sistema de Información del Recurso Hídrico http://sirh.ideam.gov.co:8230/Sirh/faces/observatorio.jspx), del IDEAM, Minambiental de la República de Colombia. En área de influencia se encontraron 20 estaciones meteorológicas y dos estaciones hidrológicas. En la Tabla 24 Tabla 1y en la Figura 25, se presentan.
Figura 25. Mapa de localización de las estaciones hidroclimatológicas La variación espacial de las variables precipitación, temperatura y evapotranspiración en la zona de influencia del proyecto fue tomada del estudio “Cuentas Físicas de Agua en la Jurisdicción de Cornare”, específicamente de la subregión del Altiplano, que corresponde para la zona interés. Para el análisis, fueron descartadas 3 estaciones de precipitación, que fueron: Los Salados y Playa El Pantanillo por no estar disponible la información y la Estación El Carmen, por tener un período de registro muy bajo (11 meses).
68
Tabla 24. Corriente
Codigo
Municipio
Estaciones con información hidrometeorológica en el área de influencia del proyecto. Nombre de la estacion
Coordenadas geográficas
Período de registro Variables
Este
Norte
Inicial
Final
Tiempo de registro 41 años 8 meses 39 años 8 meses 39 años 7 meses 39 años 8 meses 40 años 2 meses 39 años 2 meses 38 años 1 mes 38 años 1 mes 35 años 7 meses
Río Nare
2308021 El Retiro
FE_LA
75° 30' 0,045" W
6° 5' 59,983" N
Precipitación
1948/04
1989/12
Río Negro
2308022 Guarne
SEVERA_LA
75° 27' 0,048" W
6° 15' 59,985" N
Precipitación
1948/04
1987/12
Río Negro
2308023 El Retiro
PALMAS_LAS
75° 32' 0,045" W
6° 8' 59,983" N
Precipitación
1948/05
1987/12
Río Negro
2308024 Rionegro
VASCONIA
75° 29' 0,046" W
6° 11' 59,984" N
Precipitación
1948/04
1987/12
Río Negro
2308025 El Retiro
RETIRO_EL
75° 31' 0,046" W
6° 2' 59,983" N
Precipitación
1949/10
1989/12
Río Negro
2308026 Guarne
MOSCA_LA
75° 28' 0,051" W
6° 18' 59,985" N
Precipitación
1949/10
1987/12
Río Negro
2308027 Rionegro
RIONEGRO_LA _MACARE
75° 22' 0,047" W
6° 8' 59,986" N
Precipitación
1949/11
1987/12
Río Negro
2308028 El Retiro
CHUSCAL
75° 22' 0,047" W
6° 8' 59,986" N
Precipitación
1949/11
1987/12
Río Negro
2308029 Rionegro
MONTIJO
75° 26' 0,045" W
6° 7' 59,983" N
Precipitación
1953/05
1988/12
Río Negro
2308030
CARMEN_EL
75° 20' 0,044" W
6° 4' 59,985" N
Precipitación
1955/01
1955/12 11 meses
RIOABAJO
75° 19' 0,049" W
6° 14' 59,987" N
Precipitación
1959/01
1987/12
SANTUARIO
75° 16' 0,047" W
6° 7' 59,987" N
Precipitación
1959/01
SAN_VICENTE
75° 20' 0,048" W
6° 16' 59,985" N
Precipitación
1959/01
Río Nare Río Negro Río Negro
El Carmen de Viboral San 2308034 Vicente El 2308035 Santuario San 2308038 Vicente
28 años 11 meses 29 años 1988/11 10 meses 29 años 1988/12 11 meses
Río Negro
2308060 El Retiro
SALADOS_LOS
75° 30' 0,044" W
6° 1' 59,982" N
Precipitación
ND
ND
Río Negro
2308064 Marinilla
MARINILLA
75° 19' 40,847" W
6° 10' 15,885" N
Precipitación
1973/06
2017/02
75° 20' 8,244" W
6° 4' 25,587" N
Precipitación
1973/06
75° 27' 0,043" W
5° 57' 59,985" N
Precipitación
ND
Q. La El Carmen 2308065 Cimarrona de Viboral Río Nare
2308096 La Ceja
CAMPOALEGR E PLAYA_LA_PA NTANILL
69
ND
43 años 8 meses 43 años 8 2017/02 meses ND
ND
Cota (m.s.n.m.)
Promedio mensual multianual Q med (m³/seg)
Q máx (m³/seg)
Q mín (m³/seg)
IRH*
Tipo de estación
2150
166,12
434,40
1,70 128,3 Pluviográfica
2170
146,55
406,60
1,30 114,9 Pluviográfica
2495
157,02
452,70
5,00 126,3 Pluviográfica
2510
182,00
531,40
3,00 142,7 Pluviográfica
2190
178,77
443,60
12,10 133,9 Pluviográfica
2250
156,26
445,10
0,50 131,0 Pluviográfica
2070
160,92
424,50
7,20 131,3 Pluviográfica
2290
167,79
469,10
5,60 125,9 Pluviográfica
2098
162,54
492,00
7,00 130,3 Pluviográfica
2100
248,58
362,00
88,00 118,0 Pluviométrica
2070
165,51
439,20
1,40 130,8 Pluviográfica
2150
230,76
625,50
26,40 152,1 Pluviométrica
2155
178,23
558,00
6,00 161,5 Pluviométrica
2600
0,00
0,00
2150
168,82
790,00
1,00 139,5 Pluviométrica
1850
226,13
616,00
0,00 165,0 Pluviométrica
2380
0,00
0,00
0,00
0,00
0,0 Pluviométrica
0,0 Pluviográfica
Corriente
Codigo
Municipio
Nombre de la estacion
Coordenadas geográficas
Período de registro Variables
Este
Norte
Inicial
Final
Tiempo de registro
Cota (m.s.n.m.)
57 años 8 meses
2125
161,16
596,10
0,00 117,4
Agrometeorol ogica
2157
163,61
734,10
0,40 121,8
Sinóptica principal
1250
217,35
594,40
9,80 155,0 Pluviográfica
820
7,31
40,51
0,50
6,4 Limnigráfica
650
25,76
81,54
8,18
18,2 Limnigráfica
Río Negro
2308504 Rionegro
SELVA_LA
75° 24' 53,045" W
6° 7' 53,986" N
Precipitacion, Evaporación
1958/05
2014/01
Río Negro
2308520 Rionegro
APTO J M CORDOVA
75° 25' 33,045" W
6° 10' 6,984" N
Precipitacion, Evaporación
1978/02
2017/02 39 años
Río Negro
2308092
SANTUARIO
75° 16' 24,945" W
6° 7' 59,986" N
Precipitación
1992/06
2017/02
Río Negro
2308715 Rionegro
PTE REAL
75° 22' 47,945" W
6° 8' 36,186" N
Caudal
1965/01
Río Negro
2308783 Rionegro
FRESERA LA
75° 21' 42,088" W
6° 10' 49,152" N
Caudal
1994/01
El Santuario
*/ Índice de retención y regulación hídrica - IRH
70
28 años 8 meses 48 años 2014/12 11 meses 19 años 2014/12 11 meses
Promedio mensual multianual Q med (m³/seg)
Q máx (m³/seg)
Q mín (m³/seg)
IRH*
Tipo de estación
5.2.3
Información técnica
La información técnica disponible utilizada para el presente estudio se relaciona a continuación: • • • • •
•
5.2.4
En el tema de geología se tomó del Mapa Geológico de Colombia (2015), publicado por el Servicio Geológico Colombiano (SGC). Capas como: unidad geológica o también llamadas unidades cronoestratigráficas y las fallas. Capa de erosión se descargó del catálogo de mapas del Sistema de información ambiental de Colombia – SIAC, escala 1:100.000 para Colombia del año 2011. (http://www.siac.gov.co/Catalogo_mapas.html) Amenazas tales como: por movimientos en masa, sísmica, riesgo por inundación y avenida torrencial (Descargada del servidor de Cornare). Ubicación de posibles sitios de interconexión. Sitios de subestaciones (http://sig.simec.gov.co/GeoPortal/Servicios/Geoservicios) Infraestructura vial y en general de acceso, además de otros proyectos, como embalses existentes, tomado del geoportal del IGAC (http://www.igac.gov.co/wps/portal/igac/raiz/iniciohome/MapasdeColombia/ Descargas) Información de otros proyectos tales como: Minería, infraestructura, hidrocarburos y de generación y transmisión de energía, se descargó del catálogo del SIAC (http://www.siac.gov.co/Catalogo_mapas.html) Información ambiental
De la información ambiental se cuenta con tres fuentes principales de información: el SIAC e IGAC a nivel nacional, y la otra es Cornare a nivel regional de la cuenca, ambas bases de datos espaciales son consultadas por las autoridades ambientales para el licenciamiento de proyectos. La información disponible y que se utilizará en el caso de estudio se describe a continuación: Tabla 25. Medio
Abiótico
Información ambiental utilizada en el caso de estudio. Descripción de la Información
Fuente de información
Mapa de suelos a nivel nacional escala 1:100.000. Tomado del Estudio General de Suelos y IGAC, 2007 Zonificación de Tierras del Departamento de Antioquia Capa de la Importancia del agua subterránea. Cartografía POMCAS de Valles de San Nicolás. Cornare, 2012 Escala 1:25.000 Uso potencial del suelo. Cartografía POMCAS de Cornare, 2012 Valles de San Nicolás. Escala 1:25.000 Servidor de Índices de escasez del agua Cornare, 2017 Servidor de Zonas de regulación hídrica Cornare, 2017 71
Fuente de información Servidor de Ocupaciones de cauce Cornare, 2017 Puntos de acueductos veredales y sus cuencas Servidor de asociadas Cornare, 2017 Mapa de coberturas de la tierra de Colombia, escala IDEAM, 2009 1: 100.000, del 2005 – 2009. Zonas de protección. Cartografía POMCAS de Valles Cornare, 2012 de San Nicolás. Escala 1:25.000 Reservas Forestales Ley 2ª Límite actual. Ministerio SIAC de Ambiente y Desarrollo territorial - MADS Reservas Forestales Ley 2ª Sustracciones de reserva concedidas. Ministerio de Ambiente y Desarrollo SIAC territorial - MADS Biótico Servidor de Límite del SIRAP (Sistema de áreas protegidas) Cornare, 2017 Servidor de Páramos protegidos Cornare, 2017 Acuerdos de reglamentación ambiental, como el: Servidor de 250 de 2011 (Se establecen determinantes Cornare, 2017 ambientales para ordenación de cuencas) Acuerdo 251 de 2011 (Se establecen determinantes Servidor de ambientales para rondas hídricas y áreas de retiros Cornare, 2017 de quebradas y nacimientos) A nivel veredal se encuentran los siguientes parámetros: • Escolaridad • Estadísticas por hogares Servidor de • Estadísticas de población Cornare, 2017 • Estadísticas de pobreza Socioeconómico • Estadísticas de proyección de la población • Estadísticas de servicios públicos • Estadísticas de viviendas Presencia de comunidades indígenas, rom y SIAC minorías. Presencia de comunidades negras, SIAC afrocolombianas, raizales y palenqueras. Medio
5.2.5
Descripción de la Información
Procesamiento de información
Utilizando la metodología propuesta en el capítulo anterior se ha desarrollado aplicaciones en SIG para el procesamiento de información de la siguiente manera: • • •
Procesamiento del modelo digital de terreno Estudio hidrológico y disponibilidad hídrica Estimación del potencial hidroeléctrico del cauce 72
• • • •
Evaluación de restricciones técnica Evaluación de restricciones ambientales Evaluación de alternativas Generación de viables para desarrollo hidroeléctrico
En este orden de ideas, se presentan a continuación cada uno de los procesos y resultados por módulo.
5.3 RESULTADO DEL PROCESAMIENTO DEL MODELO DIGITAL DE TERRENO En la Figura 26, se presentan desplegadas las variables de entrada, que hacen referencia al modelo digital de terreno (MDT) formato raster y el punto de salida de la cuenca, formato shapefile, tipo punto. En la Figura 27, se presentan las diferentes capas generadas automáticamente aplicando el modelo de procesamiento del MDT, que corresponden a: el modelo digital de terreno corregido (mdtcor), la capa de pendientes (pendientes), capa de direcciones de flujo (dirflujo), capa de áreas acumuladas (aacum), capa de la cuenca en formato raster (cuenca) y la cuenca en formato shapefile, tipo polígono (Cuencahidrografica).
Figura 26. Capas de entrada para el procesamiento del modelo digital de terreno
73
MDT corregido
Pendientes
Dirección de flujo
Áreas acumuladas
Cuenca hidrográfica (raster)
Cuenca hidrográfica (shapefile)
Figura 27. Capas de salida para el procesamiento del modelo digital de terreno
5.4 RESULTADO DEL ESTUDIO HIDROLÓGICO Y DISPONIBILIDAD HÍDRICA Con la información disponible de las estaciones seleccionadas, según el numeral 5.2.2 se analiza y determina que estaciones utilizar, como se mencionó se tomarán 17 estaciones de precipitación, con información disponible y registros de caudales medios mensuales de al menos 10 años y se calibrará con las estaciones de caudales disponibles 74
en este caso serán dos, citadas en el numeral 5.2.2., la capa de precipitación se llamará “EstacionPrecipitación.shp” y la de caudales “EstacionCaudal.shp”, ubicada en la carpeta de entradas del módulo 02 de hidrología, cada una de estas capas tendrá el valor medio mensual multianual que resulta del cálculo de la serio de datos, campo llamado “Qmedio”, tipo doble y estará en m³/seg.
MDT corregido
Áreas acumuladas
Cuenca hidrográfica (shapefile)
Mapas de Estaciones
Campos de la capa de las estaciones de precipitación
Campos de la capa de las estaciones de caudal
Figura 28. Capas de entrada del modelo hidroclimatológico 75
El primer resultado es el mapa de los polígonos de Thiessen y la tabla con el valor de precipitación media de la cuenca, que se presenta en la Figura 29. El valor de precipitación media es: 2140,45 mm/año
Figura 29. Polígonos de Thiessen y precipitación media En la Figura 30 se presentan las diferentes capas generadas como resultado del modelo hidrometeorológico, como son: Evapotranspiración potencial, temperatura media, evapotranspiración real calculada con los métodos de: Budyco, Turc y Factor regional y calculado para los mismos métodos los mapas de caudales medios y caudales ambientales. Para el caso de estudio se utilizó el método de Salazar (2009), citado por Parra (2012) para el cálculo del caudal ambiental, que corresponde al 10% del valor del caudal medio mensual multianual del río.
76
Evapotranspiraci贸n potencial
Temperatura media
Evapotranspiraci贸n real Budyco
Evapotranspiraci贸n real Turc
Evapotranspiraci贸n real Factor regional
Caudal medio (Budyco)
77
Caudal medio (Factor regional)
Caudal medio (Turc)
Caudal ambiental (Budyco)
Caudal ambiental (Factor regional)
Caudal medio (Turc)
Figura 30. Capas de salida del modelo hidroclimatológico Una vez definidos los mapas de caudales medios generados para cada uno de los métodos de evapotranspiración real, se generó en la capa de estaciones de caudal, por medio de una consulta de los datos raster sobre la capa de cada una de los caudales medios generados, el valor calculado en este punto, como se muestra en la siguiente figura. Donde se muestra el caudal medio medido para la estación La Fresera y Puente real (Qmedio) y los valores calculados con el modelo, con las diferentes ecuaciones (qmed_bud, qmed_fr, qmed_tur). 78
Figura 31. Tabla comparativa de caudal medido y calculado Con este comparativo cada usuario puede definir que método seleccionar para continuar con el estudio, sin duda, el método más aproximado es el calculado con ETr Turc.
5.5 RESULTADO DEL ESTUDIO DEL POTENCIAL HIDROELÉCTRICO En la Figura 32, se presentan las variables de entrada del modelo de evaluación del potencial hidroeléctrico.
MDT corregido
Áreas acumuladas
Caudal medio (Turc)
Dirección de flujo
Figura 32. Capas de entrada del modelo de potencial hidroeléctrico A continuación, se presentan los resultados generados del modelo del potencial hidroeléctrico.
79
Áreas acumuladas mayores a 200
Orden de cauce de Strahler
Cauce principal orden de Strahler Mayor a 200
Capa de Puntos de cauce principal
Donde: POINTID: número de indicador único; GRID_CODE: valor de área acumulada; mdtcor: Valor de la eelvación del modelo digital; qmed_tur: vlaor del caudal medio con el método de Turc; X: Valor de la coordenada X (m); Y: Valor de la coordenada Y (m) Campos generados en la capa de puntos del cauce principal
Figura 33. Capas de salida del modelo hidroeléctrico A la capa de puntos generados, se requirió hacer un procesamiento posterior en Excel o en cualquier hoja electrónica, se calculó el potencial hidroeléctrico utilizando la ecuación de la Figura 6 y se analizaron los diferentes pasos y tamaños de deltas para evaluar la caída de altura entre los puntos del río, de acuerdo al número de pixeles, de la siguiente manera: Tabla 26. Tamaños de pasos analizados para evaluar el potencial hidroeléctrico
Número de pixel Paso 1 Paso 2 Paso 3
Distancia en Km de longitud Mínima Media Máxima 0,03 0,04 0,04 0,06 0,07 0,09 0,09 0,11 0,13 80
Número de pixel Paso 4 Paso 5 Paso 10 Paso 20 Paso 30 Paso 50 Paso 100
Distancia en Km de longitud Mínima Media Máxima 0,12 0,14 0,17 0,15 0,18 0,22 0,31 0,36 0,44 0,62 0,72 0,87 0,92 1,08 1,29 1,54 1,80 2,10 3,13 3,60 3,99
Los resultados generados para identificar las zonas con mayor potencial del Río Negro, se pueden presentar y explicar de una mejor manera en la Figura 34. En esta gráfica se pueden observar claramente tres zonas de potencial hidroeléctrico que son: Zona de potencial hidroeléctrico alto: • •
Potencial hidroeléctrico máximo: 198,4 MW Longitud del cauce: entre 0 y 6.7 km del cauce
Zona de potencial hidroeléctrico medio: • •
Potencial hidroeléctrico máximo: 37,09 MW Longitud del cauce: entre 22,48 y 35,09 km del cauce
Zona de potencial hidroeléctrico bajo: • •
Potencial hidroeléctrico máximo: 3,55 MW Longitud del cauce: entre 14,92 y 18,41 km del cauce
El resto de zonas prácticamente son zonas sin ningún potencial, que eventualmente dependiente del tamaño del proyecto podrían ser zonas donde se ubiquen obras de infraestructura debido a la poca caída (bajas pendientes) o poco caudal. Esta información se pasó al mapa y se establecieron estas zonas potenciales del río, se presenta en la Figura 35.
81
Potencial hidroeléctrico del cauce 200
Potencial hidroeléctrico teórico (MW)
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 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 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67
Pot. Hid. Bajo
Pot. Hid. Alto
Pot. Hid. Medio Longitud del cauce principal (km)
PH Paso 1
PH Paso 2
PH Paso 3
PH Paso 4
PH Paso 5
PH Paso 10
Figura 34. Evaluación del potencial hidroeléctrico del cauce del Río Negro
82
PH Paso 20
PH Paso 30
PH Paso 50
PH Paso 100
Figura 35. Mapa de evaluación del potencial hidroeléctrico del cauce del Río Negro
83
5.6 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN TÉCNICA Para realizar la evaluación de las restricciones o variables técnicas, se evaluaron las capas y fuentes de información que se presenta a continuación. Tabla 27. Calificación de la geología, para la cuenca del Río Negro Símbolo
Nombre
Edad
Unidad Geológica Integrada
Clase
Calificación
Q-ca*
Abanicos aluviales y depósitos coluviales
Cuaternario
SD
1
DC1-Mmg4
Anfibolitas granatíferas
DevónicoMisisípico
Anfibolita de Caldas
Q1-l*
Arcillas, turbas, y arcillas arenosas con niveles delgados de gravas. Localmente, capas de depósitos de diatomeas.
Pleistoceno
Sedimentitas de La Fe
K1-VCm5
Basaltos y andesitas intercalados con arenitas lodosas líticas, lodolitas carbonosas, arenitas feldespáticas, calizas y limolitas silíceas.
Cretácico Inferior
Formación Quebradagrande, Miembro Volcánico
Q-al*
Depósitos aluviales y de llanuras aluviales
Cuaternario
SD
T-Pu3
Dunitas, serpentinitas y esquistos talcosos.
Triásico
Dunita de Medellín
R4
8
T-Mbg3
Esquistos grafíticos, cuarzomoscovíticos, cloríticos y anfibólicos; filitas; cuarcitas; mármoles, y serpentinitas.
Triásico
Grupo Cajamarca
R4
8
K1-Pm
Gabros bandeados isotrópicos y dioritas
Cretácico Inferior
SD
R5
9
T-Mmg3
Gneises cuarzofeldespáticos algunos con sillimanita, cordierita y hornblenda; anfibolitas; migmatitas; esquistos, y mármoles.
Triásico
SD
R5
9
T-Mag3
Gneises cuarzofeldespáticos, algunos con sillimanita y cordierita; metatonalitas; anfibolitas; granulitas, y migmatitas.
Triásico
Gneis de La Ceja
R5
9
J-Pi
Granodioritas que varían de sienogranitos a tonalitas y de cuarzomonzonitas a cuarzomonzodioritas
Jurásico
SD
R5
9
T-Pi
Granodioritas, cuarzomonzonitas y granitos alcalinos con variaciones a dioritas y tonalitas.
Jurásico
Stock de El Buey
R5
9
K2-Pi
Granodioritas, tonalitas y cuarzodioritas.
Cretácico Superior
Batolito Antioqueño
R5
9
O-Pf4
Ortogneises graníticos
Ordovácico
Ortogneis de La Miel
R5
9
Q-t*
Terrazas aluviales
Cuaternario
SD
K1-Pf
Tonalitas y granitos
Cretácico Inferior
Stock de La Ursula
R5
9
1
R5
9
1
1 R5
9
*/ Este tipo de unidades geológicas como son: los depósitos, abanicos, terrazas aluviales y coluviales, no tienen clasificación porque debido a su comportamiento estructural tan inestable no es posible hacer pruebas de resistencia, por este motivo presentan la calificación más baja. 84
Formaciones geológicas
Calificación de la geología
Figura 36. Calificación de la geología
Fallas geológicas
Calificación de las fallas geológicas
Figura 37. Calificación de las fallas
Mapa de erosión
Calificación de la erosión
Figura 38. Calificación de la erosión
85
Amenaza por movimiento en masa (AMM)
Calificación de la AMM
Figura 39. Calificación de la amenaza por movimientos en masa
Amenaza sísmica
Calificación de la amenaza sísmica
Figura 40. Calificación de la amenaza sísmica
Riesgo por inundación
Calificación del riesgo por inundación
Figura 41. Calificación del riesgo por inundación
86
Mapa del riesgo por torrencialidad
Calificación del riesgo por torrencialidad
Figura 42. Calificación del riesgo por torrencialidad
Mapa de distancia a las vías
Calificación de la distancia a las vías
Figura 43. Calificación de la distancia a las vías
Distancia a puntos de conexión (subestaciones)
Calificación de la distancia a subestaciones
Figura 44. Calificación de la distancia a puntos de conexión de la línea de transmisión
87
Mapa otros proyectos
Restricciones otros proyectos
Figura 45. Restricciones por otros proyectos DespuĂŠs de evaluar las restricciones tĂŠcnicas y haber empleado el modelo desarrollado, los resultados de los factores es el siguiente:
Figura 46. Mapa de factores fĂsicos (FF)
88
Figura 47. Mapa de factores espaciales (FE)
Figura 48. Mapa de factores tĂŠcnicos (FT) 89
Los resultados muestran claramente en rojo las restricciones técnicas y las demás zonas en verde, que indican que técnicamente son aptas para proyectos hidroeléctricos, desde el punto de vista técnico.
5.7 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN AMBIENTAL A continuación, se presentan los mapas de restricciones ambientales (normativas, medios, abiótico, biótico y socioeconómico) y su respectiva calificación para evaluar la viabilidad para el desarrollo de proyecto hidroeléctricos.
Restricciones normativas ambientales
Calificación de las restricciones normativas ambientales
Figura 49. Calificación de las restricciones normativas ambientales
Restricciones del medio abiótico
Calificación de las restricciones del medio abiótico
Figura 50. Calificación de las restricciones del medio abiótico
90
Restricciones del medio biรณtico
Calificaciรณn de las restricciones del medio biรณtico
Figura 51. Calificaciรณn de las restricciones del medio biรณtico
Restricciones del medio socioeconรณmico
Calificaciรณn de las restricciones del medio socioeconรณmico
Figura 52. Calificaciรณn de las restricciones del medio socioeconรณmico Despuรฉs de analizar la calificaciรณn ponderada y aplicar el modelo desarrollado, se generรณ el mapa de factores o restricciones ambientales que se muestra en la siguiente figura.
91
Figura 53. Mapa de factores ambientales (FA) Se observan en rojo claramente las restricciones totales y en verdes las zonas más aptas para el desarrollo de proyectos hidroeléctrico.
5.8 RESULTADO ZONAS CON POTENCIAL HIDROELÉCTRICO FACTIBLES Para determinar las zonas con potencial alto se aplica el modelo desarrollado con los pesos determinados para cada factor (FT Y FA) y los resultados generados se muestran en las siguientes figuras.
92
Figura 54. Mapa de zonas para desarrollo hidroelĂŠctrico
Figura 55. Mapa con potencial hidroelĂŠctrico factible tĂŠcnica y ambientalmente 93
El mapa de la Figura 55, es el resultado final de aplicar la metodología, donde se presentan las zonas del río con alto, medio y bajo nivel de potencial hidroeléctrico, sobre el resultado de evaluación técnica y ambiental multicriterio que muestra las zonas en las que se puede desarrollar o no un proyecto hidroeléctrico. Además, en rojo se determina claramente las zonas restrictivas y en verde las zonas aptas, en amarillo algunos puntos que con algún manejo podrían ser zonas de aprovechamiento de hidroenergía. El mapa anterior, deja ver, que la zona marcada en el círculo negro, a pesar de ser la zona con mayor potencial hidroeléctrico, existe unas restricciones altas, en este caso por la presencia del proyecto del Embalse del Peñol, este resultado deja ver que, era una posible zona sólo analizando el potencial hidroeléctrico, pero mirando las demás restricciones no necesariamente. En el mapa el círculo que está en azul, es la zona de potencial hidroeléctrico medio y con unas zonas factibles de hacer un proyecto de hidrogeneración según las condiciones técnicas y ambientales. En esta zona se están adelantando actualmente un proyecto recientemente licenciado, lo que confirma, la validación del modelo en la selección del sitio.
94
6 CONCLUSIONES La metodología presentada para evaluar zonas con potencial hidroeléctrico alto y viables de desarrollo, permitió cumplir con el objetivo propuesto, de llegar a partir de información secundaria, hacer un estudio técnico y ambiental detallado de la cuenca para evaluar posibles sitios óptimos de generación. En cuanto a la respuesta de las preguntas de investigación tendríamos que para la pregunta: ¿Es un soporte para la toma decisión de selección proyectos hidroeléctricos, incorporar variables ambientales en la etapa de identificación?, esta metodología propuesta y caso de estudio presentados confirman como en muchos otros casos a las herramientas SIG como soporte para la toma de decisiones en el territorio ya que la definición de las mejores zonas factibles con alto potencial de desarrollo de proyecto hidroeléctrico, permite establecer panorama amplio y variado, no solo para seleccionar la mejor zona en una cuenca, sino la posibilidad de explorar más cuencas sin invertir dinero en compra de información. Al aplicar la metodología a la cuenca del Rio Negro, se evaluó con éxito y resultados fueron coherentes y certeros, dado que las zonas evaluadas con alto potencial hidroeléctrico, fueron identificadas con proyectos ya existentes y al descartar esta como restricción técnica, genera las otras zonas aún no explotadas. Por tanto, la herramienta desarrollada se puede convertir en un instrumento fundamental para la toma de decisiones al momento de seleccionar la mejor alternativa de proyecto en una etapa temprana, como es la etapa de identificación. En cuanto a la respuesta a la pregunta: ¿Constituye el soporte SIG un elemento útil para el estudio técnico-ambiental de identificación de zonas factibles con alto potencial de desarrollo hidroeléctrico? El resultado de la metodología propuesta permite descartar zonas definitivamente restrictivas desde el punto de vista técnico y ambiental. La calificación de las variables técnicas y ambientales, permitieron poder hacer un análisis previo a la etapa de estudios ambientales como diagnóstico ambiental de alternativas DAA o estudios de impacto ambiental – EIA, sin incurrir en estudios costosos de información primaria, pues todas las fuentes de información utilizadas son oficiales y de libre uso. La herramienta desarrollada es netamente manejo cartográfico, con unos desarrollos básicos en herramientas ya predeterminadas como es el ModelBuilder de ArcGIS, lo que la hace muy fácil de usar, modificar o incluir criterios o adaptar para cada caso que se requiera. El desarrollo de proyecto hidroeléctrico factible en etapa de identificación abre el panorama para poder establecer potenciales hidroeléctricos no sólo a nivel del cálculo de la potencia, sino que ya posibilita aterrizar a una realidad de un posible licenciamiento. Esta metodología aplicada a la cuenca del Rio Negro tiene el potencial de poderse aplicar a otras cuencas hidrográficas, incluso a nivel de todo el país, todo dependería de la disponibilidad y escala de la información a utilizar.
95
Se abre el panorama de proyección para continuar con otros casos de aplicación, además de hacer una publicación con el mapa de potencial hidroeléctrico factible para varios territorios, incluso a una escala más regional. Con lo antes expuesto se confirma la hipótesis planteada que dice que: Una metodología técnica ambiental con soporte en SIG, que apunte a determinar la viabilidad de un proyecto hidroeléctrico en etapa de identificación, es una herramienta fundamental para la toma de decisiones en la definición de las zonas factibles con alto potencial de desarrollo de proyectos hidroeléctricos.
96
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ANEXO A. MARCO NORMATIVO COLOMBIANO VIGENTE APLICABLE EN LOS ESTUDIOS DE LICENCIAMIENTO AMBIENTAL Temas
Norma que lo regula Ley 23 de 1973. Plantea la necesidad de proteger los recursos naturales renovables, fija límites mínimos de contaminación y establece sanciones por violación de las normas. Se faculta al Presidente de la República para expedir el Código de los Recursos Naturales y de Protección al Medio Ambiente.
General
Constitución Política de Colombia de 1991. Ley 99 de 1993: por el cual se crea el ministerio de Medio Ambiente, se reordena el sector público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se reorganiza el Sistema Nacional Ambiental y se dictan otras disposiciones. Decreto 1076 del 26 de mayo de 2015. Por medio del cual se expide el Decreto Único Reglamentario del Sector ambiente y Desarrollo Sostenible
Proceso licenciamiento
Decreto 2041 del 15 de Octubre de 2014. Por el cual se reglamenta el Título VIII de la Ley 99 de 1993 sobre Licencias Ambientales. Resolución 1503 de 2010. Por la cual se adopta la Metodología de Estudios Ambientales MAVDT. Decreto 3016 del 27 de diciembre de 2013. Por la cual se reglamenta el Permiso de estudio para recolección de especies silvestres de la diversidad biológica con fines de Elaboración de Estudios ambiental. Decreto 2811 de 1974. Código de los Recursos Naturales Decreto 1449 de 1977. Por el cual se reglamentan parcialmente el inciso 1 del numeral 5 del artículo 56 de la Ley número 135 de 1961 y el DecretoLey número 2811 de 1974. Decreto 1541 de 1978. Por el cual se reglamenta la Parte III del Libro II del Decreto - Ley 2811 de 1974 De las aguas no marítimas y parcialmente la Ley 23 de 1973.(Parcialmente Derogado Modificado por el decreto 2858 de 1981).
Agua
Decreto 2858 de 1981. Por el cual se reglamenta parcialmente el Artículo 56 del Decreto-Ley 2811 de 1974 y se modifica el Decreto 1541 de 1978. Decreto 155 de 2004. Por el cual se reglamenta el artículo 43 de la Ley 99 de 1993 sobre tasas por utilización de aguas y se adoptan otras disposiciones. Decreto 3440 de 2004. Por el cual se modifica el Decreto 3100 de 2003 y se adoptan otras disposiciones. Decreto 4742 de 2005. Por el cual se modifica el artículo 12 del Decreto 155 de 2004 mediante el cual se reglamenta el artículo 43 de la Ley 99 de 1993 sobre tasas por utilización de aguas.
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Temas
Norma que lo regula Decreto 3930 de 2010. Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9ª de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones. Decreto 1900 de 2006. Por el cual se reglamenta el parágrafo del artículo 43 de la Ley 99 de 1993 y se dictan otras disposiciones. Decreto 1324 de 2007. Por el cual se crea el Registro de Usuarios del Recurso Hídrico y se dictan otras disposiciones. Decreto 1575 de 2007. Por el cual se establece el Sistema para la Protección y Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano. Decreto 1640 de 2012. Por medio del cual se reglamentan los instrumentos para la planificación, ordenación y manejo de las cuencas hidrográficas y acuíferos, y se dictan otras disposiciones Decreto 1323 de 2007. Por el cual se crea el sistema de información del recurso hídrico que hace parte del sistema de información ambiental para Colombia. Decreto 2667 de 2012. Por medio del cual se reglamenta la tasa retributiva por la utilización directa e indirecta dela gua como receptor de los vertimientos puntuales y se toman otras disposiciones Decreto 2811 de 1974. Código de los Recursos Naturales
Suelos
Ley 388 de 1997. Por la cual se modifica la Ley 9 de 1989, y la Ley 2 de 1991 y se dictan otras disposiciones. Resolución 910 de 2008. Por la cual se reglamentan los niveles permisibles de emisión de contaminantes que deberán cumplir las fuentes móviles terrestres, se reglamenta el artículo 91 del Decreto 948 de 1995 y se adoptan otras disposiciones. Resolución 909 de 2008. Por la cual se establecen las normas y estándares de emisión admisibles de contaminantes a la atmósfera por fuentes fijas y se dictan otras disposiciones. Resolución 601 de 2006. Por la cual se establece la Norma de Calidad del Aire o Nivel de Inmisión, para todo el territorio nacional en condiciones de referencia.
Aire
Decreto 948 de 1995. Por el cual se reglamentan, parcialmente, la Ley 23 de 1973, los artículos 33, 73, 74, 75 y 76 del Decreto Ley 2811 de 1974; los artículos 41, 42, 43, 44, 45, 48 y 49 de la Ley 9ª de 1979; y la Ley 99 de 1993, en relación con la prevención y control de la contaminación atmosférica y la protección de la calidad del aire. Decreto 623 de 2011, por medio del cual se clasificación las fuentes de contaminación ambiental Clase I, II y III de Bogotá D.C. y se dictan otras disposiciones Resolución 610 de 2010. Por la cual se modifica la Resolución 601 del 4 de abril de 2006. Resolución 760 de 2010. Por la cual se adopta el Protocolo para el Control y Vigilancia de la Contaminación Atmosférica Generada por Fuentes Fijas.
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Temas
Norma que lo regula Resolución 650 de 2010. Por la cual se adopta el Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire. Resolución 2154 de 2010. Por la cual se ajusta el Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire adoptado a través de la Resolución 650 de 2010 y se adoptan otras disposiciones. Resolución 935 de 2011. Por la cual se establecen los métodos para la evaluación de emisiones contaminantes por fuentes fijas y se determina el número de pruebas o corridas para la medición de contaminantes en fuentes fijas. Resolución 760 de 2010. Por la cual se adopta el Protocolo para el Control y Vigilancia de la Contaminación Atmosférica Generada por Fuentes Fijas. Decreto 948 de 1995. Regula aire y ruido.
Ruido
Materiales para la construcción
Resolución 627 de 2006. Por la cual se establece la norma nacional de emisión de ruido y ruido ambiental. Ley 685 de 2001. Por la cual se expide el Código de Minas y se dictan otras disposiciones. Ley 1382 de 2010. Por la cual se modifica la Ley 685 de 2001. Decreto 877 de 1976. Por el cual se señalan prioridades referentes a los diversos usos del recurso forestal, a su aprovechamiento y al otorgamiento de permisos y concesiones y se dictan otras disposiciones.
Aprovechamiento Forestal
Decreto 2803 de 2010. Por el cual se reglamenta la Ley 1377 de 2013, sobre registro de cultivos forestales y sistemas agroforestales con fines comerciales, de plantaciones protectoras-productoras, la movilización de productos forestales de transformación primaria y se dictan otras disposiciones. Decreto 2372 de 2013. Por el cual se reglamenta el Decreto-ley 2811 de 1974, la Ley 99 de 1993, la Ley 165 de 1994 y el Decreto-ley 216 de 2003, en relación con el Sistema Nacional de Áreas Protegidas, las categorías de manejo que lo conforman y se dictan otras disposiciones. Decreto 1791 de 1996. Por medio del cual se establece el régimen de aprovechamiento forestal.
Áreas Protegidas
Decreto 2372 de 2010. Por el cual se reglamenta el Decreto-ley 2811 de 1974, la Ley 99 de 1993, la Ley 165 de 1994 y el Decreto-ley 216 de 2003, en relación con el Sistema Nacional de Áreas Protegidas, las categorías de manejo que lo conforman y se dictan otras disposiciones. Ley 2 de 1959. Por el cual se dictan normas sobre economía forestal de la Nación y conservación de recursos naturales renovables
Sustracción Reserva Forestal
Resolución 918 de 2011. Por la cual se establecen los requisitos y el procedimiento para la sustracción de áreas en las reservas forestales nacionales y regionales, para el desarrollo de actividades consideradas de utilidad pública o interés social y se adoptan otras determinaciones. Resolución 1526 de 2012. Por la cual se establecen los requisitos y el procedimiento para la sustracción de áreas en las reservas forestales nacionales y regionales, para el desarrollo de actividades consideradas de
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Temas
Norma que lo regula utilidad pública o interés social, se establecen las actividades sometidas a sustracción temporal y se adoptan otras determinaciones. Resolución 1527 de 2012. Por la cual se señalan las actividades de bajo impacto ambiental y que generan beneficio social de manera que se pueden desarrollar en las áreas de reserva forestal sin necesidad de efectuar sustracción del área. Decreto 2811 de 1974. Código de los Recursos Naturales.
Fauna y flora
Decreto 1608 de 1978. Por el cual se reglamenta el Código Nacional de los Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente y la Ley 23 de 1973 en materia de fauna silvestre. Resolución 383 de 2010. Por la cual se declaran las especies silvestres que se encuentran amenazadas en el territorio nacional y se toman otras determinaciones.
Biodiversidad
Residuos
Decreto 309 de 2000. Por el cual se reglamenta la investigación científica sobre diversidad biológica. Resolución 1517 de 2012. Por medio del cual se adopta el manual para la asignación de compensaciones por pérdida de biodiversidad. Decreto 1443 de 2004. Por el cual se reglamenta parcialmente el decreto 2811 de 1974, la ley 253 de 1996, y la ley 430 de 1998 en relación con la prevención y control de la contaminación ambiental por el manejo de plaguicidas y desechos o residuos peligrosos provenientes de los mismos y se dictan otras disposiciones. Decreto 838 de 2005. Por el cual se modifica el Decreto 1713 de 2002 sobre disposición final de residuos sólidos y se dictan otras disposiciones. Decreto 1594 de 1984. Por el cual se reglamenta parcialmente el título I de la ley 9 de 1979, así como el capítulo II del título VI -parte III- libro II y el título III de la parte III -libro I- del Decreto - ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos.
Vertimientos
Decreto 3930 de 2010. Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9ª de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones.(Modificado). Decreto 4728 de 2010. Por el cual se modifica parcialmente el Decreto 3930 de 2010. Ley 21 de 1991. Por medio de la cual se aprueba el Convenio número 169 sobre pueblos indígenas y tribales en países independientes, adoptado por la 76a. reunión de la Conferencia General de la O.I.T., Ginebra 1989.
Comunidades étnicas
Decreto 1397 de 1996. Por el cual se crea la Comisión Nacional de Territorios Indígenas y la Mesa Permanente de Concertación con los pueblos y organizaciones indígenas y se dictan otras disposiciones. Ley 70 de 1993. Por la cual se desarrolla el artículo transitorio 55 de la Constitución Política. Decreto 1088 de 1993. Por el cual se regula la creación de las asociaciones de Cabildos y/o Autoridades Tradicionales Indígenas.
104
Temas
Norma que lo regula Decreto 1745 de 1995. Por el cual se reglamenta el Capítulo III de la Ley 70 de 1993, se adopta el procedimiento para el reconocimiento del derecho a la propiedad colectiva de las "Tierras de las Comunidades Negras" y se dictan otras disposiciones. Decreto 2164 de 1995. Por el cual se reglamenta parcialmente el Capítulo XIV de la Ley 160 de 1994 en lo relacionado con la dotación y titulación de tierras a las comunidades indígenas para la constitución, reestructuración, ampliación y saneamiento de los Resguardos Indígenas en el territorio nacional. Decreto 1320 de 1998 del Ministerio del Interior. Se reglamenta la consulta previa con las comunidades indígenas y negras para la explotación de los recursos naturales dentro de su territorio.
Participación ciudadana
Patrimonio arqueológico y cultural
Manejo de escombros y materiales de construcción
Ley 134 de 1994. Por la cual se dictan normas sobre mecanismos de participación ciudadana. Decreto 330 de 2007 del MAVDT. Por el cual se reglamentan las audiencias públicas ambientales y se deroga el Decreto 2762 de 2005. Ley 397 de 1997, desarrolla los postulados de la Constitución Nacional en lo referente a la protección del patrimonio cultural y de la diversidad étnica y cultural y crea el Ministerio de la Cultura. Decreto 763 de 2009 del Ministerio de Cultura, se definieron las etapas y los mecanismos para realizar el Plan de Manejo Arqueológico cuando se va a realizar una obra o proyecto, plan que debe acompañarse para el trámite de la Licencia Ambiental. Resolución 541 de 1994. Por medio de la cual se regula el cargue, descargue, transporte, almacenamiento y disposición final de escombros, materiales, elementos, concretos y agregados sueltos, de construcción, de demolición y capa orgánica, suelo y subsuelo de excavación.
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ANEXO B. LISTADOS DE FUENTES DE INFORMACIÓN Tabla B1. Listado de fuentes de información cartográfica. Tipo Cartografía básica
Fuente Principal Instituto Geográfico Agustín Codazzi – IGAC Dirección General Marítima DIMAR IGAC, DIMAR, Instituto Colombiano de Geología y Minería – INGEOMINAS Corporaciones Autónomas Regionales y de desarrollo sostenible - CAR
Cartografía temática
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia, IDEAM Departamento Administrativo Nacional de Estadística – DANE Servicio Geológico Colombiano SGC
Dirección electrónica www.igac.gov.co https://www.dimar.mil.co www.igac.gov.co, https://www.dimar.mil.co www.ingeominas.gov.co/
www.cornare.gov.co/ www.corantioquia.gov.co/ www.corpouraba.gov.co/ www.cam.gov.co www.cardique.gov.co www.carsucre.gov.co www.cas.gov.co www.cda.gov.co www.cdmb.gov.co www.codechoco.gov.co http://www.coralina.gov.co www.cormacarena.gov.co www.corpamag.gov.co www.corpoamazonia.gov.co www.corpoboyaca.gov.co www.corpocaldas.gov.co www.corpocesar.gov.co www.corpochivor.gov.co www.corpoguajira.gov.co www.corpomojana.gov.co www.corponarino.gov.co www.corponor.gov.co www.corporinoquia.gov.co www.cortolima.gov.co www.crautonoma.gov.co www.crc.gov.co www.crq.gov.co www.csbcor.gov.co www.cvc.gov.co www.cvs.gov.co www.ideam.gov.co/
www.dane.gov.co www.sgc.gov.co/
Tomado de: Ministerio de Ambiente, Viviendas y Desarrollo Territorial. (2010). 106
Tabla B2. Fuentes de información del medio abiótico Componente Geología
Geomorfología Suelos
Oceanografía
Hidrología
Calidad del agua Uso del agua Hidrogeología Atmósfera
Geotecnia
Paisaje
Fuente Principal INGEOMINAS, Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras José Benito Vives de Andréis INVEMAR. IDEAM IGAC, Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria CORPOICA.
DIMAR, Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas CIOH, Centro de Control de la Contaminación del Pacífico -CCCP. IDEAM, autoridades ambientales regionales y locales, Instituto Colombiano de Desarrollo Rural INCODER. IDEAM, INVEMAR, autoridades ambientales regionales y locales Información primaria y autoridades ambientales, regionales y locales. INGEOMINAS, autoridades ambientales regionales y locales. IDEAM, autoridades ambientales regionales y locales, DIMAR. Información primaria, INGEOMINAS y autoridades ambientales regionales y locales, Sistema Nacional de Prevención y Atención de Desastres - SINPAD. IGAC, autoridades ambientales regionales y locales.
Otras Fuentes IGAC e IDEAM.
IGAC e INGEOMINAS Autoridades ambientales, regionales y locales y entidades territoriales, Instituto Amazónico de Investigación Científica -SINCHI, Instituto de investigaciones ambientales del Pacífico IIAP, centros de investigación. Fuentes de Internet. En cuanto a políticas y desarrollo sostenible del océano, la Comisión Colombiana del Océano -CCO. Cormagdalena (Corporación Autónoma Regional del Río Grande de la Magdalena) y Centros de investigación (universidades, institutos de investigación). Cormagdalena (río Magdalena), centros de investigación y fuentes de Internet. IDEAM, INVEMAR, autoridades ambientales regionales y locales Estudios existentes en el área del proyecto y entidades territoriales Estudios existentes en el área del proyecto, estaciones climáticas privadas y entidades territoriales. Estudios existentes en el área del proyecto y entidades territoriales.
Entidades territoriales
Tomado de: Ministerio de Ambiente, Viviendas y Desarrollo Territorial. (2010). TABLA B3. Fuentes de información del medio biótico Componente Flora
Fuente Principal
Otras Fuentes
Información primaria, IGAC, centros de investigación (Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de Colombia -ICN, universidades, entre otros) IDEAM. Cormagdalena (Corporación Autónoma Regional del Río Grande de la Magdalena) Unidad Administrativa Especial del Sistema de Parques Nacionales Naturales UAESPNN, Asociación Red Colombiana de Reservas de la Sociedad Civil, Institutos “Alexander von Humboldt”, “John von Neumann”, SINCHI, Herbario Nacional, jardines botánicos, autoridades ambientales regionales y locales.
Estudios existentes en el área del proyecto, plan de ordenamiento, o plan básico o esquema de ordenamiento territorial, plan de ordenación y manejo de la cuenca hidrográfica, ONG, asociaciones especializadas.
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Componente Fauna
Ecosistemas Marinos
Fuente Principal
Otras Fuentes
Información primaria, Institutos “Alexander von Humboldt”, de Investigaciones Ambientales del Pacífico “John von Neumann” y Amazónico de Investigaciones Científicas “SINCHI”, de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales IDEAM, Colombiano de Desarrollo Rural - INCODER, centros de investigación (Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de Colombia -ICN, entre otros). Áreas de Importancia Internacional para la Conservación de Aves –AICA, centros de documentación de autoridades ambientales regionales y locales. Información primaria, Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras “José Benito Vives de Andreis” INVEMAR, autoridades ambientales regionales y locales, centros de investigación (Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de Colombia -ICN, Centro Control Contaminación del Pacífico -CCCP, Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas -CIOH, entre otros).
Estudios existentes en el área del proyecto, asociaciones especializadas.
Estudios existentes en el área del proyecto asociaciones especializadas.
Tomado de: Ministerio de Ambiente, Viviendas y Desarrollo Territorial. (2010). Tabla B4. Fuentes de información del medio socioeconómico Componente
Fuente Principal
Otras Fuentes
Dimensión demográfica Dimensión espacial Dimensión económica Dimensión cultural
Departamento Administrativo de Nacional de Estadísticas -DANE, entidades territoriales y fuentes primarias. Información primaria, Instituto Colombiano de Antropología e Historia – ICANH, INCODER, Ministerio de Cultura y Ministerio del Interior y Justicia. Información primaria, Ministerio de Cultura y el Instituto Colombiano de Antropología e Historia – ICANH. Entidades territoriales, DANE, IGAC e información primaria.
Estudios existentes sobre el área del proyecto.
Aspectos arqueológicos Dimensión político administrativa Tendencias de desarrollo Información de población a reasentar
Estudios existentes sobre el área del proyecto, centros de investigación (universidades, entre otros)
Información primaria
Tomado de: Ministerio de Ambiente, Viviendas y Desarrollo Territorial. (2010).
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