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Planta de celulosa de UPM
Evaluac ión de la calidad de l agua y e l
impacto de los e fluentes para una
planta de ce lulos a proyectada s obre
e l Rí o Negro en Pas o de los Toros
Parte A, Balance hídrico Modificada en agosto de 2018 Informe elaborado para: Blanvira S.A. Avenida Italia 7519, Piso 2 Montevideo, Uruguay Informe elaborado por: EcoMetrix Incorporated 6800 Campobello Road Mississauga, Ontario Ref. 18-2423 Agosto 2018
Planta de celulosa de UPM Evaluac ión de la calidad de l agua y e l
impacto de los e fluentes para una
planta de ce lulos a proyectada s obre
e l Rí o Negro en Pas o de los Toros
Parte A, Balance hídrico
Dr. Michael White
Bruce T. Rodgers, M.Sc., P.Eng. Copyright 2018
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico ÍNDICE
Ref. 18-2423 Agosto 2018 i
ÍNDICE
Página
1.0 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1.1
2.0 EL RÍO NEGRO..................................................................................................... 2.1
3.0 PRECIPITACIONES .............................................................................................. 3.1
4.0 CAUDAL ............................................................................................................... 4.1
5.0 COTA DE AGUA ................................................................................................... 5.1
5.1 Cota de agua en el extremo aguas abajo de cada embalse ................................... 5.1
5.2 Cota de agua en el extremo aguas arriba de cada embalse .................................. 5.4
6.0 BALANCE HÍDRICO ............................................................................................. 6.1
7.0 AUMENTO DE LOS CAUDALES BAJOS ............................................................. 7.1
8.0 REFERENCIAS ..................................................................................................... 8.1
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico ÍNDICE
Ref. 18-2423 Agosto 2018 ii
LISTA DE TABLAS
Tabla 2-1: Resumen de las tres represas hidroeléctricas en el Río Negro .................... 2.3 Tabla 4-1: Estaciones de aforo (caudal) en el Río Negro .............................................. 4.1 Tabla 4-2: Distribución de probabilidad de caudales, Río Negro (1982 a 2017) ............ 4.3 Tabla 4-3: Distribución mensual de caudales a lo largo del Río Negro (1982 a 2017) .. 4.4 Tabla 5-1: Estaciones de aforo (cota de agua) en el Río Negro .................................... 5.1 Tabla 5-2: Distribución de probabilidad de cotas de agua, Río Negro (1982 a 2017) .... 5.3 Tabla 7-1: Resumen del nivel de agua previsto con aumento de los caudales bajos .... 7.3
LISTA DE FIGURAS
Figura 1-1: Ubicación del sitio ........................................................................................ 1.2 Figura 1-2: Mapa del sitio mostrando la ubicación aproximada de la planta proyectada 1.2 Figura 2-1: El Río Negro ................................................................................................ 2.1 Figura 2-2: Represas hidroeléctricas en el Río Negro .................................................... 2.2 Figura 3-1: Precipitación promedio anual y mensual, cuenca de drenaje del Río Negro 3.1 Figura 4-1: Caudal diario, Río Negro en las represas hidroeléctricas ............................. 4.2 Figura 4-2: Distribución anual y mensual de caudales, Río Negro ................................. 4.3 Figura 4-3: Comparación de caudales, Represa Gabriel Terra con Represas
de Baygorria y Constitución ......................................................................... 4.4 Figura 5-1: Cota de agua diaria, Río Negro en los embalses ......................................... 5.2 Figura 5-2: Distribución anual y mensual de cotas de agua, Río Negro ......................... 5.3 Figura 5-3: Comparación del nivel de agua aguas arriba con el caudal y
el nivel de agua aguas abajo ....................................................................... 5.4 Figura 6-1: Superficie y volumen del Embalse de Rincón del Bonete............................. 6.2 Figura 6-2: Entradas y salidas locales calculadas para cada embalse ........................... 6.3 Figura 6-3: Tasas de evaporación mensuales y fugas estimadas a través
de la represa ............................................................................................... 6.4 Figura 6-4: Comparación entre entrada local y precipitación para el
Embalse de Rincón del Bonete ................................................................... 6.5 Figura 6-5: Coeficientes de escurrimiento mensuales .................................................... 6.6 Figura 7-1: Nivel de agua previsto en el Embalse de Rincón del Bonete
con aumento de los caudales ...................................................................... 7.2 Figura 7-2: Nivel de agua previsto en el Embalse de Rincón del Bonete (1947 a 2017) 7.3
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 1.0 – INTRODUCCIÓN
Ref. 18-2423 Agosto 2018 1.1
1.0 INTRODUCCIÓN
UPM está considerando alternativas de desarrollo a largo plazo en Uruguay. Esto implica la
construcción de una planta de celulosa de última generación cerca de Paso de los Toros,
Uruguay, como se muestra en la Figura 1-1 y la Figura 1-2. Se espera que la planta
comience a operar en 2021 con una capacidad de producción de 2.100.000 toneladas
secas al aire por año (ADt/año).
El criterio de diseño del proyecto establecido por UPM contempla el cumplimiento de la
legislación actual uruguaya, así como de la normativa internacional y las recomendaciones
para plantas modernas establecidas por las Mejores Técnicas Disponibles (BAT) de la UE.
El proyecto requiere de una autorización ambiental (Autorización Ambiental Previa, o AAP).
Para obtener la AAP, el proyecto debe comunicarse al Ministerio de Vivienda,
Ordenamiento Territorial y Medio Ambiente (MVOTMA) mediante una Comunicación de
Proyecto; se debe obtener la Viabilidad Ambiental de Localización (VAL); y luego de la
Clasificación del Proyecto por parte del MVOTMA, se debe presentar un Estudio de
Impacto Ambiental (EsIA).
Este informe contiene la evaluación de la calidad del agua y los efectos de los efluentes
para respaldar el EsIA. Consta de las siguientes seis partes:
Parte A, Balance hídrico – presenta el balance hídrico del río en base a los
caudales medidos y las cotas de agua, y evalúa la viabilidad de aumento de los
caudales bajos.
Parte B, Calidad del agua – presenta los datos disponibles de calidad del agua
obtenidos por UTE y ofrece una interpretación de los datos.
Parte C, Biota acuática – presenta los datos disponibles para caracterizar la biota
acuática del Río Negro y analiza las imágenes satelitales disponibles para detectar
floraciones de algas.
Parte D, Modelo hidrodinámico – presenta la base teórica y los resultados del
modelo hidrodinámico utilizado para evaluar los procesos de transporte y dispersión
del Embalse de Baygorria.
Parte E, Modelo de calidad del agua – presenta la base teórica del modelo de
calidad del agua utilizado para evaluar los factores que influyen en la calidad del
agua del Río Negro.
Parte F, Evaluación de efectos – presenta la evaluación de los posibles efectos de
la descarga de la planta de celulosa proyectada en la calidad del agua del Río
Negro.
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 1.0 – INTRODUCCIÓN
Ref. 18-2423 Agosto 2018 1.2
Las siguientes secciones corresponden a la Parte A, Balance hídrico.
Figura 1-1: Ubicación del sitio
Figura 1-2: Mapa del sitio mostrando la ubicación aproximada de la planta proyectada
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 2.0 – EL RÍO NEGRO
Ref. 18-2423 Agosto 2018 2.1
2.0 EL RÍO NEGRO
El Río Negro nace en las tierras altas del sur de Brasil y fluye hacia el oeste a través de
Uruguay hasta el Río Uruguay. Los principales afluentes incluyen el Río Yi y el Río
Tacuarembó.
El río está dividido por represas hidroeléctricas. Estas represas incluyen la Represa Gabriel
Terra, la Represa de Baygorria y la Represa Constitución, como se ilustra en la Figura 2-1
y la Figura 2-2, y se resume en la Tabla 2-1. Las represas y las centrales eléctricas
asociadas son operadas por la Administración de Usinas y Transmisiones Eléctricas (UTE)
para carga base.
Figura 2-1: El Río Negro
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 2.0 – EL RÍO NEGRO
Ref. 18-2423 Agosto 2018 2.2
Figura 2-2: Represas hidroeléctricas en el Río Negro
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 2.0 – EL RÍO NEGRO
Ref. 18-2423 Agosto 2018 2.3
Tabla 2-1: Resumen de las tres represas hidroeléctricas en el Río Negro Represa Gabriel Terra Represa de Baygorria Represa Constitución
Embalse principal Rincón del Bonete Baygorria Palmar
Área de la cuenca km2
39.700 43.900 62.950
Superficie total del embalse km2 1.100 100 320
Capacidad del embalse principal MMm3 - 570 2.854
Altura de la represa m 50,8 45,5 66
Cota de la cresta m 86,9 61,65 45,5
Longitud de la cresta m 1.170,5 707,6 2.080
Altura máxima de agua m 28 - -
Altura mínima de agua m 16 - -
Caudal de agua en las turbinas m3/s 640 828 1.372,8
Capacidad de diseño MWe 152 108 333
Beneficios Energía de carga base riego
deportes/recreación
Energía de carga base Energía de carga base
La Represa Gabriel Terra está ubicada próximo a la ciudad de Paso de los Toros y aguas
arriba del emplazamiento de la planta proyectada. La represa crea el Embalse de Rincón
del Bonete. Con una superficie de aproximadamente 1.100 km2, se trata del mayor
embalse en Uruguay. La central eléctrica tiene cuatro unidades con una capacidad total de
diseño de 152 MWe. Las unidades se pusieron en funcionamiento en 1947 y 1948.
La Represa de Baygorria está ubicada aguas abajo del emplazamiento de la planta
proyectada, en Baygorria. El Embalse de Baygorria tiene una superficie de
aproximadamente 100 km2. Las tres unidades se pusieron en funcionamiento en 1960 y
tienen una capacidad total de diseño de 108 MWe.
La Represa Constitución está ubicada aguas abajo de la Represa de Baygorria. El
Embalse de Palmar tiene una superficie de aproximadamente 320 km2. Las tres unidades
se pusieron en funcionamiento en 1982 y tienen una capacidad total de diseño de
333 MWe.
Actualmente, las represas hidroeléctricas son operadas para optimizar la producción de
energía eléctrica en toda la red nacional. La optimización considera todas las fuentes de
electricidad, incluyendo otras represas hidroeléctricas (p. ej. Salto Grande en el Río
Uruguay), eólica, solar y térmica. Así, el caudal en las represas hidroeléctricas podría ser
insignificante por períodos prolongados si otras fuentes de producción de energía eléctrica
resultaran más económicas.
La cota de agua en cada embalse se maneja a efectos de optimizar la energía. Para el
Embalse de Rincón del Bonete, el nivel mínimo de operación es 7.000 cm, aunque la
operación entra en un “modo de aversión al riesgo” cuando el nivel cae por debajo de
7.300 cm. Cuando esto sucede, se priorizan otras fuentes de energía. Cuando el nivel sube
por encima de 8.000 cm, la operación entra en un “modo de control de inundación” y el
agua se libera sobre la represa a través de la presa.
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 2.0 – EL RÍO NEGRO
Ref. 18-2423 Agosto 2018 2.4
A lo largo del tiempo, varios factores han influido en las operaciones de las represas. En
1980, entró en operación la Represa de Salto Grande sobre el Río Uruguay. Desde
entonces, la demanda de energía de las represas a lo largo del Río Negro ha disminuido,
generando períodos prolongados de caudal reducido. En años recientes, el cambio hacia
fuentes de energía renovables, como eólica y solar, ha continuado reduciendo la demanda
de energía de estas represas.
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 3.0 – PRECIPITACIONES
Ref. 18-2423 Agosto 2018 3.1
3.0 PRECIPITACIONES
Las precipitaciones se miden dentro de la cuenca de drenaje del Río Negro. La Figura 3-1
resume los datos disponibles para el período de 1990 a 2016 para las estaciones de
monitoreo en Embonete, Emptoros, Salsi y Ubaygo. Los resúmenes incluyen valores
promedio anuales y mensuales.
Figura 3-1: Precipitación promedio anual y mensual, cuenca de drenaje del Río Negro
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 4.0 – CAUDAL
Ref. 18-2423 Agosto 2018 4.1
4.0 CAUDAL
El caudal del Río Negro se registra en cada una de las represas hidroeléctricas, como se
resume en la Tabla 4-1.
Tabla 4-1: Estaciones de aforo (caudal) en el Río Negro
N.° Cuenca Estación Ubicación Área de
drenaje (km2)
Años de registro
1 Río Negro Gabriel Terra cerca de Paso de los Toros 39.700 1947-2017
2 Río Negro Baygorria en Baygorria 43.900 1961-2017
3 Río Negro Constitución en Palmar 62.950 1982-2017
La Figura 4-1 presenta los caudales diarios promedio registrados en cada una de las tres
represas. Cada figura muestra dos caudales—el caudal a través de la central eléctrica y el
caudal en la represa. La Tabla 4-2 resume la distribución de probabilidad de los caudales
para cada represa y la Figura 4-4 resume los caudales promedio anuales totales y los
caudales promedio mensuales totales.
El caudal a través de las centrales eléctricas varía dependiendo de las operaciones de la
central. Por lo general, el rango superior está limitado por la respectiva capacidad de
diseño de cada central eléctrica. En un día cualquiera, el caudal a través de la central
eléctrica también puede variar dependiendo de la disponibilidad de agua de las represas
aguas arriba.
En promedio, aproximadamente del 75% al 80% del tiempo el caudal es dirigido a través
de las centrales eléctricas. De forma intermitente, el caudal pasa por la represa.
El caudal total en cada una de las tres represas varía considerablemente de 0 m3/s
(limitado a la infiltración) a más de 5.000 m3/s. En promedio, aproximadamente el 10% del
tiempo el caudal es insignificante y todas las entradas al río se almacenan en los
respectivos embalses. En un año extremo, las entradas se almacenaron más del 60% del
tiempo, y en otro año extremo, las entradas se almacenaron por 54 días consecutivos.
El caudal promedio anual en la Represa Gabriel Terra es de aproximadamente 650 m3/s.
Si bien el caudal varía de un año a otro, no existe indicio de una tendencia temporal
creciente o decreciente. Lo mismo sucede en las dos represas aguas abajo. Los caudales
promedio anuales en las Represas de Baygorria y Constitución son de aproximadamente
710 m3/s y 930 m3/s. Estos valores se basan en el período desde 1982, a fin de abarcar el
período posterior a la puesta en funcionamiento de la Represa Constitución.
Los caudales tienden a seguir un patrón estacional, con caudales altos en junio y caudales
bajos en marzo.
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 4.0 – CAUDAL
Ref. 18-2423 Agosto 2018 4.2
Figura 4-1: Caudal diario, Río Negro en las represas hidroeléctricas
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 4.0 – CAUDAL
Ref. 18-2423 Agosto 2018 4.3
Tabla 4-2: Distribución de probabilidad de caudales, Río Negro (1982 a 2017)
Prob.
Caudal en Represa Gabriel Terra (m
3/s)
Caudal en Represa de Baygorria (m
3/s)
Caudal en Represa Constitución (m
3/s)
Por la central
En la represa
Caudal total
Por la central
En la represa
Caudal total
Por la central
En la represa
Caudal total
5% 0 0 0 0 0 0 0 0 0
10% 0 0 0 0 0 0 7 0 22
25% 155 0 166 188 0 198 238 0 278
50% 467 0 501 493 0 522 625 0 675
75% 625 86 690 680 0 774 1.015 0 1.173
90% 670 1.048 1.567 821 1.019 1.693 1.288 980 2.098
95% 680 1.607 2.208 856 1.793 2.467 1.387 1.929 3.062
Máx. 891 4.779 5.483 948 6.641 6.641 1.979 9.683 11.009
Figura 4-2: Distribución anual y mensual de caudales, Río Negro
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 4.0 – CAUDAL
Ref. 18-2423 Agosto 2018 4.4
Tabla 4-3: Distribución mensual de caudales a lo largo del Río Negro (1982 a 2017)
Mes Caudal total en Represa Gabriel
Terra (m3/s)
Caudal total en Represa de Baygorria (m
3/s)
Caudal total en Represa Constitución (m
3/s)
Máx.
mensual Promedio mensual
Mín. mensual
Máx. mensual
Promedio mensual
Mín. mensual
Máx. mensual
Promedio mensual
Mín. mensual
Ene 3.521 579 0 3.923 596 0 4.661 716 17
Feb 2.160 508 0 2.928 560 20 4.666 754 18
Mar 1.548 453 0 1.800 490 24 2.268 611 62
Abr 1.885 497 0 2.271 582 0 3.453 786 0
May 3.320 804 0 3.849 938 14 4.620 1.138 23
Jun 3.295 864 4 3.694 960 11 4.370 1.201 17
Jul 2.719 701 1 3.400 786 25 4.118 1.093 32
Ago 2.036 719 3 2.429 780 29 2.998 1.060 41
Set 2.335 693 5 2.600 760 21 2.580 1.055 79
Oct 2.536 632 0 2.703 663 0 2.897 920 19
Nov 1.892 640 7 2.129 655 0 3.027 900 76
Dic 2.893 688 12 3.394 718 0 3.774 907 49
La Figura 4-3 compara los caudales registrados en la Represa Gabriel Terra con los
caudales registrados en la Represa de Baygorria, y los caudales registrados en la Represa
Gabriel Terra con los caudales registrados en la Represa Constitución. La comparación
considera los caudales promedio mensuales para el período de bajo caudal (marzo) y el
período de caudal elevado (junio) para años concurrentes de 1982 a 2017. La figura
también muestra una línea de regresión de ‘mejor adecuación’ a través de los datos
observados. Los datos muestran un alto grado de correlación (r2 varía de 0.60 a 0.96).
Figura 4-3: Comparación de caudales, Represa Gabriel Terra con Represas de Baygorria y Constitución
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 5.0 – COTA DE AGUA
Ref. 18-2423 Agosto 2018 5.1
5.0 COTA DE AGUA
La cota del agua del Río Negro se registra en las estaciones de aforo de cada embalse,
como se resume en la Tabla 5-1. Las estaciones de aforo están ubicadas aguas arriba y
aguas abajo de cada represa hidroeléctrica.
Tabla 5-1: Estaciones de aforo (cota de agua) en el Río Negro
N.° Cuenca Estación Años de registro
1 Embalse de Rincón del Bonete Aguas arriba de la Represa Gabriel Terra 1947-2017
2 Embalse de Baygorria Aguas abajo de la Represa Gabriel Terra 1980-2017
3 Embalse de Baygorria Aguas arriba de la Represa de Baygorria 1961-2017
4 Embalse de Palmar Aguas abajo de la Represa de Baygorria 1996-2017
5 Embalse de Palmar Aguas arriba de la Represa Constitución 1982-2017
6 Río Negro Aguas abajo de la Represa Constitución 1982-2017
La Figura 5-1 presenta la cota de agua promedio diaria registrada en cada estación de
aforo. Las figuras para los Embalses de Baygorria y Palmar muestran dos niveles de
agua—los niveles de agua aguas arriba y aguas abajo entre las dos represas.
5.1 Cota de agua en el extremo aguas abajo de cada embalse
La Tabla 5-2 resume la distribución de probabilidad para la cota de agua aguas abajo en
cada embalse, y la Figura 5-2 resume la cota de agua promedio anual y la cota de agua
promedio mensual en cada estación.
La cota de agua en cada embalse varía dependiendo de las operaciones de la central.
Para el Embalse de Rincón del Bonete, la cota de agua varía en un rango de 1.179 cm.
Para los otros dos embalses, el rango es significativamente menor—344 cm para el
Embalse de Baygorria y 601 cm para el Embalse de Palmar.
La cota de agua en el Embalse de Rincón del Bonete generalmente está dentro del rango
de operación normal. Cae por debajo de 7.300 cm (es decir, el modo de aversión al riesgo)
aproximadamente 2,6% del tiempo, en promedio, y sube por encima de 8.000 cm (es decir,
el modo de control de inundación) aproximadamente 38,5% del tiempo, en promedio.
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 5.0 – COTA DE AGUA
Ref. 18-2423 Agosto 2018 5.2
Figura 5-1: Cota de agua diaria, Río Negro en los embalses
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 5.0 – COTA DE AGUA
Ref. 18-2423 Agosto 2018 5.3
Tabla 5-2: Distribución de probabilidad de cotas de agua, Río Negro (1982 a 2017)
Percentil
Cota de agua del Embalse de Rincón del
Bonete (cm)
Cota de agua del Embalse de Baygorria (cm)
Cota de agua del Embalse de Palmar (cm)
Encima de represa Gabriel Terra
Encima de represa de Baygorria
Encima de represa Constitución
Mínimo 7.147 5.163 3.595
5% 7.436 5.341 3.695
10% 7.537 5.356 3.727
25% 7.713 5.377 3.795
50% 7.937 5.400 3.891
75% 8.051 5.416 3.971
90% 8.101 5.430 4.011
95% 8.138 5.438 4.034
Máximo 8.326 5.507 4.196
Figura 5-2: Distribución anual y mensual de cotas de agua, Río Negro
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 5.0 – COTA DE AGUA
Ref. 18-2423 Agosto 2018 5.4
5.2 Cota de agua en el extremo aguas arriba de cada embalse
La Figura 5-1 muestra el nivel de agua promedio diario para ambas estaciones de
monitoreo aguas arriba y aguas abajo en cada embalse, y la Figura 5-3 compara el nivel de
agua aguas arriba con el caudal y el nivel de agua aguas abajo.
El nivel de agua aguas arriba varía con el caudal—los niveles de agua altos corresponden
a caudales altos y los niveles de agua bajos corresponden a caudales bajos. Dicha relación
es típica de un ambiente fluvial.
Los datos también muestran que el nivel de agua aguas arriba varía con el nivel de agua
aguas abajo, pero la relación depende del caudal. A bajo caudal, los niveles de agua
aguas arriba y aguas abajo son comparables (la diferencia corresponde a la diferencia en
el dato), mientras que a caudales moderados y altos, los niveles de agua aguas arriba y
aguas abajo difieren. Esto implica condiciones de remanso en períodos de bajo caudal,
pero condiciones normales durante los caudales moderados y altos.
Figura 5-3: Comparación del nivel de agua aguas arriba con el caudal y el nivel de agua aguas abajo
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 6.0 – BALANCE HÍDRICO
Ref. 18-2423 Agosto 2018 6.1
6.0 BALANCE HÍDRICO
A lo largo de los años, el caudal y la cota de agua en el Río Negro se han manejado para
abordar diversos objetivos de gestión. La generación eléctrica es el objetivo primario, pero
el control de las inundaciones, riego, deportes y recreación también son objetivos
importantes, particularmente para el Embalse de Rincón del Bonete.
La gestión del recurso hídrico en el Río Negro requiere de la comprensión del balance
hídrico. Un balance hídrico surge de la ley básica de conservación de la masa.
Básicamente establece que todas las entradas y salidas de agua hacia y desde cada
embalse deben estar en equilibrio con un cambio correspondiente en la cota de agua.
Para el Río Negro, los componentes del balance hídrico incluyen: escurrimiento superficial
y entrada de agua subterránea de la cuenca adyacente; precipitación y evaporación
directas en el área del embalse; fugas a través de las represas; extracción de agua para
riego y otros usos consuntivos; salidas a través de la central eléctrica y la presa hacia
embalses aguas abajo; entradas de las represas aguas arriba; y cambios en la cota de
agua de cada embalse. Expresado matemáticamente, esto da la Ecuación 6-1.
( )
Ecuación 6-1
Donde: QSR = escurrimiento superficial neto de la cuenca (m3/s) QGW = entrada de agua subterránea neta de la cuenca (m3/s) QDP = precipitación directa en el embalse (m3/s) QEV = evaporación directa del embalse (m3/s) QLK = fuga a través de la represa (m3/s) QIR = extracciones para riego y otros usos consuntivos (m3/s) QOUT = salidas del embalse (m3/s) QIN = entradas de embalses aguas arriba (m3/s) A = superficie del embalse a cota de agua η (m2)
η = cota de agua (m)
t = tiempo (s)
Los datos medidos presentados en la Sección 4.0 y la Sección 5.0 caracterizan las
entradas y salidas de cada embalse, QIN y QOUT, y la cota de agua en cada embalse, η. La
Figura 6-1 muestra la superficie, A, y el volumen para el Embalse de Rincón del Bonete, y
la Tabla 2-1 proporciona la superficie, A, para los Embalses de Baygorria y Palmar.
Planta de celulosa de UPM, Evaluación de la calidad del agua, Parte A, Balance hídrico SECCIÓN 6.0 – BALANCE HÍDRICO
Ref. 18-2423 Agosto 2018 6.2
Figura 6-1: Superficie y volumen del Embalse de Rincón del Bonete
Los demás términos de la Ecuación 6-1 pueden agruparse como la sumatoria de todos los
otros aportes y salidas según la Ecuación 6-2, y calcularse a partir de las entradas y
salidas medidas y los datos de cota de agua según la Ecuación 6-3.
∑ Ecuación 6-2
∑
( )
Ecuación 6-3
Donde: ∑Qlocal = sumatoria de entradas y salidas locales de la cuenca (m3/s)
La Figura 6-2 presenta los resultados de dicho cálculo. Muestra la sumatoria de todas las
entradas y salidas locales de cada embalse en base al promedio anual y al promedio
mensual.
La entrada local neta varía entre los embalses, reflejando el tamaño respectivo de la
cuenca de drenaje asociada a cada embalse. El área de drenaje del Embalse de Rincón
del Bonete tiene la mayor entrada local neta, mientras que el Embalse de Baygorria tiene la
menor entrada neta, acorde al tamaño del área de drenaje.
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Ref. 18-2423 Agosto 2018 6.3
Figura 6-2: Entradas y salidas locales calculadas para cada embalse
Las entradas locales netas varían de año a año y de mes a mes, reflejando la variabilidad
de las condiciones meteorológicas y posiblemente del uso del suelo. Las entradas netas
más bajas son de enero a marzo y las más altas de mayo a julio. En períodos extremos, la
entrada local neta puede ser negativa debido a pérdidas por evaporación, fugas a través
de las represas, usos consuntivos como el riego, o errores de medición o cálculo del
balance hídrico.
La Figura 6-3 presenta las tasas de evaporación mensuales estimadas para los embalses y
la fuga estimada a través de la Represa Gabriel Terra (Vuan, 2018). Las mayores pérdidas
por evaporación en los embalses ocurren en diciembre y enero, y las menores, en junio y
julio. La fuga de agua a través de la Represa Gabriel Terra varía con la cota de agua en el
embalse. La fuga a través de las represas aguas abajo no se tuvo en cuenta.
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Figura 6-3: Tasas de evaporación mensuales y fugas estimadas a través de la represa
La Figura 6-4 compara la entrada local neta mensual con la precipitación promedio
mensual para el Embalse de Rincón del Bonete. La entrada local neta se ajustó para tomar
en cuenta la fuga a través de la represa, la evaporación directa y la precipitación en el
embalse.
Las figuras muestran una relación entre la entrada local neta ajustada y la precipitación
promedio mensual. Esto es de esperar, ya que esta entrada representa esencialmente los
caudales de agua subterránea y superficial hacia el embalse desde la cuenca de drenaje.
Las extracciones para riego y otros usos consuntivos no se tuvieron en cuenta y pueden
modificar los resultados aquí presentados.
La relación entre la entrada local neta ajustada y la precipitación promedio mensual varía
de mes a mes. Una lluvia promedio mensual de 5 mm/día en enero produce una entrada
neta de aproximadamente 300 m3/s al Embalse de Rincón del Bonete. Sin embargo, la
misma lluvia produce una entrada neta de aproximadamente 1.300 m3/s en setiembre.
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Figura 6-4: Comparación entre entrada local y precipitación para el Embalse de Rincón del Bonete
La Ecuación 6-4 proporciona una base para la relación entre la entrada local neta ajustada
y la precipitación, donde el parámetro ‘k’ representa el coeficiente de escurrimiento. Las
unidades se convirtieron a unidades estándar.
Ecuación 6-4
Donde: QNL = entrada local neta ajustada (m3/s) AW = área de la cuenca para el embalse (m2)
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k = coeficiente de escurrimiento
i = lluvia (mm/día)
La Figura 6-5 presenta los coeficientes de escurrimiento estimados para cada una de las
tres cuencas de drenaje. Como se muestra, los coeficientes de escurrimiento siguen un
patrón estacional similar para las tres cuencas, con escurrimiento bajo de diciembre a
marzo y escurrimiento alto de abril a setiembre. El escurrimiento estimado en la cuenca
para el Embalse de Palmar tiende a ser menor que el escurrimiento estimado en las otras
dos cuencas.
Figura 6-5: Coeficientes de escurrimiento mensuales
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Ref. 18-2423 Agosto 2018 7.1
7.0 AUMENTO DE LOS CAUDALES BAJOS
El Gobierno de Uruguay se compromete a mantener un caudal mínimo en el Río Negro
según el Artículo 3.7.2 del Acuerdo de noviembre de 2017 entre la República Oriental del
Uruguay (ROU) y UPM, donde se establece:
“ROU hará que se establezca un caudal mínimo en las aguas del Río Negro,
aguas abajo del Embalse de Rincón del Bonete, de acuerdo con los lineamientos
ambientales fijados por el Poder Ejecutivo y los resultados del Estudio de Impacto
Ambiental de la Planta de Celulosa, no estando obligada UPM a realizar ninguna
compensación por dicho caudal mínimo.”
La siguiente sección explora la capacidad del Embalse de Rincón del Bonete para sostener
un caudal mínimo.
El análisis considera el posible cambio en la cota de agua del embalse debido a un cambio
en el manejo del caudal en la Represa Gabriel Terra. La Ecuación 6-1 (y su forma
revisada, la Ecuación 6-3) se pueden reescribir para abordar este objetivo, como lo
establece la Ecuación 7-1.
∑
( )
( )
Ecuación 7-1
Donde: ΔQOUT = salida ajustada para aumento de los caudales bajos (m3/s) Δη = cambio incremental en la cota de agua (m)
El aumento de los caudales bajos solamente afectará el cambio incremental en la cota de
agua y no afectará las características hidrológicas del embalse o la cuenca. Idealmente, el
aumento de los caudales bajos tampoco debería reducir la capacidad de generación de
energía. Por tanto, todos los términos del lado izquierdo de la Ecuación 7-1 permanecen
incambiados con o sin aumento de los caudales bajos. Por consiguiente, la Ecuación 7-1
se puede simplificar a la Ecuación 7-2.
( )
Ecuación 7-2
La Figura 7-1 muestra esta relación para un escenario hipotético, suponiendo un
almacenamiento limitado en el Embalse de Rincón del Bonete y un aumento de los
caudales bajos en el rango de 50 a 100 m3/s. Este escenario supone un descenso del nivel
de agua en el embalse de 7.300 a 7.000 cm (es decir, del nivel de “modo de aversión al
riesgo” al “nivel mínimo de operación”), lo que representa 1.500 Mm3 de almacenamiento.
Con esto se logran aproximadamente 175 a 350 días de aumento de los caudales bajos, a
los caudales mínimos considerados.
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Ref. 18-2423 Agosto 2018 7.2
La Figura 7-1 también muestra la reducción de caudal requerida en períodos de caudal
elevado para compensar la pérdida de almacenamiento atribuida al aumento de los
caudales bajos. Este escenario considera una reducción del caudal en el rango de 50 a
1.000 m3/s. A estas tasas, se requerirían 17 a 350 días de reducción del caudal para
restablecer los 1.500 Mm3 de agua usados para el aumento de los caudales bajos (para
este escenario hipotético).
En base a operaciones pasadas, el aumento de los caudales bajos puede ser necesario
aproximadamente 10% del tiempo, en promedio, lo que representa una demanda de
aproximadamente 100 a 200 Mm3/año, en promedio, para el rango de caudales mínimos
considerados. En el caso extremo, el aumento de los caudales bajos puede ser necesario
60% del tiempo a lo largo del año, y hasta por 54 días consecutivos. Esto representa una
demanda extrema de aproximadamente 1.000 a 2.000 Mm3/año para el rango de caudales
mínimos considerados.
En base a operaciones pasadas, los caudales se dirigen a través de las centrales
eléctricas aproximadamente 75% a 80% del tiempo, en promedio. Esto implica que el
exceso de caudal es liberado sobre la represa aproximadamente 20% a 25% del tiempo,
en promedio. Cuando los caudales se liberan sobre la represa, la magnitud puede variar de
100 a 10.000 m3/s, lo que representa aproximadamente 7.250 Mm3/año de exceso de
caudal, en promedio. En el caso extremo, las operaciones limitan los caudales sobre la
represa por períodos prolongados de hasta dos años.
Figura 7-1: Nivel de agua previsto en el Embalse de Rincón del Bonete con aumento de los caudales
La Figura 7-2 presenta un análisis adicional del potencial de aumento de los caudales
bajos y la Tabla 7-1 resume los resultados. La evaluación considera el período total de
registro de 1947 a 2017 para el Embalse de Rincón del Bonete y la Represa Gabriel Terra.
Surge de la Ecuación 7-1 y del balance hídrico presentado en la Sección 6.0. Los caudales
a través de la central eléctrica se basan en valores medidos, con un mínimo impuesto entre
50 y 100 m3/s. Los caudales sobre la represa se basan en valores medidos si el nivel de
agua en el embalse es mayor a 8.000 cm, pero se minimizan si el nivel de agua es menor a
8.000 cm. Todos los demás aspectos del balance hídrico permanecen incambiados.
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Los resultados muestran que el Embalse de Rincón del Bonete tiene suficiente capacidad
de almacenamiento para contemplar el aumento de los caudales bajos para caudales
mínimos entre 50 y 90 m3/s, pero puede tener capacidad limitada en condiciones extremas
(menos del 0.4% del tiempo) a un caudal mínimo de 100 m3/s.
Figura 7-2: Nivel de agua previsto en el Embalse de Rincón del Bonete (1947 a 2017)
Tabla 7-1: Resumen del nivel de agua previsto con aumento de los caudales bajos Aumento de los caudales bajos Caudal mínimo
(m3/s)
Porcentaje de exceso del nivel de agua especificado en el Embalse de Rincón del Bonete
Modo de control de inundación
Nivel del agua = 8.000 cm
Modo de aversión al riesgo Nivel del agua = 7.300 cm
Nivel mínimo de operación Nivel del agua = 7.000 cm
0 31,9% 96,4% 100%
50 35,3% 97,1% 100%
60 34,5% 96,7% 100%
70 33,5% 96,4% 100%
80 32,8% 96,0% 100%
90 32,1% 95,4% 100%
100 31,1% 94,7% 99,6%
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SECCIÓN 8.0 – REFERENCIAS
Ref. 18-2423 Agosto 2018 8.1
8.0 REFERENCIAS
Vuan, B., 2018. Estimated evaporation rates and leakage through the Gabriel Terra dam.
Personal communication.