Mejora del caudal disponible en el proyecto de agua potable Chalpi Grande - Papallacta

Dinámica de Sistemas

Boletín de Dinámica de Sistemas

Mejora del caudal disponible en el proyecto de agua potable Chalpi Grande - Papallacta

Hugo Mauricio Valladares Borja
hmvalladaresb@gmail.com

Resumen

El proyecto “Chalpi Grande-Papallacta” constituye la Primera Etapa del Proyecto de Agua Potable Ríos Orientales (PRO), y tiene como finalidad incrementar en 2,2 m3/s los caudales disponibles en la pileta del Sistema Papallacta, y de esa forma garantizar, a corto y mediano plazos, la satisfacción de la demanda de agua potable del Distrito Metropolitano de Quito (DMQ). El proyecto consiste en captar las aguas del río Chalpi Grande y de tres de sus afluentes, y conducirlas, a gravedad, hasta el reservorio existente en Papallacta, para incorporarse al Sistema Papallacta I. En ese sentido, se plantea la captación de dicho proyecto como el problema denominado “caudal disponible”, el mismo que se analiza y representa a través de la metodología basada en la dinámica de sistemas. Para el efecto se realiza el diagrama causal, las interferencias y los flujos de información; y, finalmente se desarrolla la implementación en el programa computacional Vensim.

Introducción

El proyecto “Chalpi Grande-Papallacta” constituye la Primera Etapa del Proyecto de Agua Potable Ríos Orientales (PRO), y tiene como finalidad incrementar en 2,2 m3/s los caudales disponibles en la pileta del Sistema Papallacta, y de esa forma garantizar, a corto y mediano plazos, la satisfacción de la demanda de agua potable del Distrito Metropolitano de Quito (DMQ). El proyecto se localiza a 70 km al sureste de la ciudad de Quito, en la vertiente oriental de la Cordillera Central o Real de Los Andes, entre las coordenadas geográficas 00°14´ y 00°23´ de latitud Sur, y entre los 78°10´ y 78°02´ de longitud Oeste. Jurisdiccionalmente, el proyecto se ubica en las parroquias de Cuyuja y Papallacta del cantón Quijos, provincia de El Napo. El proyecto consiste en captar las aguas del río Chalpi Grande y de tres de sus afluentes, y conducirlas, a gravedad, hasta el reservorio existente en Papallacta, para incorporarse al Sistema Papallacta I (Bombeo). La conducción del proyecto, diseñada en tubería de acero, con un diámetro de 42” y con una longitud total de 11,7 Km, se desarrolla desde la captación Chalpi Grande A, desciende por la margen derecha del río Chalpi Grande, realiza un cruce subfluvial del río Papallacta, y continua por la margen derecha del río Papallacta hasta llegar al reservorio Papallacta existente de 38 000 m3 de capacidad. Según los diseños, el proyecto está conformado por las captaciones en los ríos Chalpi Grande A (Q95%=1,23m3/s, cota 3187,76 msnm), Encantado (Q95%=0,64m3/s, cota 3188,81 msnm), Chalpi Grande B (Q95%=0,27m3/s, cota 3207,70 msnm) y Chalpi Grande C (Q95%=0,07m3/s, cota 3223,80 msnm), por lo que el caudal Q95% total a captarse es de 2,20 m3/s.

agua potable

Siguiendo la metodología basada en la dinámica de sistemas, a continuación se plantea el problema denominado “caudal disponible”, el mismo que constituye una variable auxiliar, que expresa el volumen de agua captada por unidad de tiempo, y cuyas unidades se expresan en: m3/s. El “caudal disponible” representa el valor que el proyecto Chalpi Grande – Papallacta es capaz de ofertar para satisfacer la demanda de agua de la población del DMQ, y tiene un valor máximo de 2,2 m3/s .

Metodología

La dinámica de sistemas es una técnica para analizar y modelar el comportamiento temporal en entornos complejos, y se basa en la identificación de bucles de realimentación entre los elementos, y también en las demoras en la información y materiales dentro del sistema. El análisis se efectúa en término de bucles o ciclos de realimentación, en términos de flujos y depósitos adyacentes. La simulación del problema se realiza con programas computacionales específicos. De modo particular, el diagrama causal del problema denominado “caudal disponible” exige la de definición de influencias de primer orden. Dichas influencias representan las 4 captaciones previstas en el proyecto, esto es: Chalpi A, Encantado, Chalpi B y Chalpi C.

agua potable

La Captación Chalpi A es la variable auxiliar que representa la fuente superficial o río que se aprovecha en el proyecto, de manera particular representa el río Chalpi Grande. La Captación Chalpi B es la variable auxiliar que representa el río Chalpi Grande B, que es un afluente del río Chalpi Grande. La Captación Chalpi C es la variable auxiliar que representa el río Chalpi Grande C, que es un afluente del río Chalpi Grande. En tanto que, la Captación Encantado es la variable auxiliar que representa el río Encantado, que es un afluente del río Chalpi Grande.

A partir de los elementos que influyen directamente en el estado del problema, a continuación se describen los elementos que influyen en ellos. Así, las captaciones están influenciadas y/o determinadas por el caudal captado y la cota de captación. El caudal captado, es una variable auxiliar, que representa el caudal máximo que es posible aprovechar en cada río, el mismo que satisface los requerimientos técnicos, legales y ambientales; y se representa en m3/s. Según la información del proyecto, los caudales captados son los siguientes: Caudal Captado Chalpi A (QCA) = 1,23 m3/s, Caudal Captado Chalpi B (QCB) = 0,27 m3/s, Caudal Captado Chalpi C (QCC) = 0,07 m3/s, y Caudal Captado Encantado (QCE) = 0,64 m3/s. Mientras que la cota de captación, es una variable auxiliar, que define la altura autorizada para aprovechamiento del río, y se expresa en msnm. De acuerdo al proyecto, las cotas de captación son las siguientes: COTAA=3187,76 msnm, COTAE=3188,81 msnm, COTAB=3207,70 msnm y COTAC=3223,80 msnm.

agua potable

A su vez, varios elementos de segundo orden están influenciados por otros elementos. De modo particular, el caudal captado de las 4 captaciones: Chalpi A (Q95%=1,23m3/s), Encantado (Q95%=0,64m3/s), Chalpi B (Q95%=0,27m3/s) y Chalpi C (Q95%=0,07m3/s), está condicionado por el caudal natural (QN), el caudal ecológico (QE) y por la precipitación en la cuenca hidrográfica (P).

El caudal natural corresponde al valor presente en el cauce de cada río, mientras que el caudal ecológico es el valor mínimo requerido para la preservación de los ecosistemas locales. Por otra parte, la variable precipitación, que regula el régimen hídrico de la cuenca, es la misma para todas las captaciones.

Por lo tanto, en la citada Figura No.5 se determinan las siguientes variables:

Para el caso de la Captación Chalpi A, QCA: caudal captado Chalpi Grande A (m3/s), QNA: caudal natural Chalpi Grande A (m3/s), QEA: caudal ecológico Chalpi Grande A (m3/s), y P: precipitación en la cuenca hidrográfica (mm).

Para el caso de la Captación Chalpi B, QCB: caudal captado Chalpi B (m3/s), QNB: caudal natural Chalpi B (m3/s), QEB: caudal ecológico Chalpi B (m3/s), y P: precipitación en la cuenca hidrográfica (mm).

Para el caso de la Captación Chalpi C, QCC: caudal captado Chalpi C (m3/s), QNC: caudal natural Chalpi C (m3/s), QEC: caudal ecológico Chalpi C (m3/s), y P: precipitación en la cuenca hidrográfica (mm).

Para el caso de la Captación Encantado, QCE: caudal captado Encantado (m3/s), QNE: caudal natural Encantado (m3/s), QEE: caudal ecológico Encantado (m3/s), y P: precipitación en la cuenca hidrográfica (mm).

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A partir del diagrama causal se desarrolló el respectivo diagrama de flujos, o diagrama de Forrester. Para el efecto se empleó el programa computacional Vensim. En la siguiente figura se describe el diagrama del problema planteado.

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Resultados

El problema denominado “caudal disponible” es perfectamente representado, a través de interferencias y flujos de información. En dicho modelo, el caudal disponible está determinado por 4 variables auxiliares que representan las 4 captaciones disponibles (Chalpi A, Encantado, Chalpi B y Chalpi C), las mismas que están determinadas por la cota y el caudal de captación. A su vez, el caudal de captación de cada captación depende del caudal natural, del caudal ecológico y de la precipitación de la cuenca hidrográfica. Cabe indicar que la variable precipitación afecta a toda la cuenca; y que no existen variables de acumulación, tales como embalses o tanques reservorios. El uso de la metodología de dinámica de sistemas permite una simulación eficaz del problema propuesto. Por ello, el presente trabajo confirma que la simulación representa la única forma de determinar el comportamiento en los sistemas no lineales complejos.

(*) Puede solicitar información más detallada de este trabajo al autor


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