Exploración de las lagunas Negra y del Encañado/Apuntes de Ansart

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BREVES APUNTES
PARA UN
PROYECTO DE REPRESAS
EN LAS
CORDILLERAS DE SAN JOSÉ
POR
Ernesto Ansart
Injeniero de puentes i calzadas, director de los trabajos municipales de la ciudad de Santiago.

Un proyecto de represa, por mas favorable que sea la topografía del valle elejido a la construccion de una muralla alta i sólida, necesita siempre estudios prolijos en el terreno, no solamente para determinar la forma i las dimensiones de la muralla, sino tambien para reconocer la naturaleza del suelo i de las laderas, ejecutando profundos sondajes en el fondo i en las faldas del valle que han de servir de apoyo al muro que forma la represa; despues viene el estudio de bufete, que combina todos estos elementos i permite la redaccion del proyecto i formacion de presupuestos.

La cuestion que domina aun lo que acabamos de indicar es la de la alimentacion de estas represas, cuestion prévia, puesto que determina la cantidad de agua disponible, i por lo tanto, el volúmen que puede darse al depósito. Para resolverla se necesita indispensablemente observaciones bien contrastadas de la cantidad de agua que corre anualmente en la cuenca que cerrará la represa, bajo que forma cae,—nieve duradera, nieve que se derrite o agua lluvia; se necesita conocer las épocas en que las primeras se derriten i las otras caen mas jeneralmente; finalmente, determinar por triangulaciones i de un modo exacto la superficie de la cuenca i las mayores distancias que deben recorrer las aguas.

Todas estas operaciones necesitan años i no algunos dias que hemos pasado en la cordillera, i tal ha sido la razon del título de esta memoria, que tiene por objeto dar una idea de lo que es una represa, de lo que podria costar a lo sumo i hacer ver los grandes beneficios que reportarian semejantes construcciones para la agricultura, salvando los campos de las continjencias que atrae la sequía.

Bien hubiese querido apoyar mi opinion solamente en datos positivos, pero la carencia completa de éstos para todo lo que se refiere a comarcas inhabitables durante el invierno me ha obligado a juzgar de las causas por los efectos, es decir, a observar, por ejemplo, las secciones de los rios en las mayores creces que se han presentado i notar las épocas en que han tenido lugar estas avenidas.

Observar las creces de ciertas lagunas i el nivel que toman a fines del verano.

Observar el tamaño de las piedras rodadas en el lecho de los rios i comparar su volúmen i peso, por una parte, i la pendiente del rio por otra.

Observar el nivel de las nieves perpétuas, de las nieves durante el invierno. Horizontes jeneralmente bien indicados i hasta conocidos por la latitud del lugar i la altura de las montañas.

CANTIDAD DE AGUA.

La cuestion de la cantidad anual de agua que cae sobre una comarca es variable con la latitud; la que cae, término medio, en Santiago es de 42 centímetros al año, pero ignoramos absolutamente la que pueda caer en la cordillera en la latitud igual a la de Santiago, de que nos ocupamos.

Disposiciones se han tomado en las alturas de la Laguna Negra para obtener estos datos, pero el resultado de un año no puede ser regla absoluta, i tenemos que valemos de observaciones i de resultados constatados ya.

Un guarismo bien constatado es que la altura de agua que cae por segundo en una lluvia abundante es de 0.m000002 i que, en algunos aguaceros fuertes de pocas horas llega a 0.m0000105 por segundo, i finalmente, una lluvia continua de 8 dias produjo en el rio Maipo, un volúmen de agua de 7,775 metros cúbicos por segundo, que hemos podido apreciar con exactitud por la observacion de la seccion del rio, la altura a que llegó el agua i la pendiente del rio. Esta cantidad corresponde a una altura de 0.m00000128 por segundo; este guarismo puede servir de término medio para la demora de las aguas que caen.

Si supiéramos con exactitud el número medio de dias de lluvia i nieve en la cordillera, tendríamos con exactitud el volúmen total. A falta de este dato, hai un hecho bien positivo, i es que llueve mas en la cordillera que en la llanura; algunos aseguran que diez veces mas. No trataré de combatir esta idea, pero sí creo que puede tomarse dos o tres veces sin incurrir en error.

Las tres cuartas partes de estas aguas o sea 67 centímetros podrian acopiarse ántes del verano.

Esta cantidad puede considerarse como un mínimun, i es el que tomaremos como base segura de alimentacion de las represas que estudiamos.

EVAPORACION SUPERFICIAL.

Una cuestion que debemos dilucidar es la determinacion de la evaporacion superficial.

A las alturas de 3,000 metros sobre el nivel del mar, de que nos ocupamos, reina una temperatura relativamente baja, i si no fuera por la intensidad de las corrientes atmosféricas, seria despreciable la evaporacion. Calculando 4 milímetros de espesor diarios, desde agosto a enero, o sea 150 dias, nos dá 0.m60 por cada año.

I.
INFILTRACIONES.

La cuestion de las infiltraciones, es decir, de la pérdida por penetracion en los costados i fondo de los canales, no tiene en este caso la importancia que generalmente se le dá; en efecto, se trata de verter las aguas en un rio que siempre tiene agua i en el cual la mayor superficie mojada a consecuencia del espresado caudal será solo de parte de la superficie total: considerando, tambien, la fuerte pendiente de estos cauces, su poca profundidad, el lugar mas bajo de los valles que ocupan, hace que se encuentren en condiciones mucho mas ventajosas que los canales artificiales, para los cuales se calcula la pérdida en por ciento por cada quilómetro recorrido por el agua, i como solamente aumentamos en parte la superficie mojada, es racional admitir que la pérdida por infiltraciones será solo de por ciento en quilómetro.

Establecidas estas tres bases 1ª Produccion de agua 67 m. de altura por año.
2ª Evaporacion 4 milímetros por metro cuadrado.
3ª Pérdida 1/2 por ciento por quilómetro recorrido.

pasaremos a estudiar su aplicacion a varios puntos estudiados en la espedicion a la Laguna Negra.

EXÁMEN DE LA LOCALIDAD.

Estos puntos presentan bien diferentes aspectos, puesto que, en los unos, se trata de aprovechar las aguas de depósitos naturales, i en los otros, de crear depósitos artificiales en sitios apropiados.

Desgraciadamente, los depósitos naturales de alguna importancia han sido destruidos por la naturaleza misma, i solo quedan los que, por la poca cantidad que recoje su cuenca, no han sufrido un empuje suficiente para romper la barrera natural que les encierra, miéntras los demas depósitos de la alta cordillera han visto estas barreras naturales arrasadas por la enorme cantidad de agua que en un momento dado pasaba por ellos.

Si, por ejemplo, consideramos la Laguna Negra, la mayor conocida despues de la del Diamante, la cuenca que la alimenta es apénas cinco veces mayor que el recipiente; su superficie es de 1875 hectáreas próximamente; por consiguiente, lo que mas puede recibir en todo el año serán 5 metros de altura de agua, i efectivamente, es lo que aparece marcado en las orillas entre el nivel superior e inferior en las épocas estremas. Siendo la superficie de la laguna de 420 hectáreas o sea 4.200,000 metros cuadrados, el volúmen de agua anual será de 21.100,000 metros cúbicos. Desde el 1º de Agosto hasta el 1º de Enero, época en que se podrá utilizar las aguas, habrá seguramente una pérdida por las infilraciones de la laguna que podrá calcularse en una tercera parte, quedando aprovechable 14.000,000 de metros cúbicos. Si estas aguas se distribuyen en dos meses, Diciembre i Enero, por ejemplo, el volúmen diario será entónces de 216,666 metros cúbicos.

Un regador corresponde a 1,300 metros cúbicos en un dia; la Laguna Negra podrá, pues, proporcionar anualmente 175 regadores durante dos meses.

De esta cantidad, tenemos que deducir por evaporacion en 3 meses 8 regadores, i para las infiltraciones en el rio un por quilómetro, por una distancia de 60 quilómetros que media entre la Laguna Negra i el canal de Maipo, dará 47 regadores de pérdida, quedando aprovechables 120 regadores.

Este resultado prueba una cosa, i es que un depósito, que a la vista parece inagotable i contiene 520.000,000 de metros cúbicos, es solamente un capital reproductivo en pequeña escala. La ventaja que se puede obtener de un depósito de este tamaño es conservar en él un volúmen de agua para los casos de apuro, disponer, por ejemplo, el canal de salida para un movimiento de 1,000 regadores durante dos meses i utilizar solo esta reserva cuando hai absoluta necesidad. Cada 7 años, próximamente, se volveria a llenar la laguna, siendo menores las infiltraciones cuando el depósito tenga menor altura de agua. Estudiemos qué profundidad deberá darse a la toma de agua para producir en un momento dado una cantidad de 1,000 regadores.

Mil regadores, durante dos meses, representan un volúmen de agua de 78.000,000 de metros cúbicos i para las infiltraciones 39.000,000, o sea un total de 117.000,000.

Puede calcularse que la seccion media en la zona que ocupara este volúmen es de 3.000,000 de metros superficiales, lo que representa una altura de 39 metros; mas, para obtener una presion a la salida i no tener un tubo demasiado grande, es preciso añadir 11 metros mas, lo que dará una altura de 50 metros.

El socavon para alcanzar a esta profundidad tendria de largo 800 metros.

El costo del metro seria como sigue:

Escavacion, 16 metros cúbicos a 2 pesos. $ 52
Revestimiento de mampostería, 11 metros cúbicos a 13 pesos " 143
Trasporte del material, 11 metros a 1 ps. " 11
Estraccion de escombros, 20 metros cúbicos a 40 centavos " 8
 Total $ 214


COSTO DEL SOCAVON.


Por 800 metros $ 155,200
Por válbulas i tubos " 2,000
Por ferrocarril interior i wagones " 8,000
Por una sonda para perforar " 4,000
Por la ventilacion " 4,000
Imprevistos " 6,800
  Total $ 180,000
La ejecucion de un socavon de esta clase necesitaria la instalacion de una via férrea interior, que está calculada, e instalacion de un ventilador movido por agua.

Bien organizado este trabajo, tardaria de 3 a 4 años.

Incluyendo los intereses del capital, el gasto total ascenderia a 200,000 pesos; de tal suerte que, un regador anual durante dos meses o dos meses i medio, saldria a 2,000 pesos. Este resultado es digno de llamar la atencion; porque, aun cuando no sea considerable el volúmen de agua disponible, puede acumularse, i en un momento dado ser la salvacion de una cosecha.

VALLE DEL ENCAÑADO.

El valle del Encañado, cuya cuenca tiene 25 millones de metros, i en la cual vienen a verterse las aguas de la Laguna Negra, presenta una pequeña laguna que puede aprovecharse. La pendiente del valle es mui pronunciada; de manera que un dique artificial deberia ser mui alto para encerrar un volúmen considerable.

Como estudiamos a continuacion el costo de estas obras i que la represa del Encañado debiera tener dimensiones casi iguales a las del rio Yeso, teniendo una cuenca mui reducida, saldrá evidente que nada de bien provechoso podria hacerse en este valle con una represa. Alguna zanja abierta i un socavon de 400 metros darian 75 regadores durante dos meses al año en las mismas condiciones de costo que para la Laguna Negra.

Estas dos lagunas i el valle del Encañado darian, por consiguiente, 200 regadores anuales, durante dos o tres meses, con un gasto de $300,000 i el material de perforacion de un socavon se utilizaria para el otro.

No fijamos con mas precision la duracion de estos regadores, porque nos faltan datos i creemos que nuestros cálculos están basados en un mínimum de produccion por un máximum de construccion.

REPRESA DEL VALLE DEL YESO.

La Laguna Negra i el valle del Encañado tienen ciertamente una importancia, puesto que en ellos hai una reserva que, en un caso dado, puede ser utilizada; pero, vista la escasez de agua, el alto precio a que ha llegado a pagarse un regador, la falta de la dotacion asignada a cada canal,—visto, en fin, la estension que diariamente toman los trabajos agrícolas, es indispensable estudiar los medios de crear un vasto depósito, susceptible de dar anualmente una reserva considerable para los últimos meses del año.

El valle del Yeso, en su parte alta, presenta una cuenca cuya topografía aparece a la vista mui favorable a la construccion del depósito. En efecto, la pendiente del valle es apénas de 6 milésimas, su anchura media de mas de 1,100, metros, i la garganta que dá salida a este ancho valle en terreno firme no pasa en su base de 130 metros. El plano de esta porcion del valle da una idea de su conformacion.

La cuenca alimenticia de esta parte alta del rio Yeso, situado al norte de la cuesta del Inca, tiene una superficie que calculamos próximamente igual a 288 quilómetros cuadrados. Tomando nuestra base de produccion anual de agua almacenable, es decir, una altura de 0m.67 sobre toda la superficie, tendremos un volúmen de agua disponible para encerrar en el depósito de 193.000,000 de metros cúbicos.

Si consideramos el valle del Yeso represado por una muralla de 50 metros de altura en la garganta comprendida entre la cuesta del Inca i el cerro del Meson, la superficie i profundidad de agua de este depósito será como sigue:

Superficie.
Met. cua.
Profundidad
media
Volúmenes. Met. cúb.
74,000 48m.80 3.620,000
730,000 45m.40 33.200,000
795,000 42m.50 33.750,000
2.040,000 35m.00 71.500,000
982,000 25m.00 24.550,000
1.244,000 12m.60 15.700,000
735,000 3.25 2.380,000
Total 6.600,000 met. cua. 184.700,000 met. cúb.

El volúmen del depósito resultaria menor en un cinco por ciento del volúmen del agua que puede afluir en él, pero esto no ofrece inconveniente, porque, teniendo en cuenta: 1º la evaporacion, 4.000,000 de metros cúbicos; 2º la época del derretimiento de nieves, época en que se llenará el depósito i se habrá probablemente principiado a sacar agua; i 3º que, por bien construida que esté la represa, no dejará de haber algunas infiltraciones subterráneas, podemos tomar, como base positiva para los cálculos, el volúmen susceptible de encerrarse en el depósito, es decir, 184.700,000 metros cúbicos.

Para hacer mas fácil la apreciacion de este caudal en unidad corriente en el pais,—el regador,—diremos que un regador es, próximamente, 1,300 metros cúbicos por 24 horas, por consiguiente, que se tendria:

142,077 regadores durante un dia,
4,736 regadoresid. duranteid. un mes,
2,368 regadoresid. duranteid. dos meses,
1,578 regadoresid. duranteid. tres meses.

Ya hemos descontado la pérdida debida a infiltraciones i a evaporaciones; nos queda que tener en cuenta la pérdida por infiltraciones en el paso por el cauce del rio hasta entrar en los canales. Siguiendo el mismo método de cálculo, por ciento en quilómetro, nos dará por 60 quilómetros recorridos 30 por ciento, o sea 473 regadores, quedando disponibles 1,105 regadores durante tres meses, o 1,658 regadores durante dos meses.

Consideremos ahora la forma que debe darse a la represa, sus dimensiones, sistema de construccion, su costo.

Las dimensiones principales de la garganta, hasta encontrar el terreno firme a los costados, a juzgar por la conformacion e inclinacion de las capas, es como sigue:

Ancho a la base 155 metros.
Ancho a la parte superior 305 metros.id.
Altura entre estos dos anchos 50 metros.id.
Profundidad probable del círculo 5 metros.id.

La forma mas racional i que consulta mejor la economía con la solidez i que se ha adoptado en las represas construidas últimamente es la que está basada en la consideracion de la considerable variacion de la presion desde la base hasta la parte superior del muro de represa i del peso del material que la compone.

Se ha reconocido que, combinando los dos elementos, presion lateral sobre la cara interior i gravedad de materiales empleados, se llegaba para la seccion transversal del muro a una superficie comprendida entre dos curvas.

Calculada esta seccion para una piedra granito, material que deberá servir a la construccion, nos dá una superficie de 1200 metros cuadrados, incluso el cimiento.

Para dar mas resistencia al empuje, daremos a la represa una forma circular en plano con la convexidad por el lado del agua. El radio de este arco de círculo será de 757m 50, lo que dará una flecha de 15 metros por una cuerda de 300 metros.

El volúmen total de la maniposteria será como sigue:

Parte central con toda la seccion, 187,200 ms. cúb.
Parte oriente 8,904 ms.id. cúb.id.
Parte poniente 45,037 ms.id. cúb.id.
241.141

Determinado el volúmen total, debemos indicar el método de construccion mas adecuado a este jénero de obras.

Existiendo en las inmediaciones masas graníticas i cantos rodados de la misma piedra, es necesariamente la que debemos emplear.

En cuanto a la forma que debe darse a los materiales, considero que, en vista de la altura en que se encuentra el lugar de la represa, los paramentos en contacto con el agua, nieve, hielos i el aire deben ser tales que no sufran con estas variaciones de temperatura; para obtener este resultado, es indispensable que las dos caras de la represa se hagan de piedra de sillería de una profundidad media de un metro, siendo las hiladas con sus junturas canteadas normalmente a la curva i emboquillados con cimiento romano; el resto, o la parte comprendida entre los dos paramentos, debe fabricarse con sillarejos bastante uniformes i colocados de una manera que formen siempre escalones i no haya planos horizontales que dejasen un fácil camino a la introduccion del agua. Sillarejos a medio cantear, distribuidos por clases que tengan igual ancho i alto, permitirán obtener una trabazon completa no solo en plano sino también en seccion vertical; empleando cal perfectamente apagada, o lo que seria aun mejor, fabricando un cimiento con los elementos que en la misma cordillera se encuentran, se obtendria una masa compacta que no dejaria pasar el agua.

No necesito insistir sobre la necesidad de buscar la roca para hacer descansar tamaña mole i preparar los costados de la garganta en forma escalonada para que la reaccion del arco obre normalmente a la superficie de contacto.

Será igualmente útil revestir los costados laterales hasta cierta distancia, o a lo ménos, poner la roca viva al descubierto para emboquillar todas las grietas que se presenten.

Para formular un presupuesto aproximado en un punto donde no existe trabajo, tenemos que suponer que se estableceria una gran faena i se creara una nueva poblacion con todos sus recursos, que el trabajo podria durar de 7 a 8 meses del año, que la organizacion de este trabajo seria tal que no se interrumpiera la circulacion de las aguas i se dejaria fácil salida a las avenidas.

Para la toma de las aguas i los desagües en las creces, se necesitará galerías, válvulas i conductos metálicos en suficiente número i dimensiones. En lo posible, estos aparatos se colocarán en una galeria especial.

Para precaver contra la idea de un embancamiento rápido de la represa, haremos observar que los elementos que forman el fondo actual del valle son mui pequeños en esta parte i casi terrosos i que es necesario subir mui arriba en el valle para encontrar piedras de algun tamaño; ademas, llegando a una masa tranquila, las corrientes pierden su fuerza i depositarian a la entrada las piedras arrastradas; lo que sucederia es que el nivel superior del valle se elevaria, lo que seria perjuicio para la represa.

Igualmente tenemos que preocuparnos del camino de cordillera que por allí pasa. Habria necesariamente que construir uno en la falda del cerro en una lonjitud de 5 quilómetros. La parte superior de la represa se dejará al efecto de 8 metros de ancho para pasar de la ribera derecha a la izquierda, donde es mas fácil construir el camino.

El lugar mas a propósito para construir la poblacion seria en la loma de la cuesta del Inca, sobre el mismo terreno donde se encuentra la piedra, i ésta se bajaria labrada al punto donde deberia emplearse por medio de maromas de alambre tendidas. Con estas precauciones, el presupuesto se formularia como sigue:

PRESUPUESTO DE LA REPRESA DEL RIO YESO.
Escavacion en tierra i rocas sueltas, 117,530 metros cúbicos a 60 cts $ 70,518
Id. en roca, †7,750 a 1 ps. 50 cts 116,625
Trasporte de la parte no utilizable 10,000 a 1 ps 100,000
Mampostería de sillería para los muros esteriores, 23,164 a 25 ps 579,000
Mampostería de sillarejos para la parte interior, 187,977 a 13 ps 2.443,701
Trasporte de los materiales al pié de la obra, 472,963 toneladas a 1 ps 472,963
Tubería i válvulas de desagüe 60,000
Canales de desagüe en minas i cielo abierto, 1,000 metros 71,500
Por construccion de alojamientos de 3,000 hombres, a 50 ps 150,000
Arreglo de 5 quilómetros de camino, a 12 ps 60,000
Imprevistos, 5 por ciento 206,215
$ 4.330,522
A esta cantidad debemos añadir el interes del capital durante los 5 años que durará la construccion (entregando el capital por décimas partes) al 6 por ciento 650,000
 Total $ 4,980,522

o sea un número redondo de 5.000,000 de pesos.

Hemos visto anteriormente que esta obra permitiria de represar, deduccion de las pérdidas de todo jénero, 1,005 regadores.

Nos es fácil de deducir el costo de un regador, que ascenderá a 4,500 pesos.

Si incluimos los trabajos de la Laguna Negra i del valle del Encañado, si hacemos entrar en deduccion el valor del material de rieles, wagones, bombas, etc., llegamos al precio de 4,000 pesos por regador.

Concluiremos haciendo notar que estas aguas podrian distribuirse en todos los canales que toman su oríjen en el Maipo, que a los tres años de la construccion empezaria a rebalsarse el agua i principiaria a entrar la empresa en producto, que finalmente tamañas construcciones se ejecutan hoi dia de una manera segura, i la prueba es que en Francia se han ejecutado tres en estos últimos años; por consiguiente, no puede haber duda sobre el resultado.

El tiempo de que disponemos no nos ha permitido entrar en mas pormenores, reservándome cuando se trate de la ejecucion, servirme de los materiales acopiados para un proyecto definitivo.

Santiago, 1º de Agosto.

E. Ansart.