Todos los ríos contienen sedimentos: un río, en efecto, puede considerarse un cuerpo de sedimentos que fluyen tanto como uno de agua.
Cuando un río se detiene detrás de una presa, los sedimentos que contiene se hunden hasta el fondo del embalse. La proporción de la carga total de sedimentos de un río capturada por una presa, conocida como su «eficiencia de trampa», se acerca al 100 por ciento para muchos proyectos, especialmente aquellos con grandes embalses.
A medida que los sedimentos se acumulan en el embalse, la presa pierde gradualmente su capacidad de almacenar agua para los fines para los que fue construida. Cada reservorio pierde almacenamiento por sedimentación, aunque la velocidad a la que esto sucede varía ampliamente.
A pesar de muchas décadas de investigación, la sedimentación sigue siendo probablemente el problema técnico más grave que enfrenta la industria de las presas.
Un estudio del Banco Mundial estimó que alrededor de 50 kilómetros cúbicos de sedimentos, casi el uno por ciento de la capacidad de almacenamiento de depósitos globales, son atrapados detrás de las represas del mundo cada año.
En total, anualmente se acumulan alrededor de 1.100 kilómetros cúbicos de sedimentos en los embalses del mundo, consumiendo casi una quinta parte de la capacidad de almacenamiento global.
La velocidad de sedimentación del reservorio depende principalmente del tamaño de un reservorio en relación con la cantidad de sedimento que fluye hacia él: un pequeño reservorio en un río extremadamente fangoso perderá rápidamente capacidad; un gran embalse en un río muy claro puede tardar siglos en perder una cantidad apreciable de almacenamiento.
Además de llenar rápidamente sus depósitos, los ríos ricos en sedimentos también causan dolores de cabeza a los operadores de las presas debido a la abrasión de las turbinas y otros componentes de la presa. La eficiencia de una turbina depende en gran medida de las propiedades hidráulicas de sus palas, así como un avión depende de las propiedades aerodinámicas de sus alas.
La erosión y el agrietamiento de las puntas de las palas de la turbina por la arena y el limo transportados por el agua reduce considerablemente su eficiencia de generación y puede requerir reparaciones costosas.
Barro errático
Para hacer un pronóstico económico significativo para una presa planificada, es necesario poder predecir su velocidad de sedimentación con una precisión razonable. Sin embargo, es extremadamente difícil estimar cuánto sedimento quedará atrapado por un depósito.
La recopilación de datos sobre la descarga de sedimentos es aún más costosa y difícil que la recopilación de datos de flujo de la corriente, por lo que hay poca información confiable disponible sobre los sedimentos transportados por los ríos del mundo.
Los flujos de sedimentos varían ampliamente tanto anualmente como estacionalmente a lo largo del tiempo, mucho más que los flujos de agua, por lo que calcular un promedio anual necesita una larga serie de datos.
Se estima que los planificadores de presas idealmente deberían tener estadísticas de sedimentos que se remonten durante un período igual a al menos la mitad de la vida proyectada de la presa. Dichos registros, sin embargo, están disponibles solo en casos excepcionales. Al igual que con los caudales de los ríos, la variabilidad del rendimiento de sedimentos es mayor en climas áridos y semiáridos, donde los datos tienden a ser más escasos.
La cantidad de sedimento transportado a un embalse es máxima durante las inundaciones. Durante y después de una tormenta particularmente violenta, un río puede transportar tanto sedimento como lo haría en varios años «normales». Los deslizamientos de tierra causados por terremotos y volcanes también pueden tener un efecto dramático e impredecible en la sedimentación del yacimiento.
El calentamiento global, que está causando tormentas más intensas, probablemente aumentará tanto la imprevisibilidad como la tasa de sedimentación del yacimiento.
A pesar de todas las incertidumbres sobre la sedimentación del yacimiento, es extremadamente raro que se detenga un proyecto planificado debido a la falta de datos de sedimentos adecuados.
Casos
De hecho, una y otra vez los planificadores de represas han hecho predicciones extremadamente optimistas de que los depósitos se llenarán mucho más lentamente de lo que realmente lo hacen.
En América Central, varias represas ahora se han llenando rápidamente de sedimentos, dejando a países pequeños y empobrecidos como Guatemala, Honduras y Costa Rica con enormes deudas y con una necesidad desesperada de construir nuevas centrales eléctricas para reducir su dependencia estas obras gigantescas. Un equipo de Ingenieros concluyó en 1993 que la sedimentación podría reducir la vida útil de la represa Cerron Grande de 135 MW en El Salvador a 30 años, en comparación con la predicción previa a la construcción de 350 años.
En India, las estadísticas del gobierno sobre once de los reservorios del país con capacidades superiores a un kilómetro cúbico muestran que todos se están llenando de sedimentos más rápido de lo esperado, con aumentos sobre las tasas supuestas que van desde 130 por ciento (Bhakra) a 1.650 por ciento (Nizam Sagar en Andhra Pradesh)
La mayoría de las presas modernas están diseñadas para que puedan permitirse perder algo de capacidad de almacenamiento sin que se vea afectado su rendimiento, la parte de un depósito conocido como «almacenamiento muerto» que se encuentra debajo de la elevación de la salida más baja de la presa.
Sin embargo, los sedimentos no se acumulan uniformemente a lo largo de un plano horizontal, por lo que se pierde algo de «almacenamiento vivo» mucho antes de que se llene el almacenamiento muerto.
En el embalse de Tarbela en Pakistán, por ejemplo, el 12 por ciento del almacenamiento vivo se había perdido en 1992 (después de 18 años de operación) mientras que el 55 por ciento del almacenamiento muerto todavía estaba vacío de sedimento.
El proceso real de deposición de sedimentos es único para cada depósito y es imposible de predecir con precisión.
En general, los sedimentos más gruesos y pesados, la grava y la arena, tienden a asentarse en el extremo superior del embalse, formando un delta de «remanso» que avanza gradualmente hacia la presa.
Los sedimentos más ligeros, el limo y la arcilla, tienden a depositarse más cerca de la presa. En 1983, la cresta del delta de remanso de Tarbela había avanzado a 19 kilómetros de la presa: según las predicciones previas a la construcción, el delta debería haber estado 48 kilómetros detrás de la presa en este momento. Para 1991, la cresta del delta estaba a solo 14 kilómetros de la presa.
Medidas de mitigación
La «gestión de cuencas hidrográficas», incluida la forestación y la promoción de prácticas agrícolas que reducen la erosión del suelo, se recomienda con frecuencia como la mejor forma de reducir la deposición de sedimentos en los embalses.
Si bien estos esquemas pueden recomendarse en los planes de proyectos, rara vez se implementan: las agencias de construcción de presas generalmente están más interesadas en destinar sus fondos a la construcción de presas que plantar árboles y cavar terrazas de campo.
En general, es mucho más probable que la construcción de una presa en un valle aumente la erosión que la reduzca: las presas abren áreas remotas a los constructores de carreteras, desarrolladores, madereros, agricultores y mineros, acelerando la deforestación y la pérdida de suelo.
Cuando no se dispone de suficiente tierra de reasentamiento, las familias de agricultores pueden no tener otra opción que limpiar la tierra más arriba del valle o la ladera. En cualquier caso, la deforestación y la erosión del suelo están aumentando rápidamente en todo el mundo, y se debe suponer que cuando se construyen represas, la erosión del suelo en su cuenca aumentará durante la vida económica proyectada del embalse.