Central Hidroelctrica de Machupicchu.

ResumenEn el presente trabajo se da a conocer los conocimientos obtenidos en la salida de campo realizada hacia la central hidroelctrica de Machupicchu, Adems de informacin obtenida bibliogrficamente, en la cual se da a conocer la ubicacin, acceso, antecedentes, geologa, geomorfologa, hidrologa, etc.La central hidroelctrica de Machupicchu, ubicada en el departamento de Cusco, aprovecha el escarpado relieve y las consecuentes cadas de agua de la selva alta para mover las turbinas generadoras de energa elctrica. A fines de la dcada de los 90 fue gravemente daada por un alud, que inund sus instalaciones. Fue edificada en dos etapas; la primera: se desarroll desde fines de 1958 hasta 1963 y puso en operacin 20 MW. Con el primer grupo Francis, en 1965 se incorpor el segundo grupo Francis totalizando 40 MW. De potencia instalada. La segunda etapa de construccin se inici en 1981 y finaliz en 1985 y consisti en la incorporacin de tres grupos Pelton cada uno de 22,4 MW., de esta manera la Central totalizaba una potencia instalada de 107.2 MW.

CENTRAL HIDROELECTRICA DE MACHUPICCHU1. Ubicacin.Es la central ms importante de nuestro patrimonio. Est ubicada en la cuna de la civilizacin incaica, en la provincia de Urubamba del departamento del Cusco; utiliza los recursos hdricos que el ro Vilcanota le provee.

Fig. Mapa de ubicacin de la central hidroelctrica de Machu Picchu.2. Acceso.La ruta de Acceso a la central hidroelctrica es mediante la va frrea, herradura, la cual es:Cusco-Ollantaytambo-aguas caliente - central hidroelctrica de Machu Picchu

Fig. Ruta de acceso va frrea y herradura.3. AntecedentesEn el ao de 1998 el deslizamiento de la quebrada de Aobamba, sepult la central hidroelctrica de Machu Picchu, la cual quedo parcialmente enterrada entre lodo y agua.En el ao 2002 se plante el proyecto de la central hidroelctrica de Machu Picchu II. La cual se puede observar en las siguientes imgenes:

Central Hidroelctrica de Machu Picchu antes del deslizamiento:

Central hidroelctrica de Machu Picchu despus del aluvin:

En el ao 2002 se inici las obras de recuperacin de la central hidroelctrica de Machu Picchu:

4. Historia.Fue edificada en dos etapas; la primera: se desarroll desde fines de 1958 hasta 1963 y puso en operacin 20 MW. Con el primer grupo Francis, en 1965 se incorpor el segundo grupo Francis totalizando 40 MW. De potencia instalada. La segunda etapa de construccin se inici en 1981 y finaliz en 1985 y consisti en la incorporacin de tres grupos Pelton cada uno de 22,4 MW., de esta manera la Central totalizaba una potencia instalada de 107.2 MW. Desde entonces la energa elctrica proveniente de la Central Hidroelctrica Machupicchu cubra las necesidades de energa, para el desarrollo social, minero e industrial de los departamentos de Cusco, Puno y Apurmac; luego con la interconexin de los sistemas Este y Oeste del Sur, la Central Hidroelctrica Machupicchu ampli significativamente su mercado, consolidndose como una de las bases ms importantes del Sistema Interconectado Sur al suministrar el 36% de la energa elctrica.Luego del desastre ocurrido el 28 de Febrero de 1998, la Central dejo de operar algunos meses, hasta que el 13 de julio del 2001 se iniciara satisfactoriamente la operacin respectiva de los tres grupos pelton de 30 MW. Cada uno; totalizando 90 MW. Desde entonces viene operando en un rgimen continuo.5. Geologa.El ro Vilcanota o Urubamba atraviesa la Cordillera Oriental del sur del Per, denominada localmente Cordillera Vilcabamba, y forma el can del Urubamba. Las vertientes suroeste y noreste del valle son bastante empinadas y tienen cumbres importantes, entre las que resaltan los nevados Salcantay (6.264 m s.n.m.) y Huamantay (5.459 m s.n.m.) al suroeste, y los nevados Vernica (5.750 m s.n.m.) y Bonanta (5.024 m s.n.m.) al noreste.

Al pie de los nevados se observan glaciares, valles en U, morenas, y otras evidencias de glaciaciones recientes y antiguas. La mayora de sitios arqueolgicos, incluyendo los caminos y la ciudad inca de Machupicchu, se emplazan en la vertiente suroeste del ro Urubamba, que se caracteriza por ser muy accidentada, debido principalmente a las laderas con pendientes empinadas y los grandes desniveles que origin el ro, sobre el macizo de rocas intrusivas del batolito de Machupicchu.

La Cordillera Oriental es una unidad morfo estructural que contrasta con el Altiplano en el sur del Per Est formada principalmente por rocas metamrficas del Paleozoico inferior, rocas intrusivas de edad prmica-trisica, as como rocas sedimentarias de edad mesozoica y cenozoica. Se caracteriza por presentar terrenos elevados y accidentados formando nevados como el Salcantay que marca el lmite sur del santuario. Las principales formas desarrolladas en esta unidad son,por una parte, circos y valles glaciares, y por otra, morrenas que corresponden a formas de acumulacin muy frecuentes, que se encuentran distribuidas a lo largo de las cadenas de nevados.

Los valles en U, de mediana longitud, reciben durante todo el ao las aguas provenientes de los deshielos, y destacan las nacientes de los valles de Aobamba y Kusichaca o Wayllabamba Las partes altas de los nevados corresponden a las elevaciones ms prominentes y exhiben pendientes empinadas a muy empinadas, y en ocasiones producen aludes o deslizamientos que forman flujos detrticos (aluviones) como el ocurrido en Aobamba el ao de En la parte sur del santuario destacan tambin el Corihuayrachina (5.404 m), Paljay (5.125 m), Tocorohuay (5.910 m), Amparay (5.418), Chaupiloma (5.339 m) y Padreyoc (5771 m). Esta cadena de nevados sigue la direccin este-oeste y est conformada principalmente por rocas metamrficas del Paleozoico inferior, con excepcin del nevado Salcantay que se levanta sobre rocas intrusivas de edad permo-trisica. Los nevados tienen crestas agudas y flancos irregulares de fuerte pendiente, que contribuyen a la desglaciacin que resulta del calentamiento global.

La Cordillera Oriental se encuentra disectada en el santuario por quebradas o valles que son transversales al ro Urubamba, donde desembocan. En la vertiente norte, las ms importantes son las quebradas Aguas Calientes y Alcamayo, en cuya desembocadura se localiza el poblado de Machupicchu o Aguas Calientes que es la capital del distrito. En la vertiente sur, las quebradas Aobamba y Kusichaca son los lmites naturales del santuario, mientras que la de Pacaymayo se encuentra en la parte central Estos valles o quebradas son producto de la erosin glaciar y la permanente erosin fluvial de los terrenos, y constituyen los colectores de las aguas provenientes de las montaas.

Depsitos coluviales

Si bien los bloques de granitos son en parte de origen coluvial, se ha cartografiado como coluvial el manto superficial de suelos, que vara de espesor, desde algunos centmetros a varios metros de gravas arcillosas y bloques. Estos depsitos son producto de la descomposicin in situ de las rocas, afectadas luego por la gravedad. Los materiales coluviales se observan en las zonas o construcciones de carretera hidroelctrica santa Teresa, donde las gravas y bloques en una matriz areno-limosa corresponden a deslizamientos antiguos y recientes. Los incas construyeron sistemas de andenes para estabilizar estos depsitos. Finalmente, estn cartografiadas tambin como coluviales las zonas arbreas con abundante vegetacin en los alrededores de hidroelctrica

Material de relleno-Construcciones

Corresponde a rellenos de depresiones, zonas de plataformas, sistemas de andenes y construcciones que ocupan gran parte del lugar de estudio. El material de relleno est constituido por gravas arenosas que tienen la particularidad de haber sido trabajadas por la mano del hombre.

6. Geomorfologa.

La geomorfologa de central hidroelctrica Machupicchu y a lo largo de la franja de valle hacia santa teresa tiene un fuerte control estructural o tectnico. En efecto, se ha mostrado la existencia de dos fallas regionales NO-SE, denominadas Urubamba y Central HidroelctricaMachupicchu (Fig. 3), que forman un corredor estructural dentro del cual se han desarrollado las fallas NE-SO de Machupicchu, Waynapicchu, Foso Seco y otros Esta distribucin tectnica ha influenciado la forma del ro Urubamba, el meandro y particularmente el graben sobre el cual fue construida la ciudad de Machupicchu Adems, las fallas controlan las laderas empinadas, donde se desarrollan deslizamientos el paisaje controlado por fallas y diaclasas ha originado relieves particulares con apilamientos de bloques de roca, dando lugar al caos grantico.

Este tipo de relieve resulta de la interseccin, algo perpendicular de los sistemas de fracturas que en este caso son tres principales: NO-SE, NESO, E-O y delimitan bloques de formas ms o menos paraleleppedos. Estos bloques se han preformado en profundidad ya que las diaclasas son producto del enfriamiento del magma. Luego de la fuerte exhumacin al lmite Plioceno-Pleistoceno, cuando las rocas salen a la superficie y se liberan de la carga que ejercan las masas rocosas supra yacentes al granito, son favorecidas por los efectos del intemperismo.

En este contexto, las aguas de lluvias se infiltran siguiendo las fracturas, cuyas superficies adems pueden estar alteradas con presencia de arcillas. En consecuencia, las aguas lavan o erosionan el material fino, sobre todo al nivel de los ngulos de interseccin y dejan libres los bloques que van adquiriendo formas subredondeadas tpicas en las rocas intrusivas Los bloques ya redondeados o bolones formados de esta manera, pudieron entonces desprenderse, descender o caer lentamente por simple gravedad, apilndose unos sobre otros y formando verdaderos cmulos o amontonamientos conocidos como caos grantico la morfologa de la zona tena una depresin irregular entre los cerros controlada por las fallas NE-SO. Esta depresin forma una cumbre con direccin casi N-S, que delimita dos laderas abruptas, una oriental y otra occidental.

7. Geologa Estructural

El macizo rocoso grantico que aforan a lo largo de este valle se encuentra cortado o afectado por fracturas que pueden ser fallas o diaclasas. Estas han jugado un papel determinante modelando a morfologa y el aspecto que presentaba la zona cuando los incas llegaron al lugar, as como el aspecto que muestra actualmente. Las estructuras que predominan son las fallas y las diaclasas.

Fallas

Los estudios geolgicos llevados a cabo por ponen en evidencia dos fallas regionales que inciden en la configuracin morfolgica de la zona de estudio Una de las fallas, de direccin NOSE y escala kilomtrica denominada luego Urubamba , pasa por parte del valle y controla la forma de meandro que tiene el ro Urubamba. Otra falla, tambin de escala kilomtrica y con direccin NO-SE, denominada Central Hidroelctrica Machupicchu es ligeramente paralela a la anterior configuracin de las fallas principales Urubamba y Central Hidroelctrica Machupicchu, con direccin NO-SE, muestran un corredor estructural donde las fallas NESO de Machupicchu, Waynapicchu, Foso Seco y otros, seran conjugadas en un sistema transcurrente sinestral.

Diaclasas

Otro elemento estructural en las rocas granticas son las fracturas denominadas diaclasas. Se trata de fracturas sin desplazamiento, originadas por contracciones debidas al enfriamiento del magma, durante su consolidacin dentro la corteza terrestre. Se han reconocido varios sistemas de direcciones de diaclasas, que afectan a las rocas granticas del macizo de Machupicchu, produciendo un verdadero enjambre de fracturas. Las medidas de microtectnica muestran diferentes familias de fracturas, destacando el sistema NO-SE, luego los sistemas E-O y NE-SO Es importante mencionar que durante las deformaciones tectnicas posteriores al emplazamiento de los granitos, los esfuerzos se han distribuido por las diaclasas y, por eso, es frecuente ver, en la mayora de ellas, estras de fallas en los diferentes planos. Por lo tanto, la combinacin de fallas y fracturas hacen que el macizo rocoso grantico que afloran en las laderas haya tenido un comportamiento singular y heterogneo en las diferentes etapas de intemperismo y erosin, facilitando las condiciones para formar verdadero caos grantico.

EVOLUCIN TECTNICA

Para plantear un modelo de interpretacin tectnica, recordemos que los estudios petrogrficos y geoqumicos indican que el batolito se form al interior de la corteza hace 246 millones de aos, en un contexto de rift continental donde dominaban los esfuerzos en extensin o distensin que rompen la corteza es posible que los movimientos sinestrales hayan estado relacionados al esfuerzo en extensin y, adems, hayan controlado el emplazamiento de los cuerpos granticos. En efecto, el emplazamiento del magma habra sido parcialmente sintectnico ya que en las rocas se observan estructuras con desarrollo de foliaciones y blastomilonita. Posteriormente, durante la evolucin andina y particularmente en el Eoceno, entre 43 y 30 millones de aos, las fallas NO-SE actuaron como fallas inversas e indican un esfuerzo compresivo regional NE-SO, como es bien conocido en la regin de Cusco (Carlotto 1998).

En esta poca se produce parte del levantamiento de los Andes y por lo tanto la erosin de las rocas de la parte superior de la corteza. Sin embargo, es durante el Plio-Pleistoceno que ocurre una exhumacin rpida que permite sacar al afloramiento los granitos desde la profundidad de la corteza. Consecuentemente, el ro Urubamba se desarroll; donde la interseccin de fallas NO-SE y NE-SO han controlado la configuracin del ro y particularmente el meandro que tiene en consecuencia un origen tectnico. Las fallas NE-SO han complementado el patrn estructural para la formacin del meandro y la configuracin de la ciudad de Machupicchu particularmente el graben o semifosa descrita por Kalafatovich (1963).

Para comprender mejor este levantamiento y la configuracin actual se ha tomado informacin nueva de dataciones por trazas de fisin en apatitos (FT). En efecto, Kennan (2008) recolect muestras del granito de Machupicchu cerca de Aguas Calientes, a lo largo del camino inca y la lnea frrea Cusco-Machupicchu. Las muestras colectadas sobre un rango de elevacin de 1.500 a 4.500 m.s.n.m., intentaban medir las tasas de exhumacin del rea, pero solo dos muestras, una a 2.100 m.s.n.m. y la otra a 3.100 m.s.n.m., proporcionaron suficiente apatito. Desafortunadamente, estas dos muestras estn separadas por solo 1.000 m y ningn apatito fue obtenido sobre elevaciones extremas de la transecta, frustrando la intencin original del trazado de edad versus elevacin que permitira definir de manera ms precisa la tasa de exhumacin (Kennan 2008). Sin embargo, estos datos de dos puntos, sugieren una exhumacin joven extremadamente rpida de > 1 km/Ma durante el Plioceno tardo-Pleistoceno (alrededor de 2,2 Ma., Kennan 2008) pero podran llegar hasta cerca de 5 km/Ma. Esto es ciertamente consistente con la aparentemente topografa juvenil, profundamente cortada del rea de Machupicchu. Por otro lado, en el lmite sur de la Cordillera Oriental y ms precisamente en los flancos sur y norte del ro Apurmac, en el camino de acceso a Choquequirao (30 km al SO de Machupicchu), Van Heiningen et al. (2004 y 2005) obtuvieron edades de enfriamiento en apatito. Las edades de enfriamiento en el flanco sur son similares a aquellos del Batolito Andahuaylas-Yauri indicando una exhumacin en el Mioceno superior (7,3 1,0 y 6,5 Ma.), con tasas de alrededor 1,5 km/Ma.

Por otro lado, en el flanco norte se han encontrado las edades ms jvenes con una exhumacin durante el Plioceno tardo-Pleistoceno (1,9 0,2 Ma.), con tasas de alrededor 5km/Ma. Esto muestra un movimiento diferencial entre ambos flancos y corrobora un movimiento cuaternario de la falla Apurmac.

Lo ms importante para el caso de estudio de Machupicchu, es que los datos del flanco norte del Apurmac son similares al del ro Urubamba, ya que coincide casi exactamente con los valores de Kennan (2008). Esto quiere decir que el batolito de Machupicchu tuvo una exhumacin importante al lmite Plioceno tardo-Pleistoceno con tasas de alrededor 5 km/Ma., asociado a una tectnica de basamento, es decir, en trminos simples que el batolito de Machupicchu se levant muy rpidamente como un gran y solo bloque hace aproximadamente 2 Ma. En consecuencia, los principales procesos de la evolucin del paisaje actual comenzaron a actuar, o mejor dicho se reactivaron a partir de ese momento, es decir, los procesos erosivos y la formacin del can del Urubamba Vilmek (2005) han sintetizado de manera clara estos principales procesos, definidos previamente por Carlotto y Usselman (1989), Carlotto (1993), Carlotto (1999, 2007), Sassa (2001) y Sassa (2005) que tienen que ver con la evolucin del paisaje en el rea de Machupicchu y son:

1) Levantamiento tectnico que incrementa los procesos exogenticos, ahora sabemos una exhumacin rpida y joven alrededor de 2 Ma. (Kennan 2008), 2) Intensa erosin del ro en una zona controlada por la tectnica antigua, es decir control de las fallas en zona de erosin, principal y particularmente en sitios de cruce de grandes fallas.

8. Petrologa.

Granitos masivos

En el lugar hidroelctrica de Machupicchu y a lo largo de la franja de valle aparecen en sus alrededores, particularmente en los cerros macizo rocoso grantico que forma parte del batolito deMachupicchu. El granito constituye la roca ms abundante, de color blanco o gris, con textura granular holocristalina a veces porfirtica, compuesta por cuarzo, microclina, ortoclasa, plagioclasa, biotita, pero tambin se encuentra zircn, epidota y clorita. Lasrocas gneas se hallan cortadas por algunos diques de tonalita y vetas de talco serpentnico- clortico. En efecto, en el camino hacia la nueva construccin de la hidroelctrica se observaron porciones de rocas que presenta una textura de grano fino, es de tono gris claro y est constituida por abundante plagioclasa, cuarzo, biotita, ortosa y hornblenda en menor proporcin, con escasos mficos.

Al sur de la ciudad inca y en la ladera septentrional del cerro Machupicchu, existe una veta de talco serpentnico-clortico, encajada en las paredes de un esquisto clortico micceo cuarzoso. El color del talco y del esquisto es verde oscuro a claro. Los granitos afloran notoriamente en lo largo de esta ladera donde la topografa del terreno forma un fuerte precipicio hacia el ro Urubamba. Los granitos de Machupicchu estn fuertemente fracturados por sistemas de diaclasas y fallas, que muestran tres direcciones principales: NO-SE, NE-SO y E-O.

En general, los buzamientos de las fractura son altos, con medidas entre 50 y 70;estas fracturas son ms o menos ortogonales y favorecen la desintegracin de los bloques granticos que son ayudados porel agua y la gravedad El granito ha sido utilizado por los incas para la construccin y constituye un buen material tanto por su composicin como por su estructura (cortado por fracturas), que ha permitido una separacin natural y tambin artificial en bloques paraleleppedos de diversos tamaos. El talco serpentnico clortico ha sido utilizado como lajas, clavijas y losas; an en nuestros das, los artesanos buscan esta roca como material para esculpir.

9. Geodinmica y geotecnia.Gran parte de los trabajos de investigacin que han realizado diversos autores llegaron a la conclusin que los fenmenos que afectan todo esta franja de valle incluido ciudadela de Machupicchu son de geodinmica externa, cuyo origen se relaciona con el agua y la gravedad. Hay dos tipos de circulacin de las aguas subterrneas: uno de ellos es la circulacin a travs de planos de fallas y diaclasas en los granitos, que parece favorecer en algunos lugares a un drenaje natural muy eficiente Este tipo de circulacin y drenaje de las aguas no suele tener consecuencias graves salvo cuando las diaclasas sirven de canal de concentracin para las aguas donde pueden tener un efecto destructivo.

Asentamientos.

Los asentamientos son desplazamientos verticales del suelo. Se originan por la sobrecarga o peso de las estructuras edificadas y los bloques de caos grantico en los suelos, que al saturarse con agua pierde su capacidad de carga, causando movimientos y reajustes de bloques. Otro caso de asentamiento ocurre donde existe caos grantico, ya que las aguas pluviales penetran por las fracturas o espacios abiertos, erosionando por sufusin parte del suelo existente, que puede ser el soporte de los bloques y entonces estos se mueven o se asientan buscando un nuevo equilibrio. Los reacomodos de bloques granticos afectan las edificaciones que soportan.

Erosin superficial

La escorrenta de las aguas pluviales, en la superficie del suelo, origina problemas cuando las pendientes son empinadas y no tienen vegetacin, ya que erosiona superficialmente el material presente, sea fino o ligeramente grueso. Ejemplo ocurre en el camino hacia santateresa por la carretera que muestra huellas de lavado y erosin por efecto de las aguas pluviales que ponen a la luz las races de los rboles y arrastran rpidamente importantes cantidades de suelo.

Deslizamientos

Los deslizamientos son desplazamientos o movimientos de masas de suelos o rocas en las laderas, debido principalmente a la gravedad y la presencia de gran cantidad de aguas producto de las fuertes precipitaciones varios deslizamientos superficiales antiguo con signos locales de reactivaciones recientes que afectan a la carretera de acceso a santa teresa Actualmente, se puede observar deslizamientos pequeos derrumbes asentamientos y reptaciones las construcciones como carreteras, edificaciones se consideran negativas ya que estas obras se hicieron sin criterios tcnicos favorables para la conservacin

Derrumbes y cada de rocas

Los derrumbes y cada de rocas son desprendimientos de material suelto, y masas o bloques de rocas, por efecto de la gravedad y se producen en las laderas bastante empinadas, relacionadas con cortes de talud o saturacin de agua, que aprovechan las fracturas preexistentes. La diferencia entre uno y otro, es que el derrumbe es una masa o conjunto de muchos bloques en cambio la cada corresponde a unos pocos, los que pueden estar solos o dentro de un derrumbe. Estos fenmenos son frecuentes en la carretera de acceso a santa teresa.

10. Planos

a. Plano geomorfolgico de Ollantaytambo- Machupicchu.

b. Mapa estructural Machupicchu- central hidroelctrica.

c. Plano de la central hidroelctrica de Machupicchu.

d. Mapa hidrogrfico.

11. Recomendaciones. En este tipo de proyectos de gran envergadura, siempre lo realizan lo ms minuciosamente posible, debido al alto riesgo que podra ocasionar cualquier tipo de error ya sea humano o de mquina. Sin embargo uno de los puntos a dar hincapi es en la calidad del macizo rocoso que rodea toda la zona de la hidroelctrica, se vio que era roca gnea en su mayora( granitos), y no estar muy alterados en algunas zonas, se vio su aprovechamiento para la construccin de tneles de desvi de agua, caminos, etc. Sin embargo como en toda obra siempre existen los riesgos. Se recomendara un mayor monitore a lo largo del cauce del ro, para as poder evitar la catstrofe ocurrida en el ao 1998.12. Conclusiones.Como uno de los objetivos principales de la salida de campo era el adquirir conocimiento acerca de las represas e hidroelctricas; se concluye que el objetivo se logr a cumplir en 50%, debido a que los especialistas que nos guiaron en la hidroelctrica, ms tocaron los temas elctricos y no relativo a la construccin y geologa.Sin embargo se logr observar las grandes obras que se pueden hacer en roca firme en superficie como en subterrnea. As como es el funcionamiento de la hidroelctrica y la problemtica que tuvo que vivir a lo largo de los aos.13. Bibliografa.-PPT. Estudio geolgico de la ciudad de Machupicchu y alrededores. Carlos Carlotto. Se sac mapas y alguna que otra informacin geolgica.-Geologa de los cuadrngulos de Ollantaytambo y Machupicchu. Se obtuvo informacin geolgica, tectnica, mapas, hidrologa, etc.-PPT. Central hidroelctrica de Machupicchu. Ing. Mattos. Se us para realizar los antecedentes.-www.egemsa.com.pe. Se us para reunir informacin bibliogrfica.