La presa Salmon Creek es una presa de arco de hormigón en Salmon Creek, a 3 millas (5 km) al noroeste de Juneau , Alaska . Construida en 1914, es la primera presa de arco de ángulo constante y radio variable del mundo. Desde su construcción, se han construido más de 100 represas de este tipo en todo el mundo. [1] [2] [3] [4]
Presa de Salmon Creek, Alaska | |
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Ubicación de la presa de Salmon Creek, Alaska en Alaska | |
Nombre oficial | Presa de Salmon Creek |
Localización | Juneau , Alaska , Estados Unidos |
Coordenadas | 58 ° 20′30 ″ N 134 ° 24′05 ″ O / 58,34167 ° N 134,40139 ° WCoordenadas : 58 ° 20′30 ″ N 134 ° 24′05 ″ O / 58,34167 ° N 134,40139 ° W |
Comenzó la construcción | 24 de julio de 1913 |
Fecha de apertura | 13 de agosto de 1914 |
Propietario (s) | Alaska Electric Light & Power (AEL & P) |
Operador (es) | AEL & P |
Presa y aliviaderos | |
Tipo de presa | Presa de arco de hormigón de ángulo constante |
Altura | 175 pies (53 m) |
Largo | 645 pies (197 m) |
Ancho (base) | 6,5 pies (2,0 m) en la parte superior y 47,5 pies (14,5 m) en la base |
Reservorio | |
Crea | Embalse de Salmon Creek |
Capacidad total | 18.000 acres⋅ft (22.000.000 m 3 ) |
Zona de captación | 7,5 millas cuadradas (19 km 2 ) |
Área de superficie | 192 acres (78 ha) |
Central eléctrica | |
Operador (es) | AEL & P |
Fecha de comisión | 1914 |
Capacidad instalada | 6,7 MW |
Generación anual | 29,5 GWh |
Uso polivalente |
La presa fue construida por Alaska-Gastineau Mining Company para satisfacer las necesidades de energía eléctrica para las operaciones mineras. [5] La presa sigue funcionando plenamente para la generación hidroeléctrica , como una de las fuentes de agua potable de la ciudad de Juneau y para la acuicultura y la pesca. Cuando se construyó, la adopción del diseño de arco constante para la presa redujo los costos en un 20% porque se necesitaba menos concreto para construir la presa. De las dos centrales hidroeléctricas construidas en la etapa inicial (una en el nivel superior y la otra en el nivel inferior), la última todavía está en uso después de que se construyó una nueva central eléctrica junto a la anterior, produce la electricidad barata en Alaska al tiempo que satisface el 10% de las necesidades energéticas de la ciudad de Juneau. Cuando se construyó, la presa y sus dos plantas de energía se consideraron maravillas de la ingeniería. [5] [6] Ambos son operados y mantenidos por Alaska Electric Light & Power (AEL & P). [2]
Topografía
La presa fue construida en un valle boscoso, pintoresco y estrecho del Salmon Creek, que corre desde el embalse de Salmon Creek y fluye hacia el suroeste por 3 millas (4,8 km) hasta el canal Gastineau . La presa (marcada como Juneau B-2 en los mapas del USGS ) está ubicada en el extremo de la vía de tranvía que fue construida específicamente por Alaska Gastineau Mining Co. La vía de tranvía fue construida para transportar material para la construcción de la represa y sus asociados. centrales eléctricas. La fuente de alimentación era para las minas ubicadas en un sitio a 6 millas (9,7 km) al sur en Sheep Creek . Sin embargo, AEL & P había construido un camino de 3 millas (4,8 km) de largo hasta la central eléctrica superior en la base de la presa Salmon Creek, que desde entonces ha sido desmantelada. [7] [8] [9]
El arroyo tiene una longitud de 4,8 km (3 millas) dentro de la cuenca, que tiene una división del arroyo de 2,4 km (1,5 millas) y una línea de cresta de 3,5 km (2,2 millas). El lecho del arroyo tiene grandes sustratos de grava y lecho rocoso y su gradiente disminuye aguas abajo de la presa. El ancho promedio del arroyo es de 30 pies (9,1 m) y la profundidad del agua es de aproximadamente 1,5 pies (0,46 m). [10] La cuenca está rodeada de colinas con pendientes pronunciadas y con una elevación superior a los 980 pies (300 m) sobre el nivel del mar. La distancia entre la presa y la ciudad de Juneau es de 4,7 km, el puerto de Juneau es de 5,1 km y la base de hidroaviones del puerto de Juneau es de 5,5 km. [11]
Evolución del diseño de la presa en arco
Durante el período romano , la teoría de la construcción de una presa curva (presa de arco) se conocía como un medio para resistir la presión del agua y sujetar las juntas de mampostería. [1] Sin embargo, en el contexto de las presas de arco de mampostería que dominaron el escenario de construcción de presas en el siglo XIX y con la introducción de tecnología de hormigón para la construcción de presas, el diseño estructural de las presas de arco experimentó un cambio dramático en su evolución económica para minimizar el uso de la construcción. material y, entre otras cosas, el costo de construcción. Básicamente, una presa de arco es una estructura que se curva aguas arriba y la presión del agua se transfiere directamente a los lados del valle o indirectamente a través de estribos de hormigón. [1] [2] Teóricamente, el arco de ángulo constante ideal en un valle en forma de "V" para una presa de arco de este tipo tiene un ángulo central de 133 ° de curvatura. Esta teoría condujo al desarrollo de la presa en arco de "ángulo constante" (o radio variable), que también tenía un diseño más delgado. La teoría se inició por primera vez en América del Norte para varias represas, y en Alaska en particular, en 1913 con la construcción de la represa Salmon Creek, que se completó en 1914. [1] [2] En este sentido, Bartlett Lee Thane , el El ingeniero de minas, que tuvo un impacto duradero en la industria minera, en Alaska-Gastineau Mining Company , fue fundamental en la introducción de este diseño de presa de arco delgado con la ayuda de sus ex compañeros del equipo de fútbol. [3] [12] [13] [14] Lars Jorgensen desarrolló el primer diseño específico de la presa de arco constante. [15] Sin embargo, AEL & P le da crédito de diseño a su entonces ingeniero jefe Harry L. Wallenberg por la presa de Salmon Creek. La idea de construir una presa de este tipo se había pensado unos 30 años antes para economizar el uso de material de construcción para construir la presa. Sin embargo, fue solo en 1913 que el concepto fue transformado en tierra por el ingeniero de minas pionero Thane. [1] [13] [14]
Teoría y diseño
En el diseño de la presa en arco, se adoptan dos formas básicas. Estos son el arco de radio constante y el arco de ángulo constante, este último diseño es más complejo. En el diseño de arco de radio constante, que también se conoce como arco de radio único, la forma de la presa es cilíndrica con cara vertical aguas arriba mientras que la cara aguas abajo está maltratada . [12] El diseño de arco de ángulo constante también tiene un arco de radio variable. En este diseño, el ángulo de apertura central es constante mientras que el radio del arco aumenta desde la base hasta la cresta; este aumento hacia la cresta es proporcional al aumento del ancho del cañón del desfiladero. Además, de acuerdo con la teoría del diseño de arco constante, la acción del arco en la base de la presa ejerce la máxima presión sobre la base. Un desfiladero en forma de "V" en particular se considera una característica ideal para construir este tipo de presa. Este diseño asegura ahorros sustanciales en el uso de material de construcción en comparación con el diseño de arco de radio constante. Lars R. Jorgenson, que había concebido este concepto, había demostrado que el diseño más económico de la presa se obtenía con un ángulo de apertura óptimo de 133,6 °, con la menor cantidad de hormigón. [12] Este diseño se aplicó con algunas modificaciones para la presa Salmon Creek, que se diseñó con un ángulo de apertura constante de 113 ° con un radio que variaba de 147,5 pies (45,0 m) en la base a 331 pies (101 m) en la cresta. [12]
La forma de "V" del desfiladero en el sitio de la presa se consideró ideal para construir este tipo de presa en el sitio de Salmon Creek. [dieciséis]
Se consideró una presión de hielo de 10 toneladas por pie cuadrado (500 kPa) en función de las condiciones del borde del depósito y también se verificó el diseño para una presión de hielo de 20 toneladas por pie cuadrado (1000 kPa); en el último caso, el factor de seguridad en el hormigón bajo los valores de compresión resultantes se consideró 5 y seguro. [3] La presa fue diseñada con un ancho de base de 47.5 pies (14.5 m) (el ancho de 37.5 pies (11.4 m) también se menciona en una fuente) y se estrecha a un ancho de 6.5 pies (2.0 m) (6 pies). (1,8 m) también se menciona en una fuente [7] ) en la parte superior sobre una presa de altura de 168 pies (51 m). La condición geológica en la base de la presa también dictaba el tipo de presa, ya que se disponía de un lecho rocoso plano de 75 pies (23 m) de ancho para sentar las bases de la presa de arco sin recurrir a excavaciones a gran escala. [3] El hundimiento de la roca también fue empinado tanto en el lado aguas arriba como aguas abajo de la base plana. De orilla a orilla, la longitud de la cresta es de 640 pies (200 m). [12] La presa preveía un almacenamiento de aproximadamente 18.000 acres-pies (22.000.000 m 3 ) al nivel del depósito completo, mientras que 445 acres-pies (549.000 m 3 ) cuando el agua tiene 25 pies (7,6 m) de profundidad. Se propuso empotrar una tubería de salida de acero de 4 pies (1,2 m) de diámetro en la base central de la presa como un aliviadero . La presa se planeó con una elevación máxima de 343 pies (105 m) sobre el nivel del mar. El agua del embalse se extiende a un área de 192 acres (78 ha), mientras que la cuenca drenada es de 7.5 millas cuadradas (19 km 2 ). [17]
Al mismo tiempo, se planearon dos casas de energía para generar energía para la industria minera a partir del agua del embalse: una estación de energía superior con una capacidad de 3 MW aproximadamente 1 milla (1,6 km) aguas abajo de la presa y una estación de energía inferior con una capacidad de 3 MW cerca de la orilla del canal Gastineau. [2] [18] [19] La forma de tipo de radio variable de la presa adoptada para Salmon Creek se convirtió en un estándar para muchas presas altas y grandes, particularmente en el oeste de Estados Unidos. Un artículo del proyecto SimScience de la National Science Foundation señala lo siguiente: [4]
El abombamiento corriente arriba sirvió para compensar el socavado por los arcos inferiores curvados más fuertes cerca de los estribos, mientras que la puntera pronunciada corriente abajo redujo las tensiones de tracción en el talón corriente arriba. La realización completa del nuevo diseño fue posible gracias a la construcción de la presa completamente de hormigón.
- SimScience
Construcción
Sobre la base de los planos preparados para la presa de arco de hormigón y las dos centrales eléctricas, la construcción se inició en mayo de 1912. [2] Primero se inició la construcción de la casa de máquinas inferior en la costa en la confluencia de Salmon Creek con el canal Gastineau; se erigió una línea de transmisión desde aquí hasta las minas en marzo de 1913 y la construcción de la presa se inició en abril de 1913. [2] Las instalaciones de construcción de la presa se establecieron río arriba donde se producían agregados (finos y gruesos) triturando rocas en el planta de trituración. Los agregados se mezclaron en proporciones diseñadas con cemento y con una pequeña mezcla de cal para fabricar el concreto para colocar en la presa. El primer lote de hormigón se colocó en la presa el 14 de julio de 1913. La presa se completó, en un período de 13 meses, el 13 de agosto de 1914. Se colocó una cantidad de hormigón de 54.000 yardas cúbicas (41.000 m 3 ) en la presa. . El hormigón se colocó a razón de 400 yardas cúbicas (310 m 3 ) por día. [2] [3]
Entre 1912 y 1914, se construyeron dos centrales eléctricas para utilizar el agua almacenada en el embalse creado por la presa. La primera central eléctrica, la central eléctrica superior titulada 'Powerhouse 2', estaba ubicada a 1 milla (1,6 km) debajo de la presa y tenía una instalación de dos unidades de 1,5 MW de capacidad, cada una de las cuales operaba bajo una carga hidráulica de 600 pies (180 m). Las aguas de cola de esta central eléctrica se transportaron a través de un canal de energía de 10,000 pies (3,000 m) de largo hasta la segunda central eléctrica titulada 'Powerhouse 1' ubicada en la orilla del canal Gastineau. La casa de máquinas en esta ubicación también tenía dos unidades de 1,5 MW de capacidad, cada una operando bajo una altura de 500 pies (150 m). Así, la generación total de las dos centrales fue de 6.000 kW (8.000 CV). En 1916, la carga promedio en las dos centrales eléctricas era de 5.187 caballos de fuerza (3.868 kW). Cerca de Powerhouse 1 en la costa, también se construyeron edificios de oficinas, talleres mecánicos, aserraderos, comedores y viviendas para el personal. [2] [19]
Rehabilitación
Desde su finalización, la presa y sus dos centrales eléctricas han pasado por muchas medidas de rehabilitación. Power House 2 sufrió daños en un incendio en 1923. Fue rehabilitado en 1935. Finalmente fue abandonado en 1998. [2] [5]
Con el envejecimiento, la presa también necesitó ser rehabilitada y el trabajo se llevó a cabo en 1967. Se retiró el concreto deteriorado, se reorientó el cuerpo de la presa y se proporcionó una capa de concreto de alta resistencia en la parte superior de 45 pies (45 pies) de la cara aguas arriba de la presa ( 14 m). [2] [5]
La casa de máquinas inferior también se sometió a importantes medidas de rehabilitación. Se cerró en diciembre de 1974 debido al alto costo de operación y mantenimiento. En 1984 se construyó una nueva central eléctrica contigua a la antigua casa de máquinas, con una instalación de 6,7 MW de capacidad. [2] [5]
Beneficios
A pesar de que el proyecto se construyó inicialmente para la generación de energía hidroeléctrica para cumplir con los requisitos mineros, a lo largo de los años se ha convertido en un embalse multipropósito con beneficios de generación de energía, agua potable y pesca. [2]
Hidroelectricidad
La presa rehabilitada y la nueva instalación de la casa de máquinas en el sitio de la cámara baja ahora son completamente funcionales. La capacidad de generación de la central eléctrica es de 29,5 GWh anuales, lo que representa casi el 10% de la demanda eléctrica de Juneau. Alaska Electric Light and Power opera y mantiene el sistema. [2]
Abastecimiento de agua potable
El embalse de Salmon Creek es una fuente secundaria de agua potable que se proporciona en conjunto con Alaska Electric Light and Power Company (AEL & P). El agua se extrae cerca de la planta de generación de energía de Salmon Creek, que se encuentra cerca del nivel del mar. El agua de cola de la central eléctrica se bombea luego a una planta de tratamiento de agua para la filtración por membrana, la cloración y el ajuste de pH y alcalinidad con carbonato de sodio antes de que el agua se suministre al sistema de distribución. Este sistema fue encargado por el Municipio de Juneau (CBJ) en 2015. El depósito también se utiliza como tanques de contacto con cloro, donde se agrega cloro para la purificación y se le da tiempo para reaccionar con cualquier patógeno , antes de que se suministre a la ciudad. Sin embargo, esta fuente está sujeta a alta turbidez estacional y también a interrupciones debido al mantenimiento anual de las unidades generadoras. Este sistema puede suministrar 2.000.000 de galones estadounidenses (7.600 m 3 ) de agua. Los recursos hídricos generalmente están libres de contaminación y la calidad se monitorea y prueba todos los meses para verificar los estándares de agua potable establecidos por la EPA y el Departamento de Conservación Ambiental de Alaska (ADEC). [20] [21]
Pesca
En 1880, el Salmon Creek fue nombrado por Richard Harris y Joe Juneau (durante su primera visita al área para la prospección de oro). La gente local lo llamó Tilhini, que significa "salmón perro", un nombre nativo utilizado por los indios de Alaska Tingit ; este nombre también se muestra en algunos mapas topográficos tempranos. [8] En 1917, la propagación de peces se estableció en el embalse de Salmon Creek mediante la introducción de 50.000 alevines (peces pequeños y jóvenes recién nacidos) en el embalse con la ayuda del Alaska Fish and Game Club, que mantenía un criadero en Juneau. Esto ayudó a propagar las reservas de peces de salmón en el embalse. Se informa que cuando el lago se abrió para la pesca, los peces medían 6 pulgadas (150 mm) y podían ser capturados con una mosca de 6 a 8 pulgadas (150 a 200 mm). [22] El embalse de Salmon Creek ahora está abierto para la pesca con cebo durante todo el año. Las variedades de salmón son muchas. Algunas especies de peces identificadas son: Dolly Varden, Brook Trout, Freshwater Trout, Salmon family, Chum Salmon y Coho Salmon. [23]
Referencias
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- ^ a b "Desarrollos clave en la historia de las presas en arco" . La evolución de las presas de arco modernas: radio variable . Simscience. Archivado desde el original el 28 de julio de 2012 . Consultado el 15 de julio de 2010 .
- ^ a b c d e "Proyectos en Alaska" . Proyecto Alaska de Energías Renovables. Archivado desde el original el 27 de mayo de 2010 . Consultado el 14 de julio de 2010 .
- ^ "Programa de energía de la Conferencia del Sureste" (PDF) . Seconference.org. pag. 7. Archivado desde el original (PDF) el 2012-03-09 . Consultado el 14 de julio de 2010 .
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- ^ "Informe detallado de características para: presa de Salmon Creek" . Servicio Geológico de los Estados Unidos: Sistema de Información de Nombres Geográficos (GNIS) . Consultado el 15 de julio de 2010 .
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El costo unitario esperado para la presa terminada es de $ 6.30. Presa Salmon Creek, cerca de Juneau, Alaska ... Esta presa fue construida por Alaska Gastineau Mining Company con el propósito de almacenar 18,000 acres-pies (22,000,000 m 3 ) de agua. El área de captación es de solo 7.5 ...
Verifique los valores de fecha en:|date=
( ayuda ) - ^ "Evaluación del hábitat de peces de Juneau" . Departamento de Pesca y Caza de Alaska, División de Pesca Deportiva. 1995 . Consultado el 15 de julio de 2010 .
- ^ a b Registro de Minas: sucesor del Manual de Minas y del Manual del Cobre, Volumen 13 . Mines Publications, Inc. 1918. p. 311 . Consultado el 15 de julio de 2010 .
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- ^ "Embalse de Salmon Creek" . iFished . Consultado el 15 de julio de 2010 .
enlaces externos
- Presa de arco de ángulo constante
- AEL & P -Páginas 8-12 Presa de Salmon Creek