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Hoy, la planta hidroeléctrica El Cajón¹—inaugurada oficialmente el primero de junio de este 2007 por el presidente Felipe Calderón— se encuentra ya domesticando la fuerza de la naturaleza de los municipios del oriente del estado de Nayarit —Santa María del Oro y la Yesca— al tiempo que ha comenzado a dar diversas lecciones de ingeniería en todas partes del mundo. Según datos de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), México cuenta con un sistema eléctrico cercano a los 40 mil MW y prevé que para el 2011 tendrá que crecer casi 50 por ciento (63 mil MW), con las obras que integran al Sistema Hidrológico Santiago, conformado por un total de 27 proyectos que generarán 4 mil 300 MW. De los 27 se han realizado seis centrales que significan el 32 por ciento de avance. “El Cajón”—ubicado aproximadamente 60 kilómetros aguas arriba de la hidroeléctrica Aguamilpa-Solidaridad— ocupa el segundo lugar en potencia y generación, después de la central del mismo nombre.

Para su construcción se estima haber realizado una inversión aproximada a los 800 millones de dólares, de los cuales mil 900 millones de pesos beneficiaron a la población de la región en términos directos. Pero, refiriendo el ámbito local no sólo destaca lo anterior sino que debido a la construcción de la hidroeléctrica se generó un impacto positivo sobre las vías de acceso de la zona donde viven alrededor de 20 mil habitantes: el acceso era, con anterioridad, sólo por vía aérea. Actualmente con este proyecto se cuenta con poco más de 50 kilómetros de caminos con los que se puede llegar hasta el río Santiago; esos son algunos de los beneficios más destacados de este gigante energético, pero surge la pregunta de ¿cómo se gestó este magno proyecto de ingeniería? Hablando específicamente de la construcción de la obra podemos clasificar básicamente cuatro frentes principales en qué fue dividida la ejecución de la hidroeléctrica: la obras de desvío del río, contención, excedencias y generación. Obras de desvío Las obras de desvío se efectuaron durante el estiaje y tuvieron el propósito de llevar por otro cauce las aguas del río. Este desvío fue temporal y dejó seco un tramo del cauce original para permitir la construcción de la cortina.

La primera fase consistió en construir diversas ataguías aguas arriba y aguas abajo. Estas pequeñas represas o terraplenes formados de materiales graduados que tienen un núcleo impermeable desviaron el río para permitir la excavación de los túneles y luego lo encauzaron hacia los mismos para mantener aislado y seco el espacio entre ambas ataguías, es decir, la zona de construcción de la cortina.
La construcción de los dos túneles de desvío de El Cajón requirió trabajar desde nueve direcciones simultáneamente: dos de entrada y dos de salida de cada túnel; una para interceptar diagonalmente los dos túneles principales y, a partir de esta intercepción, dos para atacar hacia la entrada y dos hacia la salida de ambos túneles. Una vez desviadas las aguas de la zona donde se desplantó la presa por medio de las ataguías y los túneles, se procedió a limpiar el cauce del río extrayendo material hasta llegar a la roca sólida, donde se podía apoyar el pedraplén. Aguas arriba fue ubicado un cárcamo de bombeo que funcionó durante todo el tiempo de construcción del pedraplén para mantener la zona seca, limpia y firme.

Tractores, dragas, retroexcavadoras, camiones de volteo, cargadores, bombas y demás equipos adicionales fueron necesarios para limpiar el cauce del río. Las depresiones se llenaron con concretos dentales. Podemos decir que las obras de desvío consisten en dos túneles de sección portal, localizados en la margen izquierda del río, excavados en roca revestidos de concreto hidráulico en la plantilla y paredes;
así como de concreto lanzado en bóveda, diseñados para transitar la avenida de diseño (6 481 m³/s).
Los portales de entrada y salida se excavaron en roca. Cada túnel cuenta con una lumbrera revestida de concreto para alojar y operar los obturadores accionados por malacates estacionarios para el control del flujo de agua.

Los trabajos se complementan con dos ataguías construidas con materiales graduados, el núcleo impermeable de ambas está ligado a una pantalla impermeable construida sobre aluvión, hasta la roca sana del fondo del cauce del río, para evitar filtraciones hacia la zona de construcción de la cortina, garantizando la correcta construcción del núcleo y pantalla.
Es importante mencionar que para obtener las condiciones adecuadas para el desplante del plinto (base cuadrada de la columna), consistente en mantener seca dicha zona, fue conveniente realizar la construcción de las ataguías antes del período de lluvias. En el caso de la estabilización de las excavaciones se realizaron los tratamientos al macizo rocoso, consistentes en pre-anclajes, anclajes, concreto lanzado; además en los portales de entrada y salida se utilizaron ademes a base de marcos metálicos. La lumbrera de cierre final es la que en definitiva evita el paso del agua por el túnel No. 2, para de esta forma dar inicio al llenado del embalse. Su revestimiento se dio por medio del procedimiento de cimbra deslizante izada con sistema hidráulico.

Obras de contención
La presa y la pantalla de inyecciones son también conocidas como las obras de contención, mismas que tienen como finalidad contener y embalsar el agua, cuya energía potencial se usa para generar energía eléctrica. Estas obras se dividen en cortina, plinto y cara de concreto.
La cortina ha recibido diversos elogios fundamentalmente por las características específicas de la misma; es quizá la más conocida de las estructuras que componen una presa debido a que contiene y embalsa el agua. La corona de la cortina tiene una longitud de 640 metros y una altura de 178 metros, similar a la altura de la Torre Latinoamericana en la Ciudad de México. Su componente principal es un pedraplén hecho de materiales graduados construido en varias etapas con el objeto de dar las condiciones requeridas para el colado de la cara de concreto.

Los materiales necesarios para la construcción de la cortina se obtuvieron de un banco de roca denominado El Vertedor. También se extrajeron los agregados para la fabricación del concreto, previo tratamiento según el tipo de material requerido. Una vez extraída la roca mediante perforadoras, explosivos, tractores y camiones, se procesó mediante trituradoras y cribas para lograr los distintos materiales en las cantidades y calidades deseadas, un volumen comparable a diez pirámides del Sol. Estos materiales se acarrearon al sitio de su colocación para extenderlos y compactarlos en capas, espesores y número de pasadas predeterminadas.
El plinto —palabra de origen italiano que refiere a una estructura de concreto armado anclada a la roca—, también conocido como zapata de cimentación, tiene una longitud de 1,750 metros. Sirve para apoyar la cara de concreto y como plataforma para la inyección de la masa de roca. El plinto y la cara de concreto se unen por medio de una junta perimetral de cobre. Una vez limpio el cauce y las laderas de ambas montañas, se procedió al colado del plinto, ahogando en él los ductos por los que posteriormente se inyectó la masa de roca. Esta operación incluyó el cimbrado, el armado del acero de refuerzo, la colocación de la junta perimetral y la colocación de los ductos para la inyección.
La cara de concreto se encuentra sumergida bajo las aguas y consiste en una estructura de concreto armado apoyada en el plinto y la cortina. Tiene un área aproximada de 110,000 m2 y un volumen de concreto de 63,030 m3 (suficiente para construir unos 20 estadios de futbol). Se coló por etapas en tramos de 15 metros de ancho; la continuidad del colado se logró por medio de juntas de construcción de cobre y PVC.
Obras de generación
Las obras de generación son la obra de toma, la casa de máquinas, la galería de oscilación y el túnel de desfogue. En conjunto son el corazón y la razón de ser de este magno proyecto. Es aquí donde la energía potencial del agua almacenada (5 mil millones de m3) en el gran lago de 188 metros de profundidad y 60 kilómetros de largo, se convertirá gracias a la fuerza de gravedad primero en energía cinética, luego en energía mecánica y finalmente en energía eléctrica, para regresar después mansamente al río, de donde fue arrebatada y llevada al centro de la montaña.
La obra de toma es de concreto reforzado y rejillas metálicas. La estructura de control cuenta con dos compuertas deslizantes de servicio operadas con servomotores.
La conducción del agua hacia la casa de máquinas es mediante dos túneles circulares a presión, de concreto reforzado en su primera parte y posteriormente revestidos con camisa metálica. Por su parte, la casa de máquinas se encuentra alojada en una caverna excavada en roca. Sus losas, muros y bóveda son de concreto reforzado, equipada con dos grupos turbogeneradores, las turbinas son de eje vertical. Se ingresa a ella mediante un túnel de acceso vehicular hecho especialmente para dar cabida a las partes más grandes de los equipos a instalar. Cuenta con un sistema forzado de ventilación por medio de tres lumbreras verticales y una lumbrera más para contener todos los cables de control, fuerza y medición.
En la casa de máquinas se instalaron dos grúas con la capacidad conjunta para realizar el montaje y los servicios de mantenimiento de todos los equipos y sistemas auxiliares de los turbogeneradores. También se instaló una turbina auxiliar de eje horizontal para suministro de energía eléctrica de los servicios auxiliares operados por la central en caso de emergencia.
La energía se conduce a través de lumbreras verticales hasta la superficie, por medio de buses (conductores de circuitos para distribuir datos o corrientes de alimentación) de fase aislada a los transformadores que van a elevar el voltaje de 17 a 400 kv. La subestación es del tipo blindado, con dispositivos en atmósfera de hexafloruro de azufre (SF6) y se aloja en un edificio construido en una plataforma a cielo abierto; de manera similar se ubican los transformadores de potencia, casetas de ventilación, control, baterías y la subestación blindada de servicios auxiliares de la central con una tensión 13,8 kv.

Obras de excedencia
El canal de llamada, la zona de control, el canal de descarga, la cubeta deflectora y el canal de salida, ubicados en la margen derecha del río Santiago, se conocen en conjunto como obras de excedencias. Todas ellas se excavaron con explosivos a cielo abierto y se construyeron con concreto armado que fue transportado al sitio por ollas revolvedoras montadas sobre camiones. La excavación tenía que llegar hasta el nivel de desplante de las estructuras de concreto en la zona de control. El material aprovechable de la excavación se envió para su colocación en la cortina y el no aprovechable a la zona de desperdicio, la cual se encuentra bajo las aguas del área.
En general, el procedimiento utilizado para la excavación de estas estructuras también se usó para la obra de toma y para la zona de la subestación de las obras de generación.
Antes de iniciar el revestimiento de concreto de cada una de las estructuras de la obra de excedencias, se comprobaron los niveles, se retiró todo el material suelto por medio de un equipo neumático y posteriormente se procedió al armado del acero de refuerzo. Para colocar el concreto se utilizaron los métodos de tiro directo efectuado por las mismas ollas revolvedoras, y por medio de bandas transportadoras se bombeó el concreto a través de unas tuberías de aluminio conectadas entre sí por medio de abrazaderas y mediante un tramo de manguera flexible al final de dicha tubería con la finalidad de facilitar su colocación.
Para compactar el concreto se utilizaron vibradores neumáticos, eléctricos y de combustión, con un diámetro acorde al tipo de armado. También se usaron vibradores de contacto para las zonas de difícil acceso y para los acabados aparentes. Cuando el concreto adquirió la resistencia requerida se procedió a realizar el descimbrado e, inmediatamente, se aplicó la membrana de curado para proteger dichas estructuras de concreto. Al mismo tiempo se preparaba la junta de construcción para el siguiente colado. Así se retiraron todos los restos de lechada para dejar el agregado vivo e iniciar el siguiente colado. Para ello se aplicó un aditivo que permitió la liga o adherencia entre el concreto viejo y el concreto nuevo. Dentro de esta etapa se contempló la construcción de las denominadas estructuras de control, diseñadas para el caso de que las aguas del embalse suban arriba del límite permisible debido a las lluvias o a una creciente del río Santiago. Su procedimiento fue el siguiente: primero se construyeron las pilas intermedias —inmensos muros de 30 metros de altura— utilizando cimbra deslizante de caras paralelas a partir del eje del cimacio en la base de las pilas, y cimbra convencional en el eje del cimacio, en la zona de cambio de sección de las pilas. Entre colado y colado se prepararon las juntas de construcción para dejar el agregado expuesto y se aplicó el aditivo de adherencia antes del siguiente colado. Inmediatamente después de la construcción de las pilas, se iniciaron los colados masivos en el cimacio.

Esta estructura curva sirve para frenar la velocidad del agua y permitir que escurra con menos ímpetu por los canales del vertedor. Los colados se efectuaron en diversas etapas, incluido el dentellón del atraque. Una vez terminados se pudo armar y cimbrar la galería de inspección que pasa por el eje del cimacio, utilizando una cimbra convencional. Luego siguieron los colados por bombeo y a tiro directo, de acuerdo con las elevaciones del cimacio.
Antes de colar las losas del piso de los canales vertedores, se instaló una malla formada con tubos de concreto perforados y empacados en un filtro de grava-arena, con el objeto de lograr el drenaje de la estructura. Esta tubería se distribuye en líneas espaciadas cada 10 metros, en sentido transversal y longitudinal. Los canales de descarga se construyeron colando losas de 10 x 9.40 metros. Al mismo tiempo que se colaban las losas se levantaban el muro divisorio y los muros laterales. De esta manera, siempre se conservaba un avance de 80 metros en las losas, ya que los colados se iban alternando. Para colar estos canales se utilizaron los tipos de cimbra fija, deslizante y jumbo metálico. Para la colocación del concreto se utilizaron los métodos normales de tiro directo, canalón, bombeado y con banda. La obra de excedencias está diseñada para un gasto máximo de 14 864 m3/se inicia en el canal de llamada, excavado a cielo abierto.

Por su parte, la zona de control está formada por el cimacio (moldura cóncava y convexa en forma de "s") y pilas de concreto reforzado para conformar seis vanos, estos espacios huecos están equipados con compuertas radiales operadas por servomotores para el manejo del agua que, por demasías, llegue al embalse de la presa.
El canal de descarga de 91 m de ancho es de sección rectangular revestido con concreto reforzado, cuenta con seis aireadores en el piso y está dividido por un muro longitudinal rematando en una cubeta deflectora (de desvío de la corriente). Estos son en términos generales los trabajos realizados para hacer visible un proyecto de magnitud e importancia internacional, donde diariamente trabajaban más de 5,000 personas. El Cajón ha dejado un gran número de referencias obligadas que se concretan en números fríos que no hacen mención de las historias que hay detrás de este gigante energético. Los esfuerzos continúan con la vista puesta en la Yesca, disputada por ICA y las empresas de Carlos Slim.

El Túnel de desfogue A decir de CEMEX en su libro XV Premio Obras CEMEX: “El túnel de desfogue es una estructura subterránea de 335 metros de longitud, que sirve para descargar hacia el cause del río Santiago, inmediatamente debajo de la cortina de la presa, el cause del agua que desde el embalse principal había sido conducido por gravedad hacia las turbinas generadoras de electricidad en el cuarto de máquinas. Después de impulsar las turbinas, esta agua es conducida hacia una galería de oscilación, de donde se dirige hacia el túnel de desfogue que a su vez, devuelve el agua del cauce natural del río”. CEMEX destaca el hecho de que “el túnel tiene una sección de pórtico con paredes verticales de 7.65 metros de ancho, sobre las que se abre una bóveda con arco de medio punto con radio de 7.65 metros también. El piso del túnel tiene un ancho de 15. 30 metros con lo que la sección del túnel se inscribe en un cuadrado perfecto”.

Premios al por mayor
El año pasado, en el marco del centenario de su fundación, CEMEX celebró la XV entrega del Premio Obras CEMEX; uno de los galardonados fue FREL Ingenieros y Arquitectos, en la categoría de Construcción de Conjunto Habitacional Niveles Medio y Alto, por la obra específica del desarrollo Costa Ventura.
Por su parte, el Instituto Mexicano del Edificio Inteligente (IMEI) los condecoró con su trofeo anual, toda vez que cumplió con cada uno de los requisitos que marca la guía que se les entrega a los participantes inscritos. El ingeniero Rodolfo Hernández Cerón, presidente del IMEI, comenta para Construcción y Tecnología que un factor determinante para la obtención del premio fue el que el ingeniero Marcos haya destacado la importancia del concreto en la construcción del proyecto Costa Ventura, por el clima propio de la ciudad de Acapulco y porque su mantenimiento prácticamente es nulo. Hernández Cerón abunda en su explicación y señala que Costa Ventura cumple prácticamente con todo el catalogo de la guía del IMEI, pero en la parte de bioclimática, que es una parte que se considera fundamental, hay elementos que incluso sobresalen;

Grandes Aportaciones Las aportaciones que El Cajón otorga a la ingeniería de presas y obras hidráulicas son las siguientes: Se dio acceso por el camino de 43 kilómetros en 9 meses. Se construyeron los túneles de desvío con rugosidad compuesta que duplica la confiabilidad en sólo 9 meses. Se excavó la casa de máquinas en 9 meses. Se innovó la práctica mundial en el diseño de este tipo de presas, al incluir zonas de transición. Se colocaron materiales en la cortina con un promedio de 500,000 m3, alcanzando así unos 800,000 m3 mensuales

“Si bien se utilizó concreto para aminorar los efectos de las cargas térmicas, también consideraron muchas áreas verdes e integración de espacios, balcones, jardineras, etcétera, y se respetó al cien por ciento la recomendación de la PROFEPA, lo que no es muy común.
Ese fue un punto muy importante para otorgarles el premio. Se trata de un proyecto que cumplió prácticamente con todo desde la primera evaluación pero, por si fuera poco, las pocas recomendaciones que se les hicieron las pudieron cumplir en un par de meses.
Asimismo, agrega: “La compañía del ingeniero Marcos siempre está construyendo algo, y puedo asegurar que sus proyectos se caracterizan por utilizar materiales y equipos de alta calidad... cuidan muchísimo los detalles. Un ejemplo muy claro de esto es un hotel que ellos construyeron en Cancún; se trata del Meridien, que fue el único que abrió sus puertas a los tres días de haber ocurrido el huracán Wilma que azotó a la región en 2005. El hotel brindó servicio completo porque no sufrió daños en su estructura, pero no fue suerte”, sentencia.

Renovarse o morir
El ingeniero Marcos Sethon comanda una empresa que tiene en su personal los mejores cimientos posibles. Todos ellos, en equipo, estudian cada uno de los proyectos y buscan que cada nueva edificación sea diferente entre sí, aunque siempre se busca que conserve la marca de la casa. Si usted va a Costa Ventura —dice el presidente de FREL— salta a la vista la diferencia entre nosotros y los edificios vecinos, es decir, que inmediatamente se nota el sello de nuestra firma.
Nosotros tardamos en proyectar una obra de esta envergadura aproximadamente entre seis y nueve meses, dice el desarrollador; somos optimistas no obstante que en la actualidad existe mucha oferta de inmuebles de todo tipo. Yo creo que los condominios de buena calidad, que hay pocos, tienen mejor aceptación, sobre todo en esta época en la que hay una explosión total. La gente quiere ahora vivir con más prisa y disfrutar al máximo su juventud, lo que contrasta con generaciones pasadas en la que la sociedad era un poco más estable”.

Beneficios al por mayor La creación de 10 mil empleos directos e indirectos. El mejoramiento en las vías de acceso, para beneficio de 20 mil habitantes pertenecientes a 40 comunidades. La generación media anual de 1 mil 228 Gwh, igual a 1.5 veces el consumo anual del estado de Nayarit. Una capacidad instalada de 750 MW, lo que equivale a encender 7.5 millones de focos. El ahorro anual de dos millones de barriles de combustóleo. Un aumento en la generación firme de la Central Hidroeléctrica Aguamilpa, por la regulación del río Santiago y sus afluentes en la cuenca. Diversificación de las fuentes primarias de energía en el Sistema Eléctrico Nacional.

El futuro le depara proyectos importantes al despacho FREL, y si ahora están construyendo una nueva fase de Costa Ventura, no se trata de un proyecto único porque al mismo tiempo trabajan en la edificación de condominios en Cancún, Los Cabos y Huatulco.

Es hora, dice el ingeniero Marcos, de ayudar al país con el desarrollo de obras turísticas, sobre todo si consideramos que somos vecinos del país más poderoso del mundo y que en Europa nos ven como un gran atractivo turístico”.