Instituto Nacional de Canalizaciones

Delta del Orinoco (1998)

 

1.- Introducción

 

Las características hidronímicas del Delta del Río Orinoco están influidas por las mareas, las descargas de los ríos, los vientos, el oleaje y las corrientes de densidad producidas por la diferencia en el contenido de sal de agua proveniente del Océano Atlántico y por la descarga de agua dulce proveniente del río. El sedimento estuarino puede tener varias fuentes: de la descarga del río, el transporte litoral y principalmente de la floculación y decantación del sedimento en suspensión. Como consecuencia de esto, el trasporte de sedimentos y los patrones de sedimentación son fenómenos muy complejos. Los parámetros sedimentológicos como la erosión, deposición, dispersión y consolidación cambian con el tiempo y el espacio en relación a la intensidad de la marea, los factores metereológicos, el flujo de agua dulce y las operaciones de dragado. Debido a estas complejidades, es muy difícil realizar la estimulación del transporte de sedimentos, la erosión y los procesos sedimentológicos en el Delta. Antes de proponer una solución a la problemática sedimentaria, es necesario analizar y entender la hidrodinámica y los procesos del transporte de sedimentos para las condiciones actuales.

 

El Delta del Orinoco está situado en la costa este de Venezuela, el Océano Atlántico. El sector de Boca Grande representa el canal de acceso a la vía fluvial del Orinoco, canal que se ha utilizado para exponer materia prima, como es el mineral de hierro, desde la década de los 50; con una profundidad aproximada de 80 km. El canal de navegación posee un ancho de 120 m, con una profundidad aproximada de 13 m. El dragado de mantenimiento en el sector de Boca Grande, debido a que se encuentra ubicado en una plataforma deltaica, está generando altas inversiones en relación a los costos operacionales y el volumen dragado. El material dragado posee diferentes características en comparación con las del río, ya que el mismo proviene principalmente de la floculación y decantación del sedimento en suspensión, denominado “fluff”. Debido a la comparación de este material (mezcla de material fino, agua y materia orgánica), el mejor porcentaje de la mezcla es agua, influenciando directamente la efectividad del dragado.

 

La dinámica de un sistema estuario puede ser estudiado por diferentes metodologías y técnicas de modelaje como el matemático y físico. El modelaje matemático es le mas utilizado en la actualidad, ya que es mas flexible y económico. El modelaje físico es recomendado y se requiere para simular procesos detallados de flujo.

 

En el presente estudio, se utilizó y desarrolló un modelaje matemático para entender las características hidrodinámicas y del transporte de sedimentos (software denominado MIKE21). A través de este modelo, se logro obtener el patrón del flujo en el Delta, en especial, el canal de navegación. El movimiento y distribución del sedimento fue estudiado y analizado de acuerdo con los resultados obtenidos de los cómputos hidrodinámicos.

 

Debido a que la información de campo fue insuficiente y antigua, en este estudio, la sensibilidad, calibración del modelo y de los parámetros hidráulicos y sedimentológicos requirieron especial atención. La influencia de la descarga del río y los factores de fricción fueron estudiados, así como la importancia de los parámetros sedimentológicos para material cohesivo en el proceso de deposición, erosión y resuspensión.

 

Por último, se desarrollaron recomendaciones para frutos estudios, dando especial énfasis a los datos y mediaciones de campo para mejorar los modelos de flujo y obtener un mejor entendimiento de la hidronímica y los procesos sedimentarios.

 

 

2. Descripción del Problema

 

El acceso a la vía fluvial el Río Orinoco se realiza a través de la desembocadura del río, por el sector denominado como Boca Grande. El canal de navegación tiene un ancho aproximado de 120 m y una profundidad de mas de 12 m, siendo mantenido por un dragado que se ejecuta a los largo de la plataforma deltaica. Las operaciones de dragado están generando altas inversiones debido a los grandes volúmenes, a los costos operacionales y a la metodología empleada (9.00 millones de m3 para 1993 y 6.58 millones de m3 para 1995).

 

El mayor problema en este sector es el material a ser dragado ya que el mismo a diferencia del material dragado a lo largo del río, posee diferencias características. Este material proviene principalmente de la floculación  y decantación del sedimento en suspensión, denominado “fluff”. Debido a la composición de este material (mezcla de material fino, agua y materia orgánica), el mayor porcentaje de la mezcla es agua, influenciando directamente la efectividad del dragado.

 

 

3. Objetivos del Estudio

 

Antes de proponer cualquier solución para un problema real, es esencial realizar el análisis de los procesos físicos involucrados. El principal objetivos del presente trabajo fue el de analizar y tratar de entender la hidrodinámica y los procesos del transporte de sedimentos existentes en el Delta del Río Orinoco para las condiciones actuales. Debido a que la información existente es insuficiente, el estudio también involucra la definición de la información necesaria para mejorar el entendimiento de los procesos físicos del Delta.

 

Inicialmente, para poder definir la hidrodinámica del Delta y analizar el comportamiento de los parámetros físicos envueltos, es necesario aplicar y desarrollar un modelo bidimensional para determinar y entender las características de los patrones de corrientes.

 

El estudio de los procesos del transporte de sedimentos se realizó utilizando los resultados del estudio hidrodinámico, tomando en consideración el material existente (lodo fluido o “fluff”) y las operaciones de dragado.

 

 

4. Características del Delta del Orinoco

 

El río Orinoco es el río más grande de Venezuela, tercero de Sudamérica, con una longitud total de 2.100 Km., desde su origen hasta la desembocadura en el Océano Atlántico. El Río esta dividido en dos secciones; el alto Orinoco y el bajo Orinoco, únicamente el bajo Orinoco es navegable. El río Orinoco es utilizado desde la década de los cincuenta para la exportación del mineral de hierro y otras materias primas.

 

El canal de navegación fue construido entre los años 1952 y 1953. El mismo fue construido por la Orinoco Mining Company bajo la superstición del Instituto Nacional de Canalizaciones (INC). En el comienzo la navegación se realizaba desde Puerto Ordaz hasta el mar a través del Brazo Macareo (figura 1). El Brazo Macareo tenia una longitud de 204 km. Tiempo después con la introducción de la draga de descarga lateral o brazo y la alta rata de sedimentación existente en el Brazo Macareo se decidió construir un nuevo canal a través del Brazo Río Grande el cual se comunica al mar por la Delta (sector de Boca Grande); el mismo fue construido entre 1957 y 1959. La longitud total del canal del Orinoco es de 361 km. (desde Matanzas lasta la Boca Grande), con el canal de acceso en el sector de Boca Grande. El canal de navegación fue inicialmente diseñando para embarcaciones con calado de 12.8 m.

 

El área bajo estudio, el canal de acceso al Río Orinoco, se denomina “El Canal Oceánico”, el cual esta definido por un canal de 78 Km., que inicio desde la milla 0 hasta la milla 42 del sector de Boca Grande (figura Nº 2). El nivel de agua en esta área esta referido al nivel medio del mar para bajamar.

 

 

4.1 Descarga Proveniente del Río Orinoco 

 

El régimen hidráulico del río está relacionado con dos estaciones climáticas típicas de las regiones tropicales: estación seca (verano) y lluviosa (invierno). Debido a esto existe durante el año una gran variación en el nivel del río. El Río Orinoco incrementa su descarga durante los meses de abril y agosto y disminuye durante los meses de septiembre. Dentro de este régimen, el mínimo y máximo nivel se obtiene durante los meses de agosto y en marzo respectivamente.

 

El caudal o descarga del Río Orinoco se ha calculado en varias estaciones de medición ubicadas a los largo del Río. En el sector de Palúa, sección de control o base ubicada a unos 184 millas del océano, la descarga máxima registrada fue de 80.000 m3/s, el promedio es de 33.000 m3/s y la mínima es de 3.500m3/s con un nivel máximo de 10.5 m. La distribución de la descarga en el Río Orinoco se realiza principalmente a través de los siguientes brazos:

 

1. Brazo Mánamo: brazos norte con una descarga del 10% de la descarga total. Este brazo fue cerrado en 1966.
2. Brazo Macareo: El mismo está situado en el centro del Delta y la descarga después del cierre del Brazo Mánamo es del 13% de la descarga total.
3. Brazo Río Grande: Este es el brazo principal del Río Orinoco y la descarga después del cierre del Brazo Mánamo es del 86 % de la descarga total.

 

 

4.2 Oleaje

 

El oleaje existente en el Delta del Orinoco está compuesto por olas de origen local, originales principalmente por el efecto del viento y la mayor parte del tiempo proviene desde la dirección Este – Noreste. El oleaje local posee un período corto y se mueve la mayor parte del tiempo en la misma dirección del viento; sin embargo existe un oleaje proveniente del mar abierto, específicamente del norte del Océano Atlántico, el cual posee un período muy largo, siendo difícil definir su exacta procedencia y dirección.

 

De un estudio realizado por INTEVEP, S.A. sobre las condiciones oceanográficas y metereológicas del Delta del Orinoco, un análisis del patrón del oleaje fue realizado en el cual se definió que principalmente el patrón de oleaje proviene de la dirección este y noreste, pero entre los meses de julio y noviembre existe un incremento del oleaje desde la dirección sudeste. Así mismo se realizó una comparación con el anuario mundial “Global Wave Statistics” editado por “British Maritime Technology limited”, sin encontrar mucha diferencia entre ellas.

 

El rango mas frecuente en la altura de ola es de 0.75 a 1.25 m (válido para todos los meses). El oleaje tiene un período mayor de 6 s.

 

 

4.3 Vientos

 

El patrón de circulación atmosférica en los alrededores del Delta del Orinoco, al igual que para toda la costa de Venezuela es denominada principalmente por los vientos que soplan de este – noreste. De datos provenientes del Centro Nacional Climático de Holanda y de observaciones realizadas por embarcaciones en travesía, se puede determinar la existencia de variaciones establecidas en relación a la dirección del viento. Entre los meses de diciembre y abril los vientos provienen principalmente de este noreste, pero durante el período de mayo a noviembre se pueden observar más componentes de dirección sudeste. El período de tormentas se sucede principalmente durante los meses julio a noviembre con una variedad máxima observada de 140 km/h, ocurrida en octubre de 1963.

 

De un estudio realizado por INTEVEP, S.A. sobre las condiciones oceanográficas y metereológicas del Delta del Orinoco, el análisis del patrón de vientos fue analizado, en el cual el rango de velocidad varía de 12 a 28 km/hr, con un promedio de 19 a 26 km/h para un período de calma (< 5 km/h), la ocurrencia es del 0.6 a 6.5 % del tiempo total.

 

 

4.4 Marea

 

En el Delta del Orinoco se pueden encontrar tres estaciones automáticas de mediación de niveles (mareógrafos): dos de ellas: “Milla 13.5”, ubicada en la milla 13.5; e “Isla Tercera”, ubicada cerca de la milla 33, son estaciones fijas y pertenecen al Instituto Nacional de Canalizaciones; la tercera: “Estación Nº 2”, está ubicada costa fuera del Delta y pertenece a INTEVEP, S.A., la cual fue una estación temporal.

 

Para estas estaciones se realizó un análisis utilizando horaria de niveles por un período de un mes, período mínimo indispensable para realizar cualquier análisis de marea. Para ello se aplicó un modelo matemático de predicción de mareas (TIDES, Edgar P. Waller,  USA) para definir los componentes principales, como amplitud y fase: M2, S2, K1, Y O1.

 

En el Delta del Orinoco, la marea es del tipo semi-diurna con aproximadamente dos ciclos por día con un período de 12h 25 min; así mismo, cuando la marea se aproxima a la costa y alcanza las zonas poco profundas se amplifica. Para la estación  Milla 13.5 la marea promedio es de 1.27 m y para la estación Isla Tercera la marea promedio es de 1.55 m (amplificación del 20%).

 

4.5 Salinidad

 

Ríos con grandes descargas de agua dulce, tal es el caso del Río Orinoco, poseen claramente una configuración de instrucción salina. De estudios realizados por el Dr. Eisma, S.J. van der Gaast en 1978 se definió al sector de Boca Grande como un sistema de doble capa compuesto, en su parte superior, de una capa de agua dulce que fluye a través de la cuña salina, situación típica de estuarios altamente estratificados. En 1995, el Instituto de Ciencias de la Tierra de la Universidad Central de Venezuela realizó un estudio sobre la salinidad del sector de Boca Grande.

 

La intrusión salina fue estudiada durante el período de 1960 a 1963 por la Orinoco Mining Company debido a la construcción del canal de navegación en el Río Grande. Antes de la construcción del referido canal, la intrusión salina alcanzaba la milla 20; luego de su construcción la intrusión salina llega hasta la milla 27 para el período de aguas altas y hasta la milla 44 para el período de aguas bajas.

 

 

4.6 Corrientes

 

En el Delta del Orinoco, al igual que para otros estuarios del mundo, existe una interacción entre el agua dulce, el agua salada y la marea. Debido a esto, existen en estudio varios tipos de corrientes: la corriente de marea, la corriente proveniente de la descarga del río Orinoco y la corriente de densidad.

 

La Orinoco Mining Company realizó mediciones de corrientes superficiales a lo largo del canal de navegación durante el año de 1956. Es de hacer mención que no existe ninguna otra medición relacionada con corrientes en este sector.

 

De la información recabada se puede observar que las velocidades promedio se ubican en un rango de 0.50 m/s y 1.50 m/s para marea alta y de 0.40 m/s a 1.10 m/s para marea baja. Por otra parte, las velocidades máximas se producen desde la milla 0 a la 15 y las menores desde la milla 30.

 

Finalmente existe otra corriente, denominada la Corriente de Guayana, la cual como continuación de la corriente sur ecuatorial, fluye a lo largo de la costa de este a oeste con una descarga aproximada de 10 x 10 m3/s a través de un ancho de 200 km. costa afuera.

Estudios y mediciones realizadas en la superficie demuestran la existencia de velocidades máximas de 0.6 a 1 m/s para el mes de abril y de 0.3 a 0.7 m/s para la segunda mitad del año. Es de hacer notar que esta corriente se aproxima casi perpendicularmente al canal de navegación, alrededor de la milla 15.