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07287-07-03-SGMA-DIA-001-13 Versión B Nov-11
ANEXO C
ESTUDIO DE MODELACIÓN DINÁMICA DE LA PLUMA TÉRMICA
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
I N F O R M E T É C N I C O
ESTUDIO DE MODELACIÓN DINÁMICA DE PLUMA TERMICA
COMPLEJO TERMOELÉCTRICO BOCAMINA
PRIMERA Y SEGUNDA UNIDAD
Preparado por:
Para
ENDESA CHILE S.A.
Noviembre, 2011.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 1 -
TABLA DE CONTENIDOS
1.0 INTRODUCCION ....................................................................................................... 2
1.1 Ámbito normativo ...................................................................................................................... 2 1.2 Definición de surgencia (del inglés “upwelling”) y hundimiento (“downwelling”) ............ 2 1.3 Antecedentes del área de estudio (Golfo de Arauco) ........................................................... 5
2.0 METODOLOGÍA ........................................................................................................ 7
2.1 Modelo y características ........................................................................................................... 7 2.2 Dominio de modelación ............................................................................................................ 8 2.3 Forzantes .................................................................................................................................. 10
3.0 RESULTADOS ........................................................................................................ 16
3.1 Pluma térmica en la situación actual (20.000 m3/h de la Unidad I de CT Bocamina) ....... 17
3.1.1 Verano ....................................................................................................................... 17 3.1.2 Invierno ..................................................................................................................... 22
3.2 Pluma térmica en la situación con proyecto y caudal de 65.000 m3/h .............................. 26
3.2.1 Verano ....................................................................................................................... 26 3.2.2 invierno ..................................................................................................................... 30
3.3 Pluma térmica en la situación con proyecto y caudal total de 70.000 m3/h. ..................... 33
3.3.1 Verano ....................................................................................................................... 33 3.3.2 Invierno ..................................................................................................................... 36
4.0 SINERGIA ................................................................................................................ 39
4.1 Verano ...................................................................................................................................... 39 4.2 Invierno ..................................................................................................................................... 46
5.0 DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES ............................................................................ 53
6.0 PROFESIONALES RESPONSABLES .................................................................... 57
7.0 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................ 58
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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1.0 INTRODUCCION
ENDESA CHILE S.A., requiere evaluar el alcance y extensión de la pluma térmica de las
descargas de aguas de refrigeración producto de la operación de la segunda unidad de la
central térmica Bocamina. En este ámbito se ha encargado a Costasur Ltda., la evaluación
del comportamiento de la pluma de dispersión térmica mediante un estudio de modelación
dinámica.
Para estos efectos se empleó el modelo MIKE 3 en su versión FM (Malla Flexible), el cual
permite evaluar la evolución espacio temporal de la pluma en función de la dinámica física
del área y de las características propias que tendrá la descarga (exceso de temperatura
del efluente, caudales, etc.). A continuación se entrega una descripción de los aspectos
más relevantes del estudio desarrollado.
1.1 Ámbito normativo
Un criterio importante de considerar respecto de descargas que involucran el aumento de
la temperatura en el cuerpo receptor, es el considerado por el Ministerio del Medio
Ambiente en su documento “Guía para el establecimiento de las normas secundarias
de calidad ambiental para aguas continentales superficiales y marinas”
(www.mma.gob.cl), en cuyo numeral IV se establecen los criterios nacionales específicos
para la protección de aguas marinas aptas para la conservación de la comunidades
marinas. Según este documento, cuando el delta o variación de temperatura respecto del
rango natural presente en el área de medición no es mayor a 2 ºC (temperatura promedio
mensual ± 2 ºC), entonces es posible clasificar el cuerpo de agua como “Clase 1”, es decir
“de muy buena calidad”, lo que indica que el agua es apta para la conservación de
comunidades acuáticas, entre otros usos.
Para efectos del presente estudio, se estima pertinente y necesario considerar estos
criterios a objeto de determinar y evaluar los alcances de la pluma térmica producto de la
modelación dinámica.
1.2 Definición de surgencia (del inglés “upwelling”) y hundimiento
(“downwelling”)
Se ha estimado pertinente incluir una breve definición y explicación acerca de los procesos
oceanográficos conocidos como “surgencia” y “hundimiento”, a objeto de proporcionar un
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 3 -
mejor entendimiento de los alcances y resultados del presente estudio de modelación
dinámica.
En el sistema de la corriente Perú-Chile, la surgencia costera es uno de los procesos que
dominan la dinámica de las aguas costeras. Este proceso es el que mantiene la
productividad primaria que sustenta la pesquería en las costas de Perú y Chile. La
surgencia no es un proceso que ocurra en forma continua a lo largo de la costa, sino que
se presenta con intensidades, duraciones y extensiones variables. Su contraparte es el
proceso de hundimiento, el cual es dominante al sur de Chiloé, no obstante, también se
expresa hacia el norte del país principalmente en condiciones de mal tiempo, por lo que su
presencia se ve limitada a ciertos períodos del año, dependiendo de la duración del frente
de mal tiempo.
Se define como upwelling (surgencia), un movimiento ascendente de aguas
subsuperficiales (ascenso que puede tener una duración y extensión mínima) a la
superficie en donde éstas son removidas del área de surgencia por flujos horizontales. En
tanto que se define como downwelling (hundimiento) el movimiento descendente de aguas
superficiales hacia el fondo producto de la acumulación en superficie de aguas por flujos
horizontales. Smith (1968), indica que los movimientos verticales son una parte relevante
de la circulación del océano, siendo importantes los movimientos ascendentes ya que
como resultado de éstos se produce el intercambio de aguas profundas con las aguas
cercanas a la superficie. La surgencia es el resultado de la divergencia horizontal en la
capa superficial, usualmente las aguas que ascienden provienen de profundidades que no
superan algunos cientos de metros, y es un fenómeno claramente visible a lo largo de la
costa oeste de los continentes, donde los vientos llevan el agua superficial lejos de la
costa, produciendo el ascenso de agua desde el fondo (Figura 1). El hundimiento en tanto
es producto de la convergencia horizontal en la capa superficial lo que produce un
movimiento descendente para compensar el gradiente de presión.
El ascenso de agua a la superficie induce anomalías horizontales en la distribución de las
propiedades físicas y químicas que normalmente tienen marcados gradientes verticales.
Tales anomalías a menudo son útiles indicadores de la surgencia, pero los efectos de la
surgencia y el proceso físico de la surgencia no deben ser confundidos. Efectos similares
a los producidos por la surgencia pueden ser causados por la mezcla turbulenta del agua
inducida por el viento, o también por ajustes baroclínicos del campo de densidad
asociados a incrementos en el transporte geostrófico de una corriente, sin embargo, la
persistencia en el tiempo y el espacio de los efectos sólo es posible de ser asociada al
proceso de surgencia.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 4 -
Figura 1. Esquema del proceso de surgencia en una costa oeste producida por el
viento, En el lado izquierdo se ve una vista desde arriba, donde un viento
paralelo a la costa produce el transporte hacia afuera de la masa de agua
superficial lo que genera el ascenso de otra masa de agua desde el fondo. En
el lado derecho se muestra una corte vertical donde se representa el ascenso
del agua desde profundidad. (Esquema tomado de Stewart, 2003).
Físicamente, el proceso de surgencia y de hundimiento corresponden a un balance entre
el estrés del viento y Coriolis, lo que genera el transporte de aguas desde la costa hacia el
océano (transporte de Ekman) en el caso de la surgencia, y desde el océano a la costa en
el caso del hundimiento. De acuerdo con esto, en la surgencia la cantidad de agua
transportada fuera de la costa, así como la que asciende por continuidad, depende del
viento (dirección y magnitud) y de Coriolis, mientras que en el hundimiento la intensidad y
dirección del viento en conjunto con Coriolis, dan cuenta de la cantidad de agua
transportada hacia la costa, y en qué cantidad se hunde en la costa.
Otro elemento que incide en la extensión que cubre la pluma de surgencia (agua
transportada fuera de la costa), es la topografía del fondo y la forma de la línea de costa.
Costas con plataforma angosta (costa oeste de los continentes), y con pendientes
marcadas facilitan el ascenso de aguas de mayor profundidad, mientras que en los
sectores de la costa en donde existen puntas prominentes, la surgencia es incrementada
por la concentración de energía produciéndose centros de surgencia activa y que
permanecen la mayor parte del año, como por ejemplo, Punta Lengua de Vaca (IV región),
Punta Curaumilla (Región de Valparaíso), Punta Lavapie (Región de Biobío), entre otras.
Una buena medida de la capacidad del viento para generar surgencia y/o hundimiento, es
el índice de surgencia (IS), el cual considera el estrés del viento y Coriolis. Debido a que
Coriolis depende de la latitud, resulta constante para una localidad en particular, por lo
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 5 -
tanto, en este caso la surgencia dependerá de las variaciones del viento (dirección e
intensidad) y, por supuesto, de que la topografía costera sea favorable a la surgencia. En
la costa de Chile, los vientos del SW y S son generadores de surgencia, mientras que los
vientos del N y NW generan acumulación de agua en la costa y por ende hundimiento de
agua.
1.3 Antecedentes del área de estudio (Golfo de Arauco)
El área de estudio se encuentra en la Bahía de Coronel, que está inserta al interior del
Golfo de Arauco (Figura 2), por lo que la dinámica del sector se encuentra sujeta a los
procesos oceanográficos y meteorológicos que ocurren en el Golfo de Arauco.
Geográficamente, este golfo se encuentra limitado al norte por el cañón submarino del
Biobío, y al oeste por la Isla Santa María y la Punta Lavapie, la mayor parte del golfo
presenta profundidades menores a 100 m.
Figura 2. Área de estudio en el Golfo de Arauco. Se muestra sector de emplazamiento de
CT Bocamina. Las profundidades mayores de 500 m son mostradas en azul y
representan el cañón submarino Biobío, y las zonas más someras se aprecian
en color rojo.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 6 -
El comportamiento dinámico de este cuerpo de agua marino ha sido estudiado por
diversos autores, entre los que destacan Valle-Levinson et al. (2003), Sobarzo (1998),
Sobarzo & Djurfeldt (2004), Sobarzo et al. (2007) y Rosales (2010). Las principales
conclusiones de estos estudios coinciden en destacar el importante efecto de la
geomorfología costera local (forma de la línea de costa), batimetría y la relación directa del
efecto del viento (magnitud y dirección) sobre la dinámica de flujos en el sector del Golfo
de Arauco y, por extensión, en Bahía de Coronel.
De acuerdo con antecedentes meteorológicos, esta zona se caracteriza por presentar un
activo centro de surgencia en Punta Lavapie (Fonseca y Farías, 1987), con una fuerte
variación estacional, en el cual la surgencia se intensifica durante la época de primavera-
verano (Shaffer et al., 1999), mientras que durante el invierno prevalecen vientos del norte
favoreciendo el hundimiento de las aguas cerca de la costa. El centro activo de surgencia
forma al interior del Golfo de Arauco una zona de sombra de surgencia, por lo que los
aportes de aguas de surgencia a través del cañón submarino representan una importante
bomba de aguas ricas en nutrientes hacia el golfo, así como a la plataforma continental al
norte del cañón.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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2.0 METODOLOGÍA
2.1 Modelo y características
El Modelo MIKE 3 se basa en la solución de las ecuaciones tridimensionales
incompresibles de Reynolds promediadas de las ecuaciones de Naiver-Stokes, invocando
las asunciones de Boussinesq y presión hidrostática. La ecuación de continuidad local es
escrita de la forma:
Y las dos ecuaciones horizontales de momentum para las componentes x e y
respectivamente son:
donde t es el tiempo; x, y, z son las coordenadas cartesianas; η es la elevación de la
superficie; h es la profundidad total; d = h-η; u, v y w son las componentes de la velocidad
en las direcciones x, y, z; es el parámetro de Corioles (Ω es la velocidad
angular de rotación de la Tierra, y es la latitud); g es la aceleración de gravedad; es la
densidad del agua; Sxx, Sxy, Syx, y Syy son las componentes del tensor de estrés; νt es la
viscosidad turbulenta vertical; pa es la presión atmosférica; es la densidad de referencia
del agua; S es la magnitud de la descarga de los emisarios y us, vs es la velocidad del
agua descargada; Fu y Fv son los términos de estrés horizontal.
El transporte y difusión de temperatura (T) y salinidad (s) está dado por las ecuaciones:
donde Dv es el coeficiente vertical de difusión turbulenta, es el intercambio de calor con
la atmósfera (en el caso de la presente evaluación no se dispone de información relativa a
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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radiación solar, precipitaciones, humedad del aire, etc., razón por la cual no se consideró
esta variable en la modelación), Ts y Ss son la temperatura y salinidad de las descargas. Ft
y Fs son los términos de difusión turbulenta de temperatura y salinidad. La turbulencia es
modelada utilizando un esquema de clausura, y la viscosidad vertical es calculada por la
expresión:
donde ; son las velocidades de fricción asociadas con el estrés
de superficie y fondo, c1 y c2 son dos constantes que dan él perfil parabólico.
La viscosidad turbulenta horizontal en muchas aplicaciones puede ser considerada
constante, o se puede usar una viscosidad turbulenta relacionada a la longitud de escala
característica (Smagorisky, 1963). La viscosidad turbulenta de escala de sub grilla está
dada por la siguiente fórmula,
donde cs es una constante, l es la longitud característica y Sij es la tasa de deformación.
Estas ecuaciones son resueltas usando la transformación sigma en la vertical ,
la cual varía entre 0 en el fondo y 1 en superficie. La discretización de las ecuaciones
primitivas es realizada usando el método de volumen finito centrado en la celda, es decir,
por la subdivisión del espacio en elementos que no se sobreponen. En el plano horizontal
se usa una malla no estructurada, y en la vertical una estructurada, los elementos pueden
ser prismas o cubos cuyas caras horizontales son triángulos o cuadriláteros
respectivamente.
2.2 Dominio de modelación
El área de estudio corresponde a la zona de emplazamiento de la primera y segunda
unidad de CT Bocamina de ENDESA CHILE S.A. en Bahía de Coronel (Figura 2). Por
razones de estabilidad numérica y de representación de los principales procesos
oceanográficos, así como de las características topográficas del sector, se seleccionó un
dominio que cubre un área mayor a la zona de influencia del proyecto (Figura 3), esto
permite que las simulaciones representen de manera adecuada las influencias
topográficas sobre el patrón local de circulación, y que el “ruido” o distorsión que se
genera al inicio en las fronteras se reduzca y no se intensifique al llegar a costa. Para la
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- 9 -
creación de la malla flexible se utilizó la línea de costa y las sondas de la carta náutica del
Golfo de Arauco y de Bahía de Coronel, complementada con batimetría exploratoria
realizada por Costasur en el sector de interés.
Con esta información se generó una malla flexible de 2040 nodos y 4486 elementos,
contemplando elementos de menor tamaño en el lugar de la futura descarga (Figura 4a),
mientras que en la vertical se utilizaron 17 capas. A esta malla flexible se le interpoló la
información batimétrica, obteniéndose después de los ajustes necesarios para la
estabilidad numérica, la batimetría que se muestra en la Figura 4b.
Figura 3. Dominio de modelación. Imagen tomada de Google Earth.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 10 -
a) Malla flexible b) Batimetría
Figura 4. a) Malla flexible y b) batimetría, se indica posición de la descarga.
2.3 Forzantes
Para forzar el modelo en la frontera abierta se utilizó el nivel del mar registrado por
Costasur mediante mediciones instrumentales en el área de estudio entre febrero y marzo
de 2008 (Figura 5a) en período de verano, y entre mayo y junio de 2006 (Figura 5b) para
invierno. En todo el dominio evaluado, se impuso un viento variable en el tiempo y
constante en el espacio, empleándose registros de vientos (Figura 5 a y b) medidos por
Costasur en los mismos periodos de medición de marea antes mencionados.
Como se puede observar en estas figuras, en el período de verano el viento fue variable
en su dirección con algunos periodos de mayor intensidad (la máxima intensidad fue de
8,7 m/s, Figura 5a), en tanto que en el período de invierno el viento fue más constante,
siendo la situación promedio de baja intensidad (<4 m/s), presentándose tres períodos con
vientos más intensos. La máxima intensidad registrada en este período fue cercana a 17
m/s.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Las condiciones de viento registradas en verano e invierno se reflejan en los índices de
surgencia1 y turbulencia2 calculados.
En verano (Figura 5 c y d) estos índices muestran un predominio en el área de Bahía de
Coronel de la condición de relajación (bajos índices de turbulencia, y valores del índice de
surgencia en torno a cero, con algunos eventos de surgencia y hundimiento de corta
duración y no muy intensos.
En invierno (Figura 6 c y d) los índices también muestran que la condición de relajación es
la predominante, pero se registraron tres períodos con índices que indican vientos locales
intensos favorables a la surgencia (índice de surgencia mayores de 1000 m3/s 1000 m de
costa) que pueden generar una mezcla turbulenta importante en la columna de agua.
Además, inmediatamente después del segundo evento de surgencia, el 9 de junio de
2006, se observa un evento corto y de baja intensidad de vientos favorables al
hundimiento (índice de surgencia < 0).
Las condiciones de viento registradas en verano e invierno, y empleadas en este estudio
como uno de los agentes forzantes, se encuentran dentro de la variabilidad normal del
área de estudio indicada por varios estudios que analizan registros locales e información
satelital (Saavedra, 1980; Sobarzo et al 2007; Rosales 2010), por lo que son
representativos de cada época del año evaluada. En estos trabajos se indica que
normalmente el viento presenta un marcado ciclo anual en el cual predominan en invierno
y otoño los vientos del N y NW, mientras que en el verano y la primavera los vientos son
del S y SW producto del predominio en estas estaciones del anticiclón del Pacifico Sur.
Además de esta variabilidad estacional, se registra la variabilidad diurna, que muestra una
rotación del viento de acuerdo con la diferencia de calentamiento entre el mar y la tierra, y
aquella que produce la brisa marina.
1El Índice de Surgencia (IS) corresponde a donde cd
coeficiente de arrastre, que es función de la intensidad del viento; ρa densidad del aire; ρw densidad del
agua; U viento, su magnitud y su componente vectorial paralela a la costa; y f Coriolis. (Bakun & Parrish,
1982), 2 El índice de Turbulencia (IT) corresponde a IT=w
3 (m
3/s
3) y Representa la mezcla turbulenta generada por
el viento (Elseberry y Garwood, 1978).
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 12 -
a)
b)
c)
d)
Figura 5. a) Nivel del mar horario, b) viento horario, la dirección de cada línea indica la
procedencia del viento, c) Índice de surgencia y, d) índice de turbulencia en
Coronel. Línea de base de verano.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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a)
b)
c)
d)
Figura 6. a) Nivel del mar horario, b) viento horario, la dirección de cada línea indica la
procedencia del viento, c) Índice de surgencia y, d) índice de turbulencia en
Coronel. Línea de base invierno.
Tal como se mencionó anteriormente, el Golfo de Arauco (y por extensión, Bahía de
Coronel) está dentro de la zona de sombra de surgencia que se produce en Punta
Lavapie, por lo que el registro de vientos local y sus índices asociados nos dan cuenta de
la acción forzante del viento en el sector, pero no de la surgencia ni del hundimiento que
ocurre en el sector de Pta. Lavapie. En otras palabras, como el viento modifica la dinámica
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 14 -
costera en Bahía de Coronel, en el caso de vientos favorables a la surgencia la tendencia
es que se acumule agua en el área del proyecto, mientras que con vientos favorables al
hundimiento el agua es transportada fuera de la zona del proyecto, produciéndose en
ambos casos un balance entre la topografía y el patrón de circulación del golfo. Es decir,
cuando el agua se acumula en la orilla, ésta por continuidad es transportada hacia el área
del puerto, mientras que cuando el viento es favorable al hundimiento, por continuidad el
agua es transportada fuera del sector del proyecto.
Los campos tridimensionales de temperatura y salinidad en verano e invierno, fueron
obtenidos de las salidas promedio del modelo regional OCCAM (Ocean Circulation and
Climate Advanced Modelling Project) de resolución 1/12 grado (Gwilliam, 1995), para las
mismas fechas en las cuales se dispone de registros instrumentales de los agentes
forzantes marea y viento. Con los campos promedios se generaron las condiciones
iniciales y las condiciones de borde para el periodo de estudio. Se optó por usar estos
campos ya que cubren la variación tridimensional existente en el dominio de modelación,
mientras que los estudios disponibles consultados (Valle-Levinson et al. (2003), Sobarzo
(1998), Sobarzo & Djurfeldt (2004), Sobarzo et al. (2007) y Rosales (2010)), se encuentran
espacialmente limitados de manera específica a la zona en la que se desarrollaron dichas
investigaciones.
Para cada período (verano e invierno) se realizaron tres simulaciones de 30 días cada
una, considerando una descarga de orilla (que estará posicionada en la coordenada
663006E y 5900730N (Datum WGS84, zona 18S)), y un exceso de temperatura de 9°C, la
primera simulación contempló un caudal de 20.000 m3/h (~5,56 m3/s) que corresponde a la
condición actual con la operación de la Unidad I de CT Bocamina; se realizó también una
simulación con la descarga de la unidad actual más la descarga de un caudal de 45.000
m3/h (~12,5 m3/s) informado en el EIA del proyecto presentado al SEIA (2006), lo que
suma una descarga total de 65.000 m3/h (~18,06 m3/s); y finalmente se simuló una tercera
condición donde se agrega 5.000 m3/h adicionales respecto de la segunda condición,
totalizando 50.000 m3/h (~13,89 m3/s) de descarga de la segunda unidad de CT
Bocamina, con un exceso de temperatura de 8.17°C, que sumada a la descarga actual de
la primera unidad, da un total de 70.000 m3/h (~19,44 m3/s).
En consecuencia, se realizaron seis modelaciones para simular el comportamiento teórico
de la pluma térmica en condiciones estivales e invernales:
Condición actual sin proyecto (20.000 m3/h de la Unidad I). Verano e invierno;
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Condición con proyecto y caudal de 65.000 m3/h. Verano e invierno, y un exceso de
temperatura de 9°C (condición actualmente aprobada por RCA del proyecto);
Condición con proyecto y caudal de 70.000 m3/h, unidad I con un exceso de 9°C y
Unidad II con exceso de temperatura de 8.17°C. Verano e invierno.
Para evaluar la sinergia entre las descargas de central Bocamina (Unidad I y II) y el
proyecto Complejo Termoeléctrico Coronel de la empresa Colbún S.A., se repetirán los
experimentos anteriores incluyendo la descarga al mar que tendrá la Central Coronel de
90.000 m3/h por medio de una tubería que descarga directamente en profundidad.
Conforme a los antecedentes técnicos contenidos en el expediente del proceso de
evaluación ambiental de este proyecto (http://seia.sea.gob.cl/seia-
web/ficha/fichaPrincipal.php?id_expediente=1707131&idExpediente=1707131&modo=ficha),
la descarga de la pluma térmica del Complejo Termoeléctrico Coronel se realizará en el
cuerpo receptor marino aproximadamente a 200 m de la costa en las coordenadas: UTM E
664801.9799 N 5899144.4705 (Datum WGS 84, Zona 18S) y con un exceso de
temperatura de 10°C.
Adicionalmente, para evaluar la influencia en la vertical en las seis simulaciones antes
descritas (sin sinergia), se analizó el comportamiento en la sección vertical entre la
descarga y la succión de la Unidad II de CT Bocamina (ver Figura 7, línea verde), y para
evaluar la sinergia entre ambas centrales se utilizó la sección paralela a la costa que se
indica con línea amarrilla de la Figura 7.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Figura 7. Secciones para el análisis temporal del efecto de la descarga en la sección
vertical. La línea verde corresponde a la sección entre la descarga y succión de la unidad
II de CT Bocamina, y la línea amarilla corresponde a la sección vertical paralela a la costa
para evaluar la sinergia entre CT Bocamina Unidad II y el Complejo Termoeléctrico
Coronel.
3.0 RESULTADOS
Los resultados producto de las simulaciones desarrolladas se analizan en el plano
horizontal de superficie, y en sección perpendicular a la costa para explicar el
comportamiento vertical de la pluma térmica a través de la columna de agua (variación
superficie – fondo).
Como se explicó anteriormente, durante el periodo de verano el área de interés estuvo
sometida a un predominio de vientos débiles o en condición de calma (relajación),
presentando algunos eventos débiles y de corta duración de vientos favorables a la
surgencia y al hundimiento. Por esta razón, se seleccionaron estas tres condiciones en
función del viento con el objeto de representar y analizar lo más fielmente posible el
comportamiento de la pluma térmica bajo las diferentes condiciones oceanográficas
predominantes en el área de estudio. Para efectos de la modelación de verano, y
conforme a los campos de masa promedios entregados por OCCAM, se considerará que
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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una temperatura sobre 18.8ºC es producto del exceso de temperatura generado por la
descarga de aguas de refrigeración.
En tanto, en el período de invierno el viento registrado muestra tres eventos de vientos
favorables a la surgencia, un evento débil de vientos favorable al hundimiento y el resto
del registro, vientos que corresponden a una condición de relajación, en tanto que los
valores promedio de temperatura y salinidad del modelo OCCAM indican que la
temperatura fluctúa entre 13 y 14ºC, por lo que para este período toda temperatura sobre
los 14º C, será considerada como un exceso térmico generado por la descarga de la
central.
3.1 Pluma térmica en la situación actual (20.000 m3/h de la Unidad I de CT
Bocamina)
3.1.1 Verano
Al modelar una descarga con exceso de 9ºC y un caudal de 20.000 m3/h (5,56 m3/s)
proveniente de la primera unidad de CT Bocamina, el máximo registro puntual de
temperatura que experimenta el cuerpo receptor marino en el punto de descarga es
24,4ºC, lo que representa 5,6ºC por sobre temperatura del cuerpo de agua en condiciones
sin descarga.
Los resultados obtenidos muestran que la pluma térmica tiene un comportamiento que
varía en función de la dinámica del viento, así por ejemplo, bajo la condición de relajación
del viento el área cubierta por el exceso de temperatura sobre 2ºC (representada por la
isoterma de 21ºC) abarca un total de 0,071 km2 (Figura 8 a,b,c; Tabla I) y está limitada
espacialmente entre las instalaciones de Portuaria Cabo Froward por el W y el sector de
las pesqueras por el Este.
Tabla I. Área de influencia de la isoterma de 21°C, y distancia lineal máxima desde el
punto de descarga, según la condición de viento reinante y descarga de 20.000
m3/h de la Unidad I de CT Bocamina.
Condición de viento Área (km2) isoterma 21°C Distancia máxima (m)
Relajación 0,071 387
Surgencia 0,060 388
Hundimiento 0,056 510 Nota: la isoterma de 21ºC representa un exceso de 2ºC respecto de una condición sin descargas térmicas.
Fuente: Elaboración del Consultor.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Según se puede apreciar en la Figura 8 (a,b,c), que la máxima distancia lineal de
influencia de la pluma térmica medida entre el punto de descarga de aguas de
refrigeración y la isoterma de 21ºC, se registra en la condición de vientos favorables al
hundimiento (Figura 8 c), y alcanza 510 metros.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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a)
b)
c)
Figura 8. Análisis en superficie (plano horizontal) de la distribución de la pluma térmica
con un caudal de 20.000 m3/h y un exceso de 9°C, en función de la condición
de vientos: a) relajación; b) favorables a la surgencia; c) favorables al
hundimiento. Verano.
A B
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Al analizar el comportamiento de la pluma térmica en condiciones de vientos favorables a
la surgencia (Figura 8b), se aprecia que las isotermas se distribuyen más apegadas a la
costa (acercándose a la línea de playa), donde el área de mezcla delimitada desde la
isoterma de 21ºC hacia la línea de costa, mantiene un comportamiento similar al descrito
para la condición de relajación cubriendo una superficie de 0,060 km2 (Tabla I). Bajo una
condición de vientos favorables al hundimiento (Figura 8c), la isoterma se aleja de la
descarga produciendo un incremento de la zona afectada, en consecuencia, la zona
afectada crece desde el punto de descarga hacia el W en dirección a la Pta. Puchoco
(punto A, Figura 8c). En esta condición el área de mezcla con exceso de 2°C (isoterma
21ºC) cubre un área de 0,056 km2.
Por otra parte, el análisis de la sección perpendicular a la costa (Figuras 9a, 9b, y 9c), es
decir, el comportamiento de las isotermas en la sección vertical a través de la columna de
agua muestra, en términos generales, una mayor amplitud de extensión o distribución en
superficie en comparación con el fondo de la columna de agua, es decir, se concentra
preferentemente en superficie lo que se debe a la menor densidad del agua de
refrigeración descargada por CT Bocamina en comparación con el agua de mar del cuerpo
receptor, lo que en algunos casos (condición de relajación y vientos favorables al
hundimiento) genera estratificación en la columna de agua.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 21 -
a)
b)
c)
Figura 9. Análisis vertical de la distribución de la pluma térmica con un caudal de 20.000
m3/h y un exceso de 9°C en función del viento. a) relajación del viento; b)
favorables a la surgencia; c) favorables al hundimiento. Verano.
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 22 -
3.1.2 Invierno
La modelación de la descarga en condición de invierno, con exceso de 9ºC y un caudal de
20.000 m3/h (5,56 m3/s), indica que el máximo registro puntual de temperatura que
experimenta el cuerpo receptor marino en el punto de descarga es 20,0ºC, lo que
representa 6.0ºC por sobre temperatura del cuerpo de agua sin descarga.
Los resultados obtenidos evidencian que al igual que lo acontecido durante verano, la
pluma térmica tiene un comportamiento que varía en función de la dinámica del viento, así
por ejemplo, bajo la condición de relajación el área cubierta por el exceso de temperatura
sobre 2ºC (representada por la isoterma de 16ºC) abarca un total de 0,056 km2 (Figura 10
a,b,c; Tabla II) y está limitada espacialmente entre las instalaciones de Portuaria Cabo
Froward por el W y el sector de las pesqueras por el Este.
Según se puede apreciar en la Figura 10 (a,b,c), la máxima distancia lineal de influencia
de la pluma térmica medida entre el punto de descarga de aguas de refrigeración y la
isoterma de 16ºC, se registra en la condición de vientos favorables al hundimiento (Figura
10c), y alcanza 225 metros.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 23 -
a)
b)
c)
Figura 10. Análisis en superficie (plano horizontal) de la distribución de la pluma térmica
con un caudal de 20.000 m3/h y un exceso de 9°C, en función de la condición
de vientos: a) relajación; b) favorables a la surgencia; c) favorables al
hundimiento. Invierno.
A B
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 24 -
Tabla II. Área de influencia de la isoterma de 16°C, y distancia lineal máxima desde el
punto de descarga, según la condición de viento reinante y descarga de 20.000
m3/h.
Condición de viento Área (km2) isoterma 16°C Distancia máxima (m)
Relajación 0,056 218
Surgencia 0,008 88
Hundimiento 0,022 225 Nota: la isoterma de 16ºC representa un exceso de 2ºC respecto de una condición sin descargas
térmicas. Fuente: Elaboración del Consultor.
Al analizar el comportamiento de la pluma térmica en condiciones de vientos favorables a
la surgencia (Figura 10b), se aprecia que las isotermas se concentran en la costa, donde
el área de mezcla delimitada desde la isoterma de 16ºC hacia la línea de costa es de
0,008 km2 (Tabla II). Bajo una condición de vientos favorables al hundimiento (Figura 10c),
el comportamiento de la isoterma de 16°C se mantiene en torno a la descarga y cubre un
área de 0,022 km2 (punto A, Figura 10c).
Por otra parte, el análisis de la sección perpendicular a la costa (Figuras 11 a, b, y c),
muestra que la extensión que cubre la pluma térmica es mayor en extensión o distribución
en superficie en comparación con el fondo de la columna de agua, lo que se produce
debido a que el agua de la descarga se concentra preferentemente en superficie por su
menor densidad en comparación con el agua de mar del cuerpo receptor, lo que en
algunos casos (condición de relajación y vientos favorables al hundimiento) genera
estratificación en la columna de agua.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 25 -
a)
b)
c)
Figura 11. Análisis vertical de la distribución de la pluma térmica con un caudal de 20.000
m3/h y un exceso de 9°C en función del viento. a) relajación del viento; b)
favorables a la surgencia; c) favorables al hundimiento.
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 26 -
3.2 Pluma térmica en la situación con proyecto y caudal de 65.000 m3/h
3.2.1 Verano
La modelación de la descarga con un caudal de 65.000 m3/h, que representa la suma de
la primera (20.000 m3/h) y segunda unidad de CT Bocamina, esta última con 45.000 m3/h
conforme a lo informado en el EIA del proyecto, muestra un incremento de la temperatura
en la descarga que alcanza un máximo puntual de 25,8°C, lo que corresponde a un
exceso de 7ºC en relación con la máxima temperatura promedio considerada para el
período, y un incremento del exceso de temperatura de 1,4°C respecto a la situación o
condición actual con descarga de 20.000 m3/h de la primera unidad de CT Bocamina.
Nuevamente, se aprecia que el comportamiento de la pluma térmica varía en función de la
dinámica del viento, así por ejemplo, el área de mezcla desde la isoterma de 21°C hasta la
línea de costa (que representa toda aquella superficie de mar con un exceso de 2ºC),
abarca en condición de relajación y de hundimiento un área de 0,308 km2 en torno a la
descarga (Tabla III), lo que representa la condición más desfavorable en términos
ambientales para la dispersión de la pluma térmica (Figura 12a,c).
Con vientos favorables a la surgencia, el área limitada por esta isoterma es de 0,268 km2,
por lo que esta última condición representa la menor área de influencia en superficie de la
pluma térmica (Tabla III; Figura 12b).
Tabla III. Área de influencia de la isoterma de 21°C, y distancia lineal máxima desde el
punto de descarga, según la condición de viento reinante y descarga de 65.000
m3/h.
Condición de viento Área (km2) isoterma 21°C Distancia máxima (m)
Relajación 0,308 854
Favorable a surgencia 0,268 729
Favorable a hundimiento 0,308 925 Nota: la isoterma de 21ºC representa un exceso de 2ºC, respecto de una condición sin descargas térmicas.
Fuente: Elaboración del Consultor.
Independiente de la condición oceanográfica evaluada, el área delimitada por la isoterma
de 21º C queda restringida espacialmente dentro de Bahía de Coronel entre las
proximidades del muelle mecanizado de Portuaria Puchoco y el muelle pesquero artesanal
Caleta Lo Rojas.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 27 -
Según se puede apreciar en la Figura 12 (a,b,c), la máxima distancia lineal de influencia
de la pluma térmica medida entre el punto de descarga de aguas de refrigeración y la
isoterma de 21ºC, se registra en la condición de vientos favorables al hundimiento (Figura
12 c), y alcanza 925 metros.
La sección vertical (Figuras 13 a, b, y c), muestra un comportamiento térmico en que el
agua con mayor temperatura se ubica preferentemente en superficie, lo que en algunos
momentos se refleja en una estratificación de la columna de agua, especialmente en las
condiciones de relajación de los vientos y favorables al hundimiento. En términos
espaciales, se verifica que el alcance de las isotermas no aumenta linealmente conforme
al aumento de caudal descargado al cuerpo receptor marino.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 28 -
a)
b)
c)
Figura 12. Análisis en superficie (plano horizontal) de la distribución de la pluma térmica
con un caudal de 65.000 m3/h y un exceso de 9°C, en función de la condición
de vientos: a) relajación; b) favorables a la surgencia; c) favorables al
hundimiento.
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 29 -
a)
b)
c)
Figura 13. Análisis vertical de la distribución de la pluma térmica con un caudal de 65.000
m3/h y un exceso de 9°C en función del viento: a) relajación del viento; b)
favorables a la surgencia; c) favorables al hundimiento.
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 30 -
3.2.2 invierno
La modelación de la descarga con un caudal de 65.000 m3/h en condición de invierno,
muestra un incremento de la temperatura en el sector de la descarga con un máximo
puntual de 21,9°C, lo que corresponde a un exceso de 7,9ºC en relación con la máxima
temperatura promedio considerada para el período, y un incremento del exceso de
temperatura de 1,9°C respecto a la condición actual (con descarga de 20.000 m3/h de la
primera unidad de CT Bocamina). Nuevamente se aprecia que el comportamiento de la
pluma térmica varía en función de la dinámica del viento. Así, el área de mezcla desde la
isoterma de 16°C hasta la línea de costa, abarca en condición de relajación un área de
0,268 km2 en torno a la descarga (Tabla IV), lo que representa la condición más
desfavorable en términos ambientales de dispersión de la pluma térmica (Figura 14 a y c).
Con vientos favorables a la surgencia el área limitada por esta isoterma es de 0,037 km2,
por lo que esta última condición representa la menor área de influencia en superficie de la
pluma térmica (Tabla IV; Figura 14b).
Tabla IV. Área de influencia de la isoterma de 16°C, y distancia lineal máxima desde el
punto de descarga, según la condición de viento reinante y descarga de 65.000
m3/h.
Condición de viento Área (km2) isoterma 16°C Distancia máxima (m)
Relajación 0,268 794
Favorable a surgencia 0,037 179
Favorable a hundimiento 0,209 935 Nota: la isoterma 16ºC representa un exceso de 2ºC, respecto de una condición sin descargas térmicas. Fuente:
Elaboración del Consultor.
Independiente de la condición oceanográfica evaluada, el área delimitada por la isoterma
de 16º C queda restringida espacialmente dentro de Bahía de Coronel entre las
proximidades del muelle mecanizado de Portuaria Puchoco y el muelle pesquero artesanal
Caleta Lo Rojas. Según se puede apreciar en la Figura 14 (a,b,c), la máxima distancia
lineal de influencia de la pluma térmica medida entre el punto de descarga de aguas de
refrigeración y la isoterma de 16ºC, se registra en la condición de vientos favorables al
hundimiento y alcanza 935 metros (Figura 14 c). La sección vertical (Figuras 15 a, b, y c),
muestra el mismo comportamiento observado en las condiciones anteriores de simulación,
donde la isoterma de 16ºC se mantiene en el entorno próximo al punto de descarga de
aguas de refrigeración, con una tendencia a la estratificación superficial solo en la
condición de relajación de vientos.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 31 -
a)
b)
c)
Figura 14. Análisis en superficie (plano horizontal) de la distribución de la pluma térmica
con un caudal de 65.000 m3/h y un exceso de 9°C, en función de la condición
de vientos: a) relajación; b) favorables a la surgencia; c) favorables al
hundimiento.
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 32 -
a)
b)
c)
Figura 15. Análisis vertical de la distribución de la pluma térmica con un caudal de 65.000
m3/h y un exceso de 9°C en función del viento: a) relajación del viento; b)
favorables a la surgencia; c) favorables al hundimiento.
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 33 -
3.3 Pluma térmica en la situación con proyecto y caudal total de 70.000 m3/h.
3.3.1 Verano
Los resultados de la modelación de la descarga con exceso de temperatura de 9,0ºC y un
caudal de 20.000 m3/h en la primera unidad, y un exceso 8,17°C con un caudal de 50.000
m3/h en la segunda unidad de CT Bocamina, es decir, 5.000 m3/h adicionales respecto de
lo informado en el EIA del proyecto, muestra un incremento de la temperatura en la
descarga al cuerpo receptor que alcanza un máximo puntual de 25,8°C, lo que equivale a
un exceso de 7ºC en relación con la temperatura del cuerpo de agua sin descargas
térmicas (18,8ºC), que corresponde al mismo exceso de temperatura obtenido en la
simulación con una descarga total de 65.000 m3/h. El comportamiento de la pluma térmica
obtenido en esta simulación es semejante al obtenido en las simulaciones previas,
determinándose que el área de mezcla desde la isoterma de 21°C hasta la línea de costa
(que representa un exceso de 2ºC), abarca en condición de relajación y con vientos
favorables al hundimiento un área de 0,316 km2 en torno a la descarga (Tabla V), lo que
representa la condición más desfavorable en términos ambientales para la dispersión de la
pluma térmica (Figura 16a). Con vientos favorables a la surgencia el área de afectación
disminuye a 0,275 km2, por lo que esta última condición representa la menor área de
influencia en superficie de la pluma térmica (Tabla V; Figura 16b-c).
Tabla V. Área de influencia de la isoterma de 21°C, y distancia lineal máxima desde el
punto de descarga, según la condición de viento reinante y descarga de 70.000
m3/h.
Condición de viento Área (km2) isoterma 21°C Distancia máxima (m)
Relajación 0,316 863
Favorable a surgencia 0,275 730
Favorable a hundimiento 0,316 937 Nota: la isoterma de 21ºC representa un exceso de 2ºC, respecto de una condición sin descargas térmicas.
Fuente: Elaboración del Consultor.
.
Independiente de la condición oceanográfica evaluada, el área delimitada por la isoterma
de 21º C queda restringida espacialmente dentro de Bahía de Coronel entre las
proximidades del muelle mecanizado de Portuaria Puchoco y el muelle pesquero artesanal
Caleta Lo Rojas. Según se puede apreciar en la Figura 16 (a,b,c), la máxima distancia
lineal de influencia de la pluma térmica medida entre el punto de descarga de aguas de
refrigeración y la isoterma de 21ºC, se registra en la condición de vientos favorables al
hundimiento (Figura 16c), y alcanza 937 metros.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 34 -
a)
b)
c)
Figura 16. Análisis en superficie (plano horizontal) de la distribución de la pluma térmica
con un caudal de 70.000 m3/h (20.000 m3/h modelados a 9°C correspondiente
a Bocamina I y 50.000 m3/h modelados a 8,17°C correspondiente a Bocamina
II), en función de la condición de vientos: a) relajación; b) favorables a la
surgencia; c) favorables al hundimiento.
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 35 -
a)
b)
c)
Figura 17. Análisis vertical de la distribución de la pluma térmica con un caudal de 70.000
m3/h (20.000 m3/h modelados a 9°C correspondiente a Bocamina I y 50.000
m3/h modelados a 8,17°C correspondiente a Bocamina II), en función de la
condición de vientos: a) relajación; b) favorables a la surgencia; c) favorables
al hundimiento.
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 36 -
La sección vertical (Figuras 17 a, b, y c), muestra un comportamiento térmico en que el
agua descargada permanece preferentemente en superficie debido a que posee menor
densidad, mostrando algún grado de estratificación en la condición de relajación y
hundimiento, mientras que en la condición de surgencia en el sector de influencia de la
descarga de la columna se presenta homogénea en la vertical y con el gradiente térmico
en la horizontal.
3.3.2 Invierno
Para este período, los resultados de la modelación de la descarga muestran un
incremento puntual de la temperatura con un máximo de 22,0°C, lo que corresponde a un
exceso de 8ºC en relación con la temperatura del cuerpo de agua sin descargas térmicas
(14ºC), y equivale a un exceso de 0,1°C en comparación al exceso obtenido en la
simulación con una descarga total de 65.000 m3/h. El área de mezcla desde la isoterma de
16°C hasta la línea de costa (que representa un exceso de 2ºC), abarca en la condición de
relajación del viento un área de 0,270 km2 en torno a la descarga (Tabla VI), lo que
representa la condición más desfavorable en términos ambientales de dispersión de la
pluma térmica (Figura 18a). Con vientos favorables al hundimiento, el área cubierta por
esta isoterma es de 0,220 km2, y con vientos favorables a la surgencia 0,038 km2, por lo
que esta última condición representa la menor área de influencia en superficie de la pluma
(Tabla VI; Figura 18b-c).
Tabla VI. Área de influencia de isoterma de 16°C, y distancia lineal máxima desde el punto
de descarga, según la condición de viento reinante y descarga de 70.000 m3/h.
Condición de viento Área (km2) isoterma 16°C Distancia máxima (m)
Relajación 0,270 798
Favorable a surgencia 0,038 179
Favorable a hundimiento 0,220 937 Nota: la isoterma de 16ºC representa un exceso de 2ºC, respecto de una condición sin descargas térmicas.
Fuente: Elaboración del Consultor.
De manera similar a las simulaciones previas, el área delimitada por la isoterma de 16ºC
permanece restringida espacialmente dentro de Bahía de Coronel entre las proximidades
del muelle mecanizado de P. Puchoco y Caleta Lo Rojas. Según se puede apreciar en la
Figura 18 (a,b,c), la máxima distancia lineal de influencia de la pluma térmica medida entre
el punto de descarga de aguas de refrigeración y la isoterma de 16ºC, se registra en la
condición de vientos favorables al hundimiento (Figura 18c), y alcanza 937 metros.
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 37 -
a)
b)
c)
Figura 18. Análisis en superficie (plano horizontal) de la distribución de la pluma térmica
con un caudal de70.000 m3/h (20.000 m3/h modelados a 9°C correspondiente
a Bocamina I y 50.000 m3/h modelados a 8,17°C correspondiente a Bocamina
II), en función de la condición de vientos: a) relajación; b) favorables a la
surgencia; c) favorables al hundimiento.
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Bahía de Coronel
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
Línea de costa Punto de descarga Central T. Bocamina
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 38 -
a)
b)
c)
Figura 19. Análisis vertical de la distribución de la pluma térmica con un caudal de 70.000
m3/h (20.000 m3/h modelados a 9°C correspondiente a Bocamina I y 50.000
m3/h modelados a 8,17°C correspondiente a Bocamina II), en función de la
condición de vientos: a) relajación; b) favorables a la surgencia; c) favorables
al hundimiento.
Bahía de Coronel
Bahía de
Coronel
Bahía de Coronel
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 39 -
La sección vertical (Figuras 19 a, b, y c), muestra un comportamiento térmico en que el
agua de la descarga por ser menos densa permanece en superficie, mostrando algún
grado de estratificación en la condición de relajación y hundimiento, mientras que en la
condición de surgencia, en el sector de influencia de la descarga la columna se observa
una leve inclinación inversa de las isotermas sin mostrar una condición que indique una
inestabilidad en la columna.
4.0 SINERGIA
4.1 Verano
La primera simulación realizada considera una descarga en orilla de 20.000 m3/h con un
exceso de 9°C de CT Bocamina, Unidad I, más la descarga de 90.000 m3/h con un exceso
de 10°C en el fondo marino del Complejo Termoeléctrico Coronel (Figura 20). De esta
simulación se desprende que la zona de influencia superficial determinada por el exceso
de 2°C (isoterma de 21°C) del Complejo es aproximadamente tres veces mayor que la
respectiva zona de influencia de CT Bocamina Unidad I, no apreciándose unión de las
plumas, pero sí una influencia del Complejo T. Coronel sobre el área de operación de CT
Bocamina Unidad I a nivel de la isoterma de 20°C. En efecto, esto se aprecia de mejor
manera al analizar la temperatura de la columna de agua en la sección paralela a la costa
(definida en la Figura 7 de este informe), ya que al incluir en la simulación de la condición
actual (20.000 m3/h) la descarga del Complejo T. Coronel se observa como el agua más
cálida descargada por este complejo se aproxima a la zona de influencia de la descarga
de la Unidad I de CT Bocamina, variando de acuerdo con la intensidad y sentido del
viento. Según los resultados de esta simulación, la mayor influencia de las descargas del
C.T. Coronel se registra en la condición de relajación del viento (Figura 21).
Al incrementar la descarga de CT Bocamina con la inclusión de la Unidad II y el caudal
actualmente aprobado por la Resolución de Calificación Ambiental del proyecto (65.000
m3/h y exceso de 9°C; Figuras 22 y 23), tampoco se aprecia una influencia directa de esta
descarga sobre el Complejo Coronel, pero sí se mantiene la influencia de este último
sobre Bocamina. Lo mismo se aprecia al incrementar la descarga de Bocamina a 70.000
m3/h (Figuras 24 y 25).
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 40 -
Sin Sinergia Con Sinergia
Rela
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Su
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to
Figura 20. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina en la condición
actual (20.000 m3/h) en superficie, con y sin los aportes de la descarga del
Complejo Termoeléctrico Coronel. Periodo de verano.
CT BOCAMINA
CT CORONEL
CT BOCAMINA
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
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Figura 21. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina en la condición
actual (20.000 m3/h) en la sección paralela a la costa, con y sin los aportes de
la descarga del Complejo Termoeléctrico Coronel. Periodo de verano.
CT BOCAMINA
CT BOCAMINA
CT CORONEL
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
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Figura 22. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina (Unidades I y II
65.000 m3/h) en superficie, con y sin los aportes de la descarga del Complejo
Termoeléctrico Coronel. Periodo de verano.
CT BOCAMINA CT BOCAMINA
CT CORONE
L
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
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Figura 23. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina (Unidades I y II
65.000 m3/h) en la sección paralela a la costa, con y sin los aportes de la
descarga del Complejo Termoeléctrico Coronel. Periodo de verano.
CT BOCAMINA
CT BOCAMINA
CT CORONEL
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
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Figura 24. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina (Unidades I y II
70.000 m3/h) en superficie, con y sin los aportes de la descarga del Complejo
Termoeléctrico Coronel. Periodo de verano.
CT BOCAMINA CT BOCAMINA
CT CORONEL
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
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Figura 25. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina (Unidades I y II
70.000 m3/h) en la sección paralela a la costa, con y sin los aportes de la
descarga del Complejo Termoeléctrico Coronel. Periodo de verano.
CT BOCAMINA
CT BOCAMINA
CT CORONEL
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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4.2 Invierno
Para el invierno se obtuvieron resultados similares a los obtenidos para la condición
estival, es decir, la descarga del Complejo Termoeléctrico Coronel incrementa la zona de
influencia del exceso de 1°C (isoterma de 15°C) y de 2°C (isoterma de 16°C) en
comparación a las áreas de influencia obtenidas al modelar sólo con la descarga de CT
Bocamina. También se aprecia que la descarga del Complejo influye sobre el área donde
opera CT Bocamina, mientras que la descarga de la Central Bocamina no tiene influencia
en el área de operación del complejo Termoeléctrico Coronel (Figuras 26 a 31).
Una situación que no se observó en el período de verano es que con vientos intensos
favorables a la surgencia, el agua más caliente descargada por el Complejo
Termoeléctrico Coronel no alcanza a llegar a superficie, ya que a medida que asciende es
transportada y dispersada hacia el puerto de Coronel manteniendo su influencia sobre el
área de operación de la Central Bocamina (Figuras 27, 29 y 31).
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
Rela
jació
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Su
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Figura 26. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina (Unidad I,
20.000 m3/h) en superficie, con y sin los aportes de la descarga de C.
Termoeléctrico Coronel. Periodo de invierno.
CT BOCAMINA CT BOCAMINA
CT CORONEL
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
Rela
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Su
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Figura 27. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina (Unidad I,
20.000 m3/h) en la sección paralela a la costa, con y sin los aportes de la
descarga de C. Termoeléctrico Coronel. Periodo de invierno.
CT BOCAMINA
CT BOCAMINA
CT CORONEL
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Sin Sinergia Con Sinergia
Rela
jació
n
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rgen
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dim
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Figura 28. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina (Unidades I y II
65.000 m3/h) en superficie, con y sin los aportes de la descarga de C.
Termoeléctrico Coronel. Periodo de invierno.
CT BOCAMINA CT BOCAMINA
CT CORONEL
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
Rela
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Figura 29. Influencia de la pluma térmica de la descarga de Bocamina (Unidades I y II
65.000 m3/h) en la sección paralela a la costa, con y sin los aportes de la
descarga de C. Termoeléctrico Coronel. Periodo de invierno.
CT BOCAMINA
CT BOCAMINA
CT CORONEL
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
Rela
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Figura 30. Influencia de la pluma térmica de la descarga de Bocamina (Unidades I y II
70.000 m3/h) en superficie, con y sin los aportes de la descarga de C.
Termoeléctrico Coronel. Periodo de invierno.
CT BOCAMINA CT BOCAMINA
CT CORONEL
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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Sin Sinergia Con Sinergia
Rela
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Figura 31. Influencia de la pluma térmica de la descarga de CT Bocamina (Unidades I y II
70.000 m3/h) en la sección paralela a la costa, con y sin los aportes de la
descarga de C. Termoeléctrico Coronel. Periodo de invierno.
CT BOCAMINA
CT BOCAMINA
CT CORONEL
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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5.0 DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Las simulaciones desarrolladas muestran que el comportamiento de la pluma térmica está
directamente influenciado por la variación temporal del viento local en conjunción con la
forma de la línea de la costa y la batimetría de Bahía de Coronel y sus alrededores. En
efecto, al comparar los resultados obtenidos en este estudio en todo el dominio de
modelación, con la información relativa a dinámica costera del área de interés disponible
en publicaciones y literatura científica especializada, es posible concluir que el dominio
implementado con el modelo MIKE 3 HD FM presenta buena correspondencia con lo
informado por diferentes autores respecto de la estrecha relación entre la circulación
costera del Golfo de Arauco y Bahía de Coronel con los rasgos topo-batimétricos y
geomorfológicos de la costa (Sobarzo, 1998; Sobarzo & Djurfeldt, 2004; Sobarzo et al.
2007; Valle-Levison et al. (2003), Rosales, 2010).
Según el modelo empleado, los máximos excesos de temperatura registrados en el cuerpo
receptor para la condición actual (20.000 m3/h provenientes de la Unidad I de CT
Bocamina) son de 6,0º C en invierno y 5,6º C en verano (ver Tabla VII), valores que se
condicen con lo observado en los diferentes monitoreos del Plan de Vigilancia Marino
desarrollado en el borde costero aledaño a esta descarga. En efecto, al analizar el periodo
operativo 2009 (sobre la base de información periódicamente informada a Gobernación
Marítima de Talcahuano), el máximo exceso de Tº que se verifica en el cuerpo receptor en
estaciones cercanas a la descarga es, según la data recolectada en terreno, de 5,43º C en
invierno (julio, 2009), y 5,5º C en verano (febrero, 2009), por lo que los resultados del
modelo pueden ser considerados conservadores y con buena aproximación con la
realidad.
Por otra parte, conforme a los resultados obtenidos el máximo puntual de excedente de
temperatura que se verificará en el cuerpo receptor marino con una descarga de 70.000
m3/h en condiciones operativas de la segunda unidad de CT Bocamina, será de 8,0ºC en
invierno, valor similar al máximo puntual obtenido para una descarga de 65.000 m3/h
también en invierno con 7,9ºC (Tabla VII). Cualquiera sea el volumen del caudal
descargado, el máximo exceso puntual de temperatura siempre se registrará en el sector
mismo de entrega al cuerpo receptor, a partir del cual se evidencia una importante
atenuación de la energía calórica descargada al mar, condición que se explica por una
serie de procesos entre los que destacan la mezcla turbulenta, intercambio de energía con
la atmósfera, entre otros. En efecto, el viento produce un traspaso de energía a la
superficie del océano generando movimiento horizontal y vertical de las partículas de
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
- 54 -
agua, este traspaso de energía depende de la intensidad del viento, así, a medida que el
viento aumenta su intensidad se incrementa también el movimiento vertical, lo que genera
mezcla turbulenta de la columna de agua y, consecuentemente, una pérdida de calor y
reducción de la temperatura en la columna de agua. Por otra parte, el calentamiento por
radiación solar genera un aumento de la temperatura de la superficie del mar, lo que a su
vez produce un incremento del gradiente de temperatura entre superficie y fondo de la
columna de agua, generando estratificación o “termoclina”, la que puede disiparse por un
aumento en la intensidad del viento y la mezcla turbulenta que esto genera,
homogeneizando la columna de agua.
Por otra parte, las simulaciones en la sección vertical entre el punto de descarga al mar y
el punto en que se realizará la succión de agua de la segunda unidad de la CT Bocamina,
indican que el gradiente horizontal de temperatura predomina sobre el gradiente vertical,
como se puede apreciar en las figuras Nº 9, 11, 13, 15, 17 y 19. Sólo en determinadas
ocasiones se verifica una leve estratificación de la columna de agua en el frente de la
pluma, producto de que el agua menos densa de la pluma permanece en superficie al
alejarse de la zona de mezcla en torno a la descarga.
Al comparar la condición más desfavorable de dilución y dispersión de la pluma térmica y
el incremento del área afectada, bajo las distintas condiciones oceanográficas y de caudal
evaluado en este estudio (ver Tabla VII), se observa que en la condición actual (20.000
m3/h) el área de mezcla entre la descarga y la isoterma que define el exceso de
temperatura de 2°C (criterio del documento “Guía para el establecimiento de las normas
secundarias de calidad ambiental para aguas continentales superficiales y marinas”,
del Ministerio del Medio Ambiente que permite clasificar el cuerpo de agua en Clase 1 “de
muy buena calidad”), abarca en verano y en la condición de relajación del viento, una
superficie de 0,071 km2, y en la misma condición oceanográfica pero durante el invierno el
área de mezcla cubre una superficie de 0,056 km2. Por otra parte, con ambas unidades
operando y con un volumen total de descarga de 65.000 m3/h, el área cubierta en verano
incrementa a 0,308 km2 en las condiciones de relajación y hundimiento, y en invierno a
0,268 km2 en relajación y a 0,209 km2 con vientos favorables al hundimiento.
Si la operación del complejo termoeléctrico Bocamina descarga un caudal de 70.000 m3/h,
el área con exceso de 2ºC incrementa desde 0,308 km2 (superficie informada para un
caudal de 65.000 m3/h) hasta 0,316 km2 en condición de verano en relajación del viento y
hundimiento, lo que corresponde a un incremento en el área de 2,59%. Con este mismo
caudal (70.000 m3/h) pero durante el invierno, el área de mezcla aumentó desde 0,268
km2 (superficie informada para un caudal de 65.000 m3/h) hasta 0,270 km2 en la condición
OCEANOGRAFÍA APLICADA ESTUDIOS AMBIENTALES HIDROGRAFÍA
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de relajación y a 0,220 km2 en la condición favorable al hundimiento, es decir, un 0,75% y
5,26% más respecto del área cubierta con descarga de 65.000 m3/h, respectivamente. En
consecuencia, el incremento de 5.000 m3/h adicionales de caudal descargado, produce un
aumento máximo de 5,26% del área afectada por el exceso de 2°C.
Tabla VII: Comparación entre resultados del modelo numérico para el escenario actual y con ampliación de la capacidad de la central, en condiciones de invierno y verano.
Condición
evaluada
Caudal
[m3/h]
Área con exceso
>2ºC en
condición de
relajación [km2]
Distancia lineal en condición
de hundimiento [m]
Máximo exceso temperatura en cuerpo receptor
[ºC]
MODELACIÓN INVIERNO
Actual (Unidad I) 20.000 0,056 225 6,0
Proyecto Unidad II 65.000 0,268 935 7,9
Proyecto Unidad II 70.000 0,270 937 8,0
MODELACIÓN VERANO
Actual (Unidad I) 20.000 0,071 510 5,6
Proyecto Unidad II 65.000 0,308 925 7,0
Proyecto Unidad II 70.000 0,316 937 7,0
Fuente: Elaboración del consultor.
En conclusión, considerando que las simulaciones realizadas son conservadoras debido a
que se usaron campos promedios de temperatura y salinidad para cada periodo del año
analizado, y que no se incluyeron los efectos de pérdida de calor por oleaje, aporte de
escurrimiento desde la costa como tampoco los efectos de evaporación por calentamiento,
es posible sugerir que los efectos sobre el medio receptor, del incremento de caudal del
agua descargada de la operación de la central de Bocamina serán menores a los
estimados en estas simulaciones (las cuales representan un peor escenario ambiental de
dilución y dispersión de la pluma térmica), ya que todos esto elementos mencionados
incrementarán la perdida de calor en la columna de agua del cuerpo receptor en torno a la
descarga, limitando aún más el alcance de la pluma con exceso de temperatura.
Del análisis de sinergia entre CT Bocamina (Unidades I y II) y el Complejo Termoeléctrico
Coronel, se puede concluir que bajo cualquier condición de caudal descargado por CT
Bocamina, la respectiva pluma térmica que se genera en el cuerpo receptor no tiene
influencia directa sobre el área de operación del Complejo Termoeléctrico Coronel, pero
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este último si tiene una influencia directa por incremento de la temperatura de la columna
de agua en el área costera de operación de CT Bocamina.
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6.0 PROFESIONALES RESPONSABLES
Este estudio ha sido desarrollado por un equipo multidisciplinario de profesionales con
amplia trayectoria y experiencia en este tipo de evaluaciones, los que participaron desde el
levantamiento en terreno de las líneas de base marina desarrolladas por Costasur para
alimentar los programas y software empleados en estas modelaciones, hasta las
evaluaciones de los diferentes escenarios o condiciones ambientales descritas en este
documento. En particular, estas últimas evaluaciones fueron desarrolladas por el siguiente
equipo de profesionales:
Pablo Mackenney Urzúa: Licenciado en Ciencias del Mar, Biólogo Marino.
Sergio Rosales Gallardo: Magíster en Oceanografía, Oceanógrafo.
Mauricio Bravo Robles: Licenciado en Ciencias Físicas y Oceanográficas,
Físico y Oceanógrafo.
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7.0 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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termoeléctrica bocamina primera y segunda unidad coronel, VIII Región.
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utilizando percepción remota. Investigaciones Pesqueras 34: 33-46.
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Thompson, K. Döös. 1995. The OCCAM Global Ocean Model. 2nd UNAM-Cray
Supercomputing Conference on Numerical Simulations in the Envionmental and Earth
Sciences.
Rosales, S. 2010. Dinámica espacio-temporal de los procesos que afectan la dispersión,
transporte y retención planctónica frente a Concepción, Chile. Tesis para obtener el grado
de Magister en Oceanografía. Programa de Magister en Oceanografía Pontificia Católica
de Valparaíso y Universidad de Valparaíso. 106 pp.
Saavedra, N. 1980. La presión y la dirección del viento en Concpeción. Tralka 1:153-162.
Shaffer, G, S Hormazabal, O Pizarro, S Salinas. 1999. Seasonal and interannual
variability of currents and temperature off central Chile. Journal of Geophysical Research
104 (C12), 29,951-29,961
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weather review 91(3): 99-164.
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Oceanografía, Universidad de Concepción.
Sobarzo M, L Djurfeldt, 2004. Coastal upwelling process on a continental shelf limited by
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C12012, doi:10.1029/2004JC002350, 2004.
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Sobarzo M, L Bravo, D Donoso, J Garces-Vargas, W Schneider. 2007. Coastal
upwelling and seasonal cycles that influence the water column over the continental shelf off
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Valle-levinson A, LP Atkinson, D Figueroa, L Castro. 2003. Flow induced by upwelling
winds in an equatorward facing bay: Gulf of Arauco, Chile. Journal of Goephysical
Research, 108(C2), 3054, dpi:10.1029/2001JC001272.