memoria descriptiva de m.c.h palo blanco proyecto defini
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MEMORIA DESCRIPTIVA
FICHA TÉCNICA DEL PROYECTO
AREA DE SUMINISTRO.- Localidades de Palo Blanco, Tabacal, La Huaca, Chirimoyas y Pinchina.
POTENCIA DE GENERACION : 100 KW.
POTENCIAL HIDROELECTRICO CONSIDERADO :_ Caudal de Diseño : 320 l/seg.
_ Altura bruta : 47.28 m.
OBRAS DE DERIVACIÓN Capacidad de captación : 320 l/Seg.
Las obras de captación se ejecutarán en una segunda etapa y no forman
parte del presente proyecto
CANAL DE CONDUCCIÓN Capacidad de conducción : 320 l/seg.
El canal existente será ampliado y revestido en una segunda etapa para
alcanzar la capacidad de conducción especificada. Estos trabajos no forman
parte del presente proyecto.
Longitud aproximada : 1500 m
Pendiente longitudinal promedio : 0.2 %.
DESARENADOR Capacidad : 320 l/seg.
Tipo de limpia : Intermitente
Número de naves : Uno
Ancho de nave : 2.10 m.
Longitud de la nave : 7.00 m.
Compuertas de purga : Una de 0.20 x 0.20 m
CÁMARA DE CARGA Nivel normal de operación : 1.30 m.
Nivel máximo de operación : 1.50 m.
Nivel mínimo de operación : 1.20 m.
Longitud : 1.00 m.
Ancho : 2.10 m.
CONDUCTO FORZADO Longitud Total, por cada ramal : 77.00 m.
Número de tuberías de los dos ramales : 28
Diámetro Nominal : 0.250 m.
No de ramales : 02
No de tramos, por ramal : 02
Longitud primer tramo : 38.50 m.
Material y clase 1er Tramo : PVC – CE 5
Diámetro 1er Tramo : 250 mm.
Caudal de diseño : 320 l/Seg.
Velocidad máxima flujo 1er tramo : 3.30 m/seg.
Material y clase 2do tramo : PVC – CE 7.5
Diámetro segundo tramo : 250 mm.
Longitud segundo tramo : 38.50 m.
Velocidad máxima segundo tramo : 3.30 m/seg.
_ Altura bruta : 47.28 m.
CASA DE MÁQUINAS Ubicación : Al exterior
Nivel del piso : 1,500 m.s.n.m.
Longitud : 10.00 m.
Ancho : 6.00 m.
Altura : 5.20 m.
EQUIPAMIENTO
Turbina
. Tipo : Peltón.
. Número : Una
. Caudal por turbina : 320 l/Seg.
. Potencia por unidad : 100 KW
. Velocidad nominal : 1800 rpm.
Generador
. Potencia : 100 KW
. Tensión nominal : 380/220 V
. Fases : 03
. Frecuencia : 60 Hz
. Factor de potencia : 0.8
_ Regulador Electrónico de Carga
. Tipo : Absorción.
. Potencia : 100 KW.
. Tensión : 380/220 V.
. Carga Secundaria : 100 KW
. Enfriamiento : Agua fluyente.
1.0 GENERALIDADES
1.1 ANTECEDENTES E INTRODUCCION.
La idea de dotarse de energía eléctrica a través de una minicentral nació por
iniciativa de los pobladores del sector de Chuzal, en la en una reunión
decidieron El Municipio Distrital de San Felipe, financia la ejecución de la
minicentral de 100 KW de Chuzal, la misma que fue ejecutada por una
contratista, dicha minicentral dotaba de energía a las localidades de San
Felipe, Chuzal, y Palo Blanco.
En el año del 2003, el Municipio Distrital de San Felipe, financia la ejecución
de la minicentral de 100 KW de Chuzal, la misma que fue ejecutada por una
contratista, dicha minicentral dotaba de energía a las localidades de San
Felipe, Chuzal, y Palo Blanco.
la o de Pomahuaca invitó a varias empresas y profesionales para que
presente sus propuestas técnicas y económicas para la elaboración de los
Estudios Definitivos a Nivel de Ejecución de una Micro Central Hidroeléctrica,
con el fin de electrificar a las localidades de Palo Blanco, Tabacal, La Huaca,
Chirimoyas y Pinchita, dicho estudio fue ejecutado por el Ing. Alex Raúl
Alvarez Aliaga.
El proyecto de la Central Hidroeléctrica de Palo Blanco, es el resultado de
dicho estudio y tiene por objetivo principal, dotar del servicio de energía
eléctrica a las localidades de Palo Blanco, Tabacal, La Huaca, Chirimoyas y
Pinchina, en forma definitiva y con un tiempo de duración del proyecto de 30
años como mínimo.
El presente estudio tiene carácter definitivo y con el fin de hacer posible su
financiamiento y ejecución, el proyecto completo se ha desdoblado en tres
documentos:
VOLUMEN I. = MICRO CENTRAL HIDROELECTRICA DE PALO BLANCO-
GENERACION, diseño de Obras Civiles para la generación de energía y
Obras Electromecánicas.
VOLUMEN II.= MICRO CENTRAL HIDROELECTRICA DE PALO BLANCO-
OBRAS CIVILES DE CAPTACION Y CONDUCCION, diseño de Obras Civiles
para el mejoramiento de la captación de agua y diseño de Obras Civiles para
el mejoramiento del canal de conducción. El presente estudio debe de
realizarse en una segunda etapa para su ejecución.
VOLUMEN III.= MICRO CENTRAL HIDROELECTRICA DE PALO BLANCO-
OBRAS ELECTRICAS, Líneas de Sub transmisión, redes de Distribución
Primaria, redes Secundaria y Conexiones Domiciliarias. El presente estudio
debe de realizarse en una tercera etapa para su ejecución.
1.2 AREA DEL PROYECTO
1.2.1 Ubicación
El proyecto de la Central Hidroeléctrica de Palo Blanco se ubica en el centro
poblado de Palo Blanco, distrito de Pomahuaca, provincia de Jaén,
departamento de Cajamarca y pertenece a la Región de Cajamarca.
El centro poblado de Palo Blanco se ubica en una altitud media de 1,500
m.s.n.m, Ver planos de Ubicación del Poyecto U-01, U-O2, U-03.
1.2.2 Vías de Acceso
Desde la ciudad de Chiclayo, el acceso se realiza mediante la carretera
asfaltada Chiclayo – Jaén, existiendo un desvío en el caserío de las Juntas
por donde se ingresa al Distrito de Pomahuaca, al Centro Poblado de Palo
Blanco se llega utilizando una trocha carrozable que une la localidad de Palo
Blanco y el distrito de Pomahuaca, el tiempo de viaje dura 3 horas
aproximadamente en épocas normales. La localidad de Palo Blanco se
comunica también con las localidades de Tabacal, La Huaca, Chirimoyas y
Pinchita, mediante caminos de herradura.
Las condiciones de mantenimiento de las vías no son óptimas y no permite
un tránsito fluido ni el desarrollo de velocidades medias mayores de 30 km/h..
El Plano U-01 muestra la ubicación relativa del proyecto dentro del
departamento de Cajamarca y del territorio nacional, así como la red vial
disponible para los efectos de acceso al área.
1.2.3 Situación Actual del Servicio Eléctrico
En la actualidad no existe energía eléctrica en las localidades de Palo
Blanco, Tabacal, La Huaca, Chirimoyas y Pinchina.
El nivel de ingresos de la Municipalidad no le permite disponer del dinero
necesario para la instalación, operación y mantenimiento de grupos térmicos.
Por otra parte existen otros caseríos importantes como SONDOR,
NUDILLOS y otros que no disponen del servicio eléctrico y que no están
considerados en el área de influencia o suministro de la Micro Central
Hidroeléctrica de PALO BLANCO, debido a la distancia de la planta a
ejecutar, esta situación implica que en el futuro se debe proyectar otra Miro Central Hidroeléctrica para dichos caseríos ya que cuenta con una
demanda importante y además cuentan con los recursos o potencial
hidráulico suficiente.
1.3 ESTUDIOS BÁSICOS REALIZADOS
1.3.1 Cartografía
Para los propósitos del presente estudio se ha contado con la información
cartográfica adquirida del Instituto Geográfico Nacional y del Ministerio del
Agricultura, que comprende básicamente planos a escala 1:250,000,
1:100,000 y 1:25,000.
Adicionalmente, se han efectuado levantamientos topográficos que abarcan
las principales zonas de interés para la ubicación y emplazamiento de las
estructuras que conforman el esquema de obras de la central, como son:
Conducto Forzado 0.46 Ha
Casa de Máquinas y Canal de Descarga 1.10 Ha
Camino de Acceso 01 Ha
Para el replanteo de las obras durante la etapa de construcción, se han
dejado hitos de concreto en los puntos principales de los levantamientos
efectuados.
1.3.2 Hidrología y Climatología
En el presente acápite se resumen los resultados y conclusiones del estudio
hidrológico realizado con el propósito de determinar los principales
parámetros existentes en la zona del proyecto y evaluar y cuantificar los
recursos hídricos disponibles en la quebrada Turure para su
aprovechamiento en la Central Hidroeléctrica de Palo Blanco.
Adicionalmente, en el referido estudio se precisan los principales parámetros
climáticos extremos y las descargas máximas que se pueden presentar en
diferentes períodos de retorno en la época de avenidas.
Considerando que no existe ningún tipo de información hidrológica básica en
la cuenca de interés, los resultados obtenidos de los análisis realizados son
valores que han sido estimados mediante técnicas estadísticas y deberán
considerarse como tales. Para ello, se ha utilizado información registrada en
cuencas vecinas con características similares.
El rendimiento de la cuenca ha sido estimado en 20.1 l/s/km², con un caudal
medio anual igual a 0.955 m3/s.
La persistencia del caudal de diseño de la central, es de 320 L/seg, alcanza
un valor inferior al 32 % del caudal en estiaje de la quebrada Turure que
alcanza a 1,000 l/Seg y el caudal máximo de diseño, correspondiente a la
avenida centenaria, ha sido calculado en 6 m3/s, que servirá para el diseño
de las obras de captación.
Por otra parte se recomienda solicitar a las autoridades correspondientes la
instalación de una estación hidrométrica para registrar los caudales de la
quebrada Turure. Los registros que se obtengan en esta estación, podrán
servir en el futuro para ajustar los resultados consignados en este informe
con respecto al régimen de caudales de esta quebrada.
El área se caracteriza por su alto nivel de precipitación, que alcanza un
promedio anual de 1,650 mm. Los meses de menor precipitación
corresponden al período comprendido entre Junio y Octubre, cuando los
promedios mensuales no son mayores de 50 mm.
La temperatura media anual es de 20 ºC, alcanzando máximas de hasta 35
ºC entre Octubre y Noviembre y mínimas de 15ºC en Julio. Estos datos han
sido tomados en sitio y estimados.
1.3.3 Geología y Geotecnia
El estudio geológico del proyecto se ha basado principalmente en las
investigaciones de campo que se han llevado a cabo en el área y que han
consistido en el reconocimiento de la zona de interés.
El área donde se ubicará la Micro Central Hidroeléctrica de Palo Blanco está
cubierta por roca tipo caliza y arenosa de gran espesor, cuyo modelado ha
dado lugar a un relieve accidentado y ondulado. Se desconoce la naturaleza
y profundidad del basamento rocoso.
El desarenador y cámara de carga se cimentarán sobre materiales detríticos,
cuyas características geotécnicas son suficientes para resistir los esfuerzos
que serán transmitidos por estas estructuras.
El desarenador, cámara de carga y el conducto forzado se emplazarán en
una ladera uniforme con unos 30° de inclinación, constituida por suelos muy
compactos y aptos para resistir sin problemas las solicitaciones de carga de
las estructuras.
Para la casa de máquinas y el canal de descarga se dispone de una terraza
aluvial sobre la margen derecho de la quebrada Turure, constituida por
suelos granulares, cuyas características geotécnicas son apropiadas para la
fundación de las obras. Sin embargo, la casa de máquinas se ha ubicado
encima de 3 m sobre la quebrada en previsión de eventuales inundaciones
que puedan producirse durante la época de avenidas.
1.3.4 Fuentes de Agregados
Los agregados para la elaboración de los concretos se obtendrán de los
depósitos recientes del río. Esta cantera está ubicada a 100 m del sitio
previsto para la casa de máquinas y a unos 30 m de las obras de captación.
Está constituida por gravas y cantos sub redondeados de andesitas,
granodioritas y cuarcitas poco alterados, duros, en una matriz arenosa con
escasos finos.
Las reservas disponibles en la cantera han sido estimadas en 3000 m3
aproximadamente. Los resultados obtenidos con los ensayos de laboratorio
evidencian que los agregados de la cantera cumplen con las normas ASTM
pertinentes.
El agua para la elaboración de las mezclas se obtendrá de la quebrada
Turure, cuyo análisis ha dado como resultado que será suficiente el empleo
de cemento Tipo I.
Las piedras para enrocados se obtendrán del lecho de la quebrada Turure,
seleccionando los cantos y bloques en buen estado de conservación.
1.3.5 Demografía.
La actividad más importante en la zona es la agropecuaria, la población
mayoritaria es la rural que de acuerdo al último censo y teniendo en cuenta
el censo realizado en el mismo lugar, como parte de los trabajos de campo,
es el siguiente:
POBLACION BENEFICIARIA
POBLACIÓN
RURAL URBANA TOTAL
PALO BLANCO 1,354 720 2,074
TABACAL 800 280 1,080
LA HUACA 400 120 520
CHIRIMOYA 350 120 470
PINCHINA 300 120 420
1.3.6 Migraciones e Inmigraciones.
Las migraciones en el área se realizan principalmente hacia la localidad de
Pomahuaca, así como a la Capital de la Provincia Jaén, pero también existe
un porcentaje importante de inmigraciones hacia las ciudades de la Costa,
principalmente a las localidades de Chiclayo y Trujillo, debido a la falta de
centros de trabajo y de educación lo que trae como consecuencia que la
población que sale en busca de oportunidades, ya no regresa.
La inmigración hacia los caseríos del área del proyecto es más o menos
igual a la migración y está, se produce de los diferentes caseríos aledaños.
Por las consideraciones descritas y de acuerdo al Censo realizado in situ, el
crecimiento demográfico en el área es de 1.5 % anual aproximadamente.
1.3.7 Población Urbana Futura del Área de Suministro.
1999 2004 2010 2020 2030 1262 1,360 1487 1726 2,003
2.0 ASPECTOS ECONOMICOS.
A continuación se indican datos cualitativos y cuantitativos, sobre la vida
económica de la localidad de Palo Blanco, que son similares a sus caseríos
vecinos.
2.1. ACTIVIDADES ECONOMICAS.
En el área urbana que es muy reducida en el centro poblado y los caseríos
del proyecto, los ingresos más importantes provienen de la actividad
agropecuaria representada por la Agricultura, seguido del comercio en
pequeña escala, luego se ubican los sueldos de los empleados del gobierno.
En el campo, la actividad económica representativa también es la
agropecuaria. La actividad agropecuaria está representada por la Agricultura
con el cultivo de productos típicos de la zona como son:
El maíz, papa, yuca, camote y muchos frutales como. Plátano, paltas,
mangos, limones, ciruelas, cacao, papayas, maní y otros. La Ganadería en
esta zona no es representativa.
La Zona no cuenta con un centro de consumo principal debido a que no
existe vías de acceso mediante trochas carrozables a ninguno de los
Caseríos del área del proyecto, el centro de consumo en la actualidad
más o menos importante es la localidad de Pomahuaca y sus casesrios los
cuales se realiza principalmente mediante acémilas, por lo que un buen
porcentaje de la producción económica de la zona es el AUTOCONSUMO,
debido al alto costo del transporte de sus productos.
La localidad de Palo Blanco, así como sus caseríos aledaños cuenta con
extensiones de terrenos inmensos para la FORESTACION NO EXISTIENDO
A LA FECHA UNA POLÍTICA AGRESIVA PARA APROVECHAR MEJOR
DICHAS AREAS.
En general se conceptúa que la zona de Palo Blanco, presenta FUERTE
depresión económica. La utilización del recurso hídrico con fines de
generación energética, por su ubicación, no afectará el uso con fines
agrícolas, por el contrario, elevará el nivel de vida de dichas poblaciones.
2.2. PROYECTO DE INVERSIÓN.
De informaciones obtenidas en la zona y en las diferentes oficinas del
estado, no se conoce proyecto de inversión IMPORTANTE e inmediata.
2.3. CAPACIDAD ECONOMICA.
La capacidad económica del poblador urbano y rural de la localidad de Palo
Blanco y caseríos beneficiarios dentro del área de suministro, en general es
reducida, como se describió anteriormente, estimándose que los ingresos
mensuales por familias son de aproximadamente de 100 a 300 nuevos soles,
superando estos niveles, solo una minoría reducida. Este indicador es
determinante para la formulación de cualquier proyecto de inversión, que solo
son factibles con el aporte, o el subsidio gubernamental u otras instituciones
no gubernamentales, como es el caso del presente Proyecto en la que deben
participar las siguientes instituciones:
- MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE POMAHUACA.
- MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE JAE.
- FONCODES
- SUB REGION
- MINISTERIO DE ENERGIA Y MINAS.
- OTROS.
2.4. ANTECEDENTES TÉCNICOS Y ADMINISTRATIVOS.
Las poblaciones de los Caseríos del área del proyecto no cuentan con
servicio de energía eléctrica. El antecedente más importante son las
gestiones realizadas durante varios años ante distintas instituciones
gubernamentales , no gubernamentales, embajadas y otras entidades
benéficas solicitando apoyo técnico y financiero para la ejecución de la
Micro central hidroeléctrica de Palo Blanco, sin contar con un expediente
técnico definitivo, por lo que el presente proyecto será utilizado para tal fin.
3.0 DEMANDA DE ELECTRICIDAD.
El presente capítulo muestra lo relativo al mercado eléctrico, al área de
suministro y a la proyección de la demanda futura.
3.1 DESCRIPCIÓN DEL MERCADO.
De lo verificado en los Caseríos del área del proyecto, la situación del
mercado eléctrico es la que se describe en los incisos siguientes:
3.1.1. Generalidades.
Con los datos obtenidos en sitio, se determina la DEMANDA ACTUAL, la que
proviene básicamente de los consumos domésticos, alumbrado público,
actividad comercial y cargas especiales.
Se ha considerado una previsión industrial, para talleres de carpinterías,
centros artesanales, molino de granos e industrias derivadas de la agricultura
a un nivel de producción artesanal.
3.1.2. Posibilidad Tarifarías.
La capacidad tarifaría en las grandes ciudades es mayor que en ciudades
pequeñas, como las localidades de Palo Blanco, Tabacal, La Huaca,
Chirimoyas y Pinchina.
El presente proyecto es justificable socio-económicamente, debido a la baja
posibilidad tarifaría del poblador del area de Suministro, ya que permitirá
tener un COSTO MENOR POR KW-H, de consumo.
El costo por Kw-h debe ser determinado técnicamente en función de los
gastos OPERATIVOS, DE MANTENIMIENTO Y FINANCIEROS, los cuales
deben ser cubiertos íntegramente por la venta de energía.
Para éste caso, se ha tomado como referencia, otras poblaciones similares
de la sierra y haciendo una comparación del consumo de velas, Kerosene y
leña, para fines de alumbrado, podemos decir que la capacidad tarifaría
promedio del poblador es de 3-5 $ USA/MES, como promedio, para lo cual
se debe establecer tres categorías:
Consumo doméstico, comercial e industrial, considerando un consumo
mínimo.
3.2. ÁREA DE SUMINISTRO.
El área de suministro en su primera etapa, será las localidades de Palo
Blanco, Tabacal, La Huaca, Chirimoyas y Pinchina. Los Caseríos o barrios
aledaños deberán integrarse progresivamente a medida que se extienda las
redes de distribución eléctrica.
3.2.1 Áreas Aledañas.
Los Caseríos de las localidades Tabacal, La Huaca, Chirimoyas y Pinchina se
encuentran en un radio de 1500 m del lugar donde se asentará la casa de
fuerza de la futura MCH de Palo Blanco y la comunicación entre estas
localidades se realiza mediante caminos de herradura.
La casa de fuerza esta ubicado en el mismo centro Poblado de Palo blanco.
Las distancias de la Casa de fuerza a los demas caserios son las siguientes.
Tabacal = 800 m.
La Huaca = 1000 m.
Chirimoyas = 600 m.
Pinchina = 1500 m.
3.3. PROYECCIÓN DE LA DEMANDA.
Las Evaluaciones subsiguientes, tienen la solidez suficiente para justificar el
Proyecto, ya que se sustenta gran parte en datos tomados en sitio.
3.3.1. Demanda Residencial.
Se considera una máxima demanda de 300 W/abonado con 0.50 de factor
de simultaneidad, coeficiente de Electrificación de 0.6 a 0.90 y de acuerdo a
los datos obtenidos en sitio y del último Censo se tiene 180 viviendas en Palo
Blanco, 70 viviendas en
Tabacal, 30 viviendas en La Huaca, 30 viviendas en Chirimoyas y 30
Viviendas en Pinchina, las que han sido consideradas para el futuro con un
crecimiento poblacional de 1.5 % anual.
3.3.2. Alumbrado Público.
Para el alumbrado público se ha estimado, de acuerdo al número de
viviendas, que se ejecutará con lámparas de vapor de sodio de 70 W y de
125 W, considerando un crecimiento anual de la demanda del 1.5 %.
3.3.3. Demanda Comercial.
La demanda comercial en éste caso no se considera ya que los comercios
son en pequeña escala y por lo general toman del mismo servicio domiciliario.
3.3.4. Demanda Industrial y Artesanal.
Esta demanda será solo diurna y se ha considerado:
Aserradero.- Sierra circular (02) = 3 KW
- Garlopa (02) = 2 KW
- Cepilladora (02) = 2 KW
- Torno (02) = 1 KW
- Taladro (02) = 1 KW.
Agro industria.- Molino de martillo = 5 KW.
- Pequeñas Agroindustria = 5 KW.
Cargador Baterías.- (02) 6 B/C = 1 KW
Taller de Mecánica- Máquina de soldar = 4 KW
- Taladro = 1 KW
- Esmeril = 0.5 KW
- Fragua = 0.25KW
TOTAL = 25.75 kw.
3.3.5. Cargas Especiales.
Las cargas especiales en los caseríos del área de suministro estarán
conformadas por:
- Colegios estatales = 1 KW
- Escuelas estatales primaria = 1 KW
- Iglesias Católicas = 1.5 KW
- Puestos de Salud = 2 KW
- Locales comunales = 1 KW.
- Locales de Alcaldías = 2 KW
- Puesto P.N.P. = 1 KW
TOTAL = 8.5 KW.
4.0 POTENCIAL HIDROELÉCTRICO.
El potencial hidroeléctrico se encuentra al S-E y a 100 del centro poblado de
Palo Blanco.
El recurso hídrico considerado por lo tanto, son las aguas que discurren por la
quebrada Turure, que cuenta con un caudal mínimo promedio aforado de
1000 l/Seg en estiaje.
El potencial hidroeléctrico existente es mayor que la demanda de 30 años de
las localidades de Palo Blanco, Tabacal, La Huaca, Chirimoyas y Pinchina,
por lo que la instalación de una Micro Central Hidroeléctrica de mayor
potencia sólo es justificable si se realiza con fines industriales (Minería u
otros).
El caudal de diseño óptimo, se ha seleccionado de acuerdo al estudio de
demanda, potencia a generar, y costo total de la Micro Central Hidroeléctrica.
- Fuente Hídrica = Aguas de la quebrada Turure.
- Caudal Diseño = 320 lts/Seg.
- Salto bruto = 47.28 m.
En consecuencia, la capacidad de generación de la M.C.H. será:
P = 6.6 x 0.32 x 47.28 = 100KW.
La zona elegida para el emplazamiento de la Infraestructura del
desarenador, cámara de carga, tubería de presión y casa de fuerza son
estables y no presentan problemas geotécnicos significativos, como se
describió en capítulos anteriores por lo tanto no se justifica un mayor estudio
geológico, para dichas obras, más aun por tratarse de una MICRO
CENTRAL.
5.0 INGENIERIA DEL PROYECTO.
En este capítulo se describe todos los diseños de la M.C.H. en base a los
antecedentes mostrados en los capítulos anteriores, para satisfacer la
demanda de las localidades del área de suministro.
La configuración general del aprovechamiento Hidroeléctrico, se divide en
tres partes principales: Obras civiles, Equipo Electromecánico y Obras
eléctricas. En cada unos de ellos se establecerán las dimensiones y
características principales. Como ya se indicó, para hacer factible su
financiamiento y ejecución en el menor tiempo posible, las obras de
captación, conducción y las obras eléctricas se presentarán en volúmenes
aparte.
6.0 DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS CIVILES.
El aprovechamiento hidroeléctrico del proyecto se basa en la utilización de las
aguas de la quebrada Turure que es derivada mediante el canal existente
que tiene una longitud aproximada de 1500 m hasta donde se ubicara la
camara de carga. Este canal será mejorado y ampliado en una segunda
etapa.
6.1 TRABAJOS PRELIMINARES.
6.1.1. Caminos de acceso.
La construcción de caminos de acceso, será de las características de 1.0 m.
de ancho y una altura promedio de corte de Taludes de 1.0 m que debe ser
Proyectada para llegar estratégicamente a todos los frentes de trabajo y que
posteriormente servirá, para el mantenimiento de la infraestructura de la
M.C.H., por lo que su mantenimiento deberá ser constante.
6.1.2 Campamentos y Almacenes de Obra.
Se ejecutará 30 m2 de campamento y almacenes de obra y estarán
constituidos a base de módulos portátiles que faciliten el armado y traslado,
durante la fase de ejecución de Obra.
6.2. DESARENADOR.
6.2.1. Generalidades
No existe información disponible que permita conocer la intensidad del
fenómeno de arrastre de sedimentos en la quebrada Turure. Sin embargo
sus características morfológicas y la constitución geológica de los terrenos
presentes en ambas márgenes, sugieren que las concentraciones de sólidos
no son importantes durante la época de lluvias tanto que las aguas en
estas condiciones no se enturbian.
La composición mineralógica de las partículas que conforman los bancos de
material acumulados en el lecho de la quebrada es balanceada, con
proporciones similares de minerales duros y competentes, como el cuarzo, y
materiales menos resistentes, como las micas.
Por otra parte, se ha considerado la implementación de una (1) nave de
desarenación. Esta premisa de diseño le confiere gran flexibilidad de
operación a la estructura, permitiendo garantizar la entrada de agua libre de
sedimentos hacia la cámara de carga, aún en las condiciones más
desfavorables durante la época de avenidas. Las operaciones de purga se
harían en forma intermitente y alternada en esta época del año, sin
interrumpir el normal funcionamiento de la estructura en su conjunto.
6.2.2. Transiciones de Entrada
El Canal de conducción se conecta con el desarenador de la cámara de
carga mediante una transición de entrada de 2.0 m de longitud, que permiten
el cambio paulatino del ancho y la profundidad hasta alcanzar las
dimensiones de diseño.
6.2.3. Nave de Desarenación
La sección transversal de la nave tiene forma rectangular, de 2.10 m de ancho. La
profundidad efectiva ha sido calculada teniendo en cuenta la necesidad de
proveer volumen suficiente como para acumular material sólido en el intervalo
comprendido entre las operaciones de purga, sin restringir su capacidad de
decantación. Con este criterio, la profundidad de la nave ha sido definida en
1.50 m, el nivel máximo estimado de los sólidos que pueden ser retenidos
con intervalos de purga de 7 días y concentraciones de 0.05 Kg/m3 .es de
0.85 m.
En estas condiciones, la velocidad del agua en la nave resulta de 0.40 m/s,
considerando la operación con el caudal máximo de diseño de la central.
El fondo de la nave es inclinado con una pendiente del 5%, para facilitar la
limpieza de la nave. La eliminación de los sólidos decantados se hará en
forma continua cuando la disponibilidad de agua sea suficiente. En caso
contrario, la purga se haría en forma intermitente, abriendo y cerrando la
compuerta de evacuación a ser instalada en el extremo de aguas abajo del
desarenador.
En previsión a los excesos de caudal que pudieran ingresar al desarenador,
como consecuencia de una operación deficiente de las compuertas de
admisión en las condiciones más críticas, se ha habilitado un vertedero en la
pared lateral de la nave. El vertedero tiene 2.50 m de longitud, con la corona.
Del mismo modo, para permitir la evacuación por vertido desde la nave se ha
limitado la altura del tabique intermedio.
El agua vertida desde el desarenador es recogida mediante un canal de
purga que continuará luego su recorrido de vuelta al río. Este canal servirá
también para evacuar los sólidos acumulados en la nave de desarenación
cuando se efectúe la limpieza respectiva.
6.2.4. Sistema de Purga
El sistema de purga del desarenador es accionado mediante una compuerta
de sección cuadrada de 0.20 x 0.30 instalada al final de la nave de
desarenación. La compuerta se comunica con un ducto que conduce el agua
hacia el canal de purga que desemboca inmediatamente aguas abajo del
vertedero. La base de este canal rectangular mide 0.30 m y la altura es
variable, conforme desciende el nivel del solado con una pendiente
longitudinal mayor de 5%.
Los detalles concernientes a esta estructura se hallan graficados en los Plano
D-C.C.-01.
6.3. CÁMARA DE CARGA.
Se ha diseñado inmediatamente después del desarenador, para permitir una
adecuada transición entre este último y el conducto forzado. Las dimensiones
de esta estructura son: ancho igual al del desarenador y una longitud de 1.00
m.
En el caso de una entrada en operación con las máximas solicitaciones, los
volúmenes requeridos en forma súbita serán proporcionados por el agua
almacenada en el desarenador y a lo largo del canal, hasta que se
establezca la condición de equilibrio y el flujo haya alcanzado la velocidad
correspondiente. Por esta razón, no ha sido necesaria la habilitación de
volúmenes adicionales en la cámara de carga con éste propósito.
El agua pasa por el rebose a través de un vertedero y una rejilla de
protección, hacia la cámara donde se halla la embocadura del tubo. Debido a
las condiciones topográficas existentes en el lugar, la antecámara del
conducto forzado está formada por muros robustos de concreto, con la
finalidad de proveer a la estructura del peso necesario para garantizar su
estabilidad.
Además, debido a la proximidad del muro frontal de la cámara de carga y de
la primera silla de apoyo, se ha considerado conveniente integrar ambas
estructuras en una sola. De esta manera, la estructura conforma un conjunto
sólido y suficientemente estable.
Los detalles concernientes a esta estructura se hallan graficados en los Plano
D-C.C.-01.
6.4. CONDUCTO FORZADO
El conducto forzado se desarrolla sobre una ladera de características
morfológicas prácticamente uniformes y de unos 40º de inclinación media.
Los materiales que conforman el talud presentan condiciones muy adecuadas
para la cimentación de los macizos de anclaje y serán requeridos para el
sostenimiento de la estructura.
La estructura está conformada por dos (2) ramales de tubería en paralelo,
cada ramal cuenta con (2) tramos principales. El primero, que será instalado
con 41o de inclinación respecto a la horizontal, donde se inicia el embudo de
transición, y donde se ha previsto la instalación de un codo y el macizo de
anclaje respectivo. El segundo tramo será instalado con una inclinación
menos empinada, formando un ángulo de 34°, terminando en el codo de
ingreso a la casa de fuerza con sus respectivos anclajes los cuales han sido
calculados respectivamente.
La longitud total del conducto forzado, medida entre los vértices de los codos,
es de 74.48 m. De estos, 57.83 m pertenecen al 1er tramo y 16.65 m al
2do tramo o tramo final a continuación del cual se instala el codo de
distribución cuyas características se describen más adelante.
El diámetro exterior del conducto en cada ramal es uniforme e igual a 250
mm., salvo en el diámetro interior, que varia para la clase 7.5 es 232 mm. y
para la clase 5 es de 237.8 mm. El distribuidor de la Turbina que se
adquiera debe de ser horizontal que se conecta con el grupo. Las tuberías
a adquirir deben de fabricarse según norma internacional ISO 4422.
Dadas las características geológicas existentes en el lugar, se ha
considerado conveniente diseñar un bloque de anclaje para cada cambio de
dirección en cada codo del conducto forzado y que a la vez garantiza la
estabilidad de la excavación.
Los Planos PT-01 y AN-01 muestran los detalles correspondientes al
conducto forzado, los macizos de anclaje y los accesorios requeridos para el
montaje.
Para el diseño de la tubería de presión se ha considerado los siguientes
criterios:
- Menor costo inicial.
- Menor pérdida de energía
- Menor costo de mantenimiento
- Perfil topográfico.
Deducimos, las pérdidas por fricción (Hf) para seleccionar el diámetro más
adecuado, para la primera etapa. Las tuberías de diámetros 18” y 16”
producen pérdidas mas bajas de energía que las tuberías de 10” o 250 mm, pero en este caso se han tomado dos (2) tuberías paralelas de diámetro 8”
por tener un menor costo de fabricación y montaje.
Por lo tanto las pérdidas por fricción en cada ramal de la tubería es de:
Hf =1.83 m.
Las pérdidas por accesorios en cada ramal será:
En la entrada, en los ángulos de inclinación de la tubería y en el codo final:
Hs = 0.672 m.
Por tanto la altura a la entrada del distribuidor o altura neta será:
Hn = 47.28 – 2 x (2.50) = 42.28 m.
6.4.1. Cálculo del espesor de tubería.
El espaciamiento considerado entre cada apoyo de madera es de 6.00 m,
entre ejes y sobre tierra cernida y apisonada. Los anclajes tipo macizo están
ubicados donde hay cambio de pendiente.
Para el diseño de los apoyos y anclajes se han considerado todas las fuerzas
transmitidas por la tubería y la capacidad portante del sueldo, considerado en
1.5 Kg/cm2, lo que deberá ser verificado en Obra.
Las características técnicas son las siguientes:
- Longitud total = 77.00 m
- Diámetro interior = 232 - 237.8 mm.
- Tramo PVC –CL = 7.5 - 5.
- Carga Hidráulica = 42.28 m.
- Golpe de ariete considerado = 54.96 m.
- Juntas de dilatación = 01
- Reducciones = 01
- Apoyos de madera = 0.5x0.1x0.1 m.
- Anclajes = 03 (de concreto según plano
AN-01).
Se harán las pruebas de sobre-presión durante 24 horas continuas como
mínimo, presión de prueba hidrostática al doble de la presión de trabajo (300
PSI).
6.5. CASA DE MÁQUINAS
6.5.1 Camino de Acceso
Con la finalidad de analizar la conveniencia de construir un camino de acceso
peatonal hasta la casa de máquinas, se ha procedido a trazar una línea de
gradiente que se inicia en la localidad de Palo Blanco y llega a la casa de
fuerza.
Tomando en cuenta las características locales y las dimensiones de las obras
de la central, no se justifica la construcción de un camino muy amplio hasta
la casa de máquinas. Sin embargo, los requerimientos propios de los
trabajos de excavación que deberán efectuarse para la habilitación de la
plataforma donde se construirá la edificación, definen la conveniencia de abrir
un camino de acceso provisional para la maquinaria que deberá ser dedicada
a estas labores.
Como consecuencia, estará disponible una plataforma de acceso de 2.0 m de
ancho, que podrá ser utilizada luego para el acceso de acémilas, previo
tratamiento de la superficie de rodadura mediante la colocación de un lastre
que evite su deterioro, como consecuencia de las intensas lluvias que caen
en el área.
La longitud total del camino resultante es de 200 m aproximadamente, con
pendientes variables entre 0.5 y 50 %.
6.5.2 Disposición de los Equipos
Los equipos de generación, como son la turbina, generador, regulador y
tablero de control, deben de ser ubicados de acuerdo con los planos
preparados por el fabricante. Se han habilitado, además, los espacios
necesarios para permitir la realización de los trabajos de montaje durante la
instalación de la central y de operación y mantenimiento de las máquinas,
para lo cual se dispondrá de una viga de concreto central de 1 Ton de
capacidad de izaje.
Como resultado, se plantea la habilitación de una nave central principal de
6.25 m de largo por 5.50 m de ancho y 3.25 m de altura (ver Planos A-01, E-
01 y E-02) para albergar los equipos principales de generación, los tableros
de comando y los servicios auxiliares.
Los demás detalles que complementan las características de la casa de
máquinas pueden ser vistos en los Planos IE-01, IS-01, M-01.
6.5.3 Áreas Complementarias
En principio, se asume que la central será operada por un mínimo de una o
dos personas, quienes atenderán los requerimientos propios de esta labor
por turnos.
Los operadores se ocuparán de inspeccionar periódicamente todas las obras
que forman parte de la instalación, especialmente el canal de conducción y
tubería para verificar que todo marcha en las condiciones óptimas de
funcionamiento.
Por otra parte, teniendo en cuenta la distancia existente entre las diversas
obras civiles de la central y la localidad de Palo Blanco, se ha considerado la
necesidad de pernoctar o de preparar alimentos en las instalaciones de la
casa de máquinas, por que los operadores se desplazarán hacia las
instalaciones de la central utilizando caminos de herraduras y portarán las
vituallas y los alimentos necesarios para cumplir con su jornada de trabajo.
En este caso se permitirá que los operadores trasladen a sus familias a las
vecindades de la casa de máquinas, para evitar la instalación progresiva de
facilidades no previstas, tales como corrales para la crianza de animales
domésticos, o la creación de áreas que guardan relación con las exigencias
propias de la central.
Por todas estas razones, la edificación contará únicamente con una pequeña
guardianía de 3.00 x 2.35 m., que les permitirá a los operadores elaborar y
mantener los registros en forma ordenada y siempre disponibles para su
revisión, además de contar con un lugar adecuado para tomar sus alimentos,
y de un reducido espacio de 3.00 m de largo por 1.20 m de ancho para los
servicios indispensables de higiene y baño.
Finalmente, se prevé también la necesidad de un depósito o almacén de
herramientas manuales mínimas (lampa, pico, carretilla, rastrillo, etc.) y
algunos otros implementos (linterna, botas de agua, ponchos, etc.) que
contribuyan al normal y eficiente desenvolvimiento de las actividades de los
operadores. Este depósito servirá también para el almacenamiento de
pequeños repuestos que puedan ser necesarios durante las labores menores
de mantenimiento. Así como las herramientas necesarias para el
mantenimiento de rutina que debe adquirirse según Manual de Fabricante.
Todo este conjunto de áreas complementarias está dispuesto en una sección
interior, diferente de la nave central en la altura del techo, que en este caso
queda reducida a 3.0 m. No se ha contemplado la necesidad de áreas
dedicadas a talleres de mantenimiento, por considerar que estas labores
serán efectuadas en lugares ubicados fuera del ámbito de la central, previo
transporte del equipo que requiera tal servicio.
6.5.4 Estructuración y Cobertura
En general, los materiales que se hallan disponibles localmente son los más
adecuados para la edificación de una estructura de las características que
debe tener la casa de máquinas, se ha decidido la implementación de
estructuras y coberturas prefabricadas, livianas y resistentes, para facilitar su
transporte en las condiciones que son características del lugar, donde el
acceso es bastante deficiente. Los materiales que se ajustan mejor a estas
limitaciones son madera de eucaliptos, éstas últimas previstas para ser
empleadas tanto en los techos como en los separadores de ambiente y
paneles exteriores.
6.5.5 Ventilación y Aislamiento
El diseño contempla la ventilación natural de los ambientes de la casa de
máquinas, propiciando el ingreso del aire a la temperatura exterior, a través
de 06 ventanas en los niveles inferiores de ambos lados de la edificación. La
salida del aire se haría a nivel del techo, por el lucernario.
6.5.6 Servicios Higiénicos
La alimentación de agua para los servicios higiénicos se hará desde la
tubería de purga del conducto forzado, mediante un circuito que incluirá una
válvula reductora de presión.
La eliminación de las aguas servidas se hará mediante una instalación que
incluirá las tuberías de desagüe correspondientes y un pozo séptico. Los
efluentes serán luego conducidos al río o quebrada – Plano IS-01.
La tubería de purga, las válvulas necesarias para el control de flujo y
reducción de la presión y todos los demás elementos necesarios para el
suministro de agua a los servicios higiénicos, forman parte de las
instalaciones sanitarias Plano IS-01.
6.5.7 Canal de Descarga.
El canal de descarga se encuentra a 0.60 m. debajo del piso terminado de la
casa de fuerza y la evacuación de las aguas turbínadas se hace en forma
libre y recta en planta, para ser entregado al río después de un longitud de 10
m. para utilizarse para riego en la parte inferior de la localidad.
El canal será revestido con concreto de f’c = 140 Kg/cm2, en una longitud de 3
m, de sección rectangular de 0.80 m, de ancho por 0.6 m, de alto.
7.0 EQUIPO ELECTROMECÁNICO
Para el equipamiento del sistema de generación de la micro central,
determinamos los parámetros principales del equipo Electromecánico.
Estará constituido por un solo grupo de características de diseño requeridas,
por lo que la turbina, generador y regulador electrónico seleccionados serán
los determinados en el diseño:
7.1. TURBINA.
Q = 320 Lts/Seg. (Caudal de diseño)
Hb= 47.28 m.
P = 100 KW = 133 HP (Potencia útil)
Ns = (N x P1/2 ) /H 5/4.
V = 1 (19.62 x 47.28 ) 0.95 = 28.93 m/Seg.
N = u x 60/$ x D = 0.45 x 43.64x 60/3.1416 x 0.4.
N = 621 rpm.
Ns= (621 x 133 ½)/ 47.28 5/4 = 58 rpm.
Las velocidades especificas (Ns) aceptables técnicamente para turbinas son:
Peltón de 12 a 30, un inyector.
Peltón de 30 a 40, dos a tres inyectores.
Michell Banki de 40 a 140
Francis de 80 a 400.
Por lo tanto deducimos que las Turbinas que más se adaptan a las
condiciones de caudal y altura es la Turbina PELTON DE 03 INYECTORES O MICHELL BANKI .
- Turbinas ideal para aplicaciones de caídas de 40 a 400 mts, y
caudales turbinables de 1.0 a 1000 Lts/Seg.
- Rendimiento excelente entre el 20 y 100 % del caudal máximo.
- Las ruedas PELTON y RODETES MICHELL, tienen sus piezas que
son fácilmente intercambiables.
- Fabricadas actualmente con tecnología del País.
- Bajo costo de fabricación y mantenimiento.
La maquinaria hidráulica debe de ser una turbina que opera de eje
horizontal.
Las características de la turbina serán:
Tipo Peltón ó Michell banki.
Marca Nacional o Importada.
Forma de Trabajo Horizontal .
Salto bruto 47.28 m
Potencia nominal 100 kW
Caudal nominal 320 lt/s
Velocidad nominal 621 rpm
La turbina debe de suministrarse con una válvula de control General, de las
siguientes características:
Tipo Compuerta.
Diámetro 10”
Presión de Trabajo. 150 PSI.
7.2. GENERADOR.
El generador, conjuntamente con la turbina, operará también
permanentemente a plena carga o a carga parcial y velocidad nominal, a
frecuencia constante.
El generador debe ser del tipo síncrono, de eje horizontal, o vertical acoplado
mediante fajas al eje de la turbina, y debe tener las siguientes
características:
Tipo Trifásico, síncrono
Marca Estánfor o maratón (Importado)
Potencia 100 KW
Factor de potencia 0.8
Potencia aparente 125 kVA
Corriente 200 A
Velocidad 1800 rpm
Frecuencia 60 Hz
Tensión de generación 380 V, cuatro (4) conductores
Grado de protección IP 23
Excitación Sin escobillas (brushless)
Autoexitado. AVR – Brasler.
Autoexitado y sin escobillas, tiempo de embalamiento indefinido, de eje
horizontal.
El sistema de transmisión entre la turbina y el generador, será mediante fajas.
7.3. SISTEMA DE CONTROL, MEDICIÓN Y REGULACIÓN.
El sistema más recomendado por la capacidad de planta, para el control de
velocidad y carga es regulador electrónico de carga (R.E.C.).
Este sistema presenta las siguientes ventajas frente al sistema
oleomecánico:
- Más económico, seguro y de mayor velocidad de respuesta.
- Trabaja con Turbinas más simples.
- Fabricación nacional o importada con garantía de servicio.
- La turbina no requiere de volante de compensación inercial.
- Permite variaciones de + - 3 HZ en la frecuencia.
El regulador debe incluir una carga secundaría, capaz de absorber toda la
carga generada, que puede ser instalada para ser enfriada con agua fluyente
o con aire forzado.
La potencia de la Carga secundaria es igual a la potencia eléctrica generada
más un 20%.
Para el grupo será:
P = 100 KW + 20 % = 120 KW.
El Regulador electrónico debe de ser de las siguientes características:
Tipo, Marca Nacional o Importado.
Resistencias sumergidas en agua Absorción.
Tensión 380/230 V, Trifásico
Frecuencia 60 Hz
Potencia de disipación 120 kW
Precisión 3%
El Regulador debe de ser suministrado con el tablero de control, protección,
medición y equipos de maniobra correspondientes en 380 V, tablero de
Control para la correcta operación y regulador Eléctrico y resistencias,
conjuntamente con los cables de control y fuerza entre el generador y los
equipos asociados, éste suministro debe de realizarse mediante una empresa
especialista y debe incluir su montaje, pruebas y puesta en servicio, con una
garantía mínima de los equipos de 12 meses.
7.4 SUMINISTROS Y MONTAJES.
El contratista o empresa especialista que suministre los equipos debe ser
responsable de instalar todos los equipos electromecánicos que componen la
M.C.H. de Palo Blanco, suministrar e instalar los equipos complementarios y
poner en servicio en forma conjunta toda la central, con una garantía mínima
de suministro de 12 meses o más.
Los equipos complementarios a ser suministrados por el Contratista son:
Un (01) Sistema de instalaciones eléctricas e iluminación
Un (01) Sistema de puesta a tierra
Un (01) Conjunto de cables de fuerza en 380 V para el enlace del
Generador con los Equipos.
Los equipos a ser suministrados por el Contratista o empresa especialista
se resumen en lo siguiente:
Un (01) grupo turbina-generador completo
Los cables de control y conexión
El Regulador electrónico.
Carga secundaria.
Montaje.
Pruebas y puesta en servicio.
Garantía de funcionamiento de 12 meses como mínimo
Los equipos deben tener los planos e instrucciones de montaje, cableado,
conexión y manual de mantenimiento y operación.
8.0 OBRAS ELECTRICAS.
El proyecto se ha desdoblado en tres documentos para facilitar su
financiamiento y ejecución, por lo que las obras eléctricas se debe presentar
en otro volumen, en el cual se debe de considerar las líneas de Sub
transmisión, redes primarias, redes secundarias y conexiones domiciliarias, a
toda el área de suministro del presente proyecto.
También se recomienda en forma provisional y por la poca distancia que
existe entre la casa de fuerza futura y el Centro Poblado de Palo Blanco
instalar una red primaria a 380/220, proyecto que debe de ser provisional
hasta cuando se ejecute el proyecto definitivo y que los usuarios de este
sector sean los beneficiarios inmediatos en las pruebas de dicha obra.
9.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
Al finalizar el presente Proyecto y como consecuencia del conocimiento de la
zona, podemos decir.
a) Que es necesario el financiamiento del proyecto a la brevedad posible,
para realizar una electrificación en el sector rural que es el más
deprimido.
b) El análisis económico no se ha considerado, pues el monto TOTAL de la
inversión, es alto y en este tipo de proyectos los indicadores económicos
son desfavorables para considerar el autofinanciamiento, sin embargo el
impacto social es muy importante, pues mejora el nivel de vida de los
beneficiarios y deberá colaborar con el freno de la inmigración y el
centralismo a las grandes ciudades.
c) El costo de la Micro Central se logrará reducir con donaciones y el apoyo
de mano de obra de la comunidad.
d) Nos permitimos recomendar que todas las obras por ejecutar deben ser
financiadas con el aporte de instituciones gubernamentales o no
gubernamentales, ya que la justificación más importante para la
realización del presente proyecto es el bajo costo de venta de la energía.