Proyecto de Una Mini central hidroelectrica

7/21/2019 Proyecto de Una Mini central hidroelectrica

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III. INFORMACIÓN BÁSICA

3.1 Aspectos Generales

La topografía y la riqueza hidrológica del lugar, propio de la zona deldistrito de QUERECOTLLO, per!ite el apro"echa!iento hidroel#ctrico,para satisfacer la de!anda de energía el#ctrica del distrito, no solo en laactualidad sino en el futuro ade!$s de la instalación de !$quinas parapro"eer de algunos ser"icios %$sicos a la po%lación y así contri%uir eldesarrollo de la econo!ía de sus ha%itantes a tra"#s de la !icro ypeque&a industria'

3.2 Ubicación Geográfica

El $rea del proyecto est$ u%icada en la "ertiente del (tl$ntico, cuencadel rio Chotano) localidad de *agan!ache, +istrito de Querecotillo,ro"incia de Cuter"o, +eparta!ento de Ca-a!arca, a una altura de ./01 !'s'n'!' a 234 /56 latitud oeste y 14 726 latitud sur'

3.3 Topografía y clima

Las localidades de *(8(9:(C;E, presentan una topografíaaccidentada, no e<isten zonas planas, la que%rada C(*QU9 esprofunda con a%undante caudal en #pocas de llu"ias, tiene una longitudde 51=!' 9o e<isten estaciones !eteorológicas' El cli!a !$s parecido

sería el de Querecotillo'

3.4 Vías de comnicación

La co!unicación de la localidad con otras ciudades es a tra"#s de unatrocha carroza%le que la une al distrito de Querecotillo'

3.! "oblación

La infor!ación p>%lica so%re los censos realizados en 733? @ 0//2arro-an las siguientes cifrasA

CUADRO N 1º: Datos Estadísticos Poblacioal!s

#$%&'& 1((3 #$%&'& 2))*

Poblaci" .B.7 10?0

#dic!$oblacioal

1 ha%"i"'

F%!t!: datos d!l $&o'!so&



3.+ #aracterísticas socioeconómicas

Las acti"idades econó!icas principales est$n relacionadas con la agriculturay la ganadería, y la peque&a industria casera, predo!inando en este >lti!oaspecto la fa%ricación de quesos' En la actualidad no cuentan con ser"icio

el#ctrico'

3.* #aracterísticas ,idrográficas

El r#gi!en hidrológico de la que%rada EL C;ORO se caracteriza por unestia-e de ? !eses, una crecida in"ernal de B a . !eses con periodosinter!edios de transición con caudales sensi%le!ente irregulares'

9o e<isten estaciones Du"iógrafos ni plu"io!#tricos en la cuenca de laque%rada EL C;ORO' El 2/ de las llu"ias !edia anual ocurregeneral!ente de *ETE:FRE a :(RGO esti!$ndose que la !$<i!aprecipitación en 0B horas es del orden de 27/ !!'

3.- #adales

Los caudales de la que%rada C(*QU9 oscilan entre los 70'0? !?s en elperiodo de estia-e y en crecida "arían entre 75'/2 !?s se ha o%tenidola siguiente infor!ación de 7 a&o de o%ser"aciones'

A/0

A'

U%0'

U0'

AG'&T'

&$T. '#T. %'V. 50#. $%$/'

6$ A/

72'?/ 7.'52 7.'7? 7B'/2 70'0? 7?'/? 7.'?2 7.'1/ 71'B1 72'10 75'/2 72'2B

72'?

7.'527.'7?

7B'/2

70'0?7?'/?

7.'?2 7.'171'B1

72'1075'/272'2B



ara deter!inar el caudal de !$<i!a a"enida se procedió a o%ser"arseun tra!o del cauce de la que%radaA El lí!ite que alcanzó el ni"el delagua per!itió o%tener la infor!ación siguienteA

Hrea de sección de cauce I 7/'0/ !0

erí!etro !o-ado I 77'1/ !

3.( Geología

Los !ateriales que aDoran en esta zona, es una !asa granítica queconstituye el cuerpo de un e<tenso %atolito incrustado en las for!acionesde"onianas aDorantes' El granito de presenta con pocas Jsuras a e<cepciónde algunas zonas'

I( ES)UDIO DE MERCADO E*+C)RICO4.1 #riterios Adoptados

+e%ido a la nota%le "ariación en el co!porta!iento del consu!o deelectricidad en el país se opta por distri%uir los peque&os centros encuatro grupos'

,&%$o D!$a&ta-!tos9ORTE Tu!%es, iura, La!%ayeque, La Li%ertad,

(ncash, Ca-a!arca, (!azonas

CE9TRO

Li!a, ca, ;u$nuco, isco, Kunín, ;uanca"elica,(yacucho'

*UR (requipa, :oquegua, Tacna, (purí!ac, Cuzco,uno'

ORE9 TE

*an :artin, Loreto, :adre de dios'

4.2 as necesidades de carga se agrpan de la sigiente manera.

A.7 carga domesticaCo!prende la cantidad de energía que se necesita para elfunciona!iento de todos los artefactos do!#sticos de una "i"iendatales co!o tele"isión, radio, refrigeradora, la"adora, etc'



. #arga de almbrado pblicoCo!prende la cantidad necesaria de energía en el alu!%rado p>%licode calles, a"enidas, parques, etc'

#. #arga comercial

Es el requeri!iento de energía para el funciona!iento de los equiposy aparatos usados en el $rea co!ercial tales co!o calculadoras, ca-asregistradoras, co!putadoras, etc'

5. #arga indstrialCo!prende el requeri!iento de energía de las !$quinas y equiposel#ctricos usados en f$%rica, talleres, !olinos, etc'

$. #argas especialesLa cantidad de energía requerida y que no est$ co!prendida en lossectores anteriores, tales co!o colegios, co!isarias, cuarteles,

hospitales, ca!pos deporti"os, iglesias, etc'

4.3. as 8ariables 9e afectan los pronósticos son:

♦ Creci!iento de!ogr$Jco'♦ Características econó!icas y ni"el de "ida'♦ osi%ilidad de e<pansión futura de zonas de estudio'♦ Características geogr$Jcas y cli!atológicas'

4.4 "ronostico de la población

ara deter!inar el pronóstico po%lacional, tene!os que recurrir a lascifras de los >lti!os censos desarrollados en la zona de estudio'

C%ad&o N º 1

CENSOS 1993 CENSOS 2007

Población 5451 6232

Índice poblacional 6 hab/viv.

(hora una "ez o%tenido las po%laciones de cada censo to!ado en lazona pasa!os a calcular la tasa de creci!iento para un respecti"operiodo'

T'C I {[ Pd

PA ]1

n} 7

Dod!:

Pd: Población de die!o

Pa: Población ac"#al



N: N$%e&o de a!o de '&o(ección.

Ree!plazando los "alores del cuadro 9M /7 con los respecti"os "aloresperiodos de a&os, o%tene!os la tasa de creci!iento por cada n>!ero

de a&os de proyección'

c!sos 1//0 2

$oblaci" .B.7 10?0

)asa d!c&!ci-i!to

/'//31

NO)A: Esta tasa de creci!iento es la !$s adecuada para proyectar lapo%lación al futuro'

• *e aplicara $ ;T'5' 5$ 0%T$/;& COMPUES)O para hallarla po%lación futura, por lo que se e!pleara la siguiente fór!ulaA

Pd 3 Pa 41 5 tc 6 Dod!:

dA o%lación de dise&o Na&o 0/?.

aA o%lación actual Na&o 0/7. I 1202 ha%

TcA Tasa de creci!iento del centro po%lado I /'//31

nA eriodo de dise&o N0/ a&os para centrales

hidroel#ctricas

#A#U' 5$ A "'A#0'% A#TUA:

a Na&o 0/7. I o%lación actuali Na&o 0//2 I o%lación inicial I 10?0

n7 Nn>!ero de a&os I 0/7. 0//2 I 5 a&os

Pa= Pi(1+T .C )n

Pa=6232(1+0.0096)8

Pa=6232

(1.0096

)

8



Pa(año2015)=6727hab

#A#U' 5$ A "'A#0'% 5$ 50&$<':

Pd= Pa(1+T .C )n

Pd=6727(1+0.0096)20

Pd=6949(1.0096)20

Pd(año2035)=8143hab

4.! "ronostico n=mero de 8i8iendas

El n>!ero de "i"iendas se o%tiene al di"idir el n>!ero de ha%itantesentre la densidad po%lacional Nn>!ero de personas por "i"ienda'

ara el centro po%lado en cuestión este "alor Ndensidad corresponde a5 ha%itantesPi"ienda'

Luego tendre!osA

• Pd )a!o 2035* + ,143 hab• -h/v + 6 hab / viv.

%> 8i8iendas ? Pd

Dh/v

N vivienda +8143

6

%> 8i8iendas ? 1357viv.

4.+ "ronostico n=mero de abonados dom@sticos.

El n>!ero de a%onados do!#sticos se o%tiene !ultiplicando el n>!erode "i"iendas por el coeJciente de electriJcación'

C%ad&o Nº0: )i$o d! localidad ! '%ci" d!l 7-!&o d! 8abitat!s.



Localidad OFL(C9( ?/// 0////F 7/// 0333C :enos de 7///

6inalmente tenemos:

Nad + N$%e&o de abonado do%"ico

C.E + Coeicien"e de elec"&iicación )e ob"iene de la l%ina n 01* + 0.55

N viv. + N$%e&o de vivienda + 1357

*La localidad pertenece a la curva C1

Nad=C . E x Nº viv .

Nad=0.55 x 1357

Nad=746

4.* ndice de abonados comerciales

El índice de a%onados co!erciales depende de las características delcentro po%lado de acuerdo con el siguiente cuadro'

C%ad&o Nº 9: #dic! d! aboados co-!&cial!s

Localidad ac



( .F 1c 2

Como el distrito de Querecotillo es una localidad de tipo A, le

corresponde un índice de abonados comerciales de 5.

4.- "ronóstico de n=mero de abonados comerciales

(nalizando la infor!ación histórica disponi%le respecto al su!inistro deelectricidad a las localidades que registran consu!o de tipo co!ercial,se o%ser"ó que la relación del índice de a%onados co!erciales Nac entreel n>!ero de a%onados do!#sticos N9ad y el n>!ero de a%onadosco!erciales N9ac se !antiene constante a tra"#s del tie!po'

Nac + N$%e&o de abonado co%e&ciale

Nad + N$%e&o de abonado do%"ico + ,96

ac + ndice de abonado co%e&ciale + 5

E!plea!os la siguiente e<presión

Nac + Nad

Iac

Nac +746

5

%ac ? 14(



4.( "ronostico del consmo nitario de energía dom@stica yalmbrado p=blico.

El c$lculo de este consu!o se rige por la siguiente fór!ulaA

#dyAp ? a B%adCb

#dyAp ? Con#%o #ni"a&io de ene&a do%"ica ( al#%b&ado '#blico

Nad + N$%e&o de abonado do%"ico

aD b + Pa&%e"&o

En dicha e<presión, los "alores de a6 y %6 depende de la clase delocalidad de acuerdo con el siguiente cuadro 4c%ad&o Nº 6

C%ad&o Nº : (alo&!s d! a ; b d! ac%!&do al ti$o d! localidad< !!st! caso A

Localidad a %

A 25'?33 /'?5B

B 2.'?7. /'?10

C 2B'315 /'?03

-e ac#e&do con lo an"e&io& la e'&eión e!alada 8#eda&a de"e&%inada 'o&:

C%d;A$ 3 2=.0//4Nad6 .0=9

CudyAp=78.399( Nad)0.384

CudyAp=78.399 (746)0.384

Cudyap= 743

4.1) "ronostico del consmo nitario comercial

ara el c$lculo del consu!o unitario co!ercial es necesario recurrir a lasiguiente fór!ulaA



C%c 3 C%d;A$ > ICUC

Siendo

C#d(' + Con#%o #ni"a&io de ene&a do%"ica ( al#%b&ado '#blico

C#c + Con#%o #ni"a&io co%e&cial

c#c + ndice de con#%o #ni"a&io co%e&cial 'a&a ob"ene& e"e valo& e necea&ioobe&va& el i#ien"e c#ad&o )C-;O N6*

C%ad&o Nº ?: #dic! d! cos%-o %ita&io co-!&cialocalidad 0 #U#

1.25

< 1.10

C 1.05

-e ac#e&do al "i'o de localidad co&&e'onde #n valo& de c#c + 1.25

Cuc=CudyApx Icuc

Cuc=743 x 1.25

Cuc=929

4.11 "ronostico del consmo neto dom@stico y almbrado p=blico

Cd;A$ 3 C%d;A$ @ Nad

CndyAp=CudyAp x Nad

CndyAp=743 x746

CndyAp=554278

4.12 "ronostico del consmo neto comercial

'lica%o la i#ien"e o&%#la

Cc 3 C%c @ N

acCnc=Cucx Nac



Cnc=929 x 149

Cnc=138421

4.13 "ronostico del consmo neto indstrial

Ci 3 4 Cd;A$ 5 Cc6

Cni + Con#%o ne"o ind#"&ial )=>h/a!o*Cnd(' + Con#%o ne"o do%"ico ( al#%b&ado '$blico )=>h/a!o*Cnc + Con#%o ne"o co%e&cial )=>h/a!o*

El "alor del porcenta-e depender$ de las posi%ilidades de desarrolloindustrial de la localidad de acuerdo con el siguiente cuadroA

C%ad&o Nº2: d! ac%!&do a las $osibilidad!s d! d!sa&&olloid%st&ial

Posibilidad!s d! d!sa&&ollo id%st&ial0/ osi%ilidades de alto desarrollo industrial7/ osi%ilidades de !edio desarrollo

industrial. osi%ilidades de %a-o desarrollo industrial

*e ha considerado que la localidad presenta posi%ilidades de (LTOdesarrollo industrial por lo que el porcenta-e ser$ de 0/

Cni=(CndyAp+Cnc)

Cni=0.2(554278+138421)

Cni=0.2(554278+138421)

Cni=138540

4.14 "ronostico del consmo neto por cargas especiales

Utilizando la siguiente e<presiónA

CNCE 3 CE 4 CND;A$ 5 CNC6



Utilizare!os el siguiente cuadroA

localidad

CE

( . S 70

F B

C 0 S ?

#%#$ ? E#$ B#%5A" F #%#C

Cnce=0.12(554278+138421)

Cnce=83124

4.1! "ronostico del consmo total

a&e%o la i#ien"e ó&%#la:

CN) 3 CND;A$ 5 CNC 5 CNI 5 CNCE

Cnt =554278+198421+138540+83124

Cnt =914363

4.1+ "ronostico del consmo brto total

ara este c$lculo es necesario considerar un porcenta-e de perdidas so%re elconsu!o neto total ,esto nos per!itir$ realizar los c$lculos %a-o uncoeJciente de seguridad'

El porcenta-e de p#rdida es del 7. de acuerdo a la po%lación esto lopode!os apreciar en el siguiente cuadroA

localidad

P

( 7.F 70C 7/



4.1* áima demanda potencial

Este "alor corresponde al consu!o %ruto total di"idido entre el n>!ero dehoras >tiles al a&o

)AB*A N?

localidad

9>!ero de horas >tiles al a&o

( 02B/ ?3//F 0B?/ ??//C 070. S 01//

+e acuerdo con el cuadro anterior, para las localidades de tipo (,corresponde un n>!ero de horas >tiles entre 0B?/ ??//

MDP2014= CBT

nº dehoras utiles

5"2)14?1784646

3400

5"2)14? 4(+

( continuación se presenta el cuadro resu!en de los c$lculos anteriores,efectuados para los a&os 0/7. al 0/?. con inter"alos constantes de . a&os



AO 1 0 0

POB*ACION 1202 2/.1 2B/7 221B 57B?

N.(I(IEND.

7707 7721 70?B 703B 7?B2

C.E /'.. /'1 /'1? /'11 /'11

N.A.D 172 2/1 222 5.B 531

N.A.C 70? 7B7 7.. 727 723

C.U.D;A.P 30B 32? 7/7/ 7/B2 7/11

C.U.C 77.. 7071 7010 7?/3 7???

C.N.D;A.P .1312B 1511B/ 25B572 53B075 3..7?1

C.N.C 7B0B73 72711/ 7310/B 00?..B 0?51/2

C.N.I 7B0B73 72711/ 7310/B 00?..B 0?52B3

C.N.C.E 270/3 5.5?/ 357/0 777222 773?2B

C.N.) 30.207 777.253 702.?02 7B.?7/B 7..7511

PERDIDAS

/'7. /'7. /'7. /'7. /'7.

C.B.) 7/1B.23 705?7.5 7B11101 7127/13 725B1B1

NOR.U)I

*.02B/ 05// 05// ?B// ?1//

M.D.P ?53 B.5 .0B B37 B31


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60A ,MNB

( DISEO IDRÁU*ICA DE UNA CEN)RA*IDROE*+C)RICA

.1. Calc%lo d! la d!-ada d! la !!&ía.

La de!anda de energía el#ctrica se o%tu"o del estudio de !ercadoel#ctrico co!o se !uestra en el siguiente cuadro para los 0/ a&os y cada. a&os respecti"a!ente'

(&os 0/7. 0/0/ 0/0. 0/?/ 0/?.otencia ?53 B.5 .0B .00 B31

or lo tanto la de!anda de energía el#ctrica ser$ de B31 = de potencia

... Calc%lo d!l Ca%dal t!"&ico

El cauce del rio tiene una caída de ./ !

Caída %ruta N;%I ./

otencia I B31 =

(plicandoA

b= P

7.5 !b

b= 496

7.5∗50=1.322"

3/s

.0. CAUDA* DE MÁIMA A(ENIDA

Hrea de sección del cauce I 7/'0/ !0

erí!etro !o-adoI 77'1/ !



60A ,MNB

endienteI /'//B

Radio hidr$ulico I7/'0/77'1/

.'?'7' ;allando radio hidr$ulicoA

#=(10.20"2

11.60"

) RI/'523 !

.'?'0' ;allando el caudal de !$<i!a a"enida

"axavn=( A∗ #

2 /3∗$1/2

n )

(I 7/'0/ !0nIrugosidad I /'/2/ Nroca granítica con algunas Jsuras, contra!os conglo!erados de piedraHrea !o-adaI 77'1/ !0Radio hidr$ulico I/'523 !*I/'//B

(plicando la fór!ula de :anning tene!osA

"axavend=(10.20∗0.879

2/3

∗0.0041/2

0.070)

"axavn=8.46" 3/s



60A ,MNB

.9. DIMENSIONES G CARAC)ER#S)ICAS DE *A )UBER#A

.'B'7' Calculo del di$!etro econó!ico de la tu%ería

(plicando la siguiente fór!ulaA

-e+ (16.013nB

3 NC%&

!". AC )

1 /7

+ondeA

+I di$!etro de la tu%ería

nI rendi!iento co!ple-o del grupo I /'..

FI tu%ería soldadaI /'//0

QI caudal en !?s I 7'?0 !?s

9I horas anulares de utilizaciónI 5B// horas

CI costo por = I/'/.V

(I anualidad N interes Wa!ortización

CI costo por =g' +e la tu%ería I?'5V

;!I;%W;

nter#s de capital Ni I0/9>!ero de a&os de "ida >til tu%ería NnI ?/

allado -

;!I;%W/'?;%;!I ./ W N/'?X./

;!I 1.;allando (

I tasa de inter#s de capital

9I n>!ero de a&os de "ida util



60A ,MNB

+

1+i¿¿¿nix ¿¿

+

1+0.20¿¿

¿300.20 x¿

¿

+ 0.2009

Re!plazando datos o%tene!osA

-e+ (16.013∗0.55∗0.002∗(1.323 )∗8400∗0.05

65∗0.2009∗3.8 )

1 /7

-e+ 0.,59 + ,6 c% + 34 '#lada ? ? ? Considerando di$!etro co!ercial

;+ 0.43 %

.'B'0' Hrea de la sección del tu%oA

+ ' ∗r2

+ ' ∗0.432

+ 0.58"2

.'B'?' Pelocidad del agua en el tu%oA

@+ A∗(

A+1.32"3 /$

0.58"2

A+ 2.28" /s

.'B'B' Calculo de la altura neta(plica!os la siguiente relaciónA

;nI ;%SNhBWh.



60A ,MNB

+ondeA

hBA perdidas en la tu%ería de presión

h.A perdidas en la "al"ula de la tu%ería

(de!$sA

hBIhetWhftWhct

+ondeA

hetA perdidas en la entrada de la tu%ería

hftA perdidas por fricción en la tu%eríahctA perdidas por cur"as en la tu%ería

.'B'.' Calculo de las perdidas en la entrada de la tu%eríaA hetI ="00g

=IcoeJciente que "aría entre /'7S/'?, "alor asu!ido /'?

"I"elocidad del agua despu#s de la entrada a la tu%ería

=I /'?

"I0'05 !s

Ree!plazando datosA

he"+ 0.3 x (2.28" /s )2

2∗9.81

hetI /'/23 !

.'B'1' Calculo por fricción en la tu%eríaA

h)t =) ( *v 2

D∗2 +)

+I di$!etro de la tu%ería N!I /'5.3

fA factor de fricción I /'/0 Npor interpolación


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60A ,MNB

LA longitud de la tu%ería I 77.'?1 !

Re!plazando datosA

h)t =0.020( 115.36∗(2.282 )0.859∗2 x (9.81)

)

hft I 7'/?3 !

.'B'2' Calculo de perdidas por cur"as en la tu%ería(plica!os la siguiente fór!ulaA

hct = , ( v2∗Ѳ2+∗90

)

YI angulo de la cur"a

(de!$sA

, =0.131−1.847( r

# )3.5

rI radio del tu%o

5.4.7.1. Calculo del hct:

hct = , 1( v2∗Ѳ1

2+∗90)

Y7I 024

R7I ./

Z7I/'7?7

Ree!plazando datos o%tene!osA

hct =0.131( 1.64∗272∗9.81∗90

)

hct =0.0054"

hctI/'//.B!



60A ,MNB

EntoncesA

;BI het W hft W hct

;BI/'/B7!W7'/?3!W/'//.B!

931.=-

.'B'5' Calculo de la perdida en la "$l"ula de la tu%ería(plica!os la fór!ulaA

h5=%v(v 2

2 +)

"I/'/1 Nseg>n torres herrera

Ree!plazando datosA

h.I/'/1N7'1B00X3'57

83.=-

Encontra!os la altura netaA

N 3 bH4895 86

;%I 1/ !hBI7'/5.!

h.I/'//5!

;nI 1/SN7'/5.W/'//5

3 =./2 -

b 8 JoKL

.. DE)ERMINACIÓN DE* CAUDA* APRO(ECAB*E O DEDISEO

+ondeA



60A ,MNB

d= P

7.5 !n

d= 53%&

7.5∗58.907

d=0.119"3 /s=0.12"3 /s

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Proyecto de Una Mini central hidroelectrica