Diseño hidráulico óptimo de la tubería forzada de la

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS E.A.P. DE INGENIERÍA MECÁNICA DE FLUIDOS

Diseño hidráulico óptimo de la tubería forzada de la Central Hidroeléctrica Yuracyacu

MONOGRAFÍA

Para optar el Título de Ingeniero Mecánico de Fluidos

AUTOR

Silvia Lorena López Villayzán

LIMA – PERÚ 2014

i

“Diseño Hidráulico Óptimo de la Tubería Forzada de la C.H. Yuracyacu”

PRESENTACIÓN

De acuerdo al Reglamento de Grados y Títulos que cumple la

Universidad Nacional Mayor de San Marcos y, habiendo cursado el X Curso de

Actualización Profesional; se presenta la Monografía técnica titulada “Diseño

Hidráulico Óptimo de La Tuberia Forzada de la Central Hidroelectrica

Yuracyacu”.

Agradezco el apoyo de los docentes tanto del curso de actualización

profesional como el de los que guiaron mi carrera universitaria durante mis años

de estudio en la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Meánica de

Fluidos.

ii


“DISEÑO HIDRÁULICO OPTIMO DE LA TUBERIA FORZADA DE LA CENTRAL

HIDROELECTRICA YURACYACU”

CONTENIDO

CAPITULO I

FUNDAMENTOS DEL ESTUDIO ……………………………………………………………………….2

1.2. OBJETIVOS.

1.2.1. OBJETIVO GENERAL.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

1.3 JUSTIFICACIÓN

1.4. ESQUEMA HIDRÁULICO

CAPITULO II

INFORMACIÓN BÁSICA

2.1 UBICACIÓN DEL PROYECTO Y ACCESIBILIDAD …………………………………………..5

2.1.1. Ubicación

2.1.2 Accesibilidad y ámbito geográfico del Estudio

2.2. ASPECTOS FÍSICOS …………………………………………………………………………………6

2.2.1. Fisiografía y Topografía.

2.2.2. Clima

2.2.3. Hidrología

2.3. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO …………………………………………………………………7

2.3.1. Obras de Captación

2.3.2 Canal desgravador

2.3.3 Partidor

2.3.4 Desarenador

2.3.5. Canal de conducción del desarenador a la Cámara de Carga

2.3.6 Sifón Shilcahuanca

2.3.7 Cámara de carga

2.3.8 Tubería forzada

2.3.9 Casa de máquinas

2.3.10 Equipamiento electromecánico

iii


a) Turbinas

b) Válvula de guarda

2.4 ESTUDIOS BÁSICOS …………………………….………………………………………………….14

2.4.1 Cartografía y topografía

2.4.2 Trabajos de campo

2.4.3 Trabajo de gabinete

2.4.3 Hidrología y Sedimentología

2.4.3.1 Las cuencas de interés

2.4.3.2 Información básica usada en el Estudio

2.4.3.3 Caracterización meteorológica

2.4.3.4 Disponibilidad hídrica superficial

a) Caudal anual medio

b) Caudales mensuales

c) Caudales garantizados a nivel mensual y diario

d) Capacidad de regulación en las cuencas del río Guadalupe y la

quebrada Shilcahuanca

e) Caudales de máximas avenidas

2.4.3.5 Estudio Sedimentológico

a) Estimación del transporte de sedimentos

b) Conclusiones

2.4.4 Estudio Geológico y Geotécnico para la Central Hidroeléctrica

Yuracyacu

2.4.4.1 Geología

A. Geología Regional

B. Geología Local

2.4.4.2 Geodinámica Externa y su Relación con las Obras Proyectadas

2.4.4.3 Geotecnia

2.4.4.4 Sismicidad

A. Capacidad Admisible

iv


CAPITULO III

3.1 DISEÑO DE LA TUBERÍA FORZADA ………………………………………………………..29

3.2 CALCULO DEL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA FORZADA

3.2.1 Consideraciones de diseño

3.2.2 Consideraciones teóricas

3.2.3 Determinación preliminar del diámetro de la tubería forzada

3.2.4 Determinación del Diámetro más Conveniente

a. Datos de cálculo

b. Metodología de Cálculo

3.3 CALCULO DEL ESPESOR DE TUBERÍA

3.4 CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA

4. CONCLUSIONES ……………………………………………………………………………………….46

5. BIBLIOGRAFÍA …………………………………………………………………………………………47

6.PLANOS

PLANO 01 (Esquema Hidráulico Yuracyacu)

PLANO 02 (Planta de Ubicación de la Tubería Forzada)

PLANO 03 (Tubería Forzada Planta)

PLANO 04 (Tubería Forzada Perfil Longitudinal)

PLANO 05 (Tubería Forzada detalle de anclajes) 1/4

PLANO 06 (Tubería Forzada Apoyos) 1/2

PLANO 07 (Tubería Forzada Apoyos)

PLANO 08 (Tubería Forzada Detalle de anclajes y secciones)

|1


INTRODUCCIÓN

El esquema del aprovechamiento hidráulico mediante la C.H. Yuracyacu Salto

Único, está basado en el aprovechamiento hídrico del río Yuracyacu con un

caudal de diseño para la tubería 2 m3/s, y de la quebrada Shilcahuanca en 0.40

m3/s, en época de estiaje, para el afianzamiento del sistema hidráulico.

El potencial hidroeléctrico está definido por una caída bruta de 428,83 m,

comprendido entre las cotas 2,346.73 msnm y 1,917.90 msnm, que origina una

potencia de 7 MW cuyo equipamiento electromecánico será constituido por dos

grupos de 3.5 MW cada uno, comprendiendo una conducción de agua de 4.67

km y una tubería forzada de 897.25 m.

El alcance de dicho Esquema hidroeléctrico comprende también el Sistema de

Transmisión, conformado por una Línea de Transmisión en 22.9 kV y las

Subestaciones de la C.H. Yuracyacu y Real Aventura.

El proyecto hidroeléctrico está sustentado fundamentalmente en las

condiciones naturales del sitio, tales como las condiciones topográficas,

geológico-geotécnicas, patrón de comportamiento cuantitativo y cualitativo de

los recursos hídricos y su distribución durante el ciclo hidrológico y, finalmente,

en las condiciones de hidráulica fluvial del cauce en el tramo de captación.

|2


CAPITULO I

FUNDAMENTOS DEL ESTUDIO

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En el Perú existe una creciente demanda de Energía Eléctrica debido al

crecimiento económico del país reflejada en mayores demandas por la industria,

el comercio y principalmente la Minería que requiere para sus operaciones de

mayores cantidades de energía. La creciente demanda de energía eléctrica,

impulsada por el crecimiento sostenido de la economía peruana, que en el año

2006 alcanzó una tasa de crecimiento del 4%, en el año 2008 alcanzó una tasa

de 11% y en el año 2013 una tasa de 5%, actualmente a pesar de la

desaceleración económica se proyecta un seguir con la tendencia de

crecimiento económico liderando el crecimiento económico en la región de

América Latina, esta coyuntura ha creado una problemática en el país; la falta

de crecimiento de la oferta eléctrica al ritmo de la demanda, que viene

repercutiendo en las restricciones del suministro y en las subidas sostenidas de

la tarifa eléctrica.

El desarrollo del Central Hidroeléctrica Yuracyacu, responde a esta creciente

falta de E.E. y su desarrollo está enmarcado en los planes de desarrollo

hidroenergético del país.

1.2. OBJETIVOS.

1.2.1. OBJETIVO GENERAL.

El objetivo de la presente monografía es el cálculo y diseño hidráulico a nivel

definitivo de la tubería forzada de la Central Hidroeléctrica Yarucyacu.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

- Determinar el diámetro más óptimo.

- Determinar el espesor de la tubería y su verificación para la condición

más extrema de operación.

|3


1.3 JUSTIFICACIÓN

Luego de la evaluación realizada, se ha podido determinar que tanto la cuenca

de Yuracyacu y la quebrada Shilcahuanca cuentan con un buen potencial hídrico,

la cual garantizará la construcción de la Central Hidroeléctrica Yuracyacu.

1.4. ESQUEMA HIDRÁULICO

El esquema de Aprovechamiento Hidroenergético aprovecha las aguas del río

Yuracyacu en 2.0 m3/s y de la quebrada Shilcahuanca en 0.4 m3/s, en época de

estiaje, a fin de afianzar las disponibilidades hídricas para la Central

Hidroeléctrica de Yuracyacu.

Este esquema comprende un desarrollo hidroeléctrico en una caída única. El

salto tiene una caída bruta de 428.83 m, comprendido entre las cotas 2,346.73

msnm y 1,917.90 msnm, y una caída neta de 417.75 m, con una potencia de

7.00 MW.

Las obras que comprende el esquema está conformado por una Bocatoma de

concreto armado y concreto ciclópeo, ubicada en la margen derecha del río

Yuracyacu en la cota 2,363 msnm, con capacidad para dar paso a una avenida de

84 m3/s, correspondientes a un período de retorno de 100 años, y para una

captación normal y en época de estiaje cuando se efectúe la limpieza de las

rejillas, la captación se hará en forma lateral mediante una ventana vertedora

ubicada en el muro derecho del canal de limpia. Esta estructura de captación

incluye un Aliviadero de Demasías para evacuar los excedentes captados,

permitiendo el paso al sistema hidráulico de un máximo de 2.6 m3/s.

El esquema integral de la central hidroeléctrica comprende el afianzamiento

hídrico mediante la captación de agua de la quebrada Shilcahuanca. Se muestra

a continuación.

|4

Fig. 1 : Esquema de la C.H. Yuracyacu

Finalmente el proyecto de la C.H. Yuracyacu queda conformado por los

siguientes componentes:

• Bocatoma

• Canal Desgravador

• Partidor

• Aforador

• Desarenador

• Canal de Conducción

• Cruce de canal con quebradas

• Sifón, cruce quebrada Shilcahuanca

• Cámara de Carga

• Aliviadero de Demasías

• Tubería Forzada

• Casa de máquinas

• Canal de descarga

• Accesos de Puente y vehicular.

|5

CAPITULO II

INFORMACIÓN BÁSICA

2.1 UBICACIÓN DEL PROYECTO Y ACCESIBILIDAD

2.1.1. Ubicación

Geográficamente, el Proyecto se desarrolla en la margen derecha del río

Yuracyacu y con la captación, a partir de la cota 2,363 msnm hasta la Casa de

Máquinas en la cota 1,917 msnm, la misma que se ubica inmediatamente aguas

abajo de la confluencia de los ríos Yuracyacu y Parcoy, muy cerca de la cabecera

del aeropuerto de Pías. El Sistema de Transmisión se desarrolla desde la Casa de

Máquinas hasta la Subestación Existente del Consorcio Minero Horizonte

(CMHSA), a lo largo del río Parcoy; parte en la margen derecha y parte en la

margen izquierda.

Fig. 2 : Ubicación del Proyecto

Políticamente, el Proyecto se ubica en el distrito de Parcoy, provincia de Pataz,

Región La Libertad.

Las áreas de influencia directa del proyecto son los centros poblados de

Yuracyacu y Retamas.

|6


En principio, el área de influencia del Proyecto es local logrando satisfacer

parcialmente, en el corto y mediano plazo, la demanda de potencia y energía de

las operaciones minero metalúrgicas del CMH.

2.1.2 Accesibilidad y ámbito geográfico del Estudio

El acceso a la zona del Proyecto por vía terrestre, tomando como punto de

referencia la ciudad de Trujíllo, es mediante una carretera de aproximadamente

365 km de longitud. Esta vía será utilizada para el transporte de materiales de

construcción, como cemento, fierro y otros insumos, así como para el

transporte del equipamiento electromecánico.

Por vía aérea el acceso puede ser desde el Aeropuerto Jorge Chávez en Lima

hasta el aeropuerto de Píaz de propiedad de la CMH en un trayecto de 1 hora

15 minutos y desde la ciudad de Trujillo hasta Píaz en 45 minutos, Píaz esta

ubicado a 40 minutos de la zona del proyecto.

2.2. ASPECTOS FÍSICOS

2.2.1. Fisiografía y Topografía.

La zona de estudio se ubica en el marco occidental de la Cordillera Oriental, al

lado derecho del valle del río Yuracyacu; presenta un valle fluvial en forma de

"V", presenta una dirección NE-SO, con laderas de fuerte pendiente y relieves;

las cotas varían de 2,100 a 2,400 msnm.

Considerando el aspecto geomorfológico regional, la zona en estudio se

encuentra en el flanco occidental de la Cordillera Oriental que corresponde a la

etapa valle, disectada por Ladera Cordillerana. Las unidades geomorfológicas

más relevantes son: Cordillera Oriental, Faja Subandina y Unidad Valle.

2.2.2. Clima

La temperatura varía a lo largo del año y de acuerdo a la altitud. En base a la

información disponible se ha estimado un valor de 12°C como la temperatura

|7


media anual de la cuenca del río Yuracyacu. En el año se tiene una temperatura

máxima media de 18.4°C y una temperatura mínima media de 3.9°C.

2.2.3. Hidrología

Se ha realizado el estudio de la cuenca del río Yuracyacu y de la quebrada

Shilcahuanca, a fin de determinar las disponibilidades hídricas para la Central

Hidroeléctrica de Yuracyacu.

Se tiene la información de evaporación total mensual de las estaciones de

Huamachuco (3,220 msnm) y Tayabamba (3.250 msnm). Los promedios

obtenidos del período 1964-2006 son 1,057.1 mm y 973.2 mm,

respectivamente.

El número de horas de sol en alturas Inferiores a 3,000 msnm es de

aproximadamente 10 horas desde abril hasta diciembre, mientras que a alturas

mayores los valores son más bajos. El máximo número de horas de sol diarias se

presenta en los meses de mayo a setiembre, cuando la formación de niebla es

menor.

La velocidad del viento mensual medida en la estación San Andrés en el período

2000 -2003 varía desde 1.3 m/s en los meses de enero y marzo hasta un máximo

de 8.2 m/s en el mes de agosto, la estación meteorológica de San Andrés se

encuentra ubicada en la intersección de las coordenadas UTM: 9’108,737.784 N;

232,009.926 E. Esta estación es de propiedad de MARSA

2.3. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El Proyecto Hidroeléctrico, además de las obras hidráulicas señaladas en el item

1.4 comprende tres conjuntos de obras:

- Obras civiles y Áreas Complementarias (comprende los componentes

hidráulicos)

- Equipamiento Electromecánico: conformado por el equipo

hidromecánico y el equipo electromecánico.

|8


- Subestaciones y Línea de Transmisión, conformado por tres

Subestaciones y una Línea de Transmisión y comprendido entre la

Subestación CH. Yuracyacu y la Subestación existente SED CMH-01. La LT

se divide en Tramo I y Tramo II.

El conjunto de obras del desarrollo hidroeléctrico permitirá la captación,

conducción y aprovechamiento del agua del río Yuracyacu, en 2.0 m3/s, y de la

quebrada Shilcahuanca, en 0.40 m3/s, en época de estiaje con la finalidad de

afianzar la disponibilidad hídrica de la Central Hidroeléctrica de Yuracyacu, Salto

Único.

La C.H. Yuracayacu tendrá una potencia total de 7.00 MW, implementado con

dos grupos de 3.50 MW cada uno.

El conjunto de Obras Hidráulicas de la Central Hidroeléctrica Yuracyacu, Salto

Único, comprende las siguientes estructuras:

• Bocatoma

• Canal desgravador

• Partidor

• Aforador

• Desarenador

• Conducción

• Cruce de canal con quebradas

• Sifón, cruce quebrada Shilcahuanca

• Captación y conducción Shilcahuanca

• Cámara de carga

• Aliviadero de Demasías

• Tubería forzada

• Casa de máquinas

• Canal de descarga

• Accesos y puente vehicular

|9


En la presente monografía se abordará el diseño de la Tubería Forzada

A continuación se efectúa una breve descripción de cada una de las estructuras

indicadas:

2.3.1. Obras de Captación

La toma se ubica en el río Yuracyacu en la cota 2,363 msnm. Es una estructura

conformada por concreto armado y concreto ciclópeo, además de un enrocado

que proporciona continuidad al barraje hasta empalmar con el cauce del río.

La estructura de la bocatoma tales como el barraje, así como los muros de

encauzamiento está diseñada para dar paso al caudal de avenida máxima en el

río que es de 84 m3/s, para un periodo de retorno de 100 años y, el caudal para

el diseño de la captación es 2.00 m3/s, pudiendo ingresar a la toma un caudal

máximo de 7.1 m3/s, cuando se produzca el caudal de avenida máxima en el río.

La altura de muros de encauzamiento también se verifica para el caudal de

avenida de 99 m3/s, correspondiente a un periodo de retorno de 500 años.

Por ser la pendiente del río 20% en la zona de emplazamiento de la bocatoma,

se ha considerado una toma del tipo Tirolesa, teniendo en cuenta, que se ha

observado además, un cauce estabilizado y con un arrastre moderado de

sedimentos.

2.3.2 Canal desgravador

Es una estructura de concreto armado de sección rectangular cerrado cuya

función es retener toda partícula sólida igual o menor a 0.30 m a lo largo del

canal y que logre ingresar por la rejilla de fondo de la captación para finalmente

ser evacuada al río en el partidor.

El primer tramo del canal desgravador que forma parte de la bocatoma tiene

una longitud de 10.30 m y la cota de piso va de 2,358.13 a 2,357.69 msnm.

|10


2.3.3 Partidor

Es una estructura de concreto armado que permite descargar el agua del río,

para la limpieza del canal desgravador o derivar el agua al sistema de

conducción. Se ubica al final del canal desgravador y sirve de conexión a éste

con el canal que va hacia el desarenador.

2.3.4 Desarenador

La conducción posee un desarenador, que va de la progresiva 0+109,97 a

0+169,82. El caudal de diseño de esta estructura es de 2.00 m3/s, el de limpieza

es 0.20 m3/s y el caudal máximo en el desarenador es 2.26 m3/s.

El desarenador consta de una sola nave con capacidad de retención de

sedimentos de 0.2 mm o más y de un canal en by-pass con un aliviadero al final

del mismo.

2.3.5. Canal de conducción del desarenador a la Cámara de Carga

Desde la salida del desarenador hasta la entrega a la cámara de carga de la

central (Salto Único), el canal de conducción va en media ladera; en la mayor

parte de la conducción el talud natural es más empinado que 35° o sea que no

es posible hacer compensación de excavación y relleno, por lo que toda la

plataforma donde se excavará la caja de canal tiene que ir en corte.

Los diferentes tipos de sección se han seleccionado de acuerdo a las

características geotécnicas del terreno en las que estará asentado el canal,

habiéndose inclusive evaluado la alternativa de totalidad del canal cubierto,

utilizando tuberías de PVC perfilados resultando algo más costoso que la de

sección trapezoidal con algunos tramos cubiertos. En su recorrido se tiene los

siguientes tipos de sección:

- Canal abierto de sección rectangular de dimensiones: 1,00 x 1,75 m,

1,00 x 1,75 m (túnel)

- Canal abierto de sección trapezoidal de plantilla 0,60 m, talud 1:1 y

|11


altura 1,12 m

- Canal en conducto cubierto, de sección circular de 1,25 m de diámetro

- Canal en conducto cubierto, de sección rectangular de dimensiones:

1,00 x 1,75 m, 1,30 x 1,40 m

En todos los tipos de sección del canal, la pendiente longitudinal considerada es

de 0,0015 m/m; es decir, 1.5 m por km, con el fin de conseguir la mayor altura

del Salto.

2.3.6 Sifón Shilcahuanca

La conducción cruza la quebrada Shilcahuanca mediante un sifón que va desde

la progresiva 2+211.75 hasta la progresiva 2+650.54; dado lo abrupto de los

flancos de la quebrada se ha seleccionado tubería de acero por acomodarse

mejor al montaje en dichas circunstancias y ser menos vulnerable a posible

caída de piedras de los taludes de corte resultantes.

Se seleccionará el diámetro a partir de una velocidad mínima que permita

arrastre de material en el conducto y que a su vez minimice la pérdida de carga;

esta velocidad es 2.5 m/s, así el diámetro obtenido es de 0.95 m, la longitud de

desarrollo del conducto es de 554.5 m y la pérdida de carga para el caudal de 2

m3/s es de 4.56 m.

A lo largo del sifón se han implementado 12 codos e igual número de bloques de

anclaje, localizados en los cambios de dirección.

La transición de salida se ubica entre la progresiva 2+647.54 y 2+650.54; tiene

3.0 m de longitud y un ancho inicial de 0.95 m, empalma con la sección

trapezoidal del canal. La cota de rasante del canal al final de la transición es

2,348.93 msnm.

La tubería irá expuesta en los flancos y enterrada en el fondo, bajo el cauce de la

quebrada Shilcahuanca.

2.3.7 Cámara de carga

|12

El canal de conducción empalma a la cámara de carga en la progresiva 4+673,19

y cota de rasante 2 345,93 msnm, siendo la sección del canal de tipo trapezoidal

y el caudal de diseño 2,0 m3/s. La cota superior de la cámara de carga es 2

347,43 msnm.

La cámara de carga tiene como dimensiones interiores una longitud de 37,30 m

y un ancho de 4,35 m. Debido a la pendiente natural del terreno de 0,52:1,0

(H:V), se ha considerado una estructura lo más robusta posible que evite

grandes cortes o grandes volúmenes de concreto.

2.3.8 Tubería forzada

Finalizado los cálculos, la tubería forzada tendrá un diámetro de 850 mm con un

espesor variable, cuyas características se aprecian en el cuadro N° 01

Cuadro N° 1 : Caracteristicas de la tubería forzada

El diseño de los anclajes y de los apoyos ha definido 11 tramos de tubería de

acero desde la Cámara de Carga, hasta la casa de máquinas divididos por 10

anclajes (con sus respectivas juntas de dilatación). Antes de llegar la tubería

forzada a la Casa de Máquinas, se divide en dos ramales (pantalón) de diámetro

400 mm que van a dar a los dos grupos generadores de la Casa de Máquinas.

Esta bifurcación está anclada en concreto.

A - B 2.42 3.11 6.00 3.14 3.14B - 1 2.42 5.17 6.00 75.50 78.64 1 - 2 45.34 7.62 8.00 86.92 165.56 2 - 3 96.73 10.48 10.00 108.03 273.59 3 - 4 156.48 12.16 12.00 73.47 347.06 4 - 5 190.73 13.10 12.00 30.28 377.34 5 - 6 210.50 15.64 15.00 81.74 459.08 6 - 7 264.48 18.86 18.00 105.67 564.75 7 - 8 332.73 22.14 22.00 125.09 689.84 8 - 9 400.73 23.07 22.00 77.82 767.66

9 - 10 417.24 23.75 25.00 111.17 878.83 10 - 11 425.17 24.01 25.00 18.42 897.25 11 - 12 429.94 24.04 25.00 10.00 907.25

LONGITUD TRAMO DE

LA TUBERÍA

(m)

LONGITUD ACUMULADA

(m)

PRESIÓN DE CARGA DE AGUA

(m)TRAMO

ESPESOR CALCULADO

(mm)

ESPESOR MÍNIMO RECOMENDADO

(mm)

|13


La tubería metálica cuenta con apoyos deslizantes ubicados cada 7.00 m, 8.00

m, 9.00 m, según el tramo que corresponde, a todo lo largo de la tubería

forzada.

En su recorrido a media ladera, la tubería forzada cruza un camino de acceso

vehicular para lo cual se ha proyectado un puente vehicular, conformado por

una losa de concreto armado apoyada en pilares de concreto ciclópeo.

2.3.9 Casa de máquinas

La casa de máquinas es una estructura aporticada con cimentación tipo losa y

zapatas; las dimensiones exteriores son 27,60 x 20,95 m con una altura de 7,50

m más la cobertura. Los muros serán de albañilería con columnas de concreto

armado de resistencia 210 kg/cm2.

2.3.10 Equipamiento electromecánico

La casa de máquinas de la central alberga dos unidades de generación, con sus

correspondientes equipos de regulación de velocidad y tensión, equipos de

control, mando, protección y medición.

a) Turbinas

Las turbinas serán del tipo Pelton, de eje horizontal y dos inyectores diseñadas

para las siguientes condiciones:

- Altura neta: 417.70 m

- Caudal nominal: 1.00 m3/s

- Potencia al eje: 3,640 kW

- Velocidad de rotación: 900 rpm

b) Válvula de guarda

Aguas arriba de cada turbina se instalará una válvula de guarda tipo esférica de

400 mm de diámetro nominal, cuya operación de cierre y abertura estará

programada en la secuencia de arranque y parada de la unidad, de tal manera

|14


que cierra cuando la unidad para y abre para poner en marcha la unidad.

2.4 ESTUDIOS BÁSICOS

2.4.1 Cartografía y topografía

Los trabajos topográficos tienen como objetivo representar la superficie

topográfica y detalles de planimetría que servirán para el diseño y construcción

de la bocatoma y desarenador, así como para el trazo de tuberías, canales y

túneles proyectados.

a) Especificaciones Técnicas

Sistema de coordenadas

- Proyección Universal Transversal Mercator (UTM)

- Datum Horizontal: WGS 84

- Datum Vertical: Nivel medio del mar

- Zona: 18

2.4.2 Trabajos de campo

Reconocimiento de terreno

Se realizó un recorrido del área en estudio a fin de definir los alcances y límites

del levantamiento y, a su vez, ubicar puntos de control geodésicos y

topográficos existentes en la zona, los cuales se usaron para realizar los trabajos

topográficos.

Control horizontal y vertical

A partir de los puntos geodésicos Yuracyacu y El Sitio, se establecieron puntos

auxiliares necesarios denominados CSL1 al CSL19 a lo largo del acceso que

comunica al aeropuerto y la zona donde se proyecta ubicar la bocatoma, para

tener una total cobertura del área de trabajo.

Previamente se verificaron las coordenadas geodésicas de los puntos base y

|15


luego se establecieron los puntos auxiliares con Estación Total, tomándose las

medidas mediante dos series de reiteración, para garantizar la precisión del

trabajo.

Levantamiento topográfico

El levantamiento del área en estudio se realizó mediante taquimetría con

Estación Total a partir de los puntos de control geodésico base y de los puntos

auxiliares topográficos antes mencionados, teniendo como inicio la zona donde

se proyecta la bocatoma y desarenador Yuracyacu, como punto medio la

quebrada Shilcahuanca, y como punto final el poblado de Yuracyacu y

aeropuerto de Pías.

2.4.3 Trabajo de gabinete

a) Cálculo de coordenadas

Se ha ejecutado el cálculo de coordenadas de todos los puntos auxiliares

establecidos para servir de apoyo al levantamiento topográfico. Se ha utilizado

como referencia las coordenadas geodésicas de los puntos Yuracyacu.

b) Procesamiento de la data topográfica

La data topográfica de los registros de memoria de la Estación Total se procesó

haciendo uso del software Autocad Civil 3D, con el cual se realizó el

modelamiento 3D del terreno, a partir del cual se procedió a generar las curvas

de nivel respectivas con equidistancia de un metro. Para el cálculo de las

coordenadas se utilizó las coordenadas de Datum WGS-84

2.4.3 Hidrología y Sedimentología

El estudio hidrológico de la cuenca del rio Yuracyacu tiene por objetivo estimar

la disponibilidad hídrica superficial de las cuencas correspondientes a las

alternativas de aprovechamiento hidroenergético estudiadas, así como la

capacidad de regulación en las cuencas comprendidas. Se determina además los

|16


caudales de máximas avenidas para adoptar los caudales de diseño de las obras

hidráulicas y sus riesgos asociados. Se establecen, también, las características

sedimentológicas de los puntos de interés.

2.4.3.1 Las cuencas de interés

Las cuencas de Interés corresponden al río Yuracyacu y a la quebrada

Shilcahuanca, afluente del río Yuracyacu. Ambas forman parte del sistema

hidrográfico del río Parcoy.

El área de la cuenca hasta la bocatoma del río Yuracyacu es de 84.27 km2 y de la

bocatoma en la quebrada Shilcahuanca es de 29.34 km2.

2.4.3.2 Información básica usada en el Estudio

No existe información hidrometeorológica dentro de la cuenca, por lo que se ha

recopilado información hidrometeorológica de las cuencas vecinas,

principalmente de las cuencas de los ríos Crisnejas y Llaucano, pertenecientes a

la cuenca del río Marañón.

Además se cuenta con información de medidas puntuales de caudales

realizados en diferentes puntos de las cuencas de estudio. Analizando los aforos

realizados, se concluye que los valores medidos en mayo, junio y julio de 2007

en la quebrada Shilcahuanca son incorrectos, así como el valor medido en enero

del 2007 en uno o todos los puntos de aforo analizados, ya que se observan

caudales mayores en las cuencas más pequeñas.

Debe señalarse que el período de medición, inferior a tres años completos, no

permite obtener estadísticas representativas con los aforos realizados, por lo

que solamente pueden ser comparados en forma referencial.

Los aforos en el río Guadalupe son comparables al caudal de la bocatoma

ubicada en el río Yuracyacu; se observa que en julio de 2007 se ha medido un

caudal de 0.52 m3/s. Los aforos del río Shilcahuanca muestran un valor mínimo

en agosto de 2007 de 0.24 m3/s.

|17

2.4.3.3 Caracterización meteorológica

El estudio pluviométrico ha permitido caracterizar la cuenca. Se analizó la

variación de la precipitación con la altitud asumiendo un mecanismo de

precipitación orográfico. En base a la precipitación media anual del período

1964-2006 de las estaciones disponibles, se intentó obtener la correlación

precipitación vs altitud, pero no fue posible encontrar una correlación

aceptable; sin embargo, es válido admitir un valor de 1000 mm como

precipitación media de las cuencas estudiadas.

2.4.3.4 Disponibilidad hídrica superficial

a) Caudal anual medio

En primer lugar, se determinó el caudal medio anual en la cuenca de estudio

mediante dos procedimientos; el primero consistente en un ajuste regional del

caudal medio anua! en función del área de la cuenca y el segundo mediante un

análisis de Zonas de Vida. Aunque el método regional y el promedio de este

método con el de Zonas de Vida dan lugar a un caudal específico que es

comparativamente alto en relación al rendimiento hídrico adoptado para la C.H.

Pías, a la luz de la comparación de los rendimientos de las estaciones

hidrométricas utilizadas, se decidió adoptar el promedio de los dos métodos

utilizados como representativo de las obras de captación de la C.H. Yuracyacu.

Los resultados obtenidos se muestran en el cuadro N° 2

Cuadro N° 2 Caudal Anual Medio

Yuracyacu 84,27 1,390 1,41 1,401Shilcahuanca 29,34 0,808 0,46 0,632Total 113,61 2,198 1,87 2,034

CuencaÁrea km2

Caudal Anual Medio

En función del Área m3/s

Según el método de las

Zonas de Vida m3/s

Adoptadom3/s

|18

b) Caudales mensuales

Para explicar la variabilidad de los caudales y obtener el caudal garantizado se

ha considerado conveniente adoptar la curva de duración adimensional de

Garganta Namora, de la cuenca del río Cajamarca, como representativa de la

variabilidad de los caudales en las cuencas estudiadas.

c) Caudales garantizados a nivel mensual y diario

Para el diseño de centrales hidroeléctricas es necesario determinar la curva de

duración de los caudales diarios del período más largo posible. En primer lugar

se calculó el caudal garantizado a partir de los caudales mensuales: luego, se

calculó el coeficiente que relaciona el caudal garantizado a nivel diario con el

caudal garantizado a nivel mensual para distintas persistencias usando las

curvas de duración de los caudales diarios de la estación Garganta Namora del

período 1968-1973 y de los caudales mensuales del mismo período, que se

muestran en el cuadro 3 Usando este coeficiente se determinó los caudales

garantizados a nivel diario en las cuencas de interés.

Cuadro N° 3 Caudales Garantizados a nivel mensual y diario en las cuencas de

interés (1964-2006) (m3/s)

Los caudales garantizados el 95% del tiempo a nivel diario son 0.202 m3/s para

la bocatoma Yuracyacu y 0.091 m3/s para la bocatoma Shilcahuanca.

MENSUAL DIARIO MENSUAL DIARIOCaudal Mínimo = 0,084 0,056 0,038 0,025Q95% 0,219 0,202 0,099 0,091Q90% 0,258 0,261 0,117 0,118Q85% 0,292 0,267 0,132 0,120Q.75% 0,361 0,294 0,163 0,133Q50% 0,947 0,753 0,427 0,340Q15% 2,705 2,670 1,220 1,204Q2% 5,341 6,204 2,409 2,799Caudal Máximo = 8,061 17,541 3,636 7,913Caudal Medio = 1,401 1,401 0,632 0,632

BOCATOMA YURACYACU BOCATOMA SHILCAHUANCA

|19


d) Capacidad de regulación en las cuencas del río Guadalupe y la quebrada

Shilcahuanca

Se analizó la capacidad de regulación en las cuencas del río Guadalupe y de la

quebrada Shilcahuanca, considerando la posibilidad de utilizar vasos naturales o

aumentar el volumen de agua almacenado en las lagunas de carácter

permanente mediante pequeñas presas o diques para regular sus descargas en

las épocas de superávit para utilizarlas en las épocas de estiaje.

En primer lugar, se identificó los posibles puntos a regular. Uno en la quebrada

Shilcahuanca, en la laguna La Perina y el resto en la cuenca del río Guadalupe,

aprovechando las lagunas Biguela o Negra, Tres Lagunas y La Laguna. Además se

considera la posibilidad de captar el agua de los afluentes al río Tres Pampas,

ubicados a la izquierda y derecha de la Laguna para captar el agua de estas

cuencas y conducirla mediante canales de conducción a la laguna mencionada,

donde sería almacenada.

Luego se procedió a calcular el volumen del almacenamiento requerido para

almacenar el caudal medio anual de cada sitio, para el cual se cumple que el

superávit anual es mayor que el déficit anual, entonces habrá agua suficiente

para regular el caudal medio durante todo el año. Dado que en los meses de

déficit los ríos no se secan existiendo un aporte de la cuenca, el volumen del

reservorio requerido es la suma de las diferencias entre el volumen de

suministro mensual y el volumen de demanda en el período de déficit. En el

cuadro N° 4 se muestra el cálculo del volumen del reservorio requerido para

regular el caudal medio anual de la cuenca.

|20

Cuadro N° 4 Cálculo del Volumen Útil del Reservorio Requerido para Regular el

Caudal Medio Anual

El volumen del reservorio requerido es igual a la suma de déficit, en el caso de

La Laguna es de 1,253 MMC. Se ha incluido también la alternativa de La Laguna

con Derivaciones Izquierda y Derecha, La Laguna, D.l. y D.D. Los resultados se

resumen en el cuadro N° 5

Cuadro N° 5 Volumen Útil del Reservorio para regular el Caudal Medio Anual

e) Caudales de máximas avenidas

Se calcularon las máximas avenidas para el diseño de las bocatomas ubicadas en

el río Yuracyacu y en la quebrada Shilcahuanca. Se calculó también el caudal de

máximas avenidas para el río Parcoy en las inmediaciones de la casa de

Laguna La Perina 0,072 1,41 0,847 1,507 0,660Lag. Biguela 0,065 1,28 0,769 1,370 0,600Tres Lagunas 0,049 0,97 0,583 1,039 0,455Embalse El Ramal 0,112 2,20 1,319 2,348 1,029La Laguna 0,136 2,67 1,606 2,858 1,253Lado Derecho Lag. La Laguna 0,181 3,56 2,137 3,804 1,667La Laguna, D.l. y D.D. 0,429 8,43 5,06 9,01 3,950

VOLUMEN ÚTIL DEL

RESERVORIO MMC

Q MEDIOm3/s

VOLUMEN ACUMULADO

EN EL PERÍODO DE SUPERAVIT

ANUAL MMC

VOLUMEN ACUMULAD

O EN EL PERÍODO DE

DÉFICIT ANUAL MMC

VOLUMEN DE

DEMANDA EN 8 MESES

MMC

Laguna La Perina 0,072 0,660Lag. Biguela 0,065 0,600Tres Lagunas 0,049 0,455Embalse El Ramal 0,112 1,029La Laguna 0,136 1,253Lado Derecho Lag. La Laguna 0,181 1,667La Laguna, D.l. y D.D. 0,429 3,950

VOLUMEN UTILDEL

RESERVORIO MMC

Q MEDIOm3/s

|21

máquinas de la C.H. Yuracyacu así como los valores de diseño para las obras de

arte en el canal.

Los resultados se resumen en el cuadro N° 6 cómo se puede observar los

caudales máximos instantáneos para períodos de retorno de 100 años para las

bocatomas de Yuracyacu y Shilcahuanca son 85 m3/s y 32 m3/s,

respectivamente.

Cuadro N° 6 Caudales Máximos Instantáneos calculados en cada Bocatoma con

el Método Hidrometeorológico

2.4.3.5 Estudio Sedimentológico

a) Estimación del transporte de sedimentos

Se consideró conveniente adoptar los valores del transporte en suspensión con

las mediciones realizadas en la estación Tingo Chico. Utilizando estos valores se

ha determinado el caudal sólido correspondiente a cada cuenca, determinando

el aporte total, en peso, de sedimentos en suspensión. Con un peso específico

de sólidos en suspensión igual a 1,350 kg/m3, se ha determinado el volumen

anual de sedimentos en suspensión.

Para determinar la relación entre el transporte de sólidos en suspensión y el de

fondo se ha considerado que según el método de Lañe y Borland (USBR) el

porcentaje de sólidos de fondo con respecto al de suspensión varía entre 5% a

12% para concentraciones menores a 1,000 ppm y con lechos compuestos por

5 49 1810 59 2220 68 2550 78 29

100 85 32500 99 371000 105 39

Bocatoma Yuracyacu

m3/s

Bocatoma Shilcahuanca

m3/s

Período de RetornoAños

|22


arcillas compactas, arenas y gravas de mediano a pequeño tamaño. En el

presente estudio se asumió el 15%. Para el cálculo del transporte de fondo se ha

considerado el peso específico de sólidos igual a 2,600 kg/m3.

Los aportes de sedimentos en transporte de fondo y en suspensión para 1 año,

para la cuenca de la bocatoma ubicada en el río Yuracyacu se tiene 25,205 t/año

y para la cuenca de la bocatoma ubicada en la quebrada Shilcahuanca se tiene

4,722 t/año.

b) Conclusiones

Los caudales medios mensuales determinados en estudios anteriores del río

Yuracyacu y Quebrada Shilcahuanca se observan sobreestimados. El estudio

efectuado por CMH reporta un rendimiento de 20 l/s/km2.

Del análisis hidrológico efectuado se obtiene los siguientes resultados:

- El caudal medio anual en el río Yuracyacu es de 1.40 m3/s y el caudal

garantizado al 95% de persistencia es de 0.20 m3/s.

El caudal medio anual en la quebrada Shilcahuanca es de 0.63 m3/s y el caudal

garantizado al 95% de persistencia es de 0.09 m3/s.

Se calculó el volumen del reservorio requerido para regular el caudal medio

anual de diferentes emplazamientos de presas. Se recomienda considerar la

alternativa de conducir el agua de los afluentes de las márgenes derecha e

izquierda del río Tres Pampas hacia La Laguna, regulando además su propia

cuenca. El caudal medio anual calculado en este caso es 0.429 m3/s y el volumen

del reservorio requerido para regularlo es 3.95 MMC.

Los caudales máximos Instantáneos para períodos de retorno de 100 años para

las bocatomas de Yuracyacu y Shilcahuanca son 85 m3/s y 32 m3/s,

respectivamente.

El caudal máximo en el río Parcoy en las inmediaciones de la casa de máquinas,

|23


para un periodo de 1,000 años es 299.3 m3/s.

Los aportes de sedimentos en transporte de fondo y en suspensión para 1 año

estimados, para la cuenca de la bocatoma ubicada en el río Yuracyacu son

25,205 t/año y para la cuenca de la bocatoma ubicada en la quebrada

Shilcahuanca son 4,722 t/año.

2.4.4 Estudio Geológico y Geotécnico para la Central Hidroeléctrica Yuracyacu

Como parte de la ingeniería básica de la C.H. Yuracyacu, se ha realizado la

evaluación geológica – geotécnica para determinar:

- Las condiciones de cimentación de: la bocatoma, partidor, desarenador,

canal de conducción, cámara de carga, tubería de presión, aliviadero y

casa de máquinas.

- La estabilidad del talud rocoso de la margen derecha del desarenador y

del talud por donde cruza el canal de conducción.

- Estabilidad del túnel de conducción y sifón.

Para tal fin se ha llevado a cabo un programa de investigaciones geotécnicas que

consistieron en la inspección técnica de las áreas de interés, excavación de

calicatas, trincheras, ensayos DPL, evaluación geomecánica del macizo rocoso y

extracción de muestras de suelo y roca para ser ensayadas en el laboratorio.

El objetivo del presente Estudio Geológico Geotécnico está orientado a conocer

las condiciones geológicas de la zona del proyecto, con el fin de aprovechar los

caudales de los ríos Guadalupe y Yuracyacu habiéndose desarrollado los

siguientes trabajos de campo: Levantamiento geológico, geodinámica externa,

estructural; geotécnicamente evaluar el subsuelo con fines de cimentación del

canal de conducción de la cámara de carga, tubería forzada, aliviadero y casa de

máquinas; del mismo se realizaron los ensayos de laboratorio respectivos y la

evaluación de la estabilidad de los taludes que involucra el proyecto.

|24


2.4.4.1 Geología

A. Geología Regional

Regionalmente las rocas que afloran en la zona del Proyecto son esquistos y

pizarras del Complejo Metamórfico del Marañón, cuerpos graníticos,

granodiorita que corresponden al batolito de Pataz y rocas sedimentarias

clásticas y carbonatadas del Cretáceo de la Formación Crisnejas; rocas areniscas,

limonitas y lutitas que pertenecen a la Formación Chota.

La característica estratigráfica, identificada a través del mapeo geológico

superficial, está compuesta por un conjunto de unidades litoestratigráficas

cuyas edades van desde el Precámbrico hasta el Cuaternario y están

representadas por el Complejo del Marañón (Pecm), Grupo Ambo (Ci-a),

Formación Lavasen (Csp-I), Formación Mitu (Ps-m), Grupo Pucará (Tr-Ji-pu),

Formación Crisnejas (Kis-cr), Formación Chota (KsP-ch) y rocas intrusivas como

granodiorita del Batolito de Pataz; estas unidades en algunos casos se

encuentran parcialmente cubiertas por depósitos coluviales (Q-co), aluviales de

quebradas [(Q-al(q)] y fluviales (Q-fl),

A través del mapeo geológico de superficie realizado en la zona de estudio, se

observó fenómenos geodinámicos que producen generalmente una

combinación de condiciones geológicas, morfológicas e hidrológicas con acción

del agua por el sistema pluvial e hidrogeológico; los fenómenos naturales que se

aprecian son: deslizamientos de masas de tierra, caída de rocas, reptaciones,

hundimientos, inundaciones y eventos, ocurridos en el pasado y en periodos

recientes.

B. Geología Local

Esta fase consistió en definir la conducción del Salto Único desde el punto de

vista geológico - geotécnico con la finalidad de dar seguridad al proyecto de la

Central Hidroeléctrica Yuracyacu.

Litológicamente la zona de estudio se encuentra conformada de la siguiente

|25


forma: el macizo rocoso del Batolito de Pataz está constituido por cuarzo

monzonita, granito, granodiorita, y roca meteorizada cubiertas por una capa de

depósitos coluviales del pleistoceno y recientes, seguida por materiales

residuales.

Estructuralmente obedece principalmente a procesos tectónicos de compresión

post -batolito, originando que las rocas intrusivas se encuentren fracturadas, lo

que ocasiona que los taludes rocosos se muestren de estables a inestables.

La deformación por esfuerzos tectónicos se manifiesta con un plegamiento

abierto y luego una tectónica tensional, originando fallas normales,

diaclasamientos, fracturamientos y agrietamientos. Se realizaron estaciones

geomecánicas con el propósito de identificar los diaclasamientos y principales

familias de afloramiento rocoso.

A continuación se describe la evaluación geológica local de conducción.

2.4.4.2 Geodinámica Externa y su Relación con las Obras Proyectadas

Se observaron fenómenos geodinámicos producidos generalmente por las

combinaciones de las condiciones geológicas, morfológicas e hidrológicas y por

la acción del agua durante el ciclo pluvial e hidrogeológico.

En el tramo I; la bocatoma se emplazará en depósitos fluvio aluviales y en la

margen derecha se aprecia una terraza de buena compacidad, en contacto con

el afloramiento rocoso" moderadamente fracturado tipo II; no se aprecia

problemas de riesgo geodinámico; aguas arriba de la bocatoma a unos 70 m se

identificó un deslizamiento antiguo, en posición estable, que ha encontrado su

grado de estabilidad y actualmente se está forestando.

El desarenador se emplaza en una terraza aluvial; el talud superior en la margen

derecha se encuentra conformado por un afloramiento rocoso fracturado tipo II,

presenta indicios de desprendimiento de rocas (caída de rocas).

En el trazo del canal de conducción se identificaron deslizamientos superficiales,

|26


agrietamientos, desprendimiento de roca, atraviesa 8 quebradas de las cuales

las que presentan problemas de filtración e inundación son la sexta y octava

quebrada. El cauce de las quebradas tiene mayor incidencia durante los meses

de lluvias (diciembre a marzo).

En el tramo II se ha identificado pendiente abrupta en el área del sifón donde

podría ocurrir desprendimiento de bloques de roca durante el proceso

constructivo. En el trazo del canal de conducción en la progresiva 2+680 se

aprecia un pequeño deslizamiento en forma de media luna; también se

identifica un sector crítico en la progresiva 3+100 desprendimiento de roca

suelta y durante el proceso constructivo se recomienda desquinchar antes de

efectuar cortes de talud.

También se identifica varias quebradas entre pequeñas y grandes actualmente

secas; el material predominante es coluvial antiguo y material de quebrada que

no presentan problemas geodinámicos.

En el sector de la tubería forzada en la progresiva 0+100 aproximadamente, en

la margen derecha, se aprecia escarpa de roca.

El sector de la casa de máquinas en épocas de avenida puede ser inundada por

el río Yuracyacu. Para su protección se recomienda reforzar el dique existente.

2.4.4.3 Geotecnia

A fin de determinar las características, propiedades y calidad de los materiales,

así como el uso del material de cada cantera, se efectuaron los ensayos

pertinentes con las muestras obtenidas en la investigación de campo. Los

ensayos se realizaron considerando las normas técnicas vigentes:

|27

Cuadro N° 7 Relación de Ensayos de Laboratorio para el Estudio de Canteras

2.4.4.4 Sismicidad

La zona de estudio se encuentra en la Zona 3 de la Zonificación Sísmica del Perú,

por lo tanto los parámetros geotécnicos correspondientes al terreno de

fundación para todas las estructuras son los siguientes:

- Tipo de Suelo S3

- Período predominante Tp = 0,9 s

- Factor de suelo S=1,4

Para la condición específica del proyecto se considera un coeficiente sísmico de

0.18 g para la evaluación de estabilidad por el método de equilibrio límite.

A. Capacidad Admisible

La capacidad admisible de los suelos granulares está dada por la fórmula de

Terzaghl y Peck (1967) en la cual se incluyen los parámetros de Vesic (1973).

Tomando en cuenta estos criterios se obtienen los siguientes resultados:

Ensayo NormaContenido de humedad ASTM D 2216Análisis granulométrico por tamizado agregado grueso ASTM C -136Análisis granulométrico por tamizado agregado fino ASTM C- 136Equivalente de arena ASTM D-2419-02Gravedad específica y absorción del agregado fino ASTM C- 128-04Gravedad específica y absorción del agregado grueso ASTM C- 127 -88Durabilidad con sulfato de sodio ASTM C- 88Peso unitario agregado grueso ASTM C-29Peso unitario agregado fino ASTM C-29Abrasión (máquina de los ángeles) ASTM - C131Impurezas orgánicas ASTM - C- 40Análisis químicos del suelo y agua ASTM - D 1889Alcali Silce ASTM - C 289-03

|28

Cuadro N° 8 Cálculo de la Capacidad Admisible por Resistencia

Donde:

Df = Profundidad de cimentación

Qu = Carga última

Qad= Capacidad admisible del suelo (con factor de seguridad de 3)

Ubicación Estructura TipoDf

(m)

BxL

(m)

Qu

(kg/cm2)

q ad

(kg/cm2)

0+0,000 al 0+021,73 Bocatoma Platea 5,00 5,00x15,00 14,80 4,90

Canal de conducción

0+021,73 al 0+053,02Conducto Cubierto Corrida 2,35 1,50x10,00 6,10 2,00

0+053,02 al 0+069,21 Planta Partidor Rectangular 3,00 2,70x5,00 9,10 3,00

0+093,20 al 0+097,94 Aforador Corrida 2,20 2,00x10,00 5,20 1,70

Platea 1,50 6,00x6,00 5,80 1,90

Platea 0,50 6,00x6,00 3,40 1,10

Corrida 2,00 1,40x6,00 4,50 1,50


0+169,82 al 0+174Canal rectangular Corrida 2,00 1,40x10,00 5,20 1,70


0+203,62 al 0+228Conducto cubierto Corrida 2,00 1,40x10,00 3,90 1,30


0+388,81 al 0+414Conducto cerrado Corrida 2,00 1,4x10,00 3,90 1,30


0+414 al 0+563Tubería Corrida 2,40 2,2x10,00 5,00 1,70


0+563 al 0+630Canal trapezoidal Corrida 1,20 0,60x8,00 1,70 0,60


0+630 al 0+750,12Tubería Corrida 2,35 2,20x10,00 3,90 1,30


0+750,12 al 0+895,43Canal trapezoidal Corrida 1,20 0,60x8,00 1,70 0,60


0+895,43 al 0+955,44Tubería Corrida 2,35 2,20x10,00 3,90 1,30


0+955,44 al 1+149Canal trapezoidal Corrida 1,20 0,60x8,00 1,70 0,60


1+149 al 1+232,36Canal trapezoidal Corrida 1,20 0,60x8,00 1,70 0,60


1+232,36 al 1+293,98Tubería Corrida 2,40 2,20x10,00 2,50 0,80


1+293,98 al 1+211,75Canal trapezoidal Corrida 1,20 0,60x8,00 2,20 0,70

Entrada al Sifón Rectangular 3,00 2,00x7,80 6,00 2,00

Anclaje 5 Cuadrada 6,00 2,50x3,50 17,10 5,70


Cuadrada 2,50 2,50x3,00 6,00 2,00

Cuadrada 2,20 3,00x4,00 5,60 1,90

Salida del Sifón Rectangular 3,00 2,00x6,50 6,10 2,00


2+650,54 al 2+840Canal trapezoidal Corrida 1,20 0,60x8,00 3,30 1,10






Anclajes 9 y 10 Cuadrada 2,00 2,60x4,00 6,70 2,20

Cuadrada 2,80 2,20x6,00 3,90 1,30

Corrida 2,00 2,20x10,00 2,90 1,00

Poza de Disipación Rectangular 4,00 2,50x10,00 10,60 3,50

Cuadrada 3,00 3,30x4,00 9,90 3,30

Corrida 2,00 3,30x10,00 6,90 2,30

Platea 2,00 6,10x9,9,0 29,5 9,80

Cuadrada 2,00 3,00x3,00 19,50 6,50

Corrida 2,00 0,80x10,00 10,50 3,50

0+109,97 al 0+169,82 Desarenador

Casa de Máquinas Casa de Máquinas

Sifón

0+211,75 al 2+650,54

Anclajes 9 y 10

Tubería Forzada

Poza 3-4

Tramo 3-4

Aliviadero de Demasías

Cámara de Impacto

|29


CAPITULO III

3.1 DISEÑO DE LA TUBERÍA FORZADA

3.1.1 GENERALIDADES

El transporte de agua de la cámara de carga hasta la casa de máquinas se efectúa

por medio de tuberías forzadas, llamadas también conductos forzados, que son

generalmente de acero. El estudio de estas tuberías comprende básicamente los

siguientes aspectos:

• Determinación del diámetro, en base a la condición de costo mínimo.

• Rendimiento hidráulico, que básicamente consiste en obtener la carga o

caída neta, que es igual a la diferencia de la caída geométrica (estática) y las

diferentes pérdidas que se producen a lo largo de la tubería.

• Verificación del espesor de la tubería forzada, en base a la presión máxima

que debe soportar.

• Colocación de las tuberías.

• Cálculo de macizos de anclaje y de apoyo.

3.2 CALCULO DEL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA FORZADA

3.2.1 Consideraciones de diseño

El diseño de la tubería forzada se efectúa comprendiendo las siguientes

consideraciones:

Definición del trazo y ubicación de macizos de anclaje

La ubicación del trazo de la tubería forzada, se ha definido de manera de obtener

una diferencia de niveles apropiado, alcanzando una potencia adecuada, así como

considerando que dicho salto se logre antes de Interferir con algún obstáculo

notable. La tarea de campo resulta ser muy importante en la definición del trazo,

habida cuenta que se observan en el terreno muchos obstáculos.

Algunas recomendaciones prácticas Indican que la ubicación de la tubería forzada

|30


debe ser sobre laderas, cuyas inclinaciones deben estar comprendidas entre 30° y

45°, de tal manera que la longitud de la tubería no resulte demasiado extensa, pero

tampoco resulte muy empinada que posteriormente dificulte el proceso de

montaje. El trazo planteado para el Salto Único responde satisfactoriamente a estas

recomendaciones.

El único inconveniente de este trazo corresponde a la cercanía con el aeropuerto

Pías, la existencia de postes de una línea eléctrica y la existencia de quebradas en la

vecindad, casi al final de la ladera. Las condiciones del suelo son las adecuadas.

3.2.2 Consideraciones teóricas

Determinación del diámetro óptimo

El cálculo del diámetro de las tuberías en general resulta indeterminado, esta

indeterminación se salva introduciendo la condición de que la tubería tenga un

costo mínimo, por ello se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

• En general, el costo de una tubería es proporcional a su longitud, función del

espesor, el espesor es función del diámetro y de la presión en la tubería, el costo

de instalación crece con el diámetro, este último es un aspecto importante

frecuentemente soslayado, sin embargo al proyecto interesa el costo de la

tubería instalada.

• Por otro lado, a mayor diámetro serán menores las pérdidas hidráulicas en la

tubería y por consiguiente la posibilidad, de obtener una potencia mayor, lo que

contrariamente sucede en tuberías de menor diámetro, pero, en estas últimas el

costo de la tubería es menor, y menores serán las anualidades de amortización

para el pago de la misma. Las cuales se calculan con la relación:

� = �. �. (1 + �) ((1 + �) − 1)⁄

Donde:

C= Costo inicial r= Interés expresado como tanto por ciento n= N° de años en que se paga la deuda

|31


• Por tanto, cuando se trata de averiguar el diámetro más conveniente que

produzca la máxima economía, se circunscribe al cálculo de diámetros poco

diferentes entre sí, dentro de un margen admisible de velocidades (2 a 8

m/s), estableciendo los costos de la tubería y de la energía perdida por

concepto de resistencia hidráulica es decir, sumando la anualidad de

amortización de la tubería con el valor de la energía que no se vende por

pérdidas, se obtiene los costes anuales totales, de éstos, el mínimo costo

corresponde al diámetro de la tubería más conveniente.

• Es de acotar, que al aumento de presión se debe aumentar el espesor o

disminuir el diámetro, encontrándose que en éste caso la solución más

conveniente es la segunda.

• Es de mencionar que, muchas veces la evaluación analítica muy refinada no

es justificable, pues, muchos de los datos considerados son inciertos, ya que

dependen de la existencia en el mercado de determinados tamaños y

espesores de tubería, incrementado a este la fluctuación de los precios,

hacen que para efectos de diseño preliminar del diámetro de la tubería sea

suficiente el empleo de algunas fórmulas experimentales, tales como las

desarrolladas por Scoby, Shoder, Hazen-Williams (este último utilizado más

en flujos de tubos de redes de agua potable) y otros de reciente vigencia

tales como el de Flamat y Mauriee Levy.

• Finalmente, la posibilidad de obtener el diámetro más económico, al margen

de las consideraciones expuestas, se presenta en la conveniencia del empleo

de una o varias tuberías. Según Baverfeld, el empleo de n tuberías en vez de

una encarece en n1/7 veces el costo del tubo único, por ello, en lo posible

para el presente proyecto se empleará una sola tubería.

3.2.3 Determinación preliminar del diámetro de la tubería forzada

a. Datos de diseño:

- Longitud de la tubería 899.70 m

- Caída geométrica 428.83 m

- Caudal de diseño 2.00 m3/s

|32

Según Shoder, fórmula que tiene la ventaja de considerar en los cálculos las

pérdidas de carga. Para tuberías medianamente lisas; se tiene:

� = 1.13 ��.��.��

� = 0.89 ��.��.��

V = Velocidad de circulación en m/s

hf = Pérdida de carga por fricción en m/km de tubería

d = Diámetro en m

Cuadro N° 9

Comentario: Los diámetros propuestos en el cuadro anterior están dentro de los

límites de las velocidades permisibles, lo que demuestra que cualquiera de éstos

diámetros se pueden adoptar prescindiendo de las restricciones de orden

económico o de eficiencia hidráulica (pérdidas de carga), lo que en realidad no

sucede así; por ello, el criterio razonable de elección como en éste caso está en

función a la eficiencia hidráulica, donde se debe conjugar adecuadamente velocidad

y pérdida por fricción en compatibilidad con la altura geométrica.

3.2.4 Determinación del Diámetro más Conveniente

Llamado también tubería de costo mínimo.

Ø D hf V hf

(pulgadas) (m) (m/1000m) (m/s) (por 899.70 m)

24 0.60960 51.7629 6.8333 46.5711

26 0.66040 34.8449 5.8224 31.3499

28 0.71120 24.1548 5.0204 21.7321

30 0.76200 17.1732 4.3733 15.4508

32 0.81280 12.4815 3.8437 11.2296

34 0.86360 9.2488 3.4048 8.3211

36 0.91440 6.9718 3.0370 6.2725

38 0.96520 5.3363 2.7257 4.8011

40 1.01600 4.1409 2.4600 3.7256

|33


La metodología seguida es la siguiente:

a. Datos de cálculo

• Long. de tubería (L) 899.70 m

• Caída bruta (HB) 428.83 m

• Caudal de diseño (Q) 2.00 m3/s

• Costo de energía vigente 0.0302 USD/kwh.

• Factor de carga estimado (Fc) 0.66

• Esfuerzo de trabajo del tub. de acero (Es) 1,518 kg/cm2.

• Peso específ. del tubo de acero (p.e) 7.85 T/m3

• Costo de la tub. de acero 3000 USD/Tn

b. Metodología de Cálculo

b.1 Potencia Generada por la Central

� = 9.81 × × !"#$%& ' × !() )$'*+$ × � × ,, �./�0 � 0/ 1�23.4 (5)

Donde:

ρ = densidad del agua en kg/m3 = 1000 kg/m3

γturbina = 0.89

γgenerador = 0.92

H= energía total en m (HB-hf)

Remplazando tenemos:

� = 8. �. 6,7 − �89, �./�0 � 0/ :5

|34


�8 = ;. < =⁄ . 1� 2?⁄

f = Coeficiente adimensional de fricción interna.

D = Diámetro de la tubería en m

v = Velocidad media en la tubería en m/s

g = Aceleración de gravedad terrestre en m/s2

Remplazando valores se obtiene

� = 16(428.83 − �8)

�8 = B899.702D9.8 E . ;. 1�

= = 45.90 ;. 1�

=

b.2 Espesor de la tubería

La tubería, sometido a esfuerzos perpendiculares al eje longitudinal, para fines

prácticos, el espesor está dado por la siguiente relación:

2 = G H =2 ;I

+ 2J ; H�� =2 ≥ 50

2 = H =2 ;I

; H�� =2 < 50

t = Espesor de la tubería en m

p = ϒHB, presión interna del agua

t' = Incremento de espesor por sobrepresión (varía de 1.5 mm a 5 mm),

adoptándose en el estudio 3 mm

K = Coeficiente de seguridad por (soldadura) que adoptaremos 0.08

fs = Esfuerzo de trabajo o Esfuerzo admisible

Para el estudio tenemos que D/t≥50

2 = G H =2 ;I

+ 2J = 0.08D1000D428.83D=2D1250D10000 + 0.003

|35


2 = 0.0014 = + 0.003

b.3. Costo Anual de la Energía Perdida

Esta se obtiene de la siguiente forma:

- Costo de producción anual de la planta en USD

Se ha estimado que la planta trabaja 8,760 horas/año, por otro lado, se asume que

el costo vigente de energía es de 0.0302 USD/kwh, de ahí se tiene:

Costo por kwh (CE) = Costo por año (CPA) / Energía vendible (Ev)

�N = �O�PQ

�O� = �N . PR

Ev = Horas de trab por año (Ha) x Potencia media anual (Pm)

La potencia media anual de la planta, en estos casos, viene a ser igual a la potencia

generada por la central.

� = 8. �. (,7 − �8)

Multiplicado por el factor de carga: �S = ;T. �

�O� = (0.0302D8760D0.66)� = 174.60 �

- Costo anual debido a pérdidas de carga por fricción

�O�; = �O�. 8. �. �8 = 174.60D8D2 �8 = 2,793.60 �8

b. 4 Costo y Amortización de la Tubería

- Costo total

�UU = �04. U.2�V (5"). �.42./2/ (�")

5" = �I D H) D <

|36


�I = X. 2. =

Vs = Volumen de acero por m de tubería

pe= Peso específ. del tubo de acero (p.e) = 7.85 Tn/m3

�UU = X D 2 D = D 7.85 D 899.70 D3000 = 66J563,860.94 D 2 D =

- Anualidad de amortización

Viene dado por:

� = �. � (1 + �)

(1 + �) − 1

C = Costo total de la tubería

r = Tasa bancaria internacional 12%

n = número de años (30)

� = 66J563,860.94 D 2 D = D 0.12 D (1.12)Y�

(1.12)Y� − 1

� = 8J263,481.16 2 D =

b.5 Costes Anuales Totales

�OU = � + �O�;

La suma de los costes de amortización y por pérdidas de carga da los costes anuales

totales, cuya gráfica vs. Diámetro es una curva tipo hiperbólica, cuyo vértice

corresponde al diámetro de tubería de costo mínimo, llamado también diámetro

más conveniente .Para mayor ilustración se adjunta la curva C.A.T. vs Ø.

Se observa que el diámetro hidráulico óptimo es 34”, lo que aproximamos a 0.85 m.

|37

Fig. 3: Gráfico CAT vs Diámetro

Cuadro 10: Resultados cálculo del Diámetro de Costo mínimo

Ø D A V 45.90(V2/D) f hf 428.83-hf P C.A.P.'f t a C.A.T

(m) m2 (m/s) m (KW) (miles) (m) (miles) (a+Cap'f)

24 0.6096 0.2919 6.8525 3535.6407 0.0132 46.5711 382.2589 6116.1430 130104.1394 0.0038 19326.2042 149,430.34

26 0.6604 0.3425 5.8388 2369.5048 0.0132 31.3499 397.4801 6359.6808 87581.3855 0.0039 21317.1472 108,898.53

28 0.7112 0.3973 5.0345 1635.8150 0.0133 21.7321 407.0979 6513.5666 60712.2645 0.0040 23366.6174 84,078.88

30 0.762 0.4560 4.3856 1158.5587 0.0133 15.4508 413.3792 6614.0678 43164.3235 0.0040 25474.6146 68,638.94

32 0.8128 0.5189 3.8545 839.0241 0.0134 11.2296 417.6004 6681.6067 31371.7303 0.0041 27641.1389 59,012.87

34 0.8636 0.5858 3.4144 619.6262 0.0134 8.3211 420.5089 6728.1422 23246.4423 0.0042 29866.1902 53,112.63

36 0.9144 0.6567 3.0456 465.5988 0.0135 6.2725 422.5575 6760.9195 17523.3714 0.0043 32149.7687 49,673.14

38 0.9652 0.7317 2.7334 355.3091 0.0135 4.8011 424.0289 6784.4622 13412.7149 0.0046 36884.6478 50,297.36

40 1.016 0.8107 2.4669 274.9314 0.0136 3.7256 425.1044 6801.6702 10408.1201 0.0048 40250.7856 50,658.91

|38


3.3 CALCULO DEL ESPESOR DE LA TUBERIA

La distribución de espesores a lo largo de la tubería forzada se determina en

función a las presiones internas que se desarrollan en la tubería, incluyendo las

sobrepresiones debidas al golpe de ariete.

A los valores del cálculo teórico de los espesores, se le proporciona un espesor

adicional por razones de seguridad, con la finalidad de asumir el nivel de

desgaste que se produzca por el uso prolongado del conducto forzado.

Los parámetros de diseño considerados en el cálculo de los espesores son los

siguientes:

Material de acero, tipo ASTM-A36, cuyo esfuerzo de fluencia es 2,500 kg/cm2.

Esfuerzo de trabajo con un factor de seguridad de 2.

Eficiencia de unión de tuberías soldadas = 0,8.

Espesores comerciales disponibles, mínimo espesor = 6.4 mm.

Sobre presión = 20 + 0,10 Hn y 25% de Hn, Hn = altura neta

Espesor adicional de 1,5 mm para tolerancia a la corrosión

Sismo de 0,20 g en dirección horizontal y 0,15 g en dirección vertical.

Coeficiente de fricción de acero sobre acero = 0,50 en el contacto de la tubería

con la plancha sobre apoyos.

|39

3.3.1 Determinación del Espesor de la Tuberia

Cuadro 11: Características de la Tubería (Plano CH -4)

3.3.1.1 Cálculo de Sobre Presión Máxima

Fórmula de Michaud:

h[\ = 2. L. vg. t

Donde:

hsp =Sobrepresión debido al Golpe de Ariete (m)

L= Longitud de la tubería (m)

v = Velocidad del regimen de agua (m/s)

t= Tiempo de cierre (s)

Se tiene la siguiente ecuación:

�I` S'a = 2?. 2 (b =342(cde�) × 3.52)

1. t = 10 seg hsp max. = 65.11 M

2. t = 15 seg hsp max. = 43.41 M

A - B A 3.14 3.14 3.14 2,346.73 2,344.31 2.42B - 1 B 75.50 61.65 78.64 2,346.73 2,344.31 2.42 1 - 2 1 86.92 70.10 165.56 2,346.73 2,301.39 45.34 2 - 3 2 108.03 90.00 273.59 2,346.73 2,250.00 96.73 3 - 4 3 73.47 65.00 347.06 2,346.73 2,190.25 156.48 4 - 5 4 30.28 22.93 377.34 2,346.73 2,156.00 190.73 5 - 6 5 81.74 61.91 459.08 2,346.73 2,136.23 210.50 6 - 7 6 105.67 80.16 564.75 2,346.73 2,082.25 264.48 7 - 8 7 125.09 105.00 689.84 2,346.73 2,014.00 332.73 8 - 9 8 77.82 76.05 767.66 2,346.73 1,946.00 400.73 9 - 10 9 111.17 110.87 878.83 2,346.73 1,929.49 417.24

10 - 11 10 18.42 17.79 897.25 2,346.73 1,921.56 425.17 11 - 12 11 10.00 9.79 907.25 2,346.73 1,916.79 429.94

12 907.25 2,346.73 1,916.79 429.94

PRESIÓN DE CARGA DE AGUA

(m)

DISTANCIA H(m)

LONGITUD ACUMULADA

(m)

COTA MAXIMA(msnm)

COTA CADA

TRAMO(msnm)

TRAMO VERTICEDISTANCIA

(m)

|40


3. t = 20 seg hsp max. = 32.56 M

4. t = 25 seg hsp max. = 26.04 M

3.3.1.2 Espesor de la Tubería

Se tiene la siguiente ecuación

0 = (fghij) kl mn op

+ 0I

Dónde:

H = Caida Bruta en m

hsm = Sobrepresión ejercida por el golpe de ariete en m

D = Diametro Tubería en m

δt = Esfuerzo de trabajo o Esfuerzo admisible

q" = P4;r0�s. �0 tVr0/u3�/

Esfuerzo de Fluencia: 2500 kg/cm2

n = Factor de Seguridad: 2

q" = �� = 1250 G?/uv�

Kf = 0.8 Eficiencia de unión (soldaduras)

es = 3 mm Espesor adicional

Con cierre de: 10 seg.

Lt = 65.11 m

Se tienen las Siguientes ecuaciones.

|41

L[\ = wx wyz

w{y … (Ec 1)

LAC = Longitud acumulada

LTA = Longitud total acumulada

0 = (, + �IS) =? :8 q"

+ 0I

Remplazando los valores:

D= 0.85 m

g= 9.81 m/s2

Kf = 0.8 Eficiencia de unión (soldaduras)

δt = 1250 kg/cm2

Tenemos la ecuación:

0 = |�� (��U + <}~) + 3 … (Ec 2)

CPT = Carga por Tramos

Cuadro 12: Resultados obtenidos para el espesor

B 0.23 3.11 6.001 5.64 5.17 6.002 11.88 7.62 8.003 19.64 10.48 10.004 24.91 12.16 12.005 27.08 13.10 12.006 32.95 15.64 15.007 40.53 18.86 18.008 49.51 22.14 22.009 55.09 23.07 22.0010 63.07 23.75 25.0011 64.39 24.01 25.0012 65.11 24.04 25.00

"e" Elegido (mm)

PUNTOLsp

( Ec 1 )

e ( Ec 2 )

|42


3.4 CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA

Tenemos:

L = 896.11 m Longitud.

n = 0.011 Coeficiente de Rugosidad de Manning para del acero.

ᶲ = 0.85 m Diámetro de la Tubería.

A = 0.569 m2 Área.

P = 2.67 m Perímetro.

Q = 2.00 m3/s Caudal.

V = 3.52 m/s Velocidad.

� = c~ = 0.21 Radio Hidráulico

Altura Inicio = 2,346.73 msnm Cota N.A. Cámara de Carga.

Altura Fin = 1,917.90 msnm Cota Eje Turbina.

PERDIDAS DE CARGA.

a) Pérdida por Rozamiento.

�8 = � � c ��/��

�8 = 0.011776

De: O = �� =� � = �

c

�8 = �8 ∗ <

�8 = 10.5523 v

|43


b) Pérdida en Rejilla y Cámara de Carga

Utilizando la fórmula de "CREAGER"

�8�� = : Q�� l

Si: v = 1.00 m/s.

k = 0.74

Remplazando datos:

�8�� = 0.0377551 v

c) Pérdida en Codos:

�� = ∑ � �� Si � = �. ��(�)�.��

α0 = 34.850 γ0 = 0.14881779

α1 = 1.400 γ1 = 0.00013905

α2 = 2.670 γ2 = 0.00056442

α3 = 5.780 γ3 = 0.00301619

α4 = 12.980 γ4 = 0.01745343

α5 = 0.000 γ5 = 0.00000000

α6 = 0.100 γ6 = 0.00000045

α7 = 7.730 γ7 = 0.00566793

α8 = 20.680 γ8 = 0.04795341

α9 = 4.100 γ9 = 0.00143158

α10 = 10.900 γ10 = 0.01194786

Σγ= 0.23699

�+ = 0.1494 v

d) Pérdida de Carga en Cono de Ingreso a Tubería:

Utilizando la fórmula de "SONIER"

�8�� = : Q�k�.�

Si: v = 3.1440 m/s

D = 0.90 m

k = 0.00132

Remplazando datos:

|44

�8�� = 0.0149632 v

e) Pérdida en Válvula Mariposa ( θ = 10°)

�8�� = : Q�k�.�

TABLA: Coeficiente de Pérdida para Válvula Mariposa

De TABLA K = 0.52

θ ° = 10

�8�� = 0.3276148 v

f) Σ Pérdidas.

∑ �� = � + � �� + �� + � ¡¡ + � ¡�

∑ �� = ��. �¢��£� ¤

g) Altura de Carga.

Cota Máxima: 2346.73 msnm

Cota Mínima: 1917.90 msnm

Altura Bruta: HB = 428.83 m

θ k A/A0

5 0.24 0.9110 0.52 0.8315 0.90 0.7420 1.54 0.6625 2.51 0.5930 3.91 0.5035 6.22 0.4340 10.80 0.3645 18.70 0.2950 32.60 0.2355 58.80 0.1860 118.00 0.1265 256.00 0.0970 751.00 0.0690 ∞ 0.00

|45


Altura Neta: HN = 417.75 m

Potencia: �.2 = ! � ,

Q = Gasto en la sección Considerada m³/s

γturbina = 0.89 Eficiencia de la Turbina.

γGenerador = 0.92 Eficiencia del Generador.

H = 417.75 m Energía Total

Pot = Potencia del Líquido en Kg m / seg

Potencia Real (PR) = 9.81.γ.nG.Q(Hb-ht) = Pot2 = 7.07579 Mw

Dos grupos de = 3.53790 Mw

�.2 = ! � ,

|46


4. CONCLUSIONES

- El cálculo y diseño hidraulico de la tuberia forzada fue realizada con el

criterio del diametro económico, obteniendose los siguientes resultados:

Diametro Optimo: 850 mm

Espesores:

PUNTO "e"

Elegido (mm)

B 6.00 1 6.00

2 8.00 3 10.00 4 12.00 5 12.00 6 15.00 7 18.00 8 22.00 9 22.00

10 25.00 11 25.00 12 25.00

- El diámetro hidráulico óptimo determinado es de 850 mm, el cual fue

determinado en función al costo de una tubería, que es función de su

longitud, espesor, el espesor, diámetro y de la presión en la tubería

- El costo de instalación crece con el diámetro, lo cual es un aspecto

importante frecuentemente soslayado, sin embargo al proyecto interesa

el costo de la tubería instalada

- La distribución de espesores a lo largo de la tubería se ha determinado

en función a las presiones internas que se desarrolla dentro de la

tubería.

|47


5. BIBLIOGRAFIA

- KROCHIN STENIN, SVIATOSLAV “Diseño Hidráulico”. Segunda Edición,

1982

- SOTELO AVILA, GILBERTO. “Hidraulica General”. Volumen 1.

Fundamentos. Edit. LIMUSA, 2013.

- ORTIZ FLORES, RAMIRO. “Pequeñas Hidroeléctricas”. Publicacion:

Bogotá. McGraw Hill, 2001.

- TRUEBA CORONEL, SAMUEL . “Hidráulica” . Publicacion: Mexico D.F.

Norgis, 1986

- NOVAK, P; MOFFAT A.I.B.; NARAYANAN, R. y NALLURI, C. “Estructuras

hidráulicas”. 2 ed. Bogotá : McGraw – Hill, 2001.

- STREETER, WYLIE. “ Mecánica de los Fluidos”. McGraw – Hill., 1979.

|48


PLANOS

C.H. YURACYACU

ESQUEMA HIDRÁULICO

ÓPTIMO DE LA TUBERÍA FORZADA DE LA C.H. YURACYACU DISEÑO HIDRÁULICO

INGENIERIA MECANICA DE FLUIDOSX CAP


SEPTIEMBRE-2014

1/25000

You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

http://www.novapdf.com

X

X

X

X

X

X

X

X

PLANO DE UBICACION DE LA




SEPTIEMBRE-2014

1/5000

N

TUBERÍA FORZADA



DESCRIPCIÓNFECHA

EMITIDO PARA APROBACIÓNA

REV. N° APROBÓREVISÓ

PUNTOS DE CONTROL

Pn

LEYENDA

UBICACIÓN

PLANTA

TUBERÍA FORZADA




SEPTIEMBRE-2014

INDICADA



2 346,73

2 301,39

2 250,00

2 190,25

2 156,00

2 082,85

2 014,00

1 946,00

1 929,49

1 916,791 917,90

2 136,23

PERFIL LONGITUDINAL

UBICACIÓN

TUBERÍA FORZADA

LEYENDA




SEPTIEMBRE-2014

INDICADA



PLANTA ANCLAJE 1

´

A - A

PLANTA ANCLAJE 2

B - B

A A B B

PLANTA ANCLAJE 3

C - C

C C

DETALLES DE ANCLAJES TUBERÍA FORZADA

UBICACIÓN

LEYENDA




SEPTIEMBRE-2014

INDICADA



D - D

D D

E - E

PLANTA ANCLAJE 5

E

E

F - F

PLANTA ANCLAJE 6

F F

DETALLES DE ANCLAJES

TUBERÍA FORZADA

UBICACIÓN

LEYENDA






PLANTA ANCLAJE 7

G - G

G G

PLANTA ANCLAJE 8

H H

UBICACIÓN

LEYENDA


TUBERÍA FORZADA






APOYOS

UBICACIÓN

TUBERÍA FORZADA

APOYO TIPO 1

CÁMARA DE CARGA

1

1

2

APOYO TIPO 1

APOYO TIPO 1

2

3

3

4

APOYO TIPO 1

LEYENDA

1

4






UBICACIÓN

APOYO TIPO 1'

APOYO TIPO 2

4

6

6

7

7

8

APOYO TIPO 1'

LEYENDA

55

APOYOS

TUBERÍA FORZADA






K K

K - KL - L M - M

L L M M

PLANTA APOYO TIPICO PLANTA APOYO TIPICOPLANTA APOYO TIPICO

K K

K - K

PLANTA APOYO TIPICO

SECCIÓN TÍPICADE APOYO

UBICACIÓN

LEYENDA

APOYOS

TUBERÍA FORZADA






SECCIÓN 4-4

SECCIÓN 1-1

SECCIÓN 2-2

SECCIÓN 3-3

UBICACIÓN

PUNTOS DE CONTROL

DETALLES DE ANCLAJES Y SECCIONES

TUBERÍA FORZADA

LEYENDA

Pn






I - I

PLANTA ANCLAJE 9

I I

J - J

UBICACIÓN

LEYENDA


TUBERÍA FORZADA






Documents

Diseño hidráulico óptimo de la tubería forzada de la