Trabajo de Investigacion Final - Geotecnia II

CAPÍTULO I: FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

DENOMINACIÓN DEL PROYECTO:

“CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL

DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA”

1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

En el área comprendida es posible apreciar el desarrollo de concurrencia acuífera a través de la catarata existente teniendo en cuenta su caudal; se tiene también como referencia el estudio del tipo de litología, estructura y geoformas, para realizar el modelo geomecánico y geológico; y ver la factibilidad para la posible construcción de la central hidroeléctrica.

1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Será posible realizar un modelo geomecánico de la zona analizando la

matriz rocosa y discontinuidades presentes en la zona para la

construcción de una central hidroeléctrica?

1.3. JUSTIFICACIÓN

En la zona de estudio se presenta la necesidad de crear una central hidroeléctrica, debido a que se encuentra en una secuencia de caída de agua a manera de catarata, la cual nos permite aprovechar su caída y su posible realización podrá se realizara analizando data tomada y distintos aspectos geológicos y geomecánicos que permitan la construcción de la hidroeléctrica.

GEOTECNIA II

CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA

1.4. OBJETIVOS

General:

Realizar la clasificación geomecánica del macizo rocoso de la zona

comprendida en la catarata del distrito de llacanora para la

construcción de una central hidroeléctrica.

Específicos:

Describir las características generales del macizo rocoso.

Describir la matriz rocosa y las discontinuidades.

Describir los parámetros del macizo rocoso.

Definir la ubicación y distribución de cada elemento para la

construcción de una central eléctrica.

1.5. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

La metodología se aplica básicamente a la investigación

misma. Estos incluyen la compilación de información bibliográfica,

tecnología disponible, aspectos económicos, así como la situación,

localización y tiempo del área de estudios, todos los cuales

influyen en la calidad de la investigación.

ETAPA PRELIMINAR DE GABINETE

En esta etapa se procedió a la compilación literaria,

principalmente el agenciamiento de libros de Geología Estructural,

Mecánica de Rocas, análisis digital mediante imágenes de satélite,

vías de acceso, además de revisión de informes y trabajos de

anteriores.

ETAPA DE CAMPO

Pág. 2

GEOTECNIA II


Se desarrolló mediante la técnica de cartografiado geológico, el

cual consistió en la identificación y delimitación de unidades geológicas

(de acuerdo a las formaciones localizadas), identificación de fallas y

fracturas, toma de rosas estructurales, análisis y cartografiado de las

estructuras geológicas, identificación macroscópica de rocas y

minerales para la ubicación de nuestra central hidroeléctrica.

ETAPA DE GABINETE

En esta etapa se desarrolló el procesamiento de datos obtenidos

en campo, redacción del informe así como la digitalización del plano

geológico, eventos geológicos, análisis del comportamiento

Geomecánico frente a esta estructura.

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Tabla N°1: Planeamiento de Trabajo y fechas de realización

Se estableció una planificación para el desarrollo del proyecto, en este cronograma se especifica cada una de la actividades llevadas a cabo en campo.

Llevándose acabo tres salidas de campo a la zona de estudio logrando recopilar toda la información necesaria así como también el recorrido de la zona de estudio.

FECHA ACTIVIDAD

19 – 05 - 12 Reconocimiento y análisis del proyecto en campo supervisado por el docente

26 – 05 - 12 Recopilación, análisis y proyección a la elaboración del proyecto en una

segunda salida por parte del grupo.

08 – 06 - 12 Trabajo y editado de la información tomada en campo en gabinete, así como

también la búsqueda de información de valor para el inicio del editado del

informe.

23 – 06 - 12 Segunda salida a campo por parte del grupo, recopilando nueva información y

data en campo; así como también la búsqueda de nuevos artículos de ayuda.

14 – 07 - 12

Inicio del editado y trabajo de los datos obtenidos en campo y laboratorio para la confección final del informe.

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GEOTECNIA II


ESTUDIOS PREVIOS:

Boletín Nº 31, Geología de los Cuadrángulos de Cajamarca, San

Marcos y Caja bamba; editado por el Instituto Geológico Minero y

Metalúrgico (INGEMMET).

EQUIPO DE TRABAJO:

Se utilizaron los siguientes:

Rayador: Instrumento utilizados para el reconocimiento de las

propiedades físicas de las muestras.

Acido: Utilizado para comprobar las composición químicas de las

muestra observables, el más utilizado es el HCl al 21 normal.

Libreta De Campo: Utilizada para la toma de datos de campo y

la para la realización de los diferentes croquis o dibujos

observados en el campo.

Picota: Instrumento utilizado para extracción de muestras en

cada salida de campo.

Lupa:10 X (10 aumentos) y 20X (20 aumentos), que nos ayudó a

reconocer los diferentes componentes minerales de las rocas.

Colores: Utilizados principalmente para diferenciar los tipos de

estratos, color de la litología en otros.

Brújula Geotécnica: Que sirvió para medir los rumbos y

buzamientos de estratos, para la realización del perfil.

Gps: ( Navegatorio) el cual fue de gran ayuda, pues nos sirvió

para ubicarnos en la zona donde se realizó el trabajo de campo a

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GEOTECNIA II


través de coordenadas UTM (Universal Transversal Mercator),

según el elipsoide internacional utilizado para la zona

sudamericana P.S.A.D 56 (Provisional South American Datum

1956)

CAPÍTULO II: ASPECTOS GENERALES

2.1. UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD

La zona de estudio se encuentra al sur-este de la ciudad de Cajamarca.

Departamento : Cajamarca.

Provincia : Cajamarca.

Distrito : Llacanora.

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GEOTECNIA II


La zona de estudio, abarca como principal carácter de trabajo la cascada existente, así como también el caudal y la estructura litológica y rocosa

presente en el área.

Coordenadas UTM

PUNTO

NORTE ESTE

1 9205500 7840002 9205500 7850003 9204500 7850004 9204500 784000

Accesibilidad:

Para llegar a la zona se hizo el siguiente recorrido:

Cajamarca-Baños del Inca-Llacanora como se puede notar en la

ruta de acceso II, a través del transporte público en un tiempo

de 20 minutos.

Ya en el lugar se prosiguió a caminar por los caminos existentes

en el lugar.

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GEOTECNIA II


Finalmente nuestro recorrido culminó en la comunidad de

Shaullo, flanco oeste del anticlinal.

También se puede llegar haciendo el siguiente recorrido por la

vía de acceso I como se puede notar en la imagen: Cajamarca- Llacanora.

2.2. CLIMA:

Temperatura Máxima Promedio: 23º C.

Temperatura Mínima Promedio: 0º C.

Temperatura Promedio: 8º C.

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Rutas de acceso que nos pueden llevar a la zona de estudio

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Precipitación:

Presentación Máxima Promedio: 618.8 mm2.

Precipitación Promedio Mensual: 51.6 mm2.

Meses De Lluvia:

Periodo Lluvioso: Diciembre, Enero, Febrero, Marzo y Abril.

Generalmente también se presenta abundante neblina.

Meses Más Lluvioso: Febrero y Marzo.

A y B presentan las temperaturas mínima anual, máxima anual y la precipitación mensual, respectivamente. Estos mapas han sido generados por interpolación de los datos climáticos de las estaciones que están dentro y cercanas a la cuenca de Cajamarca.

2.3. VEGETACIÓN:

La vegetación que predomina en el lugar son los pastos naturales y

algunos arbustos propios de la zona; siendo principalmente plantaciones de

Ciprés y Eucaliptos.

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GEOTECNIA II


2.4. HIDROGRAFÍA:

En esta área predomina el drenaje de tipo dendrítico especialmente en

el material sedimentario. Estos drenajes cuentan con agua en la mayoría

de los casos, en épocas de lluvia, por lo que el resto del año sucede lo

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Vegetación propia de la zona como eucaliptos y demás arbustos

GEOTECNIA II


contrario. Estos pequeños drenajes son afluentes de los ríos antes

mencionados los cuales llevan sus aguas al río Marañón.

En la zona es común encontrar drenajes en formación (Cárcavas) y

quebradas que ayudan a drenar el curso del agua en época de lluvias.

Predominando la erosión de fondo provocando deslizamientos y

desplomes de algunas zonas frágiles.

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CAPÍTULO III: GEOMORFOLOGÍASiendo la geomorfología una ciencia encargada del estudio de la forma

del relieve terrestre, teniendo en cuenta su génesis, los procesos

endógenos y exógenos así como la naturaleza de las rocas el clima, es

necesario estudiar la geomorfología de la zona para comprender el

desarrollo de esta en el transcurso del tiempo geológico.

Entre los agentes que dan origen a estos procesos podemos mencionar

al agua, al aire, las plantas, el hombre mismo que va modificando la

morfología del lugar provocando de alguna manera la erosión de la zona.

La morfología de la zona en cuanto a los procesos exógenos, podemos

mencionar que es producto del levantamiento Andino (Diastrofismo

Orogénico: Estos movimientos han sido rápidos, los que han producido

los fallamientos y plegamientos, resaltaremos las dos fallas de E-W y la

segunda de NE – SW que salta a la vista en la morfología del lugar.

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La imagen permite ver un drenaje, que viene a ser el lugar de interés como lo es la catarata de Llacanora

GEOTECNIA II

Foto2. Vista de una ladera erosionada cuya pendiente es mayor de 30°


En el área de estudios de distinguen las siguientes unidades

geomorfológicas (ver plano de geomorfológico altitudinal y de unidades

geomorfológicas, P-2 y P-5):

Superficies de Erosión

Terrazas

3.1- RELIEVE

El área de estudio cuenta con rasgos geográficos característicos

de la cordillera occidental, presenta una topografía muy variada, con

cumbres muy empinadas y agrestes con intensa erosión, con pendientes

altas y bajas. La zona de interés para el estudio se encuentra en el

desarrollo del rio de llacanora que forma las turísticas cataratas de

llacanora

I.1. SUPERFICIE DE EROSIÓN:

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SENW

Pendiente >= 30

GEOTECNIA II


En el área se reconocen cuatro superficies de erosión, a diferentes niveles, expuestas aproximadamente a los 2800, hasta los 3300 m.s.n.m. Las superficies de mayor altitud se caracterizan por mostrar colinas redondeadas, topografía suave, con restos de valles jóvenes, en la mayoría de las colinas se observa la meteorización producido por disolución de las rocas carbonatadas existentes en la zona. Los agentes meteóricos más predominantes son la lluvia, los vientos y los cambios de temperatura principalmente.

I.2. GEOFORMAS

Escarpes:Son caras verticales o muy inclinadas de rocas.

Cárcavas:Surcos formados por el movimiento de las aguas

provenientes de las lluvias torrenciales sobre el material

sedimentario. En los terrenos inclinados tiene proporciones

regulares.

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Superficies de erosión

Foto 3: Vista de la erosión de la zona en estudio

SW NE

SW NE

Cárcava

GEOTECNIA II


Terrazas: Cada uno de los espacios de terreno llano, dispuestos en forma de escalones en la ladera de una montaña evidenciándose con un cambio brusco de su pendiente a una más suave.

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Foto 4: Vista de una cárcava

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CAPÍTULO IV: GEOLOGÍA REGIONAL

ESTRATIGRAFÍA:

La litología del lugar está conformada por formaciones

sedimentarias pertenecientes al Cretáceo Inferior, además hay

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TERRAZA

SE NW

Foto 5: Vista de las terrazas y los escarpes originadas por desplazamiento de masas

ESCARPE

GEOTECNIA II


presencia de formaciones pertenecientes al periodo geológico del

Holoceno como los depósitos fluviales, coluviales, deluviales.

DESCRIPCIÓN DE FORMACIONES

Formación Carhuaz

Esta formación descrita por Benavides (1956), en el área tiene

aproximadamente un grosor de 500 metros con incremento hacia el

sur y disminución hacia el nor este. Consta de una alternacia de

areniscas con lutitas grises, las primeras con matices rojizos, violetas

y verdosos (característica principal para diferenciarla en el campo).

La formación Carhuaz yace con suave discordancia sobre la

formación Santa e infrayace, concordantemente a la formación

Farrat.

Edad y Correlación: probablemente las edades Valanguiniano

Superior, Hauteriviano y Barreniano corresponden a esta formación,

ya que encima se encuentra la formación

Formación Farrat

Esta formación consta de cuarcitas y areniscas blancas de grano

medio a grueso, tiene una potencia promedio de 500 m. La

formación Farrat suprayace con aparente concordancia a la

formación Carhuaz y subyace con la misma relación a la formación

Inca, dando la impresión en muchos lugares de tratarse de un paso

gradual.

Por su similitud litológica con la formación Chimú es fácil

confundirlas, siendo necesario establecer muy bien sus relaciones

estratigráficas para diferenciarlas, aunque en algunos casos

solamente por la falta de mantos de carbón es posible diferenciarla

de la formación Chimú.

Edad y Correlación: contiene impresiones de plantas regularmente

conservadas correspondientes a Weichselia Peruviana ZEILLER,

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GEOTECNIA II


Scleropteris cf. s. ellensis SALF y restos de tallos indeterminados pero

asignables al cretáceo inferior.

Formación inca

Infrayace concordantemente a la Formación Chulec y suprayace

con la misma relación a la formación farrrat. En varios lugares, se ha

observado que gradualmente se intercalan areniscas calcáreas,

lutitas ferruginosas y lechos de cuarcitas, dando en superficie una

matriz amarillenta. El color predominante es amarillo-anaranjado,

con evidente acción de limonitización .su grosor no pasa de los

100m.

Edad y correlación:

Su edad se encuentra entre el Aptiano superior y Albiano inferior.

Es una zona que presenta fósiles pero muy mal conservados por la

presencia de óxidos.

Formación Chúlec

Suprayace a la Formación Inca e infrayace a la Formación

Pariatambo. Litológicamente, consta de una secuencia bastante

fosilífera de calizas arenosas, lutitas calcáreas y margas, las que por

el intemperismo adquieren un color crema –amarillento. Su aspecto

terroso amarillento es una característica para distinguirla en campo.

Su potencia varía entre los 200-250m.

Edad y correlación

Su edad se encuentra entre el Albiano medio y el Albiano inferior, por

lo que a esta formación se la correlaciona con la Formación Crisnejas

que aflora en el valle del Marañon y también con la formación Santa

Ursula(Andes Centrales Del Perú)

Depósitos Cuaternarios

En discordancia angular sobre todas las unidades descritas

anteriormente se tiene una variedad de depósitos cuaternarios,

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GEOTECNIA II


Depósito fluvial: material depositado y acumulado por los ríos. el

tipo de material depende del estado de desarrollo del valle por

donde discurre el río, así del lugar de donde es arrancado el

material y también del lugar donde es depositado, dependiendo

también de la carga fluvial.

Depósito coluvial: material acumulado en la pendiente de los

cerros y transportado por acción de la gravedad.

Depósitos aluviales

material depositado en las depresiones generalmente

continentales transportados por los ríos.

CAPÍTULO V: GEOLOGÍA LOCAL

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GEOTECNIA II


En el área asignada se encuentran aflorando la formacion

perteneciente al Cretáceo Inferior como es la formación Farrat.

Mayoritariamente se encuentra una secuenciade cuarcitas con

arenizacas.

DESCRIPCIÓN DE LA FORMACION:

Formación Farrat: Constituida por una secuencia de cuarcitas

y areniscas blancas de grano medio a grueso con presencia de

oxidaciones debido a la acción del agua del cauce que forma

las cataratas de llacanora

Pág. 19

GEOTECNIA II


Foto Nº 6: Secuencia de cuarcitas y arenizcaz blanquecinas (Fm. Farrat).

Depósitos cuaternarios: Se componen de fragmentos de rocas

preexistentes, siendo sus agentes de transporte el agua viento y

hielo. La variedad de tamaño de sus clastos se debe a que la

acción de transporte en algunas partes es más fuertes que en

otras. Existen una variedad de depósitos cuaternarios, los

aluviales en la falda de los cerros y laderas del valle y finalmente

los fluviales en los lechos de los ríos. Estos depósitos cuaternarios

se encuentran en diferentes lugares y niveles.

Los depósitos cuaternarios está constituido por material

generalmente fino arena arcillosa a los que algunas veces se

intercalan con lentes de grava y delgados conglomerados.

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GEOTECNIA II


Foto Nº 9: Presencia de depósitos cuaternarios fluviales.

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GEOTECNIA II


CAPÍTULO VI: GEOLOGÍA

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Arenas, gravas.Limos, arcillas.Conglomerados, areniscas y arcillas rojas.Lutitas, lodolitas, areniscas finas b lanco am arillentas.Tobas dacíticas y traquiandesíticas blanquecinas.

Tobas b lanco amarillentas intercaladas con areniscas.

rojizas, aglom erados y piroclastos.

Intercalación de derrames andesíticos, tobas blanquecinas.areniscas tobáceas y conglom erados lenticulares.

Tobas b lanquecinas intercaladas con delgados lechos deareniscas y lutitas tobáceas.

Derram es y brechas andesíticas.

Conglomerados con cantos de cuarcita.

Conglomerados con cantos de calizas y areniscas rojizasCalizas, margas y lutitas gris amarillentas.

Calizas gris azuladas, m acizas, con delgadas intercalaciones

de lutitas y margas.

Calizas nodulares m acizas, margas y lu titas pardo- amari-llentas fosilíferas.Calizas gris parduscas, fosilíferas, m argas y escasosniveles de lutitas.

Lutitas grises o negras, calizas bitum inosas nodulares.

Calizas arenosas, lutitas calcáreas y margas.

Areniscas calcáreas y lim olitas ferruginosas.

Cuarcitas y areniscas b lancas.

Areniscas rojizas y cuarcitas blancas intercaladascon lutitas grises.Lutitas grises y calizas margosas.Areniscas, cuarcitas, lu titas y n iveles de carbón en la parteinferior, principalmente cuarcitas en la parte superior.

Lutitas negras, lam inares y deleznables, con intercalacio-

nes de areniscas grises y horizontes arcillosos.

Calizas gris azuladas, m acizas con nódulos

Tobas, brechas y derram es andesíticos.

silíceos.

Areniscas, lim olitas y conglom erados ro jizos.

ERATEMA S IS TE M A S ER IE ( m )GrosorUNIDAD

LITOESTRATIGRAFICAD e p . f lu v ia le s y a lu v ia le s

F o rm a c ió n C a ja b a m b a

300

D e p . la g u n a re s y g la c ia re sF o rm a c ió n C o n d e b a m b a

200

150

Gru

po C

alip

uy 2100

Formación500

Formación C elendín 200

Cajamarca

Grupo Quilquiñán

600-700

Grupo Pulluícana 700

Formación Pariatambo 150-200

Formación C húlec150

Chota

Formación

Formación Inca

500

20 0-2 50

Formación Farrat 500

Formación C arhuáz 500

Formación Santa 150-100

Formación C him ú 80-600Gru

po G

oylla

risqu

izga

Formación

Formación

500

500

Chicama

Oyotún

Grupo Pucará 700-800

Grupo Mitu 300

HOLOCENOCUATER NARIO

PLIOCENOPLEISTOCENO

MIOC EN O

C E

N

O

Z O

I

C O

NEOGEN O

PALEOGEN O

EOCENO

PALEOCENO

OLIGOC ENO

SUPERIOR

IN FERIOR

CRETAC EO

JU RASICO

SUPERIOR

IN FERIOR

MEDIO

SUPERIOR

SUPERIOR

TR IASICO

M E

S

O

Z O

I

C O

PALE

OZO

ICO PERMIANO

ORDOVICIANO

L ITO LO G IA D E SC R IP C IO N

F o rm a c ió n B a m b a m a rc a

FormaciónPorculla

Sup.

Inf.

FormaciónLlama 600

D is c . a n g .

D is c . a n g .

D is c . a n g .

D is c . a n g .

D is c . a n g .

D is c . a n g .

Dacita

Diorita

Tonalita/granodiorita

PRO

TERO

-ZO

ICO

SUP.

INF. Formación Salas ?

Complejo Olmos ?

Filitas pelíticas y tobáceas de coloresmarrones y negruzcos con algunas cuarcitashacia la parte superior.

Esquistos gris verdosos y anfibolitas.

Fig. N°2: Columna Estratigráfica

GEOTECNIA II


7.1. ESTRUCTURAS:

El área estudiada ha sido afectada por la acción de diversas

fuerzas, las cuales han producido diversas deformaciones en las

rocas, entre estos tenemos:

DIACLASAS: Divide a las rocas en bloques, sin que haya

deslizamiento. Estas diaclasas están orientadas en todas las

direcciones, distinguiéndose cierto número de familias de

diaclasas que tienen una orientación preferente y otras

irregulares.

Foto Nº 10: Se puede observar| dos familias de diaclasas de este macizo rocoso en la formación.

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Familias de diaclasas

Fam. 2

Fam. 1

Fam. 3

GEOTECNIA II


FALLAS: Otro tipo de estructuras que hemos notado son fallas. La

superficie sobre la que se ha producido un desplazamiento se

llama superficie o plano de falla.

Foto Nº 11: Se observa una falla dextrall en una intercalación de arenizca con relleno de roca triturada (Fm. farrat).

PLEGAMIENTO: Como consecuencia de las presiones a las que

son sometidas las rocas se pliegan o sufren un plegamiento.

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Plegamiento de las calizas de la

formación Chúlec

GEOTECNIA II


Foto Nº 12: Se observa el plegamiento de las calizas en la estación N°2 de la formación Chúlec.

CAPÍTULO VII: MODELO GEOLÓGICO

El Modelo Geológico del área donde se construirá cualquier estructura

de ingeniería, que para el propósito será la edificación de una planta

hidroeléctrica significa la expresión geológica real del lugar con todas

sus características litológicas, estratigráficas, geomorfológicas,

estructurales e hidrogeológicas.

Litología.- Se refiere a la clasificación geológica general. A

pesar de que el tipo de roca es usado principalmente para

identificar y correlacionar, a menudo brinda una primera y

general indicación del tipo de comportamiento.

Estructuras.-Comprende el estudio y/o mapeo de todas las

estructuras geológicas presentes en el macizo rocoso en

estudio. Todo esto dentro de un dominio estructural. Las

estructuras pueden ser (diaclasas, discontinuidades abiertas o

cerradas, fallas locales, zonales o regionales)

Caracteres geomecánico de las discontinuidades.-Este

parámetro es fundamental para el modelo geológico. Ya que

nos va a permitir conocer las características de las

discontinuidades, tales como la longitud, el ancho, el tipo de

relleno de las discontinuidades. Además de las propiedades

mecánicas de la roca (su resistencia, el ángulo de fricción, la

permeabilidad, etc.)

Hidrología.-Mediante el estudio de este parámetro podremos

comprender la importancia del cálculo de la cantidad y calidad

de aguas subterráneas que puedan afectar la estabilidad del

Pág. 25

GEOTECNIA II


macizo rocoso en estudio, cuando se quiera realizar una

excavación subterránea en dicha zona.

Sismología.-Es la rama de la geología que va estudiar los

movimientos tectónicos que ocurren dentro de la masa

terrestre, el grado de intensidad de los sismos es muy

importante conocerlos para determinar el daño que puede

ocasionar a la masa rocosa

Meteorización.- Es un proceso de desintegración mecánica o

de descomposición química que tiene lugar en los minerales o

en la roca. Los procesos de meteorización de una roca dan

como resultado minerales de diferentes propiedades y

comportamiento distinto.

Las variables y parámetros del modelo geológico se presentan a continuación en el cuadro adjunto:

Pág. 26

MODELO GEOLÓGICO

Características de la muestra de roca

intacta

Caracterización del macizo rocoso

Métodos geofísicos

Parámetros

Variables

Litología

Meteorización

Estructuras geológicas

Características geomecánicas de

las discontinuidades

Descripción de las

discontinuidades

Hidrogeología

GEOTECNIA II


CAPÍTULO VIII: MODELO

GEOMECÁNICO

Las variables y parámetros del modelo geomecánico se presentan a continuación en el cuadro adjunto:

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MODELO GEOMECÁNICO

Clasificaciones Geomecánicas

Estado de tensione de los macizos

Resistencia de los macizos rocosos

Parámetros

Variables

Calidad del Macizo Rocoso

Tensiones Naturales

Propiedades Mecánicas de las discontinuidades

Propiedades mecánicas de los

materiales

GEOTECNIA II


La caracterización del comportamiento mecánico de la masa rocosa y sus componentes, se determina mediante los ensayos de laboratorio y ensayos in-situ, cuyo objetivo es la determinación de las propiedades físico-mecánicas de la roca. En el presente trabajo sólo se han realizado los ensayos en situ para determinar la clasificación geomecánica y la resistencia de los macizos rocosos de la zona en estudio.

La clasificación de las rocas para usos ingenieriles es una tarea compleja, ya que deben cuantificarse sus propiedades con el fin de emplearlas en el cálculo de diseño. Estas clasificaciones están basadas en alguno o vario de los factores que determinan su comportamiento mecánico:

Propiedades de la matriz rocosa Frecuencia y tipo de las discontinuidades, que definen el

grado de fracturamiento, el tamaño y la forma de los bloques del macizo, etc.

Grado de meteorización o alteración Estado de tensiones en situ Presencia de agua.

La sistemática para la descripción de los afloramientos de macizos rocosos se puede resumir en las siguientes etapas:

CUADRO VIII.1: Sistematización para describir el macizo rocosos

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GEOTECNIA II


A.CLASIFICACIÓN DE LOS MACIZOS ROCOSOS DE LA ZONA

DE ESTUDIO:

Se clasificará el macizo rocoso de la estacion realizada en la zona donde se elaboraría la hidroeléctrica, utilizando la clasificación Geomecánica de Bieniawski RMR (Rock Mass Rating).

A.1. Estación 1:

Azimut: N 226°

Pág. 29

Características y propiedades a definir en campo para la caracterización del macizo rocoso

ÁMBITO DE ESTUDIO

CARACTERÍSTICA O PROPIEDAD

MÉTODOCLASIFICACIÓN

Matriz Rocosa Identificación Observación de visu y con lupa

Clasificación geológica y geotécnica

Meteorización Observación de visu Índices estándar

Resistencia Índice y ensayos de campo

Clasificaciones empíricas de resistencia

Discontinuidades

Orientación Medida directa con brújula de geólogo

Espaciado Medidas de campo Índices y clasificaciones estándar

Continuidad

Rugosidad Observaciones y medidas de campo

Comparación con perfiles estándar

Resistencia de las paredes

Martillo Schdmit.Índice de campo

Clasificaciones empíricas de resistencia

Abertura Observaciones y medidas de campo

Índices estándar

Relleno

Filtraciones

Macizo rocosoNúmero de familias de

discontinuidadesMedidas de campo Índices y clasificaciones

estándarTamaño de bloque

Intensidad de Fracturación

Grado de meteorización Observaciones de campo

Clasificaciones estándar

Formación

Farrat

Coordenadas UTM

N 9 205 334

E 784 800

GEOTECNIA II


Buzamiento: 72° NWDip Direction: N 316°

Foto N°13: Intercalación de areniscas

cuarzosas de la Formación Farrat.

A. Parámetros de Clasificación Geomecánica:

ARENIZCA CUARZOSA :

Resistencia uniaxial de la roca intacta:

CUADRO I: Cuadro de valoración de la resistencia de la roca intacta para la estación 01

Grado Descripción Identificación de campoRango aprox.

sc – MPa

R1 Roca muy débil

Desmenuzable bajo golpes firmes con la punta de un martillo de geólogo, puede desconcharse con

una navaja.

1.0– 5.0

R2 Roca débilPuede desconcharse con dificultad con una navaja, se puede hacer marcas poco profundas golpeando

firmemente con el martillo de geólogo. 5.0 – 25

Pág. 30

GEOTECNIA II


R3 Roca medianament

e dura

No se puede rayar o desconchar con una navaja, las muestras se pueden romper con un golpe firme

del martillo de geólogo.

25 – 50

R4 Roca fuerte Se requiere más de un golpe con el martillo de geólogo para romper la muestra.

50 – 100

R5 Roca muy fuerte

Se requieren varios golpes con el martillo de geólogo para romper la muestra.

100 – 250

R6

Roca extremadame

nteresistente

Solo se puede romper esquirlas de la muestra con el martillo de geólogo.

> 250

Rock Quality Designation (RQD) :

Calculado mediante la fórmula

Donde:

Calculamos:

Entonces:

Basándose en los rangos de los valores del RQD, el macizo rocoso puede ser caracterizado según la valoración siguiente:

CUADRO II: Cuadro de valoración de RQD para la estación 01

Pág. 31

Puntaje= 7

RQD (%) Calidad de la roca

100 – 90 Muy buena

90 – 75 Buena

75 – 50Mediana

50 – 25 Mala

25 - 0 Muy mala

Puntaje= 13

RQD=100e−0. 1 λ ( 0. 1 λ+1 )

λ=N ° discontinuidadesm

λ=3915

= 2 . 6

RQD=72. 12RQD=100e−0. 1∗2 .6 ( 0. 1∗2. 6+1 )

GEOTECNIA II


Valoración del RQD:

Pág. 32

GEOTECNIA II


Espaciado de las discontinuidades:

Ed1= 0.06 m - 0.2m, Ed2= 0.06 m - 0.2m, Edi= 0.06 m - 0.2m

Promedio: (Ed1 + Ed2+ Edi) /3 = 0.06 m = 6cm.

CUADRO III: Cuadro de descripción del espaciado para la estación 01

Pág. 33

Valoración= 14

Descripción

Espaciado

mm cm

Extremadamente cerrado < 20 < 2cm

Muy cerrado 20 - 60 2cm – 6cm

Cerrado 60 - 200 6cm – 20cm

Moderado 200 - 600 20cm – 60cm

Espaciado 600 - 2000 60cm - 2m

Muy espaciado 2000 - 6000 2m - 6m

Extremadamente espaciado > 600 > 6m

GEOTECNIA II


En este tercer parametro para calcular el RMR, el espaciado de las discontinuidaes esta entre 0.2 a 0.6 m,por lo tanto tiene un puntaje de 10.

Puntaje =10

Condición de las discontinuidades:Para describir la condición de las discontinuidades se tendrá en cuenta la siguiente guía:

CUADRO IV: Cuadro de valoración de descripción de las discontinuidades para la estación 01

REGLAS PARA LA CLASIFICACION DE DISCONTINUIDADES (Condición)

Persistencia

(longitud)

Puntaje

< 1 m

6

1 – 3 m

4

3 – 10 m

2

10 – 20 m

1

> 20 m

0

Pág. 34

GEOTECNIA II


Separación

(abertura)

Puntaje

Ninguno

6

< 0.1 mm

5

0.1 – 1.0 mm

4

1 – 5 mm

1

> 5 mm

0

Rugosidad

Puntaje

Muy rugoso

6

Rugoso

5

Ligeramente rugoso

3

Liso

1

Espejo de falla

0

Relleno

Puntaje

Ninguno

6

Relleno duro <5

mm

4

Relleno duro >5

mm

2

Relleno suave <5

mm

2

Relleno suave >5 mm

0

Alteración

Puntaje

Inalterado

6

Ligeramente

alterado

5

Moderad. Alterado

3

Altamente alterado

1

Descompuesto

0

Agua Subterránea:

Condiciones generales: Seco - Húmedo

Clasificación Geomecánica RMR (Bieniawski, 1989):

CUADRO V: Parámetros de Clasificación Geomecánica RMR con sus valores:

PARÁMETROS DE CLASIFICACIÓN Y SUS ÍNDICES

Pág. 35

Puntaje= 12

GEOTECNIA II


Parámetros Rango de valores

1

Resistencia de la

roca intacta

Carga puntua

l

>10MPa

4-10MPa

2-4MPa

1-2MPa

Se requiere pruebas decompr. uniaxial.

Resist. Comp. Uniax.

> 250MPa

100 -250MPa

50 – 100MPa

25 - 50MPa

5 - 25MPa

1 - 5MPa

< 1MPa

Índice 15 12 7 4 2 1 0

2RQD

90 – 100

75 – 9050 – 75 25 – 50 < 25

Índice 20 17 13 8 3

3Espaciado de las discontinuidades

> 2 m0.6 – 2

m200 -

600 mm60 - 200

mm< 60 mm

Índice 20 15 10 8 5

4

Condición de discontinuidades.

Superficies muy

rugosasNo

continuasSin separaciónParedes

de roca

inalteradas

Superficies

ligeramente

rugosasSeparación < 1

mmParedes de roca

ligeramente

alteradas

Superficies

ligeramente

rugosasSeparación < 1

mmParedes de roca

altamente

alteradas

Superficies de espejo de falla

o gouge< 5 mm

de espesor

o separación 1 – 5

mm. Continu

a

Suave gouge> 5 mm de espesor o separación > 5 mm. Continua.

Índice 30 25 20 10 0

5

Agua s

ubte

rránea

Flujo para 10 m de túnel

(l/m)

Ninguno

< 10 10 - 25 25 - 125 > 125

Presión de agua en la

discontinuidades/esfuer-zo

principal mayor s

0 < 0.1 0.1 – 0.2 0.2 – 0.5 >0.5

Condiciones generales

Completame

nte seco

Húmedo Mojado goteo Flujo

Índice 15 10 7 4 0

Sumamos las puntuaciones: 7 + 14 + 10 + 21 + 11= 63

Entonces:

Luego clasificamos al macizo rocoso a partir de la evaluación Total, teniendo en cuenta el siguiente cuadro:

Pág. 36

14

RMR= 63

21

11

CLASE I II III IV V

TIEMPO DESOSTENIMIENTO

Y LONGITUD

10 años con 5mde vano

6 meses con 4mde vano

1 semana con 3mde vano

10 horas con1.5m de vano

10 minutos con0.5m de vano

COHESIÓN (KPa) > 400 300 - 400 200 - 300 100 - 200 < 100

ÁNGULOFRICCIÓN

> 45° 35° 45° 25° 35° 15° -. 25° 15°

GEOTECNIA II


CUADRO VI: Tipos de Macizos Rocosos:

Según la Clasificación Geomecánica RMR (Bieniawski) la calidad del macizo corresponde a la Clase II, definida como buena.

Teóricamente el macizo Rocoso que corresponde a la estación realizada, presenta las siguientes características:

CUADRO VII: Características del Macizo Rocoso de la Estación:

GSI (Geological StrengthIndex):

Se ha estimado el índice geológico de resistencia, GSI, en base a una descripción geológica del macizo rocoso:

Pág. 37

TIPOS DE MACIZO ROCOSOS A PARTIR DE LA EVALUACIÓN TOTAL

PUNTUAL 100 – 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 < 21

TIPO DE ROCA I II III IV V

DESCRIPCIÓNMuy

BuenaBuena Regular Mala

Muy Mala

GEOTECNIA II


CUADRO VIII.11: Caracterización del macizo Rocoso para determinar su resistencia

Pág. 38

GEOTECNIA II


Estructura del Macizo Rocoso: Bloques IrregularesCondición del Frente o de la Superficie: MediaPuntaje correspondiente: 50 - 60

Estimación del módulo de deformación empírico del macizo rocoso:

CUADRO VIII.12: Criterios empíricos para estimar el módulo de deformación de los macizos

Pág. 39

GSI= 53

GEOTECNIA II


Como el macizo rocoso de la estación posee un RMR = 63, entonces podemos utilizar el primer criterio del cuadro adjunto de modo que:

El módulo de deformación empírico del macizo rocoso es:

Criterio de Rotura:

Criterio de rotura de Hoek y Brown generalizado:

Está dado por la siguiente expresión:

Donde mbes un valor reducido de la constante del material miy está dado por:

Donde GSI (Geological StrengthIndex) es una clasificación geomecánica (Hoek, 1994; Hoek, Kaiser y Bawden, 1995), s y a son constantes del macizo rocoso dadas por las siguientes relaciones:

Pág. 40

E= 26 GPa

E=2RMR−100

E=26GPa

E=2×63−100

GEOTECNIA II


D es un factor que depende sobre todo del grado de alteración al que ha sido sometido el macizo rocoso por los efectos de las excavaciones (mecánicas o por voladuras) o por la relajación de esfuerzos. Varía desde 0 para macizos rocosos in situ inalterados hasta 1 para macizos rocosos muy alterados.

Fig.VIII.1: Representación del criterio de rotura de Hoek&Brown y Morh Coulomb, en el espacio de tensiones normal y tangencial; así

como en el de tensiones principales para la estación:

Pág. 41

GEOTECNIA II


Direcciones Principales de Agrietamiento:

El análisis se realizó utilizando el software DIPS, con el cual se muestran las direcciones principales de agrietamiento o las direcciones de las familias de diaclasas:

Pág. 42

GEOTECNIA II


El máximo esfuerzo presente, lo encontramos en dirección E – W; teniendo una tendencia de rotura en dirección N –S.

CAPÍTULO IX: MODELAMIENTO DE LA HIDROELÉCTRICA

Proyectar, construir y poner en marcha una pequeña central hidroeléctrica no es tarea fácil. Para hacerlo hay que tomar en consideración múltiples aspectos del problema, desde la elección del sitio adecuado hasta la explotación del aprovechamiento. Todo ello exige un amplio espectro de conocimientos sobre ingeniería, financiación, y relaciones con la Administración. Esta guía reúne todos esos conocimientos de forma que el inversor potencial pueda seguir paso a paso el camino que le conducirá al exit9o final.

Pág. 43

GEOTECNIA II


La guía está dividida en nueve capítulos. Una vez conocidos, por el capítulo1, losconceptos básicos – tales como la definición de lo que es una pequeña centralhidroeléctrica, los tipos de esquemas existentes y la forma de explotar el recurso hidráulico - y la forma en que está organizada la guía, los capítulos siguientes – del 2ºal 9º - describen los pasos que hay que dar para evaluar el aprovechamiento y decidir si debe o no proceder a realizar un estudio de viabilidad. Los aspectos básicos a considerar son:

- Topografía y geomorfología del sitio.- Evaluación del recurso hídrico y su potencial de generar de energía.- Elección del sitio y del esquema básico del aprovechamiento.- Selección de las turbinas y generadores, así como de sus equipos de control.- Evaluación del impacto ambiental y estudio de las medidas para su mitigación.- Evaluación económica del proyecto y su potencial de financiación.- Marco institucional y procedimientos administrativos para obtener las autorizaciones.

La lectura de esta guía permitirá, al desarrollador potencial, entender y aprender que es lo que tiene que hacer, y que pasos tiene que dar para llegar a explotar un aprovechamiento de pequeña hidráulica.

CAPITULO 1: EVALUACION DEL RECURSO HIDRICO

3: EVALUACION DEL RECURSO HIDRICO.............................................................453.1 Introducción.................................................................................................453.2 Registros de datos hidrológicos ....................................................................463.3 Medición directa del caudal..........................................................................473.3.1 Medición del área y la velocidad. ...................................................473.3.2 Aforo por dilución...........................................................................523.3.3. Mediante estructuras hidráulicas....................................................543.3.4 Medida del caudal por la pendiente de la lámina de agua. ............553.4 Régimen de caudales ....................................................................................56

Pág. 44

GEOTECNIA II


3.4.1 Hidrograma ....................................................................................563.4.2 Curva de caudales clasificados (CCC)............................................573.4.3 Curvas estándar de caudales clasificados .......................................583.4.4 Curvas de caudales clasificados en tramos no aforados .................593.5 Presión del agua o salto ................................................................................663.5.1 Medida del salto bruto ....................................................................663.5.2 Estimación del salto neto ................................................................673.6 Caudal ecológico o caudal reservado ...........................................................693.7 Estimación de la energía generada ...............................................................693.7.1 Variación del salto con el caudal y potencia de la turbina..............713.7.2 Almacenamiento diario para turbinar en horas punta .....................733.8 Energía firme ...............................................................................................743.9 Crecidas ........................................................................................................743.9.1 Crecida de diseño...........................................................................743.9.2 Estimación de la crecida de proyecto.............................................76

3: EVALUACION DEL RECURSO HIDRICO3.1 IntroducciónUn aprovechamiento hidráulico necesita, para generar electricidad, un determinadocaudal y

un cierto desnivel. Se entiende por caudal la masa de agua que pasa, en untiempo

determinado, por una sección del cauce y por desnivel, o salto bruto, la distancia, medida

en vertical, que recorre la masa de agua – diferencia de nivel entre la lámina de agua en la

toma y en el punto donde se restituye al río el caudal ya turbinado.

Pág. 45

GEOTECNIA II


Este salto puede estar creado por una presa, o conduciendo el agua, derivada del curso de

agua, por un canal más o menos paralelo a su curso, de muy poca pendiente con una

perdida de carga pequeña, hasta un punto desde el que es conducida a la o las turbinas por

una tubería a presión, o tubería forzada. Al proyectista se le presentan multitud de

configuraciones posibles para explotar el potencial de un determinado tramo de río, y debe

escoger, basado en su experiencia y en su talento, aquella que optimice ese potencial.

En la figura presentada de la zona de trabajo, el agua, al fluir desde el punto A al punto B, y

sea cual sea su recorrido intermedio - el propio curso de agua, un canal o una tubería

forzada - pierde energía potencial de acuerdo con la ecuación

P=QHgγ

En la que P es la potencia, en Kw. pérdida por el agua;

Q el caudal medido en m3/s,

Hg el salto bruto en m

γ el peso del agua (9,81 KN/m3).

El agua, en su caída, puede seguir el cauce del río, en cuyo caso el potencial se disipará en

fricción y turbulencia, lo que se traducirá en una elevación marginal de la temperatura del

agua. O puede circular de A a B por una tubería en cuya extremidad inferior está instalada

una turbina. En este caso la potencia se utiliza principalmente para accionar la turbina –

generando energía eléctrica - aunque una pequeña parte se disipa en vencer la fricción para

poder circular por las conducciones. Un buen diseño será aquel que minimice la disipación

de potencia durante su recorrido entre A y B, para que sea máxima la disponible para

accionar la turbina.

Para valorar el recurso hídrico hay que conocer como evoluciona el caudal a lo largo del

año – lo cual no se pudo verificar puesto que el tiempo de análisis para la eralizacion de la

construcción de la centra es limitado, siendo esto el principal factor limitante.

Pág. 46

GEOTECNIA II


No es fácil sin embargo que, dado el tamaño de

los ríos sobre los que se construyen estos

aprovechamientos, puedan encontrarse registros

de caudales para el tramo en cuestión. Si no

existen habrá que acudir a la hidrología, que nos

permitir á conocerlos con suficiente aproximación, bien sea por medición directa o

indirecta, bien sea por cálculo a partir de los factores climáticos y fisiográficos de la cuenca

de captación.

Medición directa del caudal

Si no existen series temporales para el tramo de río en estudio, y se dispone de tiempo para

ello, se pueden medir los caudales a lo largo de un año como mínimo ya que una serie de

medidas instantáneas no tienen ningún valor. Para ello puede hacerse uso de diversas

opciones.

Pág. 47

Esquema de un pequeño aprovechamiento

A

GEOTECNIA II


Curvas de caudales clasificados en tramos no aforados

Si no existen series fiables de caudales para el tramo escogido, ni para tramos de ríos

cercanos con características similares que permitirían obtenerlas por la relación de áreas de

cuencas de captación e intensidad de precipitaciones, habrá que recurrir a la hidrología que

utiliza las características fisiográficas de la cuenca de captación, la intensidad de las

precipitaciones y los valores de evapotranspiración, para dibujar la CCC que defina el

régimen de caudales.

Cuenca de captaciónUna cuenca de captación es un territorio geográfico cuyos límites son las crestas de las

montañas, que en realidad constituyen las divisorias de aguas. La cuenca de captación es

por tanto un territorio aislado, desde un punto de vista hidrológico, que funciona como un

colector encargado de recoger las precipitaciones y transformarlas en escurrimientos.

Pág. 48

Medida del nivel de agua en estación de aforo

GEOTECNIA II


La cuenca está limitada por una línea

imaginaria que la separa de las cuencas

adyacentes y distribuye el escurrimiento

originado por la precipitación que en

cada sistema de corrientes fluye hacia el punto de salida de la cuenca o exutorio B.

Presión del agua o salto

Medida del salto brutoEl salto bruto es la distancia vertical H, entre los niveles de la lámina de agua, medidosen la toma de agua y en el canal de descarga.

Pág. 49

A

B

Esquema de una cuenca

15 m

GEOTECNIA II


ESTRUCTURAS HIDRAULICAS

5. ESTRUCTURAS HIDRAULICAS...........................................................................1065.1 Introducción ................................................................................................1065.2 Presas ..........................................................................................................1065.2.1 Presas de tierra ............................................................................. 1075.2.1 Presas de tierra .............................................................................1075.2.2 Presas de hormigón.......................................................................1085.2.3 Cargas y estabilidad de una presa de gravedad............................ 1095.2.4 Seguridad de la presa ................................................................... 1105.3 Azudes y aliviaderos................................................................................... 1115.3.1 Estructuras fijas ............................................................................1125.3.2 Estructuras móviles ......................................................................1145.3.3 Otros tipos de aliviaderos .............................................................1155.4 Estructuras para disipar energía.................................................................. 1215.5 Estructuras de toma de agua .......................................................................1225.5.1 Generalidades. ..............................................................................1225.5.2 Tipos de tomas de agua ................................................................1235.5.3 Perdidas en la cámara de carga ....................................................1275.5.4 Vorticidad ....................................................................................1285.5.5 Rejillas .........................................................................................1305.6 Trampas de sedimentos ...............................................................................1335.6.1 Generalidades ...............................................................................1335.6.2 Eficiencia de las trampas .............................................................1345.6.3 Diseño de la trampa .....................................................................1345.7 Válvulas y compuertas.. ..............................................................................135103

Pág. 50

32 m

Esquema de tuberias

GEOTECNIA II


Guía para el desarrollo de una pequeña central hidroeléctrica ESHA - 20065.8 Canales abiertos ..........................................................................................1405.8.1 Diseño y dimensionado ................................................................1405.8.2 Excavación y estabilidad ..............................................................1445.9 Tuberías forzadas. .......................................................................................1485.9.1 Disposición general y elección de materiales. .............................1485.9.2 Diseño hidráulico y requisitos estructurales ................................1515.9.3 Apoyos y bloques de anclaje ........................................................1625.10 Canal de retorno ........................................................................................162

ESTRUCTURAS HIDRAULICASIntroducción

Un pequeño aprovechamiento hidráulico incluye un número de estructuras, cuyo diseño

viene condicionado por el tipo de esquema, las condiciones locales, el acceso a los

materiales de construcción e incluso por las tradiciones arquitecturales del país o región. A

continuación se indican las estructuras más corrientes en un aprovechamiento hidráulico:

• Estructura de derivación.

o Presa o azud

o Aliviadero

o Dispositivos para disipar la energía

o Pasos de peces

o Alimentadores del caudal ecológico

• Conducciones hidráulicas

o Toma de agua

o Canales

o Túneles

o Tuberías forzadas

o Casa de maquinas

Pág. 51

GEOTECNIA II


A continuación se discuten los criterios de diseño y las soluciones más utilizadas para

estas estructuras.

Presas

Las presas y azudes se utilizan fundamentalmente para derivar agua del cauce del río al sistema de

conducciones hidráulicas del aprovechamiento. Las presas también pueden utilizarse para

aumentar el salto necesario para generar la energía requerida. La elección del tipo de presa

viene en gran medida condicionada por las condiciones topográficas y geotécnicas del sitio.

Para el estudio creemos y de mejor calidad las presas de hormigo como son las siguientes o

de contrafuertes

Las presas de hormigón presentan también sus inconvenientes que en general corresponden

a las ventajas de las presas de materiales sueltos:

• Son exigentes en lo que se refiere a las fundaciones

• Los materiales empleados tienen requerimientos más estrictos que los de los empleados

en las presas de escollera, requieren grandes cantidades de cemento, que en presas

pequeñas hay que transportar desde lejos, y el proceso es discontinuo difícilmente

mecanizable y caro.

Pág. 52

GEOTECNIA II


aliviaderos

La forma y tamaño del aliviadero controla el caudal que pasa sobre el y define la relación

entre la altura de la lamina de agua, aguas arriba del aliviadero y el citado caudal.

Pág. 53

PRESA DE CONTRAFUERTES

ALIVIADERO

GEOTECNIA II


La curva del perfil es el de la trayectoria que seguiría la cara inferior de una lámina de agua, al caer libremente al verter sobre un muro vertical de cresta ancha.

EVALUACIÓN ECONÓMICA

Demanda Eléctrica

De acuerdo con la evolución de los indicadores macro económicos nacionales se advierte un crecimiento anual del PIB de 0,4 % para 1988, en el orden de -7,3% en 1999, de 2,3% en el 2000 y de 5,2% en el 2001, aunque este último dato es preliminar.

ESCENARIOS DE CRECIMIENTO DE LA DEMANDA ELÉCTRICA

(EN PORCENTAJE)

EXPECTATIVA MENOR MEDIO MAYOR

Cobertura urbana año 2002 96.00 96.40 96.40

Cobertura rural año 2002 55.30 56.80 59.10

Cobertura nacional año 2002 80.60 81.80 83.00

PIB anual medio, año 2002 4.10 5.10 5.90

Cobertura urbana año 2011 96.80 98.00 98.10

Cobertura rural año 2011 58.10 67.40 79.30

Cobertura nacional año 2011 83.90 87.60 91.20

Pág. 54

ALIVIADERO OGEE ANTES DE SU PUESTA EN MARCHA

GEOTECNIA II


PIB anual medio, año 2002-2011 3.90 4.90 6.10

CRECIMIENTO ANUAL FACTURADO

AÑO RESIDENCIAL

33.80%

COMERCIAL

16.40%

INDUSTRIAL

35.70%

ALUMBRADO

PÚBLICO

Y OTROS

14.10%

TOTAL

100.00%

2002 3.026 1.444 2.452 1.606 8.528

2003 3.293 1.568 2.712 1.674 9.247

2004 3.590 1.710 3.047 1.755 10.102

2005 3.816 1.821 3.338 1.815 10.790

2006 4.020 1.921 3.626 1.863 11.430

2007 4.210 2.109 3.930 1.910 12.069

2008 4.396 2.118 4.240 1.951 12.705

2009 4582 2.215 4.556 1.990 13.343

2010 4.769 2.310 4.885 2.027 13.991

2011 43961 2.407 5.227 2.062 14.657

CRECIMIENTO

2003-2011

5.60% 5.80% 8.80% 2.80% 6.20%

Tarifas de Mercado

En cuanto a la evolución del mercado eléctrico se refiere, las tarifas medias al consumidor final experimentaron un marcado deterioro de su

Pág. 55

GEOTECNIA II


valor durante 1999, como consecuencia de la fuerte depreciación, anterior a la dolarización , cayendo desde un nivel de 5,7 ctvs US $/Kwh, a 2,5 ctvs US $/Kwh. a inicios de 2000.

Ante esta circunstancia, el CONELEC implantó una política tarifaria que permita llegar a los precios reales, en el orden de 9,48 ctvs US $/Kwh hasta finales de 2002; esto como proyecto, ya que por Decreto Presidencial se congelaron las tarifas hasta diciembre de 2002.

A futuro, el CONELEC irá actualizando las proyecciones del mercado, teniendo en cuenta los resultados de los períodos previos, las condiciones macro económicas del país y especialmente las previsiones y estudios que deben presentar el CENACE, TRANSELECTRIC, las distribuidoras y los grandes consumidores.

En los Artículos 53 y 57 de la Ley de Régimen del Sector Eléctrico, se asigna al CONELEC la facultad de fijar y aprobar los pliegos tarifarios que deben regir para la facturación a los consumidores finales. Las tarifas de transmisión y distribución se fijarán y publicarán anualmente, así como sus fórmulas de reajuste. Entrarán en vigencia el 30 de octubre del año que corresponda.

Las tarifas incorporadas a estos pliegos tarifarios deben cubrir:

1. Los precios referenciales de generación;2. Los costos medios del sistema de transmisión; y3. El valor agregado de distribución (VAD).

El Directorio del CONELEC, mediante Resoluciones N° 245/01 de septiembre 27 y 254 de octubre de 2001, procedió a la aprobación de la estructura tarifaria del sector y entre otras medidas resolvió lo siguiente:

Pág. 56

GEOTECNIA II


1. Aprobar el Precio Unitario de Potencia para Remuneración (componente de potencia), de US$ 5,70 / kW-mes.

2. Aprobar el Precio Referencial de Generación Estabilizado (componente de energía en la barra de mercado) por un valor de US$ 0,0416 / Kwh., valor que ha sido determinado sobre la base del estudio entregado por el CENACE.

3. Aprobar los Factores de Nodo entregados por el CENACE.

4. Aprobar la Tarifa de Transmisión, que deberá ser pagada por cada distribuidor o gran consumidor, por el valor de US$ 3,10 / Kwh.-mes de demanda máxima no coincidente registrada en las barras de entrega al distribuidor o gran consumidor, en el mes que corresponda, de conformidad con la información entregada por la Empresa de Transmisión TRANSELECTRIC.

13.4 Niveles tarifarios para el cuatrienio Noviembre 2001-Octubre 2005: Período de estabilización

El pliego tarifario aprobado por el CONELEC, establece la tarifa promedio aplicable al cliente final durante cuatro años (hasta octubre del año 2005), período llamado de estabilización.

Sin embargo, de acuerdo a la Ley, el CONELEC fijará y publicará los cargos tarifarios en forma anual, los cuales serán en función de la revisión anual de los Costos Medios del Sistema de Transmisión CMST y del VAD.

Pág. 57

GEOTECNIA II


Según el estudio tarifario presentado al Directorio de CONELEC en septiembre de 2001, los costos medios de generación considerados en el país tuvieron un comportamiento que encajaba dentro de las proyecciones que para el sector se había realizado.

En la aprobación final de los pliegos, en octubre de 2001, se formalizó el ajuste al costo fijo por comercialización, que forma parte de la distribución, optando por el valor promedio del conjunto de empresas y no por el de la empresa con menor costo. Esto significa que el promedio por distribución quedó en 4,22 ctvs. US $/Kwh por lo tanto, la tarifa promedio objetivo es de 10,40 ctvs US $/Kwh. El ajuste a dicha tarifa, necesaria para cubrir los costos reales, se ha programado hacerla en forma mensual, lo que implica un incremento medio mensual del orden de 2%.

COSTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ANUALES US $

N° DESCRIPCIÓN VALOR VALOR

MENSUAL ANUAL

1 PERSONAL ADMINISTRATIVO EN QUITO

1.1 Jefe despacho de carga (1/4 de tiempo) 500 6,000

1.2 Administrador y ventas ( tiempo completo) 1,200 14,400

1.3 Secretaria 300 3,600

1.4 Mensajero 200 2,400

1.5 SUBTOTAL 1 26,400

Pág. 58

GEOTECNIA II


1.6 CARGAS SOCIALES (promedio) 40.00% 10,560

1.7 TOTAL 1 36,960

2 PERSONAL EN LA PLANTA

2.1 Jefe de la Planta (tiempo completo) 2,000 24,000

2.2 Operadores (4) 4,000 48,000

2.3 Técnicos electromecánicos (2) 2,000 24,000

2.4 Mantenimiento (4) 1,600 19,200

2.5 Chofer (2) 600 7,200

2.6 SUBTOTAL 2122,40

0

2.7 CARGAS SOCIALES (promedio) 40.00% 48,960

2.8 TOTAL 2171,36

0

3OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA PLANTA

3.1 Oficinas 200 2,400

3.2 Vehículos:

3.2.1 2 (4x4) depreciado en 5 años 10,000

3.2.2 Mantenimiento y combustible 300 3,600

3.3 Materiales y partes de rutina de O&M ( 1.27%) 2,000 24,000

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GEOTECNIA II


3.4 Reparaciones mayores y reemplazo (7.96%) 12,500150,00

0

3.5 Seguridad en el sitio 1,000 12,000

3.6 Seguro de la central100,00

0

3.7 TOTAL 3302,00

0

4 TOTAL ANUAL510,32

0

13.5 INDICADORES FINANCIEROS RESULTANTES

En el cuadro siguiente se presenta un resumen de los parámetros económicos obtenidos para cada alternativa.

ALTERNATIVA

N°.

POTENCIA

INSTALADA

MW.

INVERSIÓN

TOTAL

Miles de Dólares

B / C TIR. VALOR

PRESENTE NETO

Miles de

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Dólares.

MD-1 37.80 54.615 1.62 17.59 36.629

MI-2 37.80 57.514 1.54 16.66 33.708

MI-3 50.10 67.885 1.72 18.73 52.696

MI-4 45.60 63.117 1.69 18.39 46.999

13.6 Análisis de Sensibilidad

Observando los indicadores financieros obtenidos se puede advertir que la alternativa MI-3, Margen Izquierda 3, es la que presenta los mayores valores de los parámetros económicos, seguida muy de cerca por la alternativa MI-4, Margen Izquierda 4.

13.6.1 Sensibilidad de la TIR al incremento del costo del Proyecto.

Si se considera un incremento de las inversiones para la construcción del proyecto, la alternativa MI-3 continúa siendo atractiva a los inversionistas, tal como se puede observar en el cuadro siguiente:

SENSIBILIDAD DE LA TIR A LA INVERSIÓN

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GEOTECNIA II


Alternativas

INCREMENTO DE LAS INVERSIONES

N°. 100% 110% 120%

MD-1 17.59% 15.92% 14.52%

MI-2 16.66% 15.07% 13.73%

MI-3 18.73% 16.97% 15.49%

MI-4 18.39% 16.66% 15.20%

95% 100% 105% 110% 115% 120% 125%

10%

11%

12%

13%

14%

15%

16%

17%

18%

19%

20%

Márgen derecha 1

Márgen izquierda 2

Márgen izquierda 3

Márgen izquierda 4

INCREMENTO DE LA INVERSIÓN

TIR

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13.6.2 Sensibilidad de la TIR al incremento de la tarifa de venta de venta de la energía. Para la evaluación de las alternativas se consideró el valor de la tarifa de venta de energía constante durante la vida útil del proyecto, definida en 30 años. Sin embargo en el futuro la tarifa será incrementada hasta alcanzar los valores programados por el CONELEC.

SENSIBILIDAD DEL LA TIR AL PRECIO MEDIO

DE VENTA DE LA ENERGÍA

ALTERNATIVA INCREMENTO DE LA TARIFA

N°. 100% 110% 120% 130%

MD-1 17.59% 19.49% 21.39% 23.28%

MI-2 16.66% 18.48% 20.29% 22.08%

MI-3 18.73% 20.73% 22.71% 24.69%

MI-4 18.39% 20.36% 22.32% 24.27%

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90% 100% 110% 120% 130% 140% 150%10%

12%

14%

16%

18%

20%

22%

24%

26%

28%

30%

Márgen derecha 1

Márgen izquierda 2

Márgen izquierda 3

Márgen izquierda 4

INCREMENTO DE LA TARIFA

TIR

TARIFAS APLICADAS PARA EL PERÍODO 2001-2005

ETAPA ctvs. US $/Kwh.

GENERACIÓN 5.47

-Energía 4.16

-Potencia 1.31

TRANSMSIÓN 0.71

DISTRIBUCIÓN (promedio) 3.30

TOTAL COSTO PROMEDIO

9.48

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Conclusiones y Recomendaciones.

1. Los estudios contenidos en este Informe de Factibilidad indican que el Proyecto Hidroeléctrico Baeza es técnica y económicamente factible.

2. Los indicadores financieros determinan que la alternativa MI-3 produce los máximos beneficios económicos.

3. Los parámetros económicos obtenidos son atractivos para los inversionistas.

4. Se recomienda ejecutar los Diseños Definitivos para la alternativa denominada MI-3 con 50.10 MW, margen izquierda del Río Quijos.

5. De los diseños elaborados se puede concluir también que la alternativa MI-3 tiene un menor grado de dificultad en la construcción que la alternativa MI-4, cuyos índices económicos también son favorables.

6. Continuar con la búsqueda del financiamiento para la construcción del proyecto.

CONCLUSIONES

Los macizos rocosos de la zona de estudio según la clasificación RMR de Bieniawski pertenecen en su mayoría a la Clase III y II, definidos como buenos y regulares.

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La calidad de los macizos rocosos según el índice RMR es Medio o Regular y teóricamente poseen una cohesión de 2-3 Kg/cm2 y un ángulo de rozamiento de 15° a 25°.

La calidad de la roca según el índice RQD es mediana o Regular y sus valores oscilan entre 81 a 32, correspondiendo el mayor valor de calidad de la roca a la estación V.

La estimación del Índice de Resistencia Geológica GSI de las 5 estaciones realizadas en la zona de estudio oscila entre 41 y 47 lo que nos dice que los macizos están entre fracturados en bloques y fuertemente fracturados en bloques.

La estación IV es la que puede soportar la mayor tensión global, siendo esta 15.3 MPa, según su estimación con el programa Roclab.

RECOMENDACIONES

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Para obtener mejores resultados se recomienda realizar ensayos

de laboratorio de las rocas presentes en las estaciones, sobre todo

para determinar la resistencia de la roca.

Se recomienda que para obtener una certera caracterización del

macizo rocoso se realice una buena caracterización de la matriz

rocosa y las discontinuidades.

Se recomienda realizar un curso de prevención de desastres para

los pobladores del sector de Urubamba-Lucmacucho.

BIBLIOGRAFÍA:

Dávila, J. (1999). Diccionario Geológico. Editorial San Marcos. Lima. Perú

González, L. (2006): Ingeniería Geológica. Universidad

Politécnica de Madrid. España. p. 118-262.

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Documents

Trabajo de Investigacion Final - Geotecnia II