APROVECHAMIENTO APROVECHAMIENTO HIDROELECTRICO Y AGRICOLA Miguel Angel Fernandez Chuquipoma E-mail:
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Miguel Angel Santaria Valencia E-mail: msantaria.v@ gmail.com
Juan Carlos Rodríguez Vega E-mail: juan_2090_6@ hotmail.com
Curso: RECURSOS HIDRÁULICOS FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
1. INTRODUCCIÓN
RESUMEN: El siguiente informe muestra el resultado de las investigaciones realizadas sobre la cuenca del rio Virú, investigaciones que están referidas a la utilización que actualmente se le está dando a la cuenca, tales como: la correcta ubicación y localización de la cuenca, la minería, el uso del suelo, uso del agua, explotación de agua subterránea, entre otros. Por otro lado, la información cuantitativa está representada por la obtención de datos meteorológicos e hidrológicos. Principalmente el informe se centró en datos de precipitación, tomados por estaciones cercanas a nuestra cuenca de estudio, y datos de caudales registrados en la estación Huacapongo.
Palabras Clave: Cuenca hidrológica. Agua subterránea. Estación Meteorológica. Estación Hidrológica. Uso del agua.
Debido a las características que presenta la cuenca del rio Virú, principalmente climáticas, es preciso realizar una regulación del caudal de este rio, pues las necesidades de la población lo demandan así. Es aquí donde tiene su objetivo el presente informe, el cual es el del aprovechamiento hidroeléctrico, agrícola basándonos en las características que tiene nuestra cuenca. Por lo tanto se basara el estudio, y se analizara todas las posibilidades, en cuál es el potencial de las actividades a desarrollar y si se necesita regular la cuenca para su aprovechamiento hidráulico.
2. PRESENTACION DEL PROBLEMA Como se mencionó anteriormente la región que comprende la cuenca del rio Virú posee un clima árido, semi cálido. Debido a que solo las zonas cercanas al valle que forma el rio son aprovechadas para la agricultura, se planteó hacer un proyecto de irrigación para aprovechar nuevas áreas para la agricultura.
3. DESCRIPCION DE LA SOLUCION Para poder encontrar la solución a este problema se tiene que analizar las características que posee la cuenca en mención. De esta cuenca se pudo recopilar la siguiente información:
4. ASPECTOS GENERALES DE LA CUENCA 4.1.
UBICACIÓN DE LA CUENCA
El área que comprende la cuenca Virú se encuentra en las provincias de Trujillo, Virú, Otuzco y Santiago de Chuco, todo comprendido en la región de La Libertad. Hidrográficamente la cuenca limita: Norte: Cuenca del río Moche Este: Cuenca del río Santa Sur: Cuenca del río Chao Oeste: Océano Pacífico
Fig.02. Mapa Geomorfológico
4.3.
RECURSOS SUPERFICIALES SUBTERRÁNEOS.
HÍDRICOS Y
Recurso hídrico superficial
Fig.01.Localizacion de la cuenca del rio Virú.
4.2.
GEOMORFOLOGIA CUENCA
DE
El rio Virú perteneciente a la cuenca del mismo nombre presenta regímenes de 3 períodos durante el año: avenidas (enero-abril), transición (mayo-junio) y estiaje (juliodiciembre).
LA
El relieve de la cuenca es el que caracteriza prácticamente a todos los ríos de la costa es una hoya hidrográfica escarpada y alargada de fondo profundo y fuertes pendiente. La cuenca del rio Virú presentan una fisiografía irregular conformada por grandes paisajes de: -Llanura aluvial de piedemonte, mezcla de abanicos coalescentes de partes altas con suelos de origen fluvial de la parte baja. -Llanura aluvial, depósitos acarreados por el río.
Fig. 03 Mapa hidrológico cuenca Virú
-Llanura eólica, áreas aluviales con depósitos eólicos (médanos).
Recurso subterráneo Los aforos realizados en la fase del inventario de las fuentes de agua subterránea han permitido calcular la explotación de la napa dentro del valle Virú. Actualmente explotan del acuífero una masa de 16’261,797.25 m3/año (16.26 MMC) equivalente
a una explotación continúa de 0.51 m3/s, de este total 10’112,277.25 m3/año ( 10.112 MMC) corresponde a lo explotado mediante pozos y 6’149,520.00
m3/año
(6.14
MMC)
a
los
afloramientos de agua subterránea.
4.4.
GEOLOGÍA, PROBLEMAS SUELOS.
ECOLOGÍA, DE LOS
Geología Las rocas sedimentarias están representadas por calizas, lutitas y areniscas. Las rocas metamórficas están representadas por cuarcitas y las rocas ígneas representadas por las intrusiones de composición granitoide de tipo basáltico e intrusiones menores (stocks, diques, etc.) como efusiones volcánicas que han cubierto parcial o totalmente rocas más antiguas.
Fig. N°05 Mapa salinización cuenca baja Virú
5. INFORMACIÓN HIDROMETEREOLOGICA CUENCA. 5.1. CLIMATOLOGIA
DE
LA
Temperatura La temperatura en la cuenca del ámbito del estudio obedece a un gradiente inverso, es decir que a mayor altitud menor temperatura. La temperatura media anual en la cuenca es de 19.5°C con máximas diarias medias mensuales que pueden alcanzar los 22.7°C en los meses de verano y mínimas que alcanzan los 17°C en los meses de invierno.
Humedad La humedad relativa es más alta en la zona baja debido a su proximidad al Océano Pacifico. La humedad relativa media anual en el litoral es de 84%, mientras que en el valle es de 77% con máximas diarias medias mensuales que alcanzan el 90.0% en los meses de invierno y una mínima diaria media mensual que llega a 70% en los meses de verano. Fig. N°04 Mapa geológico cuenca Virú
Ecología En la provincia de Virú existen humedales que es importante manejarlos adecuadamente: Cerro Prieto – Puerto Morín, la Bocana en Virú, Laramie en Chao y Campo Nuevo en Guadalupito.
Evapotranspiración La determinación de la Evapotranspiración potencial media mensual se realizó para la cuenca empleando el método de Turc, el cual se describe a continuación:
Salinización de suelos La salinización afecta el crecimiento de los cultivos y disminuye los rendimientos productivos. Fig. N°06 Evapotranspiración
5.2.
PLUVIOMETRÍA Precipitación media anual y mensual Las precipitaciones medias de las 9 estaciones pluviométricas seleccionadas para el estudio hidrológico están se encuentran cercanas a la cuenca; y pueden demostrar que en los meses de verano la precipitación es mayor en las zonas altas. Tabla N°1 Precipitación media mensual y anual ESTACION
ALTITUD (msnm)
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
ARENA DULCE
91
3.73
0.67
SAN JOSE
97
0.35
1.84
VIRU
103
4.07
SAN CARLOS
140
0.64
JUNIO
JULIO
AGOSTO
3.13
1.4
2.01
1.02
0.07
0.8
0.67
0.73
0.18
1.09
0.36
0.13
1.27
4.27
1.13
0.13
1.47
0.33
1.13
1.87
1.02
0.63
0.50
0.41
0.08
0.10
SETIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
0.9
0.4
0.73
0.4
0.14
0.10
0.49
0.77
8.48
0.40
0.40
0.67
0.27
15.54
0.80
1.33
0.67
1.80
9.85
13.63
CASAGRANDE
158
3.68
2.78
2.28
0.74
0.14
0.10
3.66
0.01
0.18
0.81
0.50
0.27
15.14
MOCHE
175
2.60
1.99
4.56
1.20
0.71
0.47
0.20
0.30
0.12
0.23
0.93
0.30
13.61
CASCA
1700
24.16
36.73
52.34
9.41
1.45
0.28
0.19
0.11
0.42
3.43
5.35
4.31
138.17
VIRGEN LA PUERTA
2620
62.75
84.25
136.75
93.38
13.13
6.75
1.88
5.50
11.00
36.38
54.63
28.00
534.38
HUAMACHUCO
3220
43.45
32.99
60.37
39.17
15.57
8.02
5.48
5.51
10.85
40.95
28.87
28.86
320.08
Precipitación areal La precipitación representativa para un área dada se le denomina precipitación areal.
Fig. N°07 precipitación areal
5.3.
ANUAL
HIDROMETRÍA Red de estaciones hidrométricas Existe 01 estacione hidrométrica en la cuenca del rio Virú cuyo funcionamiento ha sido discontinuo esta estación es la estación Huacapongo de ella se halló todos los datos para el embalse. Los datos de los caudales se encontraron en la página web de la Región La Libertad. Son datos desde 1950 hasta el 2008.
6. USO Y DEMANDA DE AGUA EN LA CUENCA 6.1.
Aprovechamiento hidroeléctrico
Caudal ecológico Para poder determinar el caudal ecológico más óptimo, se buscó la normatividad Peruana, sin embargo aún NO SE HA DEFINIDO LA METODOLOGÍA A APLICAR, sin duda debido a la heterogeneidad de regímenes hídricos de cada una de las cuencas del país, dejando a potestad de las empresas ejecutoras la estimación de los caudales ecológicos.
deben ser tomados en el campo, por ello el metodo utilizado en el presente informe (Metodo Hidrologico) es solo una idea del valor del caudal ecologico.
Ubicación de embalse para generación eléctrica 6.2-
Cuenca de VIRU
Además debemos considerar que en ciertos meses el caudal ecológico supera el caudal mensual, lo que se podría solucionar con la regulación de la presa. En nuestro caso desde una óptica conservadora y por coincidencia aproximada de dos métodos en el valor, usaremos el máximo el 10 % de nuestro caudal medio, debido a que resulta más conservador que los métodos tratados.
SUBCUENCA
METODO ECUATORIANO 0.169 m3/s METODO SUIZO
0.295 m3/s
METODO AUSTRIACO
0.213 m3/s
10% Q m
0.338 m3/s
QECOLOGICO = 0.338 m3 /s
Estación HUACAPONGO 7.
CONCLUSIONES:
Latitud: 8°22’0.56” Longitud: 78°38’41.09”
Debido la falta de eltrificacion en todad la cuenca, se decidio por realizar el proyecto de una central hidroelectrica, asi como tambien realizar el almacenamiento del recurso hidrico para el uso domestico de la poblacion,pues esta cuenta de 1 a 2 horas al dia con agua potable. El cudal ecologico da da un nivel del control del impacto ambiental ue podemos generar al realizar una hobra hidraulica, por ende su calculo es necesario antes de realizar la obra. Los distintos metodos para hallar el caudal ecologico nos indica aun mas la importancia que esta teniendo, pero estos metodos en la mayoria de casos necesitan de datos que
Se elige esa ubicación por los cultivos de esparrago
Volumen inactivo y altura mínima de generación hidroeléctrica 6.3-
Para obtener la ALTURA MÍNIMA de embalse: -
Acumular el volumen anual (MMC) del año más seco (descontando el caudal ecológico) y distribuir el mismo sobre su embalse (Topografía + presa), con la finalidad de encontrar inactivo” de su embalse.
-
el
“volumen
Esto se traduce como realizar un análisis de curva de doble masa donde la única demanda es el caudal ecológico.
Cota m 0 3 6 9 12 15 18
rea (Ha) 63.84 69.67 75.50 81.33 83.16 87.14 90.12
rea (m2) 638456.8 696754.4 755052.0 813349.6 831647.2 871437.3 901235.7
∆h
∆V
(m)
(Mm3)
V (Mm3)
3 3 3 3 3 3
1.20 1.15 1.17 1.27 1.35 1.45
1.20 2.35 3.52 4.79 6.14 7.49
Con esto determinamos la altura mínima.
Del registro de los caudales: Desde 1950 al 2008: Tenemos nuestro año más en 1978, en donde el caudal promedio es 0.23 m3/s.
A O CRITICO MESES V parcial 1978 # Días MM3 0.12 31 0.33 0.59 28 1.45 0.41 31 1.20 0.46 30 1.25 0.84 31 2.32 0.08 30 0.25 0.03 31 0.10 0.02 31 0.09 0.02 30 0.09 0.02 31 0.09 0.11 30 0.27 0.06 31 0.16
V acum MM3 0.33 1.78 2.98 4.23 6.55 6.80 6.90 6.99 7.08 7.17 7.34 7.50
Consideramos 10% del caudal promedio como caudal ecológico. -
0.10 x 7.50 = 0.75 MM3 Entonces el caudal mínimo será:
-
7.50 – 0.75 = 6.75 MM3
Para determinar la altura mínima del embalse, se usara información topográfica que se encuentra en se encuentra en formato shp, que se encontró en la página del MINEDU. Se tendrán curvas de nivel cada 3 metros para aproximar al volumen mínimo. Para determinar el incremento del caudal usaremos la fórmula:
De la curva caracteristica obtenemos:
H min = 16.4 metros
6.4- Volumen de regulación anual, caudal de regulación y niveles de generación hidroeléctrica. Se trabaja con el año de caudales promedio AÑO MESES V parcial Promedio # Días MM3 4.02 31 10.76 8.50 28 20.57 14.63 31 39.19 8.00 30 20.73 1.89 31 5.06 0.48 30 1.25 0.21 31 0.56 0.11 31 0.29 0.08 30 0.21 0.34 31 0.91 0.65 30 1.69 1.53 31 4.10
V acum MM3 10.76 31.33 70.52 91.25 96.31 97.56 98.12 98.41 98.62 99.54 101.23 105.33
Consideramos 10% del volumen promedio como volumen del caudal ecológico. -
0.10 x 105.33 = 10.53 MM3 Entonces el volumen restante será: 105.33 – 10.53 = 94.80 MM3
-
Considerar solo el 50 % de dicho volumen acumulado como útil para generación hidroeléctrica. Con ese volumen distribuido anualmente, Ud. debe obtener un caudal regulado.
POTENCIA DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA: Potencia = 9.8 x H n x q x R1 x R2
50% x 92.69 MM3 = 47.40 MM3
Potencia = 9.8 x 57.16 x 2.97 x 0.8 x 0.9
De la misma manera que se determinó la altura mínima, se usa la curva característica y se calcula la altura máxima:
Potencia = 1197 .86 KW Potencia = 1.2 MW
Con este volumen calculamos la altura de nuestra cuenca:
H máximo = 58.8 metros Calculamos el CAUDAL TURBINABLE:
Nuestra central hidroeléctrica corresponde a una CENTRAL DE POTENCIA MEDIA Y ALTA
Con los datos de nivel mínimo y máximo hallados anteriormente, se procede a hallar el nivel promedio.
H PROM = h MIN + 0.52 (h MAX – h MIN) H PROM = 16.40 + 0.52 (58.8 - 16.40) H PROM = 38.45 metros Para obtener la altura neta no se considerará pérdidas de carga y la localización de la casa de máquinas será: H casa = 0.1 (h min) H casa = 1.64 metros Por lo tanto la altura del salto que impulsa la turbina es (Altura Neta): H n = h MAX – h casa
H n = 58.8 – 1.64 = 57.16 metros
