Central Hidroeléctrica Zaña 4w32l

Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

 Asignatura: Centrales Eléctricas I

 Docente: Ing. Navarro Rodríguez Jorge

 Integrantes: Lluén Mejía Antonny Sánchez Piscoya Kevin

 Ciclo: 2017 – II

Lambayeque, diciembre 2017

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

INFORME DEL RIO ZAÑA OBJETIVO El objetivo de este informe es realizar el perfil del río Zaña con ayuda de las cartas nacionales del Perú, así como mostrar los caudales de dicho río en un lapso de quince años. DESCRIPCION DEL RIO ZAÑA El Río Zaña es un río del Perú que discurre de este a oeste, bajando por la ladera occidental de los Andes hacia el Océano Pacífico. La parte baja de la cuenca está en el Departamento de Lambayeque, mientras que la cuenca alta pertenece al Departamento de Cajamarca. Se encuentra situado al norte del valle del Río Jequetepeque, cuyo valle contiene la ruta desde Chiclayo a Cajamarca; y al sur del río Chancay (llamado Reque en las partes bajas), en el que se encuentra el reservorio de Tinajones y Huaca Rajada, el sitio donde se encontró al Señor de Sipán. En la parte baja del valle están las ciudades de Zaña, Cayalti y Oyotún, mientras que si uno se adentra, hacia la mano derecha se encuentra La Florida y Niepos, y subiendo por la ladera izquierda se llega a Monte Seco y si sube más arriba, al caserío de Udima. En la parte más profunda, al final del valle del Zaña se encuentra el caserío de Taulis. Cerca del nacimiento del río Zaña nace también el río Chancay. Este río es de gran importancia para la ciudad que lleva su mismo nombre. En la Costa Lambayecana riega los distritos de Oyotún, Nueva Arica, Saña y Lagunas. .

Pág 2

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

Origen y desembocadura del Río Zaña.

Pág. 3

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

PERFIL DEL RIO ZAÑA PUNTO

H (m.s.n.m)

L (m)

Sum (Km)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

3600 3550 3500 3450 3400 3350 3300 3250 3200 3150 3100 3050 3000 2950 2900 2850 2800 2750 2700 2650 2600 2550 2500 2450 2400 2350 2300 2250 2200 2150 2100 2050 2000 1950 1900 1850 1800 1750 1700 1650 1600 1550 1500 1450 1400

0 235 365 450 225 290 730 270 225 140 210 265 215 145 165 390 515 590 780 1800 1860 1050 1590 435 610 460 775 240 315 490 110 60 235 355 150 145 180 215 400 390 490 565 445 450 445

0 0.235 0.6 1.05 1.275 1.565 2.295 2.565 2.79 2.93 3.14 3.405 3.62 3.765 3.93 4.32 4.835 5.425 6.205 8.005 9.865 10.915 12.505 12.94 13.55 14.01 14.785 15.025 15.34 15.83 15.94 16 16.235 16.59 16.74 16.885 17.065 17.28 17.68 18.07 18.56 19.125 19.57 20.02 20.465

Observaciones

Rio Cascarilla

Rio La Majada Quebrada s/n Quebrada s/n Quebrada Chachacoma Quebrada s/n Quebrada s/n Quebrada Pasonal

Quebrada Palmo

Quebrada s/n

Rio Las Argollas

Pág. 4

Centrales Eléctricas I 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

1350 1300 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 25 0

FIME-UNPRG 390 550 430 300 460 515 360 565 470 870 935 900 350 560 600 570 630 790 1370 1430 3080 2980 5150 4590 8900 10650 12920 13880 9500

20.855 21.405 21.835 22.135 22.595 23.11 23.47 24.035 24.505 25.375 26.31 27.21 27.56 28.12 28.72 29.29 29.92 30.71 32.08 33.51 36.59 39.57 44.72 49.31 58.21 68.86 81.78 95.66 105.16

Quebrada Cedro

Quebradas Honda y Palmo

Quebrada Chorro Blanco

Quebrada Carrozal Quebrada Tucaquis Quebrada s/n Quebrada s/n Quebrada S/n Quebradas San Isidro y Chisea Quebrada Plátano Rio Udima Desvió de rio Desvió de rio Desvió de rio Desvió de rio Desvió de rio Desvió de rio DESEMBOCADURA

Pág. 5

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

Grafica del Perfil del Rio Zaña Altitud (m) vs Longitud (km) 3700 3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100 105 110

Pág. 6

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

POSIBLES LUGARES DE UBICACIÓN Tenemos en cuenta que la central de Buenos Aires está ubicada a 1210 m.s.n.m. y su casa de máquinas a 1042 m.s.n.m. 1) En el punto 18 a 2700 m.s.n.m. después del rio la Majada ubicaríamos la bocatoma y nuestra casa de maquinas la ubicaríamos entre los puntos 21 y 22 en el margen izquierdo antes de la quebrada Chachacoma. Con esta ubicación tendríamos un salto de 120 metros aproximadamente. 2) En el punto 21 a 2500 m.s.n.m. después de la quebrada Chachacoma ubicaríamos la bocatoma y nuestra casa de maquinas la ubicaríamos en el punto 25 antes de la quebrada Pasonal. Con lo que tendríamos un salto de 200 metros aproximadamente. 3) En el punto 30 a 2100 m.s.n.m. pasando la Quebrada Palmo ubicaríamos la bocatoma y nuestra casa de máquinas estaría en el punto 34 margen derecho. 4) En el punto 41 a 1520 m.s.n.m. aprox. después del Rio las Argollas ubicaríamos la bocatoma y la casa de máquinas en el punto 44 margen izquierdo. Con lo que tendríamos un salto de 150 metros aproximadamente. 5) Pasando la quebrada del Plátano a 440 m.s.n.m. aproximadamente, aprovechando la unión de dos afluentes podemos colocar una bocatoma y la casa de máquinas estaría a 3.4 km de distancia antes de la quebrada La Cárcel que está a 350 m.s.n.m. donde tendríamos un salto de 90 metros. Finalmente consideramos este punto como ideal para la ubicación de nuestra central Hidroeléctrica.

Pág. 7

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

Ubicamos nuestra central en la Carta de Chongoyape.

Ubicación de la central Global Mapper.

Pág. 8

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

ANÁLISIS DE LOS CAUDALES DEL RIO ZAÑA 2002 – 2017 Caudal Mínimo: 0.645 m3/s .... 3 de abril del 2008. Caudal Máximo: 135 m3/s .... 9 de abril del 2011. Incremento 2 Total de caudales diarios: 3651 Punt 1 2 o 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Intervalos 0.5 2.5 2.5 4.5 4.5 6.5 6.5 8.5 8.5 10.5 10.5 12.5 12.5 14.5 14.5 16.5 16.5 18.5 18.5 20.5 20.5 22.5 22.5 24.5 24.5 26.5 26.5 28.5 28.5 30.5 30.5 32.5 32.5 34.5 34.5 36.5 36.5 38.5 38.5 40.5 40.5 42.5 42.5 44.5 44.5 46.5 46.5 48.5 48.5 50.5 50.5 52.5 52.5 54.5 54.5 56.5 56.5 58.5 58.5 60.5 60.5 62.5 62.5 64.5 64.5 66.5 66.5 68.5 68.5 70.5 70.5 72.5 72.5 74.5

M. de Clase 1.5 3.5 5.5 7.5 9.5 11.5 13.5 15.5 17.5 19.5 21.5 23.5 25.5 27.5 29.5 31.5 33.5 35.5 37.5 39.5 41.5 43.5 45.5 47.5 49.5 51.5 53.5 55.5 57.5 59.5 61.5 63.5 65.5 67.5 69.5 71.5 73.5

Frecuencia 1452 1016 700 520 289 210 167 124 142 104 78 55 37 30 21 29 22 18 22 13 13 12 5 8 8 5 10 4 7 3 2 3 1 2 2 4 3

Σ Frecuencia 5172 3720 2704 2004 1484 1195 985 818 694 552 448 370 315 278 248 227 198 176 158 136 123 110 98 93 85 77 72 62 58 51 48 46 43 42 40 38 34

Porcentaje 100.00% 71.93% 52.28% 38.75% 28.69% 23.11% 19.04% 15.82% 13.42% 10.67% 8.66% 7.15% 6.09% 5.38% 4.80% 4.39% 3.83% 3.40% 3.05% 2.63% 2.38% 2.13% 1.89% 1.80% 1.64% 1.49% 1.39% 1.20% 1.12% 0.99% 0.93% 0.89% 0.83% 0.81% 0.77% 0.73% 0.66% Pág. 9

Centrales Eléctricas I 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

FIME-UNPRG

74.5 76.5 78.5 80.5 82.5 84.5 86.5 88.5 90.5 92.5 94.5 96.5 98.5 100.5 102.5 104.5 106.5 108.5 110.5 112.5 114.5 116.5 118.5 120.5 122.5 124.5 126.5 128.5 130.5 132.5 134.5

76.5 75.5 3 31 0.60% 78.5 77.5 2 28 0.54% 80.5 79.5 2 26 0.50% 82.5 81.5 1 24 0.46% 84.5 83.5 0 23 0.44% 86.5 85.5 2 23 0.44% 88.5 87.5 2 21 0.41% 90.5 89.5 2 19 0.37% 92.5 91.5 0 17 0.33% 94.5 93.5 1 17 0.33% 96.5 95.5 0 16 0.31% 98.5 97.5 3 16 0.31% 100. 99.5 1 13 0.25% 102. 101.5 2 12 0.23% 104. 103.5 3 10 0.19% 5 106. 105.5 0 7 0.14% 5 108. 107.5 1 7 0.14% 5 110. 109.5 0 6 0.12% 5 112. 111.5 1 6 0.12% 5 114. 113.5 0 5 0.10% 5 116. 115.5 2 5 0.10% 5 118. 117.5 0 3 0.06% 5 120. 119.5 1 3 0.06% 5 122. 121.5 0 2 0.04% 5 124. 123.5 1 2 0.04% 5 126. 125.5 0 1 0.02% 5 128. 127.5 0 1 0.02% 5 130. 129.5 0 1 0.02% 5 132. 131.5 0 1 0.02% 5 134. 133.5 0 1 0.02% 5 136. 135.5 1 1 0.02% 5 5 5 Para hallar el caudal disponible solo debemos interpolar al 95 % de persistencia. Lo cual nos da: 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 = 1.9 𝑚3 ≅ 2 𝑚3

Pág. 10

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

Curva del Río Zaña 140 130 120 110 100

90 80 70

60 50 40 30 20 10 0 0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

Pág. 11

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

CAUDAL MEDIO ANUAL Para poder determinar el caudal de nuestra bocatoma necesitamos hallar el caudal medio anual, para ello debemos ubicar el punto que divide el área bajo la curva del rio Zaña a la mitad, con ayuda del programa GEOGEBRA, que además dispone de hojas de cálculo similares a las del programa EXCEL, podemos hallar el área de forma rápida y sencilla.

Como podemos apreciar el Área bajo la curva es de 950.25, ahora debemos ubicar el punto que divide el área en la mitad.

Pág. 12

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

Como podemos observar se ha dividido el área a la mitad en el punto (6;49) esto quiere decir que el Caudal medio anual es: 𝑄𝑚𝑎 = 6 𝑚3 /𝑠 Y esta al 49 %.

Pág. 13

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

DETERMINACION DE AREA TOTAL Con ayuda del programa AutoCad hallamos el área total de la cuenca del rio Zaña.

El área total de la cuenca del rio Zaña es de 1754.71 km2. DETERMINACION DEL AREA DE ESTACION DE AFORO

El área de la estación de aforo es de 945 km2.

Pág. 14

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

DETERMINACION DE AREA CON RESPECTO A LA BOCATOMA

El área con respecto a nuestra Bocatoma es de 615.40 Km2. CAUDAL DE NUESTRA BOCATOMA Q medio anual Área de la estacion de aforo = Q bocatoma Área de la bocatoma 6 𝑚3 /s 945 𝑘𝑚2 = Q bocatoma 615.40 𝑘𝑚2 Q bocatoma = 3.90 𝑚3 /𝑠 𝑄 𝑏𝑜𝑐𝑎𝑡𝑜𝑚𝑎 ≅ 4 𝑚3 /𝑠

Con todos estos datos podemos realizar los cálculos correspondientes para nuestra central Hidroeléctrica.

Pág. 15

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

C. de maquinas

Bocatoma

Con ayuda del programa Global Mapper podemos obtener la distancia del túnel que seria de 3 km y la Tubería forzada tendría una Altura de 50 metros por q esta entre 400 m.s.n.m. y 350 m.s.n.m. y su distancia a la casa de maquinas es de 405 metros, ahora para hallar su longitud realizamos el siguiente procedimiento:

𝐿 = √(50)2 + (405)2

L

𝐿 = 408.07 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

50 m

405 m

Pág. 16

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

400 m.s.n.m.

440 m.s.n.m.

350 m.s.n.m. Vista Transversal de nuestra central hidroeléctrica

Pág. 17

Centrales Eléctricas I

FIME-UNPRG

CALCULOS DE LA CENTRAL HIDROELECTRICA POTENCIA DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA Los datos que tenemos hasta ahora son: 

𝑆𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑜: 90 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠



𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑐𝑎𝑡𝑜𝑚𝑎 ∶ 4 𝑚3 /𝑠



𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑇𝑢𝑛𝑒𝑙: 3 𝑘𝑚.



𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑓𝑜𝑟𝑧𝑎𝑑𝑎: 408.07 𝑚.

Pág. 18