01 atlas texto potencia hidroelectrico

REPÚBLICA DEL PERÚ

MINISTERIO DE DIRECCIÓN GENERAL DE BANCO MUNDIAL FONDO MUNDIAL PARA
ENERGÍAY MINAS ELECTRIFICACIÓN RURAL EL MEDIO AMBIENTE
DIRECCIÓN DE FONDOS
CONCURSABLES

ATLAS DEL POTENCIAL
HIDROELÉCTRICO
DEL PERÚ

LIMA - PERÚ
MARZO 2011


CONCURSABLES

CONTRATO No 028 2010 MEM/DGER/DFC/GEF
EVALUACIÓN PRELIMINAR DEL POTENCIAL HIDROELÉCTRICO
HIDROGIS

ATLAS DEL POTENCIAL
HIDROELÉCTRICO
DEL PERÚ

CONSORCIO HALCROW GROUP - OIST S.A.

LIMA - PERÚ
MARZO 2011

PRESENTACIÓN

El estudio para la “Evaluación Preliminar del Potencial Hidroeléctrico del Perú - HIDROGIS”, para el
rango de 1 a 100 MW, tiene por objetivo general la realización de la evaluación preliminar del
potencial del recurso hídrico nacional, de acuerdo a lo establecido en el Contrato N° 028-2010-
MEM/DGER/DFC/GEF suscrito con fecha 18 de marzo de 2010 entre la Dirección General de
Electrificación Rural del Ministerio de Energía y Minas del Perú y el Consorcio de las empresas
Halcrow Group Ltd. - OIST S.A., el cual ha sido co-financiado por el Fondo Mundial para el Medio
Ambiente (GEF) a través delConvenio de DonaciónGEF N°056023-PE.

La metodología requerida para el desarrollo del estudio, se apoya en la utilización de bases de datos
existentes, que incluyen temáticas como planialtimetría, clima, hidrometeorología, hidrología,
suelos, etc, cuyos datos permita incorporar, ampliar y/o completar la información proveniente de
mediciones realizadas por las redes de monitoreo existentes. Toda la información se articula en un
contexto espacial, utilizando la plataforma de los Sistemas de Información Geográfica (SIG),
posibilitando la obtención a nivel de región hidrógráfica, cuencas y tramos de ríos del potencial
hidroeléctrico para todo el país.

Entre los productos finales se encuentra el presente documento denominado Atlas del Potencial
Hidroeléctrico del Perú, desarrollado por el Consorcio Halcrow Group -OIST S.A., que presenta a
modo de resumen ejecutivo los resultados e información visual en mapas del potencial
hidroeléctrico nacional.


CONCURSABLES

RESPONSABLES DEL PROYECTO

MINISTERIO DE ENERGÍAY MINAS

Director General de Electrificación Rural (DGER/MEM)
Fernando Rossinelli Ugarelli

Este trabajo ha sido desarrollado durante la gestión de:

Ministro de Energía y Minas
Ing. Pedro Sánchez Gamarra

Viceministro de Energía
Ing. Daniel Cámac Gutiérrez

CONSORCIO HALCROW GROUP - OIST S.A.

EQUIPO DE TRABAJO
DEL CONSULTOR

El estudio del potencial hidroeléctrico del Perú fue realizado por el equipo de profesionales
multidisciplinario que se lista a continuación:

Ing. Fernando Zárate Jefe de Estudio - Coordinación técnica
Ing. Pablo Cacik Especialista en Hidrología
Ing. Sergio Liscia Especialista en Hidroelectricidad
Arq. Sofía Pasman Especialista en Sistemas de Información Geográfica
Ing. Pablo Lagos Especialista en Climatología
Ing. David Menéndez Arán Coordinación general
Ing. Mercedes del Blanco Hidroelectricidad
Ing. Mariano de Dios Hidroelectricidad
Geog. Anita Asadullah Hidrología / Clima
Geog. Valeria Medina Sistemas de Información Geográfica
Sr. Sebastián Santisi Programación WEB
Ing. Martín Spirito Programación SIG
Ing. Carlos Rosas Coordinación en Perú

El consorcio Halcrow-OIST ha preparado este informe en concordancia con las instrucciones recibidas por la Dirección
General de Electrificación Rural y la Dirección de Fondos Concursables para su único y específico uso. Cualquier persona
que haga uso de la información incluida en el informe lo hace bajo su propia responsabilidad y la misma debe ser utilizada
con adecuado criterio teniendo en cuenta el contexto en el que se ha desarrollado el estudio.

INDICE

1. INTRODUCCIÓN
1.1 Objetivos y alcance
1.2 Productos obtenidos

2. ÁREA DE ESTUDIO
2.1 Características climáticas e hidrológicas generales del Perú
2.2Cuencas hídricas superficiales y Regiones hidrológicas del Perú

3. METODOLOGÍA
3.1 Metodología general y herramientas de trabajo
3.2 Sistema de Información Geográfico (SIG)
3.3 Hidrología
3.4 Cálculo del potencial hidroeléctrico teórico
3.5 Cálculo del potencial hidroeléctrico técnico
3.6 Identificación de 100 potenciales proyectos de pequeñas y medianas
centrales hidroeléctricas

4. RESULTADOS
4.1 Tablas del Potencial Teórico del Perú por Región Hidrológica y Departamento
4.2 Tablas del Potencial Teórico del Perú por Cuenca
4.3 Tablas del Potencial Técnico del Perú por Región Hidrológica y Departamento
4.4 Tablas del Potencial Técnico del Perú por Cuenca
4.5 Tabla de los 100 Potenciales proyectos identificados

5. MAPAS

ATLAS DEL POTENCIAL HIDROELÉCTRICO DEL PERÚ

1. INTRODUCCIÓN
Entre los productos finales del Proyecto se encuentra el
1.1 Objetivos y alcance
Atlas del Potencial Hidroeléctrico del Perú, que
El objetivo central del estudio ha sido disponer de una proporciona a modo de resumen ejecutivo los
evaluación preliminar del Potencial Hidroeléctrico resultados e información generados en el estudio y un
Teórico del Perú, para el rango de 1 a 100 MW, de Visualizador on‐line que permite a los usuarios recorrer
acuerdo a lo establecido en el Contrato N° 028‐2010‐ virtualmente el territorio peruano y revisar los
MEM/DGER/DFC/GEF realizado entre la Dirección resultados del estudio por cada tramo de río analizado.
General de Electrificación Rural del Ministerio de
1
El Atlas se organiza en tres secciones, la primera incluye
Energía y Minas del Perú y el Consorcio Halcrow‐OIST
la presentación general del proyecto, su marco legal e
S.A. de fecha 18 de marzo de 2011. El presente Atlas
institucional y el equipo de trabajo. La segunda sección
sintetiza e integra la totalidad de los trabajos realizados
resume la caracterización del área de estudio y la
por El Consultor, en una estructura coherente, ajustada
metodología del cálculo del potencial hidroeléctrico,
al esquema metodológico utilizado durante el proyecto,
presentando luego todos los resultados a nivel de región
y que plasma los resultados alcanzados en las tres áreas
hidrológica y de cuenca de manera tabular. La última
temáticas principales: Sistema de Información
sección corresponde a la presentación de resultados de
Geográfica, Hidrología e Hidroenergía. La evaluación
manera gráfica, en diversos mapas a nivel nacional y de
del Potencial Hidroeléctrico del Perú, tanto a nivel
región hidrológica.
Teórico como Técnico ha sido así posible, y se presenta
en mapas y tablas. La inclusión de la selección de los 100 Se incluyen también como parte de este Atlas los
mejores aprovechamientos evaluados con matrices resultados por cuenca del índice costo‐beneficio. Los
multicriterio acordadas con el Cliente completa los mapas de potenciales hidroeléctricos teóricos y técnicos
aspectos salientes establecidos en el proyecto. por cuenca forman parte del Informe Final del proyecto.

1.2 Productos obtenidos
El desarrollo integrado de las diversas etapas del
estudio permitió la generación de distintos documentos
que recopilan e integran la totalidad de los trabajos
realizados.
Se desarrolló y depuró una extensa base de datos con
información geográfica, climatológica e hidrológica de
todo Perú. La Geodatabase incluye información de
cientos de estaciones de temperatura, pluviometría y
escorrentía, e información complementaria que se
reúne en mapas temáticos. Se elaboró también un
Modelo Digital del Terreno (MDT) a partir de datos
satelitales y mapas del Instituto Geográfico Nacional,
mediante el cual se calcularon las pendientes de los ríos
y se definió la red hidrográfica a estudiar.
En potencial hidroenergético se calculó de acuerdo a
dos métodos: uno teórico, que cuantifica el potencial
máximo de cada zona, y uno técnico, que tiene en
cuenta la factibilidad técnico‐económica de cada
aprovechamiento, incorporando además el Índice Costo
Beneficio con el que se ponderan. Como parte del

estudio se seleccionaron también los 100 mejores
Foto de la Cuenca Camaná
proyectos en el país, considerando criterios
ambientales.


2. ÁREA DE ESTUDIO
2.1 Características climáticas e hidrológicas Las cuencas hidrográficas existentes en la variada
generales del Perú geografía del Perú, se desarrollan en tres vertientes,
Pacífico, Atlántico y Lago Titicaca. La vertiente del
El clima del Perú es muy diverso, posee una gran Pacifico es la que presenta la mayor deficiencia de
variedad de climas y microclimas debido a diversas escurrimiento superficial, y la de mayor demanda de
causas como su localización geográfica, parte en la agua (debido a la mayor concentración de población,
franja ecuatorial y parte en la franja tropical, su cercanía industria, y actividades agrícolas), mientras que en la
2 al Océano Pacifico, las características topográficas, vertiente del Atlántico sucede lo contrario, presentando
principalmente debido a la presencia de la cordillera de la mayor disponibilidad de agua superficial con
los Andes, y otro conjunto de factores oceanográficos y demanda mínima. Sus características
atmosféricos, como el Anticiclón del Pacífico Sur, la hidrometeorológicas principales promedio son:
Corriente Peruana, la Zona de Convergencia
Intertropical, la Baja del Chaco y la Alta de Bolivia. Escurri-
miento
Por su localización geográfica al territorio del Perú le Precip ETP
Superficie medio
Vertiente 2 media media
debería corresponder un clima tropical, con altas (km ) (mm)
(mm) (mm)
temperaturas, elevada humedad y abundante (Balance
hídrico)
precipitación durante todo el año, similar a otras
regiones tropicales. Sin embargo estas características Pacífico 279.700 274 825 16
climáticas ocurren solamente en la región oriental del
país. Por su cercanía al Océano Pacifico, el clima de la Atlántico 958.500 2061 1344 2897
costa debería ser húmedo y con abundante
Titicaca 47.000 813 590 139
precipitación, sin embargo el clima de la costa es
húmedo y desértico. Por las características Total 1.285.200
topográficas, dominado por los Andes, la región central
del país, longitudinalmente, posee un clima Tabla 2. Características hidrometeorológicas de las
característico de altas montañas. Los Andes son distintas vertientes de Perú
responsables de la variedad de climas y microclimas que 2.2 Cuencas hídricas superficiales y regiones
tiene el Perú, desde condiciones frescas en la parte baja hidrológicas del Perú
hasta muy fríos en las cumbres de las sierras, con lluvias
abundantes en el verano y seco en el invierno. Las cuencas hídricas peruanas se encuentran
claramente delimitadas en el Mapa de Principales
El territorio Peruano puede dividirse en cuatro grandes Unidades Hidrográficas del Perú, RM N° 033‐2008‐AG,
regiones naturales (tres continentales y una marina). (fuente SIG‐IRH / INRENA, 2008), el cual se ha tomado
Las regiones continentales tradicionalmente se como base para el presente proyecto. Este mapa
denominan “Costa”, “Sierra” y “Selva”. Las presenta un total de 113 cuencas y 46 intercuencas.
características generales de las grandes regiones
naturales, se resumen en la tabla siguiente: Se ha tomado como unidad básica de trabajo a las
cuencas y agrupaciones de cuencas, denominadas como
Temperatura Precipitación Regiones Hidrográficas; a efectos de practicidad para
Altitud
Región Media Anual Media Anual el tratamiento de la información para disponer de
(m)
(°C) (mm)
ecuaciones de regresión que permitan obtener caudales
Costa 0 - 500 18 a 20 40
en las cuencas del Perú en función de características
físicas e hidrometeorológicas de las mismas, de acuerdo
Sierra 500 - 6780 8 a 11 600 al objetivo del trabajo.

Selva 400 - 1000 24 3000 a 4000 Dentro de los factores que tienen influencia en el
escurrimiento de una cuenca se encuentran los
Tabla 1. Características generales de las grandes denominados físicos, donde se incluyen factores
regiones naturales de Perú
edáficos y geológicos, factores relativos a la cobertura


vegetal, al tamaño de cuenca, relieve, densidad de
drenaje y capacidad de almacenamiento, entre otros.
La caracterización física de las cuencas de Perú es
utilizada dentro de los criterios para definir regiones
hidrológicamente homogéneas, o sea regiones donde el
comportamiento de las variables hidrológicas de mayor
interés para este estudio, caudales medios y caudales
correspondientes a la curva de duración, tengan un 3
comportamiento semejante o proporcional respecto a
otras variables del medio. De allí el interés de agrupar
áreas que, dentro de la escala del trabajo, puedan
considerarse semejantes.
Se han agrupado las 159 unidades hidrográficas en 14
Regiones Hidrográficas. Estas regiones fueron
analizadas durante la primera etapa del estudio
teniendo en cuenta, tanto características
geomorfológicas generales de las mismas, así como las
características hidrometeorológicas, de suelos y
cobertura, y la cantidad de estaciones de caudal
disponibles en cada región. Se indican los siguientes
comentarios respecto a las regiones utilizadas
precedentemente:
o Cuenca Tambo (Pacífico 01) puede ser utilizada
en esta Región como en la Región Pacífico 02 Figura 1. Regiones Hidrológicas definidas.
o Cuenca Lacramarca (Pacífico 04) es
conveniente considerarla en Región 5 Región Nombre Número Código
o Cuenca Olmos (Pacífico 05) es conveniente Cuenca Caplina 4 CAP
Intercuenca 13159 0 Z23
considerarla en Región 6
o Regiones Atlántico 09 y 10 fueron unificadas Cuenca Lluta 1 LLU
Cuenca Ilo - Moquegua 7 MOQ
por la escasez de estaciones de mediciones de
Cuenca Locumba 6 LOC
caudal Cuenca Sama 5 SAM
Cuenca Hospicio 3 HOS
Se presenta a continuación el mapa de ubicación y la
tabla del listado de las unidades hidrográficas que
Pacífico 01

Cuenca Tambo 9 TAB
comprenden cada Región Hidrográfica definida. Intercuenca 13173 0 Z26
. Intercuenca 13175 0 Z28
Cuenca Honda Sur 0 HSU
Intercuenca 0 Z35
Cuenca De la Concordia 2 DLC


Región Nombre Código Región Nombre Código
Intercuenca 13711 Z36 Intercuenca 1375511 Z53
Cuenca Atico ATI Cuenca Chilca CHC
Cuenca Pescadores - Caraveli PES Intercuenca 1375533 Z55
Cuenca Chaparra CHP Intercuenca 1375539 Z56
Pacífico 02

Cuenca Ocoña OCO Intercuenca 137555 Z57
Cuenca Camaná CAM Intercuenca 137557 Z58
4 Cuenca Quilca - Vitor - Chili QVC Intercuenca 137559 Z59
Cuenca Choclón CHO Intercuenca 1375951 Z64
Intercuenca 137597 Z66
Región Nombre Código Intercuenca 1375991 Z67
Intercuenca 13717 Z44 Pacífico 04 Intercuenca 137711 Z69
Cuenca Chala CHL Intercuenca 137713 Z70
Intercuenca 13719 Z46 Cuenca Huamansaña HUM
Intercuenca 13751 Z47 Cuenca Santa STA
Intercuenca 137531 Z48 Cuenca Lacramarca LAC
Intercuenca 137533 Z49 Cuenca Nepeña NEP
Pacífico 03

Intercuenca 137539 Z50 Cuenca Casma CAS
Cuenca Topará TOP Cuenca Culebras CUL
Cuenca San Juan SAJ Cuenca Huarmey HUR
Cuenca Pisco PIS Cuenca Fortaleza FOR
Cuenca Ica ICA Cuenca Pativilca PAT
Cuenca Grande GRA Cuenca Supe SUP
Cuenca Acari ACA Cuenca Huaura HUU
Cuenca Yauca YAU Cuenca Chancay - Huaral CHU
Intercuenca 137157 Z51 Cuenca Chillón CHI
Intercuenca 137159 Z52 Cuenca Rimac RIM
Cuenca Honda HON Cuenca Lurín LUR
Cuenca Mala MAL
Cuenca Omas OMA
Cuenca Cañete CAE


Región Nombre Código Región Nombre Código
Intercuenca 137715 Z72 Cuenca Tahuayo TAH
Intercuenca 137753 Z74 Cuenca Itaya ITA
Intercuenca 137773 Z77 Cuenca Manití MAI

Atlántico 08
Cuenca Olmos OLM Intercuenca 49791 Z05
5
Pacífico 05

Cuenca Motupe MOT Intercuenca 49793 Z06
Cuenca Chancay-Lambayeque CLA Cuenca Nanay NAN
Cuenca Zaña ZAN Cuenca Putumayo PUT
Cuenca Chamán CHM Cuenca Napo NAP
Cuenca Jequetepeque JEQ Cuenca Tigre TIG
Cuenca Viré VIR Intercuenca Bajo Marañón BMA
Cuenca Chicama HIC Cuenca Yavari YAV
Cuenca Moche MOC
Intercuenca 137719 Z79 Región Nombre Código
Cuenca Carhuapanas CAR
Región Nombre Código Cuenca Potro POT
Cuenca Tumbes TUM Intercuenca 49875 Z08
Intercuenca 137779 Z80 Intercuenca Alto Marañón I AMA
Cuenca Cascajal CAC Intercuenca 49871 Z09
Atlántico 09

Cuenca Bocapán BOC Intercuenca 49873 Z12
Intercuenca 13939 Z83 Cuenca Santiago SAN
Pacífico 06

Cuenca Zarumilla ZAR Cuenca Morona MOR
Intercuenca 13951 Z84 Cuenca Pastaza PAS
Cuenca Piura PIU Cuenca Cenepa CEN
Cuenca Chira CHR Intercuenca Medio Marañón MMA
Cuenca Fernández FER Región Nombre Código
Intercuenca 13933 Z86 Cuenca Crisnejas CRI
Cuenca Quebrada Seca QSE Intercuenca Alto Marañón IV MA4
Atlántico 10

Intercuenca Alto Marañón III MA3
Intercuenca 1391 Z88 Cuenca Utcubamba UTC
Cuenca Pariñas PAR Cuenca Chamaya CHA
Cuenca Chinchipe CHN
Región Nombre Código Intercuenca Alto Marañón V MA5
Cuenca Tarau TAR Intercuenca Alto Marañón II MA2
Intercuenca Alto Yuréa YUR
Intercuenca Alto Acre ACR Región Nombre Código
Intercuenca Alto Iaco IAC Intercuenca Alto Huallaga AHU
Atlántico 07

Intercuenca Medio Huallaga MHU
Cuenca Inambari INA Intercuenca Medio Alto Huallaga MAH
Cuenca Tambopata TAM
Atlántico 11

Cuenca Huayabamba HUA
Intercuenca Medio Alto Madre de Dios AMD Intercuenca Medio Bajo Huallaga MBH
Intercuenca Medio Madre de Dios MMD Cuenca Paranapura PAA
Intercuenca Medio Bajo Madre de Dios BMD Cuenca Mayo MAY
Intercuenca Alto Madre de Dios MDD Intercuenca Bajo Huallaga BHU
Cuenca De Las Piedras DLP Cuenca Biabo BIA
Cuenca Orthon ORT Intercuenca Medio Bajo Marañón MBM


Región Nombre Código
Cuenca Tamaya TAA
Cuenca Aguaytía AGU
Atlántico 12

Cuenca Cushabatay CUS
Cuenca Tapiche TAP
6 Intercuenca 49913 Z16
Cuenca Pachitea PAC
Intercuenca Medio Bajo Ucayali MBU

Cuenca Cutivireni CUT
Cuenca Anapati ANA
Cuenca Poyeni POY
Atlántico 13

Cuenca Perené PER
Cuenca Mantaro MAN
Cuenca Pampas PAM
Cuenca Urubamba URU
Intercuenca Alto Apurímac AAP
Intercuenca Bajo Apurímac BAP

Cuenca Ilpa IIP
Cuenca Callaccame CAL
Intercuenca Ramis RAM
Titicaca 14

Cuenca Ilave IIA
Cuenca Coata COA
Cuenca Azángaro AZA
Cuenca Ushusuma USH
Cuenca Caño CAN
Cuenca Mauri MAU
Cuenca Mauri Chico MAC
Cuenca Huancané HUN
Cuenca Pucará PUC
Cuenca Suches SUC
Lago Titicaca TIT
Tabla 1. Regiones hidrográficas del Perú


3. METODOLOGÍA
3.1 Metodología general y herramientas de identificación de potenciales emplazamientos
trabajo de pequeñas y medianas centrales
hidroeléctricas.
La Evaluación Preliminar del Potencial Hidroeléctrico
Teórico para el Perú se ha desarrollado a partir de la 3.2.1 Definición del Sistema de Información
generación de dos componentes esenciales del estudio, Geográfica
la creación de un Modelo Digital del Terreno MDT para Software
todo Perú y la confección de un sistema de ecuaciones 7
de regresiones múltiples que han permitido regionalizar El software seleccionado para el desarrollo y la
los principales parámetros hidrológicos para poder implementación del SIG es el programa ArcGis Desktop
definir el caudal medio anual disponible en cualquier 9.2 (Arcview) de ESRI y dos extensiones, Spatial Analyst
punto de toda cuenca hídrica peruana. Sobre este y 3D Analyst, como soporte para los análisis espaciales.
soporte se ha realizado la evaluación del potencial Sistema de proyección
hidroeléctrico por tramos de ríos para todas las cuencas
La proyección utilizada es el sistema “Universal
del territorio del Perú. En esta evaluación se ha tenido
Transverse Mercator” (UTM), el cual es el sistema de
en cuenta aquellas áreas de concesión de centrales
proyección cartográfica para la República del Perú de
hidroeléctricas (ya sea centrales existente o en estudio),
acuerdo a lo establecido por el Instituto Geográfico
zonas de amortiguamiento, áreas naturales protegidas
Nacional del Perú – IGN (Ley Nº 27292 – Ley del
de Administración Nacional y áreas naturales
Instituto Geográfico Nacional, en concordancia con el
protegidas de Administración Regional.
Decreto Supremo Nº 005‐DE/SG y su modificatoria, Ley
Este estudio está centrado en las pequeñas y medianas Nº 27658 y en uso de las atribuciones conferidas por la
centrales hidroeléctricas del rango de 1 a 100 MW, con Resolución Suprema Nº 621–2004/DE/EP/DP – 2005).
dos intervalos 1 a 20 MW y 21 a 100 MW. En tal sentido
Edición de la red hidrográfica y cuencas
se plantea la necesidad de identificar los 100 mejores
potenciales proyectos en estos rangos de potencias. La Se decidió utilizar como base de información para la
selección de estos potenciales aprovechamientos se generación de capa temática de la Red Hidrográfica la
fundamenta en un nuevo concepto: Potencial información suministrada por IGN, ya que resultó ser la
Hidroeléctrico Técnico, el cual representa una medida más completa de las capas de ríos disponibles en lo
de base técnico‐económica, del potencial del recurso referido a nomenclatura y nivel de detalle. Para
que se podría llegar a utilizar. completar los vacíos de información se utilizaron las
capas temáticas de “ríos principales y secundarios” y
3.2 Sistema de Información Geográfica (SIG)
“ríos y quebradas”. En los casos en que no se dispuso de
El Sistema de Información Geográfica (SIG) tuvo como información en ninguna de las fuentes mencionadas, se
objetivo principal el desarrollo de la cartografía básica y obtuvieron mediante digitalización sobre el Google
temática para sustentar la ejecución de los trabajos del Earth y cartas topográficas impresas del IGN en escala
estudio. Los objetivos específicos del SIG se detallan a 1:100.000.
continuación:
La metodología consiste en analizar cada Unidad
o Almacenar la información temática espacial Hidrográfica completa, es decir, la que incluya la
recopilada durante el desarrollo del proyecto superficie de la cuenca que excede los límites del país, y
de manera de facilitar su identificación, uso y editando, completando y clasificando la red hidrográfica
actualización (por parte de los organismos en cauce principal, afluentes principales y afluentes
involucrados y destinatarios de la información). secundarios para cada cuenca de acuerdo al nivel de
detalle de la información de base.
o Generar y post‐procesar un Modelo Digital del
Terreno (MDT). Edición de la topografía
o Asistir en los análisis temáticos llevados a cabo Se decidió utilizar como base de información para la
durante el proyecto, como por ejemplo la generación del Modelo Digital del Terreno (MDT) la
determinación del potencial hídrico y la información topográfica suministrada por el IGN en


escala 1:100.000 de curvas de nivel con equidistancia de El MDT generado se utilizó principalmente para las
50m y puntos acotados. Para completar los vacíos de siguientes tareas:
información se utilizaron los datos del SRTM‐NASA
o Asistencia en la definición de los tramos de los
(Modelo Digital de la Superficie Terrestre) de 90m.
cursos.
Una vez obtenida toda la información en un solo
o Generación de datos de área de aporte, cota,
archivo, se realizó un control de calidad de los datos del
pendiente y longitud de los tramos de cursos
8 IGN mediante la clasificación de los puntos acotados y
definidos.
curvas de nivel en rangos de altura. Se eliminaron
puntos con valores identificados con error en la base de o Generación de datos de área de aporte, cota de
datos original y se corrigieron valores de cota en las inicio y de fin, pendiente y longitud para los
curvas de nivel, principalmente detectados en las cursos principales donde se encuentran las
uniones de las cartas topográficas. estaciones de caudal

Se obtuvo un primer archivo editado y completo para o Caracterización topográfica de las cuencas a
todo el Perú de las curvas de nivel y puntos acotados del partir de la obtención de los datos que
IGN, para su posterior procesamiento. permitieron construir las curvas hipsométricas.

3.2.2 Modelo Digital del Terreno 3.2.3 Definición de tramos y obtención de datos
iniciales
Objetivo
La obtención de los datos iniciales para el análisis del
Una de las capas temáticas clave para el desarrollo del
potencial hidroeléctrico se basa en los dos criterios
proyecto es el Modelo Digital del Terreno (MDT), tanto
adoptados para la definición de los tramos de estudio:
para ayudar a la compresión del paisaje de la región
proveyendo una visión integrada del mismo, como para o Cursos entre cada bifurcación.
la obtención de productos y desarrollo de actividades o Cursos con distancias menores a 5km de
del proyecto. longitud entre cada bifurcación.
El enfoque adoptado para la creación de un MDT que A su vez, los datos iniciales a calcular para cada tramo
representara de manera continua y simplicada la son:
topografía del terreno y estuviese hidrológicamente
adaptado a los fines del estudio, en base al análisis de la o Cota del terreno.
información recopilada, fue utilizar los datos o Área de aporte.
topográficos obtenidos del IGN, completándolos donde
fuese necesario con los datos del Modelo Digital de la o Precipitación media areal.
Superficie terrestre SRTM (SRTM) generado por la o Longitud del tramo.
NASA.
Adicionalmente, se agregan datos complementarios
La resolución espacial elegida para generar el MDT que sustentan el análisis del potencial para cada tramo.
regional e hidrológicamente adaptado fue de 100m por Estos datos son de dos tipos: de ubicación (el nombre
celda. Esta resolución equivale a una superficie de 1ha de cuenca, vertiente y departamento al que
por celda, lo que facilitó el procesamiento y el cálculo pertenecen); y de uso (identificación de tramos en áreas
cuando fue utilizado en los procesamientos de los naturales protegidas, zonas de amortiguamiento o
diversos análisis temáticos con el fin de definir el áreas de concesión hidroeléctrica).
potencial hídrico del país.
La generación de información se realizó completamente
Resultados dentro del SIG desarrollado, utilizando el software
Se obtuvo de este modo un primer MDT de carácter ArcGIS (Arcview) y las extensiones Spatial Analyst y de
regional por región hidrográfica que representa la Modelación Hidrológica Geospacial HEC‐GeoHMS.
topografía del país, teniendo en cuenta la conexión de la
red de drenaje y la correcta delimitación de cuencas.


características globales de las cuencas utilizadas en el
cálculo.
En cuencas donde exista una cantidad apreciable de
estaciones de observación de caudales será siempre
preferible el uso directo de la información observada, a
los efectos de determinar ecuaciones específicas para la
cuenca. Mejoras en las estimaciones de caudal medio 9
mediante esta metodología se consiguen
incrementando el número de mediciones (en tiempo y
en cantidad), abarcando todas las regiones geográficas
del país.
Sintéticamente, las tareas realizadas comprenden:
o Procesamiento de la información hidrológica
para cada cuenca y subcuenca aforada para
obtener la información de valores medidos
Figura 2. Identificación de puntos representativos
de los tramos mensuales y anuales correspondientes a:
Escurrimiento mensual y anual (Qm y Qa),
3.3 Hidrología Precipitación mensual y anual (Pm y Pa), y
La metodología utilizada es válida para obtener Evapotranspiración Potencial mensual y anual
caudales medios anuales a nivel preliminar para la (ETPm y ETPa).
determinación del potencial hidroeléctrico del Perú. o Determinación de características físicas
Una metodología muy similar ha sido utilizada con este significativas de cada cuenca y subcuenca. Área
fin en los Estados Unidos (Vogel, R, 1994; U.S. (A), Desnivel máximo (DH), Índice de pendiente
Department of Energy, 2004). Como en todo estudio media (Ip), Densidad de drenaje (DD) y otros.
hidrológico – hidráulico, los resultados tienen una alta
dependencia de la cantidad y calidad original de la o Definición de áreas homogéneas por conjunto
información. de cuencas y subcuencas, apoyadas en las
ecuaciones de regresión múltiple de las
Se realizó un importante trabajo para validar la variables hidrometeorológicas principales
información hidrológica disponible. A pesar de ello, en definidas.
las cuencas altamente intervenidas con obras de
infraestructura hidráulica pueden existir derivaciones de o Obtención de ecuaciones que relacionan el
caudales o aportes de caudales desde otras cuencas que caudal medio anual con las características
pueden afectar los caudales utilizados como físicas e hidrometeorológicas de las cuencas
“observados”. Si bien se realizaron esfuerzos para o Obtención de curvas de duración de caudales,
detectar tales anomalías en función de los antecedentes asociadas al caudal medio anual, para cada
disponibles, dada la característica de estudio preliminar, región hidrológica homogénea.
sin verificaciones de campo, pueden estar aún presentes
en los datos utilizados. Estos hechos deberán verificarse 3.3.1 Caracterización primaria de las variables
en estudios futuros de la determinación del potencial hidrometeorológicas
hidroeléctrico del Perú, los cuales permitirán corregir o Precipitaciones
validar las ecuaciones aquí suministradas.
Con los datos procesados de precipitación e información
Las ecuaciones hidrológicas calculadas deben ser de topografía se creó un mapa de precipitación anual
aplicadas con criterio hidrológico – ingenieril,
respetando los límites extremos de los parámetros de
cálculo utilizados en cada región y comparando la
cuenca o subcuenca donde se aplique con las


1
para todo el Perú usando el proceso ‘cokriging’ . El
proceso kriging usa las estadísticas espaciales de la
precipitación para interpolar entre puntos. Cokriging
usa tanto las características espaciales inherentes de los
datos de precipitación como la relación entre
precipitación y otra variable (en este caso altura). Así se
interpolaron puntos usando el MDT del proyecto, y de
10 esta manera se aprovecha la cobertura más amplia de la
variable topográfica.
Si bien es esperable que la precipitación varíe con la
altura, no es el único factor que influye en la distribución
de lluvia. Los resultados muestran una variabilidad
espacial muy alta de precipitación en el sureste del país.
Es evidente entonces que hay una relación distinta entre
altura y precipitación en las distintas regiones de Perú.
En la región del Pacífico, la precipitación aumenta con la
altura (casi sin precipitación en la costa). Sin embargo
en la vertiente del Atlántico, al este de las montañas hay
más lluvia en la parte baja de las montañas y en la selva,
que en alturas elevadas. Hay indicaciones respecto a
que la interacción del viento y topografía en el lado este
de los Andes es lo que crea estos lugares aislados con
2
mucha precipitación .
Por esta razón, se creó un nuevo mapa de precipitación
para todo Perú, utilizando nuevamente el método de
Figura 3. Mapa de precipitación media anual de TRMM
cokriging. Inicialmente se realizó una primera
interpolación con la metodología cokriging usando los
datos de satélite Tropical Rainfall Measuring Mission
(TRMM) y los valores de precipitación de las estaciones
de Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología ‐
SENAMHI, generando una grilla de datos de
precipitación “homogénea” para todo Perú.
Posteriormente, se seleccionaron varios puntos de esta
grilla para realizar una segunda interpolación utilizando
cokriging con los datos del MDT. La ventaja de esta
nueva grilla de datos es que utiliza mayor información
para determinar la relación de la lluvia con la altura
especialmente en aquellas zonas donde no se tenían
estaciones de precipitación, en las áreas del Amazonas y
Titicaca.

1
Understanding Cokriging, ESRI.
http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.2/index.cfm?TopicName
=Understanding_cokriging
2
Killeen, T.J., Douglas, M., Consiglio, T., Jørgensen, P.M y
Figura 4. Mapa de precipitación media anual de cokriging
Mejia, J. (2007) Dry spots and wet spots in the Andean hotspot.
Journal of Biogeography, 34, 1357-1373. con datos de SENAMHI y el MDT


Las ecuaciones utilizadas por el método de
4
Thornthwaite son:
c
⎛ 10T ⎞
ETP (0) = 1.6⎜ ⎟
⎝ J ⎠
Donde   11
ETP(0): Corresponde a la Evapotranspiración Potencial
en la latitud 0 (ecuador) en centímetros por mes.
T: Es la temperatura media mensual en grados
centígrados
J: Es el índice de eficiencia de temperatura que es
definido como la sumatoria de los doce valores
mensuales del índice de calor “I”
1.514
⎛T ⎞
I =⎜ ⎟
⎝5⎠
c: es un coeficiente empírico que se evalúa de la
siguiente manera

c = 0.000000675 * J 3 − 0.0000771* J 2 + 0.01792 * J + 0.49239
Figura 5. Mapa de precipitación media anual de cokriging

con datos de SENAMHI, TRMM y el MDT
En latitudes diferentes a cero, la ETP se corrige por una
constante K que varía dependiendo del mes del año y de
Estimación de ETP (evapotranspiración potencial) la latitud.
Se estimó la Evapotranspiración potencial (ETP) en Perú
a partir de los datos de temperatura de SENAMHI. ETP = k * ETP (0)
Debido a la dificultad para obtener la gran cantidad de
Los datos calculados de ETP anual promedio por el
variables que requiere el cálculo de la ETP por Penman‐
método de Thornthwaite son presentados a
Monteith, se procedió a calcular la ETP utilizando el
continuación, así como el mapa producido con los datos
método de Thornthwaite. Éste es un método empírico
de ETP de la FAO.
que únicamente requiere los datos de temperatura
mensual y la ubicación de la estación (latitud). Este
método fue previamente utilizado por SENAMHI en el
trabajo “Balance hídrico superficial del Perú a nivel
3
multianual” .
Para calcular la ETP con Thornthwaite los datos diarios
se convirtieron en datos mensuales y, posteriormente,
se calculó el valor de ETP utilizando la temperatura
promedio mensual y la ubicación de la estación para
cada uno de los meses del año.

3 4
Ordoñez Galvez, JJ; Vera Arévalo, H. Balance Hídrico Ponce, VM. 1994. Engineering Hydrology. Principles and
Superficial del Perú a nivel multianual. SENAMHI Practices. Prentice Hall.


a b Resultado Resultado por
Vertiente
SENAMHI (cm) Thornthwaite (cm)

varía entre 50 y
varía entre 53 y
110 cm;
Pacífico 149cm; promedio de
promedio de
86,9cm
82,6cm
12
varía entre 50 y
varía entre 54 y 169
170 cm,
Atlántico cm; promedio 131,7
promedio 134,4
cm
cm

varía entre 50 y
varía entre 53 y 72 cm;
Titicaca 80 cm; promedio
promedio de 58,4 cm
de 59,0 cm
Figura 6. a) Evapotranspiración potencial anual para Perú
calculada con el método de Thornthwaite. Datos:
SENAMHI Tabla 4. Comparación de los resultados de ETP con
estudios previos.
Figura 6 b) Evapotranspiración potencial anual para Perú
calculada con el método de Penman Monteith. Datos: Finalmente, se menciona que ambos métodos de
FAO cálculo son estimaciones. La ventaja de Penman es
De la comparación de las figuras anteriores se puede utilizar un mayor número de variables meteorológicas
apreciar que los resultados producidos para ETP por los con influencia en la Evapotranspiración, y su desventaja
dos métodos tienen algunas diferencias, tanto es el menor número de estaciones donde es posible
espacialmente como en el rango de valores.   calcularla. En el lado opuesto aparece la ecuación de
Thornthwaite, la cual utiliza solamente los datos de
Las diferencias pueden explicarse ya que los dos
temperatura y latitud de la estación, por lo cual es
métodos utilizados son diferentes: uno es un método
posible obtener estimaciones para un mayor número de
empírico, mientras que el otro es un método combinado
estaciones.
de balance de energía con transferencia de masa.
Adicionalmente, la cantidad de estaciones utilizada fue 3.3.2 Caracterización de caudales anuales y
de 259 para la figura 29a versus 129 para la figura 29b. mensuales – Curvas de permanencia

La Tabla 4 muestra la comparación de los resultados del Caudales anuales
trabajo publicado por SENAMHI (Ordóñez y otros) y los Se trabajó con todas aquellas estaciones que dispongan
calculados en éste estudio mediante el método de al menos de 5 años de registros, con las cuales se
Thornthwaite (datos de SENAMHI), se muestra que las obtuvo el caudal medio anual de la estación.
diferencias son bajas y pueden explicarse con la
cantidad de estaciones utilizadas y el rango de tiempo Teniendo en cuenta los diferentes períodos de
para los que se calcularon.   medición, los caudales fueron llevados al período base
de trabajo (1997 – 2005) mediante la aplicación de
relaciones entre series observadas de largo término
(que incluyen el período 1997 – 2005) y que incluyen
también el período de mediciones en la estación a ser

“escalada”.

Se aplica la siguiente relación:

a. Para los casos donde existe una estación de caudal
cercana con un registro coincidente entre la estación
que vamos a estimar y el periodo 1997 – 2005


Q donante (97−05) o P periodocomun : Es la precipitación media anual
Qi( 97−05) = Qi periodocomun * de la estación con datos (donante) en el
Q donante período coincidente entre ambas estaciones.
Donde:   Las obras de infraestructura en la cuenca (presencia de
embalses, derivaciones de importancia hacia otras
Qi( 97 −05) cuencas o subcuencas, retornos de agua, ingresos
o : Es el caudal medio anual del periodo 13
97‐05 de la estación que queremos estimar. provenientes de otras cuencas, etc.) pueden alterar
significativamente la magnitud y la distribución en el
Qi periodocomun año de los caudales. Otras modificaciones pueden
o : Es el caudal medio anual de la
provenir de efectos de urbanización, modificaciones en
estación i en el periodo en común de las dos
la cobertura vegetal durante el período de mediciones,
estaciones, la que queremos estimar y la
avance de la frontera agrícola, ingreso de áreas de riego,
estación cercana.
etc.
Q donante ( 97 −05) Los datos con los que se trabaja deben ser homogéneos,
o : Es el caudal medio en el
y por lo tanto para utilizarlos es necesario examinar la
período entre 97 – 05 de la estación con datos
influencia de éstas alteraciones.
Q donante Los criterios generales hidrológicos para este tipo de
estación con datos (donante) en el período estudio, por ejemplo del Instituto de Hidrología de
coincidente entre ambas estaciones. Wallingford, Inglaterra (1980) o Sokolov (1975), indican
que si la alteración al escurrimiento representa menos

de un 10 – 15%, la estación de medición es utilizada sin
b. Para los casos donde no existe una estación de caudal restricción.
cercana, se seleccionó una estación de precipitación
Se procedió a la ubicación de cada estación y al análisis
cercana con un registro completo y coincidente entre la
de la existencia de reservorios artificiales aguas arriba.
estación que vamos a estimar y el periodo 1997 – 2005
Las estaciones con registros significativamente
alterados por la operación de reservorios aguas arriba
P (97 −05)
Qi( 97−05) = Qi periodocomun *
fueron descartadas para el análisis.
P periodocomun Respecto a la longitud de registros, esto depende de la
representatividad de la muestra respecto a la población
Donde:
desconocida. Se adoptó que la estación a utilizar debe
Qi ( 97 −05) tener al menos 5 años de datos observados para ser
o : Es el caudal medio anual del periodo incorporada al análisis, analizando a su vez tal
97‐05 de la estación que queremos estimar. representatividad por comparación con estaciones
vecinas de registros más largos.
Qi periodocomun
Caudales mensuales
estación i en el periodo en común de las dos
estaciones, la que queremos estimar y la Se obtuvieron en todas las estaciones los caudales
estación cercana.   mensuales, apreciándose la variación en el año de los
mismos.
o P ( 97 − 05) : Es la precipitación media anual del
Curvas de permanencia de caudales mensuales
periodo 97‐05 de una estación cercana con
Se obtuvieron curvas de permanencia a partir de
datos
caudales mensuales.


3.3.3 Ecuaciones regionales para obtener caudales La determinación de zonas de homogeneidad
medios de cuencas hidrológica realizada se basó fuertemente en los
aspectos de características físicas de las cuencas y del
Metodología
régimen hidrometeorológico. Los criterios estadísticos
Debido a que se cuenta solamente con un número normalmente verifican si una región preliminarmente
limitado de cuencas aforadas, de las cuales es posible definida presenta un comportamiento adecuado de los
obtener la información requerida por tratamiento elementos principales de regionalización; en este caso,
14 directo de sus datos, resultó necesario extender estos de la ecuación de regresión.
valores a las cuencas no aforadas, para la posterior
Para establecer las ecuaciones de regresión, a partir de
determinación preliminar del potencial.
las grandes regiones y para cada una de las cuencas
En una primera etapa esto se resolvió como un caso aforadas que se encuentran en dicha región, se calculan
típico de regionalización de caudales, que los valores de precipitación y evapotranspiración
sintéticamente significa:   potencial media anual, promedio para toda el área de la
o Ajustar en cada región que pueda considerarse cuenca aforada. Estos valores medios se calcularon
hidrológicamente homogénea a los fines del teniendo en cuenta las particularidades observadas en
estudio, ecuaciones de regresión múltiple, Perú, y en particular las variaciones de las mismas con la
donde se establece la relación del caudal medio altitud.
anual (Qa), con una serie de variables y Las ecuaciones de regresión planteadas fueron del tipo:
parámetros independientes, tales como:
Q = c Aa1 x  PAa2 x DDa3  x La4 x ……
precipitación, evapotranspiración, área de
cuenca, densidad de drenaje, índice de Estas ecuaciones no lineales, fueron linealizadas
pendiente, longitud de cuenca y altitud. En el aplicando logaritmos y los coeficientes se calcularon por
proceso de ajuste se seleccionan las variables método de mínimos cuadrados.
más significativas que explican un porcentaje
Sobre la ecuación básica general se seleccionan las
importante de varianza de la variable
variables independientes que mejor representen los
dependiente.
valores de caudal medio, con errores tolerables
o A partir de las ecuaciones de regresión (aceptables para el trabajo).
ajustadas, es posible estimar los valores de Qa
Cuando se desea correlaciones variables generalmente
en las cuencas no aforadas.
no se conoce con precisión cuáles variables
Se conoce que el comportamiento hidrológico de un independientes mejor explican el comportamiento de la
curso de agua es el resultado de una combinación de variable dependiente. El método más eficiente será
factores físicos y climáticos. Aquellas regiones que aquel que permita estimar de manera confiable la
presentan un comportamiento semejante son definidas variable dependiente y que incluya el menor número
como regiones homogéneas, en este texto referido posible de variables independientes. Para resolver este
particularmente a los caudales medios y curvas de conflicto se hace uso en este caso de la metodología
duración. denominada “stepwise”, manteniendo el área de cuenca
en todas las ecuaciones.
Los criterios para definir las regiones hidrológicas son
de tipo físicos, climáticos y estadísticos. La bondad de las regresiones se va determinando a
partir del Coeficiente de Determinación:
Dentro de los criterios físicos, se tiene la similitud de las
2 2 2
características geográficas de las regiones, incluyéndose R = 1 – S /Sy
las características del relieve, pendientes, cobertura
Donde:
vegetal, suelos, geología, etc. Dentro de las
características climáticas se han analizado las o S2 = suma cuadrática explicada = ∑
2
precipitaciones y la evapotranspiración potencial. (lnQobservadoi ‐  lnQcalculadoi  ) / N – p – 1
2
o Sy = suma cuadrática total

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