dheuhfuheuifhuief

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA HIDRÁULICA
TRABAJO:
TRABAJO ESCALONADO DE CONSTRUCCIÓN DE MINI CENTRAL
HIDROELÉCTRICA
ASIGNATURA:
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
PRESENTADO POR EL ALUMNO:
 ESPINOZA PEREIRA, wener
 GUEVARA VASQUEZ, JOSE ELVIS
 RABANAL SILVA Jorge
 TERRONES ESTRADA, Elias
DOCENTE:
ING. PAIMA ARROYO, JULIO
CAJAMARCA-PERÚ
2020

2. I. INTRODUCCIÓN
El Perú presenta mayor carencia de energía eléctrica en pueblos alejados de las principales
ciudades del país, en especial en los que están ubicados en zonas rurales y que en su
mayoría son las de menores recursos económicos.
Si bien en algunos casos las líneas de transmisión están tendidas cerca de dichos pueblos,
el déficit energético que presenta el país no hace posible que puedan contar con el servicio
eléctrico de manera permanentemente, lo cual si bien es una ayuda no es la suficiente.
Además de la problemática social, también en los años recientes se ha manifestado el
déficit de potencia en el sistema interconectado (SEIN).
Existen muchas posibles soluciones para estos problemas que vienen perjudicando a
nuestro país desde hace años, sin embrago estas son únicamente soluciones correctivas o
tal vez temporales, muchas de las cuales consisten en abastecer la demanda requerida con
energía producida a base de combustibles, tanto fósiles como de desechos de animales. A
pesar de su relativa eficiencia, muchas de estas soluciones pronto dejan de ser suficientes
y se regresa al mismo estado de carencia del que se trató de librar en un principio.
Ante esta problemática, el presente trabajo propone utilizar métodos de generación de
energía eléctrica renovable debido al potencial hídrico de la zona, es decir una mini
central hidroeléctrica
II. OBJETIVOS
1. OBJETIVO GENERAL
El objetivo general del proyecto es diseñar un min central hidroeléctrica cubriendo
el déficit de energía eléctrica de la zona.
2. OBJETIVO ESPECIFICO
 Desarrollar un estudio socioeconómico.
 Desarrollar el estudió hidrológico de la cuenca donde se plantea construir
dicha obra.
 Calcular la demanda potencial, actual con la que cuenta dicho lugar de
estudio.

3. III. MARCO TEORICO
A. ENERGÍA HIDRÁULICA
La energía hidráulica se refiere al aprovechamiento de la energía potencial que
tiene la agua (por diferencia de alturas) que se obtiene buscando una caída de agua
desde cierta altura a interior inferior, la que luego se transforma en energía
mecánica (rotación de un eje) con el uso de una rueda hidráulica o turbina, esta
energía se puede utilizar directamente para mover un pequeño aserradero, un
molino a maquinaria de un beneficio de café, también es posible conectar la
turbina a un generador eléctrico y de esta manera transformar la energía mecánica
en energía eléctrica, con la ventaja de trasladar con mayor facilidad la energía a
puntos de consumo y aplicarla a una gran variedad de equipos y usos productivos
(BETANCOURT,2007).
La cantidad de potencia y energía disponible en el agua de un rio o quebrada o
sistemas de captación, está en relación directa a la altura o caída disponible, así
como del caudal.
Se requiere buscar la mayor caída o altura disponible, para usar la cantidad
mínima de agua y así satisfacer las necesidades de energía
(BETANCOURT,2007)
B. CENTRALES ELÉCTRICAS
Una central productora de energía es cualquier instalación que tenga como
función transformar energía potencial en trabajo.
Las centrales eléctricas son las diferentes plantas encargadas de la producción de
energía eléctrica y se sitúan, generalmente, en las cercanías de fuentes de energía
básicas (ríos, yacimientos de carbón, etc.). También pueden ubicarse próximas a
las grandes ciudades y zonas industriales, donde el consumo de energía es
elevado.

4. Los generadores o alternadores son las máquinas encargadas de la obtención de la
electricidad. Estas maquinarias son accionadas por motores primarios. El motor
primario junto con el generador forma un conjunto denominado grupo (muñoz,
1997).
Figura 1: corte trasversal de una hidroeléctrica
1. TIPOS DE CENTRALES
Los diferentes tipos de centrales eléctricas dependen de las distintas materias
primas empleadas para obtener la energía eléctrica. Se diferencian en la energía
potencial primaria que origina la transformación.
1.1.HIDRÁULICAS O HIDROELÉCTRICAS
Las Centrales hidráulicas son aquellas instalaciones que transforman la energía
hidráulica en energía eléctrica.

5. Una central hidroeléctrica es una instalación en la cual la energía cinética del agua,
se transforma en un momento de giro en el eje de una turbina, y finalmente en
energía eléctrica, por transmisión del momento de giro al rotor de un generador
eléctrico. Los elementos componentes de una central son:
 Tubería forzada (lleva el agua a las turbinas)
 Generadores
 Canales
 Presas
 Tuberías
 Dispositivo de toma de agua
IV. METODOLOGIA
1) ESTUDIO HIDROLOGICO
 Delimitación de la cuenca donde se ubica la hidroeléctrica

6.  cálculo de sus parámetros geomorfológicos.
PARAMETROS MORFOMETRICOS CUENCA
DESCRIPCIÓN UND VALOR
De la superficie
Area km2 85.13
Perímetro de la cuenca km 61.36
Cotas
Cota máxima msnm 4020
Cota mínima msnm 2920
Centroide (PSC:wgs 1984 UTM Zone 17S)
X centroide m 781644.2599
Y centroide m 9124219.852
Z centroide msnm 3580.829221
Altitud
Altitud media msnm 3580.829221
Altitud más frecuente msnm 3607.50
Altitud de frecuencia media (1/2) msnm 3562.53156
Pendiente
pendiente promedio de la cuenca % 23.08672456
De la Red Hídrica
Longitud del curso principal km 20.4109
Orden de la Red Hídrica UND 6
Longitud de la red hídrica km 502.867643

7. Pendiente Promedio de la Red
Hídrica % 2.36
Parámetros Generados
Tiempo de concentración horas 1.19
pendiente del cauce prinpal m/km 53.89
 Ecología
Describir el medio en el que se desarrollaran las plantas a fin de ver su
influencia en las características de los proyectos, formas constructivas,
materiales y equipos a emplearse su efecto sobre las expectativas de
conservación y recíprocamente el efecto de la instalación de Micro centrales
en la ecología de la cuenca o subcuenca
 cálculo de intensidades máximas para diferentes tiempos de duración
Vida
Útil
(N)
Incertidumbre T
Imax
(mm/hora)
Imax
(mm/hora)
Imax
(mm/hora)
Imax
(mm/hora)
Imax
(mm/hora)
(años) (%) (años) 5 m 10 min 30 min 60 min 120 min
5
5 98.0 203.72 147.32 80.76 49.42 31.27
15 31.3 176.45 128.44 69.90 42.51 26.60

8. 20 22.9 168.95 123.25 66.92 40.62 25.31
25 17.9 162.94 119.09 64.53 39.10 24.29
30 14.5 157.86 115.57 62.50 37.81 23.42
40 10.3 149.36 109.69 59.12 35.66 21.96
10
5 195.5 220.12 158.66 87.29 53.57 34.07
15 62.0 192.84 139.79 76.43 46.66 29.40
20 45.3 185.34 134.60 73.44 44.77 28.12
25 35.3 179.34 130.44 71.05 43.25 27.09
30 28.5 174.25 126.92 69.03 41.96 26.22
40 20.1 165.76 121.04 65.65 39.81 24.77
20
5 390.4 236.51 170.01 93.81 57.71 36.88
15 123.6 209.24 151.13 82.95 50.81 32.21
20 90.1 201.74 145.94 79.97 48.91 30.93
25 70.0 195.73 141.78 77.58 47.39 29.90
30 56.6 190.65 138.27 75.55 46.11 29.03
40 39.7 182.15 132.39 72.17 43.96 27.57
Buscaremos: para diferentes tiempos de retorno de 10, 20 y 40 años
t=40 años y =506.06x-0.597
R² = 0.994
t=20 años y =425.47x-0.606
R² = 0.9926
t = 10 años y =151.01x-0.604
R² = 0.9929
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
0.min 20.min 40.min 60.min 80.min 100.min 120.min 140.min
INTENSIDAD
TC
CURVA IDF
t =40 años T=10 años t=20 años
Power ( t =40 años) Power (T=10 años) Power (t=20 años)

9.  Cálculo de la intensidad para nuestra cuenca
Datos de ingreso
A= 85.13 km2
H= 3580.83 m
S= 0.0539 m/m 5.3892773 %
L= 20410.90 m
Tc= 1.19 hrs 71.3 MIN
obtenemos el TC: en 71.3 min
Obtennos la intensidad para diferente tiempo de retorno
Tiempo de retorno
(años)
intensidad
10 11.472
20 32.049
40 39.612
 CALCULO DEL CAUDAL
Método a usar SCS (se elabora un hidrograma sintético )
Datos de ingreso
A= 85.13 km2
H= 3580.83 m

10. S= 0.0539 m/m 5.3892773 %
L= 20410.90 m
Tc= 1.189 hrs 71.3 MIN
Num. Curva= 75
Cálculos
T. retraso= 1.671829614 hrs
De= 2.180574496 hrs
T. pico= 2.762116862 hrs
T. base= 7.374852022 hrs
Caudal Pico= 6.406521766 m3/S
 RESULTADOS PARA CAUDAL MAXIMO DE DISEÑO

11.  Cálculo de caudal al 95% de persistencia
datos de caudales ordenados de manera decreciente y ulizando weibull
obtenemos para persistencia al 95%
gráficamente tenemos
10 11.472 0.37651571 10 2.41215612
20 32.049 2.28971861 20 14.6691321
40 39.612 4.79111357 40 30.6943734
Tiempo de
retorno
(años
Caudal
máximo de
diseño
(m3/s)
Tiempo de
retorno
(años)
intensidad
Lluvia
efectiva
(mm)
m p(%) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC
1 2% 2.81 4.92 4.66 3.65 1.59 0.96 0.75 0.84 0.93 2.40 2.08 2.38
2 4% 2.48 4.63 4.27 3.56 1.48 0.93 0.71 0.73 0.80 2.05 1.87 2.30
3 6% 2.28 4.36 4.12 3.44 1.44 0.89 0.68 0.67 0.73 1.77 1.80 2.26
4 8% 2.23 4.09 4.01 3.21 1.42 0.83 0.67 0.61 0.71 1.57 1.76 2.20
5 9% 2.21 3.84 3.85 2.89 1.42 0.79 0.67 0.58 0.68 1.40 1.72 2.09
6 11% 2.17 3.76 3.79 2.88 1.37 0.77 0.66 0.54 0.68 1.30 1.66 1.94
7 13% 2.16 3.20 3.67 2.73 1.37 0.70 0.63 0.50 0.65 1.26 1.51 1.93
8 15% 2.14 2.94 3.58 2.59 1.33 0.69 0.58 0.47 0.63 1.25 1.42 1.91
9 17% 2.13 2.85 3.35 2.37 1.31 0.68 0.55 0.44 0.61 1.21 1.35 1.82
10 19% 2.12 2.75 3.10 2.18 1.27 0.67 0.54 0.41 0.58 1.15 1.31 1.73
11 21% 2.10 2.56 3.02 2.15 1.20 0.65 0.51 0.38 0.58 1.09 1.31 1.72
12 23% 2.01 2.45 3.00 2.12 1.19 0.65 0.51 0.37 0.57 1.08 1.30 1.70
13 25% 1.98 2.37 2.99 2.12 1.18 0.65 0.50 0.35 0.57 0.99 1.28 1.67
14 26% 1.97 2.25 2.90 2.09 1.15 0.64 0.47 0.34 0.56 0.95 1.25 1.62
15 28% 1.87 2.17 2.83 2.06 1.12 0.63 0.45 0.33 0.54 0.91 1.22 1.57
16 30% 1.74 2.12 2.81 2.06 1.08 0.62 0.44 0.33 0.52 0.86 1.19 1.54
17 32% 1.69 2.08 2.78 2.05 1.06 0.61 0.42 0.32 0.51 0.84 1.17 1.51
18 34% 1.64 2.07 2.64 1.99 1.00 0.58 0.40 0.32 0.51 0.81 1.11 1.49
19 36% 1.58 2.04 2.61 1.95 0.99 0.58 0.38 0.30 0.51 0.80 1.06 1.38
20 38% 1.52 2.03 2.56 1.93 0.96 0.57 0.37 0.29 0.50 0.76 0.97 1.27
21 40% 1.47 2.02 2.52 1.91 0.93 0.56 0.35 0.29 0.49 0.71 0.91 1.17
22 42% 1.45 2.01 2.46 1.87 0.90 0.55 0.32 0.29 0.46 0.67 0.89 1.09
23 43% 1.45 1.98 2.33 1.82 0.85 0.54 0.32 0.28 0.44 0.66 0.84 1.07
24 45% 1.45 1.95 2.31 1.80 0.82 0.54 0.31 0.27 0.43 0.66 0.80 1.06
25 47% 1.42 1.89 2.29 1.65 0.82 0.52 0.30 0.25 0.42 0.62 0.80 1.05
26 49% 1.38 1.84 2.19 1.56 0.81 0.50 0.29 0.24 0.41 0.60 0.79 1.03
27 51% 1.33 1.79 2.11 1.52 0.80 0.49 0.29 0.23 0.38 0.60 0.74 1.02
28 53% 1.27 1.74 2.09 1.51 0.78 0.48 0.29 0.21 0.34 0.58 0.66 1.01
29 55% 1.19 1.72 2.06 1.49 0.72 0.45 0.27 0.19 0.34 0.55 0.64 1.00
30 57% 1.17 1.72 1.99 1.49 0.66 0.43 0.21 0.19 0.34 0.55 0.63 0.93
31 58% 1.11 1.72 1.93 1.49 0.65 0.39 0.21 0.18 0.33 0.54 0.63 0.90
32 60% 1.07 1.65 1.85 1.48 0.64 0.37 0.20 0.17 0.31 0.52 0.62 0.88
33 62% 1.03 1.60 1.81 1.46 0.64 0.36 0.19 0.17 0.29 0.51 0.61 0.87
34 64% 0.99 1.57 1.79 1.45 0.64 0.33 0.18 0.16 0.27 0.48 0.58 0.85
35 66% 0.98 1.51 1.72 1.45 0.63 0.33 0.15 0.15 0.26 0.46 0.52 0.78
36 68% 0.95 1.51 1.61 1.41 0.61 0.29 0.15 0.13 0.24 0.45 0.52 0.76
37 70% 0.93 1.50 1.51 1.27 0.57 0.28 0.14 0.12 0.24 0.45 0.49 0.76
38 72% 0.93 1.49 1.45 1.21 0.56 0.28 0.12 0.10 0.23 0.43 0.46 0.71
39 74% 0.84 1.47 1.38 1.20 0.55 0.27 0.11 0.10 0.21 0.41 0.44 0.66
40 75% 0.70 1.43 1.29 1.13 0.53 0.26 0.10 0.09 0.18 0.39 0.41 0.63
41 77% 0.65 1.36 1.27 0.93 0.51 0.25 0.09 0.08 0.13 0.33 0.40 0.60
42 79% 0.60 1.33 1.27 0.91 0.47 0.25 0.08 0.08 0.12 0.29 0.38 0.45
43 81% 0.58 1.29 1.26 0.84 0.46 0.21 0.07 0.07 0.11 0.28 0.37 0.41
44 83% 0.56 1.25 1.24 0.81 0.45 0.18 0.06 0.06 0.07 0.28 0.34 0.40
45 85% 0.53 1.20 1.11 0.77 0.43 0.17 0.05 0.05 0.05 0.27 0.29 0.36
46 87% 0.50 1.11 0.91 0.70 0.43 0.16 0.05 0.03 0.05 0.24 0.21 0.28
47 89% 0.41 0.96 0.88 0.68 0.42 0.15 0.05 0.03 0.05 0.23 0.21 0.23
48 91% 0.41 0.86 0.84 0.66 0.38 0.14 0.02 0.03 0.05 0.22 0.21 0.22
49 92% 0.36 0.83 0.83 0.58 0.35 0.14 0.02 0.02 0.04 0.15 0.20 0.14
50 94% 0.32 0.80 0.81 0.45 0.30 0.12 0.02 0.01 0.04 0.09 0.17 0.09
51 96% 0.30 0.73 0.77 0.34 0.25 0.10 0.02 0.01 0.03 0.07 0.14 0.06
52 98% 0.30 0.60 0.64 0.28 0.20 0.08 0.01 0.01 0.00 0.05 0.10 0.01
53 100% 0.30 0.31 0.39 0.13 0.09 0.04 0.00 0.01 0.00 0.02 0.03 0.01
CAUDALES CON DIFERENTES PROBABILIDADES DE OCURRENCIA EN m3/S

12. 2) ESTUDIO SOCIOECONÓMICO
ESTUDIO SOCIOECONÓMICO
1. Demografía
CEl área de estudio pertenece al Centro Poblado de La Esperanza, perteneciente al distrito
de San Antonio, provincia y departamento de Cajamarca. Según las encuestas realizadas
el mes de Setiembre del 2020 la población total es de 212 habitantes. De las cuales 39.6
% son varones mayores de edad, 26.4 % mujeres mayores de edad y un 34.0 % son
menores de edad. Además, un 43.9 % de la población cuenta con trabajo.
El 100 % de las viviendas son propias y tienen como material predominante el abode y
se usan solamente como viviendas.
p(%) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC
95% 312.74 773.01 797.62 411.05 282.62 113.57 17.64 13.23 33.28 83.63 162.55 82.70
PROMEDIO 1347.18 2064.67 2278.16 1706.69 845.24 469.78 310.53 271.62 382.78 750.09 869.76 1113.93
MINIMO 299.00 313.00 394.00 126.00 93.00 37.00 0.00 5.00 2.00 24.00 29.00 7.00
CAUDAL 95% QUEBRADAEN L/S

13. 2. Actividad económica
Las principales actividades económicas de la zona son la ganadería y la agricultura,
teniendo un menor un porcentaje la actividad de obrero.
Se evidencio según las encuestas realizadas que los ingresos mensuales de cada vivienda
son superiores a sus gastos.
3. Servicios Públicos en el Sector
La comunidad cuenta con los servicios de agua potable y de energía eléctrica. En el
servicio de energía eléctrica solo el 75 % cuenta con dicho servicio.
39.6%
26.4%
34.0%
Porcentaje de la población en la zona del
Proyecto
Hombres
Mujeres
< 18

14. Además, los pobladores mencionaron que no están conformes con el servicio de energía
eléctrica. Obteniendo lo siguiente:
25%
75%
Fuentes de Energía
S. Electrico
Kerosene
53%
47%
Calificación del Servicio Eléctrico
Muy Malo
Malo
Regular
Bueno
Muy Bueno
3%
47%
50%
Frecuencia de Cortes Improvisados
Extre. Frecuente
Muy Frecuente
Frecuente
Poco Precuente
Muy Poco Frec

15. 3) DEMANDA DE ENERGÍA ELÉCTRICA
1. DEMANDA ACTUAL
Para el cálculo de la demanda actual se usó los datos de las encuestas
realizadas a la población y tomando como referencia el consumo de cada
artefacto eléctrico dado por OSINERGMIN.
43%
57%
Reconexión del Servicio
Muy lento
Lento
Aceptable
Rapido
Muy Rapido

16. 2. DEMANDA POTENCIAL

17. 3. DEMANDA FUTURA
 Estimación De La Población Futura (Método Aritmético)

18.  Estimación de la Demanda Futura

19. Demanda de diseño
V. CONCLUCIONES

20.  Se logro el estudio hidrológico donde se encontró los caudales mínimos
para cada mes del año.
 Si hizo un estudio socioeconómico por medio de encuestas.
 Se logro calcular la demanda potencial actual y futura para dicha
población.
VI. BIBLIOGRAFIA
BETANCOURT Jurado Marcelo. Diseño de un módulo interactivo de generación
de hidráulica de energía eléctrica. Universidad Tecnológica de Pereira. Ingeniería
Mecánica. 2007
GONZALEZ Velasco Jaime. Energías Renovables. Editorial Reverté. Barcelona
2009. Pág. 370-383
CENTRALES HIDROELECTRICAS. Tipo de centrales.
http://www.iae.org.ar/archivos/educ6.pdf. Enero 22 de 2013
MUÑOZ MATERON HERNAN.OBRAS HIDRÁULICAS RURALES: Santiago
de Cali. edit. Universidad de valle.1997