proyecto de fisica

1. FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA
MECÁNICA ELÉCTRICA
“DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UNA MINI CENTRAL
HIDROELÉCTRICA PARA EL DISTRITO DE PATAZ – PROVINCIA DE
PATAZ – DEPARTAMENTO DE LA LIBERTAD”
INFORME FINAL DE PROYECTO DEL II CICLO
AUTORES
ASTO PARI, DEYSI ––deysiasto.23@gmail.com 973012132
SANTILLAN RODRIGUEZ, ITALO – italo90_90@hotmail.com – 957836154.
ZABALETA CARRANZA, RUSBEL – rusbel.zavaleta@gmail.com – 956318176.
ASESOR
Lic. JORGE LUIS VASQUEZ RONDO
TRUJILLO – PERÚ
2014

2. Proyecto Página 2
AGRADECIMIENTO
Detrás de este proyecto integrador se encuentran muchas personas que han
apoyado para lograr terminar con este trabajo de investigación. Especialmente
queremos agradecer a nuestros padres, que interesados por darnos todas las
facilidades ya sea económicamente y anímicamente han sido el principal apoyo
para el cumplimento en este proyecto.
Ala universidad Cesar Vallejo, por incentivar a la investigación de los jóvenes para
así lograr una formación académica de excelencia.

3. Proyecto Página 3
PRESENTACION
Rediseñar, 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 éxito final.
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.

4. Proyecto Página 4
ÍNDICE
CARATULA ………………………………………………..…………………………….01
AGRADECIMIENTO………….……………………………………...……………….…02
PRESENTACION…………………………………………………………….……….…03
ÍNDICE………………………….………………………………………..…………….....04
1. REALIDAD PROBLEMÁTICA……………………………………..…………….…..06
2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA…………………….………………………...…06
3. OBJETIVOS…………………………………………………………….……………..07
3.1. OBJETIVO GENERAL………………………………………………...…………07
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………………………….07
4. ANTECEDENTES…………………………………………………………………….07
5. JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………………10
I. MARCO TEÓRICO
PARÁMETRO S FUNDAMENTALES PARA LA CREACIÓN DE UNA
MINI CENTRAL HIDRO ELÉCTRICA……… ………… …………… ………11
1. PRESA HIDRÁULICA……………………………………………….……….…11
2. EMBALSE…………………………………………………………………….…..11
3. TOMA DE AGUA…………………………………………………………………12
4. CASA DE MÁQUINAS O SALA DE TURBINAS…………………………..…12
5. TRANSFORMADORES…………………………………………………………12
6. LÍNEAS DE TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA……..….…………13
7. SALTO………………………………………………………………….……….13
8. CAUDAL DE EQUIPAMIENTO……………………………………..………..14
9. ELECCIÓN DE TURBINA……………………………………………………...15
10.OBTENCIÓN DE LOS DATOS CONCESIONALES…………………………18
11.DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL CANAL………………………20
12.DETERMINACIÓN DE CAUDAL DE EQUIPAMIENTO…………………..…21
13.PRODUCCIÓN MEDIA ANUAL………………………………………………..22
14.DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES DE SU REHABILITACIÓN ….23
15.INSTALACIÓN ELÉCTRICA …………………………………………………25
II. CONCLUSIONES……………………………………………………..........27

5. Proyecto Página 5
III. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………….……….28
IV. ANEXO……………………………………………………………...………..30
1. REALIDAD PROBLEMÁTICA

6. Proyecto Página 6
En el Distrito de Pataz, Provincia de Pataz, Departamento de La Libertad,
cuenta con una población de 5000 habitantes de los cuales el 70%,
equivalente a 3500 habitantes, se dedica a la minería artesanal.
Las familias realizan el proceso de obtención de oro por lixiviación; para ello
necesitan preparar el mineral usando una serie de máquinas, entre ellas: 3
Chancadoras de Quijada de 25 HP; 3 Molinos de Bolas de 30 HP; 5
compresores de aire de 20 HP y 7 Bombas centrifugas, de 5 HP. La potencia
Total es de 300 HP. Estas máquinas son accionadas con motores de
combustión interna consumiendo diariamente 100 Galones de combustible.
Cerca al pueblo pasa un río llamado “SAN MIGUEL”, el cual fue aprovechado
para la creación de una mini central hidroeléctrica que es usada para
electrificar el pueblo, donde su demanda de energía es de 40 kW. El caudal de
diseño es de 1 m3/s, y la capacidad instalada es de 50kw (67 HP), la cual se
obtiene con una caída bruta de 235 m.
2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo podríamos cubrir la demanda de energía necesaria para darle un uso a
escala industrial?
3. OBJETIVOS
a. Objetivo general:

7. Proyecto Página 7
Rediseñar y construir un prototipo de la central hidroeléctrica para el
distrito de Pataz – provincia de Pataz – departamento de la libertad, para
cubrir la demanda requerida.
b. Objetivos específicos:
 Describir los componentes, diseño y parámetros de obras civiles de una
mini central hidroeléctrica.
 Hacer un estudio de impacto ambiental con la finalidad de evaluar el medio
ambiente antes, durante y después del proyecto, tanto en lo negativo y
positivo.
 Capacidad de Generación de Energía Eléctrica mayor a 300 HP
 Mencionar aspectos económicos de la implantación de estos proyectos
económicos.
4. ANTECEDENTES
 Las centrales hidroeléctricas son la evidencia actual de evolución de los
molinos de agua estos utilizaban la energía cinética causada por la masa
de agua en movimiento con el fin de generar energía mecánica. En el caso
de las centrales hidroeléctricas aprovechan el desnivel de agua el cual tiene
por nombre salto geodésico cuyo propósito es utilizar ese fluido para girar
la turbina y con el debido proceso genera electricidad. Luego de ello el agua
seguirá su descenso hasta desembocar en un nivel más bajo; pero la idea
de emplear esta clase de recurso natural para la generación de energía
data del año 1880 en Northumberland, Gran Bretaña, se hizo posible
gracias a la evolución de los generadores y al perfeccionamiento delas
turbinas hidráulicas su empleo comienza ser notorio debido a la demanda
de electricidad; en 1920 estas generaban una parte muy importante de
producción de dicha de energía.

8. Proyecto Página 8
 En la década de los noventa los principales productores de energía
hidráulica eran Canadá (60% del suministro eléctrico era proveniente de
este método) y Estados Unidos.
Posteriormente Paraguay y brazal forman una alianza para utilizar el rio
Paraná que también les sirve como frontera de sus territorios en el
funcionamiento de la planta hidroeléctrica del taipú con una capacidad de
14 000 MW.
Actualmente la presa las tres gargantas es la planta hidroeléctrica más
grande del mundo ubicado a orillas del rio Yangtsé ,China la cual puede
alcanzar una capacidad de 22 500MW.
 La aplicación de este medio para generar energía eléctrica a llegado a
nuestro país , siendo reflejada en la central hidroeléctrica cañón del pato
ubicado sobre el rio santa , Ancash diseñada por el ingeniero Santiago de
Mayola cuyo informe se llamó ¨ proyectó de la central hidroeléctrica Hidro –
Electro-Química del cañón del pato con culminación de obra en 1958 con
una capacidad de potencia de 50 MW ; con la adquisición de dos nuevos
generadores se elevó a la capacidad de 100 MW .Luego en 1975 gracias a
Electro Perú y Ganz Mavag se alcanzó a 150 MW y por ultimo las empresas
pasaron a ser propiedad de estados unidos con una empresa llamada Duke
Energy permitiendo ampliar la capacidad de potencia a 269.491 MW.
 GRACIELA PRADO RAMOS menciona en su estudio de MICRO
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS: que en la actualidad el uso de energía
obtenida a base de la combustión de hidrocarburos está generando grande
problemas al medio ambiente debido a las emisiones de gases de efecto
invernadero , y los efectos que estos generan en el clima, por esto de la
necesidad de buscar y reemplazar la energía basada en la combustión de
hidrocarburos por energías renovable s que sean amigables con el medio
ambiente un de las alternativas que tenemos es la energía eléctrica

9. Proyecto Página 9
obtenida a partir de la energía cinética del agua comúnmente conocida
como energía hidráulica.
Además de buscar nuevas fuentes de energía también hay que optimizar el
uso de los recursos disponibles, es por esto que al diseñar una mini central
hidroeléctrica para el aprovechamiento de un pueblo, con esto se pretende
optimizar la infraestructura de la planta y generar más energía eléctrica.
 JESÚS HUMBERTO MORENO MANTILLA en el trabajo de investigación
“DISEÑO DE UNA MINI CENTRAL HIDROELÉCTRICA – RIO LA
GALLEGA”. La tesis tiene el objetivo del presente proyecto es dotar del
recurso hidroenergetico a los centros poblados de Piedra del Toro, la Unión
y san Luis. Dichos centros poblados que pertenecen a la provincia de
Morropon. Para lo cual se utilizaran las aguas del rio la gallega a través de
una captación de agua tipo fluyente ubicado aguas arriba del puente la
gallega.
5. JUSTIFICACIÓN

10. Proyecto Página 10
Las fuentes de energía no renovables y la mala utilización de la energía,
está generando cambios climáticos y degenerando el medio ambiente, por
eso es necesario buscar fuentes de energía renovables como la energía
hidroeléctrica ya que es un recurso sumamente abundante en nuestro país.
El presente estudio de investigación descriptiva-tecnológica, basado en la
recopilación de teorías sobre el repotenciamiento de mini centrales
hidroeléctricas pretende enfocar como aprovechar el mayor porcentaje de
energía contenida en una masa de agua situada a una cierta altura y
transformarla en energía eléctrica, que en este caso no se está siendo
aprovechando en su totalidad.
Dicho proyecto cuenta con un estudio seguro y confiable para el beneficio
de la pueblo de pías. Es por ello que se plantea realizar el mejoramiento y
optimización de esta mini central hidroeléctrica que permitirá una mejor
calidad de vida y económica para los habitantes de dicho lugar.

11. Proyecto Página 11
MARCO TEORICO
I. PARÁMETROS FUNDAMENTALES PARA LA CREACIÓN
DE UNA MINI CENTRAL HIDROELÉCTRICA
La potencia eléctrica de una mini central hidroeléctrica es directamente
proporcional a dos magnitudes: el salto y el caudal de agua turbinado.
1. PRESA HIDRÁULICA
Según Andrés Costa: “Se denomina Presa o Represa a una barrera fabricada con
piedra, hormigón o materiales sueltos, que se construye habitualmente apoyado
en una montaña o desfiladero, sobre un río o arroyo”.
Se encarga de retener el agua en el cauce fluvial con diferentes finalidades: para
su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regadío; para elevar su nivel
con el objetivo de derivarla a canalizaciones de riego; para proteger una zona de
sus efectos dañinos; o para la producción de energía eléctrica.
Una presa sólo puede retener a un cauce natural, si retuviera un canal sería
considerada una balsa. Las presas de hormigón son las más comunes y según su
diseño hay 4 tipos diferentes: Presas de Gravedad, Presas de Contrafuertes,
Presas de Arco-Bóveda y Presas de Tierra o Escollera”.
2. EMBALSE
Según Andrés Aiunza. “Es el volumen de agua que queda retenido, de forma
artificial, por la presa. Se suele colocar en un lugar adecuado geológica y
topográficamente”.
Se puede emplear para generar electricidad, abastecer de agua las poblaciones,
regadío, etc.

12. Proyecto Página 12
3. TOMA DE AGUA
Según Segundo Paico: “Las Tomas de Agua son construcciones que permiten
recoger el agua para llevarlo hasta las turbinas por medios de canales o tuberías.
Se sitúan en la pared anterior de la presa, la que da al embalse. En el interior de la
tubería, el agua transforma la energía potencial en cinética, es decir, adquiere
velocidad”.
Además de unas compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las
turbinas, poseen unas rejillas metálicas que impiden que elementos extraños
como troncos, ramas, etc. puedan llegar a los álabes y producir desperfectos.
Desde aquí, el agua pasa a la tubería forzada que atraviesa a presión el cuerpo de
la presa.
4. CASA DE MÁQUINAS O SALA DE TURBINAS
Según Jaime Cuello: “En la Casa de Máquinas, denominada también Sala de
Turbinas o Central, se encuentran los grupos eléctricos para la producción de la
energía eléctrica -Conjunto turbina-alternador, turbina y generador, así como los
elementos de regulación y funcionamiento. El agua que cae de la presa hace girar
las turbinas que impulsan los generadores eléctricos”.
5. TRANSFORMADORES
Según Nancy Bermúdez. ”Son el equipo que se encarga de convertir la corriente
de baja tensión en una corriente de alta tensión y disminuir la intensidad de la
corriente eléctrica. De este modo, se pierde menos energía en su transporte.

13. Proyecto Página 13
6. LÍNEAS DE TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Según Sergio Tirado: “La electricidad producida se transporta por cables de alta
tensión a las estaciones de distribución, donde se reduce la tensión mediante
transformadores hasta niveles adecuados para los usuarios”.
La potencia eléctrica de una mini central hidroeléctrica es directamente
proporcional a dos magnitudes: el salto y el caudal de agua turbinado.
7. SALTO
Según Agustín Solón:”El salto es la diferencia de nivel entre la lámina de agua en
la toma y el punto del río en el que se restituye el agua turbinada. En realidad,
esta definición corresponde a lo que se denomina salto bruto (Hb). Además del
salto bruto, se manejan otros dos conceptos de salto, el salto útil (Hu) y el salto
neto (Hn)”.
Figura 1. Esquema del salto de agua (www.ecovive.com)

14. Proyecto Página 14
8. CAUDAL DE EQUIPAMIENTO
Según Ingeniería Y Proyectos NIP:” Para poder determinar la potencia a instalar y
la energía producible a lo largo del año en una mini central hidroeléctrica, es
imprescindible conocer el caudal circulante por el río en la zona próxima a la
toma de agua”.
Aforar es medir el caudal de una corriente de agua en un punto de la misma en
un instante de- terminado. En aquellos aprovechamientos en los que no existe una
estación de aforo próxima a la central, se realiza un estudio hidrológico aplicando
un modelo matemático de simulación basado en los datos de precipitaciones
sobre la cuenca y caudales de una cuenca de similares características.
También se pueden estimar los caudales que circulan por el río a partir de los
caudales turbinados por una central próxima, siempre y cuando ambas centrales
tengan más o menos la misma aportación y la central de la que se toman los
datos esté bien dimensionada y además su caudal de equipamiento no esté
condicionado por la infraestructura propia de la central (canal de derivación,
tubería forzada, etc.).
En cualquier caso, se deben obtener datos de caudales correspondientes a una
serie de años lo suficientemente amplia como para incluir años secos, normales y
húmedos.
Para caracterizar hidrológicamente los años para los que se dispone de registro
de caudales, se debe recopilar la información de lluvias de las estaciones
meteorológicas del entorno, realizan un cálculo correlativo de lluvias y caudales
para comprobar si existe relación entre la aportación de lluvias y los caudales
registrados.

15. Proyecto Página 15
9. ELECCIÓN DE TURBINA:
9.1. TURBINA PELTON
Según Carlos Ramírez: “Las turbinas Pelton son las turbinas de acción más
utilizadas y están recomendadas en aquellos aprovechamientos caracterizados
por grandes saltos y caudales relativamente bajos.
Este tipo de turbina permite una gran flexibilidad de funcionamiento, al ser capaz
de turbinar hasta el 10% de su caudal nominal con rendimientos óptimos.
Las posibilidades de montaje son múltiples, siendo posible su instalación con eje
horizontal o vertical, con uno o varios inyectores y con uno o dos rodetes.
En general, en las mini centrales se implantan turbinas Pelton con uno o dos
inyectores que actúan sobre un único rodete.
En este tipo de turbinas la admisión del agua se realiza a gran velocidad
tangencialmente al rodete, a través de la tubería de distribución y el inyector ,
que puede considerarse como el distribuidor de la turbina Peltón.
El inyector, está equipado de una válvula de aguja y un deflector o pantalla
deflectora.
La válvula de aguja, con un desplazamiento longitudinal controlado bajo presión
de aceite por un grupo oleo hidráulico, permite la regulación del caudal de agua
a turbinar así como el cierre estanco del inyector.
El deflector, por su parte, impide el golpe de ariete y el embalamiento de la turbina
durante las fases de parada programada o de emergencia de la turbina.
El rodete, es una pieza maciza circular, fabricada generalmente en fundición de
acero dotada en su periferia de un conjunto de cucharas con doble cuenco,
denominadas álabes, sobre los que incide el chorro del agua.

16. Proyecto Página 16
FIGURA 2.TURBINA PELTON(http://w w w .uhu.es/04014/images/imagen8.gif)
9.2. TURBINA FRANCIS
Según Eddy Leonardo Ayala: “Las turbinas Francis son turbinas de reacción
caracterizadas por incidir el agua sobre el rodete, al que atraviesa, en dirección
radial siendo descargada en paralelo al eje de rotación, en dirección axial,
mediante su orientación en un ángulo de 90º”.
La admisión del agua es regulada por el distribuidor que, conjuntamente con la
cámara espiral, tiene la misión de dar al agua la velocidad y orientación más
adecuadas para entrar en el rodete. El distribuidor puede ser de álabes orientables
o fijos. El más utilizado es el de álabes orientables. El rodete, es una pieza
troncocónica formada por un conjunto de paletas fijas, denominadas
Álabes, cuya disposición da lugar a la formación de unos canales hidráulicos
por los que se descarga el agua turbinada.
Las turbinas Francis pueden ser instaladas en una amplia gama de
aprovechamientos, abarcan- do caudales desde 150 l/s hasta 40.000 l/s en saltos
entre 2 y 250 m.

17. Proyecto Página 17
Su rango de funcionamiento es aceptable, pudiendo turbinar a partir del 40% del
caudal nominal de la turbina.
En mini centrales que se instalan turbinas Francis, éstas son generalmente de eje
horizontal con un único rodete.
FIGURA 3 TURBINA FRANCIS
http://rm.justuseit.cz/admin/documents/ecopoliscom001/productPhotogallery/image/productPhoto_116.JP
9.3. TURBINA KAPLAN
Según Eddy Leonardo Ayala: “Las turbinas Kaplan se adaptan óptimamente a
los aprovechamientos caracterizados por pequeños saltos, en general inferiores
a 30 m, y caudales altos.
La gama de funcionamiento es muy amplia siendo capaz de turbinar hasta el
25% del caudal nominal de la turbina.
No admite muchas posibilidades de instalación reduciéndose, en la práctica, a
turbinas con eje vertical u horizontal.
La admisión del agua es regulada por un distribuidor con funcionamiento
idéntico al instala- do en las turbinas Francis.
El rodete, tiene forma de hélice siendo orientables los álabes mediante un
servomotor gobernado por un grupo oleo hidráulico.

18. Proyecto Página 18
La descarga del agua turbinada se realiza por el tubo de aspiración acodado
construido, en general, en hormigón y con frecuencia blindado con chapa de
acero”.
El tipo más conveniente dependerá en cada caso del salto de agua y de la
potencia de la turbina.
En términos generales:
La rueda Pelton conviene para saltos grandes.
La turbina Francis para saltos medianos.
La turbina de hélice o turbina Kaplan para saltos pequeños.
FIGURA 4 TURBINA KAPLAN ( http://w w w .datuopinion.com/turbina-kaplan
10. ESTUDIO DE VIABILIDAD
Según Consorcio Minero Horizonte: “Sus instalaciones actuales comprenden azud
(represa), canal de derivación, cámara de carga, tubería forzada, sala de
máquinas y canal de salida. La mayor parte de estas instalaciones se encuentran
en un estado de conservación aceptable.
11. OBTENCIÓN DE LOS DATOS CONCESIONALES
Según Consorcio Minero Horizonte: “Según datos obtenidos del proyecto inicial se
desarrolló para aprovechar un caudal de 1000 l/s en un salto bruto de 235 m”.

19. Proyecto Página 19
11.1. OBTENCIÓN DE LOS DATOS TOPOGRÁFICOS
Según Consorcio Minero Horizonte: ” Es necesario disponer de una serie de cotas
con el fin de determinar la capacidad de transporte del canal de derivación y el
salto bruto del aprovechamiento, que en muchos casos no coincide con el salto
registrado en la concesión”.
Los datos de altimetría más significativos del aprovechamiento en metros sobre el
nivel del mar (m.s.n.m) son:
• Cota de la coronación del azud (239 metros).
• Cota de la lámina de agua en la toma (235 metros).
• Cota de la solera del canal en varios puntos a lo largo de su trazado,
conjuntamente con su sección total y mojada.
• Cota fondo cámara de carga (222.57 metros).
• Cota de la lámina de agua en la cámara de carga (224.50).
• Cota de lámina de agua en la zona del río donde se restituye el agua (41.84)
. Figura 5. Esquema del salto de agua (www.ecovive.com)

20. Proyecto Página 20
0,800,15
b
11.2. DETERMINACIÓN DEL SALTO
Según Consorcio Minero Horizonte: “El cálculo del salto neto se realiza a partir
de los datos topográficos y de las pérdidas de carga”. Éstas están constituidas
principalmente por:
• Pérdidas en la toma.
• Pérdidas en el canal de derivación.
• Pérdidas en la tubería forzada.
12. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL CANAL
Según Consorcio Minero Horizonte: “Como se ha indicado anteriormente la central
tiene una infraestructura existente (azud, canal, casa de máquinas...) que se
intentará aprovechar. Por este motivo la capacidad máxima que puede
transportar el canal de derivación limita el caudal a derivar hacia la central.
La capacidad del canal suele determinarse a partir de fórmulas empíricas. Sin
embargo, puede realizarse una estimación rápida de la misma a partir de la
sección mojada mínima del canal.
La sección mojada del canal es: S = b x a
Siendo, b = altura de la lámina de agua del canal en m a = anchura
del canal en m.
Figura 6. Sección más desfavorable del canal de derivación.
1
,
5

21. Proyecto Página 21
La capacidad máxima de transporte del canal expresada en m3/s estará
comprendida entre el
80% y el 100% de ese Valor. En este ejemplo:
S = 0,8 x 1,5 = 1,2
m2
Y la capacidad del canal estará comprendida en el
siguiente intervalo: Q1 = (1,2
x 0,8) x m3/s = 960 l/s
Q2 = (1,2 x 1) x m3/s =
1.200 l/s
Aplicando cualquiera de las fórmulas empíricas existentes para el cálculo de
la capacidad de transporte de canales abiertos, se hubiera obtenido que el
canal pueda transportar un caudal máximo de 1.000 l/s.
13. DETERMINACIÓN DE CAUDAL DE EQUIPAMIENTO
Se dispone de una serie continua de caudales medios diarios de siete años
registrados en una estación de aforo situada a 100 m aguas arriba de la central.
Los datos de precipitaciones de los últimos 15 años, facilitados por la estación
pluviométrica más próxima a la central, permiten distribuir esos años en años
húmedos, normales y secos.
Con los datos de caudales medios diarios correspondientes a los años
normales se construye, como se señala en el apartado 7, la curva de caudales
clasificados.

22. Proyecto Página 22
Figura 7. Curva de caudales clasificados
El caudal de equipamiento de la turbina se establece a partir de la curva de
caudales clasifica- dos, a la que previamente se le ha descontado el caudal
ecológico fijado por el organismo competente. En este caso, el caudal ecológico
es de 100 l/s.
Tal como se indica en el apartado 7, el caudal de equipamiento suele fluctuar
entre el Q80 y el Q100. En este caso se tiene que el caudal concesional, 800
l/s, se corresponde con el Q100 y la capacidad máxima de transporte del
canal, 1.000 l/s, con el Q80. Así, las distintas alternativas de caudal de
equipamiento estarán comprendidas entre 800 l/s y 1.000 l/s.
14. PRODUCCIÓN MEDIA ANUAL
En las tablas siguientes se indica para cada alternativa las horas de
funcionamiento previstas, la potencia y los rendimientos de la turbina, así como
la producción media esperada anual.

23. Proyecto Página 23
Rendimiento(%)
Potencia(kW)
Los rendimientos y las potencias para los distintos caudales son facilitados y
garantizados por el fabricante de la turbina. En la figura 8 se representan a
modo de ejemplo las curvas de rendimientos y potencias de una turbina Pelton
para un Qn = 800 l/s y Hn = 170 m.
Las horas de funcionamiento para cada caudal se obtienen a partir de la curva
de caudales clasificados.
90 1300
88 1200
86 1100
84 1000
82 900
80 800
78 700
76 600
74 500
72 400
70 300
200
100
100 200 300 400 500 600 700 800
Caudal (l/s)
Figura 08.
15. DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES DE SU REHABILITACIÓN
Una vez definidos el caudal de equipamiento y el salto neto, se realiza una
inspección del estado de las instalaciones siguiendo el curso del agua desde la

24. Proyecto Página 24
toma hasta el canal de salida, y se de- finen las obras que será necesario llevar
a cabo para adecuar las instalaciones a las nuevas condiciones del
aprovechamiento.
15.1. OBRA CIVIL
Está construido en mampostería revestida de hormigón en masa y situado
perpendicularmente al río. Su anchura es de 5 m y su altura de 3 m. El estado
de conservación es bueno aunque habrá que nivelar la rasante de su
coronación.
15.2 OBRA DE TOMA
En la margen derecha del río, y como prolongación del azud, se sitúa la toma de
agua equipada con una rejilla de gruesos y una compuerta de madera que
regula la entrada de agua al canal. Ambos equipos presentan un buen estado de
conservación, por lo que no será necesario su remplazo.
15.3 CANAL DE DERIVACIÓN
El canal tiene una longitud de 1.200 m y una sección rectangular 1,5 x 0,95 m2,
siendo su capacidad de transporte máxima de 1.000 l/s. Está construido en
mampostería y se encuentra cubierto de maleza y parcialmente aterrado debido
a los desprendimientos y arrastres de agua. Habrá que proceder a su limpieza y
a la reparación de grietas con mortero de cemento en muros y solera.
15.4 CÁMARA DE CARGA
Al final del canal, separado de éste por una compuerta y una rejilla, se inicia la
cámara de carga. Antes del comienzo de la cámara de carga, existe también
otra compuerta lateral que permite el vaciado del canal. Será necesario sustituir

25. Proyecto Página 25
estos equipos por otros nuevos, siendo las nuevas compuertas de accionamiento
oleo hidráulico e incorporando la nueva reja, una máquina limpiarrejas
automática.
15.5 TUBERÍA FORZADA
La tubería tendrá una longitud de 550 m. En cuanto a su diámetro, éste puede pre
dimensionarse teniendo en cuenta la limitación de la velocidad del agua que
debe existir a la entrada de la válvula de guarda de la turbina.
• Para válvulas de mariposa: v 4 m/s
• Para válvulas esféricas: v 7 m/s
Aunque no debe adoptarse como criterio definitivo, en saltos inferiores a 200 m
suelen instalarse válvulas de mariposa y en saltos superiores a 300 m, esféricas.
16. INSTALACIÓN ELÉCTRICA
En líneas generales es común para todas las alternativas y estará constituida por
un transformador de 1.600 kV, con relación de transformación 13.200/380 V,
armarios de medida, armarios de potencia, control y protecciones.
La central estará totalmente automatizada incorporando todos los equipos de
control y gobierno necesarios. El acoplamiento a la línea eléctrica se realizará,
según las indicaciones de la compañía eléctrica, en la línea de alta tensión de
13,2 kV situada a 200 m de la central, por lo que será necesario construir 200 m
de línea.
17. PRESUPUESTO
El presupuesto debe incluir la valoración de las siguientes partidas:
• Obra civil

26. Proyecto Página 26
• Equipos mecánicos
• Equipos eléctricos
• Elementos auxiliares
Este es el Presupuesto de Ejecución Material. Aplicándole un porcentaje en
concepto de Gastos Generales (13%), otro en concepto de Beneficio Industrial
(6%) y el impuesto sobre el valor añadido, se obtiene el Presupuesto de Ejecución
por Contrata.
17.1. ANÁLISIS DE RENTABILIDAD
Una vez conocida la producción media anual y el valor de la inversión para las
alternativas de instalación, se analizará la rentabilidad del proyecto en base al
Periodo de Retorno (P.R.), el Índice de Energía (I.E.) y el Índice de Potencia
(I.P.). Los ingresos anuales previstos se obtienen a partir de la producción media
anual considerando un precio de venta del kWh de 10,5 PTA/kWh.
17.2. PLANOS
En el Estudio de Viabilidad se incluirán, al menos, los siguientes planos:
• Plano de situación general
• Plano de la topografía existente
• Implantación de equipos en sala de máquinas para cada alternativa
• Implantación de equipos en canal y cámara de carga
• Plano de situación de la interconexión a la red eléctrica.

27. Proyecto Página 27
VII. CONCLUSIONES
 Después de haber llevado acabo nuestro proyecto de investigación sobre
el diseño y construcción de una mini central hidroeléctrica para el distrito
de Pataz – provincia de Pataz – departamento de la libertad. Concluimos
que el prototipo a realizar es una evidencia comprobada que sirve como
respaldo al estudio realizado por el grupo de investigación para el
repotenciamiento de la mini central hidroeléctrica.
 Los pequeños proyectos hidroeléctricos son una alternativa de desarrollo
de la población en áreas rurales minimizando el impacto ambiental que
este proyecto tendría en la zona de influencia, nuestro proyecto busca
incrementar en cuanto a infraestructura y aumentar el potencial de energía
existente así ampliar la productividad de dicho recurso.
 Para el funcionamiento de la central hidroeléctrica se ha tenido en
consideración el caudal del rio que es 1 m3/s , y el salto geodésico
causado por el nivel de aguas arriba y aguas abajo que es de 235 m. De
esta manera se sabe el nivel de potencia con la que trabajara la mini
central es suficiente para satisfacer la demanda de esta población.
 la respuesta técnica-económica a las necesidades de energía eléctrica de
este distrito que tiene el fin de favorecer el desarrollo y los requerimientos
de progreso y bienestar propio para este distrito y toda su población.

28. Proyecto Página 28
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BIBLIOGRÁFICAS:
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Medellín, Marzo de 1989.
 CREUS SOLÉ, Antonio. Neumática e Hidráulica.2da Ed. España, Mar
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436p.ISBN 9788426716774.
 Ingeniería, Estudios y Proyectos NIP, S.A. Mini hidráulica En El País
Vasco1ª Edición: Noviembre 1995.
I.S.B.N.: 84-8129-032-7
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29. Proyecto Página 29
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RepresasMetodologiahttp://es.scribd.com/doc/96287370/Monografia-de-
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 Nancy, Bermúdez, [fecha de consulta: 15 de nov del 2014]. Disponible en:
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 Agustín Solón, [fecha de consulta: 15 de nov del 2014]. Disponible en:
http://www.monografias.com/trabajos89/central-hidroelectrica/central-
hidroelectrica.shtml
 Carlos Ramírez, [fecha de consulta: 15 de nov del 2014]. Disponible en:
http://es.scribd.com/doc/77289821/Monografia-de-Turbina-Hidraulica
 Eddy Leonardo Ayala, [fecha de consulta: 15 de nov del 2014]. Disponible
en: http://www.monografias.com/trabajos61/maquinas-electricas/maquinas-
electricas3.shtml
 CONSORCIO MINERO, [fecha de consulta: 15 de nov del 2014]. Disponible
en: HORIZONTEhttp://www.cmh.com.pe/front/default.aspx?i=1&s=130

30. Proyecto Página 30
ANEXO A
6. MATERIALES Y HERRAMIENTAS USADOS EN LA FABRICACIÓN DEL
PROTOTIPO DE LA MINI CENTRAL HIDROELÉCTRICA.
6.1. MATERIALES:
 Bandeja de plástico.
 Madera de 1x1½.
 Generador de 12 V.
 Manguera de ½.
 Ventilador.
 Pernos y tuercas ¼.
 Cable automotriz #16.
 Bomba de agua ¼ HP.
 Tornillos autorroscantes.
 Pintura.
 Abrazaderas.
 Papel y cartón.
6.2. HERRAMIENTAS:
 Taladro.
 Cautín.
 Cierra manual.
 Laves (10,11) mm.
 Compresor de aire.
 Destornilladores.

31. Proyecto Página 31
6.3. PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN.
 Primero: cortar la madera en secciones de 90 cm y 30cm que servirán
como base de la maqueta, a su vez taladramos y unimos por medio de
pernos de ¼ x2.
 Segundo: unir el generador con el ventilador (turbina), luego colocamos
los pernos que sujetarían con la base.
 Tercero: instalar la bomba de agua con sus soportes y fijarlo con la base.
 Cuarto: realizar la conexión de la manguera y tubos, simulando a la
tubería forzada que tendrá como finalidad hacer girar la turbina.
 Quinto: diseñar un pequeño pueblo en maqueta a base de papel y cartón
que estará fijado a la base del proyecto.
 Sesto: pintar todos los componentes como: base, turbina, pernos, tubos,
etc.
 Sétimo: hacer la conexión del cableado, desde le fuente (generador) hasta
los LED, como evidencia del funcionamiento del proyecto.
7. FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento comienza con el accionamiento de la bomba de agua por medio
de corriente alterna (220V), que está conectada con la turbina por medio de tubos
y mangueras. Esta turbina es accionada por la fuerza del agua haciendo girar
hasta alcanzar una velocidad de 900rpm y esta a su vez al generador, por medio
de engranajes con ello logramos aumentar su velocidad a 1800rpm. Luego el
generador está conectado a la red de distribución de energía eléctrica para la
población.

32. Proyecto Página 32
Especificaciones técnicas de generación energía del prototipo de la mini central
hidroeléctrica
NOTA:
 La relación de trasmisión entre la turbina y el generador es de 3 a 1. Es
decir el engranaje de la turbina gira 1 vuelta mientras que el engranaje del
generador girara 3 vueltas.

33. Proyecto Página 33
ANEXO B
COMPARACION DE LA MINICENTRAL HDROELECTRICA ACTUAL Y EL
REDISEÑO DE MINICENTRAL
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
HIDROCENTRAL ACTUAL
REDISEÑO DE HIDROCENTRAL
TIPO DE GENERACIÓN
GENERACIÓN Hidráulica
GRUPOS 1
POTENCIA INSTALADA (KW) 50
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
SALTO (m) 235
CAUDAL (m³/s) 1
TURBINA PELTON
POTENCIA EN EJE DE TURBINA (KW) 55
REVOLUCIONES (RPM) 1200
INYECTORES 2
TIPO DE GENERACIÓN
GENERACIÓN Hidráulica
GRUPOS 1
POTENCIA INSTALADA (KW) 1390
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
SALTO (m) 235
CAUDAL (m³/s) 1
TURBINA PELTON
POTENCIA EN EJE DE TURBINA (KW) 1463
REVOLUCIONES (RPM) 900
INYECTORES 2

34. Proyecto Página 34

35. Proyecto Página 35
 Cuadro representativo de Q (m/s) y la Hn (m)
FIGURA 5 ELECCION DE TURBINA
http://w w w .w ebaero.net/ingenieria/varios/Expo%20Industria/Industria/images/EleccionTurbinas.jpg

36. Proyecto Página 36
ANEXO C