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"Año del Diálogo y la Reconciliación Nacional" UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRÍCOLA TRABAJO ENCARGADO “VISITA Y ESTUDIO DE CAMPO AL PROYECTO ESPECIAL, CENTRAL HIDROELÉCTRICA DEL MANTARO (REPRESA DE TABLAC...

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"Año del Diálogo y la Reconciliación Nacional"

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRÍCOLA

TRABAJO ENCARGADO “VISITA Y ESTUDIO DE CAMPO AL PROYECTO ESPECIAL, CENTRAL HIDROELÉCTRICA DEL MANTARO (REPRESA DE TABLACHACA); EN EL CAMPAMENTO, CAMPO ARMIÑO – EN EL DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES, PROVINCIA DE TAYACAJA; DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA” CURSO: DISEÑO DE ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS II SEMESTRE: 2018-II CICLO: IX DOCENTE: ING. MEJIA ZUÑIGA Eugenio J. PRESENTADO POR: CARRIÓN SALAZAR Jhonatan F.

HUARAZ-PERÚ-2018

ii

“VISITA Y ESTUDIO DE CAMPO AL PROYECTO ESPECIAL, CENTRAL HIDROELÉCTRICA DEL MANTARO (REPRESA DE TABLACHACA); EN EL CAMPAMENTO, CAMPO ARMIÑO – EN EL DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES, PROVINCIA DE TAYACAJA; DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”

iii

INDICE I. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 1 II. OBJETIVOS ................................................................................................................... 2 2.1.

Objetivo general ................................................................................................... 2

2.2.

Objetivos específicos ........................................................................................... 2

III. MARCO TEORICO........................................................................................................ 2 3.1.

Historia................................................................................................................. 2

3.2.

Bocatoma ............................................................................................................. 4

3.2.1. Partes de la Bocatoma ...................................................................................... 5 3.3.

Desarenadores ...................................................................................................... 5

3.3.1. Funcionamiento ................................................................................................ 6 3.3.2. Causas del desgaste .......................................................................................... 6 3.3.3. Estudios para el diseño de desarenadores ........................................................ 7 3.3.4. Partes de un desarenador .................................................................................. 7 3.4.

Ubicación ............................................................................................................. 8

3.5.

Características ...................................................................................................... 9

3.5.1. Vías de acceso ................................................................................................ 10 3.6.

ETAPAS ............................................................................................................ 11

3.4.1. Etapa I ............................................................................................................... 11 3.4.2. Etapa II .............................................................................................................. 11 3.4.3. Etapa III ............................................................................................................. 11

iv 3.7.

DESCRIPCIÓN ................................................................................................. 12

3.8.

REPRESA DE TABLACHACA ....................................................................... 14

3.8.1. Características ................................................................................................ 14 3.8.2. Mantenimiento ............................................................................................... 16 IV. VENTAJAS .................................................................................................................. 19 V. VISTA A LA BOCATOMA C.H. CARPAPATA ....................................................... 20 VI. VISTA A LA BOCATOMA DE HUANCHOR ........................................................... 22 VII.

VISTA A LA BOCATOMA C.H. MATUCANA ................................................. 23

VIII.

CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES .................................................... 25

8.1.

Conclusiones ...................................................................................................... 25

8.2.

Recomendaciones .............................................................................................. 25

IX. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 26 X. ANEXOS ...................................................................................................................... 27

1 I.

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo se realizó para detallar lo aprendido y visto en el proyecto especial, Central Hidroeléctrica del Mantaro. También se realizó la visita a los proyectos de: Bocatoma C.H. Carpapata, Bocatoma de Huanchor y C.H. Matucana. La finalidad de nuestra visita y estudio de campo fue; conocer, aprender y familiarizarnos con todo lo relacionado a las Bocatomas y Desarenadores del proyecto, para asi relacionarnos más con nuestra carrera y a su vez acostumbrarnos al campo y a la práctica. El Proyecto del Mantaro está ubicada en el distrito de Mariscal Cáceres, Provincia de Tayacaja, departamento de Huancavelica, embalsando el agua de este río y proveyendo de ella a las dos centrales que lo conforman. Posee una capacidad de 7 millones de metros cúbicos. Su muro de contención tiene una altura de 77 metros, y una longitud en su cresta de 180 metros. El agua aquí almacenada es transportada, por un túnel de 19.8 kilómetros, hasta la central Santiago Antúnez de Mayolo, donde, al caer (entubada) desde 748 metros de altura genera la fuerza que mueve las turbinas de dicha central. Pertenece a la estatal empresa Electro-Perú.

2 II.

OBJETIVOS

2.1. Objetivo general Describir las obras de arte visitadas en la salida de campo al proyecto especial Central Hidroeléctrica del Mantaro, asi como también a la Bocatoma C.H. Carpapata, Bocatoma de Huanchor y C.H. Matucana. 2.2. Objetivos específicos  Aprender sobre el funcionamiento y el manejo de la Bocatoma y Desarenadores en la Represa de Tablachaca.  Constatar y presenciar las obras de arte, asi como cada uno de los componentes que presenta los proyectos de: Bocatoma C.H. Carpapata, Bocatoma de Huanchor y C.H. Matucana.

III.

MARCO TEORICO

3.1.Historia (Según ELECTRO-PERÚ), Por la década de los cuarenta, el sabio peruano Santiago Antúnez de Mayolo, inició sus investigaciones sobre el aprovechamiento de los recursos hídricos de la zona del Pongor en la sierra central del país. En 1945, luego de intensa investigación, Antúnez de Mayolo presentó el estudio para la explotación hidroeléctrica de la llamada primera curva del río Mantaro, en la provincia de Tayacaja, Huancavelica. Entre 1954 y 1961, se realizaron diversos estudios preliminares, a cargo de consultores de EE UU, Japón y la República Federal Alemana, quienes confirmaron el planteamiento de Antúnez de Mayolo. Es así que en diciembre de 1961 se crea la Corporación de Energía

3 Eléctrica del Mantaro (CORMAN), empresa pública encargada de desarrollar y explotar el potencial hidroeléctrico del río Mantaro. La Corporación inicia sus funciones en 1963, realizando un estudio comparativo de las propuestas de diversas empresas internacionales. Como resultado, se resolvió iniciar negociaciones formales con el Gruppo GIE Impregilo de Italia, las que se llevaron a cabo entre marzo y junio de 1966. El Contrato de suministro, construcción y financiamiento del Proyecto del Mantaro se firma el 1 de setiembre de 1966, comenzando a llegar los equipos para la construcción, entre enero y junio de 1967, con lo que se iniciaron las obras civiles. Dichas obras deberían de comenzar por los trabajos que permitieran viabilizar el complejo en la zona. Un aspecto importante de estos trabajos, lo constituyó la construcción de nuevos caminos que permitieron transportar los materiales y equipos necesarios. Asimismo, la mejora de los caminos existentes, permitió que estos soporten el paso de material pesado requerido. Se tuvieron que construir grandes campamentos en Mantacra, Villa Azul y Campo Armiño, con el objeto de albergar a los miles de trabajadores que laboraron en la obra. Estos campamentos llegaron a albergar hasta 10,000 personas entre trabajadores y familiares. La primera etapa del Complejo Mantaro contempló la construcción de una represa en la Encañada de Vigapata, de donde partiría un túnel de 20 KM hasta Campo de Armiño, luego del cual una tubería de presión llevaría las aguas hasta el lugar donde se construiría una casa de máquinas para tres unidades de generación de 114 MW cada una. Esta etapa se inauguró el 6 de Octubre de 1973. En la segunda etapa del proyecto se instalaron cuatro grupos generadores adicionales a los tres ya existentes y se aumentaron dos tuberías de presión, con lo que se logró alcanzar una potencia total de 798 MW. Esta etapa se inauguró el 1º de Mayo de 1979.

4 Cinco y medio años después, el 10 de Noviembre de 1984, se inauguró la tercera y última etapa del Proyecto Mantaro, consistente en la Central Hidroeléctrica Restitución. Esta etapa aprovecha las aguas turbinadas provenientes de la central Santiago Antúnez de Mayolo para generar, a través de esta segunda central ubicada en cascada, 210 MW adicionales, con los que se completan 1008 MW en todo el complejo. Han pasado más de 36 años desde que se iniciaron las obras del Proyecto Mantaro y aunque las obras principales han concluido, se continúan realizando obras de afianzamiento hídrico en la cuenca del río Mantaro y otras obras de mejoramiento del sistema, con el fin de garantizar un buen servicio y llevar más energía eléctrica y con ella el progreso a los muchos pueblos del país. Las obras del Proyecto Mantaro fueron realmente espectaculares por lo agreste de la geografía y el duro clima reinante en la zona. Más de una víctima cobró este proyecto en su realización y aún hoy, al recorrer las instalaciones del complejo, uno siente el estremecimiento propio de apreciar las grandes obras del género humano. 3.2.Bocatoma Su diseño es casi siempre difícil, por ello se recurre a modelos hidráulicos. Su finalidad es captar y derivar de una fuente de agua un determinado volumen de agua, para utilizarlo con fines energéticos, de irrigación, de abastecimiento público u otros. Esta obra constituye generalmente el inicio para el aprovechamiento hídrico y generar energía. Los estudios que se realizan para el diseño de la Bocatoma es: 

Topografía



Estudio de transporte de sólidos



Estudios hidrológicos



Estudios geológicos y geotécnicos.



Estudio arqueológicos.

5 Notas:  Los sólidos se presentan de tres maneras y pueden causar daños: Rodando en el fondo, en saltación y en suspensión.  Pueden causar problemas como deposiciones de materiales en los canales de conducción, erosión de los revestimientos de los canales, disminución de la capacidad de captación de la toma, deterioro y erosión de las aguas y paletas de las centrales hidroeléctricas. 3.2.1. Partes de la Bocatoma  Ventana de captación con compuertas  Canal de limpia  Barraje Fijo y Móvil  Trampa para material de fondo y rejillas para material flotante.  Disipadores de energía en los cambios de régimen.  Aliviaderos de demasías para evacuar los excedentes en la captación.  Muros de encausamiento o muros de protección de la estructura.  Desrripiador y canal de purga.  Enrocado para evitar la erosión aguas abajo.  Compuertas para la operación de purga y captación. 3.3.Desarenadores Son obras hidráulicas que sirven para separar (decantar) y remover (evacuar) después, el material sólido que lleva el agua de un canal. Con ello poder eliminar ciertas partículas que se encuentran en suspensión en la masa fluida. Basta eliminar partículas mayores a 0.25-0.50 mm tanto para irrigación y proyectos hidroeléctricos.

6 El esquema general es la siguiente:

La ubicación debe ser suficientemente extensa para permitir la ampliación de las unidades durante el periodo de diseño del sistema. El sitio debe proporcionar suficiente seguridad a la estructura y no debe presentar riesgo de inundaciones en los periodos de invierno. Garantizar que el sistema de limpieza pueda ser por gravedad y que la longitud de desagüe de la tubería no sea excesiva. Debe estar lo más cerca posible del sitio de la captación. 3.3.1. Funcionamiento  La distribución del caudal debe ser uniforme en las naves desarenadores, esto es importante en el momento de la purga de la nave.  Las líneas de corriente son paralelas, por lo tanto sin vértices de eje vertical u horizontal.  No causar remanso en el canal aguas arriba. 3.3.2. Causas del desgaste Las principales causas del desgaste de las centrales hidroeléctricas son:  Erosión mecánica o de abrasión  Corrosión química y electroquímica  Corrosión por efecto de la cavitación

7 3.3.3. Estudios para el diseño de desarenadores  Topografía  Geología  Hidrología  Análisis de sólidos  Análisis del uso del agua Nota: las fases que tiene son la decantación de los materiales en suspensión y la evacuación de los materiales depositados. 3.3.4. Partes de un desarenador  Transición de entrada, la cual une el canal con el desarenador.  Cámaras de sedimentación, en donde las partículas sólidas caen al fondo, debido a la disminución de la velocidad producida por el aumento de la sección transversal.  Vertedero, que está al final de la cámara; sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal.  Compuerta de lavado, sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo.  Canal directo, por el cual se da servicio mientras se está lavando el desarenador.

Nota: la altura de agua en el desarenador debe ser tal que no cauce remanso en el canal de ingreso, de lo contrario provocaría sedimentación en el canal. De presentarse turbulencia y vórtices en el desarenador, el valor de velocidad de caída disminuiría considerablemente y por consiguiente disminuiría la eficiencia. Para facilitar el lavado, al fondo del desarenador se le dará una pendiente del 2%, esta inclinación comienza al finalizar la transición.

8 3.4.Ubicación Está ubicada en la provincia de Tayacaja, departamento de Huancavelica, es la parte fundamental del Complejo Hidroenergético del Mantaro y la central eléctrica más importante del país. Tiene una potencia de 798 megawatts (MW). Emplea las aguas del río Mantaro, que, luego de ser almacenadas en la represa de Tablachaca, son conducidas hasta aquí por un túnel de 19.8 kilómetros de largo y 4.8 metros de diámetro. En esta quebrada, las aguas descienden por tres tubos de 3.3 metros de diámetro, experimentando una caída neta de 748 metros, y poniendo en movimiento siete turbinas Pelton (de eje vertical y cuatro inyectores), cada una de las cuales genera 114 MW.

Característica de la presa: 10Km aguas arriba y 10Km aguas abajo. Distrito: Mariscal Cáceres. Provincia: Tayacaja. Departamento: Huancavelica. NORTE

8622095.29 m.

ESTE

523213.62 m.

COTA

2699.00 m.

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3.5.Características Este proyecto cuenta con un embalse (Represa de Tablachaca), Rejas filtradoras, Compuertas, Desarenadores, Válvulas hidráulicas, Turbina hidráulica, Tubería forzada, Transformador, Generador eléctrico. También tiene una protección al pie del contrafuerte, como el enrocado de restitución para la protección de su talud de las erosiones del río durante las purgas del embalse. Las aguas turbinadas salen por el puente-tubo de 100 metros de largo que se observa en la parte baja izquierda de las fotos y son conducidas mediante un túnel de 800 metros de largo hasta la central Restitución, que conforma la segunda etapa (Mantaro 2) de este complejo hidroenergético, que suma, con el aporte de ambas, una potencia total de 1008 MW.

10

3.5.1. Vías de acceso El acceso de las ciudades de Huancayo, Lima, Pampas y Huancavelica a la ciudad de Campo Armiño, es a través de vía terrestre. Tiempo Medio Tramo

Tipo de vía

Distancia aproximado de de acceso viaje

Carretera Huancayo - Pampas -

4 horas de auto asfaltada desde

Autos,

Colcabamba - Campo

146 Km Huancayo es

Armiño

y 5 horas

Ómnibus Ómnibus

carretera trocha

11 3.6. ETAPAS 3.4.1. Etapa I La primera etapa del Complejo Mantaro contempló la construcción de una represa en la Encañada de Vigapata, de donde partiría un túnel de 20 km hasta Campo de Armiño, lugar del cual una tubería de presión llevaría las aguas hasta el lugar donde se construiría una casa de máquinas para tres unidades de generación de 114 MW cada una. Etapa se inaugurada el 6 de Octubre de 1973. 3.4.2. Etapa II En la segunda etapa del proyecto se instalaron cuatro grupos generadores adicionales a los tres ya existentes y se aumentaron dos tuberías de presión, con lo que se logró alcanzar una potencia total de 798 MW. Esta etapa se inauguró el 1º de mayo de 1979. 3.4.3. Etapa III Cinco y medio años después, el 10 de noviembre de 1984, se inauguró la tercera y última etapa del Proyecto Mantaro, consistente en la Central Hidroeléctrica Restitución. Esta etapa aprovecha las aguas turbinadas provenientes de la central Santiago Antúnez de Mayolo para generar, a través de esta segunda central ubicada en cascada, 210 MW adicionales, con los que se completan 1008 MW en todo el complejo. Las obras del Proyecto Mantaro fueron realmente espectaculares por lo agreste de la geografía y el duro clima reinante en la zona. Más de una víctima cobró este proyecto en su realización y aún hoy, al recorrer las instalaciones del complejo, se siente el estremecimiento propio de apreciar las grandes obras del género humano.

12 3.7.DESCRIPCIÓN La Cuenca Hidrográfica del Mantaro está ubicada en la región central del país y abarca los departamentos de Pasco, Junin, Huancavelica y Ayacucho. El río Mantaro se origina en el Lago Junín, el cual está regulado por la presa de Upamayo, el reservorio de regulación estacional más importante del país. Ubicado a 4080 msnm, el Lago Junín tiene una capacidad total de 556 MMC y un volumen útil máximo regulable de 441 MMC.

Debido a la variación del caudal del río Mantaro entre las épocas de estiaje y de lluvias, se hace necesaria la construcción de obras de regulación con el objeto de minimizar el riesgo de escasez de agua y al mismo tiempo optimizar el uso de la capacidad instalada del complejo. Los excedentes de agua durante las épocas de lluvia pueden ser almacenados y utilizados durante los meses de estiaje, entre mayo y octubre, para aumentar el caudal del río hasta el nivel requerido de 96 m3/seg, cubriendo así los déficits de agua para la generación de energía. Electro Perú, viene ejecutando obras de afianzamiento hídrico en las lagunas de la Cuenca media y alta del río Mantaro desde 1993. Actualmente existen presas de regulación por un total de 201.66 MMC en las subcuencas de los ríos Pachacayo, Moya, Quillón y Sur Oeste del Lago Junín. En la parte alta del río Pachacayo, en la subcuenca del río Cochas se encuentran: las presas de Huaylacancha,

13 Carhuacocha, Azulcocha y Tembladera, que totalizan un volumen regulado de 56.93 MMC. En la subcuenca del río Piñascocha se construyeron las presas de: Vichecocha, Yuraccocha y Ñahuincocha, con una regulación total ...