guia de diseno para pequenas centrales.docx

7/26/2019 GUIA DE DISENO PARA PEQUENAS CENTRALES.docx

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REPÚBLICA DE COLOMBIA

MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA

....".""" ,....:'.:..,:.: i EAINSTITUTO DE CIENCIAS NUCLEARESy ENERGIAS ALTERNATIVAS

GUÍA DE DISE[ÑT:iO.

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Santafé d B!"!t#$ D%C%C!&!'(ia

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Este documento se realizó con el patrocinio delInstituto de Ciencias ucleares ! Ener#as$lternati%as &IE$, instituto adscrito al (inisteriode (inas ! Ener#a.

i el Instituto de Ciencias ucleares Ener#as

$lternati%as &lE$, ni ninuno de sus empleados,contratistas, dar)n arant#a, e*pl#cita o impl#cita, oasumir)n responsa+ilidad leal o reponsa+ilidad por la precisión, perección o utilidad de alunainormación, aparatos o e-uipos mencionados en esta pu+licación, a su %ez se asume -ue 10 pu+licado noinrine derechos pri%ados.



INSTITUTO DE CIENCIAS NUCLEARESY ENIRGIAS ALTERNATIVAS

(inistro de (inas ! Ener#a/0$ C$2/$0E3

irector 4eneralC53$/ 67(2E/8 $/I$3 9$2

3ecretaria 4eneral($/I$ $7//$ (EI$ <$3u+director de Ciencias ucleares

07I3 $0<$/C$38I20$C 26/=7E>3u+director de Ener#as

$0?3 3$0$>$/ @$>ee de la i%isión de Ener#as $lternati%as

?E0I9E //@47E>ee icina de ?omento a la In%estiación

! el esarrollo Cient#icoE/E38 8//E3 =7I8E/

Edición

Ernesto 8orr es =uintero/edacción Ernesto

8orres =uintero Edar 4onz)lcz

?a+io 4ara%ito/u+An ario 4ómez

4il+erto 8oasura/e%isión

Eduardo (achado?a+io 4ara%ito

4erm)n a%arroCola+oradores orma /oc#o Cue%as

iseBoCarlos $l+erto 4ómez

?ICI$ E ?(E8 $ 0$ I<E38I4$CI! E0 E3$//00 CIE8@?IC

I38I878 E CIE CI$3 lC0~;$/E3 < EE/4#$3 $08E/$8I<$3

I E $$%. El or ado con Carrera D.Col11: DFDD. ?a*: D1G:l. $.$./H

3untaA oc #$%&(, .C.Colomhia

J

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8$20$ E C8EI

9/E3E8$CII8/7CCIC$9I870 1. 4EE/$0I$E3 $CE/C$ E 9E=7EK$3CE8/$0E3 6I/E05C8/IC$3 9C6'3.

1.1 einición ! clasiicación de las 9C/'s 1. Clasiicación de la 9C/'s 1..1 Clasiicación seLn potencia ! salto 1.. Clasiicación seLn la orma de utilización 1..J Inormación +)sica para el diseBo de 9C/' 1.J.1 Estudios de topora#a 1.J. Estudios de eolo#a ! eotecnia 1.J.J Estudios hidrolóicos J1.M 9rincipales elementos o partes de una 9C/'s J1. Estado actual ! perspecti%as de las pe-ueBas centrales hidroelActricas en Colom+ia J1.F Estad#sticas del aua en Colom+ia M1.G /eseBa histórica de las pe-ueBas centrales hidroAleetricas en Colom+ia

1.N E*periencias en planes proramas de 9C/'s

M

M1.N.1 9lan de microcentrales ICE0 M1.N. Cooper ación tAcnica alemana 1.N.J 9lan ICE0lC$ 1.N.M 9ro!ecto territorios nacionales 1.N. 9lan microcentrales C/E0C$9E3EC$ 1.N.F 9ro!ecto piloto en zonas aisladas 1.N.G 9lan de reha+ilitación de 9C/'s de la C<C 1.N.N E0 ICE0 &1HH1HHG 1.N.H EL E$ &1HH1HHG 1.H Estructur a ! e%aluación de costos de los pro!ectos de hidroelectricidad a pe-ueBa escala /e9E. 1.1D istri+ución reional de las pe-ueBas centrales hidroelActricas construidas en Colom+ia F

1.11 Clasiicación de las pe-ueBas centrales hidroelActricas instaladas en Colom+ia F1.1 Caracter#sticas constructi%as de las pe-ueBas centrales hidroelActricas en Colom+ia F1.1J 9ro!ectos para apro%echamientos hidr)ullicas menores de DDD *O G1.1M 9ro!ectos delIE$ en el )rea de las pe-ueBas centrales hidroelActricas G

C$9I870 . E387I E E($$ P 98ECI$ N. l. 9ro!ecciones de demanda N.1.I.Caractet#sticas de la zona N.1. 9ro!ección de nLmero de usuarios N.1.J.Estimación de la tasa %eetati%a de la demanda N.1.M. uc%os usuarios ! caras especiales N.1..(odelo eneral de pro!ección de demanda a corto plazo H

. 9ro!ección de demanda para localidades pe-ueBas H..1 umero total de usuarios por sectores de consumo 10.J (etodolo#a utilizada en el diseBo de la pch de san lucas sur del epartamento de 2ol#%ar. 10

.J.1 emanda de Ener#a 1

C$9I870 J. C$/84/$?@$ P 894/$?@$ 1MIntroducción 1MJ.1 8opora#a utilizada para picocentrales ! microcentrales 1J. 1.1 (edición de la ca#da 1J.1. (Atodo de manuera de ni%elación 1J. 1..I9rocedimiento 1J.1.. E-uipo 1

J.1.J (Atodo de manuera ! manómetro 1J.1.M (Atodo del ni%el de Carpintero ! 8a+las 1F

M



J.1. (Atodo del $lt#metro 1+

J.1.F (Atodo del i%el de Ineniero 1+

J. Cartora #a ! toporaia utilizada en minicentrales ! pe-ueBas centrales hidroelActricas 1+

J..1 /ecopilación ! $n)lisis de la Inormación E*istente 1GJ.. ?uentes de Inormación Cartor)ica 1GJ..J E%aluación de la Inormación Cartor)ica 1GJ..M /e-uerimientos 8opor)icos para Identiicación de 9ro!ectos 1GJ.. / econocimiento de Campo 1NJ..F /e-uerimientos 8opor)icos 1HJ..F.1 Caracter#sticas del le%antamiento topor)ico 1

J..F.1.1 Especiicaciones 1

J..F.1.. E-uipo 20

J..F. imensiones de las )reas ! ranjas topor)icas 20

J..G einiciones ! consideraciones 20

J.J Clasi icación de los mapas 1J.J.1 (apas enerales 1J.J. (apas especiales 1

C$9I870 M. 4E04I$ 9$/$ (IC/CE8/$0E3! 9E=7EK$3 6I/E05C8/IC$3 M.1 9ros pección eolóicas M. aturaleza de los materiales de construcción M.J Caracter#sticas undamentales de los materiales para la construcción M.J.1 Identiicación, clasiicación ! descripción de los materiales utilizados para la construcción M.J. 9ropiedades de los materiales para la construcción JM.M Construcción JM. I..J.1 Estructura en 3uelo JM.1..J. Estructuras en /oca MM.1.F In%estiaciones con "2arrenos" MM.1.F.1 7tilización MM.1.F. E-ui pamiento de (ateriales M

M.1.F.J Identiicación de 3uelos MM.1.F.M Ejecución MM.1.G 9ozos de Inspección MM.1.G.1 7tilización MM.1.G. Identiicación de pozos MM.1.G.J Ejecución MM.1.N 8rincheras MM.1.N.1 7tilización MM. $spectos eolóicos ! eotAcnicos en 9C6 MM..1. Introducción MM... $lcance de las in%estiaciones en 9C6 M..J In%estiación eotAcnica en pro!ectos pe-ueBos

M..J.1 El terreno FM..J. Clasiicación de las rocas FM..J..1 9or su orien FM..J.. 9or sus carater#sticas eolóicas ! litolóicas FM..J..J 9or sus propiedades inenieriles FM...J.J eectos mec)nicos de las rocas GM..J.J.1 9lanos de estratiicación GM..J.J. ?racturas GM..J.J.J 9lanos ! zonas de allas GM..M Int1uencia de los deectos mec)nicos en las operaciones de e*ca%ación NM..M.1 Estratiicación NM..M. <etas e*intercstratiicadas N

M..M.J (eteorización ! roca meteorizada N



M..M.J.1 (eteorización mec)nica NM..M.J. (eteorización -u#mica NM..M.M 4eomorolo#a NM..M. 0a In%estiación HM..M..1 /e%isión +i+lior)ica HM..M.. (apeo eotAcnico HM..M..J >oniicación eotectónica H

M..M..M 0ocalización de pro!ectos HM..M.F Etapas de construcción ! operación H

C$9I870 6I/04@$ 78I0I>$$ 9$/$ I3EK E 9E=7EK$3 CE8/$0E36I/E05C8/IC$3. JDIntroducción JD.1 (edición de caudal JD.1.1 (Atodo de la solución salina JD.1. (Atodo del recipiente J1.1.J (Atodo del )rea ! %elocidad J1.1.M (Atodo de la sección ! la rela raduada J1. Estudios hidrolóicos +)sicos J

..1 Estudio de una cuenca donde no e*iste.inormación pero pueden utilizarse otrasseries de cuencas aines hidrolóicamente J

.J Caracter#sticas hidrolóicas de la cuenca JF.J.1 Cur%a de duración de caudales medios mensuales JF.J. 9recipitación media mensual JN.J.J $porte ! caudales medios JH.J.J.1 ?órmula de 2ecerril JH.J.J. ?órmula de Qeeler JH.J.J.J ?órmula de 6eras MD.J.M Caudales m)*imos mensuales de la cuenca total MD.J. Caudales, (#nimos (ensuales de la Cuenca 8otal M1.J.F 6istoramas de caudales m)*imos, m#nimos ! medios mensuales M1

.M Estudio hidrolóico en cuencas donde no e*isten datos M.M.1 Introducción M.M. /ecopilación de la inormación M.M.J /eistros ! o+ser%aciones de campo del estudio MJ.M.J.1 Condiciones de co+ertura MJ.M.J. Condiciones topor)icas MJ.M.J.J Esta+ilidad de la cuenca MJ.M.J.M /Aimen de ni%eles m)*imos ! m#nimos MJ.M.J. $oros sólidos ! l#-uidos MJ.M.M Estudios climatolóicos MJ.M. Estudios hidrolóicos MJ.M..1 Caudales medios MM

.M.. Caudales m#nimos MM.M..J Caudales m)*imos inst)ntaneos MM.M..M Estudio de crecidas M.M.F 3edimentos MF.M.G Conclusiones MF.M.N 2i+liora#a MF

C$9I870 F. 2/$3 6I/R70IC$3 MGF.1 Captación MGF.1.1 iseBo del %ertedero creaer. & en concreto ciclópeo MGF.1.1.1 E%aluación numArica de la presa MGF.1.1. iseBo del peril Creaer MG

F.1.1.J iseBo del pozo de a-uietamiento MN.F.1. iseBo de la presa de tierra MH

F



F.1..1 Especiicaciones de diseBo 49

F.1.. iseBo del canal ! solera aoadora 49

F.1.J iseBo de la presa en madera DF.1.M Caudal de diseBo DF.1.M.1 2ocatoma DF.1.M.1.1 iseBo de rejilla DF.1.M. iseBo del canal de aducción 1F. eterminación del di)metro de la tu+era entre la +ocatoma ! el desarenador 1F.J esarenador 1F.J.1 eterminación del rano l#mite 1F.J. imensionamiento del desarenador .J.J.J.M

C)mara de a-uietamiento 9antalla de dele*ión.

.J. is positi%o de salida F.J.F <ertedero de e*cesos JF.M Conducción JF.M.1 Criterios de selección del lipa de conducción JF.M. iseBo hidr )ulico del canal. JF.M.J iseBo hidr)ulico de la tu+er#a JF.M.M +tención de la l#nea piezomAtrica JF. 8an-ue de cara JF..1 Capacidad del tan-ue de cara MF.. i)metro m)s económico MF..J $ltura m#nima so+re la tu+er#a de presión MF..M imensionamiento del tan-ue de cara MF.. iseBo del %ertedero MF.F 8u+er#a de cara MF.F.1 iseBo 6idr)ulico MF.F. iseBo estructural est)tico F.F..1 imensinamiento de la pared del tu+o F.F... imensionamiento del conducto por le*ión

F.G $nclajes ! apo!os simples F.G.1 $n)lisis estructural de los anclajes FF.N Casa de m)-uinas F

C$9I870 G. 87/2I$3 6I/R70IC$3 57

G.1 Clasiicación de las tur+inas hidr)ulicas GG.1.1 3eLn la %ariación de la presión est)tica a tra%As del rodete GG.1. 3eLn la dirección del lujo a tra%As del rodete GG.1.J 3eLn el rado de admisión del rodete GG.1.M 8ipos de tur+inas hidr)ulicas GG.1.M.1 8ur+inas de acción GG.1.M. 8ur+inas de reacción G

G. escripción de las tur+inas utilizadas en 9C6G.J 3elección de tur+inas hidr)ulicasG.M Caracter#sticas tAcnicas para las tur+inas

N60

F1G.M.1 9otencia de las tur+inas F1

C$9I870 N. E387I3 $(2IE8$0E3 E 9E=7EK$3CE8/$0E3 6I/E05C8/IC$3. 63

N.1 ustiicación de los pro!ectos FJN.1.1 0eislación am+iental FJN.1. escripción de la pe-ueBa central hidroelActrica FN. escripción eneral del pro!ecto FN..1 0ocalización eor)ica del pro!ecto F

N.. $rea de inluencia del pro!ecto FN...1 $rea de inluencia indirecta F

--



N... $rea de inluencia directa FN..J escripción de las o+ras a realizar FN.J escripción del medio #sico FFN.J.1 escripción del medio a+iotico 66

N.M escripción del medio socioeconómico del )rea del pro!ecto 66

N. E%aluación de impactos am+ientales 66

N..1 Identiicación de alteraciones FFN..7 Clima FFN..1. 3upericie terrestre FFN..1.J Caudales FFN..1.M 3edimentolo#a FFN..1. <eetación 66

N..1.F ?auna FFN..1.G 3ocioeconom#a FGN.F (edidas de mitiación enerales FGN.G Contri+ución de la microhidroeneración al calentamiento del planeta FGN.N Construcción de 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas como contri+ución a sal%ar los

+os-ues FN

CAPITULO *% GENERADORES 69

Introducción FHH.1. ()-uinas elActricas FHH.1.1. 4enerador s#ncrono FHH.1.. 4enerador as#ncrono 70

H.1.J. (otor s#ncrono 70

H.1.M. (otor as#ncrono G1H.1.M.1 (otor de rotor de anillos rozantes G1H.1.. 4enerador de corriente continua H.. 9ar)metros para la elección de los eneradores GJH..1. 9otencia del enerador GJH... 9recio de compra GJ

H..J. ?actor de cara diario ! anual GJH..M. /endimiento de la m)-uina motriz GJH... El car)cter proresi%o o el rendimiento de la cara GJH..F. 0a tensión del enerador GJH..G. 0as caracter#sticas del enerador GMH..N. <elocidad GMH..H. E*citación GMH..1D. 0a capacidad de so+re eara GMH..11 Caras luctuantes GMH..1 Ca#da de tensión o reulación GMH..1J /eactancia GMH..1M Intensidades de corto circuito G

H..1 Esta+ilidad GH..1F 3incronización G

CAPITULO ),% LINEAS DE TANSMISION +-

Introducción GF1D.1 Caracter#sticas de la l#neas GG1D.1.1. /esistencia 77

1D.1.. Inductancia GG1D.1.J. Capacidad GG1D.1.M. 9erditancia GG1D.1.. Impedancia GN

1D.1.F. $dmitancia GN1D.1.G. 8ransposición de los conductores GN

N



1.J $n)lisis económico en pro!ectos de in%ersión para el a+astecimiento de ener#a en pe-ueBas

H

1D.1.N. Eecto corona GH1D.1.H. 8ensión cr#tica disrupti%a GH1D.. 9ar)metros de las l#neas de transmisión GH1D..1. 9Ardida de tensión en los conductores ND1D... 8ipos de conductores ND1D.J. 8razado de la l#nea N1

C$9I870 11. E<$07$CI E C383 ! 9/E3797E38 N

11.1 Cantidades de o+ra N11. 9resupuesto del 9ro!ecto N11.J Cronoramas de construcción NJ11.M Costos de 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas en Colom+ia NJ

C$9I870 1. $R0I3I3 EC(IC ?I$CIE/ N1.1 Intr oducción N1. +jeti%os N

centrales hidroelActricas & 9C6 N

1.M (Atodos para el c)lculo de la renta+ilidad NG1.M.. 1 (Atodos est)ticos para el c)lculo de renta+ilidad NG1.M. (Atodos din)micos para el calculo de a renta+ilidad NN1.M.J 9ro+lema de la inlación en el c)lculo de la renta+ilidad de pro!ectos de in%ersión NN1. $n)lisis de sensi+ilidad NN1.F $spectos cla%es de la estión NN

C$9I870 1J. I<E38I4$CI 32/E E0 I$438IC P 9/97E38$3 9$/$ 7$9EE8/$CI E 0$3 9C6 E E0 2$0$CE EE/458IC $CI$0 HD

1J.1 Introducción HD1J. 2arreras -ue impiden ! actores -ue pueden incrementar la construcción de 9C6 en Colom+ia HD

1J.J /ele*iones para mejorar en inenier#a construcción de 9C6 H11J.M 0a contratación de la inenier#a la construcción H11J. 0a ormación de proesionales en 9C6 H11J.F "El QnoO 6oO" H11J.G 0a nonnati%idad am+iental H1J.N 0a concepción del pro!ecto de 9C6 H1J.H 0os estudios hidrolóicos H1J.1D 0os sistemas de inormación eor)ica HJ1J.11 /ele*iones so+re la eotecnia HJ1J.1 /e-uerimientos de ener#a -ue pueden ser a+astecidos por medio de 9C6 HJ1J.1.1 $+astecimiento de zonas aisladas o marinadas HJ1J.1. $po!o al sistema interconectado HM

1J.1.J /e-uerimientos totales a ser a+astecidos con 9C6 HM1J.1J 9osi+ilidades ! condiciones para el desarrollo de las 9C6 HM1J.1J.1 /econocimiento de apro%echamientos de .DDD QS HM1J.1J. isponi+ilidad de recursos humanos, conocimientos ! tecnolo#as H1J.1J.J Capacidad nacional de a+ricación, comercialización, instalación mantenimiento HF1J.1J.M Incenti%os para el desarrollo de las 9C6 HG1J.1J. $spectos reulatorios de control HG1J.1M Capacidad institucional para la estión de las 9C6 HN1J.1 $spectos de estión institucional re-ueridos para el desarrollo de las 9C6 HN

CC073IE3 1D12I20I4/$?@$ 1DJ$ET3 1D



LISTA DE .IGURAS

?i . 0ocalización de las cuencas en estudio J?i .M Caracter#sticas isior)icas de las cuencas JM?i .F Cur%a 6ipsomAtrica JF?i .G Cur%a duración caudales medios mensuales de la -ue+rada ria JG?i .J 6istorama de caudales m)*imos mensuales M

?i G.1 /ueda 9elton N?i G. 9aletas rueda 9eltonsección circular H?i G.J /ueda 9elton H?i G.M 8ur+ina (ichell H?i G. 8ur+ina ?rancis H?i. G.F 8ur+ina Qaplan FD?i G.G 8ur+ina tipo 6Alice FD?i G.N 3elección del tipo de tur+ina F1?i G.H 9otencia de tur+inas F1?i G.1D Cur%as de rendimiento de distintos tipos de tur+ina F?i 1D.1 Campos manAtico ! elActrico en una l#nea +iilar GF?i.1. Es-uema de transposición de conductores

?i 11.1 Costos espec#icos para e-uipos electrornAcanicos en 9C6?i. 1.1 $pro%echamiento con deri%ación

GN

NJ10+

LISTA DE MAPAS(apa 1 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas e*istentese .DDD QO(apa 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas en estudio(apa J 3istema interconectado acional

101DN1DH

LISTA DE TABLAS8a+la 1.1 istri+ución ! capacidad instalada de 9C6's en Colom+ia8a+la 1. 8ipos de tur+inas utilizadas por 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas8a+la 1.J 9ro!ectos de 9C6

8a+la 1.M Estado de los pro!ectos seLn tipo de pe-ueBa central hidroelActrica8a+la 1. 9ro!ectos ejecutados, en ejecución ! ormulados por IE$ 98a+la .1 9ro!ecciones de emanda por sectores8a+la . (odelo de pro!ección de emanda por sectores8a+la .J 9ar)metros del modelo ! datos ijos utilizados en el modelo8a+la .M 9ro!ección de la po+lación para los correimientos de 3an 0ucas ! 3an osA8a+la . <alores de 9sil9ti8a+la J.1 (Atodo de medición del salto o ca#da8a+la J. 0ecturas en casa de uerza ! c)mara de cara8a+la M.1 Identiicación ! clasiicación de los materiales8a+la M. 9resiones admisi+les para dierentes tipos de terrenos8a+la .1 lndice de compacidad

8a+la . ?racción de supericie de la cuenca total8a+la .J ?racción de supericie cuenca = la r#a8a+la .M Cur%a 6ipsomAtrica de la cuenca total8a+la . Cur%a 6ipsomAtrica de la cuenca = la r#a8a+la .F Cur%a duración de caudales medios mensuales de la -ue+rada la r#a8a+la .G atos para la determinación del indice de %aria+ilidad8a+la .N +tención de caudales m)*imos mensuales8a+la .H Caudales m#nimos mensuales8a+la G.1 Caracter#sticas principales de tur+inas hidr)ulicas8a+la N.1 Comparación con otras uentes de Ener#a8a+la 11.1 Costos para o+ras ci%iles8a+la 11. Costos para e-uipos electromec)nicos ! redes

FFG

GG10111111J

1M11FJMJJ

JJJFJFJNJNM1MNFNNJNM

1D



PRESENTACION

0a utilización a ran escala de las ener#as reno%a+les es uno de los campos de la ciencia! la tecnolo#a de ma!or desarrollo a ni%el mundial, en las Lltimas dAcadas, ante las perspecti%as %entajosas -ue orece rente a los sistemas tradicionales de eneración, entArminos de costos, eiciencia ! +ajo impacto am+iental.En la actualidad, dentro de los planes de e*pansión enerAtica en los pa#ses desarrollados, se pre%A -ue las ener#asalternati %as aporten al menos un DU de la capacidad re-uerida, para atenderadecuadamente sus necesidades.

En el caso de la ener#a eólica, por %#a de ejemplo, se cuenta con una capacidad instaladadel orden de los F.DDD (S en cone*ión a tra%As de una red mundial, -ue permitir) a

alunos pa#ses europeos cu+rir hasta el 1DU de su demanda enerAtica, con esta uentedesde el aBo .DDD.

Colom+ia no o+stante su amplio in%entario de recursos enerAticos como car+ón, as, petróleo recursos h#dricos, ha arontado serios pro+lemas para el suministro de ener#aa todo el pa#s, en alunos casos por tratarse de zonas eor)icas aisladas, de di#cilacceso ! distantes del sistema interconectado, !en otros, por las %ariaciones clim)ticas! las luctuaciones en el rAimen de llu%ias con la consecuente aectación de los ni%elesde aua en los em+alses, situación -ue condiciona la eneración de hidroener#a, por la

insania terrorista -ue selecti%amente se ensaBa contra instalaciones ! l#neas de conducción, pro%ocando allas en las redes de intercone*ión elActrica nacional e inentes pArdidaseconómicas, amAn de la inconsciencia institucional, empresarial ! ciudadana, representadaen consumos e*cesi%os rancamente cercanos al derroche irresponsa+le.

8al escenario es precisamente el -ue potencializa la importancia de apro%echar los recursosenerAticos no con%encionales de car)cter reno%a+le, %ale decir ener#a eólica, ener#asolar, +iomasa, eotermia ! pe-ueBas centrales hidroelActricas &9C6s, como alternati%asde solución para ortalecer el 3istema EnerAtico acional, %#a la di%ersiicación de la

oerta.

El 4o+ierno acional asinó al Instituto de Ciencias ucleares ! Ener#as $lternati%asIE$, la responsa+ilidad de ormular pro!ectos para promo%er, diundir ! dinamizar eluso de estas uentes no con%encionales en el pa#s, acti%idad -ue el Instituto adelanta atra%As de su di%isión de Ener#as $lternati%as.

9ara el caso espec#ico de las 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas, mediante los pro!ectos

11



microeneración en zonas aisladas", ianóstico tAcnico económico para reha+ilitaciónde 9C6s uera de ser%icio", el IE$ ha identiicado un potencial de .DDD (S a ni%elnacional, del cual se encuentra instalado elV con DD 9C6s -ue eneran en su conjunto1ND (S, mecanismos de amplia aplicación para )reas remotas, especialmente.

Con +ase en la e*periencia acumulada en desarrollo de los pro!ectos !a mencionados !con la interdisciplinariedad ! la acción interinstitucional como instrumentos, esta Lltimarepresentada en la participación el (inisterio de (inas ! Ener#a, el (inisterio del (edio$+iente, de las Electriicadoras del ICE0, de la 79(E, de las Corporaciones $utónomas/eionales ! de alunas uni%ersidades, entidades arupadas en diez unidades de estióncoordinadas por el IE$, se preparó ! ela+oró la presente 4u#a de iseBo deapro%echamiento, as# como inormación con mapas ! localización de las micro ! picocentrales diseBadas ! construidas en Colom+ia, documento mu! %alioso para remios,a+ricantes, in%estiadores, proesionales, estudiantes, usuarios ! pL+lico en eneral,

interesados en las tem)ticas de las ener#as alternati%as no con%encionales en eneral !de las pe-ueBas centrales hidroelActricas en particular.

CE3$/ 6t:1<iE/u$/I$3 9$2irector 4eneral

1



INTRODUCCION

En pa#ses como Colom+ia e*iste una necesidad creciente de los suministro de ener#a para las )reasrurales, en parte para el a+astecimiento de electricidad ! en parte para el apo!o a industrias. 0as acti%idades4u+ernamentales tienen -ue encarar los mu! altos costos de e*tensión de las redes de electricidad,constitu!Andose la microhidroeneración como una alternati%a económica en luar de la red. Esto sede+e a -ue en los micro hidrosisternas independientes, se ahorra el costo de la l#nea de transmisión ! a-ue los sistemas de e*tensión de la red est)n dotados de e-uipos mu! costosos, adem)s de los costos de personal. 9or el contrario, los sistemas de micro hidro eneración pueden ser diseBados ! construidos por personal local oranizaciones m)s pe-ueBas cumpliendo con re-uisitos menos estrictos ! usandocomponentes a+ricados en serie ! ma-uinaria a+ricada localmente.

$s# mismo estas 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas 9C6 adem)s de ser una solución de car)cter socialcontri+u!e a preser%ar el medio am+iente el ecosistema al sustituir plantas iesel -ue consumen

com+usti+le ósil enerando residuos de humo -ue ocasiona el calentamiento del planeta.

Esta u#a proporciona inormación so+re la in%estiación ! recomendación de una metodolo#a para eldiseBo de ener#a hidr)ulica.

9ara la realización del inorme se utilizó inormación de las siete &G 7nidades de 4estión lle%adas aca+o en el IE$, la tesis de rado de maestr#a en /ecursos 6idr)ulicos "In%estiación ! Criterios dediseBo ! Construcción de 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas" desarrollada por InenieroErnesto 8orres 1HHG en la 7ni%ersidad aciona, an)lisis de los diseBos de las %isitas tAcnicas realizadas,

re%isión ! dianóstico de los dierentes mAtodos de diseBo ejecutados en Colom+ia en la dAcada de losND ! HD, como tam+iAn criterios de diseBos utilizados en otros pa#ses latinoamericanos.

En el desarrollo de la tesis despuAs de estudiar ! analizar cada una de las metodolo#as e*istentes, sesuiere una u#a en los estudios +)sicos de topora#a, cartora#a, eolo#a e hidrolo#a, -ue se de+enutilizar de acuerdo a las condiciones propias de cada reión. 8am+iAn se propone metodolo#as para eldiseBo de o+ras ci%iles ! selección del e-uipo electromec)nico como tur+inas.

Este documento ue coordinado por el ineniero Ernesto 8orres =uintero, -uien redactó los cap#tulos1,,J, , F, N, 11, 1, 1J 1M. El cap#tulo G ue redactado por el tAcnico Edar 4onz)lez, el cap#tulo M

por los eolóos ?a+io 4ara%ito /u+An ario 4ómez, los cap#tulo H 1D por el ineniero 4il+erto8oasura ! el cap#tulo 1 con la cola+oración la administradora de empresa, orma /oc#o Cue%as.

El documento en su totalidad, ue re%isado por el doctor, Eduardo (achado, el eolóo, ?a+io ara%ito! el Ineniero Electricista, 4erm)n a%arro, la parte electromec)nica.

1J



C$9I870 1

4EE/$0I$E3 $CE/C$ E 9E=7EK$3 CE8/$0E3 6I/E0EC8/IC$3 9C6's

1.1 einición ! clasiicación de las 9C6's.

0a deinición de las 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas seha hecho seLn di %er sos criterios, tanto respecto a par)metros tAcnicos como en relación a su aplicación. 0asmanitudes l#mites de potencia ! salto o ca#da tienen uncar)cter reerencial, por lo -ue de+en e%itarse lasinterpretaciones r#idas.

3eLn la 0$E, una 9C6 es una instalación donde seutiliza la ener#a hidr)ulica para enerar reducidascantidades de electricidad hasta &DDD QO apro*., por mediode uno o m)s rupos de conjuntos tur+inaWenerador.

1.. Clasiicación de la 9C6's.

1..1. Clasiicación seLn potencia salto

0as pe-ueBas centrales hidroelActricas se han clasiicadoseLn su potencia o seLn el salto, con +ase en lassiuientes especiicaciones:

• 3eLn potencia

operación de tiempo parcial.

3u reulación: esta puede ser reula+le de orma manual &autom)tica o de cara constante donde el e*ceso se disipa.

3u %inculación al sistema elActrico: en este rano setienenCentrales aisladas Centrales interadas ointerconectadas.

3u concepción tecnolóical :se tienen Centrales contecnolo#as con%encionales & 3eLn normas de pa#sesindustrializados Centrales con tecnolo#as nocon%encionales &3eLn tecnolo#a local adecuada a las

condiciones del pa#s.

1J.1 Inormación +)sica para el diseBo de 9C6's.

El an)lisis de las posi+ilidades hidroelActricas de lascuencas hidror)icas, parte del conocimiento deestudios de topora#a, hidrolo#a, eolo#a de suelos, !a-ue son la +ase para el diseBo de todas las o+ras ci%ilesnecesarias, en la construcción de las 9e-ueBas Centrales6idroelActricas &9C6's.



1J.1. Estudios de topora#a.8ipos 9otencia En el desarrollo de los pro!ectos se de+e consultar la9icocentr ales D.Q O cartora#a del I4$C, relacionada con la zona de inter As,(icrocenrrales DQO as# como sus %#as de acceso actuales o pro!ectadas. 0os(iniccntralcs D'iQO mapas topor)icos dan una +uena descripción del drenaje9e-ueBas centrales DD S$$ QO e*istente, inormación Ltil para la u+icación de los sitios

de o+ras, an)lisis de drenaje, an)lisis tectónico preliminar • 3eLn salto en metros

8ipos 23j& (edio $lto

(icroccntral X 1 1D YD

(iniccntral XD D1DD Y1DD

9C6's X 1JD Y1JD

0os saltos +ajos, medio ele%ados corresponden al empleode tur+inas a*iales, ?rancis, (ichell2anZi! 9eltonrespecti%amente.

1... Clasiicación seLn la orma de utilización.

3eLn su orma de utilización las 9C6's se puedenclasiicar de acuerdo a:

3u captación: pueden ser de paso o con em+alse

3u operación: la cual puede se continua con unadisponi+ilidad de MWhr d#a todo el aBo, o discontinua con

! el trazado de las %#as de penetración presentes.

0a cartora#a a consultar comprende mapas topor)icos aescalas 1: 1'DDD.DDD, 1:1DD.DDD,1:.DDD ! 1:1D.DDD,iualmente se de+en estudiar las otora#as aAreas ! otrossistemas de inormación eor)ica -ue estAn al alcance.

Consultada la cartora#a se planea el tra+ajo topor)icodetallado en el sitio de la +ocatoma, alineamientos a lolaro de las conducciones hasta el tan-ue de cara, losalineamientos en la tu+er#a de cara la topora#a en elsitio de la casa de m)-uinas.

1.J.. Estudios de eolo#a eotecnia.

0as caracter#sticas #sicas ! mec)nicas de los materialesrocosos para una o+ra ci%il dependen de su orien de los procesos eolóicos posteriores -ue han actuado so+reellos.

0a eolo#a juea un papel importante de+ido a -ue las

1

caracter#sticas del material rocoso se de+en tener en cuentaal momento de diseBar ! construir las o+ras. 0a eolo#ade+e prestar atención a los aspectos m)s destacados !siniicati%os como son las discontinuidades eolóicas !la meteorización, actores importantes -ue aectan lascondiciones de tra+ajo ! esta+ilidad en la construcción deo+ras ci%iles.

El ineniero eotAcnico de+er) esorzarse para poderinterpretar las condiciones eotAcnicas detalladas de unsitio, pero m)s aLn para poder interpretar apropiadamentesus eectos en el comportamiento de la o+ra de inenier#a.

1.J.J. Estudios hidrolóicos.

El comportamiento hidrolóico de la cuenca est) en unciónde sus caracter#sticas de clima, co+ertura %eetal,eomorolo#a ! isioraa de la misma. 9or ello en el presente cap#tulo, se estudiar)n dichas caracter#sticas parallear as# a un mejor conocimiento de la cuenca.

El estudio hidrolóico inclu!e el an)lisis de las cuencasdonde se localiza el pro!ecto, con el in de determinar loscaudales en punto escoido como sitio de capacitación,tanto en %alor medio, a escala mensual o diaria como en sus

%alores m)*imos ! m#nimos.

En un estudio hidrolóico eneral pueden presentarse trescasos:

• =ue e*istan series de inormación de caudales, precipitación, temperatura, etc.• =ue no e*ista inormación hidrolóica para los

puntos estudiados, en este caso se puedan e*trapolarinormación de cuencas %ecina ! aines hidrolóicamente.• =ue no e*istan series de caudales.

1.M. 9rincipales elementos o partes de una 9C/'s.

+ra de toma o +ocatoma: puede incluir o+ras de em+alse, presas o mediante captaciones de paso &captación lateral deun r#o.Conducción: puede tomar la orma de canal o tLnel -uetransporta el aua desde la +ocatoma hasta la c)mara otan-ue de cara.C)mara o tan-ue de presión: estructura -ue reci+e el auadel canal antes de su inreso a la tu+er#a de presión.esarenador: estructura ci%il -ue permite el asentamientode las part#culas sólidas en suspensión en el aua al reducir la %elocidad de lujo. 9uede instalarse en la +ocatoma o enla c)mara de cara.Compuertas: dispositi%os para controlar el lujo en lastomas, canales ! c)maras de presión./ej#llas &mallas: dispositi%o para e%itar el paso de sólidos

o lotantes de determinada dimensión.'Iu+er#a de 9resión: tu+er#a -ue transporte el aua desde



la c)mara de presión hasta la tur+ina ! -ue permiteapro%echar la ener#a potencial del salto.3alto: altura %ertical desde el ni%el li+re del aua en lac)mara de presión, hasta el ni%el de m)*imoapro%echamiento de la tur+ina.<)l%ula principal: dispositi%o de aislamiento de latur+ina

con respecto a la tu+er#a de presión, normalmente no se usa para ines de reulación.8ur+ina; motor hidr)ulico -ue apro%echa la ener#ahidr)ulica disponi+le ! la con%ierte en ener#a mec)nica, pueden ser del tipo:• 9elton & tur+ina de acción de lujo tanencial• (ichell2anZi & tur+ina de acción de t1ujo

tran s%ersal.• ?rancis & tur+ina de reacción.• Qaplan & tur+ina de reacción de lujo a*ial.• 8uro & 9elton de %arios in!ectores.8ransmisión 8hr+ina4enerador: sistema para transmitir

la ener#a desde el eje de la tur+ina hasta el e;iedelenerador. 9uede ser por acoplamiento directo o por medio de transmisión & +andas, enranajes o cadenas.4enerador: m)-uina elActrica -ue con%ierte la ener#amec)nica en ener#a elActrica, pueden ser sincrónicos !asincrónicos.

8a+lero de control e instrumentación.8ransormador.0#nea de transmisión

/edes de distri+ución

1.. Estado actual perspecti%as de las pe-ueBascentrales hidroelActricas en Colom+ia

Colom+ia ha sido clasiicada, como el cuarto pa#s en elmundo con capacidad hidr)ulica, con un caudal promediomultianual en los principales r#os de .DG, mJWse ! un)rea total de 1.1M1.GMN Zm.

En cuanto a hidroelectricidad en pro!ectos randes, seLnel in%entario de Intercone*ión ElActrica 3.$. I3$, secuenta con un potencial de HJ.DN (S resultado delin%entario deJDN pro!ectos ma!ores de 1DD (S, de esta potencialidadse han con%ertido G.GDD (S a capacidad instalada. 3eLnel 9lan EnerAtico acional 9E, en 9e-ueBas Centrales6idroelActricas, se ha estimado un potencial lo+al de.DDD

(S instala+les, de los cuales seLn el in%entario del9rorama acional de Ener#as o Con%encionales ! deestudios adelantados por la 7ni%ersidad acional deColom+ia, se han construido 1HG 9e-ueBas Centrales6idroelActricas &%er planos 1 ! e in%entario ane*o, conuna capacidad instalada apro*imada de 1FN. (S, a pesarde contar con este ran potencial, en pro!ectos randes,sólo se ha e*plotado un N,GU ! en 9e-ueBasCentrales 6idroelActricas un D,FGU.

1F1.F. Estad#sticas del aua en Colom+ia

Colom+ia cuenta con GM.G cuencas hidror)icas, uncaudal promedio multianual de .DG mJWse. 0osrendimientos de los principales r#os -ue desem+ocan en elcAano $tl)ntico 9aciico ! /eión riental %ar#an desdeMM.MFJ ltlseWZm a 1DM.FJ1t1seWZm

0a capacidad Ltil de los 11M em+alses es J.M1F.F1N*lDJmJ, de los GH1 laos de FM.HGH*lDJmJ ! de FN launas deG .HD.NFmJ, para un %olumen total de 11.MJ.MJ*1DJmJ,sin incluir las ciAnaas. 3u rAimen plu%iomAtrico es mu!%ariado, desde JDD mm, de precipitación anual en la uajira,hasta HDDD mm. en la zona 9ac#ica.

Colom+ia con 1,1M1.GMN Zm de )rea, tiene una precipitación media anual de JDDD mm, JM ZmJ de%olumen precipitado, 1J1J ZmJ de %olumen anual e%aporado !un %olumen disponi+le para escorrent#a supericial de 11ZmJ, presenta un rendimiento promedio de N ltlseWZm.Colom+ia con el D.GGU del )rea continental aporta el MUde la escorrent#a media total; el rendimiento medio anualde Colom+ia es seis %eces ma!or -ue el rendimiento

promedio del total del mundo &1 DltWseIZm, adem)s cuentaeon tres cordilleras, 3ierras e%adas ! numerosas serran#as-ue hacen -ue sus r#os ! -ue+radas caian desde los JDDmsnm, hasta el ni%el del mar.

e lo anterior , se deduce el potencial del pa#s tanto para laconstrucción de randes centrales hidroelActricas como paralas pe-ueBas centrales hidroelActricas.

En cuanto a pe-ueBas centrales hidroelActricas, se estimaun potencial de DDD (S de los cuales se han instalado1FN. (S, en 1HG pe-ueBas centrales hidroelActricas, lo-ue e-ui%ale al D,FGU del total apro%echa+le.

Estos datos, de lo ejecutado, %ersus el potencial disponi+le,

relejan un uso +astante reducido del recurso hidroelActricocolom+iano.

1.G. /eseBa histórica de las pe-ueBas centraleshidroelActricas en Colom+ia.

En Colom+ia, las 9C6's comenzaron a implantarse a inalesde 1NNH con la puesta en marcha de plantas en 2oot),2ucaramana ! CLcuta. En 3anta (arta se constru!ó una9C6 en 1NHN ! se tienen reerencias de construcción de9C6's en aBos anteriores principalmente paraa+astecimiento de ener#a a incas.

En 1HJD e*ist#an en Colom+ia plantas hidroelActricas -ueunciona+an a ilo de aua suministrando un potencial de



M (S. urante los aBos MDFD se instalaron ran cantidadde 9C6's para electriicar a pe-ueBas ! medianas

po+laciones; en el periodo comprendido hasta los aBos FD

al ND, no hu+o construcciones de 9C6's ! por contrario, !de+ido a la alta de mantenimiento o intercone*ión muchas-uedaron uera de ser%icio.

0a crisis enerAtica a comienzos de la dAcada del GD, ortalecela idea de incrementar la participación de las uentes de

ener#a no con%encionales en los planes de e*pansión, participación -ue inclu!e las 9C6's, se constitu!en entonces,numerosos rupos de in%estiación en el )rea, sin em+arola alta de apo!o, impide la consolidación de dichos rupos.9aralelamente, el 4o+ierno acional, con el apo!o decooperación tAcnica internacional, emprendió di%ersostra+ajos para incrementar la participación de las 9e-ueBasCentrales 6idroelActricas e inicia a tra%As del InstitutoColom+iano de Ener#a ElActrica ICE0, un 9lan acionalde 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas, con resultadosdesalentadores. tras entidades como la Corporación$utónoma del <alle del Cauca C<C ! la CorporaciónElActrica de la Costa $tl)ntica C/E0C$, mostraronma!ores loros, aun-ue no siniicati%os ! sin importanciadentro del +alance enerAtico reional ! menos aLn dentrodel +alance enerAtico nacional.

Con la crisis del sector elActrico, durante el racionamientoen 1HH, se a+re nue%amente la posi+ilidad de desarrollar los pro!ectos estancados ! la posi+ilidad de e%aluar otrosnue%os. En tal sentido, entidades como el ICE0, reacti%ar sus proramas de pe-ueBas centrales, con el estudio !construcción de pro!ectos en ariBo, Cauca, Chocó, 4uajira! (eta.

$dicionalmente, el o+ierno colom+iano, ha empezado aortalecer los proramas de 9C6's ! otras uentes reno%a+lesmediante la 0e! ElActrica, donde asinan uncionesespeciicas en enerización e in%estiación al ICE0 ! alIE$. Iualmente, ortalece la inanciación de pro!ectos,mediante la le! 1M1 del N de junio de 1HHM, por medio dela cual se creó el ?ondo acional de /eal#as, en el cual seasinar) un 1U de los recursos, para inanciar pro!ectosreionales de in%ersión en enerización, dichos recursos pro%ienen de las reaias -ue reci+en los departamentos !los municipios por la e*plotación de recursos no reno%a+lescomo el car+ón ! el petróleo.

1.N. E*periencias en planes ! proramas de pe/'s.

1.N.1. 9lan de microcentrales ICE0: durante los aBos 1HGNa 1HNJ, el ICE0 realizó estudios de preacti+ilidad !acti+ilidad en sitios aislados. 0os pro!ectos e%aluados eneste 9lan son los siuientes: 7nu#a &11DD QO, 2ah#a3olano &MDD QO, El Cal%ario &DD QO, 3anta /osa &DQO, $relia &GD QO, urado &NDD QO, 9a!a &MN QO,9is+a &JF QO, (itL &FD QO, $uazul &MNDD QO, 9uerto0ópcz &FDD QO, 8ame &1NDD QO. Con este prorama se pretend#a instalar cerca de 1J,M (S en zonas aisladas pero

sF1D se ejecutaron los pro!ectos de 9a!a ! 9is+a.

1G



1.N.. Cooperación tAcnica alemana: el ICE0 con el indc a pr o%echar al m)*imo los e-uipos de eneración, ejecutóun estudio con cooperación de la /epL+lica ?ederal$lemana, para 1 pe-ueBas centrales hidroelActricas, conlo cual incrementar#a la potencia de cada planta.

1.N.J. 9lan ICE0[ IC$: el ICE0solicitó al 4o+ierno del

apón en 1HNG, la realización de un estudio de reha +ilitación para N pe-ueBas centrales elActricas &J tArmicas, Fhidr )ul icas ! 1G dieseV, las cuales eran operadas por 1elcctriicador as iliales del ICE0, de estas N centrales seescoieron para estudios de acti+ilidad las siuientes pe-ueBas centrales hidroelActricas: municipal, intermedia! 3an Cancio en el epartamento de Caldas ! ulio 2ra%oen el epartamento de ariBo.

1.N.M. 9ro!ecto territorios nacionales: este pro!ecto uedesarrollado por ICE0, con la cola+oración del 4o+iernoItaliano; se seleccionaron 1F posi+les pro!ectos, de las cuales

se les r ealizaron a estudios de acti+ilidad tAcnico económica para los siuientes: 3an 9edro &1 (S, (esetas &GD QO, unch#a &entre NDD 1DDD QO, 0a 3alina &DD QO, /ecetor&MD QO, 8auranema &entre FDD NDD QO.

1.N.. 9lan m#crocentrales C/E0C$ 9E3EC$:C/E0C$ a tra%As de 9E3EC$, en 1HN, con la participación dellC$ ! la 48>, desarrolló un prorama enla Costa $tl)ntica cu!os r esultados ueron los siuientes:

9almor &(adalena, 1 Q O, en operación, Caracol#&4ua jira, 1DD QO, en construcción, 9alestina &(adalena,N. QO, 9aucedonia &(adalena, 1 QO, en operación,

3ier %o $rias &(adalena, 1 QO, en operación, 3acramento&(adalena, J QO, en operación, /#o 9iedras &(adalena,D QO, en construcción, reha+ilitación de la 9C6 de 4air a&(adalena, 1DHD QO, (ico $humado &2ol#%ar , 1D QO,en construcción, (achosolo &(adalena, 1D QO, enoperación. En este 9lan se identiicaron los pro!ectos de: a+usinaZe &(adalena, JD QO, 3imit# &2ol#%ar, 1HDD QO,3anta /osa de 3imit# &2ol#%ar , JDD QO, <illa 4erman#a&Cesar , FD QO.

1.N.F. 9ro!ecto piloto en zonas aisladas: el (inister io de(inas ! Ener#a, ue encarado por el 4o+ierno acional

para adelantar los siuientes pro!ectos piloto para suministrode ener #a elActrica: Cum+itara & ariBo, 1 QO, en

necesarios para emprender los tra+ajos de recuperación deestas instalaciones, con un costo total estimado de 73\J.DDD.DDD

1.N.N. El ICE0 & 1HH1HHG: desarrolla un prorama deconstrucción de 9C6's en Chorr era&$mazonas MD QO,

3an 9edro 1DDD QO, 0ó pez de (ica!&Cauca MD QO,4uapi &Cauca 1JDD QO, 8im+i-ui &Cauca NNDD QO, 2.3olano &Choco D QO, 7nuia &Choco 11DD QO, $candiD QO, 9izarro DDD QO, 3an osA de 4ua%iare 1DDD QO,El retorno 11D Q O, 0a (acar ena FDD Q O, 9uerto CarreBoDDD QO, 2ocas de 3atina JDJD QO, (ocoa &9utuma!oDDD QO ! (itu &<aupAs JD QO, -ue adicionaran alsistema 11M.N (S.

$s# mismo en marzo de 1HHF se inauuro /iorio 4 de H.F(S, construida por la CompaB#a de Electricidad de 8ulua.$dicionalmente se han construido e instaladoapro*imadamente D 9icocentrales con potencias entre JDD! HDD %atios durante el periodo de 1HHM ! 1HH P en el aBo

de 1HH se instaló una microcentral de F Q O en el 9ar-ue acional de los 4uacharos en el epartamento del 6uila.

1.N.H. El IE$ &1HH1HHG: adelanta pro!ectos dedianostico tAcnico para la reha+ilitación de 9C6's, uerade ser%ic#o, adecuación de criterios de diseBo de 9C6's !le%antamiento del potencial h#drico para eneraciónhidroelActr ica a pe-ueBa escala.

1.H. Estructura ! e%aluación de costos de los pro!ectosde hidroelectricidad a pe-ueBa escala 6e9E.

En el caso colom+iano, seLn el estudio ela+orado para el9ror ama acional de Ener #as o Con%encionales9EC, el costo por QO %ar#a en un rano de 73\ 1JDD a1JFDD , %alores superiores a los promedios internacionales.0os costos de Q 5 reha+ilitados se encontra+an en 1HHDalrededor de 73\ 1DD 73\ JDDD a precios de 1HHD.

0a estructura de costos de tos pro!ectos hidroelActricos%ar#an dependiendo de las condiciones eor)icas ! deacceso al sitio seleccionado. 9ara los pro!ectos a pe-ueBaescala estudiados ! construidos en el pa#s se puede esta+lecer

los siuientes ranos:



construcción, $cand# &Chocó, JDD QO, en pro!ecto, 0a +ra ci%il JDU DU(acarena &(eta, 1D Q 5, en pro!ecto, Caracol# &4uajira, E-uipo electromec)nico DU JU1DD QO, en construcción, 2ah#a 3olano &Chocó, FDD QO, 3istema de transmisión 1DU U9uerto 0ó pez &Cauca, JDD QO, en construcción. Inenier#a ! $dministración U 1U

1.N.G. 9lan de reha+il#tac#An de 9C6's de la C<C: en

1HNJ, la Corporación $utónoma / eional del <alle del

Cauca C<C r ealizó estudios de reha+ilitación de lassiuientes centrales: Cali 1! 6, ima l.! 7 4uadalajara, El/u+or , 0a /i%era, /ior #o ! Con sota. En 1HH inició

estiones para la consecución de los recursos inancieros

9or lo tanto, una estrateia de r educción de los costos de pro!ectos para la eneración de electricidad a pe-ueBa

escala, de+e centrar se en la disminución de los costos de lao+ra ci%il, del e-uipo electromec)nico ! de la inenier#a del pro!ecto.

1N1.1D. istri+ución reional de las pe-ueBas centraleshidroelActricas construidas en Colom+ia.

Con el in%entario adelantado para el 9rorama acional deEner#as o Con%encionales, el in%entario eectuado por la

7ni%ersidad acional de Colom+ia la actualización -uese ha %enido desarrollando en el I E$, se conta+ilizan untotal de 1G pe-ueBas centrales hidroelActricas, menores deDDD Q O, con una capacidad instalada estimada de 1ND (S,lo -ue e-ui%ale al ,J'Ude la potencia total instalada, encentrales hidroelActricas en Colom+iaJ al D,GU del potencial disponi+le estimado de pe-ueBa escala &.DDD(S. e estas centrales, JN se encuentran uera de ser%icio,lo -ue e-ui%ale al 1G,U del total de pe-ueBas centraleshidroelActricas al F,U de la capacidad total instalada&MG,N (S.

0a distri+ución reional, por departamentos, de las pe-ueBascentrales hidroelActricas se presenta en las ta+las 1.1, P suu+icación en el mapa &%er ane*os.El ma!or nLmero instalado en 9e-ueBas Centrales6idroelActricas, se localizan en el departamento de $ntio-u#acon el 1H,FHU &JN 9C6's; el departamento con ma!orcapacidad instalada es 3antander con ; N,J1 &JD,N (S.

1.11. Clasiicación de las pe-ueBas centraleshidroelActricas instaladas en Colom+ia.

Con el in de uniicar criterios ! homoloar conceptos, se

ha utilizado la clasiicación de la ranización0atinoamer icana de Ener#a 0$E, picocentrales entreD. ! QO, microcentralcs entre ! D QO, miniccntralesDDD QO ! 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas DDDDDQO.

Con +ase en la clasiicación de la [0$E, las 9e-ueBasCentrales 6idroelActricas en Colom+ia tienen la siuientedistri+ución: 1J (icrocentrales con D QO instalados, 1D1(inicentrales con D QO instalados, 9e-ueBas CentralesGH con 1MHFGF QO instalados.

E9$/8,](E8 7(E/ C$9.I38.

rC6's QO$8l=7I$ JN 171912P$C$ N 5005C$I.$3 6 17192C$=7E8$ 1 45

C$llC$ 12 11140C6C 2000

6700$ ' 9X65(E8$ J 628

$/IK ')R )8;:;

9787($P :Y 714=7I I 7 11915I63$/ $0$ :; 65703$8$E/ 24 3085280l($ 9 11211

<$00E 17 168JO



El tipo de pe-ueBa central m)s representati%o, es el rupoentre D DD Q 5 o de minicentrales.

El rupo de las microcentrales tiene una media de 1F,H Q Ocon una des%iación est)ndar de 1D, QO; las minicentralestienen una media de D Q O ! una des%iación est)ndar de1DM Q O; las pe-ueBas centrales hidroelActricas tienen una

media de 1NHM,F Q 5 con una des%iación est)ndar de 1JD,QO.

1.1. Caracter#sticas constructi%as de las pe-ueBascentrales hidroelActricas en Colom+ia.

0os in%entarios disponi+les disponen de mu! pocas ichastAcnicas completas, acerca de las caracter#sticas constructi%asde las 9C6's. En cuanto a las o+ras ci%iles, so+re unamuestra de G ichas tAcnicas de 9e-ueBas Centrales seo+ser%ó como HF,'t & centrales tienen presas canales

de conducción construidos en concreto sólo en el J,U

restante se utilizó presas de madera tierra.

En cuanto a tu+er#as de conducción, so+re una muestra deF pe-ueBas centrales, se notó -ue en el HJ.NU &F1 centralesse utilizaron tu+er#as de acero, en el M,FU &J centrales se

empleó tu+er#a de as+esto cemento ! sólo en una se utilizótu+er#a 9<C. Este hecho, e%idencia la tendencia al uso detecnolo#as con%encionales de alto costo en la construcciónde 9C6's en Colom+ia.

Entre los di%ersos tipos de tur+inas utilizados por las9e-ueBas Centrales 6idroelActricas, las m)s utilizadas sonlas tipos ?rancis & el J1,F1 U de las centrales utilizan estatur+ina las tipo 9elton &utilizadas por el G,HNU de lascentrales. 0a ta+la 1., muestra el tipo, nLmero de pe-ueBascentrales ! potencia instalada por tipo de tur+ina.

0as menos comunes, son las tipo Qaplan &sólo una 9C6'scuenta con este tipo de tur+ina ! las +om+as centr#uasutilizadas como tur+inas, 0a tur+ina ?rancis es la m)sutilizada en las centrales tipo 9e-ueBa Central !(iniccntrales, en tanto -ue, las tur+inas (ichell2anZi esla m)s utilizada en las centrales tipo (icrocentral.

8I9 87/2I$ 7(E/ 98.lCE8/$0 38.QOES

9E08 54 58435

?/$CI3 61 69008

C(2I$3 &9? 9 13506

8/3 J 1383

3I I?/($CI H 25940

TOTAL 1 168517

8a+la 1.. 8ipos de tur+inas instalados en rC6's.

0a caracterización presentada, no inclu!e el nLmero de

8ahla 1.1. istri+ución y capacidad instalada de 9C6's en Colom+ia. analizado tiene un ran %ac#o de inormación.

-1-1.1J. 9ro!ectos para apro%echamientos hidr)ulicasmenores de DDD Q 5

0os pr o!ectos para pe-ueBas centrales hidroelActricasmenor es de DDD Q O, dentro del in%entario de 9EC,de 9/($/I K ! la actualización -ue se ha %enidohaciendo deV mismo, conta +iliza un total de GG pr o!ectos,con un potencial instala +le de N (S apro*imadamente.

entr o de las di%er sas etapas de estudio, cerca del FDU de

$ partir del ecreto NN de 1HH1 ! del ecr eto 1MHM, pormedio de los cuales el 4o+ierno acional reestructuró elI E$, asin)ndole nue%as unciones ! especiicamente enel campo de las ener#as alternati%as ! en el uso r acional deener#a, el Instituto ha %enido e jecutando pro!ectosorientados a r ealizar , promo%er ! diundir in%estiación !

desarrollo tecnolóico en pe-ueBas centraleshidroelActricas, en la ta +la 1. se r elacionan alunos delos proramas ! pro!ectos -ue en dicho cam po se hanor mulado ! ejecutado.

los pro!ectos se encuentran en eta pa de r econocimiento, la 9/PEC8

ta+la 1.J,muestr a eV nLmer o de pro!ectos, su estado ! el potencial instala+le.

E38$ $K E E.EC7CI

E8$9$ C$8I$ 98ECI$ QO +^3EK G 6[40

$C8I2l0I$ 1J 11NFJ9/E?$C8I2I0I$ 1D 16355/EC CI( rE8 MG MGNH

~8$0 77 82253

8a+la 1.J 9ro!ectos de 9C6's

el total de pro!ectos in%entariados, el MH. 35l fc ) &JN pro!ectos, estan u+icados en la ranja de DD a DDD Q O,cada uno de estos se encuentr a en una dier ente eta pa dedesarr ollo.

En la ta +la 1.M se pr esentan los dier entes tipos de pe-ueBas centr ales ! el estado en -ue se encontr a +a en elmomento de hacer el in%entar io.

(IC/C (IIC. 9C6's +r 3EK ?$C8I2I0I$ G s9/ E?$C8I2I0l( 1 H~ECCI(1E 11 1G 1G

8$0 1 27 JF

8a+la 1.M. Estado de los pro!ectos seun tipo de pe-ueBa central hidroelActrica.



1.1M. 9ro!ectos delIE$ en el )rea de las pe-ueBascentrales hidroelActricas

9/PEC8 E38$ $K E

11 ICE8/ $0 E 3$ 7C$3, I3EK HHJ0*5 EEC78$,EC7$CI $$$0l3I3 E EEC7CI HHFE 03 C/I8E/I3 E I3EK: C 38/7CCI + 2/$3'I<I0E3 E 0$3:3I'ECI?IC$CIE3 E 0$3'E7E K$3 CE8/$0E3Il/E0EC8/IC$3: 38/ 7CCI DE 2/$3 ?/ (7l$ _:V<I0E3. (8$E 9:0EC'I'/ (EC$IC % /EE3E I38/l27CI E 0$11 ICE8/$I.II/ E0EC8/IC$ E 3$,7C$3 37/ E 27<$/ ]<E38I4$CI E 9/ (70$ -<-E3$//00 87/ 2I$3 = I';EE/$/E3 9$/$11C/CE8/$0E3Il/El ,NC8/ IC$3 'I$38$ >&:5) 78I0I>$ 2(2$3'E8/ I974$3 ! (8/E3 E]lCCI./<$8$(IE 8 E0 9/ (lI0$ HF[HN'8ECI$0 $9/ <EC6$20E 9'$/$ E0 E3$/ /00 EiEE/$CI E0EC8/IC$ J\

'6=7EK$ E3C$0$. $ I<E0:E4I$0 9$/ $'20$CI E3 ]8E/ C EC8$$3lI$4 38lC 8ECIC[ ?/(70$ HF[HG:C (IC 9$/$ 0$ 9:E6$2I0l8$CI E I'C6,~llE/ $ E 3E/<ICI E:0(2I$

8a+la 1..9ro!ectos ejecutados, en ejecución ormulados por el IE$ epartamento acional de 9laneación

D



C$9I870 .

E387I E E($$ P 98E CI$

El pr esente capitulo muestra di er entes metodolo#asutilizadas para deter minar la demanda ! potencia necesar iaen un pr o!ecto de pe-ueBas centrales hidroelActricas para

una po +lación deter minada.

Inicialmente se muestr a un modelo de pro!ección ! unejemplo utilizado en el pro!ecto de 8im+i-ui, Cauca

posteriormente una metodolo#a utilizada por 0$E !utilizada en el diseBo de 3an 0ucas, sur de 2ol#%ar .

.1. 9ro!ecciones de demanda

Con +ase en una serie de encuestas se determina la pro!ección de demanda par a la zona de inluencia del pro!ecto, esta+leciAndose las condiciones socioeconórnicas

de los ha+itantes de la r eión ! los tipos de consumo -ue presentan la me jor alternati%a, para la po +lación.

.1.1. Caracter#sticas de la zona

0a ma!or#a de los munici pios a ptos para aplicar este tipode pr o!ectos est)n enmarcados dentro de la tipiicación de pe-ueBos municipios. $lunas de las car acter#sticas -uede +e tener la zona de estudio par a la a plicación de estemodelo son:

• 8ener menos de 1D.DDD ha +itantes por ca +ecera

municipal.• 8ener menos de D tr ansormadores dedistri+ución ur+ana.• Con uno o dos circuitos primarios ur+anos.• 9redominio del sector r esidencia, 1,con un escasocomercio, un sector industrial limitado casi a procesosar tesanales.• Contar con un pr ecario planeamiento ur+ano rur al.• Cir cuitos primarios r urales de+en ser

pr olonaciones de los circuitos primar ios ur+anos.

0a inormación +)sica son los reistros históricos de

consumo en el )r ea o el consumo pr omedio o+tenido a partir de la encuesta adelantada en la zona.

.1.. pro!ección de nLmeros de usuarios

9ara deter minar el nLmero de usuarios a ser %ir se de +eutilizar el mAtodo de pro!ección de demanda de usuarios por sectores ! cada sector a justado a un modelo detendencia.

El mAtodo e ectuar ) un estudio -ue tena como o +jeti%o pr esentar la co +ertura del ser%icio de ener#a en las zonas

rur ales ! ur+anas del )r ea de int1uencia.

En el sector rural se de +e identiicar para cada rupo%eredal la cantidad de suscriptores -ue lo conor man, elnLmero de %i%iendas rurales sin ser%icio ! po +lación ruralcon ser %icio, est) Lltima in or mación o +tenida a par tir del censo de %i%iendas rurales sin electri icar localizadasen la zona de inluencia del pro!ecto.

En cuanto al sector ur+ano se identi icar) la co+erturaur+ana par a el municipio o localidades, esta+leciendo elnLmero de %i%iendas -ue no tiene ener #a.

.1.J. Estimación de la tasa %eetati%a de la demanda

Con las estad#sticas de po+lación & nLmero. de ha+itantes !de %i%iendas de los Lltimos censos & 1HN P ` HHJ,se o+tienen las tasas %eetati%as de crecimiento de lasdemandas de ener #a ! potencia de la zona de inluenciadel pro!ecto, as# mismo se podr )n estimar consumos promedios de ener#a para la zona del pro!ecto.

0a tasa %eetati%a se o +tiene a partir de la siuiente órmula la cual utiliza el nLmer o. de ha +itantes de los dosLltimos censos seLn el $E :

8C&.6$2I81HHJW 6$2I81HN 1WN

1onde: 8C 8asa de cr ecimiento %eetati%a

9ar a el ejemplo del diseBo en el municipio .de 8im+i-ui,e par tamento del Cauca, se o +tu%o una tasa de 1.NU,mientr as -ue para el )r ea r ural la tasa ue del .U por locual se promedio.

.1.M. ue%os usuarios ! caras es peciales

$ los usuarios nue%os en pe-ueBos predios se les asinar )un consumo iual al promedio calculado par a un sector

&residencial o comer cial, de pendiendo del aBo en -ue seestime -ue entra a o perar el pr o!ecto; la demanda de estosusuar ios se pro!ecta con lasa de cr ecimiento %eetati%a.

Como nue%os usuarios se consider an ur+anizaciones ! pr edios ur +aniza +les, para ello es necesario consultar conlas de pendencias encar adas del planeamiento munici pal !desarrollo ur +ano. 3e de +en considerar el nLmero deusuarios -ue inr esar )n para cada sector ! la nue%acar a de alum+rado pL+lico, a estos usuar ios se lesasinar ) un consumo ! una tasa de cr ecimiento %eetati%aiuales a la encontrada para los usuarios !a esta +lecidos.Esta nue%a demanda se adiciona a las pro!ecciones

lo+ales.

1



e iual manera se u+icar)n en el espacio ! tiempo la posi+leentrada de nue%os rupos %eredales localizados en el sector rural0as caras especiales cu!os consumos son considera+les,ser)n localizaciones puntuales en el )rea de estudio ! setratar)n indi%idualmente para ser incorporadas dentro de la pro!ección de demanda.

.1.. (odelo eneral de pro!ección de demanda a corto plazo.

El modelo matem)tico de pro!ección de demanda in%olucratArminos -ue +uscan deinir de la mejor orma posi+le elcomportamiento espec#ico de todos los componentes. Esas# como el modelo matem)tico contempla de maner aindependiente el comportamiento de los usuar iosresidenciales, comerciales, industriales, las caras especiales,alum+rado pL+lico ! uso oicial.

El modelo contiene seis componentes +)sicos de demandacorresponidentes a los seis sectores antes mencionados. Cadauno de los tArminos -ue compone el modelo tiene sudesarrollo propio ! de acuerdo con la calidad ! cantidad deinormación disponi+le se puede utilizar para dar unosresultados e*actos, pero si no se tienen datos suicientes !de +uena calidad se de+en hacer pe-ueBas adaptaciones delos dierentes tArminos del modelo para o+tener unosresultados satisactorios ! con un m#nimo de error .

El modelo utilizar) el tArmino de la demanda residencial

actual para sa+er la demanda utura. 0a ormulación eneral

del modelo es aplica+le a todos los sectores de consumo, !el modelo tendr) datos de entrada, -ue estar)n relacionadoscon el nLmero de estratos, nLmero de %i%iendas por estrato,incremento del nLmero de %i%iendas, consumo unitario promedio, tasa de crecimiento %eetati%o del consumounitario promedio ! demanda total por estrato.

.. 9ro!ección de demanda para localidades pe-ueBas.

0a metodolo#a -ue se aplica tiene resolución a ni%el de

de nue%os usuarios, se depura la serie histórica sin incluirla entrada de +lo-ues randes de usuarios o caras especiales.

0a demanda no considerada, se incorpora posteriormenteen la pro!ección lo+al con las tasas de crecimientoencontradas en orma puntual para las caras especiales.En un paso posterior se ajustan las pro!ecciones con losestimati%os de pArdidas -ue se tenan para o+tener una pro!ección de demanda real.

9ara los usuarios nue%os en pe-ueBos predios se les asinar)un consumo iual al promedio calculado para su sector &residencial o comercial, dependiendo del aBo en -ue seestime -ue entra a operar el pro!ecto, la demanda de estosusuarios se pro!ecta con tasa de crecimiento %eetati%a.

jl ? /jl @ CjI @ CEjl @ $9jl @ <jl @ ib

onde:

: $Bo a considerar : (unicipio, o zona

: emanda 8otal/ : emanda residenciale: emanda ComercialI : emanda IndustrialCE: emanda por caras especiales $9:emanda por alum+rado pL+lico <:emanda por consumidores oiciales

Cada uno de los tArminos -ue compone la ecuación anterior

tiene su desarrollo propio de acuerdo con la calidad de lainormación disponi+le en la encuesta se puede tener precisión en la pro!ección de la demanda.

Es as# como el modelo utiliza el tArmino de la demandaresidencial para sa+er la demanda utura se e*presa as#:

E

usuari.o su. %ie. n do de +ase para plarui8 icar pre d.'isenar la re d /j,l,.B secundaria ! los transormadores de distri+ución primaria. jl e manera similar se podr)n determinar las necesidades ensu+transmisión para la zona del pro!ecto. onde :

/i,j,1

0a inormación +)sica est) conormada por los datos de laencuesta, en cuanto a nLmero de ha+itantes , nLmero de%i%iendas, inresos amiliares, taria a paar, consumos promedios, ! capacidad instalada por usuario, %ida Ltil del pro!ecto entre otros. e iual manera se tomó en cuenta lasestad#sticas de po+lación del $E para censos anteriores.

/j,1 : emanda residencial/i, j,l : emanda residencial total por estrato

: Estrato &dos estratos3 : 3umatoria0a ormulación del c)lculo de la demanda para cada estratoes:

0a pro!ección se realiza por medio de un modelo detendencia; para determinar las tasas de crecimiento normalde la demanda, por crecimiento %eetati%o entrada normal

/i,j.l ?? &Ti,o,l&$i,o&I8<i$j 38<i"jZ

Zldonde:

&Ti,Z ,I&$i,o&1



o: $Bo +ase -ue se reiere al aBo ceroZ: $Bos comprendidos entre el siuiente al aBoo ! el aBo jTi,j,l: Lmero de %i%iendas del estratoTi.Z.l: Incremento en el nLmero de%i%iendas$0o: Consumo unitario promedio

8%i .8asa de crecimiento del consumo promedio

0a ormulación eneral del modelo es aplica+le a lodos lossectores de consumo, el modelo tiene datos de entrada, loscuales estan r elacionados con el nLmero de estratos, nLmerode %i%iendas por estrato, incremento del nLmero de%i%iendas, tasa de crecimiento %eetati%o del consumo promedio ! demanda total por estrato.

..1. umero total de usuarios por sectores de consumo

Como ejemplo se presenta la metodolo#a utilizada en el

municipio de 8im+i-ui el

~EC8/ 88$0 88$0 88$0(7ICI9I C7EC$ C7EC$8I(2I=7I 8l(2l=7I 3$Ij$

daBada por ^alta de repuestos. 9ara la preparación de susalimentos utilizan, petróleo, asolina, as &com+usti+les,di#ciles de conseuir por el mal estado de la carretera !leBa cu!o consumo acrecienta el daBo ecolóico de+ido a laran demanda de madera; esta serie de actores plantean laurente necesidad de solucionar el pro+lema deelectriicación mediante la construcción de una pe-ueBacentral hidroelActrica.

El periodo de utilidad para el cual se diseBa una microcentralde acuerdo a la 0$E &ranización 0atinoamericana deEner#a ElActrica es de 1 aBos, por lo tanto se realizar)la pro!ección de la po+lación para el tiempo mencionado,aplicando el mAtodo eomAtrico con una rata de crecimiento-ue el $E considera en el JU anual pcro considerandolos siuientes par)metros:

• 7na pro!ección +aja con una tasa de crecimientodel 1U, -ue indica una miración de la zona.

• 7na pro!ección media con una tasa decrecimiento del U, comparada al cr ecimiento %eetati%o promedio del pa#s.

• 7na pro!ección alta con una tasa del JU

"1 ? 8asa de crecimiento %eetati%o del consumo

8a+la .1. 9ro!ecciones de demanda por sectores. 9ro!ecciones dedemanda del pro!ecto 9C6 de 8im+i-uiCauca,

epartamento del Cauca. En las ta+las .1 ! . se presentala pro!ección ! modelo de pro!ección de demandas para eVmunicipio.

En la ta+la .J, de presentan los par)metros ! datos ijosaplicados en el pro!ecto.

.J. (etodolo#a utilizada en el diseBo de la 9t.6's desan lucas sur del epartamento de 2ol#%ar.

El Correimiento de 3an 0ucas cuenta con una po+laciónde JJ ha+itantes, repartidos en D %i%iendas &casco ur+ano! rural, una escuela ! una ilesia; datos conocidos !modiicados a partir del censo realizado en 1.HH, la ranma!or#a de ellos dedicados a la aricultura, miner#a !anader#a.

Como uente de ener#a actual poseen una planta diesel9erZin, utilizada para alum+rado pL+lico ! uso de los pocosdomAstico opera de G :DD a 1D :DD p.m. &eneralmente

Correimiento de 3an 0ucas, sino tam+iAn para elCorreimiento aledaBo de 3an osA; este Lltimotiene una po+lación actual de 1FG ha+itantes ! se pro!ectar)a 1 aBos con una tasa de crecimiento adoptada iual -ue ladel correimiento de 3an 0ucas. icha posi+ilidad deenerar ener#a para los dos correimientos tiene como incomparar la relación +eneicio costo de Asta con otrasalternati%as ! as# escoer la m)s con%eniente para losintereses de toda la reión, 9ara la pro!ección eomAtricase utiliza la siuiente órmula.

9 9o& 1rWl n

9 ?: 9o+lación utura pro!ectada.9o 9o+lación actualr /ata de crecimiento, en porcentaje. 9er#odo de diseBo, en aBos.atos:9o 3an 0ucas JJ ha+. 3. osA 1FG ha+

1? JUn 1 aBos

En la ta+la .M se o+ser%a el nLmero de ha+itantes pro!ectados a 1 aBos partiendo de 1HHJ, para el aBo DDNse tendr#an GNF ha+itantes para las dos po+laciones, este

J

~/I,,I '.JMF 1.H1 1.DF

implicando una continua miración a la

~/ ,D, l' NG 323 FM reión. 9ara la pro!ección eomAtrica se emplea la órmula

*c, , I " JF 1GH 1MG

~C,, 1 < N M M • 7na pro!ección alta con una taza deV JU

"ap, o, 1 " 1 I implicando una miración a la zona, caso -ue puede"%o, o, I < D) M presentarse para 3an 0ucas por ser una reión minera.

< _1 .DD l.GDD

_", 7suarios ser %idos puestos en acturación 0a microcentral no solo enerar) ener#a para el



%alor es el -ue se toma como +ase para calcular la emandatotal de ener#a en los municipios in%olucrados en el pro!ecto.n 1 aBos.

]Bo o. <i%iendas emanda emanda emanda. emandi emanda U 9Ardidas emanda emanda

/!na d /esidencia Comercial Caras 9Lhlico icial (Oh 8otal 8otal

Inluencia (Oh (Oh Es peciales (Oh (Oh(Oh

XHM

HHHHF JGN MJHH.G 11GJ. 1JM.M 1.F N1.D HD. F1DD.M 1NM1.HHHG JJD MMHF.M 11HH.1 1JG.M .1 N.N H.H FJM.F 1NN.MHHN JMM MH.M 1.M 1MD.M .F NM.F JDJ.M FJG1.N 1HJ.NHHH JMXH MFHF. 1.M 1MJ. J.1 NF. J1D.1 F11.H 1HFF.DDD JGF MGHHI 1GH.H 1MF.F J.F NN.M J1F.H FF. DDH.MDD1 JF MHD.M 1JDN. 1MH.N M.1 HD.J JJ.H FND1.F DJ.FDD JGJ D1J.J 1JJF.H 1J.1 M.F H.J JJ1.D FH1. DHN.NDDJ JN1G 1J.F 1JFF.J 1F. . HM.J JJ11.J G1DM. 1M.Doo~ JHD1 JF.J 1JHF.J 1FD.D .G HF.M JM.G GFD. 1H.DD JHNG J1. 1MG.1 1FJ. F.J HN. JJ.J GMD. MD.MDDF MDG MFH. 1MN. 1FG.1 F.H 1DD.G JF1.1 G11J.M NH.GDDG M1F NH.F 1MHD.F 1GD.G G.M 1D.H JFH.1 GGD.J JMD.1DDN MF G1. 1J.J 1GM. N.D 1D. JGG. GHD.N JH1.DDH MJD NJN. 1F.H 1GN.J N.G 1DG. J11. NDH.D MMM.D1D MMMF HFF.G 1H1.1 1N.J H.J 1DH.N JHM.D NGJ.1 MHG.HD11 MMJ FDHG.H 1FF.1 1NF.J H.H 11.J MD.F NM.1 .HD1 MFMJ FJ.1 1FF1.H 1HD.M JD.F 11M.G M11. NFM1.1 FDH.HD1J MGM FJFH. 1FH11.M 1HM.F J1.J 11G.J MD. NNJ1.J FFF.MD1M MND FDH.J 1GJ.11 1HN.N J.D 11H.N MH.11 HD. G.1D1 MHG FF. 1GGM.D DJ. J.G 1. MJH. HM.1 GN.1D1F DFF FGHN.H 1N1J.D DG.G JJ.M 1. MMN.H HMG.D NMF.JD1G 1GG FHMN.M 1N.H 1.J JM.1 1G.H MN.N HFJM.M HDN.HD1N H1 G1D1.J 1NHJ.G 1F.H JM.H 1JD.G MFN.H HNMF.M HG.HD1H MDG GG. 1HJ.J 1.G J.F 1JJ.F MGH. 1DDFJ.D JDJN.J

~& F GM1G. 1HGG.H F.F JF.M 1JF.F MNH.G 1DNM.M J1D..laa+ia . . (odelo de pro!ecclon de demanda por sector es: residencial, comercial, caras es peciales sector o icial.

Lmero de estratoo ? $Bo +ase, -ue se reiere al aBo ceroQ $Bos comprendidos entre el siuiente al aBo o el aBoE Lmero de estratos o sector es considerados$83 .?I,I3 : O6 QO6aBo

$ .o '" Consumo prom. /esidencial estrato 1D

1MMD

Ti,Q,V ? Incr emento en nLmero de %i%iendas del estratos$0o ? Consumo unitario promedio

8%i ? 8asa de cr ecimiento %eetati%o del consumo unitario promedio.

$,D::: Consumo prom. /esidencial estrato

$c,o: Consumo promedio comercial JDD

$ce,o Consumo prom. Car as es peciales ?

1MDD

$ce.o Consumo prom. Car"as es peciales ? HDD

$a p,o ? Consumo prom. $lum+rado pL+lico

= 1M

JFDD

FNDD

1DNDD

:? NDD

1GMD

XDDDC7EC$ C7E C$88(/=7 3$l$

88$l, o <8<lE$3 o. <I<IE $3



T/ 1,D,1 :? 7suar ios ser%idos puestos en acturación estr ato r esidencial : JMF 1H1 1DF

T/.o,1 7suarios ser%idos puestos en 83743i6 estrato residencial 3G JJ FM

TC,o,1 7suarios ser%idos puestos en acturación sector comer cial JF 1GH 1MG

Tce,o F 7suarios ser %idos puestos en acturación sector caras es pec. G M M

Tap.o.l ? 7suar ios ser %idos puestos en acturación alum +r ado pL+lico 1 1

T%o.o.l 7suar ios ser%idos puestos en acturación sector o icial X M

8< ? 8asa de crecimiento %eetati%o del consumo unitar io

promedio D,D 111DJ 1MG

8a+la .J 9ar)metros del modelo datos ijos utilizados en el modelo.

M



008 518 268 786

8a+la .M. 9ro!ección de la po+lación para los correimientosde 3an 0ucas ! 3an osA.

.J.1 emanda de ener#a

9ara la determinación de la demanda de ener#a se hanescoido dos mAtodos -ue a continuación se enumeran:

(Atodo 1. 3e analizaron datos ! estudios estad#sticosconia+les de po+laciones con similar estado de desarrollo,

! se dedujo -uc el #ndice de instalación por ha+itanteinclu!endo su participación en todos los sectores es un

promedio ponderado de:D,F QOWha+. a ni%el nacional.D,DD QOWha+. para electriicadora ICE0.D,1DN QOWha+. para electriicadoras de menor consumo&6uila, Cesar , ariBo, 8)mesis ! 3iniana.

D,1DD QOWha+. para el (unicipio aledaBo de 3anta /osa.

0os %alores anteriores ueron o+tenidos de la demandam)*ima del sistema, -ue representa el #ndice de consumo

para Colom+ia.

3e decidió tomar un #ndice promedio por ha+itante del promedio entre los electriicados del ICE0, las de +ajo

consumo ! la de 3anta /osa, por tanto se adoptó un #ndicedeiniti%o de D,1 ZO Iha+.

El c)lculo de la demanda de ener#a se halla multiplicandoel #ndice por ha+itante por la po+lación total pro!ectada,as#:

E Q _9I8otalE emanda de Ener#a pro!ectada, en QO.Q Indice de demanda por ha+itante, QOWha+., iual aD,1 QOWha+.9I8otal 9o+lación utura pro!ectada a 1 aBos de los dos

Correimientos en estudio, iual a GNF ha+itantes,+teniendo:

E11NQO

=ue ser) la potencia -ue de+en enerar las tur+inas parasuplir las necesidades de las po+laciones de 3an 0ucas !3an osA, en horas pico.

(Atodo . El c)lculo de la demanda de ener#a est) +asadoen el mAtodo utilizado en la 4u#a de iseBo de +ras Ci%ilesde 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas de la 0$E.

9ara las condiciones iniciales se o+tienen datos +asados eno+ser%aciones directas, encuestas ! estad#sticas de zonasrurales representati%as, con alLn rado de desarrolloelActrico. 9ara el caso de electriicación rural, se adoptanlos tipos de consumidores residencial, comercial,aroindustrial ! alum+rado pL+lico.

El porcentaje de po+lación -ue se incorpora inicialmenteser) apro*imadamente de un JDU del total en la zona deint1uencia del pro!ecto. 3e asume adem)s -ue dentro de 1aBos, el consumo comercial representa el D U del consumoresidencial, el consumo aroindustrial el JD U delresidencial; ! el alum+rado pL+lico ell U del consumoresidencial.

e acuerdo con las metas propuestas para dentro de 1 aBos! adoptando un 1D U de pArdidas de ener#a, actor de carade J U para la cateor#a de consumidor &consumidoreslocalizados en )reas -ue se encuentran en proceso de

desarrollo, -ue disponen de %#as de comunicación de seundoorden, ! un actor de potencia de D,H; se o+tienen los %aloresde ener#a re-uerida por consumidor ! la demanda m)*ima

por consumidor.

Con los %alores de demanda o cara m)*ima por consumidor ! considerando una %ariación lineal, se puede conocer lademanda por consumidor en los 1 aBos de per#odo dediseBo. 0ueo, si se conoce el nLmero de consumidores, almultiplicar Aste por la demanda m)*ima por consumidor seconoce el %alor de la demanda de la po+lación en un aBodeterminado ! por supuesto dentro de 1 aBos. El

procedimiento para aplicar el mAtodo es el siuiente:

• 0IE$ 1 9o+lación pro!ectada aBo a aBo.9tn 9ti&ltcWlDDn9tn 9o+lación pro!ectada aBo por aBo.9ti 9o+lación inicial.te 8asa de crecimiento, en por centaje iual a JUanual.n Lmero de aBos donde se desee pro!ectar lademanda.

• 0IE$ /elación entre la po+lación pro!ectadaaBo a aBo &9tn, ! la po+lación ser%ida inicialmente &9si

para el aBo de 1.HHJ, &9tnW9si.

• 0IE$ J Con el %alor del porcentaje de po+lación incorporado inicialmente al ser%icio &9siW9tn,se o+tiene de la 8a+la ., el %alor de la pro!ección del

porcentaje de la po+lación -ue se %a incorporando alser%icio con relación a la po+lación pro!ectada aBo poraBo &9siW9ti.

• 0IE$ M ?actor de incremento de consumidoresaBo a aBo.

i\ÑO 9 &3an 0ucas 9 &3an osA 91'total992 323 167 490

993 333 172 50S

998 386 199 585

J003 447 231 678



AÑO

9si 1 1D 1C

D,D D,D D,FDD D,GDD D,NDDD,FD D,F1J D,FFG D,GJJ , NDDD,GD D,GDG D,GJJ D,GF D,NDDD,ND D,ND1 D,GHH G D,NDDD,HD D,HN D,NF D,ND1 D,NDD

D,NJ

8a+la .. <alores de 9siI9ti

3e o+tiene de multiplicar las 0IE$3 = .

• 0IE$ Lmero total de a+onados pro!ectadoaBo a aBo.

3e o+tiene de multiplicar el nLmero total de a+onados inicial&ti, por el actor de incremento de consumidores aBo aaBo &0IE$ H).

D 6a+itantes &1HHJ ti ? ~--------- entonces ti NMF 6a+Wcasa

• 0IE$ F Cara o demanda m)*ima unitaria pro!ectada por consumidor.

3e e*presa en Z<$Wconsumidor. comprende el consumoresidencial, comercial, aroindustrial ! alum+rado pL+lico.Est) dado por:

$Bo 1 ? D,JG$Bo D,MH$Bo 1D ? D,FN

$Bo 1 ?; D,H

• 0IE$ G Cara o demanda m)*ima pro!ectada por consumidor inicial. 3e e*presa en Q<$. se o+tiene demultiplicar las 0IE$3 H = +.

• 0IE$ N Cara o demanda total distri+uida. 3ee*presa en Q<$. se halla de multiplicar las 0IE$3 P+.

• 0IE$ Caras especiales. 3e e*presa en Q<$,se adopta un total de 1U repartidas en: JU para carasespeciales ! un 1U de pArdidas. 3e o+tiene demultiplicar el 1U por la 0IE$ N.

• 0IE$ 10 Cara o demanda total resultante. see*presa en Q O, se o+tiene de la suma de las demandasresidencial, comercial. aroindustr ial, alum+rado pL+lico&0IE$ N, ! la caras especiales &0IE$ H. Pelresultado de esta operación se multiplica por el actor de

potencia iual a D,HD.

El resultado de los dos mAtodos es el siuiente:

• (E8 1: Indice de demanda por ha+itanteiual a D,1 QOWha+., demanda total iual a 11G QO.

• (E8 : Con el resultado de la demandatotal o+tenida, iual a 1DJ,M QO. ! con una po+lación deGNJ ha+itantes para los dos Correimientos, se deduce -ueel #ndice de demanda por ha+itante es iual a D,1J1 QO Wha+.

e la comparación de los mAtodos, se toma el #ndice dedemanda por ha+itante de D,1 QOWha+., por 1D tanto lademanda Ltil &()*ima de potencia es de 11G Q O.

F



C$9I870 J.

C$/84/$?I$ 894/$?I$En el pr esente ca pitulo se pr esentan las tAcnicas utilizadasen to por a#a cartor a#a tanto para diseBo a pe-ueBa

escala en 9icocentr ales (icrocentrales como par a(iniccntrales 9C6's.

(Atodo <entajas ! limitaciones 9recisión +ser%ación

(anuera o recomenda+le para ca#das altas. $pro*.U Es recomenda+le hacerlo entre dos

de i%elación 7til par a pe-ueBas ca#das personas

(anuera /)pido, seuro. a la posi+ill U Cali+rar instrumentos

% manómetro dad de medir la lonitud de la

tu+er#a de presión a la %ez.

9eso: 0ieroCosto: +ajo

i%el de Inapropiado para pendientes $pro*. U en 7sar sólo para ca#das mu!

.arplntero sua%es ! laras. pendientes pronunciadas. pe-ueBas cuando no se

0ento 9oca precisión en dispone de otro mAtodo

pendientes sua%es.

&1:1D &1D[DU

]lt#metro 7sado en ca#das altas ! medianas 9ro+a+ilidad de randes ecesita cali+ración de

&YDD1 r)pido errores &JDU instrumentos ! destreza.

'Iomar J o m)s medidas

~i%el / ) pido Costo: $lto (u! +uena

de Ineniero

G



apa

%iajar alluar.9eso: li%ianoCosto: +ajo

para leer planos.

8a+la J.1 (Atodo de medición del salto o ca#da

J.1 8opora#a utilizada para picocentrales microcentrales

J.1.1 (edición de la ca#da

0os mapas con cur%as de ni%el sir%en para hacer una primera estimación del salto disponi+le ! puedenutilizarse para estudios de preacti+ilidad de (icrocentrales6idroelActricas &(C6. En los estudios de acti+ilidad

deiniti%os se hace necesario realizar mediciones en elluar a in de o+tener una ma!or precisión. 9or lo eneral,se re-uiere precisiones de JU o m)s, puesto -ue la ca#da esun par)metro importante en el diseBo del sistema.

Es recomenda+le eectuar tres ) mediciones ! analizar losresultados en el luar con el propósito de correirlos !eectuar nue%as medidas en el caso -ue uera necesario. &p.e. si las tres mediciones realizadas son demasiadodiscordantes .

Como se puede apreciar en la ta+la J.1, e*isten %ariosmAtodos para medir el salto o ca#da. En esta ta+la seinclu!en tam+iAn alunas o+ser%aciones so+re la precisión otros detalles de cada mAtodo.

J.1.. (Atodo de manuera de ni%elación

Es recomendado especialmente para luares con pe-ueBossaltos; es económico, razona+lemente preciso ! poco propenso a errores.. 3e recomienda eliminar las +ur+ujas!a -ue podr#a lle%ar errores. Es necesario realizar dos o atres prue+as separadas para estar seuros de -ue losresultados inales sean correctos ! conia+les. de ser posi+le, ha! -ue conrontar los resultados usando otrosmAtodos.

0a precisión de Aste mAtodo puede ser sorprendente,incluso cuando la estructura de una persona es usadacomo altura reerencia. 0os ha+itantes de un pue+locolom+iano midieron ca#da como MN 0uises medio &0uisera el hom+re -ue conduc#a la prue+a, 1D -ue traducido alonitud total ue N1,Fm. 9rue+as posteriores hechas aran costo, dieron como producto N.1Fm, es decir menosdel JU de dierencia.

J.1..1. 9rocedimiento

1. $sumiendo -ue empieza la posición de la utura c)mara

de cara, sostena la manuera mientras un asistentecamina

cuesta a+ajo hasta -ue sus ojos estAn alrededor del ni%el desus pies. El de+e mantener el e*tremo de la manuera llenade aua le%antada a la altura de su ca+eza. 7sted ni%ela lamanuera con 10 -ue ser#a el ni%el del aua en la uturac)mara de cara. 3u asistente coloca la %arilla o listón demadera raduado en posición %ertical ! reistra el ni%el deaua en su e*tremo &$l.

. 3u asistente escoer) adem)s una posición para 2 l.(ientras Al permanece en la misma posición, usted puedecaminar +ajando la cuesta ! colocar la %arilla en la

posición. 3e de+e llenar la hoja de datos tal como se muestra en elejemplo ! sumar las alturas 6I, 6, etc. para o+tener laaltura +ruta.

J. 7na alternati%a a la %arilla raduada es tomarcomo reerencia a una persona, midiAndole la altura entrelos pies ! los ojos, este sistema es eecti%o en muchassituaciones. 3i la ca#da est) por encima de los FDm., la pr ecisión re-uiere estar sólo dentro de la mitad de laaltura de una persona &alrededor de 1.m..

J.1... E-uipo

7na manuera de n!lon de M a 1D mm de di)metro,transparente o con e*tremos transparentes. 0lenarla conaua antes de ascender.

os listones raduados, con marcas al dAcimo ocent#metro son suicientes. 8am+iAn puede pearse unacinta mAtrica de acero en los listones de madera o usar unsolo listón raduado con una marca ija.

6oja de papel. <ariaciones: 9uede usar un solo listónraduado con una marca ija.

J.1.J. (Atodo de manuera manómetro

Este es pro+a+lemente el mejor de los mAtodos simplesdisponi+les, pero tiene sus riesos. 0os dos posi+leserrores son la mala cali+ración la presencia de +ur+ujas en la manuera. 9ara e%itar el primer error sede+er) cali+rar el medidor antes despuAs de cada prue+aen el 9ara e%itar el seundo de+er) usarse unamanuera de pl)stico transparente -ue permita %er sie*iste +ur+ujas para poder eliminarlas.

N



Este mAtodo puede ser usado tanto en ca#das altas como +ajas, pero necesitar) manómetros con dierente escala. 3erecomienda utilizar de preerencia manueras con di)metrosentre F ! N mm. tros m)s delados pueden permitir elinreso de +ur+ujas de aire, mientras -ue las m)s ruesasresultan pesadas.

E-uipos

(anuera pl)stica transparente.

0a manuera ser) transparente para permitir %er claramentelas +ur+ujas atrapadas, as# mismo el manómetro de+eajustarse +ien a la manuera para e%itar pArdidas de aua,manueras de m)s de D m. de lonitud son, por lo eneral,di#ciles de transportar cuando est)n llenas de aua,

Cur%a de cali+ración (anómetro de presión 6oja deresultados9rocedimientoa 9rimero cali+re el manómetro.+ Cuando se est)ntomando las mediciones, anote cada lectura de la presión enuna hoja de papel ! con%iArtala a su %erdadera manitudusando la cur%a de cali+ración. 7na lectura del medidor enQpa o 3I se puede con%ertir a un ca#da en metros por lasecuaciones:

h I) & Z9a WH.Nh I) & 93I ! D.GDM

e Cali+ración del manómetro. 7sar papel milirnetrado para hacer la cur%a de cali+ración .(edir cuidadosamenteuna distancia %ertical, posi+lemente usando una escalera,

las %entanas o el techo de un ediicio. 8omar alrededor decinco lecturas, +arriendo en lo posi+le desde la menor manitud hasta la m)*ima. 4r)icar los resultados en unsistema de coordenadas, unir los dos puntos o+tenidos ! prolonar la l#nea o+tenida &de+e ser una recta.J.1.M. (Atodo del ni%el de Carpintero ! 8a+las

En principio, este mAtodo es idAntico al de manuera deni%elación, la dierencia es -ue la horizontalidad no esesta+lecida por ni%eles de aua, sino por un ni%el decarpintero o de +ur+uja colocado en una ta+la de maderarecta ija, este mAtodo es pendientes sua%es mu! lento,

pero en pendientes uertes es apropiado, especialmente sise trata de pe-ueBas ca#das.

J.1.. (Atodo del $lt#metro

El alt#metro es un instrumento de medición )cil de usar pero relati%amente costoso, la precisión de los resultados-ue se o+tenan depende principalmente de la destreza de-uien lo emplee, si se cuenta con mucha e*periencia ! lasmediciones se realizan con cuidado, los resultados ser)n +uenos ! %)lidos para eectuar los c)lculos de inenier#a.3in em+aro, si ese no uera el caso, estos sólo ser %ir)n

como datos reerenciales para un estudio preliminar m)s noas# para un estudio de acti+ilidad, mucho menos parac)lculos de diseBo de inenier#a.

El alt#metro mide la presión atmosArica, la cual est)directamente relacionada con la altura so+re el ni%el delmar, aun-ue %ar#a lieramente de+ido al clima, la

temperatura la humedad relati%a. e+ido a -ue estas%ariaciones pueden ser siniicati%as para la e%aluación delsalto, a in de o+tener resultados acepta+les es necesariotomar %arias lecturas durante el d#a lueo estimar el %alor inal., &8a+la J..

En el caso de una microcentral, lo m)s con%eniente ser#autilizar un sólo alt#metro, tomar %arias medidas durante eld#a, tanto en el luar de la c)mara de cara como en el dela casa de uerza, coneccionar una ta+la donde se reistrela hora ! las lecturas del alt#metro, lueo raicar estos resultados, trazar l#neas promedio determinar ladierencia de las alturas &salto.

El tiempo -ue transcurra entre la lectura de la casa deuerza ! la lectura en la c)mara de cara para su horadeterminada de+e ser lo m)s corta posi+le.

6ora 8a.l11. Ia.m. 12 T. 14p.111 16 p.m.

18p.l11.

C)mara de JD 3235 3200 3240 3210 3225

cara

Casa de 3170 3180 3150 3180 3150 !160

uerza

8a+la J. 0ecturas en casa de uerza ! c)mara de cara

J.1.F. (Atodo del i%el de Ineniero

El ni%el de ineniero es capaz de reistrar 1 mm de

precisión ! re-uiere de operadores diestros. 9or lo eneral,los errores se producen por las laras series de c)lculos-ue ha! -ue eectuar, su costo es ele%ado ! su peso puede ser un incon%eniente cuando se tra+aje en zonasaisladas.

El e-uipo mide las distancias simult)neamente, presentaincon%enientes luares escarpados o con muchos ar+oles.

J.. C$/84/$?I$ 894/$?I$ 78I0I>$$E (IICE8/$0E3 ! 9E=7EK$3 CE8/$0E3

6I/E0EC8/IC$3.

H



J..1 /ecopilación ! $n)lisis de la Inormación E*istente:

Cuando se est) seleccionando un sitio para desarrollar un pe-ueBo pro!ecto hidroelActrico, de+er) empezarse porrecopilar toda la inormación e*istente ! disponi+le tantoen entidades oiciales como particulares, en relación con latopora#a, eolo#a, hidrolo#a ! la situaciónsocioeconómica de las zonas -ue %an a ser estudiadas. 8odala inormación de+er) ser ordenada, clasiicada ! analizada

para e%aluar su e*actitud ! conia+ilidad ! en esta orma poder esta+lecer la manitud de la inormación altante ! proramar los estudios necesarios para completarla.

En ese ni%el de estudio, se re-uerir) de un plano de u+icación,-ue proporcione la posición eor)ica de la localidad olocalidades -ue utilizar#an el ser%icio. 3e de+e recopilar datos relati%os a o+ras de inraestructura tales comocaminos de acceso, inclu!endo distancias a las po+laciones ! caracter#sticas, as# como los ser%icioscomunales con -ue cuentan las po+laciones.

J... ?uentes de Inormación Cartor)ica:

ormalmente se puede disponer de la siuienteinormación: mapas del pa#s a escalas 1:DD.DDD, cartasnacionales a escalas 1:.DDD, 1:D.DDD 1:1DD.DDD !otora#as aAreas a dierentes escalas.

0a inormación cartor)ica eneralmente se encuentra enel Instituto 4eor)ico $ust#n Codazzi ! e%entualmenteen compaB#as de Inenier#a -ue han contrato estudios deaerootorametr#a.

8odos los planos de+en estar enlazados al 3istema acional de Coordenadas.

J..J E%aluación de la Inormación Cartor)ica:0os mapas de un pa#s, son eneralmente mapas #sico

pol#ticos cu+ren ampliamente la inormación -ue re-uiereun plano de u+icación -ue se reiere a la di%isión pol#tica,r#os principales ! carreteras, %#as erro%iarias, telArao,etc. $lunas %eces sir%en para u+icar po+laciones, susdistancias de acceso ! %#as de comunicación.

0as otora#as aAreas constitu!en un maniico elemento para cual-uier estudio de e%aluación preliminar. 3i lasotora#as han sido utilizadas para coneccionar las cartasnacionales, se puede hacer un an)lisis cualitati%o de la)reas de interAs pues, al permitir %isualizarlas en tresdimensiones mediante la utilización de un estereoscopio se puede hacer una e%aluación de alternati%as pre%ias a unrecorrido en el terreno. e iual orma puede hacerse unae%aluación de tipo eolóico.

$ %eces se dispone de le%antamientostopor )icos dealunas zonas, hechos con alLn propósito espec#ico como

estudios

de randes Centrales 6idroelActricas, posi+les zonas derieo, etc., -ue pueden dar una inormación mu! %aliosa para los pro!ectos de 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas.0os mapas a escalas pe-ueBas &1 :.DDD o m)s no proporcionan la inormación topor)ica con el detallesuiciente para u+icar las o+ras de un pro!ecto pe-ueBo.

9or consiuiente esta inormación altante de+e ser completada durante inspecciones de campo o mediante unle%antamiento adicional cuando esto se considerenecesario. Cuando la idea de una 9e-ueBa Central6idroelActrica es aceptada, se re-uiere de un plano condetalles eneralizados de los recursos de posi+le utilización-ue ser)n la +ase para un posterior estudio dereconocimiento.

Cuando la idea es con%ertida en pro!ecto, entonces sere-uiere de un plano con los detalles pro%enientes de unestudio de reconocimiento -ue muestre con la ma!or

claridad posi+le, las alternati%as de apro%echamiento de losrecursos.

J..M. /e-uerimientos 8opor)icos para Identiicaciónde 9ro!ectos:

0a identiicación de los posi+les apro%echamientos de+er)hacerse so+re mapas 1:.DDD ó 1:D.DDD disponi+les, -uecontenan adem)s de la red hidrolóica total, cur%as deni%el, caminos, carreteras ! las po+laciones m)simportantes de la zona. 3o+re estos mapas se determinar)la lonitud de la conducción & canales, tLneles, tu+er#a de

presión, de la l#nea de transmisión ! de los caminos deacceso por construirse, 3e esta+lecer)n las cotas de la posi+le toma, tan-ue de presión, casa de m)-uinas !otros puntos importantes. En las zonas -ue no disponande cartora#a, esta inormación preliminar de+er)o+tenerse mediante mAtodos estereoscopicos deotora#as aAreas. 7na %ez deinido el posi+leapro%echamiento hidroelActrico se completar) !%eriicar) la inormación de los mapas en la inspección decampo, o si el pro!ecto lo justiica, mediante unle%antamiento topor)ico a escala 1:1.DDD o ma!or seLnel tipo de o+ra.

Cuando el luar carece de la inormación cartor)ica, se proceder) a la o+tención de datos +)sicos mediante uno o%arios tra+ajos de reconocimiento del )rea de inluencia, acaro de un proesional de reconocida e*periencia tanto enel campo cartor)ico como en el estudio de 9e-ueBasCentrales 6idroelActricas, a in de -ue e*ista consistencia !compati+ilidad en la inormación -ue se o+tena,

9ro%isto de una +rLjula ! un alt#metro de+idamentecompensado una m)-uina otor)ica, har) los recorridosnecesarios hasta aotar las posi+ilidades de

apro%echamiento del recurso. En esta etapa esindispensa+le el concurso de un eóloo.



JD$ +ase de rum+os, distancias apro*imadas ! dierencias dealtura, se puede coneccionar un cro-uis con el ma!or detalle

posi+le, complementado con una +uena documentación deotora#as.

J... /econocimiento de Campo:

3e trata de identiicar las po+laciones ! los sitios para los posi+les apro%echamientos hidroelActricos. e +er)realizarse una %isita de campo para o+ser%ar tanto lascuencas, como la u+icación de las o+ras. Esto es importante

en especial para a-uellas zonas para las cuales la inormacióncartor)ica ! topor)ica es mu! escasa.

$ este ni%el no se trata de realizar un an)lisis e*hausti%odel medio #sico sino principalmente identiicar los

par)metros principales de pro!ectos espec#icos, es decir :caudal disponi+le ! salto apro%echa+le.

9ara pro!ectos indi%iduales de 9e-ueBas Centrales6idroelActricas. se de+en reducir al m#nimo estos tra+ajosde reconocimiento de campo en razón de su ele%ado costoen relación con la in%ersión. 9or esto se de+en orientar losestudios del medio #sico hacia la e%aluación de cuencas !su+cuencas, en orma tal -ue se pueda apro%echar !eneralizar la inormación o+tenida para aplicarla a unconjunto de pro!ectos espec#icos. sin tener -ue realizar estase%aluaciones para cada pro!ecto.

El reconocimiento de campo re-uerir) por lo eneral de dos

meses para %isitar los sitios ! para o+ser%ar la u+icación delas principales o+ras. Este reconocimiento de+e hacer se nosolo de la po+lación sino de toda el )rea para tener una idealo+al de la situación.

$dem)s de+er )n realizarse los recorridos de los pro!ectos preseleccionados en a+inete. desde la toma hasta la central.en 1Dposi+le siuiendo la ruta de la conducción. Esto permite

ratiicar o modiicar la %isión preliminar ! la coniuraciónconceptual del pro!ecto ! ela+orar la estimación de los costosa un ni%el m)s alto de conia+ilidad,

Este estudio de reconocimiento permite identiicar los sitiosm)s prometedores -ue justii-uen -ue se continLe con losestudios a un ni%el superior.e+er) apro%echarse esta %isita tam+iAn para tratar de reunirinormación so+re la distri+ución de la po+lación, laocupación de los ha+itantes ! sus necesidades, en especialde los re-uerimientos -ue puedan tener de ener#a elActrica.7na anotación importante -ue de+e hacerse es la e*istencia,lonitud ! calidad de los caminos de acceso.

El reconocimiento del medio #sico de una cuenca de+e cu+rir los siuientes aspectos:

1. 8opora#a

. 6idrolo#a

J. 4eolo#a ! eotAcnia

El alcance de este reconocimiento de campo depender) dela a+undancia ! conia+ilidad de la inormación disponi+le

pre%iamente en el a+inete.

En lo -ue corresponde a los aspectos topor)icos, duranteel reconocimiento de campo es necesario %eriicar alunos

datos -uc pueden discrepar de los -ue se ten#a en oicina.9ara el sitio de toma se de+er) o+tener la pendiente de r#ocon un clinómetro. el ancho del espejo de aua ! en lo posi+le,la orma del peril trans%ersal. 3e tomar) tam+iAn las cotascon un alt#metro, en la toma, en el tan-ue de presión. en la

restitución despuAs de la central ! en otros puntos -ue seconsideren importantes.

3e medir) la distancia de la conducción, o por lo menos se +uscar)n puntos en el terreno -ue puedan ser identiicadosen los mapas. 3e determinar) la orientación de las o+rasmediante una +rLjula. Es importante o+tener en orma

preliminar o %eriicar el peril de la ca#da ! consecuentementeel salto +ruto apro%echa+le, las lonitudes de la tu+er#a de

presión ! su u+icación, sus apo!os ! accesorios. 9ara inesde una determinación preliminar delsalto ! peril, de+en utilizarse mAtodos sencillos -uere-uieran un m#nimo de instrumentación ! caliicacionesdel personal -ue lo ejecutan.Este tra+ajo puede ser realizado con el uso de un ni%elo conun teodolito. 0as distancias podr)n ser medidas con cinta ota-uimAtricamente.

9ara seleccionar los mejores 3Iti3 de cierre para lainstalación de 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas, se tomar)mu! en cuenta su cercan#a ! accesi+ilidad. Estas seidentiicar)n en los planos ! durante la inspección de campose %eriicar) su con%eniencia desde el punto de %istatopor)ico ! eolóico. 0a u+icación de estos sitios permiteesta+lecer, tanto la lonitud de los cam+ios de acceso -ue

ser) necesario construir a los sitios de las o+ras, como lalonitud de la l#nea de transmisión necesaria desde la centralhasta la po+lación o centro de consumo.

8anto la l#nea de transmisión como los caminos puedenrepresentar ru+ros siniicati%os en los costos. 0as 9e-ueBasCentrales 6idroelActricas utilizan por lo eneral o+rassencillas de deri%ación directa ! o+tienen su ca#da medianteel desarrollo de una conducción en tLnel o canal a+ierto.

0os estudios -ue de+en ser realizados consisten en lao+tención de datos +)sicos indispensa+les ! en la realización

del diseBo preliminar ! del c)lculo de cantidades -ue

J1



conducen a la estimación de costos. Estos a su %ez, sonla +ase de la e%aluación económica de los pro!ectos.

Criterios +)sicos son a-uellas normas -ue se re-uieren parala o+tención de datos de partida para la ela+oraciónde antepro!ectos, c)lculo de %olLmenes ! estimaciones decostos ! de las producciones enerAticas. Es importantee%itar un e*cesi%o procesamiento de datos a partir de unainormación insuiciente, en especial en aspectos hidrolóicos,eolóicos! topor)icos. 0a o+tención de estos datos +)sicos ! larealización de estudios de+e reducirse al m#nimo necesariocon el propósito de minimizar el tiempo ! los recursosdisponi+les.

0a importancia de un determinado pro!ecto, ola insuiciencia de inormación detectada durante eldiseBo conceptual del mismo, pueden justiicarestudios complementarios, -ue re-uieran la o+tención o%eriicación de un ma!or nLmero de datos +)sicos -ue

permitan realizar las modiicaciones ! ajustes necesarios,en unción de las metas deinidas en cada caso.

J..F /e-uerimientos 8opor)icos:

Cuando se ha tomado la decisión de ejecutar el pro!ectode una central, es imprescindi+le

contar con la inormación topor)ica adecuada. Estainormación de+e cu+rir las siuientes )reas ! a las escalas

J..F.1. Caracter#sticas del le%antamiento topor)ico:la topora#a ser) ejecutada para -ue el pro!ectista puedadesarrollar los planos de diseBo necesarios para laconstrucciónde o+ras ci%iles ! electromec)nicasde lacentral. /eunir) las siuientes caracter#sticas:

a. Estar) apo!ada en una polional a+ierta o cerrada

dependiendo de la precisión ! del tiempo disponi+le decampo. 3i la lonitud del canal es menor de dosZilómetros, el cierre ser) ta-uimAtrico; para lonitudesma!ores, el cierre se har) con +ase a mediciones de precisión de distancias ! )nulos.

+. 8endr) orientación, reerida al sistema de coordenadasde la red eodAsica nacional ó 2( artiiciales -ue se puedan u+icar posteriormente,

c. 0a ni%elación estar) reerida a los %alores de un 2(de la l#nea de ni%eles de la red nacional.

d. El relleno ta-uimAtrico se har) con una densidadrazona+le de puntos, de tal manera -ue los detallesdel terreno resulten representados con%enientemente a laescala utilizada.

e. 0os planos ser)n di+ujados en papel peramino, pre%iamente cuadriculados con l#neas distanciadas 1Dcent#metros. $ cada l#nea se le asinar) el %alor de lacoordenada correspondiente.

-ue se indican a continuación:. 3e adaptar) un tamaBo para las hojas en +ase del cual se

preparar) un #ndice. el oriinal en papel peramino ser]/E$3 E3C$0$ I8E/<$0 E8/ECll/<$3 E I<E0&m copiar) en el tamaBo escoido para cada hoja en seundo

oriinal para o+tener las heliora#as -ue se deseen.Captación 1:DD D.D ó 1.DDCanal de J..F.1.1. Especiicaciones:

~ducción: :DDD .DDesarenador 1:DD D.D ó 1.DD Es de car)cter +)sico contar con especiicaciones para laC)mara de ejecución de los tra+ajos de campo:

iara 1:DD D.D ó 1.DD /ano de precisión de las medidas de distancia.$li%iadero 1:DD D.D ó 1.DD /ano de precisión de las medidas de los )nulosCa#daCasa de

1:DD D.D ó 1.DD 8olerancia en los cierres de ni%elación entre 2(s. ensidad de puntos ta-uimAtricos.

m)-uina 1:DD D.DF1.DDCanal de e iual modo, es necesario contar con especiicaciones

descara 1:DDD .DD para los tra+ajos de oicina:Carmno de

acceso 1:DDD .DD imensiones de los planos0#neas de Escalas

ransmisión 1:DDD .DD ó .DD Inter%alo de cur%as9o+laciones 1:DD 1.DD 9recisión de los c)lculos



J

J..F.1.. E-uipo:

El e-uipo re-uerido para le%antamientos topor)icos de(ini ! (icrocentrales, puede ser elsiuiente:

8eodolito ta-uimAtrico i%clueo de miras, jalones etc.

8rat)ndose de 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas, elinstrumental puede ser incrementado con:

8eodolito al seundoistanciómetro

J..F.. imensiones de las )reas ranjas topor)icas:

9ara el diseBo de las o+ras de captación el )rea es unciónde la coniuración del luar eleido ; pero, en eneralcu+rir) al menos D metros a lo laro del cauce ! en lasm)renes hasta metros por encima del ni%el decaptación.

9ara el canal se necesita una ranja no ma!or de 1Dmetros a cada lado del eje, si es -ue no estacontemplada la plataorma de acceso. En caso contrario,la ranja ser) de1 metros a cada lado del eje como

m#nimo.

El eje del canal ser) u+icado de acuerdo a la l#nea deradiente ! ser) estacado cada D metros si se considera-ue canal de+e ser trazado, entonces cada estaca ser)ni%elada ! en cada una se tomar) la seccióntrans%ersal correspondiente.

9ara el desarenador +astar) incrementar el ancho de laranja del canal en un U a JDU en una lonitud de Dmetros. 3e puede asumir el mismo criteri~ para la c)marade cara.

El ali%iador puede u+icarse para -ue las demas#as seande%ueltas al r#o por una -ue+rada cercana -ue no re-uieracanalización. En todo caso se har) un le%antamiento enuna ranja de 1D metros de ancho.

0a ca#da o salto puede representarse en un eje contopora#a de 1D metros a cada lado un perillonitudinal con suiciente detalle para el diseBo de latu+er#a de presión, los apo!os los anclajes.

El plano para la casa de m)-uinas es el m)s detallado ! puede a+arcar un )rea de D*.Dmetros, de modo -ue

inclu!a las )reas de acceso para la manipulación de lama-uinaria.

El canal de descara de+e ser trazado en el terreno con elmismo criterio -ue el canal de conducción.



J..G einiciones consideraciones

Cartora#a: $rte ciencia de hacer mapas, cartas,lo+os ! modelos de relie%e.

(apa: /epresentación selecti%a, sim+olizada

eneralizada de un )rea rande, usualmente de lasupericie de la tierra a escala pe-ueBa.

Carta: Es un mapa usado para na%eación aArea o purana%eación mar#tima. 8am+iAn toma ese nom+re los mapaso diaramas de propósitos espec#icos. 0as llamadascartas nacionales, eneralmente coneccionadas a escala1:1DD.DDD;1:D.DDD; 1:.DDD, son mapas -ue contieneninormaciónde relie%e con +ase de cur%as deni%el.

4lo+o: Es un cuerpo esArico pe-ueBo -ue, en cartora#arepresenta la tierra.

(odelo de /elie%e: Es la representación de una porcióndel terreno a escala con las dimensiones %erticalesde la coniuración de sus %alles, cerros, picos dem)sormas.

$zimuth: $nulo horizontal, medido en el sentido delas aujas del reloj, del sur de D a JFD.

2arómetro: Instrumento para medir la presión

atmosArica. 2arómetro$neroide: 7sa el %ac#o en una caja ! son denominadosalt#metros.

2atimetr#a: (edida de las proundidades en los ocAanos,mares, laos r#os con ines de o+tener el relie%e.

Cur%as de ni%el: 0#nea imainaria en el terreno cu!os puntos se encuentran a la misma ele%ación con respecto aun dato espec#ico de la supericie.

Inter%alo de cur%a: ierencia de ele%ación entre doscur%as de ni%el consecuti%as.

Cuadr#cula: 0lamada tam+iAn reticulado, es un sistema del#neas paralelas espaciadas uniormemente -ue seintersectan perpendicularmente.

Control terrestre: 3istema de control de estacionesesta+lecidas por mAtodos eodAsicos. El controlhorizontal se esta+lece por trianulación el control%ertical por ni%el dierencial o por medida de )nulos%erticales.

atum: Elemento de reerencia -ue puede ser una l#nea oun plano cu!a posición est) reerida a otros elementos.

JJ



Escala: /elación entre una distancia en el mapa ! la continentes o todo el mundo a escala mediana ! pe-ueBa.correspondiente distancia en el terreno. 0os atlas pertenecen a esta clase.

?otorametr#a: Ciencia ! arte para o+tener medidas d.(apas del mundo conteniendo inormación eneral.conia+les con el in de coneccionar mapas a partir deotora#as. J.J.. (apas especiales:?otorama: ?otora#a o+tenida en una c)mara mAtrica.

(arca ?iducial: (arcas en los e*tremos opuestos de unaotorama utilizadas para determinar el punto principal.

<isión e*tereoscópica: roceso mental por el cual seusiona las im)enes de los dos ojos dando unaimpresión tridimensional.

Estereoscopio: Instrumento para o+tener %isión

a.Cartas de na%eación mar#tima o aArea a escala mediana.

+j.(apas tem)ticos: 4eolóicos, orestales, %iales,estad#sticos, ar-ueolóicos, etc.

e (apas de uso de la tierra.

d. (apas de ciudades.

estereoscopia. e. (apas pol#ticos, #sicos.?otointerpretación: 6a+ilidad para reconocer e identiicar

la inormación cualitati%a de las im)enes otor)icas.

4radiente: 7n )nulo de inclinación con respecto lahorizontal. 0a radiente de un r#o es su peril a lo laro desu curso.

4eodesia: Ciencia -ue trata matem)ticamente la orma !medida de la tierra ! la posición de puntos, l#neas ! )reascontenidas en ella.

0e!enda: E*plicación de los s#m+olos utilizadosen unmapa.

J.J. Clasiicación de los mapas: Con respecto a la escala! contenido, los mapas pueden ser clasiicados en lasiuiente orma:

J.J.1. (apas enerales:

a.(apas topor)icos ela+orados a escala rande !mediana conteniendo inormación eneral ! relie%e.

+j.(apas planimAtricos de las mismas caracter#sticasanteriores, pero sin relie%e.

e .(apas representando randes reiones, pa#ses,

8). (apas de ciencias %arias.

. (apas para ilustraciones ! ad%ertencias.

h.(apas catastrales, ela+orados a escala rande-ue muestran los linderos de las propiedades.

8opora#a: Ciencia, art#sticamente ejecutada, de medir caracter#sticas #sicas de la supericie de la tierra ! el artecient#icamente controlado de delinearlas. 0a topora#aest) estrechamente %inculada a la eodesia ! a otrasinenier#as de medición.

(apa topor)ico: (apa -ue muestra toda la inormaciónde los o+jetos naturales ! artiiciales, inclu!endo el relie%edel terreno, razona+lemente de acuerdo a la escalautilizada.

Escala de los mapas topor)icos: 0os mapas topor)icos.tam+iAn llamados planos topor)icos, se coneccionaneneralmente a escalas randes. por -ue en la ma!or#a delos casos est)n destinados al desarrollo de los pro!ectos deinenier#a. 3e dice -ue la escala es rande cuando su rano

se encuentra entre 1:.DDD ! 1:1D.DDD. En el caso de pe-ueBas centrales el rano %ar#a desde 1:.DDD al: 1DD.

-H-



C$9I870 M

4E04I$ 9$/$ (IC/ CE8/$0E3 9E=7EK$3 6I/E05C8/IC$3

a. En el presente capitulo se trata 1D relacionado con laconsecución de los sitios adecuados para la localización! construcción de o+ras, iualmente se trata de la

undación, los materiales de construcción a utilizar., aturaleza de los materiales Ltiles en la construcción de

las o+ras.c. En pe-ueBos apro%echamientos no se re-uieren estudios

de ran detalle, con las o+ser%aciones de campo ! pocainstrumentación de tal orma -ue la localización delsitio de presa o+edezca a principios simples de)ci 1 entendimiento ! aplicación.

M.1. 9rospección eolóicas:

0as localidades sujetas a deslizamientos potenciales o -ue

ha!an presentado enómeno de inesta+ilidad recientes.

En lo posi+le el tipo de presa a escoer de+er) ajustarse almaterial disponi+le. $reas con racturamiento intenso,detectados por enómenos de remoción en masa,%eetación escasa o ausente, ! con procesos de erosióna%anzadospueden aportar ran cantidad de sedimentosaun em+alse ! colmatorio en poco tiempo.

En la implantación del sitio para la construcción de laso+ras, se de+e siempre escoer un suelo irme para suu+icación. 3i es posi+le, se de+en escoer zonas donde no

e*istan +ancos de arena o conlomerado, pues estos sonmu! permea+les, pudiendo ocasionar uas e*cesi%as deaua en la o+ra. 0a localización de la presa so+re rocas-ue muestran intenso racturamicnto en el sentido perpendicular al r#o, tam+iAn pueden presentar pro+lemasde ua de aua.

8oda localización de racturas en las rocas de+er) seranalizada ! merecer ) cuidados especiales. 8odas lasocurrencias de tur+a o arcilla casi or)nica, por ser mu! poco resistentes ! mu! compresi%as, de+en ser perectamente identiicadas ! delimitadas para su an)lisis; !a

-ue este tipo de materiales no sir%en para la implantaciónde la o+ra ni como material para ejecutar la o+ra.

M.. aturaleza de los materiales de construcción:

En principio, toda o+ra de+er) ser construida conmateriales e*istentes en sus al rededores, el pro!ecto de+eadaptarse a los materiales disponi+les.

7na in%estiación para presas de+e siempre procurar deinir los materiales cualitati%amente !cuantitati%amente, una e%aluación cuantitati%a eso+tenida a tra%As de un proceso

de c)lculo de <olLmenes, -ue consiste en la demarcaciónde )reas ! una media estimati%a de proundidades. 9or tanto es eectuada en el interior del )rea delimitada, por unamallaf de peroraciones ! con espaciamiento uniorme,eneralmente ar+itrario en unción del di)metro !topora#a del )rea, ! %ariando de D m a D m.

0as peroraciones de+en atra%esar totalmente el )rea,deiniendo claramente el espesor de los estratos.

En determinadas )reas de e*ploración, cuando se tra+ajacon espesores promedios de los estratos los c)lculos de%olLmenes pueden dar %alores superiores a los reales, por tal moti%o al aplicar dichos datos se de+e tener en cuenta

un porcentaje de error.

3e de+e o+tener una certeza de disponi+ilidad cuantitati%a! cualitati%a del material de los medios de e*plotación, por medio de mAtodos manuales o a tra%As del empleo dee-uipos mec)nicos, como tractores, caradores,rctroe*ca%adores ! otros.

Cuando se realiza la peroración no todo el materialatra%esado es uniorme ! Ltil eneralmente se presentancon racciones arcillosas o materia or)nica, materialestAril -ue en ocasiones puede ser anticconómico.

Ca+e hacer notar -ue, en ausencia de uentes de materialarenoso, se puede usar como material alternati%o una arenaartiicial, tomando en cuenta el costo.7n e*amen del material pAtreo ijar) las condiciones decalidad ! cantidad de los productos pro%enientes de lase*ca%aciones o+liatorias. En caso -ue estas e*ca%acionesno atiendan las necesidades de la o+ra, se de+er) in%estiar otras localidades con posi+ilidades del material pAtreo,teniendo en cuenta los siuientes aspectos: Calidad de laroca, la cual no de+er) ser -ue+radiza, ni )cilmentedisreada

Co+ertura estAril, es decir, -ue lo roca no se presente mu!alterada, cosa -ue diiculte ! encarezca los costos de lae*ploración. El rente de tra+ajo de+er) ser amplio, lo suiciente como

para -ue entre ma-uinaria ! e-uipo para la remoción delmaterial e*ca%ado. Estar instalado uera del alcance de las zonas deinundaciónde los nos.M.J. Caracter#sticas ?undamentales de los (ateriales para la Construcción.

M.J.1. Identiicación, clasiicación descripción de losmateriales utilizados para la construcción.

J



0os materiales para la construcción pueden seridentiicados clasiicados de acuerdo con las siuientescaracter#sticas enerales de la ta+la M.1

C0$3I?IC$CI IE8I?IC$CI P 4/$70(E8/@$ II) 733E 03 E3C/I9CI 4EE/$0

&$28($8E/I$0E3

$rcillas 9art#culas inas menor de D.DD i-ues +arrerastierra.

0imos 9art#culas m)s %isi+les D,DDD,D i-ues, ! +arreras detierra.

$renas 4ranos redondeados, D,DM,N ?iltros ! areados i

%isi+les

Conlomerados (ateriales ruesos M,NGF8ransiciones entre il

+rechasde arena enocados

Enrocamientos (ateriales de pedrer#as demenos de 1DD

+ras de protección 1randes dimensiones material terroso constituidas por +lo-ues concreto.

8a+la M.1 Identiicación clasiicación de los materiales

M.J.. 9ropiedades de los materiales para la construcción deiniciones e identiicación t)ctil %isual.

0a naturaleza de estos materiales raramente ocurre aislada.7na identiicación clasiicación ha sido +asada en elreconocimiento de los tipos +)sicos en las caracter#sticas propias de las mezclas.$ (ateriales de ranulometr#a ina &0imos $rcillas

7tilización:

0os materiales de ranulometr#a ina, tales como las

arcillas, limos, arcillaslimoarenosas, ser)n utilizados para construcciones de di-ues +arreras de tierra.

9ropiedades:

Estos materiales se caracterizan por tener +uena plasticidado tener un comportamiento pl)stico, lo cual les da lacapacidad de ser moldeados sin cam+iar su %olumen, o demoldearse sin perder su humedad. Estos materiales de alta

plasticidad indican eneralmente la presencia de rancantidad de arcilla, lo -ue indica +aja permea+ilidad. 0ostamaBos de las arenas los conlomerados son )cilmentereconocidos %isualmente, a dierencia de las part#culasmenores.

M.M. Construcción

9ara estimar las presiones admisi+les de los tipos m)scomunes de terrenos para la construcción de las dierentesestructuras se recomiendan la contenidas en la ta+la M..

M.1..J.1.Estructuras en 3uelo.

3e de+en escoer sitios con materiales de densidad alta;cantidades altas de arcilla puede traer diicultades a la presa por deormación.

En caso de materiales ranulares, las deormaciones sonmenores, pero la alta permea+ilidad hace -ue el aua lu!a)cilmente, por lo -ue se re-uieren soluciones especiales.

JFCl$'."E 8I9 IllX:($ll;;/I$I, <$7I7bg

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1 R&&>3, I&K3 D



/ ocas estratilicalas J! laminares, &6

pe-oeBas isuras

J CorQ.:Vu..ioncs 1

M urct,8sas, Nconpactas ! I

radadas

9edreosos, o as

F $reZ13 ruesas ! NI radadas,

conpaetas

G $renas ruesas ! M443 raduadas,

Iotas

N A463> inas a -+

rred#as

H $rcillosas 1M

10 0irros 1M

8a+la M. 9nsiooes adrrisi+les M343 dierentes tipos de terreno

M.1..J.. Estructuras en /oca.

0as estr uctur as en roca or ecen la %entaja de ser pr )cticamente inde orma +les, aun-ue, se de+en tener encuenta alunas o+ser%aciones como la resistencia de la

roca, desaste por la acción de las auas &en las pro*imidades del lecho del r#o, 9r esencia de racturas Enluares donde e*iste un ran nLmero de racturas se de+etener mucho cuidado al hacer las o+ser %aciones enalunas circunstancias se de+e descartar el sitio.

M.1.F. In%estiaciones con "2arrenos"

M.1.F.1. 7tilización

Es un pr oceso sim ple, r ) pido económico para determinar

las condiciones eolóicas su +super iciales preliminares.

M.1.F.. E-uipamiento de (ateriales

$stas de ierr o de 1 Y1" o J.M, con rosca, de 1, ,Jm.

M.1.F.J. Identiicación de 3uelos

0os sondeos en trado ser )n identi icados por la sila ST,

seuida de un nLmero indicati%o, &el. 38l.

M.1.F.M. Ejecución

0os uros &huecos ser )n identi icados indi%idualmente enel campo. El mater ial o +tenido de las per oraciones ser )colocado so +re una lona o pl)stico, en pe-ueBos montonescorres pondientes a e*ca%aciones de cada )I, per or ado.0os mater iales con caracter#sticas di er entes ser )nse parados se anotar ) su es pesor . 0as muestras seacondicionar)n en casos apropiados de Z .

0as peroraciones se detienen por:

esmoronamiento de las par edes.

9or materiales de alta resistencia.

M.1.G.9ozos de Inspección

M.1.G.1.7tilización

3on ins pecciones a cielo a+ier to ! su inalidad principal esesta +lecer los ni%eles r eales de impermea +ilidad. Estos pozos se r ealizan en un orden de 1 por cada huecoshechos.

M.1.G..Identiicación de pozos

0os pozos ser)n identiicados con una sila 9I, seuido delnLmero indicati%o.

M.1.G.J.Ejecución

7n pozo ser ) iniciado des puAs de la limpieza de un )rea de*m.

M.1.N.8rincheras

M.1.N.1. 7tilización

0as trincheras tienen por o+jeto, permitir una e*posicióncontinua del su+suelo, %ertical lonitudinalmente.

M.. $spectos eolóicos eotecnicos en pchs

M..1.Introduccin:

Cuando se realizan construcciones en roca es indis pensa +lela in%estiación conocimiento de las car acter#sticaseolóicas de los materiales so +re los cuales se pro!ectadiseBar construir .

JG



0as caracter#sticas #sicas ! mec)nicas de las rocas so+re lascuales se desarrolla una o+ra ci%il dependen del tipo de roca! de los procesos eolóicos a -ue han estado sometidasdesde el momento de su ormación en el caso de las rocas#neas o de su depositación cuando se trata de rocassedimentarias.

8oda esta serie de procesos, de+en tenerse en cuenta en eldiseBo, construcción ! operación de las o+ras, ! re-uier endel concurso de %arias ramas de la inenier#a tales como: lainenier#a ci%il, la eotAcnia ! la eolo#a.

En el presente documento se discuten alunos conceptos deeolo#a, eotAcnia, eomorolo#a ! ecolo#a, directamenterelacionados con el diseBo de 9e-ueBas Centrales6idroelActricas &9C6's.Es importante orientar el tratamiento de los cuatro temas&4eolo#a, 4eotAcnica, 4eomorolo#a ! Ecolo#a, a tra%Asde una discusión interal, consider)ndolos como materiasdi#ciles de separar .

El anterior eno-ue es %alido para la in%estiación eotAcnicade toda o+ra de Inenier#a Ci%il, pero se hace m)s %alido enel caso de las 9C6's, donde su pe-ueBa manitud ! lanecesidad de hacer un eno-ue reional, hacen indispensa+lela realización de estudios interdisciplinarios con miras ao+tener resultados eecti%os a un menor costo.

7n eno-ue interal del pro+lema, aseura, adem)s de unaadecuada comprensión de los pro+lemas eotAcnicos,soluciones m)s r)pidas a los pro+lemas -ue surjan duranteel desarrollo de la in%estiación.

M.,. $lcance de las in%estiaciones en pe6's.

0a in%estiación eolóica ! eotAcnica se de+e tomar comoun proceso continuo -ue empieza con el estudio preliminar ! culmina con el control de la operación del pro!ecto.

7na in%estiación eneral comprender#a las siuientesetapas:

l. Estudio preliminar . Estudio de 9reacti+ilidad

J. Estudio de ?acti+ilidadM. iseBo. Construcción !F. peración.

En caso de 9C6's las anteriores etapas se han limitado a:

Inicialmente %amos a discutir cuales son las condiciones !caracter#sticas -ue de+er) tener la in%estiación eotAcnicaen eneral ! lueo se plantear) su aplica+ilidad a lasdenominadas 9C6's.

El o+jeti%o espec#ico de toda in%estiación eotAcnica es elde ma*imizar el conocimiento ! propiedades del terreno en-ue se pro!ecta desarrollar una o+ra de inenier#a, al menor costo ! a la ma!or +re%edad posi+le.

Es importante resaltar los conocimientos del in%estiadoren el manejo de los di%ersos ! mas adecuados mAtodos en lain%estiación del su+suelo; se de+e tener en cuenta -uee*isten limitaciones del mAtodo, de instrumentos e inclusi%ede lo#stica, por tal moti%o se de+e pro!ectar el uso de dos om)s mAtodos para as# solucionar los posi+les pro+lemas olimitaciones cn caso de presentarse.

7na %ez seleccionado el sitio donde se pretende desarrollar

una o+ra ci%il el in%estiador eotecnista de+e tener conocimiento so+re:

4eolo#a 6istórica. 4eomorolo#a Estratira#a ! 4eolo#a estructural del )rea.

0o anterior permitir) al in%estiador inerir actoreseotAcnicos posi+les ! pro+lemas in%olucrados, para as#

poder seleccionar los mAtodos de in%estiación m)sadecuados en las dierentes etapas del pro!ecto.

o e*iste un modelo de in%estiación, por lo tanto esta,de+e orientarse de acuerdo a las caracter#sticas de cadaterreno.

9osterior a la culminación de alunas o+ras, se han detectadoallas de tipo eotAcnico, las cuales eneralmente se de+ena:

0imitación de mAtodos de in%estiación In%estiación insuiciente (ala interpretación de la inormación

En pro!ectos tanto pe-ueBos como de ran manitud, lasma!ores allas detectadas, corresponden a pro+lemaseotAcnicos e hidrolóicos tales como rietas en el %aso,inesta+ilidad de taludes, ! pro+lemas de sedimentación.M..J. In%estiación eotecnica en pro!ectos pe-neBos

1. Estudio preliminar de ?acti+ilidad. iseBoJ. Construcción !M. peración

En la ma!or#a de pro!ectos pe-ueBos realizados en aBosanteriores se han su+estimado los estudios relacionadoscon la eolo#a ! la eotAcnia, se analiza la acti+ilidad deo+tener el %olumen de aua re-uerido. la selecciónmorolóica del sitio, la disponi+ilidad de materiales de

JN



construcción, la permea+ilidad, la esta+ilidad de taludes !los mAtodos de construcción, desconociendo los estudioseolóicos ! estructurales de los terrenos donde sedesarrollar)n las o+ras.

casionalmente se han realizado estudios eolóicos, conescasos estudios de suelos; la consecuencia de estasdeiciencias es palpa+le una %ez desarrollado el pro!ecto.

Cuando se desarrollan pr o!ectos pe-ueBos se ha pensado-ue con un m#nimo de in%er sión se puede o+tener un m)*imode conocimientos, pero en ninLn caso se de+en ahorrar astos en la ejecución de un pro!ecto.

Es necesario ! con%eniente -ue se eectLen estudiosreionales, antes -ue pro!ectos indi%iduales; adem)s no sede +e descartar la participación de eotecnistas de %astae*periencia, lo -ue solo resulta posi+le económicamente ale ectuar estudios reionales.

M..J.1. El 8erreno:

8err eno es una e* pr esión enArica con la -ue se denominala par te e*terior de la cor teza terr estr e donde el inenieroinserta su o+ra; esta constituido por roca ! suelo.

/oca: e un modo eneral el termino r oca, se aplica a todoslos constitu!entes de la corteza terr estr e; se puede ha+lar der ocas consolidadas ! rocas no consolidadas o suelo, para elinenier o ci%il el tArmino roca es acti+le de aplicar se aormaciones sólidas ! duras de la corteza terrestre. 0os suciosson un producto de la desinter ación o meteorización de la

roca. tro concepto enuncia -ue roca es un material ranularcompuesto de ranos ! material cementan te, este material

puede ser erruinoso, calc)r eo, arcilloso, eldesp)tico osil#ceo ! se encuentra rellenando las ca%idadesin traran ular es.

3e podr#a decir -ue la roca es una su+stancia r anular,anisotr ó pica ! heteroAnea, constituida por una asociaciónde minerales unidos por un material cementante.

9ara un constructor -ue tra+aja con rocas, el tArmino r ocarepresenta un material irme ! cohesi%o o una su+stancia

consolidada -ue no se puede e*ca%ar manualmente.

0a roca como cual-uier otro material tiene mLltiples propiedades; en los diseBos de inenier#a, se ha supuestode manera ar+itraria -ue la roca es un medio homoAneo oisotr ó pico aun-ue en la r ealidad ocurra e*actamente locontrario. $lunos racasos históricos est)n asociados a estasideas, por lo tanto se de+e considerar a la roca como unmaterial e*tremadamente complejo, precisamente por suscaracter#sticas naturales de anisotrop#a ! heteroeneidad.

7na roca competente es a-uella -ue tiene suiciente

r esistencia para transmitir una uerza de compresión +ajociertas condiciones esta+lecidas; por el contrario las rocascon suiciente plasticidad para deormarse sin llear a laalla son incompetentes.

/oca intacta es a-uella de la cual pueden e*traerse nLcleoso testios sin diaclasamiento, cizallamiento, oliación o

Iaminación.

0a masa de roca. es la roca in situf en la cual est)n presentes las su+stancia rocosa ! las discontinuidadesestructurales.

0a su+stancia rocosa se puede deinir como el conjunto de par t#culas alomeradas o liadas por un cemento.

M..J. Clasiicación de las rocas.

0as capas superiores de la corteza terrestre, accesi+les a la

construcción de las o+ras de Inenier#a ci%il, presentan una%ar iación tanto composicional como estructural, esto hacenecesario -ue se presente una clasiicación de ellas.

0as r ocas pueden clasiicar se as#:

M..J..1. 9or su orien. Considerando su Anesis, seclasiican en tres randes rupos.

$. /ocas #neas: ?ormadas a partir de un enriamiento !solidiicación de un mama.

2. /ocas metamóricas: ?ormadas a partir de r ocas !a sea#neas o sedimentar ias como consecuencia de condiciones#sicas ! -u#micas r einantes di er entes a las esta +lecidasen el momento de su ormación.

C. /ocas sedimentarias: riinadas por depositación oacumulación de part#culas pro%enientes de la meteorizaciónde otr as rocas o por acumulación de restos de plantas oanimales; el medio de trans porte en am+os casos, hasta elsitio de acumulación pude ser el aua o el %iento; una %ezdepositados los materiales se inicia un pr oceso de litiicación.

M..J... 9or sus caracter#sticas eolóicas litolóicas:

L3 litolo#a, es el estudio de las car acter#sticas #sicas delas rocas, inclu!e la composición mineralóica ! te*tura.

M..J..J. 9or sus propiedades inenieriles:

Esta clasiicación se +asa en dos propiedades importantesde las rocas: la resistencia a la compresión simple ! el móduloel)stico & módulo tanente para un ni%el de esuerzos iualal DU de la compresión simple. ?ue propuesto por EE/E! (iller en 1HFN ! se aplica para roca intacta ! roca insituf

JH



En la siuiente ta+la, se puede notar -ue la l#nea di%isoriaentre las cateor#as $ ! 2 se ha ijado en D ZWcm -uecorresponde al limite superior de resistencia de las rocascomunes.

Clasiicación de la roca intacta2asada en la resistencia a compresión simple

C0$3E E3C/I9CI /E3I38ECI$ $ C(9/E3I

&ZWcm'' 3I(90E

$ /esistencia (u! $lta YD2 /esistencia $lta 11DDC /esistencia (edia FD 11D /esistencia 2aja ND FDE /esistencia (u! 2aja XND

2asada en la /elación de (ódulosC0$3E E3C/I9CI /E0$CI E

&ZWcm' (703 E8d c 3I(90E

puntuales de la roca. 8odas las propiedades mantienen unarelación con los procesos eolóicos a -ue se hansometido.

0as masas de roca independientemente del tipo de rocatienen deectos mec)nicos -ue inlu!en neati%amente ensu resistencia ! consecuentemente en las operaciones de

construcción.

entro de los deectos mec)nicos m)s comunes tenemos:

M..J.J.1. 9lanos de Estratiicación: Constitu!en lassupericies de separación de capas o l)minas. 3e puedemencionar a-u# las es-uistocidad, caracter #stica dada por laalineación de minerales como respuesta a la presiónejercida, se presenta en las rocas metamóricas

eotAcnicamente se constitu!e en un plano de de+ilidad.

M..J.J. ?racturas: 3on discontinuidades presentes en las

rocas, su manitud es mu! %aria+le desde mil#metros hastaZilómetros, se pueden constituir en un e*celente conductor para la circulación de aua, meteórica ! su+terr)nea.

# (ódulo Ele%ado DD (ódulo(edioL (ódulo 2ajo

DD DDDD

0as d#aclasas, son racturas simples ! -ue tienen un oriencomLn a todo el pa-uete rocoso, se presentan en sistemas oamilias de acuerdo a una orientación preerencial. secaracteriza por-ue e*iste un mo%imiento perpendicular entre los planos, no e*iste desplazamientode un plano conrespecto

Es importante recalcar -ue para una mejor clasiicación sede+e incluir la descripción litolóica !a -ue se hacompro+ado -ue no se de+e ol%idar de+ido a -ue e*iste una

ama de %alor es par a cual-uier tipo de roca donde -uedacomprendido el de cual-uier propiedad mec)nica.

9ara alunas propiedades mec)nicas ! para alunos tiposde rocas este inter%alo de %ariación puede ser mu! rande !m#nimo para otras.

9or ejemplo. para una caliza la compresión simple puede%ariar entre JD a DD ZWcm mientras -ue para la salema esta %ariación es Lnicamente de DD a JD ZWem.9or lo tanto se de+e clasiicar una roca in%olucrando sus propiedades as#, Caliza, alta resistencia, ele%ado módulo

relati%o &26: rano ino, densa ! uniorme.

M..J.J. eectos mec)nicos de las rocas: 8odas las

propiedades de la masa de roca pueden ser reunidasen dos randes rupos denominados:

a e ran escala + e pe-ueBa escala &microescala.

0as propiedades a ran escala est)n relacionadas a la masade roca; podr#amos ha+lar en este caso reionalmente

mientras, -ue las de pe-ueBa escala corresponden a lasu+stancia r ocosa, reiriAndose a estas caracter#sticas

al otro, estos plano pueden oriinarse por eectos detensión, enriamiento de mamas. 0as diaclasas puedenestar a+iertas o cerradas. esde el punto de %istaeotectónico son potenciales planos de deslizamientos,eneralmente di%iden a las rocas en una red tridimensionalconstituida por +lo-ues, con poca cohesión.

E*isten mAtodos e*perimentales para e%aluar el eecto delas diaclasas so+re las propiedades del conjunto rocoso&99C 1HFN, seLn cual el coeiciente de de+ilidadrepresenta la relación entre la uerza cohesi%a en una rocacon discontinuidades la uerza cohesi%a en la misma rocacuando esta intacta. El %alor numArico del coeiciente dede+ilidad %aria entre para una masa de roca -ue presentaun densa red de racturas, en todas las direcciones ! 0

para roeas intactas.Es importante resaltar planos zonas potenciales dede+ilidad creados artiicialmente dentro de un pa-ueterocoso como consecuencia por ejemplo de una operaciónde %oladura.

M..J.J.J. 9lanos ! zonas de alla: 0as allas son racturasa lo laro de las cuales se ha producido un desplazamiento,se mencionar) a-u# Lnicamente los tipos de allas de ormamu! eneral.

Cuando las rupturas alcanzan a ocupar una e*tensión

reional los planos de deslizamiento o planos de alla sedenominan zonas de alla.



MD

En estos seetores se presentan las rocas trituradas, conocidascomo milonitas ! se comportan como zonas de de+ilidaddonde se presentan iltraciones de aua causando pro+lemasen las e*ca%aciones.

$. ?alla normal: En este tipo de alla el +lo-ue o paredcolante ha descendido con respecto al +lo-ue !acente.

2. ?alla in%ersa: En este tipo de allas el +lo-ue o paredcolante ha ascendido con respecto al +lo-ue !acente.

Es importante reconocer si las allas son acti%as, pasi%as oinacti%as. 2ajo caras estructurales est)ticas o din)micasuna masa de roca puede deslizarse )cilmente a lo laro delas supericies de alla, actor -ue de+e tenerse en cuentadado el allo peliro -ue representa en los tra+ajos deinenier#a.

El anterior actor se aumenta si se detecta -ue la masa deroca pre%iamente presenta planos de de+ilidad &allas,diaclasas cli%aje.

C. 9lieues: ndulaciones -ue se presentan en el terreno !-ue alcanzan su m)*imo desarrollo en rocas estratiicadas.

0a naturaleza de las rocas ! su resistencia determinan si unestrato puede llear a plearse o romperse, +ajo la acciónde esuerzos de compr esión. Ca%ernas, Ca%idades o <ac#os: 3e presentan asociadas

principalmente a r ocas car+onatadas, depósitos de !eso !de sal. casionalmente su techo puede colapsar, de+ido acaras estructurales pro%ocando serios daBos so+re laso+ras emplazadas so+re o en las rocas -ue las contenan.

Cuando las ca%ernas se encuentran intercomunicadas se puede presentar uas de aua -ue ocasionan daBos a %ecesincalcula+les al pro!ecto en desarrollo,

0a presencia de %ac#os ! porosidades altas en las rocas)reas comprometidas con estructuras hidr)ulicasre-uiere de tra+ajos de mejoramiento mediante in!eccióneneralmente de concreto.

E. <etas e intercalaciones de rocas pl)sticas, dA+iles einesta+les: 4eneralmente se presentan comointercalaciones deladas ! casi siempre constituidas por material inesta+le o incompetente &arcillas, calcita, etc.,ocasionando un eecto neati%o en las e*ca%aciones.

M..M. Inluencia de los deectos mec)nicos en lasoperaciones de e*ca%ación:

M..M.1. Estratiicación: Estratos horizontalesrelati%amente delados son recuentemente aptos para la

e*ca%ación de pe-ueBas aler#as, compati+lemente con la

intensidad ! recuencia de las diacIasas.0os estratos de roca delados o isurados son inadecuados para la construcción de tLneles o aler#as de dimensiónimportante.

M..M.. <etas interestratiicadas: Cuando una %eta

delada, interestratiicada, de material pl)stico corta unae*ca%ación su+terr )nea se pueden o+ser%ar desplazamientos respecto a la %ertical en el interior de laa+ertura.Este mismo eecto se puede producir en rocas con estratosinclinados en presencia de %etas de arcilla o ealcitaintcrcstrat#icada.

M..M.J. (eteorización ! roca meteorizada: Constitu!enuna de las ma!ores causas de inesta+ilidad de lase*ca%aciones.3e pueden presentar dos tipos de meteorizacion:

M..M.J.1. (eteorización mec)nica: no se presentancam+ios mineralóicos, LnicamenteC7l1"denisreaciones -ue oriinan material ranular de tamaBo %aria+le entre +lo-ues arena ina. Estoseectos son causados por acción del hielo, el %iento,corrientes de aua, erosión por ra#ces ! animales, etc.

M..M.J.. (eteorización -u#mica: curre unadescomposición de los constitu!entes de la roca, ! se presentan cam+ios mineralóicos. 0a alteración de ciertosminerales especialmente en las rocas #neas puede producir

zonas neati%as para el desarrollo de pro!ectos.

Es importante tener en cuenta el peril de meteorización,-ue es una secuencia de capas con distintas propiedades#sicas, de acuerdo con su rado de meteorización, -ue seencuentra supra!aciendo la zona inalterada.Este peril de meteorización %aria de acuerdo con el tipo deroca ! con la proundidad de la e*ca%ación,diaclasamiento, %elocidad de erosión, aua su+terr)nea,topora#a ! %ariaciones clim)ticas.

0os pro+lemas de inenier#a asociados a estos procesostienen -ue %er con la inesta+ilidad de taludes, undaciones,manejo de aua en las e*ca%aciones ! soportes.

M..M.M. 4eomorolo#a: El estudio de las ormas de lacorteza terrestre, adem)s del conocimiento #sico de laorma actual de la corteza, inelu!e el estudio de los procesos -ue la est)n modiicando.

0as ormas del terreno est)n directamente relacionadas conla eolo#a, ! concretamente con las caracter#sticasintr#nsecas ! e*tr#nsecas de las rocas su+!acentes, as# comocon los enómenos de modelación de la supericie de lacorteza terrestre, por toda la serie e aentes -ue producen el

desaste de las masas. 7na eolo#a e*istente aectada por procesos a lo laro del tiempo, da luar a ormas



M1determinadas de la supericie.

0os procesos inclu!en la meteorización, erosión ! ladepositación, pudiAndose deinir ormas de terrenocorrespondientes a cada uno de los mismos.

El tiempo es un actor determinante en cada uno de los procesos, iualmente el conocimiento de la historiaeomorolóica, ! de los suelos -ue cu+ren las ormasactuales.

0a otoeolo#a, ! estudio de im)enes de satAlite sonherramientas Ltiles en la e%aluación eornorolóica delterreno a estudiar.

M..M.. 0a In%estiación. El costo de la in%estiacióneotAcnica en 9C6, se enmarca +ajo consideracionesespeciales; pa#ses su+desarrollados como el nuestro, no

pueden darse el lu jo de tener allas en sus o+ras de inenier#a,as# sean pe-ueBas; es indispensa+le ejecutar estudioseicientes -ue aseuran cl A*ito de las o+ras.

0a ejecución de estudios eolóicos ! eotAcnicos en pro!ectos pe-ueBos a %eces resulta costosa, lo -ue en alunoscasos desanima al administrador del recurso económico.

M..M..1. /e%isión +i+lior)ica. 0a primera etapa de lain%estiación la constitu!e la re%isión minuciosa de toda lainormación e*istente so+re los temas es pec#icos !relacionados, la misma de+e incluir:

Estudios eolóicos, eotAcnicos, demor )icos,edaolóicos, meteorolóicos, ! otros relacionados. $dem)smemorias, planos, especiicaciones ! mas inormacióndisponi+le so+re o+r as de inenier#a eectuadas o pro!ectadasen el )rea.

Con +ase en el an)lisis de la inormación recopilada elin%estiador ad-uiere un conocimiento inicial de lascondiciones eotectónicas del )rea a in%estiar se.

M..M... (apeo eotAcnico. En una etapa posterior se proceder) a %eriicar en el terreno la inormación relacionadacon eolo#a; es importante la realización de muestreos par aan)lisis de la+oratorio; toda esta inormación de+erccopilarse en los correspondientes planos.

9aralelamente a 1D anterior se de+e realizar una mapiicacióneotAcnico eneral del )rea, deiniendo en lo posi+le lossiuientes puntos:

8ipos de roca presentes en )rea ! muestreo.

(apa estructural, -ue inclu!a, allas, diaclasamiento,rum+os ! +uzamiento, indicios de deslizamientos, enómenosde reptación.

M..M..J >oniicación eotectónica: 0a zoniicacióntectónica esta +asada en los siuientes par)metros:

(orolo#a ! pendiente del terreno. Caracter#sticas clim)ticas. 8ipo de eolo#a presente. 9atrón estructural 3istema hidrolóico.

Conducti+ilidad hidr)ulica. isponi+ilidad de materiales de construcción.

M..M..M. 0ocalización de pro!ectos: Con +ase en elan)lisis de los anteriores par)metros ! donde estos seanóptimos, el in%estiador u+ica el pro!ecto.

7na %ez seleccionado el sitio del pro!ecto, la in%estiaciónadicional depende de la e*iencia de los diseBos.

$ este ni%el se determinan los par)metros s#smicos a usarseen el diseBo, as# como la Conducti+ilidad hidr)ulica de las

)r eas de implantación de los dierentes pro!ectos.

3e de+er ) e%aluar a-u# las uentes de materiales deconstrucción, las cuales !a han sido identiicadas en etapas

pre%ias.M..M.F. Etapas de construcción ! operación: En estaseta pas no se re-uiere de una participación permanente deleóloo o cotAcnista sino m)s +ien de un seuimiento a inde %eriicar lo pro!ectado en las etapas pre%ias.

0a manitud de las 9C6's no amArita una soisticadainstrumentación de control, en todo caso es recomenda+leel mantenimiento de un adecuado sistema de %iilancia -ue

permita en determinado momento %eriicar elcomportamiento de las o+ras construidas.



M



C$9I870 3.

6I/04@$ 78I0I>$$ 9$/$ I3EK E 9E=7EK$3 CE8/$0E3 6I/E05C8/IC$3 9C6's.En el presente capitulo se suieren las metodolo#asempleando en la medición de caudales. Estudio, de cuencasdonde no e*iste inormación hidrolóica, determinación decaudales de diseBo en cuencas sin datos hidrolóicos, !

estudios +)sicos de sedimentos en diseBo de 9C6's.

Estas metodolóias se ela+orar con hase en el an)lisis dedierentes estudios realizados por irmas consultoras,manuales de disello de dierentes pa#ses en lasconclusiones ! recomendaciones se presentan lassuerencias a utilizar en cada una de las ranjas:(icrocentralcs, (inicentrales 9e-ueBas Centrales6idroelActricas en sus etapas de preactihidad,acti+ilidad, diseBo ! construcción,

.1. (edición de caudal

e+ido a la %ariación de caudal a lo laro del 3O&, larealización de una medida de aoros de caudal instant)neoresulta un reistro aislado con utilidad m#nima.

Es pro+a+le -uc alunas %eces no e*ista inormación parahacer un estudio de hidrolo#a, entonces nos %eremosorzados a recolectar nuestros propios datos a partir demediciones instant)neas del caudal. 0o ideal es hacer mediciones a diario, aun-ue tam+iAn se usan medicionessemanales ! mensuales.

0os mAtodos de medición del caudal a-u# descritos son:

(Atodo de la solución salina. (Atodo del recipiente. (Atodo del )rea ! %elocidad. (Atodo de la sección de control ! rela raduada. .(Atodo del %ertedero de pared delada.Es necesario estudiar las caracter#sticas de estos mAtodos ain de utilizarlos adecuadamente apro%echando las %entajas-ue orecen en cada caso particular.

3.I.I(elodo de la solución salina

Este mAtodo es )cil de usar ! +astante preciso. 0asmediciones +ien eectuadas no eneran superiores al U ! permiten hacer las estimaciones de potencial ! c)lculos posterior es.

Como podemos imainar, dicho incremento de laconducti%idad dura cierto tiempo es transitorio no esuniorme es decir se presentan pe-ueBos incrementos alinicio al inal del paso de la "nu+e" de sal, mientras -ue

el paso de la ma!or concentración de sal estar#a marcada por mediciones de conducti%idad en siemens &3 omicrosierncns &m3, cada lapso corto &p.e. seundosdesde cuando se inicia el lapso de la "nu+e" de sal hastael paso total de la misma ! lueo se r)icaconducti%idad &3 %er sus tiempo &t, se 6&6434 unacur%a m)s o menos uniorme de distri+ución .

(atem)ticamente es demostra+le -ue el caudal del r#o o-ue+rada en cuestión se puede calcular con la siuientee*presión, -ue relaciona caudal con la masa de sal cl )rea +ajo la cur%a o+tenida correida por un actor *.

Q= K x A%onde Q;;;: Caudal ( ·lt / )

("" (asa de sal &miliramosQ ""?actor con%ersión

[ ms(mg 1) ]

Como se puede o+ser%ar, Q %aria con la temperatura.

$ ? )rea +ajo la eur%a en (s sc.

9rocedimiento:

a. 6acer indicaciones so+re el caudal apro*imado. /esultacon%eniente %er el r#o o -ue+rada antes de planear lasmediciones para lle%ar las cantidades adecuada de la sal

por cada D.1omseg.

+. 8omar una cierta cantidad de sal de mesa secarla a inde eliminar el error del peso por humedad. 0ueo pesar

por pe-ueBas cantidades en +olsitas pl)sticas siuiendo larela

Este mAtodo se hasa en la conducti%idad del aua &ohml ""siemcns al cam+iar el rado de concentración de sal, de

de Ipor cada D.1 m .seg.

este modo, si disol%emos una masa &( de sal en un +alde!%ertemos la mezcla en una corriente de aua, d)ndoletiempo necesario para diluirse, pro%ocaremos un

incremento de conducti%idad -ue puede ser medido, comose e*plica m)s adelante, mediante un conducti%#metro,

c. (edir la temperatura del aua ! reistrarla.

d. Escoer un tramo del r#o $ -ue+rada donde ha!a una%elocidad m)s & menos uniorme. E%itar os remansos

por-ue estos retardan el paso de la "nu+e" de sal aectando

seg,



MJlas medidas.

e. 7na persona $ disol%er) una solución de una primera +olsita de sal en un +alde de unos 1D a 1 litros de capacidad

! lo llenar) con aua hasta no m)s de .M de su capacidad.

. 3eleccionar el luar de la aplicación de la solución ! elde la u+icación del medidor de conducti%idad. 0a distanciaentre am+os puntos puede ir de JD a D metros.

. Colocar el medidor de conducti%idad ! un reloj con precisión de seundos ! prepare su reistro para tomar losdatos.

h. rdenar la aplicación de la solución ! o+ser%e el medidorhasta -ue empiece a ele%arse la conducti%idad.i. /eistrar los %alores de la conducti%idad cada seundos.

9rocesamiento de resultados

a. 4r)icar conducti%idad %s. 8iempo. +. Calcular el )rea encerrada por la cur%a ! trazarunas l#nea recta -uA une la conducti%idad +ase &primer

punto le#do con el Lltimo punto.c. Encontrar el actor de corrección en

d. 7tilizar la e*presión = K( M " A)'

/ecomendaciones

a. 3i el medidor de conducti%idad se satura,cam+ie de escala. +. 3i el paso de la "nu+e" de sal ha sido mu!r)pido, use la distancia ma!or.c. 0a solución de+e ser lo suicientemente aitada para o+tener una +uena dilusión antes de %erter al r#o.d. El r)ico resultante de+e tener una orma m)so menos reular e. 8ener cuidado con las unidades al momento dehacer los c)lculos.

.1.. (Atodo del recipiente

El mAtodo del recipiente es una manera mu! simple de medir el caudal. 8odo el caudal a medir es des%iado hacia el +aldeo +arril ! se anota el tiempo -uA toma llenarlo. El %olumendel en%ase se conoce ! el resultado del caudal se o+tienesimplemente di%idiendo este %olumen por el tiempo de

llenado. 0a des%entaja de este mAtodo es -uA todo el caudalde+e ser canalizado o entu+ado al en%ase. $ menudo esnecesario construir una pe-ueBa presa temporal. EstemAtodo resulta pr)ctico para caudales pe-ueBos.

.1.J.(Atodo del )rea %elocidad

Este mAtodo se +asa en el principio de continuidad. 9araun luido de densidad constante lu!endo a tra%As del )reade una solución conocida, el producto del )rea de la sección

por la %elocidad media ser)n constantes:

$rea * < media Q Constante &mJWs

onde < media es la %elocidad promedio del aua en lacorriente. Este producto es iual al %alor de el caudal

%olumAtrico &= en mJWs.

• El lotador

3e di+uja el peril de la sección del lecho del r#o ! se esta+leceuna sección promedio para una lonitud conocida decorriente. 7tilizamos una serie de lotadores, podr#a seruna serie de pedazos de madera, para medir el tiempo -uAse demoran en recorrer una lonitud preesta+lecida del r#o.0os resultados son promediados ! se o+tiene la %elocidadsupericial del lujo de aua.

Esta %elocidad de+er) ser reducida por un actor decorrección para hallar la %elocidad media de la sección. Esteactor depende de la proundidad de la corriente.(ultiplicando el )rea de la sección promedio por la %elocidaddel caudal promediada ! correida, se o+tiene un estimadodel %alor del %olumen de aua -uA lu!e. 0as imprecisionesde este mAtodo son o+%ias.

En eneral, escoer la ma!or lonitud posi+le del arro!o-uA tena orillas paralelas con un )rea de la seccióntrans%ersal uniorme a lo laro de esta lonitud. 7na secciónde ondo rocoso con o+st)culos al lujo, como piedras

randes, lle%ad. a resultados erróneos.

$ menos -uA se considere un caudal de pendiente sua%e !reular , no se puede o+tener un %alor preciso del )rea dela sección de la corriente, !a -uA el lotador est) en lasupericie del aua ! el actor de corrección es solo unaapro*imación del aua ! el actor de corrección es solouna apro*imación

• (Atodo de la sección de control ! la relaraduada

Es similar al mAtodo del %ertedero. 3e dierencia en -ue lacaracter#stica #sica de la sección es utilizada para controlarla relación entre la proundidad del aua ! el caudal. El



MMmedidor t#pico es una ta+la de madera raduada -uA se colocaen un luar donde sea )cil leerlo ! no este e*puesto a daBos.Es de anotar -uA para utilizar el mAtodo se de+e conocer dierentes causales para dierentes ni%eles con el o+jeto derealizar la cur%a de cali+ración correspondiente.

.. Estudios hidrolóicos +)sicos

El comportamiento hidrolóico de la cuenca est) enunción de sus caracter#sticas como el clima, co+ertura%eetal, eomorolo#a ! isiora#a de la misma. 9or ello en el presente cap#tulo, se estudiar)n dichascaracter#sticas para llear as# a un mejor conocimiento dela cuenca.En un estudio eneral pueden presentarse tres casos:=ue no e*istan series de caudales en los puntosestudiados, pero puedan utilizarse otras series de cuencasaines hidrolóicamente.

=ue e*istan series de inormación &Caudal, 9recipitación,temperatura, ctc..=ue no e*istan series de caudales, en la cuencaconsiderada

~(

~.=

ni en cuencas aines.

..1 Estudio de una cuenca donde no e*iste inormación, pero pueden utilizarse otras series de cuencas aineshidrolóicamente.

9ara analizar este caso, se analizar) un ejemplo utilizadoen 3an 0ucas 3ur del epartamento de 2ol#%ar Colom+ia.En el an)lisis hidrolóico de En cual-uiera de los casos sede+er) estudiar un radio de in%estiación alrededor de la po+lación, inicialmente de 1J Qm. -uA corresponder#a auna linea de transmisión 1JDD Q%. ! posteriormente deJMQm -uA corresponder#a a una l#nea de JMDDD Q%. este

pro!ecto no se conta+a con la inormación adecuada,de+ido a la alta de estaciones hidrometeorolóicascercanas al punto en estudio &sitio de +ocatoma. 9or lotanto se procedió a tomar la inormación de estacionescercanas al punto, %er $ne*os ,J, M, P F, &estaciónhidrolóica 9alrnasorianoJDGD1 ! estaciones climatolóicas: 3anta /osa JDDJ Canelos JDD,

r''T~ C&& N

..G' G;D o:o .;

'0.000 P4 ~ ~Q

OC7EC$ =. l$ ~"A IC~tC$ A

e:: C]EC$ gr$0, 0$ ?/II]" =. 0$ t8M &C],l~C$ ~l

,.,...... C$""E8E$2lE

~$.LAC$N

?i. .J 0ocalización de las cuencas en estudio.

ESCAL.A I'>.



M0as caracter#sticas #sicas de una cuenca hidror)icaconstitu!en elementos -ue tienen ran importancia en elcomportamiento hidrolóico de la misma. e hecho e*isteuna estrecha relación entre el rAimen hidrolóico ! dichoselementos, de ah# -ue su conocimiento sea de ran utilidad

pr)ctica, pues al esta+lecer relaciones ! comparaciones de

eneralización de ellos con los datos hidrolóicos conocidos,se pueden determinar indirectamente los %alores hidrolóicosen secciones o sitios en los -ue alten datos, o +ien donde

por causas isior)icas o económicas no sea acti+le lainstalación de estaciones hidromAtricas.

$rea de la Cuenca total : 1H,JG Qm.

9er#metro. Corresponde a la lonitud de la l#nea di%isoriade auas, se mide en Qm. 9ara las respecti%as cuencas se

o+tu%ieron los siuientes datos utilizando el cur%#metro:

9er#metro Cuenca =. 0a ?r#a &a +ocatomaM,D Qm.

En cual-uier situación, as# se tenan datos en el sitio deestudio, con el in de esta+lecer la ainidad hidrolóica entre 9er#metro Cuenca Q. 0a 8etacuencas compara+les o en el sitio -ue no se tenan datos sede+en estudiar una serie de caracter#sticas #sicas -ue sonlas siuientes: 9er#metro Cuenca 8otal

: D,FD Qm.

: FN,MD Qm.

$rea. El )rea de una cuenca es la supericie encerrada por la l#nea de delimitación -ue corresponde a la di%isoria deauas de la misma. 3e e*presa en Qilómetros cuadrados.

0a di%isoria, es la l#nea -uA separa las auas -uAsupericialmente llean al punto estudiado de las -uA

pasar#an a otras cuencas. Esta l#nea se traza +ajo lossiuientes criterios:0a l#nea di%isoria corta ortoonalmente a las cur%as de ni%el.

Cuando la di%isoria aumenta su altitud corta a las cur%asde ni%el por su parte con%e*a ! cuando la di%isor#a disminu!ede altitud corta a las cur%as de ni%el por su parte cónca%a.

0a l#nea di%isoria nunca de+e cortar un r#o, arro!o o-ue+rada e*cepto en el punto -uA -ueremos o+tener sudi %isoria.

El %alor del )rea es importante desde %arios puntos de %ista:3u %alor sir%e de +ase para el c)lculo de otros elementos.4eneralmente los caudales crecen a medida -ue aumentael )rea de la cuenca.0a primera -uA esta deinida por la cuenca de la -ue+rada0a ?r#a hasta el sitio de +ocatoma, ! la seunda un )reatotal -uc comprende las cuencas de las -ue+radas 0a ?r#a !0a 8eta hasta el sitio donde est)n localizadas las estaciones9almasoriano ! Canelos, %Aase ?iura .J.

0as )reas de las cuencas se determinaron utilizando plan#metro aceptando un error de m)s o menos el JU,

(idiendo en planchas cartor)icas del I4$4, escala1:.DDD se o+tu%ieron los siuientes resultados:

0a ?iura .M, muestra el )rea ! el per#metro de las cuencasen estudio. 0os datos para la determinación de dicho perilse tomaron de planchas cartor)icas del I4$4 en escala:.DDD,! se o+ser%an en la iura .M

?i..M 9eril topor)ico =ue+rada 0a ?r#a

?orma de la cuenca. 0a orma de la cuenca se toma siempreso+re la pro!ección horizontal ! puede conce+irse -ue aectalas caracter#sticas del caudal del r#o. En cuencas laras anostas pueden esperarse per#odos de caudales m#nimos

+ajos, mientras -ue en cuencas circulares los caudales por lo eneral son altos.

El coeiciente -ue determina la orma de la cuenca es elcoeiciente de compacidad.Coeiciente de Compacidad. El coeiciente de compacidad&%Aase ta+la .1, est) dado por la siuiente órmula:

Q "" Coeiciente de Compacidad.

i Indice de 4ra%elius, ! es la relación entre el )rea de unc#rculo e-ui%alente ! el )rea de la cuenca.

i p_/W $rea de la Cuenca

R /adio del c#rculo e-ui%alente, es la relación entre el per#metro de la cuenca ! dos %eces p.

$rea de la Cuenca =. 0a ?r#a &a +ocatoma enca $rea 9er#metro R Q

11,D Qm.

0a ?r#aQm

11,DQm.M,D

Qm.N,FJ ,DH 1,MM

8otal 1HJG FNMD 1D NH 1 H1 1JN

$rea de la Cuenca =. 0a 8eta NJ,1G Qm. 8$20$ .1 Indice de compacidad.



MF



~ ..

ARE $ CUENCA T$TAL' Q,: I~

PERETR$ CUENCA TQTAL : +G.H0 *I.

O

N o~, i; N

--?-----,.- ,,,----- -:, j --ESCALA 1:00.000

?i..M Caracter#sticas isior)icas de las cuencas. 9eril l+por)ico

3i Q 1,DD a 1, 0a orma de la cuenca es redonda a cuenca. Este #ndice se deine por:

o%al redonda.

3i Q 1, a 1,D 0a or ma de la cuenca es o%al redonda ao%al o+lona.

3i Q 1,D a 1,G 0a orma de la cuenca es o%al o+lonaa rectanular o+lona.

!' D, J1 &' Hl < / DDD @ @ " ,/ g0 & # .' D.C

$# < W1.DDD

e acuerdo con los #ndices o+tenidos se tienes -ue la ormade las cuencas es o%al r edonda a o%al o+lona.

Ip Indice de pendiente.

6Indice de 9endiente. Este #ndice es un %alor medio de lasierencia entre un par de cur%as de ni%el.

pendientes ! se deduce del r ect)nulo e-ui%alente, dichorect)nulo tiene el mismo per#metro la misma )rea de la

2 ?racción de la supericie total de la cuenca,compr endida entr e las cur %as, se o+tiene de la r elación del

MG

1,./)< l& 1



)rea entre cur%as de ni%el ! el )rea total. 3 ? 1H,JG Qm

0 0onitud del lado ma!or del rect)nulo 9ara la cuenta total se o+tu%o el siuiente %alor:e-ui%alente.

l 0onitud del lado menor del rect)nuloe-ui%alente.

El rect)nulo e-ui%alente es un rect)nulo -ue tiene lamisma supericie de la cuenca, como se e*plicóanteriormente. $dicionalmente posee el mismo #ndice decompacidad e idAntica repartición hipsomAtrica. EstemAtodo, trata de una transormación puramente eomAtricade la cuenca en un rect)nulo del mismo per#metro,con%irtiAndose las cur%as de ni%el en rectas par alelas allado menor, siendo estos lados la primera ! la Lltimacur%a de ni%el, %Aase ta+las . ! .J.

0 G,N Qm.e la misma orma, con los siuientes %alores:

le 1,MM3 11, Qm

9ara la cuenta de la =. 0a ?r#a se o+tu%o el siuiente %alor:

0,1N Qm.

9ara o+tener el %alor del lado menor del rect)nuloe-ui%alente se aplica la ormula:El %alor de la lonitud del lado ma!or del rect)nuloe-ui%alente est) dado por la siuiente órmula:

^FDD1NDD 11,JM 1H,JG D,DND1NDDDDD DJJ 1HJG DDD1G

8$20$ . ?racción de supericie de la cuenca total.

0oo

Ieoo

S=

0onitud del lado ma!or del rect)nulo, en Qm.Indice de Compacidad de la cuenca en estudio.3upericie de la cuenca en estudio, en Qm•

8$20$ .J ?raecióu de supericie cuenca =. 0a ?r#a.

El %alor de la lonitud del lado ma!or del r ect)nuloe-ui%alente est) dado por la siuiente órmula:

/eemplazando en la ormula, con los siuientes datos:

le 1,JN3 ;;;;1:H,JG Qm

9ara la cuenta total se o+tu%o el siuiente %alor:

0 G,N Qm.e la misma or ma, con los siuientes %alor es:

le ? 1,MM3 11, Qm

9ara la cuenta de la =. 0a ?r#a se o+tu%o el siuiente %alor:

L ? ,1N Qm.

9ara o+tener el %alor del lado menor del rect)nuloe-ui%alente se aplica la ormula:

08e

S=

0onitud del lado ma!or del rect)nulo, en Qm.Indice de Compacidad de la cuenca en estudio.3upericie de la cuenca en estudio, en QmE.

/eemplazando en la ormula, con los siuientes datos:

le ? 1,JN

MN

Cuenca $rea $rea 2. i%el Qm 8otal

Qm

FDDNDD F.HJ 1H,JG D,DJNDD1DDD J,J 1H,JG D,11NH1DDD1DD JF,1G 1H,JG D,1N1^DD1MDD FN,DD 1H,JG D,JMNM1MDD1FDD MH.JG 1H.JG D,G

Cur%a i%el $rea $rea 2.Qm 8otal

Qm

1.DDD1.DD 1,NF 11,D D,11MF1.DD1.MDD MH,MH 11,D D,MM111.MDD1.FDD JG,1 11,D D,JJ1F1.FDD1.NDD 1, 11,D D,1DNH1.NDD.DDD D,M 11,D D,DDJG



0os %alor es de, la ta +la anterior se representan el la ?iura 1, entrando a dicha iur a con el DU, seo+tiene -ue la ele%ación media de la cuenca total es de: lAlO m.s.n.m.

.000 0,00 D,DD

1G00 D,M D,JG,DDD D,DD D.DD

1.FDD 1,+1 11,H 1.NDD D,J D,11J1.FDD 11,+ .HN

1.MDD H,G MM,MD 1.MDD F1,DF I.

1.00 HH,J1 NN,1 1.DD 1H,DF FF.D1.000 1F,J NM,F

1.000 11,0 100,00 NDD 1NN,MF HF,MFDD 1H,JH 100,00

8$20$ .. Cur%a llipsomAtrica de la Cuenca =. 0a ?r#a 8$20$ .M. Cur%a 6ipsomAtrica de la Cuenca 8otal

?i.

",..

1.F Cur%a hipsometrica Cuenca =ue+rada ?r#a

1 0onitud del lado menor del rect)nuloe-ui%alente, en Qm.

le Indice de Compacidad de la cuenca en estudio.3 3upericie de la cuenca en estudio, en Qm.

e la cual se o +tu%ieron los siuientes %alor es:

0os anteriores %alor es anter iores se o +tu%ier on par acompro +ar las siuientes r elaciones:

L@ D,_9; 0_1 3

0 0onitud ma!or del rect)nulo, en Q m.1 :;;;0onitud menor del rect)nulo, en Q m.

Cuenca totalCuenca =. 0a ?r#a

. G,1FQm

.- ,0+*I

9 9er #metr o de la cuenca, en Qm .3 3upericie de la cuenca, en Qm.

MHatos para la cuenca total:



0 G,N Qm.1 ? G,1F Qm.9 FN,MDQm.3 1H,JG Qm.

JM,MM Qm. $pro*. JM,D Qm.; 1H,J Qm $pro*. 1H,JGQm

atos para la cuenca =. 0a ?r#a:0 ,1N Qm.1 ? ,DF Qm.9 M,D Qm.3 11,D Qm.G,M Qm. $pro*. G,1D Qm.; 11,J Qm $pro*. 11,DQm/eemplazando los %alores o+tenidos anteriormente, en laórmula del #ndice de pendiente, se hallaron:Cuenca total: Ip D,DDCuenca =. 0a ?r#a: Ip D,1NG

Cur%a 6ipsomAtrica. /epresenta la supericie dominada por encima de cada cota, por lo tanto caracteriza en ciertomodo el relie%e ! deine la ele%ación media de la cuenca,%Aase 8a+las .M ..

9ara su o+tención, primero se miden las )reas entre cur%asde ni%el con plan#metro, despuAs se halla el porcentaje de)rea entre dichas cur%as con respecto al )rea total de lacuenca. 6echo esto se r)ica el porcentaje en el eje de las

a+scisas ! la ele%ación en el eje de las ordenadas.?inalmente se entra a la iura con el DU -ue determinala ele%ación media de la cuenca.

.J caracter#sticas hidrolóicas de la cuenca

Con el estudio de Astas caracter#sticas se pretende conocer los aportes de la cuenca ! determinar el caudal disponi+leen el sitio de captación, con el in de compro+ar -ue Astecaudal sea ma!or al caudal de diseBo, para as# determinar sies necesario o no la construcción de una o+ra derepresamiento.

.J.1 Cur%a de duración de caudales mediosmensuales.

Esta cur%a representa el porcentaje de tiempo durante elcual un determinado %alor de caudal es iualado o e*cedidodurante un per#odo de tiempo.

El procedimiento para ela+orar la cur%a es el siuiente:

3eleccionar la unidad de tiempo a utilizar dependiendodel tipo de estudio.

rdenar los %alores de caudal de ma!or a menor !encontrar la amplitud, as#:

$ =ma!or =menor

=

",5/ ••, 1S.0

'M.DC,A.U;H4..~A')C.• 1,i, I.1~ - .: 'U

"'= CA#JAL MFD.' 01%%2% mWu ~Q,$ U

1/ C:,$7$l" 1.111111.~ I.4 IJB.'8Q ~ 3lG".~ / 44

CAU$AL • . .. I/.. , ~ \&1.D' ~ /

1D.D

D.D

',D

',D

$1'/.'.i

..,iV::E .... ~18 .. 0 ) ........11

..l.lO=l'nt'nn.h4I'UI$~i0~

334)))) %4 5

?i..G Cur%a duración caudales medios

D.D

o 10.D 100

mensuales de la =ue+rada ?r#a

D

Caudales ' E%entos E%entos ?recuencia $umuIadam.1Wse. $cumulados

1F,DD1F,HH 1 1 D,J1

..



1,&T1,HH 1 D,F1M,DD1M,HH D,F1J,DD1J,HH M F 1,NF1,DD1,HH 11 J,M11,DD11,HH M 1 M,FF1D,DD1D,HH H H G,MH,DDH,HH 1N M 1J,DMN,DDN,HH FM 1H,NNG,DDG,HH 1G N1 ,1FF,DDF.HH JM 11 J,G1,&T,HH JN 1J MG,M,DDM,HH 1 DM FJ,JJ,DDJ,HH D M GN,NN,DD,HH J JDG H,JM1,&1,HH 1 J 1DD.DDD,DDD.HH $ J 1DD,DD

8a+la .F. Cur%a de duración de caudales medios mensualesde la -ue+rada. 0a r#a

+tener el inter%alo de clase. ?ijar el l#mite interior de cada clase, teniendo en cuenta-ue Aste sea menor -ue el interior de la serie. einir el l#mite superior e inerior de todas las clasesconsideradas. 7+icar cada uno de los e%entos de la serie dentro de suclase correspondiente. Calcular los e%entos acumulados, empezando por ele%ento correspondiente a la clase ma!or.

E%entos acumulados?recuencia de e%entos IIIIIIIII

n. total de e%entos Ela+oración de la cur%a de duración considerando en eleje T la recuencia de e%entos acumulados o porcentaje detiempo ! en el eje = el l#mite inerior de cada clase. Esta cur%a determina el caudal ()*imo, (edio ! (#nimoentrando con el ,GU, D,DU, HG,U, respecti%amente por con%ención.

9ara la ela+oración de Asta cur%a. %Aase ?iura .G, seutilizó la inormación del IE$( e*istente de laestación 9almasoriano &JDGD1, de %alores medios

mensuales de caudal. <er ta+la .

e la cur%a de duración, ?iura .G, se o+tu%ieron lossiuientes caudales:

Caudal ()*imo e 1.1D mJWse

mJWseVV. 0oVV. &0oa 0oe 11 1DM1M D1JDNJ1 NFD DHJM DDFMH GDD DNM1 DDGJFJ FDD DGGN DDDHGDM .D DG1FD DDD1J

MD DFJ DDDDGDF J,HD DH11 DDDGNG J DD1 DDJDMHN GD DMJ1M DDF1FH DD DJD1D D1MJM1

suma FGHGD D1MJM1

8$20$ .G atos 9ara la determinación del @ndice de%aria+ilidad

Caudal (#nimo ? 1,FD (JWse

Caudal (edio :o M,ND mJWse

e la cur%a de duración, se deduce el %olumen deescorrent#a -ue corresponde al )rea +ajo la cur%a, el cual esel siuiente:

% M,F1 < 1DH mJ

0a pendiente de la cur%a se cuantiica por medio del @ndicede %aria+ilidad -ue corresponde a la des%iación est)ndar delos loaritmos de los caudales o+tenidos cada 1DU. Este se

deduce de la siuiente ormula, %Aase 8a+la .G.

((log.Qí_log.Q) .! i %& (' "1)

I% lndice de %aria+ilidad.=i ? Caudal correspondiente a cada inter%alo de tiempoo+tenido de la cur%a, en mJWse.Q 3umatoria de los loaritmos de =i.

Lmero de datos.

$plicando la anterior ormula se o+tiene:

3i I% menor D,D, +ajo, rAimen alu%ial o %alle.3i l% entre D,D ! D,MD, medio, rAimen alu%io torrencial.3i I% ma!or D,MD, alto, rAimen torrencial.Como el lndice de %aria+ilidad dio D,J entonces elrAimen de la cuenca es ali%io torrencial.

.J. 9recipitación media mensual.

$l no e*istir estaciones meteorolóicas dentro de lascuencas en estudio, se raicaron los datos de ele%ación! precipitación o+tenidos del 8E$(, de las estacionesclimatolóicas %ecinas a las cuencas, &3anta /osa JDDJ: ele%ación FD m, precipitación media mensual 1,N1N mm!

1



canelos JDD : ele%ación 1.DD m, precipitación mediamensual .MNM,N mm. 9osteriormente se entró a la ?iura.N con la ele%ación media &pre%iamente o+tenida de la cur %a6ipsomAtrica de cada una de las cuencas, se procedió ahallar su precipitación media mensual, como se o+ser%a enla ?iura antes mencionada.

+teniAndose los siuientes datos:

Cuenca total &=. 0a ?r#a la 8eta ;;;; .GMD mmCuenca =. 0a ?r#a .N mmEsta metodolo#a se utiliza solo para o+tener un %alor medio. El mejor procedimiento es conseuir plano deiso!etas para determinar el %alor de la precipitación mediaen cada uno de los puntos.

.J.J $porte ! caudales medios.

9ara estimar las aportaciones medias en puntos en donde

no e*isten series de caudales, se utilizan los siuientesmAtodos:

El mAtodo de la órmula de 2ecerril, de Qeeler ! el de6eras, con los cuales se o+tienen los %alor es medios en los puntos necesarios.

Es necesario cali+rar los coeicientes para las condicionesreionales.

9ara aplicar los siuientes mAtodos es necesario determinar el aporte en la cuenca 2.

Cuenca $ ;;;;Cuenca =. 0a ?r#a.Cuenca 2 ;;;;Cuenca 8otal &=. 0a ?r#a ! =. 0a 8eta.

$9 ;=m

9or lo tanto

$92 ;;;;=m2

$92;;;;$porte cuenca 2, en 6mJ, durante un aBo.

Q46 ;;;;Caudal medio, en $m' ,()o

3eLn inormación del 0E$(,el caudal medio mensualreistrado en la estación 9almasoriano &JDGD1 es de:,M mJWse.

$92;;;; 1G1,NG 6mJ

.J.J.1 ?órmula de 2ecerril.

A ;;;; K* +ia $portación espec#ica en mm.9 ;;;;9recipitación media mensual de la cuenca,en mm. Q

; Coeiciente -ue depende del clima de la reión.

Inicialmente se halla la aportación espec#ica de cuenca 2:

a2 ;;;; $92W32

a2 $portación espec#ica de la cuenca 2, en mm

$92 ;$porte total de la cuenca 2, en

$m' 1 - 6mJWaBolano

32 ;;;;3upericie de la cuenca 2, en 6m•

atos:$92; 1G1,NG 6mJ32 ; 1H.JG 6mE

$plicando la órmula:

a2 ;;;;NGH,G mm

7na %ez conocido el aporte espec#ico de la cuenca 2 ! su precipitación media mensual -ue es iual .GMD mm., sedespeja el coeiciente *:

Q2 ? D,DDF1J

9or condiciones climatolóicas e*istentes en las doscuencas -ue son mu! similares, se adopta:

*A?*2

$plicando la órmula de 2ecerril para la cuenca $:a$ Q$_9$J1a$ ? $porte espec#ica de 3 cuenca A, en mm.*A Coeiciente, iual a D,DDF1.9$ 9recipitación de la cuenca $, en mm. iual a .Nmm.

/ealizando las con%ersiones necesarias el caudal medio de a$ HD,HG mmla cuenca 2 es iual a:

=m2 1G1,NG $m' añoCon el dato anterior la supericie de la cuenca $ iual a11.D 6m, se halla el aporte total de la cuenca:

$plicando la relación $9 =m A" A 1DJ,JJ.H m'

()o



/ealizando las con%ersiones:

1

m A ? ,08m seg,

.J.J. ?órmula de Qeeler.

A PP-*a $portación espec#ica, en mm.T Cceiciente -ue %ar#a entre D,H1,D.

$doptando8 D,H

9 ;;; 9recipitación media mensual de la cuenca.en mm.Q Coeiciente de Q cclcr.

atos:

$92 1G1,NG 6mJ92 .GMD mm32 :? 1H.CJG6m

+teniendo:

e2 D,J1

El coeiciente de 6eras para la cuenca $ se halla demultiplicar e2 por un coeiciente de transporte, deinido por la siuiente órmula:

K < 1+ A ) @ (le A ). )

AH [" le#

Q$2 :? Coeiciente de transporte.Ip Indice de 9endiente.

a2 892

NGH,G mmD,H.GMD mm

le Indicc de Compacidad.

atos:

espejando el coeiciente de Qeeler :

Q2 1.GJ,N

7na %ez hallado el coeiciente Q2, se reemplaza en la

órmula de aportaciones con los siuientes datos:

Ip$ :?

Ip2A

2

Entonces:

D,1NGD,DD1,MM1,JN

Q$ ;? 1.GJ,N; T D,H; 9$ ? .N mmQ$2

? D,HG11 e$; e2 < Q$2

e esta orma, se o+tiene el %alor de la aportaciónes peciica para la cuenca $:a$ HFD,MG mmCómo en el mAtodo de 2ecerril, el aporte total es iual a laaportación espec#ica multiplicada por la supericie de lacuenca. e este modo se o+tiene el %alor de:

$9$ 1DG,GF 6mJ

=m$ $9$WaBo

9or lo tanto:

=m$ J,M mJWse

.J.J.J ?órmula de "eras.

$9 9_e_3

$9 $porte en 6mJ.P 9recipitación, en mm.3 3upericie en 6m•e ? Coeiciente de 6eras.

9or consiuiente:

e$ D,J1

$plicando la órmula de 6eras, se deine el aporte para lacuenca $ con los siuientes %alores:

9$ .N mm3$ 11.D 6mE

entonces:

$9$ ;:;;HN.NHJ 6mJ

seg.

9ara hallar el caudal medio deiniti%o, se puede tomar los%alores medios o+tenidos por los tres mAtodos anteriores se saca un promedio de ellos.

e la órmula anterior, se despeja e2 con los siuientesdatos:

&[&E



J

$Bo Caudal &mJWse n ?

0os %alores de la ta+la .H se 4raicaron en papel um+el !se hallan los caudales m)*imos para un periodo de retornode :1D aBos.

1.HHD ,ND 1 .J. Caudales, (#nimos (ensuales de la Cuenca1.HNH ,HD F 8otal.1.HFF N,GM J 1D1.HG1.HG

M1,DDM,FD

M

1M1N

0a inormación para la ta+la .H de la serie de caudalesm#nimos mensuales, se o+tu%o del lE$( estación 6idrolóica

1.HGF MH,DD F 9almasoriano &JDGD 1.1.HNF ,JF G F1.HGM ,DD N JD El caudal se ha ordenado de ma!or a menor, de las mismas

1.HNJ G,FF H JM series -ue se tomaron para realizar la ta+la de caudales

1.HNM FF,F1 1D JN m)*imos mensuales. 3e numera su respecti%a posición se

1.HFG FG,H 11 M halla su pro+a+ilidad de ocurrencia.

1.HFM G1,D 1 MF

1.HNG G,DD 1J D1.HNN G,DD 1M M

F i/ ('21)

Astos se raicaron enaudales

Bos.m#nimos para

8$20$ C.N. +tención de Caudales(ensuales.

9or lo tanto el caudal medio para la Cuenca A iual a:

= m$ h "

',[N

#"s

..eg$

.J.M Caudales ()*imos (ensuales de la Cuenca 8otal.

9ara la o+tención de la 8a+la .N, se tomó la inormacióndel IE$(, correspondiente a caudales m)*imosmensuales, Estación 9almasoriano &JDGD1.3e ordena el caudal de menor a ma!or de las series m)srepresentati%as, se numera la posición de cada caudal ! sehalla su respecti%a recuencia.

3 ? ((0# l)4 ) < 1DD?

? ?recuencian Lmero de posición

Lmero de datos ! datos.

.J.F 6istoramas de Caudales ()*imos, (#nimos !(edios (ensuales.

Estos 6istoramas permiten raicar el comportamiento delcaudal a lo laro de todo el aBo, conociendo las Apocas decrecidas de m#nimos caudales, mu! Ltiles para proramarlos meses en donde se construir)n las o+ras.

$l no e*istir una estación en el punto de +ocatoma, como seindico anteriormente, se procedió a aplicar el mismo mAtodoutilizado para hallar caudales m)*imos ! m#nimos mensualesen el sitio de captación, es decir la tendencia de rendimientosdecrecientes:

/=W$

/ /endimiento de la cuenca, en mJWseWQm.

= Caudal, en mJWse.

$ $rea de la cuenca, en Qm.

1.HGG N,MD 1 N % _ (& < 1DDWWW

1.HGN NG,D 1F1.HGH NN,DD 1G FF1.HF 1DD,DD 1G GD 9 9ro+a+ilidad de ocul8eneia.

1.HG1 11,DD 1H GM N Lmero de posición.

1.HN 1,DD D GN Lmero de datos, datos.

1.HND 1H,DD 1 N1.HN1 1H,DD NF1.HN 1JH,JD J HD $l iual -ue los caudales m)*imos,

1.HGJ 1,DD M HM papel 4um+el ! se hallaron los c

1.HGD HD,DD HN per#odos de retorno de , 1D = a

=min. 9ara aBos 1,M mJWse()*imos =min. 9ara 1D aBos 1,1D mJWse

=min. 9ara aBos 1,FM mJWse.



M

$Bo Caudal &mJWse n M

1.HHD ,ND 1

1.HNH ,HD F

0os datos escoidos para tal in ueron tomados de la estación9almasoriano, corres pondientes a

los %alores m)*imos, medios m#nimos de caudales

mensuales.

1.HG M,FD 1N1.HGF MH,DD F 1.HNF ,JF G F1.HGM ,DD N JD1.HNJ G,FF H JM1.HNM FF,F1 10 JN1.HFG FG,H 11 M1.HFM G1.D 1 MF1.HNG G,DD 1J D

1.HNNG,DD

1M M1.HGG N,MD 1 N

0os datos o+tenidos se o+ser%an en la 8a+la .1 donde serepresentan los 6istoramas de caudal m)*imos, m#nimos medios res pecti%amente

.M Estudio hidrolóico en cuencas donde no e*istandatos

.M.1. I8/7CCI

En esta parte se presenta una metodolo#a de los tra+ajos arealizar en la eta pa de acti+ilidad en cuencas donde no

e*isten datos directos so+re la cuenca.1.HGN1.HGH

NG,DNN,DD

1F1G

FFF

.M.. /ecopilación de la inormación

1.HF 1DD,DD 1N GD1.HG1 11,DD 1H GM 3e r eco pila inor mación cartor ) ica en el Instituto1.HN 1,DD D GN 4eor ) ico $ust#n Codazzi &I4$C en escalas 1:1.HND 1H,DD 1 N .DDD 1 : MDD.DDD;1.HN1 1H,DD NF / eionales, de estaciones cercanas de cuencas %ecinas1.HN 1JH,JD J HD con caracter#sticas similares a las de una cuenca en estudio.1.HGJ 1,DD M HM1.HGD HD,DD HN 3e r elacionan los r eistr os de precipitación total mensual,

8a+la .H Caudales (#nimos (ensuales

CAUDAL

,,,,"W •• D' 1...,

1MD

U

1DD

.0

.0

40

DD

"l .. .. .. • &

.. ;

"ESES

?iura o . J 6istorama de Caudales m)*imos (ensuales

1.HFF N,GM J 1D1.HG M1,DD M 1M

la pr ecipitación m)*ima mensual en M hor as, latemper atur a media mensual, la e%apor ación total mensual



! los %alores de +rillo solar total mensual, tomados de dichasestaciones ! se muestra el mapa de localización de lasestaciones hidromAtricas ! meteorolóicas.

3e caracteriza 0a zona del pro!ecto de acuerdo con la plu%iosidad, ! an)lisis del clima. 3e analiza la precipitación

anual media, la temperatura media, el %alor de la humedadrelati%a, la e%aporación ! el +rillo solar de la zona.

$dem)s se recopila ! utiliza inormación de la etapa de9reacti+ilidad .

• 0ocalización descripción de la cuenca

3e analiza desde el punto de %ista isior)ico eneral, lacota de nacimiento del r#o, el )rea de drenaje ,la %ariaciónaltitudinal, pisos tArmicos ! clim)ticos as# como por sus

ecosistemas correspondientes.El rAimen de caudales se caracteriza por los per#odoshLmedo ! seco.

• /ecursos empleados

0a inormación principal, +ase para la ela+oración de losestudios se o+tiene en entidades u+ernamentales, tantonacionales como departamentales !municipales, +i+liotecas pL+licas, inormantes particularese inormación +)sica, primaria de campo.

• 6idrolo#a

El an)lisis hidrolóico tiene como o+jeto determinar ladisponi+ilidad de aua, en los sitios de los pro!ectos, para3 eneración de ener#a elActrica, teniendo en cuenta latotalidad de la inormación hidrolóica disponi+le; adem)sse de+en estimar los caudales de creciente de dierentes pro+a+ilidadesde ocurrencia ! los %olLmenes desedimentos.

3e de+e estimar los caudales medios multianuales, loscaudales m)*imos de dierentes pro+a+ilidades deocurrencia ! la duración de estiajes.

• Caracter#sticas morolóicas de la cuenca.

Con +ase en la cartora#a in%estiada se procede a deinir las caracter#sticas morolóicas de la cuenca, ! sedetermina el )rea de las cuencas ! otras %aria+les as#:

$rca de la cuenca $c, 0onitud del cauce principal 0e ,$ltura total de la cuenca 6, 8iempo de concentración 8e .

• Estudio de caudales

Con el in de conocer el comportamiento climatolóico del)rea de inluencia se hace an)lisis de la inormaciónhidrolóica de las estaciones consideradas.

3e realiza la complementación de las series por reresiónlineal teniendo como +ase el asocio de estaciones %ecinas.3e realiza el an)lisis de consistencia de dichas series paralo cual se hace necesario -ue las estaciones presentancondiciones de la misma naturaleza, se realiza un resumen

de caudales medios multianuales de cada alternati%a enmJW s ! el )rea en Qm• ! caudales m)*imos en mJW3con pro+a+ilidades del D.D1, D.1, I P MU , %olLmenesde sedimentos en (mJW $Bo, caudales mediosdiarios aseurados determinados de la cur%a deduración de caudales con porcentajes del ND HU, caudaldiario m#nimo en mJWs, duración de estiaje en meses! distri+ución porcentual de %olLmenes medios mensualesdentro del aBo en los sitios de posi+les desarrolloshidroelActricos.

.M.J. /eistros o+ser%aciones de campo del estudio

0os tra+ajos de campo de+en permitir o+ser%ar lascondiciones morornAtricas, isior)icas ! #sicas de lacuenca.

.M.J.1. Condiciones de co+ertura

3e analiza en porcentaje el estado actual de co+ertura de lacuenca, clasiicando zonas de pastos, deorestadas, dear+ustos, etc.

.M.J.. Condiciones topor)icas

esde el punto de %ista isior)ico eneral, el )rea de lacuenca de+e di%idirse en su+reiones, %ertiente montaBosa,zonas planas, pie de monte, cercan#a a la pla!a, etc.

.M.J.J. Esta+ilidad de la cuenca

3e de+e descri+ir las condiciones de cu+rimiento con%eetación ! los sitios de deslizamientos ! otros enómenoserosi%os para deducir la esta+ilidad.

.M.J.M. /Aimen de ni%eles m)*imos ! m#nimos

3e analiza el caudal diario m#nimo en el sitio de la toma !los caudales m)*imos se determinan mediante estudiosreionales %eriic)ndolos con el mAtodo del 3oilConser%ation 3er%ice. 3e de+e analizar para este tipo deo+ras el caudal correspondiente a dierentes periodos deretomo en alunas ocasiones ! de acuerdo con el rieso se puede utilizar de 1DD ó 1DDD aBos.

.M.J.. $oros sólidos l#-uidos

3e realizaran desde la etapa de 9reacti+ilidad. 3u utilidades para contrastar los mAtodos utilizados anteriormente !a-ue son medidas puntuales -ue arrojan mu! poea luz so+relas %ariaciones de estas %aria+les en el tiempo.

.M.M. Estudios climatolóicos



F3e presentan los estudios climatolóicos relacionados conla cuenca del r#o en estudio ..

3e analiza el comportamiento de la 9recipitación local !reional, las llu%ias en la reión determinando la %ariación

de la precipitación anual ! mensual. 8am+iAn latemperatura, humedad, e%aporación ! los %ientos.

.M.. Estudios hidrolóicos

El estudio hidrolóico se realiza con los siuientes o+jeti%os:

a. $nalizar la disponi+ilidad de aua en la cuenca, con elin de enerar ener#a elActrica con la pe-ueBa centralhidroelActrica.

+. 6acer el estudio de crecidas del r#o a la altura de los

sitios en -ue se han pro!ectado las o+ras de deri%ación.

c. /ealizar el estudio de sedimentos, para precisar la producción de Astos, patrones de depositación !eomorolo#a.

d. Esta+lecer la precipitación m)*ima pro+a+le & P.N.P.) Pel caudal m)*imo pro+a+le &C.(.9. para con estos precisarlos caudales de diseBo para las o+ras de des%iación, %ertederode e*cesos ! o+ras de descara..M..1. Caudales medios

3i no se dispone de inormación de mediciones en el r#o esnecesario analizar la aplicación de mAtodos de transerencia! eneración deterministica de datos hidrolóicos seLn lascondiciones clim)ticas de la reión. 3e lleó a la conclusiónde -ue, para las )reas montaBosas, lo m)s con%eniente erala eneralización de los rendimientos medios multianualesde las estaciones hidromAtricas e*istentes en cuencas%ecinas. Con apo!o de las caracter#sticas moromAtrieas; sehace uso de los mapas de iso!etas medias e isol#neas dee%aporación. para el +alance h#drico. de+ido a la alta casitotal de mediciones directas de caudal.

3e puede esperar -ue el c)lculo indirecto de caudales mediosrnultianuales, +asado en el mapa de isol#neas de rendimientosmedios no conduce a errores ma!ores del 10, seLn losan)lisis de errores realizados en el Estudio del 3ector deEner#a ElActrica &E3EE.

3e pueden ela+orar cuadros de caudales medios multianualesen los sitios de desarrollo hidroelActrico.

.M... Caudales m#nimos

0as cur%as medias de duración de caudales diarios se deinen

considerando -ue incluso en las pocas estaciones -ue hanuncionado entre J ! D aBos, relati%amente pocos aBosdisponen de series completas de caudales diarios . En

consecuencia no parece e*istir alternati%a dierente -ue lade aceptar como representati%os o medios t#picos las cur%asde duración con +ase en los %alores de caudales mensuales! diarios m#nimos promedios multianuales.

El an)lisis comparati%o de estas cur%as con lascorrespondientes ela+oradas en +ase en los %alores promediosde caudales diarios directos, lle%ó a la conclusión de -ueam+as cur%as son satisactoriamente similares en el inter%alocomprendido entre el DU ! el HU de recuencia.

9ara la ela+oración de las cur%as de duración de caudalesmedios diarios ue necesario conocer el orden de manitudde los caudales medios diarios m#nimos promediosmullianuales reionales. Estos %alores se pueden determinarmediante un coeiciente Q, cociente entre el caudal medio

diario m#nimo anual promedio el caudal promediomultianual del mes m)s seco; se trata de un coeicienteinerior a la unidad -ue permite o+tener el %alor diario deld#a m)s seco, por reducción del %alor mensual de estiaje.

8am+iAn se estima la duración apro*imada de los per#odosinteranuales de estiaje. para lo -ue se analizaron los caudalesmedios mensuales consecuti%os, -ue ueron ineriores a loscaudales anuales reionales de pro+a+ilidades estad#sticasdel HD U.

.M..J. Caudales m)*imos instant)neos

e+ido a -ue la inormación hidromAtrica directa de ni%eles! caudales m)*imos instant)neos es mu! escasa en todo el

pa#s las series con un m#nimo de J aBos de datos directosse encuentran solamente en alunas cuencas hidror)icas,se optó por ela+orar un estudio de escorrent#a m)*ima, concomparaciones a escala nacional.

3e de+en hacer an)lisis estad#sticos de las series de caudalesm)*imos instant)neos anuales ma!ores de 1 aBos,disponi+les en estaciones hidromAtricas, u+icados en lascuencas %ecinas.

9ara el an)lisis de recuencia de caudales m)*imos seutilizaran principalmente tres unciones de distri+ucióndierentes : 4um+el, 9earson III ?oster, ! 0o 9earson1lI.

0os an)lisis estad#sticos de las series de caudales m)*imosse complementan con an)lisis de precipitaciones m)*imasen M horas.3e de+en analizar las recuencias de las precipitacionesm)*imas reistradas en M horas. correspondientes a seriescon per#odos de reistro ma!ores de 1 aBos, mediante

distri+uciones del tipo 4um+el ! 9crson III ?oster,

Como complemento ! %eriicación de los an)lisis estad#sticosde las series de caudales ! precipitaciones m)*imos. se



Gela+oran hidróraos unitarios sintAticos. de acuerdoundamentalmente con los mAtodos de 3n!der ! 8a!lor !3chOartz, de tipo emp#rico.

$dem)s se estudia la relación entre los caudales m)*imosinstant)neos, calculados, para dierentes pro!ectos de

pe-ueBas centrales hidroelActricas recientes ! las )reas delas cuencas hidror)icas correspondientes.

3e o+tienen reresiones del tipo = rna*. < 9 8 &$,

%ersus )rea de la cuenca. 0as relaciones de eneralizaciónresultantes permiten estimar el orden de manitud de loscaudales m)*imos instant)neos anuales de dierentes pro+a+ilidades estad#sticas, en unción del )rea de la cuencahidror)ica.

3i es posi+le calcular el hidrórao unitario sintAtico para lacuenca del r#o en estudio ! eectuar el an)lisis de precipitación m)*ima pro+a+le con datos de las estacionescercanas a la cuenca se toma el orden de manitud o+tenidocon +ase en el mAtodo de 3oil Conser%ation 3er%ice,

.M..M Estudio de crecidas

El estudio de caudales m)*imos se realiza con el propósitode disponer de los %alores re-ueridos para el diseBo de laso+ras propuestas en el diseBo preliminar . para el r#o enestudio, -ue tenan relación con las crecidas o -ue pudieranser aectadas por ellas.

El an)lisis se realiza para dierentes ni%eles de pro+a+ilidadcon el in de orecer un panorama amplio para la toma elas decisiones en el diseBo preliminar.

(etodolo#a 3uerida

El mAtodo del hidrorama trianular del 3.C.3. tiene lassiuientes +ases:

Estimación del tiempo de concentración de la cuenca

9or medio de una órmula emp#rica; para esto se escoió laórmula de Qirpich, -ue ha sido pro+ada, +ajo condicionessimilares a la de la cuenca de estudio:

D 11 8c.3e ela+oran cuadros de an)lisis de reistro de

precipitación con duración en minutos.3e estima el tiempo al pico & 8p , -ue es el -ue tarda en

presentarse el pico del hidrorama a partir del momentoen -ue se ha!a iniciado la llu%ia; para ello se utiliza lasiuiente e*presión:

T+ ? 2,6T7

3e calcula el caudal pico del hidrorama unitario trianular,

por medio de la siuiente ecuación :

8+ ,FG 8p8r ? 8+8p.

. AQ

l 1,8T=i Caudal pico en mJ W s W mm.$ $rea de la cuenca hidror)ica en Qm8+ 8iempo +ase en horas.

3e determina la precipitación neta correspondiente al tiempomedio de retomo de interAs, o correspondiente al criterio de

precipitación m)*ima pro+a+le & 9(9 seLn el siuiente procedimiento:

9m: 929m

En la -ue:

Tm: Es la precipitación m)*ima pro+a+le & 9(9 .*: Es el actor de recuencia -ue se o+tiene de la cur%a

propuesta por (ej#a ! <illeas.T ! 3n: 3on el promedio ! la des%iación t#pica e lasm)*imas precipitaciones de M horas de duración, dispuestaen serie anual.

3e ela+oran cuadros de %alores m)*imos de precipitación

en M horas analizando la media ! la des%iación est)ndar.

3e de+e ajustar la 9.(.9. por duración, por-ue el tiempo deconcentración de la cuenca es dierente a M horas, por

Te 69

En donde:

NF01`

^ '$ .05 e*tensión de la cuenca hidror)ica

Estos ajustes se realizan apo!ados por las cur%as uni%ersales propuestas por la oranización meteorolóica mundial&(( en su pu+licación S(o JJ 4ine+ra,3uiza,1HGJ

8c : Es el tiempo de concentración en minutos

0 : Es la lonitud del cauce principal en Zilómetros

6 : Es el desni%el del cauce principal en metros.

3e selecciona el %alor de , -ue es la duración estimada de lallu%ia neta; al dar este paso se de+e cumplir la siuiente

condición:



C)lculo de la precipitación m)*ima pro+a+le neta:

9or el mAtodo de las cur%as numeradas del 3.C3. se

e*ie en primer luar, escoer la cur%a ;<e se %a a

utilizar. 3e de+e tener en cuenta el tipo ó tipos de suelos delterritorio, su pendiente ! su co+ertura %eetal.

N3e calcula la precipitación m)*ima, ajustada para lascondiciones de la cuenca del r#o estudiado correspondiente

a 1DD,DD,1DDD ! 1D.DDD aBos, como periodo de retomo.

$plicando la ecuación de 4um+el:

(9 9o e 3(9) e

3e realizan cuadros de precipitación m)*ima ajustada paradierentes per#odos de retomo

.M.F 3edimentos

0as mediciones puntuales espor)dicas propor cionaninormación mu! reducida. Como +ase para la estimaciónde los %olLmenes promedios multianuales de sedimentos seutilizan datos directos de la reión. Esta Inormación +)sicaes eneralmente escasa, no solamente por el nLmero reducidode secciones de medición sino adem)s por-ue la ma!or#a delos proramas de mediciones son mu! recientes. 3inem+aro, mediante la relación entre los %alores mediosanuales de concentraciones o caras de sedimentos ensuspensión ! los caudales correspondientes se loran o+tener

%alores apro*imados de car as medias multianuaes desedimentos en sus pensión; estos %alores se reier en al ordende manitud es perado del %olumen -ue puede acumular seen per#odos ma!ores de D aBos.0as transer encias a los sitios sin mediciones se hacen por an)lisis cualitati%os de similitud de actores isior)icosenAticos del rAimen de sedimentos &eomorolo#a,eolo#a, suelos, cu+rimiento %eetal, erosión ! pendientes.

9ara transormar los %alores de cara en %olLmenes seconsideró un peso por unidad de %olumen promedio

apro*imado de 1.J. $dem)s como las mediciones de arrastre! de sedimentos de ondo ! de saltación no estu%ieron

dis poni+les, se puede considerar -ue los %olLmenes de ondoconstitu!en un 05=Y, ) adicional de los %olLmenes desuspensiones..M.GConclusiones

Es necesario e%aluar el tipo de estudio hidrolóico a realizar dependiendo de la escala del pro!ecto &9icocentrales,(icrocentralcs, ! 9e-ueBas centrales 6idroelActricas ! deltipo de inormación e*istente.

0os estudios de hidrolo#a de+en permitir disponer de unorden de manitud para el caudal del HU del tiempo,

caudales m#nimos, ! caudales de diseBo.

<arios mAtodos, del 3oil Conser%ation 3er%ice, de 4um+el !an)lisis reional, permiten esta+lecer un rano para elcaudal m)*imo -ue se utiliza el diseBo del %ertedero.

En la determinación del %olumen anual pro+a+le desedimentos se puede utilizar una metodolo#a comparati%ade an)lisis reional.

.M.N 2i+liora#a

(anual de mini ! micro centrales hidr)ulicas. 4u#a para desarrollo de pro!ectos. lnterrncdite 8echnolo!e pelopment 4roup, 1HH. 9erL.

Inorme de acti+ilidad 9e-ueBa Central6idroelActrica de 8im+i-ui epartamento del Cauca.Ela+orado por E?E ltda para ICE0. 1HH

Inorme inal de diseBo (inicentral de 3an 0ucas3ur de 2ol#%ar Ela+orado por el 4rupo de 6idroelectricidaddelIE$. 1HHM.



H



C$9I870 F.2/$3 6I/R70IC$3

Introducción

En este capitulo se descri+en las principales o+ras hidr)ulicas

de una Central hidroelActrica ! la metodolo#a suerida para realizar sus diseBos.

F.1 Captación

3e denominan o+r as de toma o de captación a toda estructurahidr)ulica construida so+re el cauce de un r#o, con el in decaptar o de deri%ar el aua necesaria -ue para los pro!ectosde 9C6 ser) utilizada en la eneración de ener#a;impidiendo -ue el caudal de diseBo sea e*cedido durantelas crecientes ! e%itando -ue entren materiales sólidoscomo ramas o piedras -ue pueden causar o+strucciones

posteriores. 0as o+ras de captación de+en u+icarse en untramo recto, de no ser posi+le esto, se localizan en la partee*terior de una cur%a, !a -ue por all# es donde tiende airse el aua en las Apocas de %erano, aseurando as# sucaptación. $dem)s se e%ita la penetración del material deacarreo, -ue cuando ha! crecientes se deposita en la pmieinterior de dicha cur%a. El terreno donde estar) la +ocatoma, de+e ser lo m)s irme ! esta+le posi+le, para -uela erosión no pona en peliro de destrucción las o+raso se presenten pro+lemas de sedimentación a laentrada de la rejilla. 9ara e%itar esto Lltimo escon%eniente -ue en la zona de emplazamiento la pendiente

promedio estA entre el ! el 1.En resumen los par)metros -ue se tienen en cuenta parau+icar la +ocatoma ! diseBarla de la mejor orma, son:$seurar la deri%ación permanente del caudal de diseBo.Captar el m#nimo de sólidos disponer de mediosapropiados para su e%acuación.9ro%eer de un sistema adecuado -ue permita el paso delasa%enidas. -ue tienen ran cantidad de sólidos ! materiallotante.7+icar la o+ra en un luar -ue presente condicionesa%ora+les desde el punto de %ista de uncionamientohidr)ulico ! de acilidades de construcción.9resentar auas a+ajo suiciente capacidad de transporte para e%itar la sedimentación.9ara construir !a sea la +ocatoma lateral o la de ondo sede+e analizar cual-uiera de las siuientes alternati%as: 8omar el aua directamente del r#o sin construir presaderi%adora, utilizando una cur%a del r#o, cuando el caudal !la topora#a lo permiten. Esta ser#a la alternati%a m)seconómica ! se constru!o en la 9C6 de 3anta /osa2ol#%ar uncionando correctamente. iseBar ! construir presa %ertedero tipo Creaer es de lasmas utilizadas en Colom+ia &Cali 1, Cali . 3ue%a 1,3ue%a

, 4acheta, etc ! tiene 3 %entaja -ue la presa ! %ertederoest)n en la misma estructura se pueden uti lizar losmonoramas de ozaZi como prediseBo ! un ejemplo de

los c)lculos se muestran en el ac)pite F.1.1. diseBar ! construir presas de tierra cuando lascondiciones topor)icas, eolóicas ! disposición de

materiales lo permitan, se muestra un ejemplo en elac)pite F.1. iseBar construir presas deri%adoras de madera cuandosea posi+le

F.1.1 iseBo del %ertedero creaer. &en concreto ciclópeo).

Este tipo de o+ras se constru!en eneralmente en r#os demontaBa, es decir en a-uellos -ue tienen caudalesrelati%amente pe-ueBos, radientes relati%amente randes! -ue corren por %alles no mu! amplios. 3e compone de

%arios elementos: 7n di-ue -ue cierra el cauce del r#o o+lia a -ue toda elaua -ue se encuentra por de+ajo de la cota de su crestaentre a la conducción. 7na reja de entrada -ue impide -ue pase hacia laconducción material sólido tlotante

demasiado rueso. 9ara esto el um+ral de la reja se pone acierta altura so+re el ondo de el r#o ! la separación de

+arrotes normalmente no pasa de D Cm. 7n colchón de auas al pie del azud. El aua -ue %ierte

por el azud en creciente, cae con ran ener#a -ue erosionael cauce ! puede soca%ar las o+ras causando sudestrucción. El colchón sir%e para disipar la ener#a demanera -ue el aua pase al cauce no re%estido, con%elocidades suicientemente +ajas para no producirerosiones.

F.1.1.1 E%aluación numArica de la presa$ltura de diseBo:

6d ? =d W & 1,NM < 0 ` 1\ &W6d ? Cara de diseBo en unción del caudal de operación &

caudal medio .0 o;;; lonitud del %ertedero, en m /elación altura total & 6 , altura de diseBo & 6d 9roundidad critica & Pc %elocidad critica & <c Pc ? =d W % < 01] ̀ "&1WJ<c ) < Pc 1" ( 11 )<elocidad de la lamina de aua en el %ertedero & < < =d W $F.1.1. iseBo del peril Creaer Con +ase en las normas de la SE3 & Sater Sa!sE*perimental 3tation del 7.3 $rm! Corps o Einineecrs).

0a ecuación de la cresta esta en unción de:

Q, n : 9ar)metros -ue dependen del paramento auasarri+a. T,P : Ejes de coordenadas con punto de orien enla cresta



F1

! eje de la cresta.9ara paramento normal al espejo del aua se tiene:9ara el diseBo, se analizan los dos radios de con%olución.Con la ecuación para la ta+ulación Ses se tiene:T"n ? Q < P < 6d$&n I 9 "n ( Q < 6d$&nl `n 1,N ; Q ? ,DD8a+ulación Ses :9ara o+tener las coordenadas del per i l Creaer se hace unata +ulación de los %alores -ue adopta 9 para hallar un %alor de " cercano, por de+ajo a la unidad.

F.1.1.J iseBo del pozo de a-uietamiento

9ar a -ue el r esalto se orme ! no cause erosión auas a +a jo,se necesita una lonitud -ue ser ) adoptada para el pozo dea-uietamiento.

9ara o +tenerlo, se necesita e%aluar los siuientes par )metros: C)lculo de la %elocidad con-ue +aja la lamina hacia el pozo.<I ) _ _ & > ,_6d `"&1W<I <elocidad del aua en el pozo, en mls

$ltura media medida desde el ni%el m)*imo auas arri+ahasta el ni%el del pozo de a-uietamiento. 6 @ #W $ltura de salida en el pie de la presa & P1)

PI ? =d W &<I < 2 C)lculo del nLmero de ?roud? <II & % < 1 "D, imensionamiento del dentellonPsP1lF

6?_<s_Pl6c6e < PI /V6e Car a de ener#a total so +r e la cresta del %ertedero, ?6d & altura de diseBo $ltura de resalto & P Es la m)*ima altura -ue tendr ) la masa de aua so +re elcuerpo disipador .,FFG ? ^ I @ 6c P ` ? P W PI & 6c ! I "J6e $ltura por corrección de ener #a, D,DM m

P $ltur a de r esalto, en mPI $ltura de salida en el pie de la presa, ? ? umero de?roud.9or medio de iteraciones, se lora o+tener el %alor de alturade r esalto so+r e el cuerpo disipador . E%aluación de la altura critica inal & = )PJ D? ^&_P> @ 6c 1

>

P ;:::$ltura de r esalto.6e $ltura por corr ección de ener#a. 0onitud del pozo de a-uietamiento & 0j 0j ? M < P PI9ara e%itar soca%ación en la estructur a por la iltr ación deaua +a jo el pozo de a-uietamiento. Es pesor de la losa del pozo de a-uietamiento & e e GU 6e

6e $ltura por corrección de ener #a.

F.1.1.M E%aluación de la esta+ilidad

Empuje hidrost)tico & E

E D, < h A < kOh $ltura total de la lamina de aua, 6 @ 6dkO a; 9eso unitario del aua, 1 T/m

9eso propio & 9 3e e%alLa el peso propio de la pr esa seccion)ndola en iur aseomAtricas de las cuales se o +tiene su )r ea, la cual semultiplica por el peso unitario del material utilizado comomamposter #a. +teniendo de esta manera el peso por metrodel %er teder o.9ara la E%aluación de los momentos e jer cidos por lasdierentes caras, se adopta un punto de re er encia & $ -ueest) u+icado en el +orde in erior de la cara auas arri+a del

%erteder o. 3u+presión & 3 3 :&: : D, < C < + < h <kOC a; Coeiciente de su+pr esión, +asado en el suelo de undación. 2ase neta total eecti%a,h a; 9roundidad de la su+pr esión,kO 9eso unitario del aua, ? l T/m

9eso de la tierra por encima del plano & 8 8 &ks < < Ct $ W ks 9eso unitario del terreno, ? 9ro undidad del dentellen,$ Rnulo ormado entre el dentellan ! el e*tr emo del

pozo de a-uietamiento, ?uerzas normales actuantes &

S Cos $ @ 8 Cos $ @ E 3en $ 3 Cos $Esta+ilidad al deslizamiento & Qd 3e determina el actor de esta+ilidad, el cual de+e superar el%alor de 1,.Esta+ilidad al %olcamiento & Q% 3e determina el actor de esta+ilidad el cual de+e ser ma!or a ,DQ % ? &(omento de las uerzas -ue so portan el empuje W &(omento de las uerzas -ue a!udan al empuje

Esta+ilidad al esuerzo soportante del suelo• 7+icación de la resultante & /a

R3 & (omento por peso propio W & 9eso propio (omento producido por el %ertedero @ (omento

por el pozo de a-uietamiento9 9eso por el %er tedero @ 9eso por el pozo de

a-uietamiento• E*centricidad & e

e ? / a & 2ase total • (omento de+ido a la e*centricidad & (e

(e ? 9eso total < eEsuerzo ()*imo ? 9 & + < X Y @

& F_(e ( < h$> `Esuerzo m#nimo ^ & % ( + < X Y -& F_(e ( + < h A `



F

F.1. iseBo de la presa de tierra

Este tipo de presas es apropiado para localidades donde ha!aran disponi+ilidad de suelo arcilloso o arenoarcilloso,adem)s -ue sitio de em+alse sea amplio para acilitar lau+icación del %ertedero en una de sus m)renes, utilizandoun canal de aducción para la construcción de la presa,e%itando en lo posi+le el arrastre de material utilizado en lamisma.El diseBo de este tipo de presas se e%alLa siuiendo el

procedimiento -ue suiere el (anual de microcentraleshidroelActricas del (inisterio de minas ! ener#a del2rasil.

F.1..1 Especiicaciones de diseBo

• 2orde li+re altura de la presaCon +ase en las relaciones hidr)ulicas utilizadas para elan)lisis hidrolóico, se o+tiene una altura de auasm)*imas. 0a cota de la cresta se o+tiene con +ase en elni%el de auas m)*imas ! se considera un +orde li+re deJDU de la altura de auas m)*imas.• 0aro de la cresta & a 9ara presas de tierra, el manual suiere -ue se tome unancho de J,D m, 10 cual se considera un anchoinnecesario en alunos casos cuando solo %a a tener un

traico peatonal.• Inclinación de los taludesEsta inclinación de los taludes depende del tipo W materialempleado en cuerpo de la presa ! de su altura.3e propone adoptar de acuerdo a la ta+la -ue suiere el(anual de microcentrales hidroelActricas del (inisterio deminas ! ener#a del 2rasil.$.$: 8alud auas arri+aa.a : 8alud auas a+ajo

0a trinchera se llenara de material impermea+lecompactado• 9rotección de los taludes & $.$ ; a.a

9ara e%itar la erosión de los taludes por causa del auarepresada, de la llu%ia, ! dem)s actores clim)ticos, sede+er)n proteer con materiales poco erosi%os sin causar alteración en la estructura propia de la presa. En el talud & $.$ se de+er) colocar un espesor ma!or oiual a JD Cm de enrocado ino, con el o+jeto de e%itar soca%ación por el aua represada.Este enrocado de+er) ser de un di)metro entre & G mm aDD mm colocado en capas de tal manera -ue losdi)metros ma!ores -ueden en la parte e*terna del talud. En el talud &a.a, se de+er) colocar cuatro & H ) capas dematerial:

6asta una altura de & hWJ l m de la +ase del talud, secolocar)n las siuientes capas de material so+re el talud:Capa de arena: 1 CmCapa de ra%a & di)metro pul : D Cm3o+re estas dos capas de material. se colocar) una eapa deroca de tamaBo ma!or a 10 pul & D mm de un espesor de hasta MD Cm.9ara la protección del resto del talud se sem+rar)%eetación

predominante en la zona, -ue de esta manera reducir) elimpacto am+iental ! a!udar) a compactar ! proteer de lasacciones climatolóicas• Cuerpo de la presaEl material de la presa se colocar) ! compactar) con tractor o motoni%eladora o en caso e*tremo, se colocara e*tender) manual mente.3e humedecer) ! compactar) de tal modo -ue alcance unaspecto pl)stico. o se utilizara material mu! seco o conaspecto pul%erulento.El material se compactar) en capas de m)*imo D Cm de

?AT@%A! BC@A"O D@ !A TA!CD ()*ll)A+,) TA!CD

"@SA $O%EF G@T

SUEL$ AR37.&>$ AA ,DD: 1a.a 1G: 1

AREN$ ARCLL$S$ AA

a.a,: 1DD: 1

• 0aro de la 3> +

9ara la o+tención de la +ase se adopta la siuiente ecuaciónla cual in%olucra todos los par)metros hasta ahorao+tenidos: + ? a @ &$.$ @ a.a _h• iseBo de trinchera de iltración

9ara reducir la iltración, asumiendo -ue el suelo deundación es permea+le, puede ser necesario aumentar elancho de la +ase. 9ero si el material de undación es mas permea+le -ue el material del cuerpo de la presa, ser)

necesario la construcción de una trinchera u+icada en elcentro del cimiento.



espesor ! puede utilizar un compactador de M 8on,otorando entre F a 1D pasadas so+re cada capa.En caso de no e*istir un compactador, se utilizar) loscamiones o %ol-uetas caradas con el mismo materia,circulando en sentido perpendicular a la dirección del r#o

con la misma intensidad de pasadas & F a 1D %eces so+rela misma )rea.

F.1.. iseBo del canal solera aoadora

FJ• Canal de deri%acióne+ido a -ue la presa de tierra no puede surir re+osamiento,se de+e dis poner de suiciente capacidad en el %ertedero dedemas#as ! o+ras de toma.0a amplitud del %ertedero de dernastas es de %italimportancia en las presas de tierra -ue tienen el rieso deser destruidas si son re+asadas. $dem)s de tener suicientecapacidad, el %ertedero de+e ser hidr)ulica !estructuralmente adecuado ! de+e estar localizado demanera -ue las descaras del %ertedero no erosionen ni

soca%en el talón de auas a+ajo de la presa.0a supericie -ue conorma el canal de descar a de+e ser resistente a las %elocidades erosi%as creadas por la ca#dadesde la supericie del %aso a la del aua de descar a.9ara el diseBo del canal ! <ertedero, se tendr) en cuenta:

escara m)*ima pre%ista ?ijar como cota de ondo del canal el ni%cl de auasnor mal de la corriente ?ijar una esta +ilidad de los taludes -ue aranticen laesta+ilidad de los mismos

?ijar una lamina m)*ima en el canal de 1 m inicialmente. ?ijar una %elocidad m)*ima admisi+le en el canal para unescurrimiento con un tirante de reerenciaIm ! con las caracter#sticas del material. eterminar el ancho necesario en el canal a partir de ladescara m)*ima pre%ista, la

%elocidad m)*ima admisi+le, etc. + ^ =m W & <m _ hrn 1 - m_hm + $ncho del canal de descara, en m• 3olera aoadora de entrea de caudal al r#oauas a+ajoEsta solera es una estructura hidr)ulica -ue reduce ener#aal caudal -ue %iaja por el canal para entrearlo

nue%amente al r#o sin -ue produzca soca%ación en el taludde la presa auas a+ajo.hsol ? U =m W & 1,G _ + `$&WJhsol $ltura de la lamina de aua so+re la solera, en m

• 9eso del cuerpo & 9e 9e Rreas de los cuerpos _ k• 9eso del suelo & 9s 9s Rreas +a jo los cuerpos _ ksk 9eso unitario del suelo, se puede adoptar 1,N 8WmJ• Coeiciente de presión acti%a del terreno Qa ^8an &M =t / `"; =t ? Rnulo de riccióndel suelo.

• Esuerzo horizontal del suelo & 9a 9a Pks _ 6$ _ Q aks ? 9eso unitario del suelo, se pude adoptar 1,G 8WmJ

F.1.J iseBo de la presa en madera

7na presa en madera consiste de una estructura ali%iada,-ue de+e a+sor+er el peso del aua so+re un paramentoinclinado, conormado por %ias de madera -ue transmiten



los esuerzos a la undación a tra%As de los contrauertes deconcreto ciclópeo o reorzado.0as %ias de madera son colocadas horizontalmente entrelos contrauertes en ranuras e*istentes en las caras lateralesde los contrauertes. 9osee un trecho central el cual ser)utilizado como %ertedero, eneralmente coincide con la parte central del lecho del r#o, destinado a permitir el pasode auas e*cedentes de toma.Este ti po de presas es recomenda+le para anchosrelati%amente pe-ueBos ! alturas -ue no superen los J m. !en donde las condiciones am+ientales permitan laad-uisición de madera resistente a los e ectos del clima ! presión del aua a em+alsar.

F.1.M Caudal de diseBo

Este caudal sir%e para alimentar la tur+ina ! enerar as# lademanda de ener#a solicitada, adem)s dicho caudal seutiliza para determinar la capacidad ! el diseBo de las

dierentes o+ras -ue componen el pro!ecto &2ocatoma,dcsarcnador, tan-ue de cara ! tu+er#as de conducción ! decara.

El caudal de diseBo se calcula aplicando la siuienteórmula: =d 9W&N__6=d Caudal de diseBo, en mJWse.9 emanda total, en QO. 9eso espec#ico del aua, en tlm.

h Ca#da +ruta, est) dada por la dierencia de alturasentre

el tan-ue de cara ! la casa de m)-uinas, en m.6 Ca#da neta, est) dada por la ca#da +ruta menos las

pArdidas.

F.1.M.1 2ocatoma

F.1.M.1.1 iseBo de la /ejilla. En el diseBo de la rejilla se

tiene en cuenta inicialmente la órmula del %ertedero:

= C_0_6JWe dicha órmula se despeja 6, para determinar la alturam#nima de aua -ue de+e %iajar al comienzo de la rejilla !as# captar el caudal de diseBo.6 &=W&C_0fWJ= Caudal de diseBo, en mJWse.6 $ltura m#nima de la l)mina de aua, en m.C ? Coeiciente de descara del %ertedero de ?rancis.0 ? 0onitud del %ertedero, en m.3e halla la %elocidad con -ue %iaja la l)mina de aua con la

relación:! ? =W$ ? =W&6_00ueo se calcula la distancia horizontal -ue alcanza elilete superior del aua al caer, Asta distancia ser ) la -uedetermine el ancho de la rejilla &+, ! se o+tiene de: + ? ,JF_<WJD,FD_6M1G

e la órmula del paso del aua por un oriicio:= C_$n_&__hlW3e despeja el )rea neta &$n, -ue corresponde al espacio

FMreal por donde se introducir) el caudal de diseBo.$n ;:::=W&C_&__h 1W$n ;:::Rrea neta, en m.

= ;:::Caudal de diseBo, enmJWse.C ;:::Coeiciente de contracción &%ar#a entre D,FD !D,FJ. ;:::4ra%edad, en I/>%-,h ;::9: Ardida de cara del aua al pasar por un oriicio, enm. 0a eiciencia de rejilla %iene dada por la relación entreel )rea neta &por donde se introduce el aua, ! el )rea totalde la rejilla &la cual inclu!e el espacio ocupado por las

+anas. E;::: A#HAt ?? sW&sdE ;:::Eiciencia de larejilla. $n ;:::Rrea neta, enm•

$t ;:::Rrea total, enmE.

s ;:::3eparación entre +anas, enm. d ;:::i)metro de las +arras, enm.0ueo con el )rea total ! el ancho de la rejilla, sedetermina la lonitud &0 de Asta:L $tW+

-%)%1%6 Di78! d& 9ana& d ad:99i;n%

7na %ez el aua atra%iesa la rejilla, cae en un canal el cualtiene una pe-ueBa pendiente. 9ara determinar -ue tan

proundo de+e estar este canal con respecto a la rejilla e%itar as# -ue esta se cóhnate o se ahouef, se determinala altura de aua al inal ! al inicio de dicho canal.6e &=W&_+l1IJ6e ;:::$ltura de la l)mina de aua al inal del canal deaducción, en m.= ;:::Caudal de diseBo, enmJWse. ;:::4ra%edad, enmWse. + $ncho de la rejilla, en m.6o ?? &6c&i_IWJ_6c1W_i_IWJ6o $ltura de l)mina de aua al inicio del canal deaducción, en m.i ;:::9endiente delcanal.

0;:::0onitud total del canal, est) dado por: la lonitud dela rejilla mas el ancho del muro de la c)mara derecolección de aua ! se e*presa en m.0ueo, con la órmula del ilete superior de aua -ue saledel canal entra a la c)mara de retención, se calcula elancho apro*imado de dicha c)mara; pero primero se

calcula la %elocidad de la l)mina de aua a la salida delcanal. <;:::=W$ f=W&6c_ +



-%6 Dt<'ina9i;n d& di#'t<! d &a t(<=a nt< &a(!9at!'a y & d7a<nad!<

9ara la determinación del di)metro de la tu+er#a se utilizala órmula de (annin:;::: 1D,DN_=_nW&p_3IIJWN ;:::i)metro de la tu+er#a, enm. = ;:::Caudal de diseBo, enmJWse.

n ;:::Coeiciente de ruosidad del material de latu+er#a. 3 ? 9endiente de la tu+er#a.espuAs se calcula la %elocidad a tu+o lleno &<, por (annin:;::: WMWJ_3IWWn9or 10 tanto el Caudal a tu+o lleno &=, es:

= $ _! ;::: p_l_PWMCuando la tu+er#a tra+aja parcialmente llena, es necesariohallar las siuientes relaciones:-W=; d%OI % -,d,% ?? 9ar)metros de la tu+er#a parcialmente llena.=,,P;:::9ar)metros a tu+o lleno.9ara -ue dicha tu+er#a uncione hidr)ulicamente sedetermina la altura de aua necesaria &h, -ue se de+e dejar en la c)mara de recolección &2ocatoma, ! est) dada por lasiuiente órmula:X ;:::&1,_%W&_X ;:::$ltura de aua, en m.

% ;:::<elocidad de la tu+er#a parcialmente llena, en mlse. ?? 4ra%edad, en mWse".

F.J esarcnador

Cual-uier lipa de toma siempre deja penetrar alunascantidades de material sólido, -ue producen randes perjuicios pues se %an sedimentando en el ondo de latu+er#a de conducción ! con tiempo %an reduciendo sucapacidad, adem)s parte de este caudal sólido podr#a llear hasta las tur+inas desast)ndolas. 8odo esto se e%itaconstru!endo los desarenadores, en los -ue se deposita elmaterial ino de+ido a una reducción en la %elocidad delaua.Cuando la conducción del aua captada se hace mediantetu+er#a, el desarenador se de+e pro!ectar lo m)s cerca posi+le a la o+ra de toma, en este caso la tu+er#a -uecomunica la +ocatoma ! el desarenador de+e teneruna pendiente uniorme ! la %elocidad del aua de+e deser del orden de1,1D mlse, para lorar el arrastre del material -ue ha!a

penetrado.El principio de uncionamiento del desarenador consiste enreducir la corriente de aua a una %elocidad pe-ueBa !distri+uida lo m)s uniormemente posi+le a lo laro de la

sección de la c)mara. 3e de+e cumplir -ue el tiempo detranscurso del aua no de+e ser menor, -ue el tiempo -uela materia en suspensión necesita para depositarse.0a %elocidad de entrada al tan-ue desarenador no es mu! +aja, lo -ue ocasiona -ue el aua entre con ciertatur+ulencia, por lo tanto es indis pensa+le diseBar una zonade transición o c)mara de a-uietamiento a la entradadel tan-ue sedimentador . 8am+iAn se constru!e una pantalla detlectora la cual hace -ue el lujo se con%ierta enlujo laminar .

-%>%) Dt<'ina9i;n d& "<an! &i'it

3e ija un rano l#mite de la materia en suspensión por determinación del di)metro -ue precisamente de+edepositarse, se adopta:



F9ara plantas de +aja presión:

i)metro l#mite D, a D, mm.9lantas de media presión: i)metro l#mite D,1 a D, mm.9lantas de alta presión: i)metro l#mite D,D1 a D,DH

mm.9ara determinar el tipo de Central 6idroelActrica, se aplicala siuiente órmula:

* ? &hlJP=

= Caudal de diseBo, en mJWse.h $ltura de ca#da +ruta, en m.3i * Z 1DD, es una central de alta presión.3i * D 1D, se considera de +aja.3i 1D D * D 1DD, se considera de media presión.

F.J. imensionamiento del desarenador

9ara el dimensionamiento del desarenador se aplica la le!3toZes:<s:::; &_&3s 1_dfW&I3_<i

<s <elocidad de sedimentación, en cmWse. ra%edad en cmlse.3sl :::;9eso espec#ico de la arena, en rWcmJ.d i)metro l#mite de la part#cula, en cm.<i <iscosidad cinem)tica del aua, en unción de latemperatura de la misma, en cmWse.9ara aplicar la le! de 3toZes se de+en cumplir con lassiuientes condiciones:<elocidad horizontal &<h D D <s.<elocidad de resuspensión &<rWJ Y <h.

0a %elocidad de resuspensión es iual a:

<r:::: 3 < _ Z &3s 1_ d W 8) e*p 1W

El tiempo -ue tarda la part#cula en sedimentarse es iual a:

t:::; 6_<s

t tiempo de sedimentación, en mino6 :::;$ltura del sedimentador, se adopta.<s :::;<elocidad de sedimentación.0a relación del tiempo real de sedimentación &a so+re eltiempo ideal de sedimentación &1, es iual a:

alt 1,FF; &3e puede adoptar una remoción del G U, -uecorresponde a un depósito con +uenos delectores, ! sedespeja &a.0a capacidad del sedimentador est) dada por la siuienteórmula:C:::;a_=C :::;Ca pacidad o %olumen del desarenador, en mJ.a :::;8iempo ideal de sedimentación, en se. iual a GH,FGse.=:::; Caudal de diseBo, en mJWse.El )rea del sedimentador es iual a di%idir la capacidadso+re la altura adoptada del mismo.

3e de +e conser%ar una relación de 0 '" M_ +, entonces:$:::; 0_ +:::; M_+0a %eriicación de las condiciones para aplicar la le! de

3toZes,es la siuiente:D <s Z <h<rWJ Y <h

F.J.J C)mara de a-uietamiento

9ara su c)lculo se determinan las pArdidas porensanchamiento:hl :::;&D,3_&<1<fW_donde:hI ::::9Ardida por ensanchamiento, en m.<I:::; <elocidad de salida de +ocatoma entrada aldesarenador.< <elocidad en la c)mara de a-uietamiento, iual adi %idir el caudal de diseBo so+re el )rea de sección trans%ersalde la c)mara.0a pArdida de cara de la ca#da W la c)mara dea-uietamiento al tan-ue &h, es iual a:h &D,3_&<<JfW_<J <elocidad de entrada al tan-ue, es iual a la %elocidadhorizontal &<h.

F.J.M 9antalla de dele*ión

0a pantalla delectora se de+e diseBar para -ue la %elocidadde paso por un oriicio no e*ceda a D,D mlse.3e adopta el nLmero de oriicios ! el di)metro en puladas

de los oriicios, lueo se aplica la ormula:$_a$:::; Rrea total de oriicios, en m•

Lmero de oriicios.a Rrea de un oriicio, en m•

0a %elocidad de paso &<p, es iual a di%idir el caudal dediseBo so+re el )rea total de los oriicios ! se e*presa en mi

se. 3e de+e compro+ar:<p D D,D mlse0as pArdidas, por el paso del aua a tra%As de la pantalladelectora son las mismas -ue las pArdidas por el paso deaua por un oriicio.

h ? >W&C_$__h 9Ardida por el paso del aua a tra%As de un oriicio, enm.= :::;Caudal de diseBo, en mJWse.

e Coeiciente del oriicio, iual a D,F1. 4ra%edad, en mWse, iual a H,N1.$ :::;Rrea total de oriicios, en m.Con estos resultados se determina hJf

F.J. ispositi%o de salida

Este dis positi%o se de+e diseBar de tal orma -ue la tu+er#atra+aje a tu+o lleno. 9ara tal in se aplica la órmula del

%ertedero:6 &=WC_0WJ6 :::;$ltura de la l)mina de aua en el %ertedero, en m.



FF

= Caudal de diseBo, en mJWse.C Coeiciente de descara, iual a 1,NM.0 ? $ncho del desarenador. en m.onde se o+tiene 6.

El ancho del %ertedero est) dado por: + ? D,JF <WJ @ D,FD 6MWG + ;;;;$ncho del %ertedero, en m.< <elocidad de la l)mina de aua, en mWse., se calculade di%idir el caudal de diseBo entre el )rea de la l)mina deaua. 6 ? $ltura de la l)mina de aua, en m.

F.J.F <ertedero de e*cesos

9or la órmula del %ertedero:# (/(B*!J0/= ? Caudal a tu+o lleno menos caudal tu+o parcialmente

lleno, en mJWse.

F.M ConducciónF.M.1 Criterios de selección del tipo de conducción

e acuerdo a las caracter#sticas topor)icas de la zona entreel desarenador ! el tan-ue dc cara, se o+ser%an las

pendientes trans%ersales, %eriicando condiciones deesta+i lidad, si ha! pendientes randes producir#a rodamientode material suelto -ue olpear#a la tu+er#a o canaldeterior)ndolos, otros par)metros -ue se de+e analizar es laacilidad o diicultad de transporte ! el costo -ue es

undamental para deinir si en la conducción se utiliza canalo tu+er#a.

F.M. iseBo hidr)ulico del canal.

3i se escoe para la conducción un canal, se estudiar) eltipo de terreno con el in de escoer el tipo de re%estimientodel canal !a -ue se puede analizar, canal natural.

F.M.J iseBo hidr)ulico de la tu+er#a

9ara determinar el di)metro de la tu+er#a de conducción se

aplica la órmula de 6azen Silliams: (/(O ,08*B*O,5LJl/0,6 I j6l0 i)metro de la tu+er#a. en m.Q ? Caudal de diseBo, en mJWse.C Coeiciente de lujo del material de la tu+er#a.

j ;;:9Ardida de cara en la l#nea de conducción, en mWm.6 ;;;;ierencia de cotas entre el desarenador ! el tan-ue decara, en m.0 0onitud de la tu+er#a, incrementada en un 1DU paraasumir las pArdidas presentadas a lo laro de la misma, enI.

9ara no tener -ue colocar toda la tu+er#a del mismo di)metrolo cual resulta mu! costoso, se diseBa un tramo de tu+er#a

de ma!or IR(E8/ ! otro de un poco menor; adem)scon esta com+inación de di)metros se lora consumir laca+eza disponi+le, para ello se utiliza las siuientes

relaciones:6 .i_01 @ j _0 ; 0l ? &6 j )_0W&jj1)

ji 9Ardida de cara de la tu+er#a de menor di)metro en m%

I. j 9Ardida de cara de la tu+er#a de ma!or di)metro, enmImo0V ? 0onitud incrementada de la tu+er#a de menor di)metro, en m.0 ? 0onitud incrementada de la tu+er#a de ma!or di)metro, en m.3e calculan las %elocidades del aua en los dierentesdi)metros a tu+o lleno, mediante la relación:< (L*)/(+*D0)

0ueo se determina la altura de l)mina de aua en eldesarenador, por encima de la cota cla%e de la tu+er#a dc

salida, para -ue esta uncione hidr)ulicamente ! tra+aje atu+o lleno.X (l,5*G0)/(0*g)

h ? $ltura de la l)mina de aua en el desarenador, por encima de la cota cla%e de la tu+er#a de salida en m.< ? <elocidad del aua en la tu+er#a de la tu+er#a de menordi)metro de la conducción a tu+o lleno, en rnWse. 4ra%edad, en mWse.

F.M.M +tención de la l#nea piezomAtrica

9ara determinar la l#nea piezomAtrica es necesario conocertodas las pArdidas -ue se presentan a lo laro de la tu+er#a.

0a ca#da de la l#nea piezornAtrica &Cp, es iual a:Cpl ? jI _01 ; Cp j_0Cp88$0 Cpl @ CpCotas -ue se de+en tener en cuenta de la l#nea

piezomAtrica.Cota salida desarenador Cota sitio ampliación de la conducción si la ha!.Cota lleada tan-ue cara.7na %ez determinada a l#nea piezomAtrica, se u+ica la tu+er#ade conducción por de+ajo de dicha l#nea, para aseurar suuncionamiento hidr)ulico.

F. 8an-ue de cara

0as principales 4 unciones del tan-ue de cara o presión son:9ermitir la cone*ión entre el sistema de conducción ! latu+er#a de presión.9roducir la sedimentación ! eliminación de materialessólidos -ue %ienen por la tu+er#a de conducción.Irnpedir la entrada a la tu+er#a de presión de materialessólidos, de arrastre ! lotantes.esalojar el e*ceso de aua en las horas en -ue la cantidadconsumida por las tur+inas es inerior al caudal de diseBo.Crear un %olumen de reser%a de aua -ue permita satisacer las necesidades de las tur+inas, durante los aumentos +ruscosde demanda.(antener so+re la tu+er#a de cara una altura de auasuiciente para e%itar la entrada de aire a la misma.



FGF..1 Capacidad del tan-ue de cara

9ara determinar la capacidad del tan-ue de cara se empleala siuiente órmula:

< ? &,FHJ_$_<o1&i_< ? <olumen teórico del tan-ue de cara, en mJ.$ ? $rea de la tu+er#a de conducción, m.<o <elocidad en 3 tu+er#a de leada, en mlse.

i 9endiente de la tu+er#a de lleada al tan-ue. ra%edad en mlse.

F.. i)metro m)s económico

El di)metro de las tu+er#as orzadas puede ser constante odecreciente, de arri+a a a+ajo.0a determinación del di)metro de la tu+er#a es un pro+lema

económico -ue depende de dos %alores: %elocidad del aua! pArdida de cara. El di)metro de m)*ima con%enienciade una conducción orzada, es el -ue hace m#nima la sumade la anualidad -ue comprende el interAs del capitalnecesario a la ad-uisición de la tu+er#a !a su amortización,! el %alor de la ener#a e-ui%alente a las pArdidas de cara-ue se producen en la tu+er#a. (ientras ma!or es eldi)metro, menores son las pArdidas hidr)ulicas en la tu+er#a! ma!or es la potencia -ue se puede o+tener del sallo.7na manera m)s pr)ctica de calcular el di)metro económicoes aplicar la siuiente órmula: ? (O,50*)11M

i)metro m)s económico, en m.= Caudal de diseBo, en mJWse.0a %elocidad de la tu+er#a de cara se toma inicialmente, ala salida del tan-ue de cara tra+ajando a tu+o lleno con eldi)metro antes mencionado.

F..J $ltura m#nima so+re la tu+er#a de presión

El costo de la estructura del tan-ue de presión se incrementacon el aumento de la proundidad a la -ue est) colocada lasalida de la tu+er#a de presión, por esta razón para unam)*ima econom#a, la tu+er#a de+e estar lo m)s alta posi+le;

pero por otro lado, esta situación es un poco pelirosa de+ido

a -ue se pueden ormar remolinos -ue permiten la entradade aire a la tu+er#a, ocasionando pro+lemas en la misma !aectando la eiciencia de las tur+inas. El pro+lema entoncesconsiste en esta+lecer -ue altura +ajo el ni%el del aua, de+e-uedar la tu+er#a, considerando el aspecto económico !e%itando la zona en -ue se producen remolinos, para loraruna +uena eiciencia hidrautica.0a m#nima altura de aua so+re la tu+er#a de presión se

puede calcular con la siuiente órmula:hmin ? ,MJ_<_1Ihmin ? $ltura m#nima de aua so+re la tu+er#a de presión,en m.

< .:::<elocidad de la tu+er#a de presión, en mlse. '" i)metro de la tu+er#a de presión, en m.0a altura eecti%a de aua en el tan-ue de cara &6e, se

halla de la suma de la altura m#nima de aua so+re la tu+er#ade presión &hmin. ! el di)metro de la tu+er#a de presión.

F..M imensionamiento del tan-ue de cara

0as dimensiones del tan-ue de cara se pueden calcular dela siuiente órmula:< ? +_h_0

< <olumen real del tan-ue. en mJ. + 2ase del tan-ue, en m.h $ltura eecti%a de aua dentro del tan-ue. en m.0 0onitud del tan-ue, en m.

F.. iseBo del %ertedero

$sumiendo -ue la tu+er#a de lleada al tan-ue de cara, en

alLn momento traia un caudal ma!or al -ue se est)utilizando en la eneración de ener#a, o dado el caso -uese cierre la %)l%ula de la tur+ina; es necesario e%acuar elaua mediante un %ertedero de e*cesos -ue de+e ser diseBado

para el caso m)s cr#tico.

e la órmula del %ertedero se tiene:6 &=W&C_0fWJ= Caudal de e*ceso, en mJWsc.C ? Coeiciente de descara del %ertedero de ?rancis ? 1.NM0 ? 0onitud del %ertedero, en m.3e calcula la %elocidad de la l)mina de aua:<:::: =W&0_6

F.F. 8u+er#a de cara0a tu+er#a de car a es la -ue transporta el aua desde eltan-ue de cara hasta las tur+inas, el di)metro a emplear esel di)metro económico, para determinar el material de latu+er#a de cara se tienen en cuenta los mismos criterios deselección -ue para la tu+er#a de conducción.

F.F.1 iseBo hidr)ulico

9ara el diseBo hidr)ulico de la tu+er#a de cara se de+entener en cuenta los siuientes datos:

Caudal de diseBoca#da +ruta &6r ? Cota l)mina de aua en el tan-ue decara menos Cota eje de la tur+ina.0onitud de la tu+er#a &0(aterial de la tu+er#ai)metro de tu+er#a &<elocidad a tu+o lleno &<a<elocidad m)*ima &< ? est) en unción del radientehidr)ulico &i ! este es iual a 0l6r. 9or estar en uncióndel radiente, esta %elocidad permite determinar las pArdidasm)*imas -ue se presentan a lo laro de la tu+er#a de cara.0a ca#da neta #), se determina aplicando la siuiente

e*presión:6 6r htht ? 9Ardidas -ue se presentan a lo laro de la tu+er#a de



FNcar a ! se calculan a continuación:9Ardida en la r e jilla:h/ ?? Er_<oW ; Er ?? 2_&dWaMWJ3en $h/ 9Ardida de cara en la rejilla, en m.

Er ?? Coeiciente de pArdida.<o ? <elocidad de entrada a la rejilla, en mlse. 4r a%edad, en mWse.2 ? Coe iciente de orma de las +arras.$ Rnulo de inclinación de la rejilla con la horizontal.d i)metro de la +ar r a, en mm.a Es pacio entre +arras, en mm.9Ardida de cara entrada del tu+o:6e Ee_ -!g 6e 9Ardida a la entr ada del tu+o, en m.Ee Coeiciente de pArdida -ue depende de la orma de laentrada.< <elocidad m)*ima, en mlse.

9Ardida de cara en los codos:6Z ?? EZ _<16Z 9Ardida de cara en los codos, en I.EZ ? Coeiciente de pArdida.9Ardidas por ricción en la tu+er#a:6 ? E _&0_<W&W ; E8 ? D,D1 _&QID,1JM9Ardida por dis positi%os de cierre:6% E%_<W6% 9Ardidas por dispositi%os de cierre, en m.E% : Coeiciente de pArdida, depende del tipo de %)l%ula.0a pArdida total &ht a lo laro de la tu+er#a, est) dada por lasumatoria de las pArdidas halladas anteriormente.

F.F. iseBo estructural est)ticoF.F..1 imensionamiento de la 9ared del 8u+o.

9ara dimensionar el espesor de la tu+er#a de cara, esnecesario conocer el incremento de presión -ue se reistr aen el momento de cierre de la %)l%ula cercana a la tur+ina.En ese instante es cuando la presión alcanza su %alor m)*imoal costado de dicha %)l%ula.

9ar a ello se utiliza la siuiente relación:6* 6r hrna*.6* 9resión m)*ima en la tu+er#a de cara, en m.6r Ca#da +ruta, en m.hma*. $ltura de presión din)mica causada por el cierrede la tur+ina, en m.

t &,_6*_daa1,t ?? Es pesor del tu+o, en mm.6* 9resión m)*ima, en m.d

i)metro del tu+o, en mm.

8aa 8ensión admisi+le del material del tu+o, en Wmm.1, 3o+remedida para aumentar la seuridad considerandola corr osión del material del tu+o.El espesor m#nimo aconse ja +le para di)metros menores aDD mm, de+e ser de ,DD mm. En Colom+iacomercialmente se consiue tu+er#a de es pesor iual a F,Jmm, por lo tanto se puede adoptar este %alor para el diseBo.

F.F.. imensionamiento del Conducto por ?le*ión.

$parte del dimensionamiento del espesor de la tu+er#a paraa+sor+er las tensiones anular es, tam+iAn es necesario

determinar las tensiones lonitudinales pro%ocadas por lale*ión. 9ara ello se considera -ue la tu+er#a se compor tacomo una %ia colocada so+r e dos a po!os; el momento lector m)*imo se o+tiene as#:( &11l_&4o4O_ +cos 2 (omento lector m)*imo, en Qm.4o ?? 9eso propio del tramo del tu+o, en QWm.

4O 9eso del aua por tramo del tu+o, en QWm. + istancia entre apo!os, en m.2 Rnulo de inclinación de la tu+er#a con respecto a lahorizontal, en rados.

El peso propio del tu+o [&) en acer o se o+tiene:4o D,_d_td i)metro del tu+o, en m.t Es pesor del tu+o, en mm.El peso del aua &4O es:4O ? p_d_OWMO 9eso especiico del aua, en QWmJ.0ueo, se determina el momento de resistencia del tu+o \).

\ t_d_pWMS (omento resistente del tu+o, en Qm.t Es pesor de la tu+er#a, en cm.d i)metro de la tu+er#a, en cm.9or lo tanto, la m)*ima tensión lonitudinal del tu+o &Eac,es la siuiente:

Eac &(WS _ 1DD -ue de+e ser X 8ensión m)*ima admisi+ledel material, en caso del acer o&lM QWem. por recomendaciones del a+ricante en tu+er #as de acero,

6r I)D DD 1DD

hma*. &m,DDJ,DD

esta se de+e apo!ar en los puntos de soldadura !a -ue estosson los m)s dA+iles del tramo. e esta orma se apro%echaal m)*imo la tu+er#a ! se aseura un +uen diseBo a le*ión.

/ es petando estos l#mites se lora un dimensionamientoeconómico del espesor de la pared de la tu+er#a de presión.0a altura de presión din)mica hma*. depende del tiempo decierre de la %)l%ula:hma*. D,_ <_0l8s despejando: 8s D,_ <_0Whma*

8s 0a pso de cierre de la %)l%ula, en se.

< <elocidad dentro del tu+o, en mWse.0 0onitud del tu+o de presión. en m.El es pesor del tu+o se determina con la siuiente relación:

F.G. $nclajes ! apo!os simples

7na tu+er#a orzada -ue conduce aua a presión, desde laca ptación hasta la casa de m)-uinas, necesariamente de +ea po!arse so+re +lo-ues de concreto. 3e suelen utilizar dosti pos de apo!os:

2lo-ues de apo!o en los cuales la tu+er#a se apo!asimplemente &$po!os simples, 9ermitiendo el



FHdeslizamiento so+re Al.2lo-ues de anclaje -ue tienen como unción a+sor+er losesuerzos -ue se desarrollan en la tu+er#a, siendo utilizadosen tramos rectos laros ! en cam+ios de dirección.

F.G.1 $n)lisis estructural de los anclajes

0os apo!os ijos o anclajes del conducto, sir%en comoestructuras de empotramiento &En luar es con cam+io de

pendiente para la tu+er#a, ! de acuerdo con la dir ección dela misma se presentan como saltantes hacia auer a asaltanteshacia adentr o.En apo!os saitantes hacia adentro. los esuerzos de+idos ala acción de la escorrent#a actuan contra el ICI8eno es por eso -ue tienen una inluencia a%ora+le para la esta+ilidadde estos soportes ijos; adicionalmente la resistencia a la

compresión del suelo de+e ser alta para soportarlos.En apo!os saltantes hacia auera, los esuerzos actLan en el

otro sentido, es decir tratan de le%antar el anclaje ! tomanen unción del )nulo -ue+rado alcanzando manitudesconsidera+les; por eso la esta+ilidad de estos apo!os tiene-ue ser aseurada mediante una ma!or masa de concreto.

Encima del tu+o ha+r) -ue colocar una armadura en casode -ue e*istan randes esuerzos, e%itando as# eldesprendimiento del concreto en la supericie ! lorando-ue el acero a+sor+a los esuerzos. 0os mAtodos paracalcular estos tipos de apo!o se pueden consultar en estamisma tesis en el inorme e*tenso -ue reposa en el IE$.

F.N Casa de m)-uinas

0a casa de m)-uinas en una 9e-ueBa Central6idroelActrica &9C6, comprende +)sicamente una tur+ina,enerador ! ta+lero de controles. ada las

caracter#sticas de estos pro!ectos, sus diseBos se puedenconsultar en u#a de diseBo de 9C6 como la de 2rasil !9erL.



GD



C$9I870 G. 87/2I$36I/R70IC$3

En el proceso de transormación de la ener#a de un luidoen ener#a mec)nica o %ice%ersa, se emplean dierentes tiposde m)-uinas, -ue pueden clasiicarse del siuiente modo:

a ()-uinas ra%imAtricas + ()-uinas hidrost)ticas o de desplazamientoe m)-uinas rotodin)rnicas o tur+om)-uinas

0as m)-uinas ra%imAtricas utilizan la %ariación de laener#a del l uido a ellas pertenecen por ejemplo las ruedashidr)ulicas.0as m)-uinas hidrost)t#cas, tam+iAn llamadas dedesplazamiento positi%o o %olumAtricas, apro%echanundamentalmente las %ariaciones de la ener#a de presióndel luido. 3e constru!en en dos %ariantes: reciprocantes !rotati%as. $ este tipo pertenecen por ejemplo las m)-uinas

de %apor, los motores de com+ustión interna de ciclo tto !iesel, las +om+as de Am+olo, las +om+as de enranajes,etc.$ dierencia de los dos rupos anteriores las m)-uinasrotodin)micas o tur+om)-uinas apro%echan las %ariacionesde la ener#a cinAtica -ue el luido e*perimente a su paso

por la m)-uina.e acuerdo a lo anterior, una tur+ina hidr)ulica %iene a ser una rur+om)-uina hidr)ulica, en la cual el tra+ajo mec)nico

pro%iene de la %ariación de la cantidad de mo%imiento delaua al luir a tra%As de un sistema de ala+es rotati%os. Eneste sistema, denominado de rodete, puede ocurrir una simple

des%iación del lujo de aua o, en otros casos, una des%iación! una aceleración de este lujo.

G.1 Clasiicación de las tur+inas hidr)ulicas

0as tur+inas hidr)ulicas se pueden clasiicar seLn dierentescriterios:

G.1.1 3eLn la %ariación de la presión est)tica a tra%Asdel rodetea 8ur+inas de acción o impulso, cuando la presión est)tica

permanece constante entre la entrada ! la salida del rodete.

+ 8ur+inas de reacción, cuando la presión est)tica disminu!eentrela entrada ! la salida del rodete.

G.1. 3eLn la dirección del lujo a tra%As del rodetea 8ur+inas de lujo tanencial

+ 8ur+inas de lujo radiale 8ur+inas de lujo semia*iald 8ur+inas de lujo a*ial

G.1.J 3eLn el rado de admisión del rodete

Considerando la alternati%a de -ue los ala+es del rodete estAnsometidos parcial o simult)neamente a la acción del lujode aua:a 8ur+inas de admisión parcial

+ 8ur+inas de admisión total

G.1.M 8ipos de tur+inas hidr)ulicas

Como se seBalo anteriormente, las tur+inas hidr)ulicas se pueden clasiicar en dos randes rupos: tur+inas de acción! tur+inas de reacción.

$ estos dos rupos corresponden las tur+inas modernas -ueho! en d#a se emplean en las centrales hidr)ulicas, seanestas pe-ueBas o randes.

G.1.M.1 8ur+inas de acción

a 8ur+inas 9elton de uno o m)s in!ectores + 8ur+inas 8uroe 8ur+inas (ichell2anZi

G.1.M. 8ur+inas de reacción

a 2om+a rotodin)mica operando como tur+ina + 8ur+inas ?rancis, en sus %ariantes: lenta, normal, r)pida.e 8ur+ina eriazd 8ur+inas Qaplan ! de 6Alice

e 8ur+inas a*iales en sus %ariantes: 8u+ular, 2ul+o ! de4enerador periArico.

0a ta+la G.1 resume las caracter#sticas de las tur+inasanteriormente mencionadas.

8ur+inas 9eltón:In%entada por lester $. 9elton &EE77 1NH1HDN, puededeinirse como una tur+ina de acción de lujo tanencial,-ue se acomoda a la utilización de saltos de aua con muchodesni%el ! caudales relati%amennte pe-ueBos, ! tam+iAn enel caso de descaras parciales reducidas. %er &i G.1.

en la &i G.1. se puede o+ser%ar una rueda 9eltón conreulación manual, cn su orma m)s caracter#stica deconstrucción -ue puede ser%ir como modelo;correspondiendo al poco caudal, se pro!ectan estas m)-uinascon admisión parcial, constitu!endo todo el aparato directoruna, dos o m)*imo cuatro +o-uillas por las cuales se en%iaun chorro de sección circular contra las paletas, estas

+o-uillas est)n pro%istas de una auja de reulación -ue semue%e a*ialmente %ariando as# la sección de lujo.En caso de -ue se re-uiera una operación r)pida para dejar el rodete sin acción del chorro, se puede adicionar una placa

G1



8$/ 0$ G1 Contenido

C$/ $C8E/@38IC$3 9/ICI9$0E3 E 81/2I$3 6I/R77C$3

87/2I $ In%entor ! aBo de patent s 4MI.#M.I) rpm = mJWsW # m 9 ZS n ma* U

9E01' 0ester 9clton 1HN& ehJD, ehJDD,Mch JDD,FchDGD D,D a3 JD1NDD [JDDDDD H1

87/4 Er ic CreOdson 1HD FDFD D,D a 1D S-00 NDDD N

(IC6E00 $,4 (ichell 2anZ MD[1FD D.D a 1D&DD 1GD N

2$QI

2(2$ ionisio 9a pin 1FNH JD1GD ,05 a, 1DD DD ND

/8I$

(IC$

?/$C83 ames rancis 1NMN 0FD1D, 1D[D, / DMDD a DD GD GDDDD H

E/l$> 9 eriaz 1HF FDMDD DD JD1JD 1DDDDD

Q$90$<Qaplan 1H1 JDDNDD

$$ ND DDDDDHJ

PE6E0ICE

$TI$0E3Q hune 1H1, 6uelin JDDNDD FDD JD 1DDDDD HJ

8u+ular 1HJJ, 6ar za 1H1H

2ul +o

4enerador

peri Arico

ota s : %elocidad es pec#ica

= : Caudal

# : $ltur a cara9 : 9otencia

6 : EicienciaCh: chorr oL: lento

: normal/: r)pida,

.escripción de las tur+inas utilizadas en M#delectora; de este modo la au ja se cierra en un tiempom)s laro e%it)ndose as# el enómeno de olpe de ariete.la operación de la au ja asi como el de la placa delectora

puede hacer se en orma autom)tica o manual.El elemento constructi%o m)s importante de la rueda9eltón es la paleta en orma de do+le cuchara &%er i G.PG.J. En las pe-ueBas r uedas se unden las paletas en una pieza con ellas, pero en eneral son independientes ! sesujetan por medio de tomillos al cuerpo de la r ueda, comose puede o+ser%ar en la &iG.1 la instalación de una rueda9elton con una en%oltura -ue puede desmontarse es mu!sencilla ! resulta accesi+le, ! lo mismo puede decirse delos cojinetes las +o-uillas.

?iura G.1

G



con el rodete en orma de tam+or sea mas laro o m)scorto. &%er i G.M.

[[i M h. ~

~. .$. !.~ $ ! ! ..... /0'23.2!456g 26"" ! !!782.2. ..4 ~~~/.o)9' ~r l,,[u jr l:.l.;;'t" J..J .-. 8 ]",. ~~'-.:'"""6&1"': Zi.1,r.II"lI+. X.I,1nt

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?iura G.M

?iura G.

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T,"QQ:4.L' Ri:'·':5J. :'.. '..:.).

?iura G.J

0a caracter#stica de la tur+ina (ichell2anZi consiste en-ue un amplio chorro de aua de sección rectanular incidedos %eces, cruzando el interior , so+re los ala+es del rodete.esta tur+ina esta compuesta por un par de discos, entre loscuales se ijan periAricamente una cierta cantidad deala+es de peril circular ! de simple cur%atura. 9or loeneral los ala+es se ijan a los discos mediante soldadura.

8ur+ina ?rancis:

In%entada en 1NJN por 3arnuel 6oOd &EE77! pereccionado por ames 2 ?rancis &4ran 2retaBa 1N11NH.Esta tur+ina puede deinir se como de reacción, utilizada enapro%echamientos con ca#das por arri+a de 1D metros, las pe-ueBas unidades son eneralmente pre%istas concone*ión horizontal, -ue acilita su instalación !mantenimiento del enerador corres pondiente, &%er i G.

~ ..

8hr+inas (ichel o de do+le eecto:Esta tur+ina ue in%entada por $.4 (ichell &$ustralia

patentada en 1HDJ, posteriormente estudiada entre 1HlG1H1H por onat 2anZi,Esta es una tur+ina de acción de lujo trans%ersal !

admisión parcial, -ue se adapta a cual-uier caudal, pues +asta -ue

""."', ~•.•, '.

'~6...Q.~D.·. .̂.."

?iura G.

--



h19or otro lado la colocación en orma %ertical presenta%entaja de poder colocar el enerador encima del nim)*imo de aua, utilizando en alunos casos la tur+i?rancis de c)mara a+ierta o del tipo pozo.En las zonas de coincidencia las tur+inas ?rancis present

%entajas respecto a las tur+inas 9elton; tienen dimcnsior m)s pe-ueBas, de+ido a -ue presentan ma!ores seccior de lujo! son de admisión total; adem)s pueden opera ma!or%elocidad de rotación de+ido a -ue son tur+inas reacción.Estas %entajas la hacen m)s económica, sinem+ar

presentan alunas des%entajas como la +aja eicienciacaras parciales, el estar sometida a un ran riesoca%itación ! a un alto costo de los elementos desastad porerosión.

8ur+inas Qaplan de 6Alice:0as tur+inas Qaplan pueden deinirse como una tur+ina de

lujo a*ial, de reacción de admisión total, estas tur+inas seutilizan en saltos de hasta JD m ! superiores. 0a %entaja principal estri+a en la seuridad de control de ca%itación. Eldistri+uidor es del tipo ?inZ, similar al de las tur+inas ?rancis,consta adem)s de una carcaza espiral de sección circular orectanular ! de un tu+o de aspiración del tipo recto oacodado, seLn el re-uerimiento de la altura de aspiración.e+ido a los ala+es del rotor orienta+les, puede operar con mu! +uena eiciencia dentro de un amplio rano de caudal. &%er iG.F PG.G.

?iura G.F

0a tur+ina de hAlice es una %ariante de la tur+ina Qaplan, pues posee un rodete con ala+es ijos, es considerada como unatur+ina de reacción, siendo utilizada con ma!or recuencia en apro%echamientos con ca#das por de+ajo de los

1 metros. &%er i G.G.

.l/ll8$0

..... ,.~

?iura G.G

G.J 3elección de tur+inas hidraLlicas

0as tur+inas hidr)ulicas m)s utilizadas en pe-ueBas centralehidroelActricas de+en ser seleccionadas de modo -ue so+tena acilidad de operación ! mantenimiento, donde suran importancia se de+e a su ro+ustez.

$s# mismo para escoer una tur+ina se de+e analizar:

su precio, las arant#as orecidas por el a+ricante en cuanto atención inmediata en caso de presentar se pro+lemas doperación en la m)-uina, ! un pronto cam+io de loelementos daBados.8am+iAn de+en permitir el apro%echamiento de cual-uiesalto, cuales-uiera -ue sean la altura el caudal disponi+le.~ El apro%echamiento ha de eectuarse con rendimientele%ado, aun-ue sean %aria+les las condiciones de salto &ni%el caudal para -ue la instalación sea renta+le en todos los casos. El eje podr) disponerse %ertical u horizontal seLn lo e*ija e

acoplamiento directo a las transmisiones o a loalternadores. 0a %elocidad anular de+e ser 1D m)s alta posi+le parconseuir de este modo transmisiones mucho mas lieras. e+en poderse reular +ien, a in de -ue sean adecuadas par

pe-ueBas centrales hidroelActricas otros usos. 8odos los óranos importantes,especialmentelos -ue sir%en para la reulación ! para apo!o de los ejes, de+en se)cilmente accesi+les.

7na %ez o+tenida la ca#da en metros ! la descara en metrocL+icos por seundo se puede encontrar el tipo de tur+inrecomendado para el apro%echamiento en estudio, para esto s puede acudir a la ?iura G.N ó a la ta+la G., donde est)n

GM



representadas en car )cter orientati%o los ranos deutilización de cada tur+ina.

)i4",;;

.;",;.

p ensidad del aua 1DDD ZWmJ

11 Eiciencia de la tur+ina, ad#menslonal

11t Eiciencia de la transmisión, adimensional ll

eiciencia del enerador, adimensional

llr Eiciencia del rupo de eneración,adimensional

Q Constante Q1DDD SWZSEn relación a la determinación del salto neto se puede proceder de la siuiente manera:

8ur+inas de r eacción: 6 6+.6t8ur+inas de acción: 6 6+.6t6monde 6+e 3alto +ruto en m

.6t $ltura de pArdidas en la tu+er#a de presión,enm. 6me $ltura del montaje de la tur+ina en m.

3El#CCI E0 8I9 lE 87/2I$

?iura G.N

En el caso de no tener in or mación dir ecta de las eiciencias dla tur+ina o del enerador, pueden usar se los %alor es de la ta +l

1.1 par a las eiciencias de la tur+ina, ! la ta+la G.J para lae iciencias del rupo.

8a+la G.J Eiciencia del rupo de eneración

.... ',. . 8iuu &I~8t~,,,,,,,r+llll"':::ar:::I

Cuando al calcular la %elocidad es peciica de una tur+ina, paraun caso determinado, se puede o ptar entre m)s de un tipoconstr ucti%o, para elección de la tur+ina m)s se de+e tener encuenta los siuientes elementos de juicio:

S$1-00

D1DD11

".lV:08~.N[F FFHFHGJ

(I :6 :0l. 6$ QI I ?/$CI3 B,":9Q.1:-M.F 1CH.FC U N&,&, F[F (,GD FFGDFX G11G' GD.GM

8Il +ltl G,J

0os alternadores acoplados mec)nicamente a las tur+inas,r esultan tanto m)s económicos de construcción cuanto menos pares de polos posean, es decir cuanto sea ma!or su%elocidad, a causa de -ue sus de%anados son m)s >6i 1IDs!)ciles de montar. 9or lo tanto r esulta %entajoso eleir unatur+ina de ele%ada %elocidad es peciica. 9or otr o lado se tiene -ue eleir entre uno u otro tipo W

tur+inas -ue satisaan una aplicación de a pr o%echamientohidr)ulica, se realizar) un estudio económico comparati%o delcosto del con junto tur +ina enerador.

G.M Caracter#sticas tAcnicas de las tur+inas

G.M.1 9otencia de las tur+inase acuer do con el es-uema de la ?iura. G.H la potenciaener ada se o+tiene con las siuientes ór mulas

P] 9.llt.llP ? p..=.6.111Q ? 9e W11t.11

11r 1l[1lt.ll

/endimiento de las tur+inas:

Como sucede en todas las m)-uinas, durante e uncionamiento de las tur +inas se producen pArdidas dener#a -ue determinan el rendimiento de a-uellas, la principales causas -ue producen estas pArdidas son:

ajrozarniento del aua con distri+uidor +j pArdidas en el r odete producidas por el cho-ue de entrada por el cam+io +rusco de %elocidad de los iletes de aua -usalen del distri+uidor ! chocan con los +ordes de los

onde:9e potencia elActrica en +ornes del enerador 9 9otencia al eje de la tur+ina, ZS =

Caudal de la tur+ina mJWs6 3alto neto, m ?i G.H

Gala+es del rodete. e rozamiento del aua con el tu+o de aspiración.

1



djdistancia -ue ha! entre el distri+uidor ! el rodete, por donde se escapa una parte del aua.eresistencias pasi%as en los cojinetes.

El conjunto de todas estas pArdidas determina el rendimiento dela tur+ina. $dem)s en una misma tur+ina se puedeencontrar rendimientos mu! %aria+les, ! estos dependennaturalmente del caudal, !a -ue la altura del salto permanececonstante.

0as %ariaciones de rendimiento son distintas para losdierentes tipos de tur+inas -ue se han e*puestoanteriormente. 0as tur+inas se pro!ectan para -ue sus rodetes denel m)*imo rendimiento a los de cara, es decir, para uncaudal iual a los tr es cuartos del m)*imo admisi+le.

e esta orma se consiue -ue las tur+inas no tenan unrendimiento e*cesi%amente +ajo a cara parcial, teniendo encuenta -ue, por lo eneral, durante el aBo, tra+ajan m)s horas acara parcial -ue a plena cara.

En la ?iura G.1D se muestran las cur%as de rendimiendo dedistintos tipos de tur+inas utilizadas en 9C6s.

<elocidad de las tur+inas:

Como la ma!or#a de las tur+inas se constru!en para accionar directamente eneradores elActricos, su %elocidad de+e ser la%elocidad del alternador -ue como se sa+e %ale:

n FD.Wp rpm

donde

..·... L L?@I%t%t."":I. I

recnencia en periodos por seundo p nLmero de pares de polos

0as tur+inas hidr)ulicas se de+en pro!ectar para soporta%elocidades m)*imas mu! superiores a las %elocidades dtra+ajo; estas %elocidades m)*imas corresponden al eneradoelActrico sin cara &en %ac#o ! el distri+uidor completamenta+ierto &caudal m)*imo.

<elocidad espec#ica

3e denomina %elocidad especiica de una tur+ina hidr)ulica a l%elocidad a la cual tra+ajar#a una tur+ina e*actamenthomóloa &es decir , de la misma orma constructi%a pero m)reducida desarrollando una potencia de I C<, +ajo un salto d1 metro. Esta relación se e*presa por:

os & o. pl ( h. h'M rpmdonde:

n %elocidad de la tur+ina en rpm; p potencia de latur+ina en C<h altura del salto en m.

0a %elocidad especiica es un #ndice para determinar, en cadacaso, cual es el tipo de tur+ina m)s apropiado. En eecto lastur+inas tienen +uen rendimiento sólo entre ciertos l#mites de%elocidad especiica. por ello dicha %elocidad especiica ha deser%ir de indicación para la elección de la tur+ina m)scon%eniente en cada caso; ! como las tur+inassemejantes tienen el mismo rendimiento, la %elocidadespeciica sir%e de +ase a los constructores de tur+inas para

normalizar su construcción seLn modelos reducidos -ue seensa!an en la+oratorios adecuados para estas prue+as.

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C$9I870 N .E387I3 $(2IE8$0E3 E 9E7EK$3

CE8/$0E3 6I/E0EC8/IC$3

Introducción

En este ca pitulo se pr esentan enumeran las le!es am+ientalesactuales -ue se de +en consultar en este ti po de pr o!ectos,leislación de las licencias am+ientales, la metodolo#asuerida ! los +ene icios am+ientales en la construcción de9e-ueBas Centrales 6idroelActr icas.

N.1. ustiicación de los pro!ectos

El o +ierno acional en su pr eocu pación por me jorar lacalidad de %ida de los Colom+ianos -ue ha +itan las reionesmas apartadas de nuestro pa#s, ha dispuesto a tra%As delInstituto Colom+iano de Ener #a ElActr ica ICE0 , de laselectri icadoras ! del Instituto de Ciencias uclear es I E$ el diseBo, la construcción de 9e-ueBas Centrales6idroelActricas 9.C6.s.Es mediante la puesta en uncionamiento de estas 9.C6.-ue se atender ) con Ener #a ElActr ica municipiosmar inados tales como son los -ue e*isten en epartamentoscomo Cauca, Chocó, 9utuma!o, 4ua%iar e, etc.E*isten unas eta pas necesarias para la construcción de una

pe-ueBa Central 6idroelActr ica, las cuales son a sa+er :Identiicar centros de po +lación -ue no ser )nconectados a una red interconectada en el utur o

pr e%isi+le ! en los cuales est) identiicada sunecesidad ener Atica.Identiicar el luar donde se enere el menor impacto para all# instalar la 9e-ueBa Central

dis posiciones ado ptadas por los di er entes estamentos jur #dicos de 0a le! Colom+iana.Entr e estos estamentos encontramos 0a Constitución 9ol#tica

acional de Colom+ia de 11, en la cu)l e*isten di erentesart#culos relacionados con la materia am+iental. entro deAstos se encuentra por e jemplo el $rt#culo ND cor res pondienteal titulo de los derechos colecti%os ! del am+iente dondeconsar a el conce pto de desarr ollo sosteni+le:

] El Estado 9lani icar ) el manejo a pr o%echamiento de losrecursos naturales, para arantizar su desarrollo sosteni +le,su conser %ación, r estaur ación o sustitución.

$dem)s, de +er) pre%enir ! controlar los actores de deterior oam+iental, imponer las sanciones leales e*iir lar e par ación de los daBos causados.

$dem)s de lo re erido se encuentra en la nue%a Constitución9ol#tica de Colom+ia, tam +iAn se hallan una serie de normas

-ue a par ecen en los dier entes $r t#culos los cuales en 1D -uehace reerencia a la construcción de 9e-ueBas Centrales6idroelActricas aparece a continuación :

ecreto 0e! N11 de 1HGM

8@870 ))) E 0$ ET908$CI !C79$CI E 03 C$7CE3,90$P$3 P 0EC63

6idroelActrica con el in de alimentar los pue+los C$9@870 11 C79$CI E C$7CE3

--

Sn'l]kO"'t) "0': rI'1I'dlaml!t"n'A'C&rld/I'c'il~

apro*imadamente 10 - 0 Zm. 8@870 <

'7'Il]i$&'1I1 11I 1."D,,: &'$II&'IX'o,,:$rt. I'~

E 0$3 2/$3 6I/R70IC$3eterminar los datos hidro+iolóicos ! eolóicos $rt, 11H, 1D,1 P 1J.-ue permitan esta +lecer la potencia la ener #a 8@870 <III E 0$ $(II38/ $CI E 0$3

produci +le. $47$3 P C$7CE3ptimizar la centr al hidr oelActr ica mediante C$9@870 IC ?$C708$E3 E 0$suplemento si uese necesar io de ma-uinas $(I I38/$CI iesel para alimentar las po +laciones de la r eión $rt.1con ener #a elActr ica seLn un consumo estimado 9$/8E < E 03 /EC7/33 EE/458IC3

- <II], $ II:

%.on l3 m'tl'is) ó'/~rc~'~1aVC~d~~emplr~'i'l1Fe1Adih'C)';i1 1_. 1~~ lW,7, 1W1,

pr e para un diseBo pr eliminar , tomando en cuenta la 9$/8E IT E 0$ ?$7$ 8E//E38/Eto pora#a ! eolo#a del luar. 8@870 1 E 0$ ?$7$ 3I0<E38/E P E 0$

C$>$N.1.1 0eislaciónam+iental C$9@870 1 I393ICIE3 4EE/$0E3

$rt.MG$s# como el o+ierno se preocupa por lle%ar el desarr ollo a 9$/8E TIII E 03 (3 E ($E Elas zonas mas aisladas, lo hace de iual orma por pr eser%ar 03 /EC7/33 $87/$0E3el medio natural -ue conser%an estos luares. /E<$20E30a leislación am+iental esta conormada +)sicamente por todas a-uellas normas, r eulaciones, le!es ! en eneral

8@870 11 E 0$3 R/E$3 E ($EE39ECI$0



C$9#870 ))) DE 0$3 C7EC$36I/4/R?IC$3

los recursos naturales reno%a+les al otorar autorizaciones, permisos ! concesiones, indispensa+les conorme a la le!.

3ECCI 11$rt.J1E 0$36I/4/R?IC$3/E$CI

C7EC$3E

CCE3I E $47$3

0a parte 1lI del 0i+ro 11 del ecreto 0e! N11 de 1HGM,

$rt. J1F, J1G,J1N, J1H,JD ! J1

0ICECI$3 $(2IE8$0E3

3e entiende como 0icencia $m+iental al actoadministrati%o e*pedido por la autoridad am+ientalcompetente, en %irtud de la cual se autoriza a una personanatural o jur#dica, pL+lica o pri%ada, la ejecución deo+ras, el esta+lecimiento de industrias o el desarrollo decual-uier otra acti%idad -ue, conorme a la le! ! a losrelamentos, puede producir deterioro ra%e a losrecursos naturales reno%a+les o al medio am+iente ointroducir modiicaciones considera+les o notorias al paisaje, ! se esta+lecen los re-uisitos ! condiciones-ue el titular de la licencia de+e cumplir para pre%enir,mitiar , correir , compensar ! manejar los eectosam+ientales de las o+ras, industrias o acti%idadesautorizadas.0a le! HH de 1HHJen su 8itulo <III -ue ha+la de las0icencias $m+ientales, las cuales ser)n otoradas por el(inisterio del (edio $m+iente, las Corporaciones$utónomas /eionales ! alunos (unicipios ! istritos,de conormidad con esta le!.El (inisterio del (edio $m+iente otora de manera

pri%ati%a la 0icencia $m+iental, entre otros casos, cuandose trate de la construcción de presas, represas o em+alsescon capacidad superior a doscientos millones de metroscL+icos, ! construcción de centrales de eneración deener#a elActrica -ue e*cedan de 1DD.DDDZS de capacidadinstalada, as# como el tendido de las 0#neas de 8ransmisióndel 3istema de intercone*ión ElActrica ! pro!ectos dee*ploración ! uso de uentes de ener#a alternati%a%irtualmente contaminantes. Iualmente para tras%asos deuna cuenca a otra de corrientes de aua -ue e*cedan de mJWse durante los per#odos de m#nimo caudal.En el caso espec#ico de la Construcción de las 9e-ueBas

Centrales 6idroelActricas -ue est)n por de+ajo de 1DD.DDDQO, ! no tenan tras%asos ma!ores a mJWs las o+ras no seencuentran dentro de las condiciones anteriormentereeridas por lo -ue compete a las Corporaciones$utónomas /eionales de la zona de inluencia del pro!ecto e*pedir las licencias am+ientales.0a licencia reular) en orma interal el eecto -ue eltitular de ella ocasione en el medio am+iente ! en losrecursos naturales reno%a+les por el desarrollo de la o+ra,industria o acti%idad autorizada, teniendo en cuenta todoslos aspectos humanos, sociales, económicos, #sicos,-u#micos ! naturales !, en especial, los considerados en

el plan de manejo am+iental, sin perjuicio de losre-uisitos, condiciones ! e*iencias -ue la autoridad demanejo am+iental competente esta+lezca para el uso,apro%echamiento o mo%ilización de

Códio acional de /ecursosaturales/eno%a+lesoCódio$m+iental reula 1D pertinente a las auas no mar#timas;

por su parte el ecreto 1M1 del F de julio de 1HGNrelamenta tales disposiciones e*hausti%amente. $ll# seconcretan las normas so+re el dominio de las auas, suscauces ! ri+eras.En cuanto a los modos de ad-uirir el derecho al uso de lasauas ! sus cauces se puede anotar -ue el derecho de usode las auas ! sus cauces opera mediante los denominados permisos, con sujeción a lo preceptuado en el Cap#tulo III8itulo < del 0i+ro

ndel Códio $m+iental. Iualmente por

ministerio de la 0e!, por concesión ! por asociación. Esclaro el articulo NN del Códio $m+iental el cual e*presa:3al%o disposiciones especiales, solo puede hacerse uso delas auas en %irtud de concesiónf.

9E/(I3 E ($8E/I$0 E $//$38/E

9ara la construcción de las %#as de acceso al pro!ecto ! eldesarrollo de o+ras de arte relacionadas con el pro!ecto, sere-uiere de la e*tracción de material de arrastre, el cual eso+tenido de uentes alu%iales -ue hacen parte del sistemah#drico del )rea de inluencia del pro!ecto.

El 8itulo II, 9arte II del Códio $m+iental &N11WGM esel encarado de reular lo concerniente a la e*plotación! ocupación de los cauces, pla!as ! lechos.

9/8ECCI E /EC7/33 6I/2I04IC3

0a 9arte T del 0i+ro 11 del Códio $m+iental reula loconcerniente a los /ecursos 6idro+iolóicos -ue a su %ezson relamentados por el ecreto 1FN1 de 1HGN.

I8E/<ECI E 8E//I8/I3 II4E$3

esde la colonia, los ind#enas ha+#an tenidoreconocimiento so+re la posesión de los territorios conla iura del /esuardo. Esta consist#a en una porciónde territorio deslindada ! adjudicada en propiedad aun rupo o comunidad ind#ena mediante un tituloemanado por la Corona EspaBola. 0a propiedad as#reconocida se hac#a en calidad de un +ien comunitario !se somet#a al o+ierno económico, administrati%o ! polici%o de un Ca+ildof ind#ena, el cual hac#a derecaudador de tri+utos ! de órano de relación entre lasautoridades espaBolas ! la respecti%a parcialidad ind#ena.En el $rticulo JJD de la Constitución acional de 1HH1 se

menciona -ue los territorios ind#enas estar)n o+ernados por consejos conormados ! relamentados seLn los usos! costum+res de sus comunidades.



GNI8E/<ECI E

E4/I87E38E//I8/I3 E Ca#da +ruta media

Ca#da media neta4enerador 3incrónico

0as acti%idades de diseBo ! construcción de la 9C6 -ue serealicen en territorios de neritudes, de+er)n cumplir conlas normas espec#icas consaradas en el ordenamiento leal%iente en el pa#s para este tipo de comunidades.0a le! 1 de 1HH1 menciona -ue los pue+los interesadosde+er )n tener el derecho de decidir sus propias prioridadesen lo -ue ataBe al proceso de desarrollo, en la medida en-ue este aecte a sus %idas, creencias, instituciones ! +ienestares piritual, ! a las tierras -ue ocupan o utilizan de alunamanera, ! de controlar , en la medida de lo posi+le, su propiodesarrollo económico, social ! cultural. $dem)s dichos

pue+los de+er)n participar en la ormulación, aplicación !e%aluación de los planes ! proramas de desarrollo nacional

! reional suscepti+les de aectarles directamente.

N.1. E3C/I9CI E 0$ 9E=7EK$CE8/$0 6I/E05C8/IC$.

3e de+e descri+ir todos los aspectos tAcnicos de la pe-ueBacentral hidroelActrica ! sus dierentes alternati%as deconstrucción en orma resumida presentando los siuientesaspectos:

$83 6I/04IC3

3itio$rea cuencaCaudal medioCaudal HU duraciónCaudal m)*imo

1: aBos1:1D.DDD aBos

<ol. sedimentos/E37(E3I3(ICl$9/E3$ E/IP$/$: 3ituación eolóica

9ermea+i Iidad

C$/$C8E/I38IC$3 E 0$3 2/$39/E3$ E/l<$/$8ipo$ltura m)*ima0onitud de coronaC7CCIE38ipo0onitudi)metroC$3$ E (R=7I$38ipoimensiones

9otencia instalada o. de unidades8ipo de 8ur+inaCaudal de diseBo

9E/@ E EEC7CIEstudios:Construcción:

N. E3C/I9CI 4EE/$0 E0 9/PEC83e presenta la orma de ejecución de los estudios.

N..1 0C$0I>$CI 4E4/R?IC$ E0

9/PEC83e presenta la localización eor)ica del pro!ectoinclu!endo coordenadas.

N.. R/E$ E I?07ECI$ E0 9/PEC8

3e presenta el pro!ecto de construcción de la 9.C.6., la zonadonde se desarrollar), el epartamento. $s# mismo, lasalternati%as su localización en el r#o.3e identiican los impactos enerados por las acti%idades

propias de este tipo de pro!ectos, adem)s de diseBar loscorrespondientes proramas de recuperación ! manejo del)rea.N...1 Rrea de inluencia indirecta.

3e enuncia el )rea de inluencia indirecta del 9ro!ecto,denominada )rea de inluencia reional.N... Rrea de inluencia directa.

En el )rea de inluencia directa se pueden identiicar dossu+)reas: la primera se denominada )rea de inluenciadirecta su+reional, delimitada en unción de considerar-ue los eectos del pro!ecto se irradian en el territorio-ue la conorma; la otra su+)rea se ha denominado)rea de inluencia directa microreional, ! est)constituida espec#icamente por el territorio en el cual selocaliza el pro!ecto, as# como por la zona por la cualatra%iesen las l#neas de su+transmisión.

N..J E3C/I9CI E 0$3 2/$3 $/E$0I>$/

urante la etapa de construcción las condicionestopor)icas del sitio juean el papel mas importantedentro de la selección de es-uemas para los diseBos dela 9e-ueBa Central 6idroelActrica.$ continuación se descri+en +re%emente cada una de laso+ras -ue se %an a realizar en la etapa de construcción.Como la presa, la captación, los canales, tLneles, almenara,tu+er#a de presión, casa de m)-uinas ,e-uipos ! canal derestitución.

N.J. E3C/I9CI E0 (EI ?@3IC

N.J.1 E3C/I9CI E0 (EI $2I8IC

3e descri+e la climatolo#a, la precipitación, las estacionesmeteorolóicas de la zona , la temperatura, la humedadrelati%a, el +rillo solar, an)lisis clim)tico, la eolo#a,



GHinclu!endo la estratira#a, la eolo#a estructural, laeornoroloa, la eotecnia, materiales de construcción,hidrolo#a, sedimentos ! suelos.

0a descripción del medio +iotico inclu!endo lora, +os-ues! auna.

N.ME3C/I9CI E0 (EI3CIEC(IC E0 R/E$ E09/PEC8.

Este aparte del estudio, +usca presentar las caracter#sticassociales económicas m)s rele%antes del )rea delimitada por el pro!ecto.Con +ase en esa caracterización, el an)lisis se orienta a

identiicar las principales interacciones del pro!ecto conlos elementos sociales económicos predominantes, detal manera -ue permita posteriormente esta+lecer alunos lineamientos enerales de manejo prospecti%o.3e realiza una descripción de los siuientes aspectos: istri+ución espacial <ariación emor)ica <i%iendas en la localidad del pro!ecto inclu!endo losser%icios pL+licos, ser%icios asistenciales &ser%icios desalud ! de educación.$cti%idades económicas. &$cti%idades ar#colas, pecuarias, pes-ueras, mineras, orestales Indicadores de po+reza. Comunidades ind#enas Rreas con estatus leal especial

o se espera -ue los pro!ectos tena aluna incidencianeati%a so+re la climatolo#a de la reión por lo pe-ueBode la o+ra tanto en la etapa de construcción como en laetapa de operación.

N..1. 3upericie 8errestre7n aente controlador de los enómenos erosi%os ! -ue

proporciona esta+ilidad a los taludes ad!acentes al r#o, es elcu+rimiento de la capa %eetal -ue en la zona de los r#osalcanzan m)s del HDU

N..1.J Caudales

En la etapa de construcción ! acondicionamiento de la presa &cuando e*iste eneralmente no se considera la

des%iación del cauce puesto -ue su realización se hace endos etapas lo cual hace -ue el impacto so+re el medio seaLnicamente puntual ! temporal. 9ara la etapa de operaciónes normal -ue se presente una disminución del caudal entreel sitio de la presa la casa de m)-uinas pero este aspectoes solo puntual !a -ue la totalidad del caudal se %uel%e aincorporarar al l#o pero adicionando o*ieno -ue enalunos casos es importante am+ientalmente.

N..1.M 3edimentolo#a

9ara la adecuación de la presa, la +ocatoma ! el tLnel se

tendr)n -ue construir atau#as con el in de tra+ajar en secolas o+ras. $l e*istir una reducción en el )rea del cauceha+r) un aumento en la %elocidad del aua -ueincrementar) el

N.. E<$07$Ci$(2IE8$0E3

E I(9$C83 nLmero de sedimentos. Esta alteración ser) temporal eine%ita+le por el mismo proceso de construcción.

Esta parte del estudio tiene como inalidad identiicar todos a-uellos cam+ios o alteraciones -ue se puedenderi%ar de la realización del pro!ecto tanto en el medio#sico ! +iolóico como en el medio humano para posteriormente poder determinar procedimientos de

pre%ención ! corrección -ue permitan un desarrollososteni+le en la reión.0a realización de cual-uier acti%idad -ue impli-ue laconstrucción de o+ras ci%iles ! de inraestructura %a a tener una inluencia !a sea de car)cter positi%o o neati%o so+rela zona del pro!ecto.9ara el caso de las 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas losimpactos de car)cter neati%o son menores de+ido a -ue laso+ras de inraestructura son de tamaBo reducido ! -ue larealización de las mismas se hace eneralmentemanualmente apro%echando las condiciones a%ora+lestanto #sicas como humanas de la reión.

N..1 Identiicación de $lteraciones$ continuación se analizan los dierentes elementos delmedio -ue e%entualmente pueden surir o no alteraciones por la realización de las o+ras de inraestructura :

N..1.1 Clima



N..1. <eetación

8anto en la ase de construcción como en la de operación la%eetación tendr) alunas alteraciones de+ido al desarrollode las o+ras. 9ara la ma!or#a de 9e-ueBas CentraleshidroelActricas estas modiicaciones son moderadas ! puntuales.

N..1.F ?auna

0os impactos posi+les so+re la auna corresponden tanto ala auna terrestre como a la acu)tica. En eneral los

impactos causados se producen por el eecto de +arrera-ue la o+ra enera en el ecosistema.9ara la auna terrestre la construcción de %#as de acceso !l#neas de transmisión son los actores de ma!or alteración.Es por esto -ue se e%itar) la construcción de caminos o %#asinnecesarios. En estos casos se de+en usar la carreterase*istentes o pro!ectadas.tro aspecto importante para tener en cuenta es elo+st)culo #sico -ue constitu!e la presa al aectar adeterminadas especies miratorias impidiendo sureproducción. e otro lado un aspecto positi%o es la posi+ilidad de -ue alunas

NDespecies, especialmente las a%es acu)ticas, se %eana%orecidas por la creación de nue%as zonas hLmedas !a-ue ser%ir#an como zona de asentamiento o descanso o en

sus miraciones.

N..1.F 3ocioeconom#a

En el aspecto socioeconómico la construcción ! operaciónde la o+ra tendr) un impacto positi%o en lo -ue se reiere aoerta de empleo para los ha+itantes de la reión.8am+iAn se incrementar) la acti%idad económica en la zona

por la lleada de tAcnicos ! tra+ajadores produciendo unareacti%ación de la econom#a principalmente en la po+lacióndonde se realizar) la construcción de la 9C6.urante la etapa de operación tam+iAn se o+ser%ar) un

cam+io positi%o para la reión !a -ue para el mantenimiento uncionamiento de la planta se necesitar) personal para-ue desempeBe estas unciones. Ca+e resaltar -ue para lasiuiente etapa del pro!ecto se tendr) -ue diseBar planes decapacitación para el personal de la reión -ue la+orar) enla planta.9or otro lado un aspecto neati%o es la miración de po+ladores hacia la zona, atra#dos por la demanda deempleo ! la apertura de nue%os mercados. Este actor incrementar) necesariamente el costo de %ida en la reión.e otro lado la construcción del pro!ecto mejorar) lacalidad de %ida de la reión ! omentar) la eneración denue%as microcmpresas,

N.F. (EI$3 E (I8I4$CI 4EE/$0E3

$ continuación se da un listado de consideracionesenerales para el pro!ecto tendientes a pre%enir ! correirlos impactos identiicados en las etapas de construcción !operación: /ealizar el menor nLmero de trochas posi+les con amplitudes ineriores a los 1. m demodo -ue no se estimulen procesos de colonización !miración hacia las zonas altas./educir al m)*imo el tamaBo de las zonas aectadas para posi+ilitar una )cil recuperación natural.

E%itar en lo posi+le arrojar materiales de e*ca%ación !construcción al r#o ! a las -ue+radas. 9ara esto se de+endiseBar luares especiales &+otaderos de disposición deestos materiales.

eterminar los corredores de paso de auna para no inluir h)+itats de importancia en el )rea e implementar en la etapade diseBo de o+ras zonas de ascenso de peces, microauna !

de paso de animales en los sectores de canales, de modo-ue las o+ras no se constitu!an en +arreras -ue posi+ilitenun uerte impacto am+iental so+re las especies./ealizar o+ras de conser%ación ! protección de suelos paraminimizar o restaurar daBos producto de la remoción de lacapa %eetal en los casos donde se re-uiera. esarrollar planes de reorestación so+re las zonas aectadas con el inde restaurar en lo posi+le toda el )rea de la planta. /ealizaruna inter%entor#a am+iental durante la construcción



! operación de la central.El impacto al paisaje puede ser mitiado mediante laaplicación de pinturas a las o+ras ! e-uipos en tonos -ueno eneren contraste con el entorno o mediante laimplementación de +arreras naturales -ue aminoren un posi+le impacto %isual.9ara la adecuación de campamentos temporales durante laetapa de construcción ! posteriormente para la etapa deoperación es necesario diseBarlos con instalaciones +)sicasadecuadas, es decir, sistemas de tratamiento de desechos, pozos sApticos, cuartos de alojamiento etc.E%itar la construcción de o+ras en luares inesta+les o conalto #ndice de eroda+ilidad.3e de+en realizar estudios m)s detallados como in%entariosIaun#sticos, lor #sticos ! ecolóicos para la consecución dela licencia am+iental.e+er) e%itarse la disposición indiscriminada de +asuras omateriales so+rantes de las acti%idades relacionadas con laconstrucción, as# como de las eneradas en los

campamentos, usando para ello luares espec#icostemporales.3e de+er)n utilizar al m)*imo las trochas o caminose*istentes para el tendido de las l#neas de transmisión,E%itar talas innecesarias ! otras acti%idades -uc oriinen procesos de colonización o ampliación de la rontera dereorestación, rontera ar#cola o de cacer#a.isminuir al m)*imo la amplitud de la aja a talar a lado !lado de la l#nea de transmisión.E%itar acti%idades innecesarias de descapote, realiz)ndose

solamente en los sitios de o+ras o de instalación de torresde transmisión.9ara el traslado de materiales ! e-uipos necesarios para laconstrucción de las o+ras se de+e considerar la posi+ilidadde eectuarlos mediante trenes de mula o helicópteros.

N.G Contri+ución de la micro hidroeneración alcalentamiento del planeta.

7n aspecto importante del desarrollo de la microhidroeneración es su contri+ución a al sustitución de lasuentes de ener#as contaminantes.Con la creciente conciencia del pro+lema del calentamientodel planeta entre las aencias u+ernamentales de a!uda !otras aencias pro%eedoras de ondos, se han esta+lecidolos ondos am+ientales, lo cual ha reorzado aLn m)s elinterAs de los promotores de la micro ! minihidroeneración.

Es de anotar -ue la 9C6 son consideradas am+ientalmenteseuras en comparación con las nucleares ! randescentrales hidroelActricas !a -ue estas siempre conlle%anla construcción de em+alses reuladores.Es de anotar -ue la alternati%a -ue mas se esta utilizandoen el pa#s es la diesel donde se esta contri+u!endo alcalentamiento del planeta, la alternati%a diesel tam+iAntiene otras des%entajas como son: la dependencia a loscostos de mantenimiento, ! a laro plazo al incremento delos precios de+ido al aotamiento de las reser%as.

N1

8a+la N.1 Comparación con otras uentes de Ener#a.

En la ta+la siuiente se o+ser%a la comparación del CDen%iado a la atmósera de dierentes uentes de ener#a.

?7E8E 8oneladas de CDW4Sht:ar+ón HFM.D

IX]ceite ND.D

4as MNM.D

+cotArmica G.D(icro 6ldrezeneraciAn N.D

uclear G.Nl<iento G.M

?oto%oltaico .M

4randes Centrales 6idr)ulicas J.1

N.N 0a construcción de 9e-ueBas Centrales6idroelActricas contri+u!en a sal%ar los +os-ues.

Con ma!or Anasis en los aspectos am+ientales del desarrollo,los pro!ectos de 9C6s son cada %ez m)s atracti%os al mostrar caracter#sticas am+ientales posit#%as.

Con e*periencias mostradas en otros paises como en /eino7nido epal se ha demostrado un ahorro de demanda de

leBa en un J U para uso de cocción de alimentos permit#endo con la utilización de las 9C6 preser%ar los +os-ues contri+u!endo a la conser%ación del medioam+iente.



N



9.

#E$ERADORES

Introducción

El desarrollo de uentes de ener#a para eectuar tra+ajos

Ltiles es la cla%e del proreso industrial ! esencial para elmejoramiento continuo del ni%el de %ida del hom+re.escu+rir nue%as uentes de ener#a, mejorar , o reha+ilitar las !a e*istentes, con el in de o+tener un suministroesencialmente inaota+le para el uturo, distri+uirla adonde se re-uiera, con%ertirla o transormarla en otrasormas de ener#a como calor, luz, ener#a mec)nica. o-u#mica, emplearla sin pro%ocar contaminaciónam+iental -ue destru!e la +iosera constitu!e uno de losrandes pro+lemas -ue actualmente aronta el mundo.

H.1. ()-uina. s

elActricas

0os eneradores con%ierten la ener#a mec)nica en ener#aelActrica ! los motores la ener#a elActrica en mec)nica.0os eneradores ! motores orman el conjunto de lasm)-uinas elActricas.

0a parte ija de las m)-uinas se denomina estator ! la parterotati%a rotor. En toda m)-uina se distinuen partesconductoras de la comente & de%anados, partesconductoras del lujo manAtico ! partes mec)nicas oconstructi%as.

En los eneradores ! motores para corriente tri)sica seoriinan campos rotati%os. si el rotor tiene la misma%elocidad de iro -ue el campo rotati%o del estator , se dice-ue la m)-uina es s#ncrona. 3i, por el contrario, el rotor tiene una %elocidad de iro ma!or o menor -ue dichocampo rotati%o. la m)-uina se llama as#ncrona.

3i se hace irar a un im)n & electroim)n o im)n permanente de tal modo -ue sus polos descri+an una tra!ectoriacircular, se oriina un campo manAtico rotati%o. $s# se

enera casi siempre el campo rotati%o en los eneradores.Empleando corriente trias#ca, se pueden enerar tam+iAn campos rotati%os, sin necesidad de mo%imientomec)nico. 3e utilizan tales campos rotati%os para laconstrucción de motores especiales sencillos ! potentes.

8res +o+inas situadas a 1DD una de otra recorridas por corriente alterna tri)sica oriinan un campo rotati%o.Constructi%amente dichas +o+inas se colocan repartidas cnla perieria del pa-uete de chapas del estator, ! situadas enlas correspondientes ranuras. Con ello, el de%anado ocupamenos sitio ! la m)-uina puede hacerse m)s pe-ueBa.

0os polos sólo se orman cuando circula corriente por el

de%anado. Como las corrientes en las tres ases delde%anado tri)sico est)n desasadas entre si 1DD, se

oriina un campo manAtico rotati%o.0a %elocidad de iro del campo rotati%o & %elocidads#ncrona de la m)-uina sólo depende de la recuencia !del nLmero de polos. Como los polos manAticos se presentan siempre en pares, se calcula con el nLmero de pares de polos.

6 ? 8 / M

donde:n %elocidad de iro del campo rotati%o recuencia

p nLmero de polos

H.1.1. 4enerador s#ncrono

En m)-uinas de +aja %elocidad. el rotor puede estar situadohorizontal o %erticalmente; en m)-uinas de alta %elocidadel rotor es siempre horizontalmente.En el rotor est)colocado el de%anado de e*citación. por el -ue circulacorriente continua. icha corriente se aporta del e*terior, atra%As de dos anillos rozantes. 0as partes maneticas delrotor son de acero.

0os rotores para %elocidades lentas est)n dotados de polos

salientes. con nLcleos polares macizos o de chapa. 7n rotor de este tipo se llama tam+iAn meda polar. 0os rotores para%elocidades ele%adas se constru!en en orma de rotoreslisos & sin polos salientes .

En pe-ueBas m)-uinas s#ncronas, tales como los t#picosalternadores de automó%iles, se emplean rotores de polosalternados, construidos por una rueda polar di%idida en dosmitades dotada de una Lnica +o+ina anular; con lo -ue seconsiue la ormación de una serie de pares de polossituados sucesi%amente en la perieria de dicha rueda polar.

Con recuencia. )r+ol del rotor lle%a montado tam+iAn elinducido de un enerador de corriente continua, llamadoenerador de e*citación, ! -ue suministra la corriente dee*citación necesaria a la m)-uina s#ncrona. 0as m)-uinass#ncronas sin enerador de e*citación reci+en la corrientede e*citación a tra%As de rectiicadores alimentados por lared o emplean como tensión de e*citación la tensiónenerada por el propio enerador . 9ara ello, la tensiónalterna inducida se de+e rectiicar .

El estator esta pro%isto del de%anado estatórico. Como por

el mismo circula corriente alterna. el circuito manAticodel estator de+e estar ormado por chapa manAtica. El pa-uete



NJde chapas del cstator est) montado en una carcaza deundición de acero. El de%anado del estator es un de%anadotri)sico.

El rotor es accionado por una m)-uina motriz. 0a corriente

continua del de%anado de e*citación oriina un campomanAtico, en reposo respecto al rotor. 3in em+aro, de+idoal iro de dicho rotor, el campo en cuestión ira respecto alestator. Este campo rotati%o induce en las tres ases del

de%anado estatórico tres tensiones desasadas 1DD entre s#.En consecuencia el estator puede suministrar corrientetri)sica.

0a tensión inducida en el enerador s#ncrono depende de lacorriente de e*citación ! de la %elocidad de iro. e dicha%elocidad depende tam+iAn la recuencia, -ucnormalmente esta ijada de antemano. $l aumentar lacorriente de e*citación se llea a la saturación ! lacaracter#stica de %ac#o se aplana.

El enerador s#ncrono suministra a la red tanta m)s potencia, cuanto con m)s uerza es accionado. Conectado auna red esta+le, es decir, cu!a recuencia es ija, alaumentar la cara la rueda polar mantiene su %elocidad, pero aumenta el adelanto o )nulo de cara respecto alcampo rotati%o.

0os eneradores acoplados a la red actLan comocondensadores si est)n so+ree*citados ! como inductores

en caso contrario.

7n enerador s#ncrono se puede conectar en paralelo conotros eneradores s#ncronos o +ien con una red, si los%alores instant)neos de las tensiones en +ornes de losdos eneradores a acoplar son permanentemente iuales.9or lo tanto, son necesarias iualdad de sucesión deases, iualdad de ase, iualdad de recuencia e iualdadde %alor eecti%o de las tensiones.

H.1.. 4enerador as#ncrono

3i, por medio de una m)-uina motriz, se hace irar el rotor en el mismo sentido -ue el campo rotati%o del estator , perom)s r)pidamente -ue Aste, se induce tam+iAn tensiones enel rotor. 3i las ases del rotor est)n corto circuitadas,circulan por ellas corrientes alternas, -ue crean tam+iAn uncampo rotati%o. icho campo rotati%o retórico ira ensentido contrario al del rotor en s#. Como el rotor iram)s r)pidamente -ue el campo estatórico, el camporotórico mantiene siempre su posición respecto al campoestatórico. Como en el enerador s#ncrono, el camporotati%o rotórico %a adelantado al estatórico e induce

tensión en el de%anado del cstator,

El enerador as#ncrono de+e ser e*citado por la red, puesde no serlo no podr#a ha+er campo rotati%o rotórico. o es

posi+le, pues, un control de la potencia reacti%a, como enlos eneradores s#ncronos.

0ueo los eneradores as#ncronos toman de la red potencia

reacti%a ! suministran potencia acti%a su %elocidad deiro es siempre superior a la del campo rotati%o.

0os eneradores as#ncronos se emplean en pe-ueBascentrales.

0os motores tri)sicos est)n pro%istos eneralmente de unde%anado de una capa, con un nLmero entero de ranuras por polo ! ase. Este tipo de de%anados se denomina dehuecos polares enteros.

H.1.J. (otor s#ncrono

0os motores s#ncronos para corriente tri)sica sonconstructi%amente iuales a los eneradores s#ncronos.

0a corriente tri)sica suministrada por la red oriina en elestator un campo manAtico rotati%o. 0os polos de dichocampo rotati%o actLan so+re los polos del rotor. El camporotati%o -ue ira r)pidamente rente a los polos, pro%ocaen estos uerzas en el sentido de iro del mismo einmediatamente despuAs en sentido contrario.

3i el rotor ira apro*imadamente a la misma %elocidad -ueel campo rotati%o, a-uel es arrastrado por dicho camporotati%o ! siue irando a la misma %elocidad -ue Aste.

0os motores s#ncronos precisan procedimientos especialesde arran-ue.

3i el rotor tiene un de%anado adicional en cortocircuito, elmotor s#ncrono puede arrancar como as#ncrono una %ezconectada la corriente de e*citación, Al mismo siueirando como motor s#ncrono. urante el arran-ueas#ncrono, el de%anado de e*citación de+e estar cerrado so+re una resistencia, para -ue la tensióninducida en Al no pueda perjudicar el aislamiento del

mismo. En ser%icio el de%anado en cortocircuito impide lasalida uera de sincronismo, en caso de sL+itos aumentosde la cara; por eso se le llama tam+iAn de%anado deamortiuación.

7na %ez eectuado el arran-ue, el motor s#ncrono ira a la%elocidad del campo rotati%o. $l aumentar la cara,aumenta la distancia anular entre los polos de la rueda polar ! los polos del campo rotati%o. 0arueda polar est) retrasada respecto al campo rotati%o ! por tanto respecto a la posición de la rueda en %ac#o,constitu!endo dicho retraso el )nulo de cara.

0os motores s#ncronos tienen eneralmente un par motor m)*imo do+le del par nominal. 3i se le aplica una cara



ma!or aLn, caen uera de sincronismo, no %ol%iendo adicho

NMsincronismo aun-ue se reduzca la cara. En cam+io, los

motores s#ncronos son memos sensi+les a las ca#das detensión -ue los as#ncronos. 0a densidad de t1ujo manAticodel campo rotati%o el par motor disminu!en

proporcionalmente a la tensión.

Como en los eneradores, la so+ree*citación de los motoress#ncronos pro%ocan la producción de potencia reacti%a &inducti%a . En consecuencia, se emplean randes motoress#ncronos so+ree*citados, uncionando en %ac#o, parasuministrar potencia reacti%a. Estos motores se llamantam+iAn reuladores de ase o compensadores s#ncronos.

3e emplean motores s#ncronos tri)sicos con e*citación por corriente continua, por ejemplo para el accionamiento derandes compresores para hornos altos ! de randes +om+asen centrales de acumulación por +om+eo. 0os motoress#ncronos tri)sicos sin corriente continua de e*citación

motores -ue tra+ajan seLn este principio se llaman motoresde inducción.

En el motor de inducción, la corriente rotórica es producida por inducción.

9or las ases del rotor circula corriente alterna. Estando-uieto el rotor, la recuencia de la corriente rotórica es iuala la de la red, FD 6z. 3eLn la rela de 0enz, el sentido de lacorriente rotórica es tal -uetiende a eliminar la causa -ue la produce. 9or lo tanto, lacorriente retórica circula en sentido tal -ue hace mo%er alrotor en el mismo sentido -ue el campo rotati%o del estatal'.

En el motor de inducción, al aumentar la %elocidad de irodel rotor , disminu!en la manitud ! recuencia de la tensiónrotórica inducida

tienen su rotor constituido por un im)n permanente,empleados en m)-uinas te*tiles. 0os motores s#ncronos donde: _ 8 18.6) / N

mono)sicos tra+ajan sin corriente continua de e*citación! se emplean para relojes elActricos & relojes s#ncronos !tocadiscos de alta calidad.

H.1.M. (otor as#ncrono

0os motores tri)sicos m)s importantes son los as#ncronos.El estator de un motor s#ncrono es similar al de un motor s#ncrono; 0os di%ersos tipos de motores as#ncronos secaracterizan por las dierentes clases de rotores.

H.1.M.1. (otor de rotor de anillos rozantes

El estator consta de carcaza, pa-uete de chapas ! de%anadoestatórico. El rotor se apo!a en la carcaza por medio decojinetes.

El )r+ol del rotor lle%a el pa-uete de chapas los anillosrozantes. El de%anado rotórico est) dispuesto en las ranurasde dicho pa-uete de chapas. Casi siempre el de%anado delrotor tiene tres ases & de%anado tri)sico , conectadaseneralmente en estrella, ! raramente en tri)nulo. 0acone*ión con los anillos se realiza a tra%As de tres esco+illasde car+ón. 0os +ornes de las tres ases del de%anado del

rotor se denominan u, %, O.En reposo el estator ! el rotor actLan como un transormador,El campo rotati%o del estator induce tensión en el de%anadoretórico. 0a tensión medida en el rotor, en reposo, se llama

tensión de parada del rotor. icha tensión se da en la placa

de caracter#sticas, adem)s dela tensión correspondiente alestator.

0a tensión inducida en el rotor pro%oca la circulación decorriente por las ases del roto, si los +ornes de Aste est)ncorto circuitados. El campo rotati%o del estator, al actuar so+re las corrientes rotórica, da luar a un par motor. 0os



_ recuencia rotórica8 recuencia estatórican %elocidad de iro del rotor N %elocidad de iro del campo rotati%o

En motor de anillos rozan tes con el de%anado del rotor en

cortocircuito, la corriente de arran-ue es ele%ada, puesto-ue la tensión de parada del rotor pro%oca una ele%adacorriente rotórica. 9ara e%itarlo, se aumenta, por medio deun arrancador, la resistencia del circuito rotórico.

Con ello se reduce la corriente de arran-ue ! el motor se pone en marcha sua%emente. $l ir aumentando la %elocidadde iro, se pueden reducir las resistencias de arran-ue, puesto-ue disminu!e el %alor de la tensión inducida.

En el de%anado rotórico circulan tres corrientes alternasdesasadas entre s#, es decir, corrientes tri)sicas -ue a su

%ez oriinan un campo rotati%o rotórico. 0a recuencia dela corriente rotórica se reduce en la misma proporción en-ue aumenta la %elocidad de iro del rotor . En consecuenciae independientemente de la %elocidad de iro del rotor, elcampo rotati%o rotórico mantiene la misma posición respectoal campo rotati%o del estator . Es decir, un motor as#ncrono

no puede caer uera de sincronismo. 0a %elocidad de irodel rotor es siempre alo inerior a la del campo rotati%o, pues de ser am+as iuales no se inducir#a tensión aluna enel rotor. El motor ira pues asincr ónicamente.

En el motor as#ncrono, la corriente -ue circula por elde%anado del estator oriina un campo manAtico rotati%o,el cual induce tensiones alternas en las ases del de%anadorotórico. 3i dichas ases est)n corto circuitadas, circulan

por ellas corrientes alternas, -ue eneran un campo rotati%oretórico. 0a acción mutua de los campos rotati%os estatórico retórico pro%oca el iro del motor.

N3e emplean motores de anillos rozan tes para elaccionamiento de m)-uinas mu! randes, tales como +om+asde centrales de suministro de aua, machacadoras ! randesm)-uinas herramientas, de+ido a -ue la corriente dearran-ue de esta clase de motores no es mu! superior a sucorriente nominal. 8am+iAn es utilizado para accionamientoscu!o arran-ue se de+a realizar con ran cara, como aparatosde ele%ación, de+ido al r an par de arran-ue de dichosmotores. 8am+iAn se emplean motores de anillos rozantes

cuando la %elocidad ha!a de ser %aria+le, como en el casode aparatos de ele%ación ! escenarios iratorios.

H.1.. 4enerador de corriente continua

El estator de las m)-uinas de corriente continua, llamadotam+iAn sistema inductor, consta de un anillo de culata deacero, de polos principales salientes ormados por nLcleo

polar ! e*pansión polar, de chapa manAtica, ! del de%anadode e*citación situado so+re los nLcleos polares.El rotor llamado eneralmente inducido, consta de un )r+olde acero, so+re el -ue %a montado a presión el pa-uete de

chapas del rotor, en cu!as ranuras se halla el de%anado delinducido, ! de un colector, al -ue esta conectado dichode%anado. 0as m)-uinas de mediana ! ran potenciadisponen tam+iAn de un %entilador .

El colector o conmutador colector esta ormado por sementos o delas, aisladas entre s#, de co+re duro. Elconjunto de dichas delas se mantiene ormando un todo

por medio de resina undida, o de una construcción mec)nicaa pr esión.

0a unión del de%anado del inducido a las delas del colector se eectLa por soldadura. El estator est) pro%isto de portaesco+illas, dispuestas de modo -ue las esco+illas de car+óno de raito de -ue son portadores pueden rotar so+re lasupericie del colector, con presión reula+le.

al irar el inducido se induce tensión en los conductores delde%anado del inducido, al cortar Astos las l#neas de campodel campo de e*citación. 0a tensión inducida es m)*imaen los conductores -ue se hallan en ese momento rente alos polos principales. Cuando un conductor determinadollea rente al polo siuiente, su tensión %uel%e a serm)*ima, pero de sentido opuesto.

El colector se mue%e junto con el de%anado del inducido,

del -ue es solidario. 9or lo tanto, los conductores del inducido-ue se hallan rente a un polo norte del estator est)n unidossiempr e a una esco+illa ! los conductores del inducidosituados rente a un polo sur del inducido lo est)n a la otr aesco+illa. $s# pues, el colector r ectiica la tensión inducida.Cuanto ma!or es el nLmero de delas del colector, tantoma!or es el nLmero de +o+inas del inducido ! tanto m)slisa es la tensión o+tenidas en las esco+illas.



0a tensión inducida en los eneradores de corriente continua%aria de sentido al %ariar el sentido de iro ! tam+iAn al%ariar el sentido de la corriente de e*citación, de+ido a-ue, en am+os casos, el corte de las l#neas de campo se produce en sentido opuesto.

$l aumentar la %elocidad de iro, se cortan m)s l#neas decampo por unidad de tiempo; por tanto la tensiónaumenta.

El sentido de la tensión de un enerador de corrientecontinua %aria al %ariar el sentido de iro o el sentido de lacorriente de e*citación. 0a tensión de un enerador decorriente continua aumenta con la %elocidad de iro ! conla corriente de e*citación.

0os distintos tipos de eneradores de corriente continuase distinue entre s# por las distintas ormas de conectar el de%anado de e*citación con el inducido.

En el enerador con e*citación independiente, elde%anado de e*citación no est) unido al inducido. 0acorriente de e*citación es suministrada por un enerador independiente, por ejemplo un rectiicador conectado a lared. En cara, la tensión suministrada se reduce, respectoa la tensión en %ado, de+ido a la resistencia del inducido.

0os eneradores con e*citación independiente se emplean por ejemplo como eneradores de mando en con%ertidores0eonard.

En el enerador shunt, el de%anado de e*citación est)conectado en paralelo con el inducido. $l hacer irar elinducido a partir del reposo, se oriina en Al una pe-ueBatensión, de+ido al manetismo residual del enerador. $lconectar el de%anado de e*citación circula una pe-ueBa

corriente de e*citación, -ue reuerza dicho manetismo, pro%ocando as# una ma!or tensión. 3e dice -ue la m)-uinase autoe*cita.

En caso de in%ertir el sentido de iro de un enerador decorriente continua, es preciso in%ertir tam+iAn la polaridaddel circuito del inducido.

0os eneradores shunt se emplean como d#namos &eneradores en automotores.

El enerador compound est) pro%isto de dos de%anadosde e*citación, situados so+re los mismos polos principales.7no de ellos es un de%anado shunt ! el otro un de%anadoserie.

4eneralmente el de%anado serie est) conectado de orma-ue, en cara, reuerza el manetismo del de%anado shunt,mientas -ue el de%anado serie pro%oca, en cara unaumento

NFde la tensión con respecto a la de un enerador shunt.

0os eneradores compound compensados son loseneradores de corriente continua m)s importantes. 3eemplean por ejemplo como e*citatrices, para la e*citaciónde eneradores s#ncronos.

H.. 9ar)metros para la elección de los eneradores

0a potencia , la tensión ! caracter#sticas de un enerador de+en determinarse teniendo de+idamente en cuenta la cara,la situación res pecto al resto de la central ! del sistemaconsiderados en conjunto, as# como las caracter#sticas !

potencia disponi+le de las m)-uinas motrices.

H..1. 9otencia del enerador

epender ) del %olumen total del presupuesto de la central,incluida la capacidad de reser %a, ! el costo anual dee*plotación ! la manitud pro+a+le del incremento de lacara. $ntes de eectuar la elección es necesario e*aminar%ar ias alternati%as ! com+inaciones de dierentes capacidadunitarias, +asadas en cur %as de dur ación de la cara, reales! supuestos, para o+tener un m#nimo del costo anual,

inclu!endo el ser%icio de inter As del ca pital ! los astos dela e*plotación.

H... El precio de compra

$l iual -ue el de costo por Zilo%atio instalado de unenerador decrecen ! el rendimiento aumenta, al aumentar la potencia unitaria, dentro de los l#mites normales deconstrucción del tipo de enerador ! de la m)-uina motriz,aun-ue el +eneicio relati%o en el costo ! en elrendimiento, decrecen a medida -ue aumenta la potenciaunitaria.

0os astos de mano de o+ra de e*plotación uardan ma!or proporción en el nLmero de unidades -ue con la potenciatotal de la central.

H..J. ?actor de cara diario ! anual

Constitu!en importantes puntos a considerar , paradeterminar la potencia de los eneradores. con un alto

actor de cara diario ! anual puede ser m)seconómica la e*plotación por medio de relati%amente pocas unidades de ran potencia, mientras -ue un +ajo



actor de cara, re-uiere unidades de potencia m)sreducidas.

0as caracter#sticas de cara pueden ser de tal naturaleza-ue se o+tena la solución m)s económica mediante pocasunidades de ran potencia para los per#odos de uerte cara

! una o m)s unidades pe-ueBas para los per#odos de caradA +iles.

H..M. /endimiento de la m)-uina motriz

En las dierentes caras de uncionamiento constitu!e unactor importante para la determinación de la potencia delas unidades.

(ientras las tur+inas ! m)-uinas de %apor se caracterizan por tener una cur%a de consumo de %apor +astante plana,

entre la media ! la plena cara.

0as caracter#sticas de rendimiento de las tur+inashidr)ulicas %aria seLn el tipo ! la altura del salto, per o elrendimiento tiende , eneralmente, a disminuir r)pidamente con caras dA+iles.

Este es un actor importante cuando la potencia de lacentral ha sido adaptada al caudal del r#o ! donde e*istenem+alses de aua, mientras -ue en el caso de ha+er e*cesode aua o cuando no ha! em+alse o reser%as de aua, elrendimiento de la tur+ina hidr )ulica, especialmente +ajo

caras parciales, es de menor importancia.

H... El car)cter proresi%o o el rendimiento de lacara

0a proresión de la car a inlu!e en la elección de la potencia. 0as randes unidades resultan m)s económicasen un sistema de r)pido crecimiento -ue en un sistemaest)tico. En contra de las randes unidades, en las centralesde cara creciente ha! -ue e%aluar el e*ceso de carainanciera causado por el e*ceso de potencia instaladadurante los per#odos en -ue se dispone de so+rante de

potencia.

H..F. 0a tensión del enerador

0a tensión depende de la cara a suministrar, de ladistancia de la misma la tensión del sistema a -ue est)conectado, pero puede estar limitada por la potencia de la propia unidad.

0os eneradores de corriente alterna pueden tener lamisma tensión -ue la red o una tensión distinta, seLnsea la lonitud delas lineas de tr ansmisión ! laeconom#a -ue r esulte de la interposición detransormadores. 0os pe-ueBos eneradores de corrientealterna -ue suministran ener#a a una distancia del ordende un centenar de metros, producen la corriente a 1D óMD ó 1DWDN sistema tetrailar en alunas a+ricas aMMD %oltios.

0os eneradores de pocos mea%atios, -ue suministrancorriente dentro de un radio de pocos Zilómetros producenla ener#a a JDD ó a MDDD %oltios. 9ara randes distancias! potencias ma!ores se constru!en normalmente so+retensiones de 1J.NDD %oltios, aun-ue alunas centralese*istentes poseen unidades de tensión intermedias comoF.FDD, G.NDD, u 11DDD %oltios.

-G-



H..G. 0as caracter#sticas del enerador

e+en ser adecuados a las necesidades de la cara ! a las dea la m)-uina motriz. 3i se desea marchar en paralelo conotras unidades so+re unas +arras colectoras, lascaracter#sticas del enerador ! de la m)-uina motriz

e*istente tiene -ue ser estudiadas por el a+ricante, paraaseurar un uncionamiento adecuado.

0as caras con %ariaciones r)pidas o mu! amplias, o cuandoel par de la m)-uina es pulsante, puede e*iir construccionesespeciales. 0as m)-uinas con un actor de potencia anormal,especialmente capaciti%o o con caras dese-uili+radas omono)sicas, re-uiere normalmente caracter#sticasespeciales.

El enerador de+e 3er construido de manera -ue puedaresistir cual-uier e*ceso de %elocidad -ue pueda presentarse.

icho e*ceso de %elocidad es del orden del N hasta el1DD U para eneradores accionados por tur+inashidr)ulicas,! del U para los eneradores accionados por motores decom+ustión interna ! D U para unidades mo%idas por %apor . El menor maren de e*ceso de %elocidad esadmisi+le en estos Lltimos casos, de+ido a -ue lasm)-uinas motrices est)n normalmente e-uipadas condispositi%os de e*ceso de %elocidad de acción r)pida,adem)s del control de reulación. 0a inercia del aua enlas unidades hidr)ulicas es tal -ue no es posi+le cortar repentinamente la admisión del aua.

H..N. <elocidad

3e admiten una amplia ama de %elocidades paraacomodarse al sistema motriz. 3i +ien las %elocidadesanormales +ajas aumentan las dimensiones ! el costo delas m)-uinas, mientras -ue las %elocidades e*cesi%amentealtas acrecientan el costo ! las diicultades deconmutación.

3in em+aro, ahora se suministran tur+o alternadores deJFDD %Wminocon sus e*citatrices directamente acoplados oaccionados por medio de enrana jes.

H..H. E*citación

0a ma!or#a de eneradores de corriente continua son deautoe*citación ! pueden ser de e*citación en deri%ación ocompuesta & compound. Este Lltimo se utiliza paracentrales industriales, en los cuales se re-uiere mantener una +uena tensión, pero sin una reulación mu! e*acta !sin dedicarle una super%isión constante.

H..1D. 0a capacidad de so+re cara

0a so+re cara en los eneradores de corriente continuaest) limitada por la temperatura de la m)-uina en cuanto ala so+recara permanente, ! por la conmutación, en

cuanto a las so+re caras instant)neas. 0os l#mites deconmutación



son del DD de la potencia nominal, para eneradores deser%icio intermitente, de 1D de la potencia nominal para eneradores construidos para tra+ajos permanentes.0as so+recaras instant)neas -ue so+repasen los l#mites-ue anteceden, pueden necesitar disposiciones especialeso m)-uinas m)s potentes.

H..11. Caras luctuantes

Estas caras tienen -ue ser estudiadas para determinar lacara ija e-ui%alente -ue producir#a el mismocalentamiento, teniendo en cuenta -ue las pArdidas en elco+re del inducido %ar#an con el cuadrado de la intensidad.0as luctuaciones r)pidas ! amplias de la cara o de la%elocidad aectan la conmutación ! pueden re-uerirdisposiciones especiales.

$ una m)-uina moderna sele puede aplicar +ruscamente la

plena cara o retirarla, sin -ue se produzca un chispeoe*aerado en el colector sin mo%er las esco+illas.

H..1. Ca#da de tensión o reulación

0a ca#da de tensión de un alternador depende no solo deltipo de m)-uina, sino tam+iAn del actor de potencia de lacara es rande en comparación con la de un enerador de corriente continua. 0a reulación puede %ariar entre el

! 1 U , cuando el actor de potencia de la cara es iual auno, ! llear hasta 1 ! JD o m)s si el actor de potencia de la cara es de D.N inducti%o.

4eneralmente se pre%A una reulación de tensión permanente, sea manual o autom)tica. 3e puede disminuir

la ca#da de tensión constru!endo el alternador para unarecatar#a sincrónica m)s +aja, pero esta condición aumentael costo de la m)-uina ! aumenta la intensidad de lascorrientes al corto circuito, por lo -ue dichas m)-uinasresultan, por lo eneral, poco con%enientes.

H..1J. /eactancia

Esta de+e tenerse en cuenta al determinar lascaracter#sticas de los alternadores. 0os tipos m)s usualesde este enómeno son:

0a reactancia sincrónica directa -ue sir%e paradeterminar la intensidad de las corrientes permanentes decortocircuito tri)sico. 0a reactancia su+transitoria directa, -ue sir%e paradeterminar la intensidad instant)nea simAtrica de cortocir cuito tri)sico. 0a reactancia hornopolar sir%e para determinar laintensidad de corto circuito mono)sico entre ase !neutro. 3u %alor depende mucho del paso delarrollamiento. 0a reactancia in%ersa de orden de sucesión in%erso o

NNneati%o, -ue %aria de N al 1 en tur+o alternadores ! delD al MD U en alternadores salientes. 0os %alores -ueanteceden son t#picos para m)-uinas de FD hz.

H..1M. Intensidades de corto circuito

Estas intensidades suministrados por los alternadoresdisminu!en r)pidamente al %alor determinado por laimpedancia sincrónica ! la e*citación, pero los %aloresiniciales, -ue determinan los esuerzos mec)nicos en los

arrollamientos, en las +arras colectoras de las centrales !en las cone*iones son ele%adas.

En randes centrales es usual instalar reactancias en losterminales de los eneradores, con el #n no solo de reducir la intensidad total de las corrientes de corto circuito, sinotam+iAn para aminorar los esuerzos en los arrollamientosdel enerador. 9uede ser con%eniente instalar reactancias oresistencias de reducido %alor en el neutro de loseneradores de +aja reactancia hornopolar , en caso deusarse el neutro del enerador para la puesta a tierra delsistema.

H..1. Esta+ilidad

0a esta+ilidad de un sistema elActrico, es a-uella cualidad

del sistema o de una parte del mismo -ue le permitedesarrollar entre los elementos uerzas tendientes aconser%ar el sincronismo iuales o ma!ores -ue lasuerzas de pertur+ación. por esta razón e*isten en cadaenerador ! motor de un sistema un pro+lema dee-uili+rio entre las uerzas mec)nicas -ue se ejercen en losejes de las m)-uinas ! las uerzas elActricas -ue sedesarrollan en sus arrollamientos.

H..1F. 3incronización

Con%iene tener cuidado al conectar un alternador a uncircuito, con tensión, aseurandose -ue la rotación de lasases, la %elocidad ! la tensión del enerador ! del circuitoson iuales ! -ue se hallan en ase. 7n enerador puedeser sincronizado por medio de una lampara conectada,donde se apaa en el momento de sincronismo, o cuando lalampara alcanza su m)*imo +rillo o mejor aLn por mediode un sincronoscopio -ue presta una indicación mucho m)s precisa de la posición relati%a de la ase -ue la -ue se

puede o+tener por medio de lamparas.



NH



),%LÍNEAS DE TRANSMISIN

Int<!d99i;n

0a ma!or parte de la potencia elActrica del mundo se produce en randes plantas de ener#a, hidr)ulica o de%apor, -ue contienen tur+inas de aua o de %apor,eneradores tri)sicos ! transormadores, -ueeneralmente se encuentran mu! alejados de los centrosde consumo ! -ue iualmente re-uieren estar unidasentr e s#, con el in de arantizar continuidad en elser%icio ! le*i+ilidad en la distri+ución. Esto se lor a por medio de las l#neas de transmisión de ener#a elActrica -ueson los esla+ones entre las centrales eneradoras ! lasredes de distri+ución se encaran del trans porte de laener#a elActrica a ele%adas tensiones de %oltaje, lo

suicientemente alto como para un transporte económico.

0a situación de la central hidroelActrica est) condicionada por la e*istencia del salto de aua; la elección delemplazamiento de centrales tArmicas -ue emplean

com+usti+lesósiles o nucleares es mas le*i+le. 0ascentrales tArmicas -ue emplean com+usti+le ósileneralmente se reparten por la red de manera -ue la planta eneradora estA pró*ima a uno de los r andescentros de consumo. En las plantas hidroelActricas sere-uieren l#neas de transmisión lar as desde las plantas deeneración hasta los centros de consumo.

7na l#nea de tr ansmisión tiene cuatro par)metros -ueinlu!en en su aptitud para llenar su unción comocomponente de una r ed elActrica. Estos par)metros sonresistencia, inductancia, capacidad ! conductancia,

Cuando una corriente cir cula por un circuito elActrico, loscampos manAtico ! elActrico -ue se orman permitene*plicar las caracter#sticas del circuito. En la iura 1D. serepresenta una l#nea +iilar a+ierta ! los camposmanAticos

?iura 1D. ; Campos manAtico elActrico en una l#nea +iilar .

H1



elActricos asociados a ella. 0as l#neas de lujo manAticoorman anillos cerrados -ue rodean a cada conductor; lasl#neas del campo elActrico nacen en las caras positi%as,

so+re un conductor , ! %an a pasar a las caras neati%as,so+re el otro. 8oda %ariación de la corriente -ue pasa porlos conductores producen una %ariación en el nLmero de lasl#neas de lujo manAtico -ue atra%iesan el circuito. 9or otra

parte, cual-uier %ariación de Aste enera una 8..I, inducida, por la %ariación del lujo. 0a inductancia es la propiedad deun circuito -ue relaciona la .e.m. inducida, por la %ariacióndel lujo, con la %elocidad de %ariación de la corriente.E*iste la capacitancia entre los conductores, ! es la caraso+re los conductores por unidad de dierencia de potenciaentre ellos.0a resistencia ! la conductancia uniormemente distri+uidasa la cara de la l#nea orman la impedancia serie. 0aconductancia ! la capacitancia -ue e*iste entre conductoresde una l#nea mono)sica o desde un conductor a neutro de

una l#nea tri)sica orman la admitancia paralelo.

1D.1 Caracter#sticas de las l#neas

0as caracter#sticas de los conductores son las siuientes:resistencia & / , -ue se mide en ohmios por Zilometro,inductancia & 0 , medidos en henrios por Zilometro,capacidad & e e*presada en aradios por Zilometro,

perditancia & 4 , -ue se mide en mhos por Zilómetro, as#:

1D.l. 1. /esistencia & /

0a resistencia del conductor al paso de la corriente cuandola distri+ución de la comente en el conductor sea uniorme.0a resistencia a la corriente continua %iene dada por laecuación:

/ ? p.l $ 3. ohmios

En las ta+las de las casas productoras %ienen indicadas lasresistencias ZilomAtricas a la temperatura de D c.0a resistencia elActrica eecti%a de los conductores es la causa

principal de la pArdida de ener#a en las l#neas de transporte,cuando se conoce la potencia ! la corriente -ue circula estadada por:

R 9e _ &ohmios

donde:/ resistencia elActrica del conductor, 6

9e ?? pArdida de potencia en un conductor, %atios o

amp. n1 ? corriente eicaz del conductor, amperios

En el sistema de unidades inlesas, esta en pies, A en

circular mils & cmil , p en ohmios circular rnils W pie.7n circular mils & cmil es el )rea de un c#rculo -ue tiene

un di)metro de un mil. 7n mil es iual a 1D puladas. El)rca de la sección trans%ersal de un conductor cil#ndricosólido es iual al cuadrado del di)metro del conductore*presado en mils. El nLmero de circular rnils multiplicado

por &1t W M es iual al nLmero de mils cuadrados.

1D.1 .. Inductancia & 0

El coeiciente de inducción de un conductor perteneciente auna l#nea tri)sica cu!os conductores est)n dispuestos enlos %Artices de un tri)nulo e-uil)tero, -ue se puededeterminar por medio de la órmula:

0 ? &M.FD * lo & a W n @ D. . 1D Mhenrios `I.

donde:

donde: M ? resisti%idad del conductor, ohmio. metro

1 ? lonitud, metros

a distancia entre conductores, mn radio del conductor, m

1D.1.J. Capacidad 0)

A ? )rea de la sección trans%ersal, metros cuadrados e acuerdo con la órmula de ?ischer 6innen:

9ara tener el %alor %erdadero %alor de la resistencia , ha!-ue reerirla a la temperatura de tra+ajo por la órmula:

e ?? &D.DM W & > 1 @ lo & W n f'Zm.

1D.1.M. 9erditancia &

~ aradios W

donde:

para

/t ? /o & 1 @ e*. 8

/o resistencia del conductor a C

8 temperatura del conductor en ce* :D coeiciente de temperatura, -ue %ale D,DDJH

el co+re ! D,DDDM para el aluminioacero

El aislamiento -ue depende tam+iAn del estado de humedadde la atmósera, puede considerarse desprecia+le. 0osaisladores no dejan pasar a tra%As de ellos, por conducti%idad,

m)s -ue una pe-ueB#sima corriente ! sólo pueden estimarse pArdidas de aluna consideración las producidas por elu%ios

& eectos corona , !es la in%ersa de la conducti%idad. 3i /aes la resistencia de aislamiento, se tiene -ue /a < W 1;

pues +ien, es la in%ersa, es decir lW< P por tanto lacorriente -ue pasa a tra%As de los aisladores %aldr): . <

--



? &lW<. < ? =. 9or lo tanto, la perditancia -ue esta enase con la tensión. no suele tenerse en cuenta en el c)lculoelActrico de las l#neas.

1D.1.. Impedancia & >

0a impedancia como es sa+ido tiene por %alor:

los conductores estu%ieran colocados en los %Artices de untri)nulo e-uil)tero cu!o lado uese:

? A . 2 . e

siendo A, 2, = e las distancias entre conductores.

1D.1.F. $dmitancia & )

3u %alor %iene e*presado por la órmula siuiente:

es decir, es iual a la ra#z cuadrada de la suma de los doscuadrados. el de la resistencia ! el de la reactancia 5 a. 0os%ectores de am+os %alores est)n retr asados entre s# HD !

por ello su %alor representado en cantidades complejas es:

z 4 @.i. O.l

rnhos & siemens

en la -ue es la permitancia ! 5 e la susceptancia. En elc)lculo de e no se tiene en cuenta la inluencia del suelo nila del ca+le o ca+les de tierra, pero a pesar de ello laórmula indicada anterior mente da resultadossuicientemente e*actos para las necesidades pr)cticas.

El %alor de la admitancia ZilomAtrica se representaen cantidades imainarias por :

! jOc rnhos ? j 5 e mhos & siemens

El coeiciente de inducción, cuando se trata de un solo 1D.1.G. 8ransposición de los conductorescircuito tri)sico, se considera en todos los casos como si

3eLn lo e*presado ! por la situación de los conductores enlos apo!os, tanto el coeiciente de inducción como el de

%%

1

E ........ _-

%%%%%%

000 """

?i.lD. Es-uema de la transposición de los conductores en un apo!o de pórtico con los tres conductoresen un plano horizontal. 0as l#neas interrumpidas representan los +ucles -ue unen los e*tremos de los%enus contiuos



HJcapacidad no son iuales para todos los conductores; por consiuiente no puede e*istir simetr#a elActrica en losmismos ! para conseuir Asta de un modo +astante

apro*imado cs necesario recurrir a la transposición de cadauna de las ases de la l#nea con relación al conjunto de todos

los elementos -ue puedan aectarles: terreno, ar+oles,construcciones, cte.

9ara las l#neas de un solo circuito, situados los conductoresen el poste al tres+ol#llo, ! +astar) eectuar la in%ersión dea-uellos so+re la mAnsula del apo!o eleido para realizar larotación.

3i se trata de una l#nea de un solo circuito, pero dispuestoslos conductores en un plano horizontal, +astara colocar

cadenas de amarre en los conductores ! situadas antes del poste en el -ue se ha de eectuar la rotación de las ases, de

acuerdo a la ?iura 1D..

?iura 1D.. Es-uema de la transposición de losconductores en un apo!o de pórtico, con los tres

conductores en un plano horizontal. 0as l#neasinterrumpidas representan los +ucles -ue unen los

e*tremos de los %anos contiuos.

0os puentes para la transposición son $2, C, ! E?.Este Lltimo, por su ma!or lonitud %a pro%isto de contrapesos

-ue aminoran sensi+lemente la oscilación del mismo.

En las l#neas de dos circuitos -uc lle%an los conductoresmontados en tres planos horizontales, si se emplean cadenasde amarre en los apo!os de rotación no ser) necesario elempleo de postes especiales.

0o importante es -ue la distancia entre los +ucles de unión! los conductores la de a-uellos a la masa, sea suiciente,

pues en caso de no -uedar aseuradas las distanciascon%enientes ser#a necesario el empleo de apo!os especiales.

1D.l.It Eecto corona

9uesto -ue el aire no es un aislante perecto, los hilosdesnudos, tendidos en Al ! sometidos a tensión ele%ada, danluar a pArdidas de ener#a, las cuales aumentan con latensión dependen asimismo de la distancia entre

conductores de su di)metro. Cuanto menores son estasLltimas dimensiones, ma!ores son las pArdidas por eectocorona.

6a! -ue distinuir la tensión cr#tica disrupti%a la tensióncr#tica %isual, donde la primera produce pArdidas de ener#aimportante cuando la tensión llea al %alor cr#tico, puesto-ue entonces se rompe el dielActrico -ue es el aire. hastatanto no se alcanza dicho %alor cr#tico, las pArdidas a -ue daorien el enómeno son poco importantes.

0a tensión cr#tica %isual, -ue es menor -ue la disrupti%a -ue se produce con el aumento de %oltaje en la l#nea es causade -ue aparezca una luminiscencia alrededor de los

conductores.

$lunos enómenos atmosAricos modiican la tensióndisrupti%a. $s#, por ejemplo, la nie+la ! el ranizo re+ajan

el %alor de dicha tensión, ! 10 mismo ocurre con los humos procedentes de las )+ricas; pero la reducción ma!or seo+tiene cuando se producen ne%adas.

El %iento ! la humedad del am+iente no tienen ma!or inluencia. 3in em+aro, -ueda re+ajada la tensión cr#tica%isual cuando el conductor esta mojado.

1D.1.H. 8ensión cr#tica disrupti%a

6a! -ue considerar los dos casos, con +uen ! mal tiempo.0a órmula de 9ccZ es la siuiente:

7c mc . 2 . 1,1 . 1 . 0a n W 8B

donde:

7c ?? tensión eicaz simple. Z%

me coeiciente de irreularidad de la supericie

del conductor, -ue %ale 1 para los hilosriurosamente circulares, D.HN a D.HJ para los hilos

comerciales ! D.NG a D.NJ para los ca+les

t di)metro del ca+le, cm. ; ?distancia entre conductores, cm.

2 ?? densidad del aire & J,HF. 6 W & GJ

@ ) ), en cu!a e*presión 6 es la

presión atmosArica en cm. de mercurio ! e la temperatura

del aire en c.

1D. 9ar)metros de las l#neas de transmisión

0a ca#da de tensión producida por el paso de la corriente alo laro de un conductor de+e permanecer dentro de unosl#mites tolerados por las relamentaciones e*istentes, de talorma -ue los conductores tenan a-uellas seccionesapropiadas, ! de este modo se podr#a realizar un suministrode ener#a en perectas condiciones de reularidad.

Iualmente ha! -ue tener encuenta -ue al circular la corriente

por los hilos de un conductor , se produce un calentamientode+ido a la transormación en calor de la ener#a perdida acausa de la resistencia o+mica de los conductores, siendo

por ellos necesario determinar la temperatura -ue alcanzar)n



! hacer -ue Asta permanezca dentro de ciertos l#mites para

HM-ue no se produzcan calentamientos anormales, -ue pudierandestruir los aislamientos de -ue %an pro%istos o modiicar)n

sus condiciones #sicas.

Es de %ital importancia tener presente tam+iAn la resistenciamec)nica de la red, calculando los di%ersos elementos -uela interan para -ue, en su instalación, e*istan las de+idascondiciones de seuridad para personas ! cosas ! no se

produzcan a%er#as -ue traer#an consio la suspensión delser%icio.

e acuerdo a lo anteriormente e*puesto se deduce -ue alesta+lecer un sistema +ien sea de transmisión o dedistri+ución de ener#a elActrica, de+e eectuarse en primer

luar c)lculo elActrico para determinar las pArdidas detensión ! la densidad de corriente en los conductores, %alores

los conductores de aluminio han reemplazadocompletamente a los de co+re de+ido al menor costo al

peso liero de un conductor de aluminio comparado conuno de la misma resistencia. El hecho de -ue un conductorde aluminio tena un ma!or di)metro -ue un conductor deco+re de la misma resistencia es tam+iAn una %entaja. Conun ma!or di)metro las l#neas de lujo elActrico oriinadasso+re el conductor estar)n m)s apartadas en la supericie deeste para una misma tensión. Esto siniica un menorradiente de tensión en la supericie del conductor ! menortendencia a ionizar el aire a su alrededor. 0a ionización

produce un eecto indesea+le llamado corona.

0os s#m+olos -ue identiican dierentes tipos de conductores

de aluminio son los siuientes:

am+os -ue de+en permanecer dentro de los esta+lecidos porlos relamentos so+re instalaciones elActricascorrespondientes, ! una %ez conocidas las seccionesrespecti%as de las l#neas, se proceder) al c)lculo de laresistencia mec)nica de los conductores ! de sus apo!os.

1D..1 9Ardida de tensión en los condnctores

$CC$$$C$C3/

$C$/

conductor de aluminioconductor de aluminio con aleaciónconductor de aluminio con reuerzo deaceroconductor de aluminio con reuerzo dealeación

En las l#neas de corriente alterna inter%ienen en la pArdidade tensión, adem)s de la resistencia ohmica de los

conductores, la inductancia ! la capacidad de los mismos,si +ien esta Lltima, por razón de la poca e*tensión de lasl#neas en las redes distri+uidoras, ejercen mu! pocainluencia. 0a inductancia por el contrario, modiicasensi+lemente la ca#da de %oltaje, ! por ello de+e tenerseencuenta en el c)lculo de la sección de los conductores.

En corriente alterna, se produce tam+iAn el enómenoconocido por eecto Zel%in, en %irtud del cual la resistenciade un conductor recorrido por esta corriente presenta ma!or%alor -ue cuando por Al circula corriente continua. El hechoes de+ido a los eectos de inducción producidos en la masa

del conductor, -ue da orien a una resistencia aparente !-ue depende de las caracter#sticas del conductor ! de lascaracter#sticas de la corriente -ue por Al circula. El %alor dela resistencia de un conductor recorrido por corriente alterna! cuando se trata de metales no manAticos, puede calcularse

por medio de la ormula:

/$ ? / & 1 @ G. . . dM . 1D G ohmios

0os $$$C tienen ma!or resistencia a la tensión -ue losconductores elActricos de aluminio de tipo ordinario. $C3/ consiste de un nLcleo central de alam+re de acero rodeado

por capas de alam+re de aluminio. $C$/ tiene un nLcleocentral de aluminio de alta resistencia rodeado por capasde conductores elActricos de aluminio tipo especial.

0as capas de alam+re de un conductor trenzado sonenrolladas en direcciones opuestas a in de pre%enirdesenrollados hacer -ue el radio e*terno de una capacoincida con el radio interno de la siuiente.

El trenzado proporciona le*i+ilidad con randes seccionestrans%ersales. El nLmero de alam+res depende del de capas

de -ue a-uellos sean del mismo di)metro. El nLmero total

de ellos en ca+les trenzados concAntricamente, en los -ue elespacio anular est) ocupado por alam+re de di)metrouniorme es de G,1H,JG,F1,H1 e incluso m)s.

3eLn las normas de construcción de redes aAreas dedistri+ución ur+ana de la Empresa de Ener#a elActrica de2oot), para los circuitos aAreos de JM. Q< ! 11.M 1J.Z% los conductores de+en ser $C3/.

donde:/ resistencia del conductor, ohmios recuencia de la corriente, hz

d di)metro del conductor , cm.

En los circuitos ur+anos industriales de JM. Q< , elconductor de $C3/ de utilización optima es de WD $S4,

pero se podr) utilizar conductores de $C3/ M W $S4 ó

FF.N (C( dependiendo del diseBo del circuito.

1D.. 8ipos de conductores En los primeros tiempos de la transmisión de potenciaelActrica, los conductores eran eneralmente de co+re, pero



0os circuitos principales de 11.M Q< de+en construirseen $C3/ cali+re M W $S4 pero los ramales

pueden construirse en cali+res desde l a WD $S4, deacuerdo con el diseBo. orma: 0$ G1D.

H

0os conductores de los circuitos aAreos secundarios ur+anosson de aluminio aislados a FDD %oltios en 9<C ó 9E &

tennopl)stico o terrnoesta+le G $C de color nero, para-

las ases, de aluminio desnudo para el neutro. ormaIC8EC 1DHH. 0os cali+res utilizados son MW D,W D,1 PH A\[.

El conductor de control mLltiple de alum+rado pL+lico esde aluminio cali+re o. H $S4 aislado a FDD %oltios.

orma: 0$ G11.

),%> T<a/ad! d &a &=na

El trazado de la l#nea contemplar) las siuientes acti%idades:

7+icar los puntos tanto de salida como de lleada. eterminar el recorrido inal -ue tendr) la linea. eterminar los par)metros de diseBo como: lonitud,cam+ios de dirección, cam+ios de cotas, condicionesclim)ticas, etc. a los -ue estar) sometida en su recorrido.9ara lorarlo se de+e contar con: (a!or inormación cartor)ica posi+le, tal como: Cartasnacionales, planos catastrales, etc. a la menor escala posi+le. Ela+orar un plano u+icando los datos rele%antes o+tenidos

de la inormación cartor)ica, tales como accidenteseor)icos. caminos. carreteras, l#neas teleónicas, otrasl#neas elActricas ! u+icar la su+estación ele%adora ! el centroo centros de cara. 9reseleccionar un trazo so+re el plano ela+orado, uniendolos puntos de partida ! de lleada con la l#nea m)s corta

posi+le, tratando de e%itar los accidentes eor)icos dedi#cil paso o acceso ! apro%echando las %entajas del terreno,as# como caminos, linderos de propiedades, etc. <eriicación del trazado, mediante un recorrido de campoen el cual se pueda determinar la posi+ilidad real de -ue lal#nea se constru!a por la ruta predeterminada; as# mismo,

%er alunas alternati%as de recorrido -ue no se ha!an podidoapreciar a ni%el de planos ! cartas. Esta+lecido por el trazadodeiniti%o, se eectLa el le%antamiento topor)ico de lasrutas ! se u+icar)n marcar)n en el terreno, con pintura,estacas u otras seBales permanentes los puntos principales,de la l#nea, tales como cam+ios de dirección, puntosrele%antes, as# como una u+icación preliminar de los postes,

para lo cual se consider aran los %anos respecti%os. Ela+oración de los planos, en planta ele%ación, !o+tención de los siuientes datos para el diseBo: es-uemaelActrico. potencias, lonitud de la l#nea, estimación del

nLmero de postes, su u+icación, as# como las

caracter#sticas



HF



n.E<$07$CI E C383 ! 9/E3797E38

0a e%aluación para el costo directo total de las o+ras -uecompromete los pro!ectos de 9e-ueBas Centrales6idroelActricas, se o+tiene con +ase el calculo de las

cantidades de o+ra, ! los precios unitarios, se pueden utilizarlos sueridos por la re%ista Construdata.

0as cantidades de o+ra se o+tienen a partir del le%antamientotopor)ico ! los planos de diseBo.

0os costos se incrementar ) para tener en cuenta impre%istosdel pro!ecto, costos de inenier#a ! administración de lairma e jecutora en los siuientes porcentajes:

Impre%istos de o+ras ci%iles1U$.07.

DU

0a e%aluación de costos inclu!e:1F'Vi I<$

• 9recios unitarios de los dierentes elementosconsiderados para la construcción de la 9C.6.• Cantidades de o+ra para los dierentes elementos

considerados.• 9roramación de o+ra considerando los cap#tulos-ue in%olucran el pro!ecto ! un periodo para cada uno,

e acuerdo a la e* periencia desarrollada en los Lltimos aBosdel 4rupo 6I/EE/4@$, ha hallado una composición.de los costos hidroenereticos &DD Q O a pe-ueBa escala

as#:

teniendo en cuenta un periodo de construcción.

• Cuadro resumen de costo para cada capitulo ! laincidencia de cada uno con respecto al costo directo total.

Costo o+ra ci%il:Costo e-uipo electromec)nico:

DUDU

• 4r)ico de +arras en los -ue se e*presa laincidencia del capitulo con respecto al costo total directo.

$l ela+or ar los precios unitarios para los dierentes #tems,

0os e-uipos electromec)nicos -ue se pretenda a+ricar nacionalmente, de+en tener los siuientes costos espec#icos

para competir con los a+ricados internacionales:

se de+en considerar las tarias de al-uiler de e-uipo de $CIC

par a ma-uinaria menor , para los pro!ectos se de+e conce+irel uso en orma intensi%a la mano de o+ra local. 3e de+entener en cuenta los precios de las materiales de construcciónen el sitio del pro!ecto, as# como los de mano de o+racaliicada ! no caliicada.

8ur+ina:

4enerador:/eulador:2ases ! transmisión8otal

73\ DWZO

73\ MDDWZO73\ DWZO73\ IWZO

73\ 1.DDDWZO

e+ido a la u+icación de los pro!ectos, el transporte hastalos sitios tiene una int1uencia importante en los preciosunitarios, por lo -ue se incrementan los costos de alunosmateriales ! de los com+usti+les en tonelada transportadahasta el sitio del pro!ecto.

0os costos de los e-uipos se de +en analizar con +ase en precios de e-uipos similar es cotizados recientemente,actualizados, con +ase en nociones de precios de e-uiposde eneración hidroelActrica en los Estados 7nidos,

representados por el I3 2ureau o /eclamation lasnociones de la tasa de cam+io, as# como alunasin%estiaciones realizadas a a+ricantes.

0os %alores de precios unitarios de construcción de l#neasde transmisión se pueden estimar a partir de %alores paral#neas de transmisión de 1J. Z % ó JM. Z %., en poster#a deconcreto o madera realizados por entidades del su+sector

elActrico.

Esta composición de los componentes de los e-uiposelectromec)n ico, es %)lida seLn la e*periencia de6I/EE/4@$ desde 1DD QO $ DD QO. e 1DD QOhacia potencias menores el costo se apro*ima a 73\.DDDWQO de DD QO hasta DDD QO, el costo especiico tiendehacia los 73\ DDWQO, tal como se muestra en la iura11.1

8anto el rupo de 6I/EE/4$ de 2arran-uilla comola ?undación para el desarrollo de tecnolo#as $propiadashan realizado esuerzos par a producir 9icocentrales !

rnicrocentralcs a precios de 73\ I.WQO.

11.1 Cantidades de o+ra

las cantidades de o+ra se calculan en +ase a los planostopor )icos ! los planos.

11.9resupuesto del pro!ecto

En el presupuesto se de+en or anizar los cap#tulos teniendo

HG



8$20$ 11.1 C383 9$/$ 2/$3 CI<I0E38E( <r.8otal ^\`

1.D 9/E0I(I$/E3 ,JHM,MD1.FM

.D 9/ E3$ / E23$E/ 2C$8($ E3<I$CI &1 E8$9$ ,GFF,DNM.G

J.D 9/E3$ /E23$E/ 2C$8($ E3<I$CI & E8$9$ 1G,NH,NGM.JFM.D 9/E3$ E /$ <E$ P (7/ E C8ECI ,1H,JDH.JG

.D 2C$8($ G1,1DH.GH

F.D C$$ E 8/ $ 3ICI 1,1JJ,MNN.MH

G.D C$ $0 E C7CCI &2C$8($ E3$/E$/ J,JDG,MD.G

N.D E3$/E$/ 1H,F1,DJJ.NDH.D C$$0 E C7CCI G,1FG,NGN.1G

1D.D C$$ E 8/$3ICI JJ1,D.FN

11.D 872E/I$ E C7CCI JM,1,D11.D1.D 8$=7E E C$/4$ H,J1,HF.D

1J.D 872E/I$ E C$/4$ F,,NH.D1M.D C$3$ E ($=7I$3 1G,JH,DHM.JG

1.D C$$0 E /E38I87CI 1,HF,DF.NHIIIIIII h IIIIIIIIIII

88$0 1H,N,JG.H1

$l7 DU @ JN,MM,FG1.N0<.$. 1MU @ FH11HGD.11

<$0/ 88$0 2/$3 CI<I0E3 G,N,HHH.FD

en cuenta las o +ras ci%iles ! los e-ui pos electr omec)nicos,como un ejemplo se presenta el costo estimado para lae jecución del pro!ecto, de la minicentr al de 3an 0ucas,realizado por ell E$ -ue es de \ M1G,N,HHH.FD de los

cuales \ G,N,HHH.FD corr es ponden a la o+ra ci%il,\1MD,GDD,DDD.DD al monta je electr omec)nico !\1H,JDD,DDD.DD par a la parte de redes. Estudio realizado en1HHM.0os costos par a la parte ci%il se discriminan as#:11.J Cronoramas de construcción

0os cronoramas de construcción son mu! importantes tantoen el diseBo como en la ejecución de 9C6, para

microcentrales hidroelActricas del ordAn de J1 QO eltiempo de contr ucción ha sido de F meses en el caso deminicentr ales es %aria+le entre 1. a aBos. En el 9lanICE0 1HHM1HHF se tiene pre%ista la construcción de las9C6 de 2ah#a 3olano, (itu, 0a (acar ena ! 3an 9edro cada

una de ellas en un per#odo de dos aBos.

11.M Costos de 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas enColom+ia

En la ta +la 11.1 se presenta un resumen de costos en 73\WQ O, donde se puede o+ser%ar la %ariación seLn su potencia,esta %ariación seLn su potencia.

,. $ ,. ~ N,G. 3) 7l H1S III .O `i Il'i

IlIl

"'-

HN



Los costos para as partes e ectromec. )ru.ca ! & e r e Wes so# os sI7lcntes:

8$20$ 11. C383 9$/$ E=7I9 E0EC8/(EC$IC ! /EE3

9E3C/I9CI 7I$ C$8I$ <$0/ ba

•E=7I9 CE8/$0

l. 87/2 $ &87/2I $ /E470$/ 7 1 JN,DDD,DDD=. 4EE/ $/ U 1 F,DDD,DDDJ. <$0<70$ 7 1 1,GDD,DDDM. /E97E383 402$0 402$0 N,DDD,DDD. 6E//$(IE 8$3 402$0 402$0 M,DDD,DDDF. E=7I9 E 9$8I 402$0 402$0 H,DDD,DDD

8/$3?/($/ 9$/$//$P3C/8$CI/C7I83

G. ( 8$E3 P 9/7E2$3 402$0 402$0 1N,DDD,DDD

37288$0 1MD,GDD,DDD

~I. 0@E$ E 8/$3(I3I 1J. Z<

04I87 Zm D.G H,MDD,DDD

~II. /EE3 E I38/I27CI

04I87 Zm D.FN H,HDD,DDD

37288$0 1H,JDD,DDD

rr8$0 9$/8E E0EC8/(ECRIC$ P /EE3) .. h ~~

1FDDDD..D. DD

--



12.

$R0I3I3 EC(IC ! ?I$CIE/

1.1 Introducción0a toma de decisión en cuanto a s# se de+e o no ejecutar un

pr o!ecto de 9e-ueBas Centr ales 6idroelActricas de+e estar sustentada con el an)lisis económico ! inanciero. En el presente cap#tulo se pr esentan conceptos ! metodolo#as propuestas para realizar el an)lisis económico ! inanciero.

En e ecto se han dado hechos concr etos -ue determinan elresultado de una ran estión en cuanto a los mecanismos! mAtodos de e%aluación de pro!ectos en campos de la%ida or anizacional de las entidades del pa#s.

Ca+e anotar -ue un pro!ecto de in%er sión económicamentees una uente de costos ! +eneicios, eno-ue -ue permite

identiicarlos ! medirlos par a as# determinar si escon%eniente o no su e jecución.

Con el desarrollo de este cap#tulo se hace acti+le aprender ! proundizar conceptos cla%es -ue se necesitan para plantear pol#ticas, planes, proramas ! pro!ectos en9e-ueBas Centrales 6idroelActricas &9C6.

Esta u#a para el an)lisis económico ! inanciero en pro!ectos de in%ersión para el a+astecimiento de ener#a,es el instrumento -ue pretende contri+uir a unamejor orientación en el campo de la toma de decisiones de

car)cter tAcnicoeconómico.Es pertinente anotar al respecto -ue el inorme -ue se presenta a continuación plantea deiniciones +)sicas -uedeterminan el an)lisis económico, inanciero ! se estudiala alternati%a -ue enere ma!or renta+ilidad.

1. +jeti%os

1. $plicación de los conceptos -ue a!udan a e%aluar laejecución ! dirección de los pro!ectos en 9e-ueBasCentrales 6idroelActricas &9C6.

.- eterminar cual de los mAtodos de e%aluación es elm)s con%eniente en la toma de decisiones dealternati%as de pro!ectos planteados.

1.J $n)lisis económico inanciero en pro!ectos dein%ersión para el a+astecimiento de ener#a en pe-ueBascentrales hidroelActricas &9C6

9artiendo de la importancia -ue tiene la irección,9laniicación, Ejecución ! Control de 9ro!ectos esrele%ante el tema de la ener#a, para lo cual esindispensa+le realizar el an)lisis económico !inanciero para determinar la

ejecución o no de los pro!ectos.

9or la escasez de los r ecur sos enerAticos a ni%el mundial; para el pa#s es uno de los principales puntos de desarrolloen cuanto al uso r acional de la ener #a, !a -ue de no serloel pa#s se enrentar#a pró*imamente aracionamientos ine%ita+les de ener#a.

0a estructura conceptual del tema radica en aspectosimportantes como la o+tención ! la preparación de datoscomo r e-uisito indispensa +le para el an)lisis +eneicioWcosto, c)lculo de la renta+ilidad de in%er siones,es decir r eistrar 10 m)s interamente posi+le todos los astos ! los inr esos-ue suren en relación con las in%er siones planteadas;adem)s hace reerencia a los conceptos +)sicos para elan)lisis de un pro!ecto en 9e-ueBas Centrales6idroelActricas 9C6 como son:

8$3$ E E3C7E8: Es la tasa de interAs paraactualizar las hojas de eresos e inresos a un determinado punto en el tiempo, o para calcular los intereses asociadosal capital promedio ijo durante la %ida Ltil del pro!ecto.

8$3$ 4EE/$0 E I?0$CI W 8$3$ E

I8E/53 /E$0: En la ma!or#a de los c)lculos der enta +ilidad se parte del supuesto de -ue los preciosactuales seuir )n %ientes, en el uturo, es decir , semantienen constantes. ormalmente, los intereses delmercado est)n ijados de modo -ue no solo comprendenuna retri+ución por el capital prestado &en muchos casoscon un recaro por el rieso, sino tam+iAn unacompensación por la perdida del poder ad-uisiti%o producida en el per#odo[considerado por la inlación. 8$3$ E I?0$Ci E E0 3EC8/ EE/4@$:En todos los casos no siempr e los inresos o eresossiuen e*actamente el ritmo de la tasa eneral de

inlación, se acostum+ra, considerar por separado lae%olución de los precios en el sector de la ener#a para el c)lculo de renta+ilidad de pro!ectos dein%er sión con un uerte componente enerAtico. <I$ cTL E 0$ 90$8$: Es un par)metroe*traordinar iamente importante par a el an)lisis económico! inanciero ! c)lculo de la renta +ilidad de un pro!ecto dein%er sión es la posi +le %ida Ltil de los sistemas tAcnicos,construcciones ! otras instalaciones -ue concurren en el; es por este moti%o -ue ha! -ue estudiar , en el marco de unan)lisis de sensi+ilidad, cu)l seria la renta+ilidad de lasin%er siones, suponiendo dierentes alternati%as de la %ida

Ltil.

1D1



4$383 E I<E/3I: Este es un par)metroundamental para todos los mAtodos del c)lculo derenta+ilidad de pro!ectos de ener#a ! uso racional de ener#aes el %olumen de las in%er siones necesarias. <$0/ /E3I7$0 E 0$ 90$8$ W <$0/ E0I=7I$CI:

9ara el c)lculo e*acto de las %entajas -ue orece una in%ersiónsiempre es necesario considerar el %alor residual de la planta,despuAs de ha+er transcurrido un determinado periodo de%ida Ltil.

astos de in%er sión &unidades monetaria * <ida Ltil residual

&en aBos <Wresidual ? <ida tAcnica total &en aBos

C383: 0os costos se su+di%iden en dos rupos:Costos de In%ersión:

a. $cti%o ?ijo:+ras Ci%iles

2ocatoma Canal de conducción esarenador C)mara de cara Cimentación de tu+er#a orzada Casa de m)-uinas Canal de descara +ras complementarias(a-uinaria ! e-uipo electromec)nico 8u+er#a or zada 8ur+ina ! reulador 4enerador ! accesorios 3u+estación de salida 0#nea de transmisión &red primaria 3u+estación de distri+ución

(ontaje e instalación de ma-uinaria e-uipoelectromec)nico.

Instalación de ma-uinaria e-uipo electromec)nico Instalación de redes ! su+estaciones

?letes de transporte tros.

+. $cti%o intani+le Estudios de prein%ersión $sesor#a tAcnica super%isión Intereses durante la construcción 4astos enerales

c. Capital de tra+ajo. C383 E 9E/3$0: 0os costos del personaltAcnico! administrati%o pueden representar una parte considera+lede los costos corrientes totales de un pro!ecto de in%ersión,es recomenda+le eectuar en primera medida un reistromu! e*acto del personal necesario, di erenciando cantidad,ni%el de caliicación ! per#odo de ser%icio. C383 E ($8EI(IE8 P /E9$/$CI:9or su naturaleza misma, es mu! di#cil estimar los astos

inherentes al mantenimiento ! reparación de lasinstalaciones, por no ser pre%isi+les las necesidades de

reparación de una planta instalada ha! -ue e*aminar si el personal propio de la planta o el usuario mismo puedenrealizar los tra+ajos de mantenimiento ! reparación, !, encaso positi%o en -ue medida.Estos costos de di%iden en:a. Costos de peración:

4astos de 9er sonal0u+ricantes ! 4rasasE-uipo e implementos de seuridad(ateriales de oicina4astos miscel)neos.

+. Costos de (antenimiento(ateriales ! repuestos de ener ación8ransormación ! tr ansmisión6erramientastros.

C38 E 03 /EC7/33 EE/458IC3: 6a!-ue tener en cuenta la ad-uisición, el transporte, la

eara ! descara de la planta ! la eliminación de losresiduos -ue eneran costos -ue no pueden ser inoradosen el calculo del renta+ilidad.($8E/I$0E3$7TI0I$/E3: 6a! -ue e*aminar !e%aluar con e*actitud el consumo pre%isi+le de materialesau*iliares tales como: rasa, aceite, aua etc. 4$383 E $(II38/$CI: 8ienen -ue ser considerados en la in%estiación de renta+ilidad, en los

pro!ectos de esta manitud ha! -ue estudiar si se incurrir)en astos por concepto de al-uiler de oicina, telAono,material de oicina ! similar es, estimando su posi+le

monto. I(97E383 = C8/I27CIE3: 3e tiene encuenta

para pro!ectos de in%ersión de ran en%eradur a diriidosa lorar utilidades.8/3 4$383: $-u# se reistran los astos detecnolo#a o a-uellos espec#icos del pa#s de reerencia.2EE?ICI:3e consideran dos items: inreso por %enta de ener#a !%alor residual.I4/E33 9/ <E8$ E EE/4@$:Es un inreso anual -ue se produce desde la entrada enser%icio de la 9C6 hasta el in de su %ida Ltil u horizontedel pro!ecto.3e determina a partir de la ener#a -ue se %ender) cadaaBo, seLn lo pre%isto en el estudio de mercado; ! de unataria por ZSh -ue paar)n los usuarios.Considerando -ue:2n: Inresos por %enta de ener#a, en el aBo nEn: Ener#a %endida durante el aBo n, en ZSWhr 8 : 8aria de %enta de ener#a, &ZSWhr0os inresos pueden estimar se con la ecuación:

2n En.t<$0//E3I7$0:Es el %alor de los +ienes, en el Lltimo aBo de la %ida Ltil

del pro!ecto.9ara calcular este %alor se de+e tener en cuenta la



depreciación o pArdida de %alor de los +ienes durante suuso en el pro!ecto, la cual se determina teniendo encuenta el

1Dcriterio de tiempo de %ida di.I4/E33 E0 9/PEC8 E I<E/3r: 3eLn lainalidad de las in%ersiones %inculadas a la producción deener#a, se o+tienen los siuientes inresos:1. 0os procedentes del suministro de ener#a a terceros.. 0os procedentes del ahorro de ener#a comercialJ. 0os procedentes de la comercialización o uso propio de

+ienes, cu!a producción es incrementada o, en su deecto,solamente es realiza+le con el uso de ener#a.9or la ran importancia -ue re%isten los uturos inresos para la renta+ilidad de un pro!ecto de in%ersión,especialmente de a-uellos intensi%os en capital.

8/3 I4/E33: 3e reistran los posi+les inresosderi%ados de las condiciones especiicas de la tecnolo#autilizada o del pa#s en -ue se localiza el pro!ecto. 372<ECIE3: Es acti+le -ue el estado en cuestiónconceda su+%enciones para las in%ersiones destinadas alsuministro de ener#a en reiones rurales apro%echandouentes reno%a+les de ener#a, o al ahorro de uentescon%encionales de ener#a. I4/E33 C//IE8E3 88$0E3 : es la suma delos inresos del pro!ecto de in%ersión @ otros inresos @su+%enciones. /E8/3 2/783: Es decir, inclu!e las

depreciaciones, es el resultado de los inresos corr ientestotales ! los eresos corrientes totales. E9/ECI$CIE3: /epresentan las de%oluciones

periódicas de los acti%os ijos de un pro!ecto, estasdepreciaciones no inlu!en so+re los retornos corrientes del per#odo, pero si so+re las utilidades representados por elsaldo entre retorno +ruto ! depreciación.78I0I$E3: 0a primera cuestión de importancia enrelación a la %entaja de un pro!ecto de in%ersión en9e-ueBas Centrales 6idroelActricas 9C6, es el crAdito delcapital total comprometido, independiente de su orien.0as utilidades del in%ersionista pri%ado se o+tienen

restando simplemente de este %alor el crAdito del capitalajeno.

1.M (Atodos para el c)lculo de la renta+ilidad:

3e clasiican en:1. Est)ticos6. in)micos: Consideran las dierencias del %alor de los

paos seLn su echa de %encimiento; todos los paos%inculados a una in%ersión se actualizan a un puntodeterminado en el tiempo, recen mejores resultados -uelos est)ticos, por-ue consideran el actor tiempo en lae%aluación de los paos %inculados a una in%ersión.

1.M.1. (Atodos est)ticos para el c)lculo de renta+ilidad:

1. C)lculo Comparati%o de Costos: 8iene la inalidad deidentiicar la planta cu!a situación de costos es la m)sa%ora+le, mediante la comparación de los costos de dos omas alternati%as de in%ersión para la producción de undeterminado %olumen de un +ien.



Con este mAtodo no es posi+le comparar la renta+ilidad dealtemati%as de in%ersión en sectores heteroAneos.. (Atodo de comparación de anualidades de astos&Est)tico

Consiste en transormar los astos de in%ersión durante la

%ida del pro!ecto en paos anuales &anualidadesdemanitud constanteOEl costo total anual de una planta se calcula de acuerdo a laormula siuiente:

$C CC @ &ro 0 . ?r &i.8 @ 0 .i ce CostosCorrientes, lo ? In%ersión Inicial, 0 <alor deli-uidación, ?r ?actor de /ecuperación i 8asa dedescuento, 8:: <idautil del pro!ecto.

0a anualidad de los astos determina, los astos totalesanuales pre%istos para una in%ersión !, si se di%iden estos

costos por el nLmero de unidades de tra+ajo producidos&Ejm. ZOhWa, e*presan tam+iAn los costos por unidad detra+ajo.J. C)lculo de la renta+ilidad &Est)tico return on in%estmentf &/oi. $-u# se cumple el criterio de la %entajaa+soluta, cuando el #ndice de renta+ilidad o+tenido es iualo ma!or -ue la renta+ilidad m#nima e*iida; al aplicarseeste mAtodo de+e tenerse en cuenta -ue el interAs m#nimo ae*iir del capital in%ertido, como criterio de apreciación dela %entaja a+soluta -ue orece un pro!ecto, de+e ser

claramente superior a la tasa de descuento &i, -ue relejalas tasas de interAs eecti%amente aplica+le en un pro!ecto.8am+iAn se utiliza para determinar la alternati%a m)sa%ora+le entre dos o m)s posi+ilidades de in%ersión,M. C)lculo del per#odo est)tico de amortización: Elo+jeti%o es determinar momento en -ue el capital

utilizado para una in%ersión ha+r) sido recuperado por medio de los retornos anuales.El punto de amortización, o el in del per#odo deamortización, se alcanza euando la suma de los astos !entradas... %inculadas con la in%ersión alcanza por primera%ez el %alor cero.

9osi+ilidades para calcular el punto de amortización:

1. (Atodo acumulati%o: Consiste en sumar acumulati%amente los astos de capital ! las retornos +rutos anuales hasta -ue la suma arroje el %alor cero, o

+ien un %alor positi%o si el punto de amortización sealcanza en el transcurso de un ejercicio calcula+le.

. El mAtodo de promedios: se puede aplicar sólo cuando!a se ha calculado el promedio de los retornos +rutosanuales, o +ien se puede suponer -ue esto esta +ienrepresentado por el retomo +ruto del primer aBo. 9aracalcular este mAtodo se determina el per#odo deamortización &n relacionando el capital in%ertido con losretornos +rutos anuales.

1DJCapital In%ertido n promedio de retornos +rutos anuales.

0a duración del per#odo de amortización permite destacarel rieso económico inherente a una in%ersión con miras alactor de incertidum+re -ue implica el desarrollo uturo.

1.M.. (Atodos din)micos para el calculo de larenta+ilidad

l. (Atodo del %alor actual del capital: El %alor -ue se asina

en el presente, es decir, antes de comenzar el pro!ecto dein%ersión o antes de poner en marcha la planta &8, a un pao pasado o uturo, es desinado como %alor actual ! secalcula mediante la acumulación o descuento de intereses.El %alor neto actual de una in%ersión en la echa 8 resultade la suma de los %alores actuales a dicha echa de todas lasentradas ! salida %inculadas con una in%ersión.$l aplicar el mAtodo del %alor actual, una in%ersión puedeconsiderarse a+solutamente %entajosa solo si su %alor actuales pm lo menos iual a cero. 3i es ma!or -ue 1, siniica-ue para la tasa de descuento i, los +eneicios son ma!ores-ue los costos; es decir el pro!ecto se de+e realizar sólo si larelación de +eneicios a costos es ma!or -ue la unidad.7n %alor actual neati%o indica -ue no se o+tendr) el rAditom#nimo deseado para el capital in%ertido. 7n %alor actualma!or -ue cero siniica, por el contrario, -ue el interAso+tenido es superior a la tasa de descuento, por lo -ue la

in%ersión ser) tanto m)s %entajosa, cuanto m)s alto sea su%alor actual.. (Atodo de la tasa interna .. de retorno &8I/: 9uede ser considerado como una orma especial del mAtodo del %alor actual, ha! -ue determinar la tasa de descuentos -ue produceun %alor actual cero; ! e*presa el interAs o+teni+le por elcapital -ue dicha in%ersión inmo%iliza.$l aplicar el mAtodo de la tasa interna de retorno, unain%ersión se considera a+solutamente %entajosa cuando la8I/ es iualo ma!or -ue la tasa de descuentos i, es decir,cuando se aseura por lo menos al interAs m#nimo e*iido.

J. (Atodo de anualidades: 0a inalidad es transormar todoslos paos netos %inculados o un pro!ecto de in%ersión, enuna serie de paos anuales de iual monto.$plicando el mAtodo de anualidades una in%ersión seconsidera a+solutamente %entajosa cuando su anualidad noes neati%a &<$Yo.M. (Atodo de Comparación de $nualidades de 4astos&in)micos3ir%e para e%aluar la %entaja relati%a del pro!ecto dein%ersión similares, con +ase en la comparación de costos

por un aBo o unidadde tra+ajo. Consiste en identiicar la planta -ue tra+aja a

menores costos, como resultado de la comparación de loscostos de dos o mas pro!ectos alternati %os para la a+ricaciónde una determinada cantidad de productos ! resulta de la



suma de: la anualidad de astos corrientes; la anualidad delos astos de in%ersión deducido el %alor de li-uidación ! elinterAs anual so+re el %alor de li-uidación.

. C)lculos in)micos de $mortización: 3i compara el %alor de los a+onos paos cu!os %encimientos diieren en eltiempo, por medio de la actualización de los retornos anuales.

1.M.J 9ro+lema de la inlación en el calculo de larenta+ilidad de pro!ectos de in%ersión.

Es necesario modiicar la +ase de datos, re%alorizando cadauno de los eresos e inresos anuales por medio de actores-ue contemplen lo correspondiente a la tasa de inlaciónesperada, lueo se calcula el %alor actualizado de los paosnetos anuales, con a!uda de los actores de descuento, -uese +asan en la tasa de interAs anual del mercado para capitale*terno o propio in%ertido, pero no en el interAs real comotasa de descuento.El %alor actual del pro!ecto de in%ersión es iual a la sumade los %alores actualizados de los paos netos acumulados.

1. $n)lisis de sensi+ilidad:

8iene la inalidad de ser un instrumento -ue permitein%estiar los eectos -ue so+re el pro!ecto tendr#an alunoscam+ios en las premisas esta+lecidas so+re costos e inresos! cuantiicar las consecuencias económicas de una %ariacióninesperada, pero posi+le, de par)metros importantes:En lo reerente al rado de sensi+ilidad se o+tiene la siuiente

jcrar-uización: Ener#a suministrada 9recio de %enta 8asa de descuento

4astos de in%ersión <ida Ltil Costos de mantenimiento ! de reparación Costos de personal Costos de administración

Es importante tener en cuenta -ue siempre ha! -ue partir de una necesidad para lueo empezar a realizar el estudiode la mejor opción -ue se tena de los pro!ectos ! la ormade satisacerla con los recursos disponi+les ! -ue son los-ue sir%en para tomar las decisiones so+re la in%ersión -ue%a a producir unos ni%eles de satisacción para o+tener por Lltimo el +eneicio deseado ! siempre aplicar este diarama:

E 3 2

N ? N97idad$ E:B E7tdi!$ O:B:B: D'anda$ S:C:3atisacción, 2 2eneicio

1.F $spectos cla%es de la estión.

En la irección Control de 9ro!ectos, las opciones dealternati%as ampl#an considera+lemente el maren dedecisiones so+re ormas racionales ! apropiadas para eleir el pro!ecto m)s %entajoso.

Como conser%ar a laro plazo las uentes nacionales !

~1DM



utilizadas o+ser%ando los criterios de protección ecolóica! conser%ado del medio am+iente.

En %irtud a la ran proporción -ue tienen los costos totales

de operación ! producción de un pro!ecto, el componentede ran importancia es el an)lisis económico, inanciero !estudio de la renta+ilidad.

0),0



13.

I<E38I4$CI 32/E E0 I$438IC P 9/97E38$39$/$ 7$ 9EE8/$CI E 0$3 9C6 E

E0 2$0$CE EE/4E8IC $CI$0

1J.1 I8/7CCI

En este capitulo se identiicaran las principales l#neas deacción ! mecanismos institucionales re-ueridos para lorar una ma!or participación de 9C6 en el +alance enerAticonacional, !a sea, en el a+astecimiento a zonas aisladas omarinadas -ue no cuentan con ser%icio de ener#a o -uecuentan con un ser%icio deiciente o ineiciente, o comoapo!o al sistema elActrico interconectado.3u planteamiento se ormula a partir de un an)lisis delestado de desarrollo ! e%olución histórica de las 9C6,de los re-uerimientos potenciales de ener#a, ! de las posi+ilidades ! limitaciones de estos apro%echamientos a pe-ueBa escala, disponi+ilidad del r ecurso, del

conocimiento ! de la tecnolo#a, ! rado decompetiti%idad inanciera, económica ! am+iental.$ ra#z de la crisis enerAtica de 1HGJ,se produce en elmundo un ran interAs orientado hacia la +Ls-ueda detecnolo#as para el apro%echamiento de uentes m)sa+undantes. entre ellas las 9C6. 10 -ue condujo a unaso+reestimación de las posi+ilidades de sustitución deuentes con%encionales por uentes no con%encionales.Iualmente, las caracter#sticas de los desarrollosalcanzados.hicieron pensar en altos ni%eles de penetracióne impacto so+re el desarr ollo de zonas rurales. 3inem+aro, la desaceleración del crecimiento de los preciosdel petróleo rente a los ni%eles es perados ! el desarrollo denue%as tAcnicas de ahorro redujeron r elati%amente laatención dedicada a estos temas. impidiendo elcumplimiento de las e*pectati%as trazadas.El pa#s no ha sido ajeno a estas tendencias. esdemediados de la dAcada del setenta se constitu!eronnumerosos rupos de in%estiación. mu! pocos de loscuales han lorado consolidarse ! producir resultadoscontundentes.e la misma manera, el 4o+ierno acional. con el apo!ode la cooperación tAcnica internacional, empr endiódierentes acciones para incrementar la participación de las9C6 en sus planes de e*pansión %er cap#tulo l.

9or lo anteriormente e*puesto, no ser#a razona+le es perar un desarrollo siniicati%o de la capacidad de a+ricación comercialización de estos sistemas a ni%el nacional. 3inem+aro, su amplia diusión a ni%el mundial, permiteairmar -ue, con alunos ajustes, re%isión de criterios dediseBo, homoloación de e-uipos, capacitación !entrenamiento, el pa#s podr) disponer de losconocimientos, ! la tecnolo#a, metodolo#a !e-uipamientos re-ueridos para el desarrollo de las 9C6.

1J. 2arreras -ue impiden actores -ue puedenincrementar la construcción de 9C6 en Colom+ia.

3iendo las 9C6 una e*celente alternati%a para elsuministro

de ener#a, cu)les son las +arreras -ue han impedido su

penetración en el pa#s $dem)s de los l imitante santeriormente mencionados, los actores -ue handeterminado la +aja producti%idad en el campo de las 9C6,hacen reerencia a:

$ltos costos de in%ersión inicial ! por ZSresultantes de:

$usencia de planes masi%os -ue impidenestandarización del diseBo ! e-uipos.

3o+redirnensionamiento en los criterios de diseBo! en las especiicaciones de e-uipos.

$usencia de pro!ectos de uso mLltiple del aua.Estrechez de la canasta de enerAticos

considerada en los planes de e*pansión del sector elActrico-ue desconoce opciones descentralizadas de suministro deener#a.

E*istencia de su+sidios en a%or de la in%ersióninicial ! la aplicación de es-uemas con%encionales desuministro de ener#a, como es la e*tensión de redes.

Inoperancia administrati%a ! de+ilidad inancierade las empresas de ener#a para adelantar sus propios pro!ectos.

Ine*istencia de pol#ticas de laro plazo -ueaciliten

la continuidad de las acciones emprendidas.Escasa preocupación eecti%a del 4o+ierno por el

desarrollo inter al de zonas aisladas ! marinadas.$lunos actores podr#an modiicar el escenar io actual dedesarr ollo par a este tipo de uentes, inlu!endo en orma positi%a en la superación de limitaciones -ue aLn su+sisten:

0a reciente preocupación por incrementar el radode sosteni+il#dad del desarrollo, +asado en disminución dee ectos noci%os so+r e el am+iente ! aotamiento dehidrocar+uros, arantiza un nue%o apo!o al crecimiento dela acti%idad en este campo ! por lo tanto, una ma!or din)mica del cam+io tAcnico, con la consecuente reducciónde costos.

0os procesos de descentralización administrati%a

posi+ilitan una ma!or autonom#a de os municipios ! delas reiones en la prestación de ser%icios pL+licos, comoel suministro de ener#a, lo cual a%orecer) la realizaciónde pro!ectos de menor escala -ue utilicen uentes locales.

0a +Ls-ueda de eiciencia ! competiti%idad,conducir) a una reducción proresi%a de su+sidios ! permitir) la %inculación del capital pri%ado en laeneración de ener#a, mu! seuramente en pro!ectos demediana ! pe-ueBa escala.

0a railidad ! escasa 1e*i+ilidad de un sistemaelActrico +asado en el desarrollo, casi e*clusi%o, derandes ! costosos pro!ectos hidroelActricos,

e%idenciada por recientes acontecimientos.0a e*periencia acumulada en m)s de una dAcada



~lDG~de estudios ! pro!ectos permitir) dimensionar con ma!or realismo las %erdaderas posi+ilidades de contri+ución delasuentes no con%encionales, de las 9C6 en nuestro caso, al

identiicar escollos -ue puedan aectar la eiciencia enel desarrollo del 9lan de las 9C6. en Colom+ia.3e pueden identiicar %arios escollos:

8ulua, -ue en este aBo termino la 9C6 de /iorio 11! actualmente realiza los estudios de repontenciaciónde /iorio 1.0as anteriores consideraciones constitu!en la +ase paraeldiseBo de l#neas de acción ! pro!ectos propuestos, loscuales hacen reerencia al manejo ! desarrollo de losrecursos h#dricos, al a+astecimiento ! uso de lahidrocncr#a, ! al conocimiento ! tecnolo#a re-ueridos

para adelantar un prorama de 9C6.En la actualidad, de un total de 1.DD (S -ue puedenser a+astecidos por medio de sistemas descentralizados deener#a, en el caso de las 9C6, ser#a posi+le adicionar alsistema elActrico nacional, en los pró*imos aBos, hastaDD(S , al U de la capacidad nominal utura del pa#s, conun costo entre mil ! mil -uinientos millones de dólares,en proramas de nue%as instalaciones, ampliación !mejora del ser%icio, sustitución de plantas diesel !recuperación ! ampliación de plantas e*istentes.$l inalizar el capitulo se re%isan aspectos de estión operati%a, estratAica ! normati%a cr#ticos para eldesarrollo de la 9C6, entendiendo, la planiicación comoun proceso de oranizaciónpara el desarrollo, -ue e*ie laconormación de las capacidades institucionales necesarias para actuar en orma coordinada hacia el loro deo+jeti%os.

1J.J./ele*iones para mejorar en inenier#a !construcción de M#.

En el periódico El 8iempo del 0unes H de (a!o de 1HHapareció una cr#tica del 2anco (undial a la Inenier#a

Colom+iana. El su+titular reza+a: " El oranismodenuncia deicienciaen los diseBos de %#as ! en el uso delos materiales por parte de los inenieros colom+ianos,sostiene -ue el estado no ha sido capaz de controlar losso+recostos de las o+ras" .$lunas interpretaciones de la 0e! ND, en relación con la0icitación de los estudios no parecen a%orecer la calidadde la Inenier#a . $dem)s se %en casos discriminatoriosen relación con la adjudicación de estudios ! diseBosseLn mecanismos de poder de las irmas consultoras.Con recuencia las irmas consultoras aceptan realizar lainenier#a a precios -ue no se compadecen con la calidad

de los inenieros nacionales. e+er )n ser el Estado ! el 3u+sector ElActricolos

responsa+les del in de la Inenier#a acional & desu deterioro o m)s +ien de promo%erla como lo hace elapónEstas rele*iones tienen como propósito contri+uir a

desarrollo económico ! social del pa#s. < 0a contratación de la Inenier#a ! la construcción.7n actor -ue a%orecer) la construcción de 9C6 en el pa#s < 0a ormación de los proesionales en 9C6.es la posi+ilidad de eneración pri%ada de ener#a conalternati%a de intercam+io de e*cedentes ! respaldo a la red

< El QnoO 6oO .

, como ejemplo se puede citar la Empresa de Ener#a de 1J.M. 0a contratación de la inenier#a ! la



construcción .

En la selección de la consultor#a es posi+le asinar elm#nimo peso al %alor de los tra+ajos ! el m)*imo alelenco de proesionales ! la metodolo#a. En laslicitaciones no es o+liatorio adjudicar el tra+ajo a -uiAnorece el menor precIo.

0as entidades del estado de+en tra+ajar de orma m)s prounda, detallada ! riurosa, los presupuestos oiciales

$lunos oranismos del Estado han ensa!ado la iura dela 4erencia de pro!ectos con e*celentes resultados.0a 4erencia de 9ro!ecto consiste en la utilización eecti%ade los recursos humanos ! materiales, por deleación del propietario del pro!ecto, hacia la planiicación, el diseBo,la oranización, la coordinación ! el control de laconstrucción #sica de la o+ra.

1J.." 0a ormación de proesionales en

M#

0a Inenier#a de consulta hace el puente entre la7ni%ersidad ! los oranismos -ue adelantan planes, proramas ! pro!ectos de MR.En el momento el QS6S, parece residir en lascompaB#as consultoras los oranismos del Estado. 3inem+aro es necesario -ue se desarrollen proramas deenseBanza de la Inenier#a ! construcción de 9C6. para

Inenieros Ci%iles, $r#colas, $r ónomos, Electricistas !(ec)nicos

1J.F ." " E0 QnoO 6oO

0a tecnolo#a e Inenier#a para el diseBo ! construcción

de 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas , e*iste peroaparece dispersa ! con aplicaciones enerales diriidaa otras situaciones ! pa#ses dierentes de Colom+ia.Es necesario desarrollar las siuientes u#as ! manuales:< (anual de etapas de 9C6., -ue constitu!e una u#a

para la ela+oración de los estudios.< (anual dc esta+lecimiento de planes, proramas !

pro!ectos de 9C6. 3e trata de actualizar untra+ajodesarrollado para 0$E ! 7I por %ariosInenieros

0atinoamericanos.< (anual de dimensionamiento de estructuras ci%iles !

e-uipos electromec)nicosde 9C/ . 3e trata deesta+lecer criterios ! procedimientos de acuerdo con el manualde etapas.

< (anual de diseBo preliminar para la etapa deacti+ilidad.

1DN< (anual de diseBo ! c)lculo de estructuras ci%iles !

especiicaciones de e-uipos electromec)nicos para laela+oración de planos de licitación. 9uede hacerse con +ase en tra+ajos !a desarrollados por 0$E !2.

< (anual de 4erencia de pro!ectos. /ecoe los m)smodernos mAtodos desarrollados en el mundo paraeconomizar tiempo ! recursos desde la etapa de preparación de los planos de licitación.

< (anual de inter%cntor #a de construcción de 9e-ueBasCentrales 6idroelActricas , Este manual contendr) el

marco eneral en el -ue se de+e desarrollar lainter%entor#a, su alcance, su din)mica, sus unciones enel concepto de 4erencia de pro!ecto, as# como su sistemadc inormación

1J.G. 0a normati%idad am+iental

El proceso -ue siue (inisterio del (edio $m+iente, esmu! din)mico ! la circulación de la inormación se dacada dos meses en las sesiones del C$3EC &ComitA$m+iental del 3ector ElActrico.

En estas condiciones es con%eniente anar tiempomediante la inscripcióndel pro!ecto desde la etapa dereconocimiento. Es mu! con%eniente ela+orar tArminosde reerencia detallados para el plan de manejo am+iental,

as# como para el dianóstico am+iental de alternati%as,el estudio de impacto am+iental, la inter%entor#aam+iental ! la auditor#a am+iental .0os impactos am+ientales se pre%ienen desde la etapa deconce pción o reconocimiento de los pro!ectos.

1J.N 0a concepcióndel pro!ecto de M#

0a concepción de los diseBos de 9e-ueBas Centrales6idroelActricas &9C6 en Colom+ia o+edece conrecuencia a modelos reducidos de lo -ue

tecnolóicamente se maneja en el campo de lasmedianas o randes hidroelActricas & potencias instaladasde m)s de 1D (S .3u concepción cl)sica de+e aplicarse a a-uellas 9C6. -ueestAn dentro del 3istema Interconectado acional &3I .3in em+aro para 9C6 en zonas aisladas ! deprimidas,económicamente se de+e pensar en el mejorapro%echamiento de los materiales e*istentes ! de la manode o+ra disponi+le. En el mapa J se o+ser%a el estadoactual del 3I, en el mapa 1 se puede o+ser%ar -ue las9C6 construidas coinciden con la zona del 3I ! en elmapa se muestra el estado de diseBos actuales cu!a

pol#tica es +uscar alternati%as en zonas no interconectadas,alunos diseBos se encuentran concentrados en elepartamento del Choco.3al%o en casos e*cepcionales las 9e-ueBas Centrales6idroelActricas no de+en contemplar por ahora, en el



estado de la tecnolo#a actual de la transmisión ! de suscostos, l#neas de %oltajes superiores a JM. Q<, sal%oe*cepciones moti%adas por razones como la presencia delestado en las ronteras .

Esto -uiere decir -ue la +Ls-ueda de los sitios promisoriosen la ranja de 1.DDD a 1D.DDD QS, de+e circunscri+irse al)rea de un c#rculo con radio de apro*imadamente D QO,con centro en la comunidad m)s populosa por ser%ir.0as de potencias ineriores a 1.DDD QS de+en estar m)scerca ! podr#a ha+larse de un c#rculo con radio de 1Q( Ppensarse en una l#nea de transmisión de 1J. Q< .

0os pro!ectos m)s atracti%os desde el punto de %ista de oscostos de+en contemplar saltos de 1DD m o m)s.7na 9C6 de 1DDD QS -ue podr#a a+astecer en principioauna comunidad entre DDD ! 1D.DDD ha+itantes seLn ladotación, con un salto de 1DD m. implica un caudal de ImJW3; si se considera Aste como m#nimo diario seadmite un módulo de 1D lWs W Zm, se est) ha+lando de unacuenca de 1DD Zm, por tal moti%o se de+en estudiarcuencas hidror)icas de tal manitud en condicionessimilares. 0as 9C6 en zonas no interconectadas de+en pro!ectarse con e-uipos electromec)nicos de series

estandarizadas. e+en tenerse en cuenta principalmentelas tur+inas de acción, pelton o (ichel 2anZi, -uecu+ren un amplio ranode caudales ! ca#das ! son )ciles de reparar ! mantener ;adem)s sus cur%as t#picas de rendimiento aseuranele%adas eiciencias con reducciones considera+les decaudal, so+re todo en las (ichel 2anZi .En cuanto a estructuras hidr)ulicas de+en e%itarse las presas,sal%o -ue sean mu! económicas, tipo a%iones; canales dem)s de Qm, en principio no re%estidos, comienzan aencarecer el pro!ecto; la tu+er#a de presión, so+re todo enacero, de+e ser tan corta como sea posi+le; de+e procurarse la concentración del tan-ue de presión, laalmenara ! el desarenador en una Lnica estructura; en lacasa de m)-uinas ! en otras estructuras de+en usarseconstrucciones prea+ricadas siempre -ue esto sea posi+le.$dem)s la concepción ! el diseBo de las 9C6. de+en estar undamentados en la intensidad de la mano de o+ra ! lautilización óptima de los materiales e*istentes en la reión

El hecho de -ue se apli-uen o no estos criterios -ue hacenm)s +aratas las 9C6. permite sa+er si se est) proponiendoun pro!ecto adecuado o no .

1J.H. 0os estudioshidrolóicos

El de+ate entre los mAtodos determin#sticos ! estoc)sticosen la hidrolo#a continLa. 0os resultados hasta ahoraapuntan hacia una complementariedad .En pocos casos se encuentran estaciones de mediciones decaudales; son m)s numerosos los casos de cuencasalejadas de los centros ur+anos -ue disponen deestaciones plu%iomAtricas; son tam+iAn mu! escasos los

plu%ióraos. 0os tra+ajos de $r A%alo, CortAs, 4onz)lez y

(achado en una tesis para optar al t#tulo de maisteren recursos hidr)ulicos en la 7ni%ersidad acional,

sede 2oot), deendida por el Ineniero ?rancisco$r A%alo Castellanos, mostraron -ue con series de cincoaBos de duración, los errores cometidos en los c)lculosde las ener#as irme !



1DH promedia no son siniicati%os.El proesor Carlos 4onz)lez, de Inenier#a $r#cola de la7ni%ersidad acional, sede 2oot), ha desarrolado !aplicado mAtodos ro+ustos de an)lisis reional.

$dem)s donde no e*isten datos pueden utilizarse los tra+ajosde hidrolo#a reional desarrollados por el estudio del 3ector de Ener#a ElActrica &E3EE, in%entario de recursoshidroelActricos &I/6.3in em+aro la mejor alternati%a parece consistir en laaplicación de modelos determin#sticos tipo (ero &+alanceh#drico, en los -ue se hacen mediciones de caudalesmediante una mira, con tres lecturas diarias, con por 1Dmenos dos campaBas de aoros, en estiaje ! en creciente,siempre -ue e*istan mediciones de un aBo de llu%iasmediante un plu%iórao. 0a econom#a de estas operaciones

por contrato o con%enio con el IE$( parece e%idente.

Este per#odo del aBo hidrolóico de+e tenerse en cuenta parala proramación ! duración de los estudios. 0a etapa dereconocimiento prcacti+ilidad de+e comenzar despuAs de-ue han comenzado las mediciones hidrolóicas.

1J.1D. 0os sistemas de inormación eor)ica

Es necesario -ue se realice un estudio -ue muestre estadodel arte de los sistemas de inormación eor)ica ! suscostos para sa+er si se pueden aplicar económicamente enlas reiones carentes de cartora#a o+tenida por procesosaerootoramAtricos ! de otointerpretación.

1J.11. /ele*iones so+re la eotecn#a

0a eomorolo#a din)mica es un elemento mu! pocoutilizado en los tra+ajos de inenier#a ! +ien %ale la penahacerlo. Esta puede dar indicaciones %aliosas desde lasetapas de reconocimiento preacti+ilidad en los aspectos deundaciones, materiales de construcción, drena je ! actoresdel escurrimiento.

o de+e ol%idarse por otra parte -ue los mAtodos eo#sicossólo dan resultados Ltiles en la medida en -ue soncorrelacionados con peroraciones.e la misma orma no de+e ol%idarse -ue las medidas

puntuales de caudales sólidos ! l#-uidos sólo son Ltiles si seenmarcan en un prorama de mediciones de un aBohidrolóico completo por 1D menos ! respaldados por mAtodos de hidrolo#a reional.

1J.1 /e-uerimientos de ener#a -ue pueden ser a+astecidos por medio de 9C6.

0as 9C6 podr)n lorar una ma!or participación en el +alance enerAtico nacional, !a sea, mediante su participación en el a+astecimiento a zonas aisladas omarinadas -ue no cuentan con ser%icio de ener#a o -ue

cuentan con un ser%icio deiciente o ineiciente, o a tra%Asdel desarrollo de pro!ectos de apo!o al sistema elActricointerconectado. Con el o+jeto de determinar el espectro de

necesidades -ue pueden ser cu+iertas con esta uente, eneste cap#tulo, se analizar)n cada una de estas posi+ilidades.

1J.1.1$+astecimiento de zonas aisladas o marinadas.

0a ausencia de una oerta enerAtica suiciente, es una delas +arreras estructurales tradicionalmente liadas al accesolimitado de tAcnicas modernas de producción ! almejoramiento de las condiciones de %ida de la po+laciónrural. 3e plantea, entonces, en la toma de decisiones, laescoencia de uentes enerAticas ! de tecnolo#as -ue haanuso eiciente de los recursos locales, los cuales, en la ma!or#ade los casos, se inscri+en en la cateor#a de reno%a+les. >onas sin ser%icio de ener#a.e acuerdo con la inormación recoida en el Censo de

po+lación realizado en 1.HN, el GN.U de las %i%iendas

conta+a en ese aBo con ser%icio de ener#a, de las cuales elF.GU se u+ica en la ca+ecera de las localidades encuestadas,!el 1.U, pertenece a conlomerados rurales. icho deotra manera, en 1.HN, la co+ertura en el sector ur+ano era

de HM.NU ! en sector rural de MD.NU.e conser%arse esta demanda potencial, -uA proporción delmillón de Q 5 podr#a suplir se con 9C6 Con la escasainormación e*istente so+re reconocimientos a pe-ueBaescala ! con los altos costos en -ue se han estimado los

pro!ectos nacionales es mu! a%enturado arriesar alunacira. 0o m)s con%eniente ser#a, pro+a+lemente, esta+leceruna meta indicati%a; por ejemplo, el JDU de los

re-uerimientos a ni%el rural ser#an a+astecidos mediante pro!ectos de minicentrales o pe-ueBas centraleshidroelActricas, si se crearan las condiciones m#nimas para-ue esto uera posi+le. >onas con ser%icio deiciente de ener#a.2ajo esta cateor#a se pueden arupar los re-uerimientosde ener#a deri%ados de proramas de ampliación deinstalaciones e*istentes, tendientes a mejorar las condicionesde prestación del ser%icio a a-uellos usuarios, u+icados enzonas aisladas -ue cuenten con un suministro inerior a susnecesidades. 9ara esto de+er) esta+lecerse consideracionesso+re criterios m#nimos de calidad ! conia+ilidad en la

prestación del ser%icio ! so+re actores de capacidad instalada por suscriptor ! horas de disponi+ilidad del ser%icio desea+les para dierentes rupos homoAneos, conormados seLncaracter#sticas reionales ! po+lacionales. >onas ~ ser%icio ineiciente de ener#a.2ajo esta cateor#a se arupan los re-uerimientos de ener#a-ue se deri%en de consideraciones de ineiciencia tAcnica,inanciera, económica ! am+iental en la prestación delser%icio, desde el punto de %ista de las empresas del sector !de la econom#a en su conjunto. En primera instanciacorresponder#a a proramas de sustitución de plantas diesel.0a identiicación, construcción ! puesta en marcha de un

prorama como el propuesto, de+er#a estar a caro de lasempresas del sector, de las administraciones reionales !locales, de la comunidad ! de oranizaciones como el 9/ ! el /I. o es mu! claro pre%er una siniicati%a



11D participación del sector pri%ado en este semento delmercado. teniendo en cuenta el +ajo poder ad-uisiti%o delos ha+itantes en alunas de esas zonas. En cuanto a laoperación de estos sistemas, se de+er#a promo%er la

conormación de empresas comunitarias de ener#a lascuales, de manera independiente o en asocio con empresasreionales de ener#a realicen la operación ! mantenimientode las plantas. recauden el ser%icio ! administren los ondos.

1J.1. $po!o al sistema interconectado.

Con relación a las zonas ur+anas, la participación de lasuentes reno%a+les. por medio de sistemas conectados a lared elActrica constitu!e una alternati%a no desprecia+le.3eLn los documentos de soporte para el diseBo de laestrateia enerAtica en los Estados 7nidos de $mArica, la

participación de las uentes reno%a+les puede ser de raninterAs para ali%iar pro+lemas de aotamiento de loshidrocar+uros ! disminuir los impactos neati%os so+re elmedio am+iente. Entre las uentes comerciales se u+ica lahidroelcctricidad como tecnolo#a dominante, pero su tasade crecimiento depende estrechamente de los o+st)culos -uesean remo%idos para propiciar su desarrollo.$dicionalmente, los recientes acontecimientos ocurridos ani%el nacional, e incluso latinoamericano. e%idencian laincon%eniencia de disponer de un sector elActrico +asado enel desarrollo casi e*clusi%o de randes ! costosos pro!ectoshidroelActricos. 0as 9C6 pueden contri+uir a una ma!or

le*i+ilidad al sistema. tanto en los ni%eles de planiicaciónde la e*pansión, di%ersiicación de uentes de recursos,apropiada distri+ución en el tiempo de costos inancieros,menores tiempos de construcción, menor capacidad ociosa, como en los ni%eles de operación en ocasiones mejoresactores de planta de cara, a pesar de la %aria+ilidadestacional del caudal en estos r#os.9or estas razones, desarrollos hidroelActricos conectados ala red, constitu!en la seunda alternati%a para ampliar la

participación de las 9C6. 9ara conseuirlo, se hace necesariouna disminución en los costos de in%ersión para aumentarsu rado de competiti%idad rente a opciones a ma!or escala,relamentar claramente actores concernientes a la

participación del capital pri%ado en el neocio de laeneración de ener#a compra %enta de ener#a, ni%elestariarios, sementos del mercado ! deinir es-uemas %ia+lesde interacción entre dierentes ni%eles e instanciasinstitucionales.$ corto ! mediano plazo, un prorama de desarrollo de la9C6 como apo!o al sistema interconectado, de+er#a plantear como o+jeti%o inicial la recuperación ! ampliación de lacapacidad instalada en el pa#s.

1J.1.J /e-uerimientos totales a ser a+astecidos conrca.

e las consideraciones anteriores se conclu!e -ue, aun-uela participación de las 9C6 en la oerta enerAtica nacional

est) sujeta a alunas restricciones. como se %er) m)sadelante, si se diseBan l#neas de acción -ue remue%an loso+st)culos principales, se podr#a adicionar al sistemaelActrico nacional, en los pró*imos aBos, hasta DD (S

-ue e-ui%alen al U de la capacidad nominal utura del pa#s, con un costo entre mil ! mil -uinientos millones dedólares, en proramas de nue%as instalaciones, ampliación! mejora del ser%icio, sustitución de plantas diescl !recuperación ! ampliación de plantas e*istentes.El ordenamiento de pro!ectos a ser ejecutados, dentro de un

plan masi%o de esta naturaleza, de+er #a realizarze de acuerdocon criterios -ue +us-uen incrementar: el apro%echamientodel recurso, el +eneicio social ! económico, la utilizaciónW la capacidad instalada ! de la ener#a enerada, la

participación de la inenier#a ! la industria nacional, elaporte del capital pri%ado ! la %inculación de la comunidad

en la construcción, operación ! mantenimiento.

1J.1J 9osi+ilidades condicionantes para el desarrollode las 9C6.

0a identiicación de propuestas de l#neas de acción -uearanticen el cumplimiento de metas esta+lecidas, comorespuesta ! contri+ución de las 9C6 a los o+jeti%os de un9lan EnerAtico Interal de+e estar sustentada en un an)lisisde los principales condicionantes ! posi+ilidades, seLn elestado de desarrollo en este campo.El ni%el ! los tArminos de penetración de las uentes

reno%a+les de ener#a son ^unción de la disponi+ilidad delrecurso ! su incidencia so+re la calidad ! conia+ilidad deser%icio, de la disponi+ilidad de tecnolo#a pro+ada, de sucosto relati%o rente a sistemas con%encionales, de lascondiciones de a+ricación ! redes de comercialización !mantenimiento, de su rado de %inculación a las acti%idades

producti%as, de la e*istencia de incenti%os ! reulaciones !de un marco institucional adecuado; en in, de sucon%eniencia lo+al desde el punto de %ista económico, social! am+iental.e esta manera, en este cap#tulo se har) reerencia a losaspectos -ue pueden determinar el rado de participación

de las 9C6 ! condicionar el loro de las melas trazadas.

1J.1J 1 /econocimiento de apro%echamientos de .DDDQS.

Colom+ia es un pa#s con a+undantes recursos h#dricos.e+ido a su posición ecuatorial, es uno de los luares m)sllu%iosos de la tierra. $un-ue las llu%ias no se distri+u!enen orma homoAnea so+re el territorio nacional, todas lasreiones eor)icas cuentan con este recurso de maneraestacional.El potencial de las 9C6 no ha sido e%aluado con precisión ani%el lo+al en el pa#s. 3in em+aro, a partir de los resultadosdel Estudio del 3ector de Ener#a ElActrica E33E -ueestimó en ; HGH. so+re el NDU de los r#os colom+ianos, un

potencial instala+le de HJ.DDD (S en pro!ectos de m)s de



-111-1DD (S. el Estudio acional de Ener#a conclu!ó

preliminarmente. -ue para pro!ectos de mediana ! pe-ueBaescala el potencial instala+le era alrededor de .DDD (S.$ partir de esta inormación, se distri+u!ó dicho potencial

de la siuiente manera: .GDD (S &11 U en la Costa$tl)ntica, F.GD (S &GU en la reión del noroeste del

pa#s. .DDD (S &DU en la reión del suroeste ! en lareión central ! .DD &U en lo -ue correspond#a a los8erritorios acionales.$ ni%el reional se han adelantado alunos reconocimientos-ue resulta oportuno mencionar : Iualmente, por medio de una tesis de rado en 1HN1, enla ?acultad de (inas de (edell#n se desarrolla unametodolo#a para determinar el potencial hidroelActrico delsur antio-ueBo para centrales de menos de D (S. 0os

pro!ectos se u+ican undamentalmente por ca#da,

calculando el potencial en el salto localizado. para un caudaldel HDU del tiempof. En cuencas sin inormación directa elcaudal se estima por mAtodos matem)ticos dereionalización ! reresión. 3e identiicaron 1F pro!ectosen el rano de D.DDD QO, con una potencia instala+lc deJ.1F (S ener#a enera+le de 1N 4ShaBo. Como !a se mencionó, para la reión del <alle del Cauca,la C<C ha identiicado alrededor de 1DD pe-ueBosapro%echamientos con un potencial apro*imado de 1G.DDDQO. En su plan de estudios de apro%echamientos a pe-ueBaescala, adem)s de la central del Chispero mencionada, laC6EC ha identiicado la rninicentral de 0a 9az con una

potencia apro%echa+le de MDD Q O. 9E3EC$ cuenta con un listado de posi+lesapro%echamientos a pe-ueBa escala, suministrado pordierentes instituciones, a tra%As del con%enio con elC/9E3. IE$ con apo!o de las 7ni%ersidades acional ! Católicadesde 1HH, esta ejecutando el pro!ecto "9otencialidad6#drica para 4eneración 6idroelActrica a pe-ueBa escalaen zonas no interconectadas"

)>%)>%6 0 Di7!ni(i&idad d <9<7!7 F:'an!7$9!n!9i'int!7 y t9n!&!"=a7%

En 1HND, se reportaron siete uni%ersidades <alle, 9ontiicia2oli%ariana. 8ecnolóica de 9ereira, acional. Cauca,Industrial de 3antander $ndes ! el Centro las 4a%iotas

con proramas aresi%os de diseBo ! construcción de prototipos de tur+inas ?rancis, Qaplan ! 9elton, diseBo deeneradores reuladores, desarrollo de metodolo#as parain%entario ! e%aluación del comportamiento hidr)ulico,cursos de capacitación ! ran nLmero de tesis.En 1HN, dos uni%ersidades ha+#an suspendido sus

proramas de in%estiación desarrollo tecnolóico 7ni%ersidades 8ecnolóica de 9ereira del Cauca.

En 1HHD, entre diecisiete entidades encuestadas seencontraron cinco acti%idades de lND en hidroelectricidada pe-ueBa escala en otras tantas entidades.

0o anterior pone en e%idencia una uerte disminución de lain%estiación ! desarrollo en este campo de+ido, por un lado.al relati%o rado de madurez alcanzado. lo -ue a%oreceacti%idades de comercialización, como se %er) m)s adelante.

! de otro, a la alta de dinamismo de este sector -ue no hacreado nue%os retos para la comunidad cient#ica nue%astecnolo#as de proceso, uso de materiales m)s modernos

ha diicultado el a%ance hacia etapas de realización tAcnica! diusión de los resultados o+tenidos. /ecursos 6umanos disponi+les.6o! en d#a la ormación +)sica en estos temas hadesaparecido proresi%amente de los pensunes, dando pasoa aspectos relati%os al manejo de sistemas interconectados su automatización. $ ni%el de prerado ! posrado, su+sisten

proramas en la 7ni%ersidad del <alle. en la 7ni%ersidad acional sede 2oot) ! en la ?acultad de (inas de la 7.

acional de (edell#n. Esta Lltima mantiene uno de losrupos m)s din)micos producti%os en el campo de$pro%echamientos 6idr)ulicos, aun-ue su tra+ajo est) m)sdiriido hacia aspectos de desarrollo de nue%as metodolo#as herramientas aplica+les al manejo interal de cuencas cono+jeti%os mLltiples. /ecientemente, en esta Lltima entidadse apro+ó un prorama doctoral en este campo de tra+ajo.$ ni%el de tAcnicos. no de+e 01%idarse -ue para una correctaoperación ! mantenimiento de las unidades deapro%echamiento de las 9C6, se re-uiere personal capacitado

para e%itar los pro+lemas ! costos -ue se deri%an de unaoperación deiciente. 3eLn (ere! de (ontón, las

principales diicultades -ue se presentan en la o+ra ci%ilson: alta de %iilancia en la +ocatoma de reulación decaudal en la misma; rejillas o+struidas; canales conderrum+es, con uas o con secciones alteradas; compuertassin enrase; tu+er#as de presión sin mantenimiento;conser%ación nula de la casa de m)-uinas; etc.f ! conrespecto al e-uipo electromec)nico: utilización innecesariadel mecanismo de parada autom)tica de la tur+ina, pococuidado en la %iilancia del correcto acoplamiento !alineamiento entre el enerador la tur+ina. caras e*cesi%as-ue ocasionan daBos en el enerador si la central es aislada,etc.f.

E-uipos para apro%echamiento de las 9C6.En esta sección se har) reerencia +)sicamente a las tur+inas,al enerador ! al reulador:

8ur+inas: ependiendo de las condiciones topor)icas-ue predominan en las dierentes reiones del pa#s, lastur+inas m)s utilizadas han sido la 9elton tur+ina de impulso,-ue opera en condiciones de e*tracción de altas ca+ezas&hasta .DDD m, con eiciencias cercanas al HDU ! la ?rancistur+ina de reacción. utilizada para medianas +ajas ca#dashasta DD m, con eiciencias similares a las 9elton perom)s complejas a causa del elemento con%ersor de ener#ahidr)ulica por consiuiente m)s costosas. 3e han empleadotam+iAn las tur+inas (ichell2anZi, m)-uinas de impulso

para ca#das medias &ND m, con eiciencias lieramenteineriores a la 9elton pero de menor costo ! ma!oresacilidades de a+ricación. pciones como tur+inas Qaplan



-11(-

! +alsas eneradoras para +ajas ca#das se han utilizado demanera puntual.

tra posi+ilidad de utilizar ener#a hidr)ulica la constitu!enlas ruedas de aua, apropiadas para la o+tención directa de

ener#a mec)nica.0a 7. del <alle, adem)s de preparar proesionales en estecampo, lle%a %arios aBos diseBando tur+inas ?rancis ! 9elton.En 1HHD, la uni%ersidad esta+a en proceso de homoloarestas Lltimas para capacidades hasta de D QO.En la misma echa, en 7niandes se realiza+an tra+ajos enensa!os de +om+as centr#uas operadas como tur+inas, delas cuales se esperan +uenas posi+ilidades de utilización.En 1HNN, la entidad inalizó el pro!ecto so+re +alsaseneradoras, con resultados poco halaadores r especto a ladiicultad de o+%iar las o+ras ci%iles corres pondientes. Eldominio de esta tecnolo#a ser#a de ran importancia para

apro%echamientos en los 8erritorios acionales, en dondeno e*isten ca#das siniicati%as.

4eneradores ! reuladores: En el dianóstico so+re elestado de la Ik entreado a C0CIECI$3 en 1HN, seseBala+a la necesidad de incrementar la acti%idad en estoscampos de+ido a su escaso ni%el de desarrollo. 6o! en d#a,la situación no se ha modiicado sustancialmente ! lose-uipos -ue se emplean en el pa#s han sido importados ensu ma!or#a. 3in em+aro, si la demanda se incrementara enorma sostenida no ser#a di#cil o+tener resultados a%ora+lesen procesos de industrialización.0a utilización de eneradores de inducción auto e*citados

para la producción de 9C6 orece +uenas perspecti%as porsus +ajos costos, sencillez, ro+ustez ! disponi+ilidad potencial. En la reha+ilitación de 4uacaica por ejemplo, laC6EC utilizó un enerador asincrónico de 1.DD Z<$.& pero con la condición -ue de+e estar en la red.En eneral, el e-uipamiento electromec)nico de las unidadesen operación se ha instalado con ma-uinaria importada,aun-ue en el pa#s se han dado alunas iniciati%as pri%adasen la a+ricación ! reparación de e-uipos ! elementos paramicro ! minicentrales,En s#ntesis, se puede airmar -ue los conocimientos latecnolo#a metodolo#as, e-uipamientos re-uerida parael desarrollo de las 9C6 se encuentra disponi+le a ni%ellocal o puede ser ad-uirida si la demanda as# lo e*ie. o o+stante, ser#a importante adelantar tra+ajos de re%isióncr#tica de los diseBos de las o+ras ci%iles ! lasespeciicaciones de los e-uipos, con el in dereducir los so+redimensionamientos -ue puedan e*istircomo producto de la reproducción de criterios, normas! actor es de pro!ectos hidroelActricos a ran escala.Iualmente, es indispensa+le desarrollar un sistemaro+usto para apro%echamientos de mu! +aja ca#da,como puede ser el caso de los 8erritorios acionales !continuar tra+ajando en las posi+ilidades de utilización demotores de inducción como eneradores ! de +om+as

como tur+inas.$ ni%el de nue%as in%estiaciones, se de+er#a a%anzar encampos como el diseBo de sistemas de control !automatización de la operación, as# como tam+iAn, en las

posi+ilidades de utilización de nue%os materiales para lao+ra ci%il ! las tur+inas.e+e resaltarse, la necesidad de re%ertir la tendenciadecreciente del nLmero de tAcnicos ! proesionalesormados en el campo de pe-ueBas centrales hidr)ulicas.

1J.1J.J Capacidad nacional de a+ricación,comercialización, instalación mantenimiento.

3e puede airmar -ue, a pesar de la +aja demanda, lacapacidad de a+ricación de e-uipos materialesempleados en los pro!ectos de microcentrales !minicentrales se ha %enido consolidando. 9ara elsuministro de e-uipos tur+ina, enerador ! reulador para pro!ectos de pe-ueBas centrales, se cuenta conrepresentantes de irmas e*tranjeras, alunos de ellos con

posi+ilidad de emprender proramas de a+ricación,si la demanda se incrementara en orma sostenida.Iualmente, se dispone de irmas con capacidad derealizar estudios completos de identiicación dealtcrnati %as ! de prestar ser%icios de asesor#a en el diseBo !construcción de pro!ectos de 9C6. $ctualmente e*istena+ricantes de tur+inas como la irma 8ur+inas ser%iciosen Cali, Coltur+inas en 2arran-uilla ! 3uplemellanos en<illa%icencio est)n constru!endo tur+inas desde D. QOhasta NDD QO cuando las potencias son de ma!or manitud &NDDDDD QO las constru!en en consorcio,Coltur+inas con pden+osh ! 8ur+inas ! 3er%icios con

(ec)nica pesada del 2rasil ! 4ec $lsthom de ?rancia.En la actualidad las especiicaciones tAcnicas utilizadas por el sector elActrico en los plieos de licitación para laejecución de pro!ectos en 9C6, se rien por las siuientesnormas:

ormas IC8EC para o+ras ci%iles e insumos elActricos! mec)nicos.

ormas del (inisterio W +ras para los dierentestipos de adecuación de terrenos.

ormas del sector elActrico para instalaciones ! l#neasde transmisión.

ormas internacionales adaptadas al medio colom+iano

para eneradores, tur+inas ! reuladores.En relación con homoloación de a+ricantes ! e-uipos, la7ni%ersidad del <alle est) en capacidad de tra+ajar contur+inas 9elton, ?rancis $*iales hasta de DD ZS. 0aEmpresa de Ener#a de 2oot) EE2, o el Instituto deCiencias ucleares = ener#as $lternati%as podr#an asumir la responsa+ilidad de esta acti%idad en el marco del ComitAdel sector elActrico para el est#mulo ! desarrollo de laindustria nacional, coordinado por Intercone*ión ElActrica3.$. I3$.0a realización de planes masi%os de instalación de pro!ectosde 9C6 permitir) la homoloación de e-uipos, lo cuala%orecer) las posi+ilidades de producción de la industrianacional a precios competiti%os.e esta manera, enatizando los ni%eles de ormación !



actualización de tAcnicos ! proesionales se podr#a airmar -ue el pa#s est) en capacidad de asumir de manera lo+al el

11Jdesarrollo de planes masi%os de 9C6 ! de suministros

indi%iduales.

1J.1J.M Incenti%os para el desarrollo de las MR.

El pa#s ha carecido de una pol#tica de incenti%os e*pl#cita !continuada para el desarrollo de las uentes nocon%encionales de ener#a, o en su deecto, de orientacionesenerales -ue permitan esperar mejores perspecti%as en lacanal#zación de r ecur sos en las dierentes etapas de estos

pro!ectos.En eneral, las primeras etapas de estos proramas, relati%asa identiicación ! diseBo de los pro!ectos de 9C6, han

contado con recursos de cooperación internacional. Encuanto a las ases de instalación ! prue+a de las soluciones pre%iamente diseBadas, no se han lle%ado a ca+o, en lama!or#a de los casos, por restricciones presupuestales. El

prorama 9E3EC$ ha sido una e*cepción pues ha lle%adoa tArmino la etapa de demostración de los pro!ectosseleccionados. Incenti%os inancieros.0a e*periencia en pro!ectos de este tipo, indica la necesidadde disponer de crAditos en condiciones acepta+les tasas deinterAs de omento, per#odos de racia acorde con laconstrucción del pro!ecto ! per#odos de repao acorde conel retorno de la in%ersión, destinados a entidades del4o+ierno, comunidades ! empresarios particulares, -ue

permitan manejar lujos de caja neati%os -ue resultar#andurante las etapas iniciales de la instalación, Estos crAditosde+en contar con recursos de presupuesto nacional oreional, como a-uellos pro%enientes del impuesto al %alorareado , en alunos casos, de real#as.Entre otras alternati%as, ser#a desea+le disponer de unsistema de crAdito, como a-uellos a caro de la ?inancierade esarrollo 8erritorial ?IE8E/ , cu!o o+jeto esinanciar pro!ectos de inraestructura, especialmenteacueductos ! manejo de cuencas en localidades -ue se sujetena ciertas restricciones pre%iamente esta+lecidas.En el caso -ue nos ocupa, entidades como la ?inancieraEnerAtica acional ?E de+er#an ortalecer l#neas decrAdito diriidas a cada uno de los estamentos %inculadosen las dierentes etapas del proceso, inclu!endo la posi+ilidadde inanciar pro!ectos demostrati%os, como uente +)sicade e*periencias realiza+les. Es ilustrati%o mencionar elhecho de -ue, a mediados de la dAcada anterior, elepartamento de Ener#a de los Estados 7nidos E !otras aencias ederales, manten#an la alternati%a de apo!oinanciero directo a pro!ectos con esta inalidad.Iualmente, ser#a recomenda+le disponer de apo!o inanciero

para la producción de e-uipos. 0#neas de crAdito

preerenciales, tipo I?I o 9/ET9. ser#an una +uenaopción para incenti%ar la a+ricación nacional de renlonesde ma-uinaria ! e-uipos.$ctualmente ?$E realiza in%ersiones en la etapa de

9rein%ersión en el campo de las 9C6 entre otros pro!ectos.

3u+sidios.



Con relación a su+sidios, los pro!ectos de suministrodescentralizado de ener#a se han %isto limitados, en el casode posi+les suministros a zonas aisladas o marinadas. porlos proramas de electriicación rural su+sidiados. En elcaso de posi+les suministros a zonas ur+anas, por causa dela competencia desleal de su+sidios a la electricidad ehidrocar+uros, su+sidios a la in%ersión inicial ! por la

competencia por recursos inancieros de los monopolios uoliopolios de suministro enerAtico. tr)tese de entes

pL+licos o pri%adosf.$un-ue la pol#tica actual de +Ls-ueda de eiciencia !competiti%idad hace pre%er una proresi%a eliminación desu+sidios, en los 9ro!ectos de 0e! de 3er%icios 9L+licos !de 0e! ElActrica se contempla la posi+ilidad de otorar apo!o

pro%eniente de recursos iscales a usuarios de menoresinresos para cu+rir a-uella parte de la taria -ue tena el

propósito de recuperar las in%ersiones hechas para prestarel ser%iciof.En este sentido, dados los +ajos costos de operación !

mantenimiento de desarrollos +asados en 9C6. se proponecon%ertir los su+sidios pre%istos para consumo +)sico en unsu+sidio Lnico a la in%ersión inicial, e-ui%alente al %alor

presente neto de los aportes periódicos proramados comocontri+ución a una determinada reión o rupo de usuarios. tros incenti%os.Incenti%os iscales, tales como, aceleración del per#odo dedepreciación, reducción del ra%amen arancelario parae-uipos de importación ! reducción del impuesto de

patrimonio a%orecer#an la %inculación de capital pri%ado. principalmente en pro!ectos conectados a la red.

1J.1J. $spectos reulatorios de control.

$un-ue la e*istencia de un marco leislati%o no constitu!econdición suiciente para el desarrollo de uentes no

con%encionales de ener#a, se puede airmar -ue en casitodos los pa#ses en donde se ha lorado alLn ni%el de

penetración, se ha contado con leislaciones -ue a%orecensu instalación.En Estados 7nidos, el $cta de 9ol#ticas /eulatorias deEmpresas 9L+licas 97/9$, en sus secciones D1 ! 1Desta+lece criterios para -ue la Comisión /euladora ?ederalde Ener#a calii-ue pe-ueBas instalaciones productoras de

potencia -ue utilicen +iomasa, residuos ! recursosreno%a+les. como el aua ! o+lia a las empresas de ser%icio

pL+lico a comprar ! %ender electricidad a tasas e-uitati%as.$dicionalmente, el 8#tulo I< de dicha $cta pre%A incenti%os

crediticios para la realización de estudios ! la construcciónde pro!ectos de 9C6 hasta 1 (S en presas e*istentes.tros pa#ses como Inlaterra, EspaBa ! Ecuador hanredactado leislaciones diseBadas para crear un marcoadecuado para la conser%ación de la ener#a ! el desarrollode las uentes no con%encionales. 3er#a con%eniente disponerde e%aluaciones -ue precisen el impacto ! los resultadoso+tenidos por estos medios.En Colom+ia, en orma paralela a la ausencia de incenti%os,

11Mse ha carecido de leislación -ue propicie el uso racional deener#a ! el suministro eiciente a partir de uentes m)sa+undantes. $ctualmente, el nue%o pro!ecto de 0e! ElActrica-ue cursa en el Conreso de la /epL+lica, dentro de unaconcepción de manejo interal ! eiciente de los recursosenerAticos del pa#s, asina al (inisterio de (inas ! Ener#ael omento a la utilización de uentes con%encionales ! nocon%encionales de ener #a ! a%orece la %inculación delcapital pri%ado en pro!ectos de eneración distri+ución,como medida de di%er siicación ener Atica.3in em+aro. teniendo en cuenta -ue el campo de acción dedicho pro!ecto se concentra en aspectos cr#ticos del sector

elActrico, tópicos r elati%os a la utilización de uentes localesde suministro enerAtico -uedan por uera de su alcancedirecto ! en contr adicción con el propósito maniiesto de

planiicación interal. Es as#, como se desconoce el papel-ue pueden juar las uentes no con%encionales de ener#aen la estrateia de di%ersiicación, en primer tArmino comoreductoras de la demanda +ruta de ener#as secundarias, !en seundo luar como una primera oerta %ia+le de ener#aen sitios remotos, a cam+io de la e*tensión de redesf.En el caso particular de las 9C6, cu!a penetración depende,en ran medida, de la implementación de planes masi%os-ue re-uieren la presencia del Estado, el sólo apo!o a la

partici pación pri%ada indi%idual en la eneración elActricacon la consideración de transacciones de electricidad, nocontri+u!e a tales propósitos.

1J.1M Capacidad institucional para la estión de las 9C/.

El 4o+ierno solicitó al ICE0 la realización de un 9lan de acional de 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas con el inde dotar de cncr #a a las zonas aisladas, plan -ue no hacumplido con las e*pectati%as trazadas por las razones !ae*puestas. 0os planes masi%os siuen esperando con%ertirseen realidad.$ pesar de los esuerzos de los rupos de in%estiación por mantener la acti%idad en el campo de las uentes nocon%encionales, sólo hasta el surimiento de 9E3E C$ en1HN, es posi+le ha+lar de un apo!o continuado ! eecti%o.0as acciones del (inisterio de (inas ! de la C<C ! lareestructuración dellCE0, con el ecreto GDD ocumentoC9E3 FDF, reuerzan esta posi+ilidad.0a asinación alIE$, mediante ecreto NN de 1HH1, deunciones de in%estiación aplicada, desarrollo e*perimental,estión ! planeación de las uentes reno%a+les, tiene eectosmu! positi%os, de no seuirse reproduciendo comoactualmente sucede las limitaciones inancieras actuales. 0a79(E ha esta+lecido como principios -ue de+en orientarla ela+oración del 9lan EnerAtico acional elapro%echamiento interal de los recursos, la conser%aciónam+iental ! la di%er siicación ener Atica ! ha incluido la

consideración de las uentes no con%encionales en el rupode an)lisis de la oerta.0os procesos de descentralización administrati%a, -ue

posi+ilitan una ma!or automom#a de las reiones ! los



municipios, o+lian a la deinición de una estructura decoordinación con relas de jueo claras para la operación.3iendo la cuenca hidror)ica una alternati%a %ia+le deordenamiento territorial, el desarrollo de pro!ectos -ueutilicen las uentes dc aua de+e interarse dentro de planes

! estrateias de conser %ación ! protección del medioam+iente, seLn lo pr e%isto en el Códio de /ecursos

aturales. 9or lo tanto, no de+e ol%idarse la importanciaestratAica de la interacción del sistema enerAtico conentidades encaradas de esta pro+lem)tica. e la mismamanera, en los pro!ectos de a +astecimiento a zonas ruralesse de+e esta+lecer una coor dinación con entidades del sectoraropecuano.$dicionalmente, de+e tenerse en cuenta las oranizacionesno u+ernamentales ! los rupos de acción comunitaria,

para aseurar una con%eniente incorporación ! transerenciade tecnolo#a, ! una adecuada estión en la prestación delser%icio dentro de una concepción de autonom#a local !des central izada.

3e resalta el papel de la industria de +ienes ! ser%icios, as#como tam+iAn, el de la uni%ersidad en la ormación delrecurso humano ! en la eneración de nue%os conocimientos.

1J.1 $spectos de estión institucional re-ueridos parael desarrollo de las 9C/.

e los an)lisis eectuados hasta el momento, se puedeconcluir -ue los principales o+st)culos -ue ha enrentado el

desarrollo de la 9C6 en el pa#s, altos costos de in%ersióninicial, e*istencia de su+sidios en a%or de las uentescon%encionales, estr echez en la canasta de enerAticosconsiderada por los planiicadores, inoperanciaadministrati%a ! de+ilidad inanciera de las cmpresas, altade continuidad de pol#ticas ! escasa preocupación eecti%adel 4o+ierno por las zonas mar inadas, tienen su orien,

+)sicamente, en la carencia de oranización ! de capacidadde estión a ni%el de las instituciones del Estado.9ara re%ertir la tendencia decreciente de la participación dela 9C6 en el +alance enerAtico nacional, ampliando sucontri+ución en el a+astecimiento de zonas aisladas o comocomplemento al sistema interconectado, se proponen cuatrorandes proramas %er ta+la 1J.10a estión operati%a selecciona alternati%as de acción paracumplir de manera eiciente con las tareas asinadas, a partir

de pol#ticas, instrumentos ! pr)cticas e*istentes ! mediantela asinación de recursos dis poni+les. 9or lo anterior, como

parte de la estión operati%a se contempla el cu+rimiento

de las unciones de operación hacer lo -ue se "de+ef hacercon cierta autonom#a, coordinación, acilitar el lujo deinormación entre unidades ! super%isión control !r eulación de las unidades operati%as de las acti%idadesre-ueridas en cada l#nea de acción. El )m+ito de la unciónde super%isión hace r eerencia. seLn $. del <alle, ain%entario de recursos, pr e%isión de demandas, ela+oraciónde +alances, proramación de in%er siones, pol#ticas de

precios, ormulación del plan operati%o.

11

$ su %ez, &a estión estratAica enera alternati%as deacción para modiicar sustancialmente la realidad,desarrollando nue%as pol#ticas, instrumentos ! pr)cticas !mo%ilizando recursos adicionales, lo -ue conduce aesta+lecer de manera permanente nue%as l#neas deacción una %ez se han identiicado! e%aluado las potencialidades de mejoramiento. 0a estión estratAicacorresponde a la unción de inno%ación, nue%os procesos ! estrateias indi%iduales e instituicionales !considera actores como disponi+ilidad de recursos,introducción de nue%as uentes, seuridad del

a+astecimiento, satisacción de re-uerimientos +)sicos deener#a ! desarrollo, adaptación ! diusión de tecnolo#as.ichos es-uemas de oranización institucional, as# como propuestas de incenti%os inancieros,su+sidios,reulaciones, etc., de+er#an cumplirse con la 0e!ElActrica -ue propenda por las Ener#as $lternati%asentre las cuales est)n 0as 9e-ueBas Centrales6idroelActricas, Ener#a 3olar , Ener#a Eólica, 2iomasa,4eotermia ! el 7so /acional ! Eiciente de Ener#a.



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CONCLUSIONES

$ pesar del ran potencial hidroelActrico disponi+le, el desarrollo de las 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas enColom+ia ! su participación dentro del +alance del potencial hidr)ulico instalado en el pa#s es +ajo, del orden de 1ND,D(S, lo -ue e-ui%ale al ,JMU del total instalado, en centrales hidroelActricas.

El racionamiento elActrico de 1HH, reacti%ó la necesidad de incrementar la oerta de uentes alternas de ener#adentro del mercado de enerAticos, dentro de las cuales, las 9C6 tienen un alto potencial. En tal sentido, el IE$ %iene

desarrollando ! ormulando pro!ectos para ser ejecutados en un plazo de aBos. $dicionalmente, el 4o+ierno acionalmediante la le! elActrica ! la le! 1M1, -ue creó el ?ondo acional de /eal#as, ha esta+lecido mecanismos para lain%estiación, ejecución ! inanciación de pro!ectos de enerización de zonas aisladas, mediante el uso de uentes reno%a+lesde ener#a, donde las 9C6 juar)n un papel importante dentro del mercado nacional de enerAticos.

En la ma!or#a de las 9C6 construidas en Colom+ia, se ha utilizado, en sus o+ras ci%iles, tecnolo#as -ue utilizamateriales de alto costo, como concreto, tu+er#as de acero, etc. 0a reducción de la in%ersión en o+ra ci%il se puede lorar,de un lado, mediante la realización de pro!ectos de uso mLltiple del aua -ue compartan los costos de la in%ersión inicialentre dierentes usos, ! de otro, mediante la re%isión de los criterios empleados en el diseBo.

En el caso Colom+iano, el costo por ZS %ar#a en un rano entre 73\1.JDD ! los 73\1.DDD, mu! superior a los promedios internacionales. 0os costos del ZS reha+ilitado se encuentran alrededor de 73\ l.DD 73\ J.DDD.

ependiendo de las condiciones topor)icas -ue predominan en las dierentes reiones del pa#s, las tur+inasm)s utilizadas han sido las 9eltón, de altas ca+ezas &hasta .DDD m, con eiciencias cercanas al HDU ! las ?rancis,

utilizadas para medianas ! +ajas ca#das hasta FDD m, con eiciencias similares a las 9eIton pero m)s costosas. El rupo de9e-ueBas Centrales 6idroelActricas, delIE$, ha cuantiicado cerca de GG pro!ectos, ineriores a DDD ZS, con un potencial de N (S. El MH.JU de los pro!ectos corresponden al rano de las 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas. 0as(icrocentrales se encuentran poco diundidas, por lo tanto, se hace necesario estudiar ortalecer su participación en las)reas rurales.Es necesario e%aluar el tipo de estudio hidrolóico a realizar dependiendo de la escala del pro!ecto &picocentrales,microcentrales, min#centrales ! 9e-ueBas centrales hidroelActricas ! del tipo de inormación e*istente.

0os estudios de hidrolo#a de+en permitir disponer de un orden de manitud para el caudal del GDU del tiempoaun-ue alunas %eces por seuridad se puede utilizar eIHU, caudales m#nimos, caudales de diseBo, los caudales m)*imosde diseBo de %ertedero si no ha! rieso auas a+ajo de la presa se pueden utilizar un per#odo de retorno de 1DD aBos, ! parael diseBo de atauias se puede utilizar de aBos.<arios mAtodos, del 3oil Conser%ation 3cr%ice, de 4um+el ! an)lisis reional, permiten esta+lecer un rano para elcaudal m)*imo -ue se utiliza para el diseBo del %ertedero.En la determinación del %olumen anual pro+a+le de sedimentos se puede utilizar una metodolo#a comparati%a de an)lisisreional.

3e de+e realizar un estudio de capacitación al personal -ue la+ore en la zona so+re la necesidad de conser%ar !mantener un control del ecosistema, e%itando acciones -ue lo alteren. $cti%idades como la caza, domesticación !comercialización de a%es animales sil%estres se de+er)n prohi+ir.

3e de+e realizar un seuimiento monitoreo am+iental para detectar e%entuales eectos enerados por la operacióndel pro!ecto ! ejecutar las medidas de mitiación identiicadas.

esarrollar un estudio detallado acerca de las especies ictiolóicas con el in de proundizar acerca de la relación

con el hom+re como uente de alimento ! de tra+ajo.

9roundizar los in%entarios aunisticos para todos los rupos con el in de conirmar reistros de especies endAmicas,en peliro, o sensi+les.

3e de+e realizar un plan de acción social tendiente a la interación de todos los actores sociales presentes en lazona; 8anto las entidades u+ernamentales &Corporación /eional, ICE0, como las no u+ernamentales &comunidadde+en concertar proramas interales con el in de posi+ilitar el desarrollo sosteni+le de la reión ! mejoren la calidad de%ida de las amilias.

3e de+er)n proramar acti%idades de capacitación, apo!o ! asistencia para acciones de desarrollo comunitario !ormación de l#deres comunitarios. 3e pretende a tra%As de estos proramas arantizar la participación de las comunidades

11H



&neras, ind#enas etc. de e%entos -ue aecten su permanencia ! -ue se institucionalicen canales de participación real dela comunidad en la toma de decisiones.

3e de+e considerar las 9e-ueBas Centrales 6idroelActricas como pro!ectos am+ientales !a -ue est)n contri+u!endoa preser%ar el medio am+iente ! a e%itar el calentamiento del planeta.

El modo a escoer entre las alternati%as para eleir el pro!ecto a construir es realizando losanualidades de los pro!ectos ! no la comparación de los %alores anuales.

mAtodos de

Con el in de e%aluar económicamente la eneración hidroelActrica ! plantas iesel se procedió a analizarlosmediante los mAtodos del %alor presente neto, tasa interna de retomo; mAtodo de anualidades; mAtodo de renta+ilidad! calculo de per#odo de amortización,

En eneral, económicamente la mejor alternati%a para suplir de ener#a a las po+lación en estudio 8 ue laminicentral hidroelActrica, adem)s am+ientalmente la minicentral hidroelActrica es una tecnolo#a limpia !a -ue nocontamina el medio am+iente; mientras -ue la planta iesel adem)s de consumir petróleo ! asolina -ue soncom+usti+le ?ósiles, contamina el am+iente con el humo -ue en%#a a la atmósera,

En primer luar las soluciones de 9C6 no se est)n enocando +ien en el cuadro de las condiciones #sicas, +ióticas ! socio económicas de las r eiones en donde se implantan los pro!ectos.

3e est)n practicando econom#as en los estudios ! diseBos -ue atentan contra el ortalecimiento de la inenier#a nacional! mu! pro+a+lemente r esultar )n en so+recostos considera+les en la construcción.

0as nue%as pol#ticas de modernización del estado lle%aron a la adopción de la iura de la erencia de pro!ecto -ue por su operati%idad disminu!e costos ! acorta tiempos en las dierentes etapas de los pro!ectos .6a! deseno-ues en las metodolo#as en aspectos como la cartora#a, los sensores remotos, la hidrolo#a la eotecn#a.3e recomienda entonces la ela+oración de los siuientes tra+ajos:< (anual de esta+lecimiento de planes proramas ! pro!ectos de 9C6.< (anual de dimensionamiento de estructuras ci%iles ! especiicaciones de e-uipos electromec)nicos para laela+oración de planos de licitación.< (anual de diseBos preliminares para la etapa de acti+ilidad.< (anual de 4erencia de pro!ectos< (anual de inter %entora de construcción de 9C6Estas consideraciones de+en tenerse en cuenta en la construcción de la 9C6 de 2ah#a 3olano ! otras, as# como en las9C6-ue estAn en otras etapas de estudios siempre -ue sean claras las econom#as en los respecti%os pro!ectos.

1D



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A$EXOS



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