FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

ESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERA AGRCOLA

RECONOCIMIENTO DEL COMPLEJO HIDRAULICO SAN CRISTBAL DE HUAMANGA

RH-441: HIDRAULICA

ING. M. Sc. JORGE EDMUNDO PASTOR WATANABE

Alumnos: ALLCCARIMA QUITO, Juan Julin

HAYACC GALINDO, Jos Mximo

LOA CACERES, David

VELASQUEZ ROCA, Jaime

CURASMA ROGRIGUES, Jorge

QUISPE LLANTOY, Wilmer

Ayacucho Per

2015

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTBAL DE HUAMANGA

HIDRAULICA

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I N D I C E

Pg

I. I.0 Introduccin 3

1.1.1 Objetivos 4

II. Marco Terico 5

2.1.0 Conceptos Generales 5

2.1.1 Hidrosttica 5

2.1.2 Hidrodinmica 6

2.2.0 Centrales Hidroelctricas 6

2.2.1 Definicin 6

2.2.2 Turbina Hidrulica 8

2.2.3 Partes de una Central Hidroelctricas 8

2.2.4 Componente de la obra civil 9

2.3.0 Breve descripcin de las estructuras del complejo hidrulico

San Cristbal CERES La Totorilla 12

III. Materiales y Metodologa 17

3.1.0 Materiales y equipos 17

3.2.0 Mtodo 17

3.2.1 Mtodo de la nivelacin 17

3.2.2 Ejemplo de diseo y Construccin de un modelo hidrulico de

una Mini central hidroelctrica 22

3.2.3 Clculo de la potencia 24

IV Bibliografa consultada. Internet 26

V Planos y Anexos 27

5.1.0 Planos 27

5.1.1 Carta Nacional de Ayacucho

5.1.2 Plano del CHSCH - PIPG 29

5.1.3 Plano de CERE CHSC La Totorilla

5.2.0 Anexos 34

5.2.1 Estructura del trabajo semestral 35

HIDRAULICA

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RECONOCIMIENTO DEL COMPLEJO HIDRAULICO SAN CRISTBAL DE HUAMANGA

I. INTRODUCCIN

El Complejo Hidrulico San Cristbal de Huamanga ubicado en el Programa de Investigacin de Pastos y Ganadera, que comenz a construirse en el ao de 1987. Esta idea surgi inicialmente con la construccin de maquetas en los cursos que estaban bajo mi responsabilidad como docente de la Facultad de Ciencias Agrarias. Entonces, con el correr de los aos, al identificar el problema de la necesidad de solucionar la falta de un laboratorio para la enseanza practica y objetiva de los cursos de Hidrulica, Riegos y Avenamientos e Irrigacin, se fue construyendo ao tras ao, al combinarse el esfuerzo y el aprendizaje en los cursos a mi cargo de los estudiantes de la Facultad de Ciencias Agrarias, inicialmente de la Escuela de Agronoma desde el inicio de la construccin, luego con los estudiantes de la Escuela de Ingeniera Rural, desde que llegaron de la ciudad de Andahuaylas y que continuaron con lo que hoy en da constituye la Nueva Escuela de Ingeniera Agrcola. Es as, que actualmente se llega a una construccin del modelo hidrulico ms interesante y atrayente en el Centro Ecolgico Recreacional, Experimental La Totorilla, permitiendo para la enseanza ser como un libro abierto, mostrndose ms definida y terminada, de tal manera de fortalecer aun ms la formacin profesional de los estudiantes de nuestra facultad, en base a la relacin Agua Suelo Planta e Infraestructura Hidrulica.

El mtodo utilizado para lograr la construccin, de caractersticas ms definidas, ha sido realizar ajustes y mejoramientos constantes de lo existente.

Por tanto; el Complejo Hidrulico San Cristbal de Huamanga; utiliza como tcnica la Simulacin Hidrulica; sea simular de lo que ocurre en un proyecto hidrulico real, por ejemplo, el Proyecto Especial Ro Cachi - Ayacucho, Proyecto Especial Chira Piura, Proyecto Chavimochic La Libertad, etc., este modelo hidrulico as conceptuado, se construye a una escala reducida del original, que al funcionar permite reproducir el comportamiento hidrulico de uno real como el que existe en la naturaleza de los lagos, lagunas, ros, etc., y lo que es producto de la accin creadora del hombre, como las represas y embalses, presa derivadora, bocatomas, desarenadores, canales, tneles, cadas rpidas, acueductos, sifones, obras como: centrales hidroelctricas, sistemas de abastecimiento de agua potable, plantas de bombeo, etc; Sistemas de riego tecnificado como: Riego por goteo, aspersin, exudacin, etc.

As mismo, con el anhelo de mejorar la enseanza, se ha preparado esta gua practica para facilitar da a da un mejor aprendizaje, y esperando que sea una fuente de informacin profesional.

Finalmente; debo de expresar mi agradecimiento en todos aquellos estudiantes de la Facultad de Ciencias Agrarias que han contribuido al trabajo realizado y que aun ms en

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el futuro lo seguirn haciendo con esfuerzo y perseverancia en bien de su formacin profesional y a la vez contribuyendo como proyeccin social a la comunidad.

1.1. OBJETIVOS.

La presente prctica de reconocimiento del Complejo Hidrulico de San Cristbal de Huamanga, tiene los objetivos siguientes:

a) Estudiar los modelos hidrulicos y su aplicacin

b) Estudiar una fuente de agua y su aplicacin a un modelo a escala reducida de a una Mini Central Hidroelctrica, utilizando el nivel de manguera para determinar sus Cotas y as establecer la altura entre el nivel de la cmara de carga y el eje de la turbina, as como otras estructuras.

b) Estudiar una fuente de agua y su aplicacin a una Mini Central Hidroelctrica, utilizando el nivel de manguera para determinar sus Cotas y as establecer la altura entre el nivel de la cmara de carga y el eje de la turbina, as como otras estructuras en el curso.

c) Reconocer y describir cada una de las estructuras hidrulicas del Complejo Hidrulico.

d) El estudiante del curso, seleccionar un tema o tpico de una estructura hidrulica, que luego ser desarrollada durante el semestre con asesoramiento directriz del profesor del curso, contribuyendo de esta manera a fortalecer su formacin profesional.

e) Exposicin del Complejo Hidrulico San Cristbal de Huamanga en la semana de la Escuela de Ingeniera Agrcola.

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II. MARCO TEORICO

2.1.0 Conceptos Generales

2.1.1 HIDROSTATICA:

Es la parte de la mecnica aplicada que estudia las leyes del comportamiento de los fluidos en equilibrio o en reposo.

2.1.1 Equilibrio de los lquidos.

a) En un recipiente, la superficie de un lquido en equilibrio es horizontal y se indica como nivel de agua (N.A).

b) En un mismo recipiente los lquidos se superponen por orden de densidad decreciente y su superficie de separacin son horizontales, ejemplo, la presencia de agua en un depsito de gasolina.

c) En recipiente unidos entre si por una tubera o un tubo, el liquido se pone en todos al mismo nivel; en lo que se conoce como Vasos Comunicantes.

2.1.2 VASOS COMUNICANTES:

Son recipientes de diferentes formas unidos entre si y comunicados por una tubera; cuando se vierte un liquido, alcanza en todos los recipientes el mismo nivel por efecto de la presin atmosfrica.

Fig. 2.1. Los puntos A.B,C y D, ubicados en un mismo plano horizontal soporta

igual presin

A B C D

po po po po

HIDRAULICA

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Aplicaciones: se puede aplicar en.

En los Carburadores.

Las cmaras de agua de los motores.

Los medidores de nivel de las calderas.

Los albailes para la nivelacin de una vivienda.

2.1.3 Hidrodinmica

Es el estudio del comportamiento del lquido, cuando est en movimiento; es

decir es la dinmica de los lquidos, sometido a fuerzas.

El estudio de la hidrodinmica, se basa en las tres ecuaciones fundamentales y

su principio es la dinmica de las partculas. Estas ecuaciones se indican:

. Principio de continuidad o de conservacin de la masa

. Ecuacin de energa o Teorema de Bernoulli.

. Ley de Impulso o Cantidad de Movimiento.

2.2.0 Centrales hidroelctricas

2.2.1 Definicin

Una central hidroelctrica puede ser definida como un conjunto de obras y

equipamientos cuya finalidad es la generacin de la energa elctrica, a travs del

aprovechamiento del potencial hidrulico existente de un ro. El potencial hidrulico

es proporcionado por el flujo hidrulico y por la concentracin de los desniveles

existentes a lo largo del curso de un ro. Esto se puede dar de manera natural,

cuando el desnivel se encuentra concentrado en una catarata; o a travs de una

presa, cuando los desniveles son concentrados en la altura de la presa; o a travs

del desvo del ro de su lecho natural, concentrndose de sta manera los

pequeos desniveles en ese desvo, etc.

HIDRAULICA

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Como funciona:

El agua captada en el lago formado por el dique es conducida hasta la central se

energa a travs de canales, tneles y/o conductos metlicos. Despus de pasar

por la turbina hidrulica, en la central de energa, el agua es restituida al lecho

natural del ro, a travs del canal de descarga.

De esa forma, la potencia hidrulica es trasformada en potencia mecnica cuando

el agua pasa por la turbina, haciendo que sta gire, y, en el generador, que tambin

gira acoplado mecnicamente a la turbina, la potencia mecnica es transformada

en potencia elctrica.

La energa as generada es conducida a travs de cables o barras conductoras de

los terminales del generador hasta el transformador elevador, hasta donde su

tensin (voltaje), es elevada para una adecuada conduccin, a travs de la lnea

de transmisin, hasta los centros de consumo.

As podemos decir que la ruta de la electricidad, se compone de la Generacin,

transmisin y distribucin.

Fig. 2.1 Central Hidroelctrica

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2.2.2 TURBINAS Turbina, motor rotativo que convierte en energa mecnica, la energa de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento bsico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con paletas, hlices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energa mecnica se transfiere a travs de un eje para proporcionar el movimiento de una mquina, un compresor, un generador elctrico o una hlice. Las turbinas se clasifican en turbinas hidrulicas o de agua, turbinas de vapor y turbinas de combustin. Hoy la mayor parte de la energa elctrica mundial se produce utilizando generadores movidos por turbinas. Los molinos de viento que producen energa elctrica se llaman turbinas de viento.

Fig. 2.2 Turbina Hidrulica

2.2.3 Partes de una Central Hidroelctrica

Una minicentral hidroelctrica consta de los siguientes elementos:

Obra civil, donde se incluyen las obras de desviacin y/o retencin de los caudales

(azudes y/o presas), las tomas, canales y cmara de carga y/o depsito de

regulacin, las tuberas forzadas, los edificios y canales de descarga.

Turbinas, generadores y elementos de control y proteccin.

HIDRAULICA

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Equipo elctrico de potencia; transformadores, paneles de control y lnea de salida

hasta su conexin con la red.

Fig. 2.3 Esquema general de una Central Hidroelctrica

2.2.4 COMPONENTES DE LA OBRA CIVIL

Dentro del proceso del planeamiento de la obra civil para las MCH se conocen

los siguientes componentes bsicos que conforman el conjunto:

La bocatoma.

El canal de aduccin.

El desarenador y la cmara de carga.

Las obras de cada.

La casa de mquinas y fundamentos de equipamiento.

El canal de descarga.

HIDRAULICA

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Estos seis componentes bsicos para algunos casos especficos se vern

complementados con obras adicionales como: de represamiento, almacenamiento

y/o encauzamiento, desgravadores y/o desripiadores, aliviaderos, canales de

purga, canales de demasas, tneles y puentes-canal, pozos de succin,

chimeneas de equilibrio, sifones invertidos, rpidas, cascadas, etc.

Si es necesario definir conceptualmente cada uno de estos componentes bsicos,

podemos decir que:

La bocatoma, es la estructura inicial y tal vez la ms importante, mediante la cual

se capta el recurso hdrico necesario para el funcionamiento de los equipos

transformadores de la energa hidrulica, y cuyo emplazamiento, clculo, diseo y

construccin debe responder necesariamente a las exigencias mnimas

establecidas. Esta se disear para las condiciones de mxima avenida probable

del recurso hdrico y su proceso constructivo deber desarrollarse de preferencia

en perodos de estiaje o ausencia de lluvias.

El canal de aduccin (o conduccin) permite conducir de manera segura y

permanente el caudal requerido por las turbinas alojadas en la casa de mquinas

y deber ser diseado para las condiciones de mxima potencia probable de tales

equipos. Es normalmente suficiente que las secciones adoptadas sean las

rectangulares para caudales de hasta 600 a 800 l/s, y trapezoides para caudales

mayores. En MCH's de hasta 50 a 80 [kW], es suficiente considerar canales en

tierra y/o emboquillados de piedra, dependiendo de la pendiente y posibilidades

geolgicas y topogrficas de los terrenos que ste deba atravesar.

El desarenador y la cmara de carga (o tanque de presin) son dos estructuras

que normalmente se construyen adyacentes a travs de las cuales se pueden

eliminar por decantacin la mayor proporcin de material fino y en suspensin que

contiene el recurso hdrico y que llega a la primera, y al mismo tiempo lograr que

la tubera forzada trabaje a seccin llena evitando acciones de sobrepresin o

CAVITACIN a travs de la segunda. Normalmente se construyen de concreto

armados y semienterrado y sus caractersticas geomtricas estn influenciadas

HIDRAULICA

11

por el caudal de diseo de la MCH y por la velocidad de sedimentacin de las

partculas en arrastre principalmente.

Las obras de cada estn constituidas bsicamente por estructuras de soporte y

fijacin o empotramiento de la tubera forzada al terreno, para las cuales el asumir

un comportamiento esttico de solicitaciones en el diseo es suficientemente

aceptable; sin embargo, es en el proceso constructivo donde se deber tener

especial cuidado en la utilizacin de materiales y mano de obra de la mejor calidad

que aseguren la estabilidad y empotramiento adecuados de la tubera. Estas

estructuras de fijacin o bloques de anclaje tendrn diferentes diagramas de

fuerzas si son saltantes hacia afuera o hacia adentro para el caso de cambios de

direccin en el desarrollo de la tubera.

La casa de mquinas (o casa de fuerza) se puede considerar como el corazn de

la MCH. En ella se alojar prcticamente todo el equipamiento electromecnico

que conforma el proyecto y dependiendo de las caractersticas y dimensiones de

los mismos se tendrn establecidas la estructuracin y arquitectura de aquella. En

muchos casos, tambin alojar la subestacin transformadora o deber prever

reas para futuras ampliaciones o instalacin de equipos que en algn momento

trabajarn en paralelo.

Complementos fundamentales de la casa de mquinas son la ubicacin y

concepcin de los fundamentos o apoyos del equipamiento (turbina, generador,

regulador, etc) para los cuales el dimensionamiento debe ser el ms exacto posible

que facilite el proceso de montaje de aquellos. Estos debern ser diseados para

absorber durante su vida til solicitaciones de vibracin y de impacto que pudieran

originarse por el funcionamiento deficiente del equipamiento (golpe de ariete, por

ejemplo).

Es prctica frecuente y recomendable que la ubicacin y emplazamiento para la

casa de mquinas, se determine muy cercana al lugar de descarga de las aguas

turbinadas, por tanto es importante estudiar seriamente la capacidad portante del

HIDRAULICA

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suelo de cimentacin en zonas muy cercanas a quebrada o cauces de ros que

sirvan para tal fin.

El canal de descarga, se constituye en el ltimo componente de la obra civil, y cuya

caracterstica ms importante es la de servir de desfogue o conduccin de las

aguas turbinadas hacia el punto de descarga, que por lo general es el mismo cauce

del recurso utilizado como fuente energtica para la MCH.

2.3.0 Breve descripcin de las estructuras hidrulicas

PRESA O REPRESA

Son construcciones de deferentes tipos de materiales

para de esta manera almacenar agua en pocas de

mxima avenida, tambin estas represas sirven para la

generacin de energa obtenida por medio de la cada

de grandes alturas.

CUENCA HIDROGRAFICA

Es un rea definida topograficamente, drenada por un curso de agua

Fig. 1 Presa o Represa

HIDRAULICA

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EMBALSE .

Lago artificial formado por la retencin de la corriente de un ro mediante un

presa.

PRESA DERIVADORA

Es una estructura hidrulica que se opone al paso de una corriente de

agua, para producir cierta elevacin y su derivacin de una parte del

caudal del ro a un canal a travs de una compuerta de toma.

BOCATOMA O CAPTACIN

Es una estructura hidrulica, cuya funcin principal es

la derivacin del agua a un canal, de los cauces de ro o

lagunas.

CANALES

Son conductos abiertos o cerrados, en los cuales el

fluido circula debido a la accin de la gravedad y con

una superficie libre en contacto con la presin

atmosfrica del medio ambiente

Fig. 2 Bocatoma

Fig. 3 Canal

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DESARENADOR

Es una estructura hidrulica que tiene la funcin de

decantar las partculas finas y gruesas transportadas por

el flujo de agua. Generalmente estas se construye antes

de la obras: reservorios, plantas hidroelctricas, etc.

TNEL.

Los tneles son obras de construccin subterrnea que

se excavan siguiendo su eje a travs de montaas

SIFN INVERTIDO.

Un sifn invertido es un conducto cerrado, utilizada

para pasar por debajo de obstculos que se pueden

presentar en una conduccin, tales como canales, vas

subterrneas y depresiones topogrfica. En el caso de

una quebrada el sifn se apoya en las laderas de la

depresin y en una va el sifn pasa por debajo de la

misma, apoyndose directamente en el terreno. Trabaja

como un tubo a presin

PUENTE QUEBRADA ACUEDUCTO.

Obra de arte que se construye en cauces o quebradas

naturales de poca luz, generalmente esta obra permite el

cruce del canal (Acueductos).

ACUEDUCTO.

Es un canal de conduccin del agua, construido encima

de un puente y que sirve para cruzar depresiones naturales

o para pasar un canal encima de un va (carretera, lnea

de tren)

Fig. 4 Desarenador

Fig. 5 Tnel

Fig. 6 Sifn Invertido

Fig. 7 Puente Quebrada

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CENTRAL HIDROELCTRICA.

Es una obra de ingeniera, que permite transformar la

energa hidrulica (cada del agua de un desnivel), y

ser transformada en energa elctrica por los

generadores, que son accionados por las turbinas

hidrulicas

CADAS.

Son obras hidrulicas cuya finalidad es disipar la energa del agua en canales cuando cruza pendientes de

terreno, pueden ser de una o varias gradas, y es preciso fraccionar el terreno en cadas sucesivas.

RPIDAS.

Son estructuras diseadas cuando el terreno no puede ser fraccionada en saltos sucesivos y es conveniente

descender a lo largo del perfil del terreno.

CANOAS.

Estructuras construidas en el cruce de los canales abiertos, con la finalidad de dar pase al

flujo de las aguas drenadas por la escorrenta de una quebrada por donde cruza el canal.

Esta obra tiene la finalidad de evitar el colmatamiento del canal.

PASARELAS Obras de arte que se construyen en el cruce de los canales, su importancia estriba por permitir el pase del

hombre y de los animales sin ocasionar el deterioro del canal.

Fig. 8 Central Hidroelctrica

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

POTABLE.

Es el conjunto de obras, equipos, y servicios destinados

al abastecimiento de agua potable de una comunidad

para diversos fines como: el consumo domestico,

servicios pblicos, consumo industrial y otros usos.

CASA DE FUERZA.

Es una obra civil, donde se encuentran las turbinas y generadores elctricos.

Fig. 9 Sistema de

Abastecimiento de Agua

HIDRAULICA

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ARIETE HIDRULICO

Esta es una bomba que trabaja sin energa externa, solo aprovecha la energa de un pequeo desnivel de agua fluyente, lo que permite elevar agua a colinas, torres de almacenamiento, riego de chacras, campos, abrevaderos de animales, etc.

MOLINO DE VIENTO. El molino de viento es una maquina sencilla, encargada de

transformar la energa elica (viento), en energa mecnica o de

trabajo, que puede ser utilizada para accionar bombas de agua o

generar energa elctrica.

RIEGO TECNIFICADO

RIEGO POR ASPERSIN. Este mtodo de riego presurizado consiste en aplicar el agua al

suelo y sobre los vegetales en forma rociada o asperjada, creando

una lluvia artificial.

RIEGO POR GOTEO. Es la aplicacin de agua al suelo a travs de tuberas con goteros, proporcionndole as el liquido vital a

la planta gota a gota.

Fig. 10 Molino de Viento

Fig. 11 Ariete Hidrulico

Fig. 12 Riego por Aspersin

Fig. 13 Riego por Goteo

Cabezal Distribucin

HIDRAULICA

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III. MATERIALES Y METODOS.

3.1. MATERIALES Y EQUIPOS:

Se utilizarn para la siguiente prctica de campo los siguientes materiales y equipos:

a) Plano General del complejo hidrulico del san Cristbal

b) Manguera de Nyln transparente con un dimetro de 6 8 mm de preferencia y con

una longitud de 10 metros.

c) Dos listones de madera con graduacin al centmetro o decmetro o tambin puede

pegarse una cinta mtrica en los listones o usar un solo listn graduado y el otro con

una marca fija.

d) Herramientas bsicas.

ANDENES. Son graderas construidas en los cerros, con muros de

piedra, con la finalidad de evitar la erosin del suelo y

lograr un adecuado manejo del recurso agua.

DEFENSA RIBEREA. Son estructuras slidas que permiten proteger de los desbordes e inundaciones de los ros evitando daos a

los centros poblados, campos de produccin agrcola, carreteras, puentes, etc, estas obras estn construidas

de concreto, material de ro (piedras), palos de sauce.

Fig. 14 Andenes

Fig.15 Defensa Riberea

HIDRAULICA

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e) Un tablero con sujetador de la hoja de datos de campo (Fig. 3.4), o libreta de campo.

f) Wincha mtrica.

g) Balde.

h) Lpiz, borrador etc.

3.2. METODO

3.2.1 Mtodo de Nivelacin:

Se utilizara el mtodo con manguera de nivel en el complejo hidrulico, para la

determinacin de altura del nivel de embalse al eje de la turbina de la Mini Central

Hidroelctrica, As tenemos:

Este mtodo de realizar con los herramientas bsicos.

3.2.1. NIVELACIN: (Nivel de manguera Fig. 3.1).

Es un instrumento de trabajo que tiene como objeto pasar niveles, utiliza el principio de

fsica de los vasos comunicantes, el cual establece que cualquier recipiente sujeto a la

misma presin atmosfrica alcanza exactamente el mismo nivel en sus superficies;

consiste de un tramo de manguera translucido de unos 10 metros de longitud el cual se

llena casi en su totalidad conectndolo en una llave de agua, se debe verificar que el

agua no contenga burbujas o basura ya que esto puede modificar su funcionamiento. Se

traslada enredndola y obstruyndole completamente los extremos de una manguera.

Se coloca unas estacas de 1.8 m de alto en las esquinas y lados del andn.

Usando una estaca como referencia se mide 1.5 m, desde el terreno sobre la estaca.

Usar una estaca como referencia de cierta altura y se mide desde el terreno sobre la

estaca con una manguera.

Se enrasa el nivel de agua de uno de los extremo de la manguera con la estaca

graduada de referencia y se mide la altura H1.

El otro extremo de la manguera se coloca sobre otra de las estacas en donde se

marca el nivel que tiene el agua al tranquilizarse y se vuelve a medir la altura H2.

Luego; conociendo estas dos lecturas H1 y H2, se obtiene el desnivel.

HIDRAULICA

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Fig.3.1 NIVEL DE MANGUERA EN EL EMBALSE 01

H1 = 1.50 m. Para facilitar las medidas.

H2 = mediada determinada con la regla graduada en centmetros (cm)

RECOMENDACIONES:

Se recomienda eliminar las burbujas puesto que podran llevar a errores.

Es necesario realizar 2 o 3 pruebas separadas para estar seguros de que los

resultados finales sean correctos y confiables.

Pueden aparecer burbujas en la seccin vertical de la manguera, no interesan las

burbujas en la parte enrollada. Si la altura vertical de la burbuja se observa fcilmente, la

correccin se hace tomando una lectura como se indica en la figura.

3.2.2. El procedimiento es el siguiente en el Complejo Hidrulico:

1. Midiendo el salto con una manguera de nivel, usando unas varillas graduadas.

HIDRAULICA

20

a) Asumiendo que Ud., empieza a nivelar la manguera con la que sera el nivel de agua

de la futura cmara de carga, sostenga la manguera mientras su asistente camina

cuesta abajo, hasta que coloca la varilla o listn de madera graduada en posicin

vertical en la primera terraza y se registra el nivel de agua en su extremo, al medir su

altura A. (Fig. 3.3 A.).

b) Su asistente escoger una posicin B1, mientras l permanecer en la misma

posicin. Ud., puede Caminar, bajar la cuesta y colocar la varilla en l posicin 2, de la

siguiente manera y as sucesivamente. (Fig 3.3 B.).

c) Llenar la hoja de datos, tal como se muestra en la Fig. 3.4 y se obtiene los resultados

en el cuadro N 3.1

Paso 1

1. el joven H, mide la altura A, al nivel de agua de la futura cmara de

carga.

Paso 2

2. El joven H, permanecer en su posicin y mide B, la joven M puede caminar cuesta abajo

y medir A2

A1 H

M

N.A

B1

M

H

A2

HIDRAULICA

21

Fig. 3.3 midiendo el salto con una manguera de nivel usando una avarilla graduada

Fig,. 3.4 Tablero con sujetador de la hoja de datos de campo

A1 = 0.75 m H1 = A1 B1 = 0.65 m

Cota : 2,752

m.s.n.m

H1

H2

H3

N.A.M.O

Paso 3. Finalmente se suma todas las alturas.

Altura bruta: H1 + H2 + H3

A1=0.75m B1=0.10m

A2=0.90m

B2=0.20m

An

H1=A1 B1=0.65m

Bn

H2=A2 B2=0.70m

Hn=An Bn=0.70m

Ht=H1 + H2 + ...+Hn

HIDRAULICA

22

B1 = 0.10 m

A2 = 0.90 m

B2 = 0.20 m

H2 = A2 B2 = 0.70 m

An

Bn

Hn = An Bn

Ht = H1 + H2 + ... + Hn

A3 = 0.95 m

B3 = 0.20 m H3 = A3 B3 = 0.75 m

Htotal = H1 + H2 + H3 = 2.10m

Cuadro N 3.1 Tablero con sujetador y hoja de clculo para tomar medidas y suma para

la altura total

En el modelo del complejo hidrulico de san Cristbal cuenta con una serie de partes ya

mencionados en el marco terico es el central hidroelctrica se utiliza energa hidrulica

para la generacin de energa elctrica. Son el resultado actual de la evolucin de los

antiguos, aprovechando la corriente para diferentes usos.

En general, estas centrales aprovechan la energa potencial gravitatoria que posee la

masa de agua de un cauce natural o artificial en virtud de un desnivel, tambin conocido

como salto geodsico. El agua en su cada entre dos niveles del cauce se hace pasar por

una turbina hidrulica la cual transmite la energa a un generador donde se transforma

en energa elctrica.

Las ventajas de las centrales hidroelctricas son evidentes:

No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energa,

constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.

Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.

HIDRAULICA

23

A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, proteccin contra

las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegacin y an ornamentacin

del terreno y turismo.

Los costos de mantenimiento y explotacin son bajos.

Las obras de ingeniera necesarias para aprovechar la energa hidrulica tienen

una duracin considerable.

La turbina hidrulica es una mquina sencilla, eficiente y segura, que puede

ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus

costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.

Contra estas ventajas deben sealarse ciertas desventajas:

Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos.

El emplazamiento, determinado por caractersticas naturales, puede estar lejos del

centro o centros de consumo y exigir la construccin de un sistema de transmisin

de electricidad, lo que significa un aumento de la inversin y en los costos de

mantenimiento y prdida de energa.

La construccin lleva, por lo comn, largo tiempo en comparacin con la de las

centrales termoelctricas.

La disponibilidad de energa puede fluctuar de estacin en estacin y de ao en

ao.

HIDRAULICA

24

3.2.4 Clculo de la Potencia

Ejemplo:

HIDRAULICA

25

En una central hidroelctrica la carga neta es de 60 metros y el caudal disponible es de

3750 litros por segundo. Si se estima que el 67 %, es la eficiencia global de toda la

instalacin (tubera forzada, turbina hidrulica, alternador y excitador). Se pide calcular:

a) La potencia terica de la cada, en caballos de vapor

b) La potencia real del sistema, en caballos de vapor

c) La cantidad de energa elctrica disponible por segundo, en Kilowatios

Desarrollo:

a) Clculo de la potencia terica de la cada: P

De la frmula:

La energa potencial terica o bruta

Pt =

75

Donde:

HIDRAULICA

26

Pt = Potencia Terica en Caballos de Vapor

Pr = Potencia real en Caballos de Vapor

Q = Caudal disponible en m3/ seg.

H = Carga neta, en metros

= Peso especfico del agua, en Kg/m3.

Sustituyendo sus valores

Pt =1000/3 3.753/ 60 .

75 /

Pt = 3000

Pt = 3000 Caballos de Vapor

b) Clculo de la potencia real del sistema, estimndose las prdidas generadas en el

sistema; se tiene:

Pr = Pt x = 3000 x 0,67

Pr= 2010 Caballo de Vapor

c) Clculo de la potencia disponible en Kilowatts (kW)

=2010 0.736

1

= 1479.36

Adems en un sistema hidroelctrico, existen varias prdidas que deben ser

consideradas, como:

Prdida en la conduccin del agua y la prdida de agua en la propia turbina, se

puede determinar la potencia efectiva en el eje de la turbina, multiplicndose la

potencia terica por la eficiencia 1:

C.V. = Pt x 1

El valor de 1, generalmente est comprendido entre 75 y 80 %.

HIDRAULICA

27

La eficiencia del alternador puede ser estimado entre 90 y 95 %.

Se debe considerar la lnea de transmisin existente entre el generador y el lugar

de utilizacin de la energa. Estimndose un 10 % en la transmisin.

Por lo tanto, se verifica, entonces que la energa efectiva utilizable en el lugar de

consumo, corresponde de 60 a 70 % de la energa terica de la cada:

Figura N 3.5

HIDRAULICA

28

Figura N 3.6 3.2.4 Clculo de la Potencia

Ejemplo:

En una central hidroelctrica la carga neta es de 60 metros y el caudal disponible es de 3750 litros por segundo. Si se estima que el 67 %, es la eficiencia global de toda la instalacin (tubera forzada, turbina hidrulica, alternador y excitador). Se pide calcular: a) La potencia terica de la cada, en caballos de vapor b) La potencia real del sistema, en caballos de vapor c) La cantidad de energa elctrica disponible por segundo, en Kilowatios

Desarrollo:

HIDRAULICA

29

a) Clculo de la potencia terica de la cada: P

De la frmula:

La energa potencial terica o bruta

Pt = Q H 75

Sustituyendo sus valores

Pt = 1000 Kg . 3.75 m3 . 60 m 1 C.V = 3000 C.V

. m3 seg. 75 Kg m/seg

Pt = 3000 Caballos de Vapor

b) Clculo de la potencia real del sistema, estimndose las prdidas generadas en el sistema; se

tiene:

Pr = Pt x = 3000 x 0,67 = 2010 Caballo de Vapor

c) Clculo de la potencia disponible en Kilowatos (kW)

Pr = 2010 C. V x 0,736 kW = 1479.36 kW 1 C.V

Donde: Pt = Potencia Terica en Caballos de Vapor Pr = Potencia real en Caballos de Vapor Q = Caudal disponible en m3/ seg. H = Carga neta, en metros = Peso especfico del agua, en Kg/m3. = La eficiencia del sistema Adems en un sistema hidroelctrico, existen varias prdidas que deben ser consideradas, como:

HIDRAULICA

30

Prdida en la conduccin del agua y la prdida de agua en la propia turbina, se puede determinar la potencia efectiva en el eje de la turbina, multiplicndose la potencia terica por la eficiencia 1:

C.V. = Pt x 1 El valor de 1, generalmente est comprendido entre 75 y 80 %.

La eficiencia del alternador puede ser estimado entre 90 y 95 %.

Se debe considerar la lnea de transmisin existente entre el generador y el lugar de utilizacin de la energa. Estimndose un 10 % en la transmisin.

Por lo tanto, se verifica, entonces que la energa efectiva utilizable en el lugar de consumo, corresponde de 60 a 70 % de la energa terica de la cada.

IV. BIBLIOGRAFIA

1. ENCICLOPEDIA ENCARTA 2000 CENTRAL HIDROELECTRICA.

2. INTERNET GOOGLE MINICENTRALES HIDROELECTRICAS.

3. MANUAL DE MINI Y MICROCENTRALES HIDROELCTRICAS.

4.Nozaki, Tsuguo

V PLANOS Y ANEXOS

5.1.0 PLANOS

HIDRAULICA

31

HIDRAULICA

32

COMPONENTES:

1. Presa y Embalse. 2. Presa Derivadora - Bocatoma 3. Puente Quebrada y Acueducto. 4. Sifn Invertido. 5. Tnel 6. Canales. 7. Planta de Bombeo. 8. Minicentral Hidroelctrica. 9. Molino de Viento. 10. Ariete Hidrulico. 11. Riego por Goteo. 12. Riego por Aspersin. 13. Andenes. 14. Desarenador. 15. Riego por Exudacin. 16. Planta de Tratamiento de Agua

Potables

REA DE MAQUINARIAS

AGRCOLAS

N.M

HIDRAULICA

33

HIDRAULICA

34

HIDRAULICA

35

HIDRAULICA

36

1/600FECHA :

CRISTOBAL DE HUAMANGA

DISTRIBUCION DE JAULAS

CETRO ECOLOGICO, RECREACIONAL Y EXPERIMENTAL "LA TOTORILLA"

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN

UNSCH

UBICACION :

PROYECTO

LUGAR

DEPTO.

PROV.

DIST. Setiembre - 2002FECHA :

DISEO :

PLANO :

CERE TOTRILLA

AYACUCHO

HUAMANGA

AYACUCHO

ESCALA : TOP-1LAMINA :

HIDRAULICA

37

PROYECTO :U B I C A C I O N :

UBICACION Y LOCALIZACION

CENTRO ECOLOGICO RECREACIONAL Y EXPERIMENTAL

"LA TOTORILLA"

ESCALA 1/5000

JR. AREQUIPA

JR. CUSCO

PROL. BELLIDO

JR. MARIA PARADO DE BELLIDO

JR

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JR. UNTIVEROS

AV. MARISCAL CACERES

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AV. MARISCAL CACERES

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JR. MANCO CAPAC

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76 878.00 m2.

1392.50 m.

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HIDRAULICA

38

5.2.0 ANEXOS

HIDRAULICA

39

EN EL ACTO EN QUE ESTN HACIENDO TRABAJOS

HIDRAULICA

40

HIDRAULICA

41

Los cerco vivos al permetro de la parcela

Plantacin de flores

HIDRAULICA

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HIDRAULICA

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COLOCACIN DE CAJA DE LLAVES

HIDRAULICA

44