Trabajo de Investigacion Final - Geotecnia II
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CAPÍTULO I: FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
DENOMINACIÓN DEL PROYECTO:
“CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL
DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA”
1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
En el área comprendida es posible apreciar el desarrollo de concurrencia acuífera a través de la catarata existente teniendo en cuenta su caudal; se tiene también como referencia el estudio del tipo de litología, estructura y geoformas, para realizar el modelo geomecánico y geológico; y ver la factibilidad para la posible construcción de la central hidroeléctrica.
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Será posible realizar un modelo geomecánico de la zona analizando la
matriz rocosa y discontinuidades presentes en la zona para la
construcción de una central hidroeléctrica?
1.3. JUSTIFICACIÓN
En la zona de estudio se presenta la necesidad de crear una central hidroeléctrica, debido a que se encuentra en una secuencia de caída de agua a manera de catarata, la cual nos permite aprovechar su caída y su posible realización podrá se realizara analizando data tomada y distintos aspectos geológicos y geomecánicos que permitan la construcción de la hidroeléctrica.
GEOTECNIA II
CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA
1.4. OBJETIVOS
General:
Realizar la clasificación geomecánica del macizo rocoso de la zona
comprendida en la catarata del distrito de llacanora para la
construcción de una central hidroeléctrica.
Específicos:
Describir las características generales del macizo rocoso.
Describir la matriz rocosa y las discontinuidades.
Describir los parámetros del macizo rocoso.
Definir la ubicación y distribución de cada elemento para la
construcción de una central eléctrica.
1.5. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
La metodología se aplica básicamente a la investigación
misma. Estos incluyen la compilación de información bibliográfica,
tecnología disponible, aspectos económicos, así como la situación,
localización y tiempo del área de estudios, todos los cuales
influyen en la calidad de la investigación.
ETAPA PRELIMINAR DE GABINETE
En esta etapa se procedió a la compilación literaria,
principalmente el agenciamiento de libros de Geología Estructural,
Mecánica de Rocas, análisis digital mediante imágenes de satélite,
vías de acceso, además de revisión de informes y trabajos de
anteriores.
ETAPA DE CAMPO
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GEOTECNIA II
CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA
Se desarrolló mediante la técnica de cartografiado geológico, el
cual consistió en la identificación y delimitación de unidades geológicas
(de acuerdo a las formaciones localizadas), identificación de fallas y
fracturas, toma de rosas estructurales, análisis y cartografiado de las
estructuras geológicas, identificación macroscópica de rocas y
minerales para la ubicación de nuestra central hidroeléctrica.
ETAPA DE GABINETE
En esta etapa se desarrolló el procesamiento de datos obtenidos
en campo, redacción del informe así como la digitalización del plano
geológico, eventos geológicos, análisis del comportamiento
Geomecánico frente a esta estructura.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Tabla N°1: Planeamiento de Trabajo y fechas de realización
Se estableció una planificación para el desarrollo del proyecto, en este cronograma se especifica cada una de la actividades llevadas a cabo en campo.
Llevándose acabo tres salidas de campo a la zona de estudio logrando recopilar toda la información necesaria así como también el recorrido de la zona de estudio.
FECHA ACTIVIDAD
19 – 05 - 12 Reconocimiento y análisis del proyecto en campo supervisado por el docente
26 – 05 - 12 Recopilación, análisis y proyección a la elaboración del proyecto en una
segunda salida por parte del grupo.
08 – 06 - 12 Trabajo y editado de la información tomada en campo en gabinete, así como
también la búsqueda de información de valor para el inicio del editado del
informe.
23 – 06 - 12 Segunda salida a campo por parte del grupo, recopilando nueva información y
data en campo; así como también la búsqueda de nuevos artículos de ayuda.
14 – 07 - 12
Inicio del editado y trabajo de los datos obtenidos en campo y laboratorio para la confección final del informe.
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ESTUDIOS PREVIOS:
Boletín Nº 31, Geología de los Cuadrángulos de Cajamarca, San
Marcos y Caja bamba; editado por el Instituto Geológico Minero y
Metalúrgico (INGEMMET).
EQUIPO DE TRABAJO:
Se utilizaron los siguientes:
Rayador: Instrumento utilizados para el reconocimiento de las
propiedades físicas de las muestras.
Acido: Utilizado para comprobar las composición químicas de las
muestra observables, el más utilizado es el HCl al 21 normal.
Libreta De Campo: Utilizada para la toma de datos de campo y
la para la realización de los diferentes croquis o dibujos
observados en el campo.
Picota: Instrumento utilizado para extracción de muestras en
cada salida de campo.
Lupa:10 X (10 aumentos) y 20X (20 aumentos), que nos ayudó a
reconocer los diferentes componentes minerales de las rocas.
Colores: Utilizados principalmente para diferenciar los tipos de
estratos, color de la litología en otros.
Brújula Geotécnica: Que sirvió para medir los rumbos y
buzamientos de estratos, para la realización del perfil.
Gps: ( Navegatorio) el cual fue de gran ayuda, pues nos sirvió
para ubicarnos en la zona donde se realizó el trabajo de campo a
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través de coordenadas UTM (Universal Transversal Mercator),
según el elipsoide internacional utilizado para la zona
sudamericana P.S.A.D 56 (Provisional South American Datum
1956)
CAPÍTULO II: ASPECTOS GENERALES
2.1. UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD
La zona de estudio se encuentra al sur-este de la ciudad de Cajamarca.
Departamento : Cajamarca.
Provincia : Cajamarca.
Distrito : Llacanora.
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La zona de estudio, abarca como principal carácter de trabajo la cascada existente, así como también el caudal y la estructura litológica y rocosa
presente en el área.
Coordenadas UTM
PUNTO
NORTE ESTE
1 9205500 7840002 9205500 7850003 9204500 7850004 9204500 784000
Accesibilidad:
Para llegar a la zona se hizo el siguiente recorrido:
Cajamarca-Baños del Inca-Llacanora como se puede notar en la
ruta de acceso II, a través del transporte público en un tiempo
de 20 minutos.
Ya en el lugar se prosiguió a caminar por los caminos existentes
en el lugar.
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Finalmente nuestro recorrido culminó en la comunidad de
Shaullo, flanco oeste del anticlinal.
También se puede llegar haciendo el siguiente recorrido por la
vía de acceso I como se puede notar en la imagen: Cajamarca- Llacanora.
2.2. CLIMA:
Temperatura Máxima Promedio: 23º C.
Temperatura Mínima Promedio: 0º C.
Temperatura Promedio: 8º C.
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Rutas de acceso que nos pueden llevar a la zona de estudio
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Precipitación:
Presentación Máxima Promedio: 618.8 mm2.
Precipitación Promedio Mensual: 51.6 mm2.
Meses De Lluvia:
Periodo Lluvioso: Diciembre, Enero, Febrero, Marzo y Abril.
Generalmente también se presenta abundante neblina.
Meses Más Lluvioso: Febrero y Marzo.
A y B presentan las temperaturas mínima anual, máxima anual y la precipitación mensual, respectivamente. Estos mapas han sido generados por interpolación de los datos climáticos de las estaciones que están dentro y cercanas a la cuenca de Cajamarca.
2.3. VEGETACIÓN:
La vegetación que predomina en el lugar son los pastos naturales y
algunos arbustos propios de la zona; siendo principalmente plantaciones de
Ciprés y Eucaliptos.
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2.4. HIDROGRAFÍA:
En esta área predomina el drenaje de tipo dendrítico especialmente en
el material sedimentario. Estos drenajes cuentan con agua en la mayoría
de los casos, en épocas de lluvia, por lo que el resto del año sucede lo
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Vegetación propia de la zona como eucaliptos y demás arbustos
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contrario. Estos pequeños drenajes son afluentes de los ríos antes
mencionados los cuales llevan sus aguas al río Marañón.
En la zona es común encontrar drenajes en formación (Cárcavas) y
quebradas que ayudan a drenar el curso del agua en época de lluvias.
Predominando la erosión de fondo provocando deslizamientos y
desplomes de algunas zonas frágiles.
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CAPÍTULO III: GEOMORFOLOGÍASiendo la geomorfología una ciencia encargada del estudio de la forma
del relieve terrestre, teniendo en cuenta su génesis, los procesos
endógenos y exógenos así como la naturaleza de las rocas el clima, es
necesario estudiar la geomorfología de la zona para comprender el
desarrollo de esta en el transcurso del tiempo geológico.
Entre los agentes que dan origen a estos procesos podemos mencionar
al agua, al aire, las plantas, el hombre mismo que va modificando la
morfología del lugar provocando de alguna manera la erosión de la zona.
La morfología de la zona en cuanto a los procesos exógenos, podemos
mencionar que es producto del levantamiento Andino (Diastrofismo
Orogénico: Estos movimientos han sido rápidos, los que han producido
los fallamientos y plegamientos, resaltaremos las dos fallas de E-W y la
segunda de NE – SW que salta a la vista en la morfología del lugar.
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La imagen permite ver un drenaje, que viene a ser el lugar de interés como lo es la catarata de Llacanora
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Foto2. Vista de una ladera erosionada cuya pendiente es mayor de 30°
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En el área de estudios de distinguen las siguientes unidades
geomorfológicas (ver plano de geomorfológico altitudinal y de unidades
geomorfológicas, P-2 y P-5):
Superficies de Erosión
Terrazas
3.1- RELIEVE
El área de estudio cuenta con rasgos geográficos característicos
de la cordillera occidental, presenta una topografía muy variada, con
cumbres muy empinadas y agrestes con intensa erosión, con pendientes
altas y bajas. La zona de interés para el estudio se encuentra en el
desarrollo del rio de llacanora que forma las turísticas cataratas de
llacanora
I.1. SUPERFICIE DE EROSIÓN:
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SENW
Pendiente >= 30
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En el área se reconocen cuatro superficies de erosión, a diferentes niveles, expuestas aproximadamente a los 2800, hasta los 3300 m.s.n.m. Las superficies de mayor altitud se caracterizan por mostrar colinas redondeadas, topografía suave, con restos de valles jóvenes, en la mayoría de las colinas se observa la meteorización producido por disolución de las rocas carbonatadas existentes en la zona. Los agentes meteóricos más predominantes son la lluvia, los vientos y los cambios de temperatura principalmente.
I.2. GEOFORMAS
Escarpes:Son caras verticales o muy inclinadas de rocas.
Cárcavas:Surcos formados por el movimiento de las aguas
provenientes de las lluvias torrenciales sobre el material
sedimentario. En los terrenos inclinados tiene proporciones
regulares.
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Superficies de erosión
Foto 3: Vista de la erosión de la zona en estudio
SW NE
SW NE
Cárcava
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Terrazas: Cada uno de los espacios de terreno llano, dispuestos en forma de escalones en la ladera de una montaña evidenciándose con un cambio brusco de su pendiente a una más suave.
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Foto 4: Vista de una cárcava
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CAPÍTULO IV: GEOLOGÍA REGIONAL
ESTRATIGRAFÍA:
La litología del lugar está conformada por formaciones
sedimentarias pertenecientes al Cretáceo Inferior, además hay
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TERRAZA
SE NW
Foto 5: Vista de las terrazas y los escarpes originadas por desplazamiento de masas
ESCARPE
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presencia de formaciones pertenecientes al periodo geológico del
Holoceno como los depósitos fluviales, coluviales, deluviales.
DESCRIPCIÓN DE FORMACIONES
Formación Carhuaz
Esta formación descrita por Benavides (1956), en el área tiene
aproximadamente un grosor de 500 metros con incremento hacia el
sur y disminución hacia el nor este. Consta de una alternacia de
areniscas con lutitas grises, las primeras con matices rojizos, violetas
y verdosos (característica principal para diferenciarla en el campo).
La formación Carhuaz yace con suave discordancia sobre la
formación Santa e infrayace, concordantemente a la formación
Farrat.
Edad y Correlación: probablemente las edades Valanguiniano
Superior, Hauteriviano y Barreniano corresponden a esta formación,
ya que encima se encuentra la formación
Formación Farrat
Esta formación consta de cuarcitas y areniscas blancas de grano
medio a grueso, tiene una potencia promedio de 500 m. La
formación Farrat suprayace con aparente concordancia a la
formación Carhuaz y subyace con la misma relación a la formación
Inca, dando la impresión en muchos lugares de tratarse de un paso
gradual.
Por su similitud litológica con la formación Chimú es fácil
confundirlas, siendo necesario establecer muy bien sus relaciones
estratigráficas para diferenciarlas, aunque en algunos casos
solamente por la falta de mantos de carbón es posible diferenciarla
de la formación Chimú.
Edad y Correlación: contiene impresiones de plantas regularmente
conservadas correspondientes a Weichselia Peruviana ZEILLER,
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Scleropteris cf. s. ellensis SALF y restos de tallos indeterminados pero
asignables al cretáceo inferior.
Formación inca
Infrayace concordantemente a la Formación Chulec y suprayace
con la misma relación a la formación farrrat. En varios lugares, se ha
observado que gradualmente se intercalan areniscas calcáreas,
lutitas ferruginosas y lechos de cuarcitas, dando en superficie una
matriz amarillenta. El color predominante es amarillo-anaranjado,
con evidente acción de limonitización .su grosor no pasa de los
100m.
Edad y correlación:
Su edad se encuentra entre el Aptiano superior y Albiano inferior.
Es una zona que presenta fósiles pero muy mal conservados por la
presencia de óxidos.
Formación Chúlec
Suprayace a la Formación Inca e infrayace a la Formación
Pariatambo. Litológicamente, consta de una secuencia bastante
fosilífera de calizas arenosas, lutitas calcáreas y margas, las que por
el intemperismo adquieren un color crema –amarillento. Su aspecto
terroso amarillento es una característica para distinguirla en campo.
Su potencia varía entre los 200-250m.
Edad y correlación
Su edad se encuentra entre el Albiano medio y el Albiano inferior, por
lo que a esta formación se la correlaciona con la Formación Crisnejas
que aflora en el valle del Marañon y también con la formación Santa
Ursula(Andes Centrales Del Perú)
Depósitos Cuaternarios
En discordancia angular sobre todas las unidades descritas
anteriormente se tiene una variedad de depósitos cuaternarios,
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Depósito fluvial: material depositado y acumulado por los ríos. el
tipo de material depende del estado de desarrollo del valle por
donde discurre el río, así del lugar de donde es arrancado el
material y también del lugar donde es depositado, dependiendo
también de la carga fluvial.
Depósito coluvial: material acumulado en la pendiente de los
cerros y transportado por acción de la gravedad.
Depósitos aluviales
material depositado en las depresiones generalmente
continentales transportados por los ríos.
CAPÍTULO V: GEOLOGÍA LOCAL
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En el área asignada se encuentran aflorando la formacion
perteneciente al Cretáceo Inferior como es la formación Farrat.
Mayoritariamente se encuentra una secuenciade cuarcitas con
arenizacas.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMACION:
Formación Farrat: Constituida por una secuencia de cuarcitas
y areniscas blancas de grano medio a grueso con presencia de
oxidaciones debido a la acción del agua del cauce que forma
las cataratas de llacanora
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Foto Nº 6: Secuencia de cuarcitas y arenizcaz blanquecinas (Fm. Farrat).
Depósitos cuaternarios: Se componen de fragmentos de rocas
preexistentes, siendo sus agentes de transporte el agua viento y
hielo. La variedad de tamaño de sus clastos se debe a que la
acción de transporte en algunas partes es más fuertes que en
otras. Existen una variedad de depósitos cuaternarios, los
aluviales en la falda de los cerros y laderas del valle y finalmente
los fluviales en los lechos de los ríos. Estos depósitos cuaternarios
se encuentran en diferentes lugares y niveles.
Los depósitos cuaternarios está constituido por material
generalmente fino arena arcillosa a los que algunas veces se
intercalan con lentes de grava y delgados conglomerados.
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Foto Nº 9: Presencia de depósitos cuaternarios fluviales.
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CAPÍTULO VI: GEOLOGÍA
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Arenas, gravas.Limos, arcillas.Conglomerados, areniscas y arcillas rojas.Lutitas, lodolitas, areniscas finas b lanco am arillentas.Tobas dacíticas y traquiandesíticas blanquecinas.
Tobas b lanco amarillentas intercaladas con areniscas.
rojizas, aglom erados y piroclastos.
Intercalación de derrames andesíticos, tobas blanquecinas.areniscas tobáceas y conglom erados lenticulares.
Tobas b lanquecinas intercaladas con delgados lechos deareniscas y lutitas tobáceas.
Derram es y brechas andesíticas.
Conglomerados con cantos de cuarcita.
Conglomerados con cantos de calizas y areniscas rojizasCalizas, margas y lutitas gris amarillentas.
Calizas gris azuladas, m acizas, con delgadas intercalaciones
de lutitas y margas.
Calizas nodulares m acizas, margas y lu titas pardo- amari-llentas fosilíferas.Calizas gris parduscas, fosilíferas, m argas y escasosniveles de lutitas.
Lutitas grises o negras, calizas bitum inosas nodulares.
Calizas arenosas, lutitas calcáreas y margas.
Areniscas calcáreas y lim olitas ferruginosas.
Cuarcitas y areniscas b lancas.
Areniscas rojizas y cuarcitas blancas intercaladascon lutitas grises.Lutitas grises y calizas margosas.Areniscas, cuarcitas, lu titas y n iveles de carbón en la parteinferior, principalmente cuarcitas en la parte superior.
Lutitas negras, lam inares y deleznables, con intercalacio-
nes de areniscas grises y horizontes arcillosos.
Calizas gris azuladas, m acizas con nódulos
Tobas, brechas y derram es andesíticos.
silíceos.
Areniscas, lim olitas y conglom erados ro jizos.
ERATEMA S IS TE M A S ER IE ( m )GrosorUNIDAD
LITOESTRATIGRAFICAD e p . f lu v ia le s y a lu v ia le s
F o rm a c ió n C a ja b a m b a
300
D e p . la g u n a re s y g la c ia re sF o rm a c ió n C o n d e b a m b a
200
150
Gru
po C
alip
uy 2100
Formación500
Formación C elendín 200
Cajamarca
Grupo Quilquiñán
600-700
Grupo Pulluícana 700
Formación Pariatambo 150-200
Formación C húlec150
Chota
Formación
Formación Inca
500
20 0-2 50
Formación Farrat 500
Formación C arhuáz 500
Formación Santa 150-100
Formación C him ú 80-600Gru
po G
oylla
risqu
izga
Formación
Formación
500
500
Chicama
Oyotún
Grupo Pucará 700-800
Grupo Mitu 300
HOLOCENOCUATER NARIO
PLIOCENOPLEISTOCENO
MIOC EN O
C E
N
O
Z O
I
C O
NEOGEN O
PALEOGEN O
EOCENO
PALEOCENO
OLIGOC ENO
SUPERIOR
IN FERIOR
CRETAC EO
JU RASICO
SUPERIOR
IN FERIOR
MEDIO
SUPERIOR
SUPERIOR
TR IASICO
M E
S
O
Z O
I
C O
PALE
OZO
ICO PERMIANO
ORDOVICIANO
L ITO LO G IA D E SC R IP C IO N
F o rm a c ió n B a m b a m a rc a
FormaciónPorculla
Sup.
Inf.
FormaciónLlama 600
D is c . a n g .
D is c . a n g .
D is c . a n g .
D is c . a n g .
D is c . a n g .
D is c . a n g .
Dacita
Diorita
Tonalita/granodiorita
PRO
TERO
-ZO
ICO
SUP.
INF. Formación Salas ?
Complejo Olmos ?
Filitas pelíticas y tobáceas de coloresmarrones y negruzcos con algunas cuarcitashacia la parte superior.
Esquistos gris verdosos y anfibolitas.
Fig. N°2: Columna Estratigráfica
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7.1. ESTRUCTURAS:
El área estudiada ha sido afectada por la acción de diversas
fuerzas, las cuales han producido diversas deformaciones en las
rocas, entre estos tenemos:
DIACLASAS: Divide a las rocas en bloques, sin que haya
deslizamiento. Estas diaclasas están orientadas en todas las
direcciones, distinguiéndose cierto número de familias de
diaclasas que tienen una orientación preferente y otras
irregulares.
Foto Nº 10: Se puede observar| dos familias de diaclasas de este macizo rocoso en la formación.
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Familias de diaclasas
Fam. 2
Fam. 1
Fam. 3
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FALLAS: Otro tipo de estructuras que hemos notado son fallas. La
superficie sobre la que se ha producido un desplazamiento se
llama superficie o plano de falla.
Foto Nº 11: Se observa una falla dextrall en una intercalación de arenizca con relleno de roca triturada (Fm. farrat).
PLEGAMIENTO: Como consecuencia de las presiones a las que
son sometidas las rocas se pliegan o sufren un plegamiento.
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Plegamiento de las calizas de la
formación Chúlec
GEOTECNIA II
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Foto Nº 12: Se observa el plegamiento de las calizas en la estación N°2 de la formación Chúlec.
CAPÍTULO VII: MODELO GEOLÓGICO
El Modelo Geológico del área donde se construirá cualquier estructura
de ingeniería, que para el propósito será la edificación de una planta
hidroeléctrica significa la expresión geológica real del lugar con todas
sus características litológicas, estratigráficas, geomorfológicas,
estructurales e hidrogeológicas.
Litología.- Se refiere a la clasificación geológica general. A
pesar de que el tipo de roca es usado principalmente para
identificar y correlacionar, a menudo brinda una primera y
general indicación del tipo de comportamiento.
Estructuras.-Comprende el estudio y/o mapeo de todas las
estructuras geológicas presentes en el macizo rocoso en
estudio. Todo esto dentro de un dominio estructural. Las
estructuras pueden ser (diaclasas, discontinuidades abiertas o
cerradas, fallas locales, zonales o regionales)
Caracteres geomecánico de las discontinuidades.-Este
parámetro es fundamental para el modelo geológico. Ya que
nos va a permitir conocer las características de las
discontinuidades, tales como la longitud, el ancho, el tipo de
relleno de las discontinuidades. Además de las propiedades
mecánicas de la roca (su resistencia, el ángulo de fricción, la
permeabilidad, etc.)
Hidrología.-Mediante el estudio de este parámetro podremos
comprender la importancia del cálculo de la cantidad y calidad
de aguas subterráneas que puedan afectar la estabilidad del
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GEOTECNIA II
CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA
macizo rocoso en estudio, cuando se quiera realizar una
excavación subterránea en dicha zona.
Sismología.-Es la rama de la geología que va estudiar los
movimientos tectónicos que ocurren dentro de la masa
terrestre, el grado de intensidad de los sismos es muy
importante conocerlos para determinar el daño que puede
ocasionar a la masa rocosa
Meteorización.- Es un proceso de desintegración mecánica o
de descomposición química que tiene lugar en los minerales o
en la roca. Los procesos de meteorización de una roca dan
como resultado minerales de diferentes propiedades y
comportamiento distinto.
Las variables y parámetros del modelo geológico se presentan a continuación en el cuadro adjunto:
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MODELO GEOLÓGICO
Características de la muestra de roca
intacta
Caracterización del macizo rocoso
Métodos geofísicos
Parámetros
Variables
Litología
Meteorización
Estructuras geológicas
Características geomecánicas de
las discontinuidades
Descripción de las
discontinuidades
Hidrogeología
GEOTECNIA II
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CAPÍTULO VIII: MODELO
GEOMECÁNICO
Las variables y parámetros del modelo geomecánico se presentan a continuación en el cuadro adjunto:
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MODELO GEOMECÁNICO
Clasificaciones Geomecánicas
Estado de tensione de los macizos
Resistencia de los macizos rocosos
Parámetros
Variables
Calidad del Macizo Rocoso
Tensiones Naturales
Propiedades Mecánicas de las discontinuidades
Propiedades mecánicas de los
materiales
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La caracterización del comportamiento mecánico de la masa rocosa y sus componentes, se determina mediante los ensayos de laboratorio y ensayos in-situ, cuyo objetivo es la determinación de las propiedades físico-mecánicas de la roca. En el presente trabajo sólo se han realizado los ensayos en situ para determinar la clasificación geomecánica y la resistencia de los macizos rocosos de la zona en estudio.
La clasificación de las rocas para usos ingenieriles es una tarea compleja, ya que deben cuantificarse sus propiedades con el fin de emplearlas en el cálculo de diseño. Estas clasificaciones están basadas en alguno o vario de los factores que determinan su comportamiento mecánico:
Propiedades de la matriz rocosa Frecuencia y tipo de las discontinuidades, que definen el
grado de fracturamiento, el tamaño y la forma de los bloques del macizo, etc.
Grado de meteorización o alteración Estado de tensiones en situ Presencia de agua.
La sistemática para la descripción de los afloramientos de macizos rocosos se puede resumir en las siguientes etapas:
CUADRO VIII.1: Sistematización para describir el macizo rocosos
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GEOTECNIA II
CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA
A.CLASIFICACIÓN DE LOS MACIZOS ROCOSOS DE LA ZONA
DE ESTUDIO:
Se clasificará el macizo rocoso de la estacion realizada en la zona donde se elaboraría la hidroeléctrica, utilizando la clasificación Geomecánica de Bieniawski RMR (Rock Mass Rating).
A.1. Estación 1:
Azimut: N 226°
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Características y propiedades a definir en campo para la caracterización del macizo rocoso
ÁMBITO DE ESTUDIO
CARACTERÍSTICA O PROPIEDAD
MÉTODOCLASIFICACIÓN
Matriz Rocosa Identificación Observación de visu y con lupa
Clasificación geológica y geotécnica
Meteorización Observación de visu Índices estándar
Resistencia Índice y ensayos de campo
Clasificaciones empíricas de resistencia
Discontinuidades
Orientación Medida directa con brújula de geólogo
Espaciado Medidas de campo Índices y clasificaciones estándar
Continuidad
Rugosidad Observaciones y medidas de campo
Comparación con perfiles estándar
Resistencia de las paredes
Martillo Schdmit.Índice de campo
Clasificaciones empíricas de resistencia
Abertura Observaciones y medidas de campo
Índices estándar
Relleno
Filtraciones
Macizo rocosoNúmero de familias de
discontinuidadesMedidas de campo Índices y clasificaciones
estándarTamaño de bloque
Intensidad de Fracturación
Grado de meteorización Observaciones de campo
Clasificaciones estándar
Formación
Farrat
Coordenadas UTM
N 9 205 334
E 784 800
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Buzamiento: 72° NWDip Direction: N 316°
Foto N°13: Intercalación de areniscas
cuarzosas de la Formación Farrat.
A. Parámetros de Clasificación Geomecánica:
ARENIZCA CUARZOSA :
Resistencia uniaxial de la roca intacta:
CUADRO I: Cuadro de valoración de la resistencia de la roca intacta para la estación 01
Grado Descripción Identificación de campoRango aprox.
sc – MPa
R1 Roca muy débil
Desmenuzable bajo golpes firmes con la punta de un martillo de geólogo, puede desconcharse con
una navaja.
1.0– 5.0
R2 Roca débilPuede desconcharse con dificultad con una navaja, se puede hacer marcas poco profundas golpeando
firmemente con el martillo de geólogo. 5.0 – 25
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R3 Roca medianament
e dura
No se puede rayar o desconchar con una navaja, las muestras se pueden romper con un golpe firme
del martillo de geólogo.
25 – 50
R4 Roca fuerte Se requiere más de un golpe con el martillo de geólogo para romper la muestra.
50 – 100
R5 Roca muy fuerte
Se requieren varios golpes con el martillo de geólogo para romper la muestra.
100 – 250
R6
Roca extremadame
nteresistente
Solo se puede romper esquirlas de la muestra con el martillo de geólogo.
> 250
Rock Quality Designation (RQD) :
Calculado mediante la fórmula
Donde:
Calculamos:
Entonces:
Basándose en los rangos de los valores del RQD, el macizo rocoso puede ser caracterizado según la valoración siguiente:
CUADRO II: Cuadro de valoración de RQD para la estación 01
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Puntaje= 7
RQD (%) Calidad de la roca
100 – 90 Muy buena
90 – 75 Buena
75 – 50Mediana
50 – 25 Mala
25 - 0 Muy mala
Puntaje= 13
RQD=100e−0. 1 λ ( 0. 1 λ+1 )
λ=N ° discontinuidadesm
λ=3915
= 2 . 6
RQD=72. 12RQD=100e−0. 1∗2 .6 ( 0. 1∗2. 6+1 )
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Valoración del RQD:
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Espaciado de las discontinuidades:
Ed1= 0.06 m - 0.2m, Ed2= 0.06 m - 0.2m, Edi= 0.06 m - 0.2m
Promedio: (Ed1 + Ed2+ Edi) /3 = 0.06 m = 6cm.
CUADRO III: Cuadro de descripción del espaciado para la estación 01
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Valoración= 14
Descripción
Espaciado
mm cm
Extremadamente cerrado < 20 < 2cm
Muy cerrado 20 - 60 2cm – 6cm
Cerrado 60 - 200 6cm – 20cm
Moderado 200 - 600 20cm – 60cm
Espaciado 600 - 2000 60cm - 2m
Muy espaciado 2000 - 6000 2m - 6m
Extremadamente espaciado > 600 > 6m
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En este tercer parametro para calcular el RMR, el espaciado de las discontinuidaes esta entre 0.2 a 0.6 m,por lo tanto tiene un puntaje de 10.
Puntaje =10
Condición de las discontinuidades:Para describir la condición de las discontinuidades se tendrá en cuenta la siguiente guía:
CUADRO IV: Cuadro de valoración de descripción de las discontinuidades para la estación 01
REGLAS PARA LA CLASIFICACION DE DISCONTINUIDADES (Condición)
Persistencia
(longitud)
Puntaje
< 1 m
6
1 – 3 m
4
3 – 10 m
2
10 – 20 m
1
> 20 m
0
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Separación
(abertura)
Puntaje
Ninguno
6
< 0.1 mm
5
0.1 – 1.0 mm
4
1 – 5 mm
1
> 5 mm
0
Rugosidad
Puntaje
Muy rugoso
6
Rugoso
5
Ligeramente rugoso
3
Liso
1
Espejo de falla
0
Relleno
Puntaje
Ninguno
6
Relleno duro <5
mm
4
Relleno duro >5
mm
2
Relleno suave <5
mm
2
Relleno suave >5 mm
0
Alteración
Puntaje
Inalterado
6
Ligeramente
alterado
5
Moderad. Alterado
3
Altamente alterado
1
Descompuesto
0
Agua Subterránea:
Condiciones generales: Seco - Húmedo
Clasificación Geomecánica RMR (Bieniawski, 1989):
CUADRO V: Parámetros de Clasificación Geomecánica RMR con sus valores:
PARÁMETROS DE CLASIFICACIÓN Y SUS ÍNDICES
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Puntaje= 12
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Parámetros Rango de valores
1
Resistencia de la
roca intacta
Carga puntua
l
>10MPa
4-10MPa
2-4MPa
1-2MPa
Se requiere pruebas decompr. uniaxial.
Resist. Comp. Uniax.
> 250MPa
100 -250MPa
50 – 100MPa
25 - 50MPa
5 - 25MPa
1 - 5MPa
< 1MPa
Índice 15 12 7 4 2 1 0
2RQD
90 – 100
75 – 9050 – 75 25 – 50 < 25
Índice 20 17 13 8 3
3Espaciado de las discontinuidades
> 2 m0.6 – 2
m200 -
600 mm60 - 200
mm< 60 mm
Índice 20 15 10 8 5
4
Condición de discontinuidades.
Superficies muy
rugosasNo
continuasSin separaciónParedes
de roca
inalteradas
Superficies
ligeramente
rugosasSeparación < 1
mmParedes de roca
ligeramente
alteradas
Superficies
ligeramente
rugosasSeparación < 1
mmParedes de roca
altamente
alteradas
Superficies de espejo de falla
o gouge< 5 mm
de espesor
o separación 1 – 5
mm. Continu
a
Suave gouge> 5 mm de espesor o separación > 5 mm. Continua.
Índice 30 25 20 10 0
5
Agua s
ubte
rránea
Flujo para 10 m de túnel
(l/m)
Ninguno
< 10 10 - 25 25 - 125 > 125
Presión de agua en la
discontinuidades/esfuer-zo
principal mayor s
0 < 0.1 0.1 – 0.2 0.2 – 0.5 >0.5
Condiciones generales
Completame
nte seco
Húmedo Mojado goteo Flujo
Índice 15 10 7 4 0
Sumamos las puntuaciones: 7 + 14 + 10 + 21 + 11= 63
Entonces:
Luego clasificamos al macizo rocoso a partir de la evaluación Total, teniendo en cuenta el siguiente cuadro:
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14
RMR= 63
21
11
CLASE I II III IV V
TIEMPO DESOSTENIMIENTO
Y LONGITUD
10 años con 5mde vano
6 meses con 4mde vano
1 semana con 3mde vano
10 horas con1.5m de vano
10 minutos con0.5m de vano
COHESIÓN (KPa) > 400 300 - 400 200 - 300 100 - 200 < 100
ÁNGULOFRICCIÓN
> 45° 35° 45° 25° 35° 15° -. 25° 15°
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CUADRO VI: Tipos de Macizos Rocosos:
Según la Clasificación Geomecánica RMR (Bieniawski) la calidad del macizo corresponde a la Clase II, definida como buena.
Teóricamente el macizo Rocoso que corresponde a la estación realizada, presenta las siguientes características:
CUADRO VII: Características del Macizo Rocoso de la Estación:
GSI (Geological StrengthIndex):
Se ha estimado el índice geológico de resistencia, GSI, en base a una descripción geológica del macizo rocoso:
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TIPOS DE MACIZO ROCOSOS A PARTIR DE LA EVALUACIÓN TOTAL
PUNTUAL 100 – 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 < 21
TIPO DE ROCA I II III IV V
DESCRIPCIÓNMuy
BuenaBuena Regular Mala
Muy Mala
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CUADRO VIII.11: Caracterización del macizo Rocoso para determinar su resistencia
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Estructura del Macizo Rocoso: Bloques IrregularesCondición del Frente o de la Superficie: MediaPuntaje correspondiente: 50 - 60
Estimación del módulo de deformación empírico del macizo rocoso:
CUADRO VIII.12: Criterios empíricos para estimar el módulo de deformación de los macizos
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GSI= 53
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Como el macizo rocoso de la estación posee un RMR = 63, entonces podemos utilizar el primer criterio del cuadro adjunto de modo que:
El módulo de deformación empírico del macizo rocoso es:
Criterio de Rotura:
Criterio de rotura de Hoek y Brown generalizado:
Está dado por la siguiente expresión:
Donde mbes un valor reducido de la constante del material miy está dado por:
Donde GSI (Geological StrengthIndex) es una clasificación geomecánica (Hoek, 1994; Hoek, Kaiser y Bawden, 1995), s y a son constantes del macizo rocoso dadas por las siguientes relaciones:
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E= 26 GPa
E=2RMR−100
E=26GPa
E=2×63−100
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D es un factor que depende sobre todo del grado de alteración al que ha sido sometido el macizo rocoso por los efectos de las excavaciones (mecánicas o por voladuras) o por la relajación de esfuerzos. Varía desde 0 para macizos rocosos in situ inalterados hasta 1 para macizos rocosos muy alterados.
Fig.VIII.1: Representación del criterio de rotura de Hoek&Brown y Morh Coulomb, en el espacio de tensiones normal y tangencial; así
como en el de tensiones principales para la estación:
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Direcciones Principales de Agrietamiento:
El análisis se realizó utilizando el software DIPS, con el cual se muestran las direcciones principales de agrietamiento o las direcciones de las familias de diaclasas:
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El máximo esfuerzo presente, lo encontramos en dirección E – W; teniendo una tendencia de rotura en dirección N –S.
CAPÍTULO IX: MODELAMIENTO DE LA HIDROELÉCTRICA
Proyectar, construir y poner en marcha una pequeña central hidroeléctrica no es tarea fácil. Para hacerlo hay que tomar en consideración múltiples aspectos del problema, desde la elección del sitio adecuado hasta la explotación del aprovechamiento. Todo ello exige un amplio espectro de conocimientos sobre ingeniería, financiación, y relaciones con la Administración. Esta guía reúne todos esos conocimientos de forma que el inversor potencial pueda seguir paso a paso el camino que le conducirá al exit9o final.
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La guía está dividida en nueve capítulos. Una vez conocidos, por el capítulo1, losconceptos básicos – tales como la definición de lo que es una pequeña centralhidroeléctrica, los tipos de esquemas existentes y la forma de explotar el recurso hidráulico - y la forma en que está organizada la guía, los capítulos siguientes – del 2ºal 9º - describen los pasos que hay que dar para evaluar el aprovechamiento y decidir si debe o no proceder a realizar un estudio de viabilidad. Los aspectos básicos a considerar son:
- Topografía y geomorfología del sitio.- Evaluación del recurso hídrico y su potencial de generar de energía.- Elección del sitio y del esquema básico del aprovechamiento.- Selección de las turbinas y generadores, así como de sus equipos de control.- Evaluación del impacto ambiental y estudio de las medidas para su mitigación.- Evaluación económica del proyecto y su potencial de financiación.- Marco institucional y procedimientos administrativos para obtener las autorizaciones.
La lectura de esta guía permitirá, al desarrollador potencial, entender y aprender que es lo que tiene que hacer, y que pasos tiene que dar para llegar a explotar un aprovechamiento de pequeña hidráulica.
CAPITULO 1: EVALUACION DEL RECURSO HIDRICO
3: EVALUACION DEL RECURSO HIDRICO.............................................................453.1 Introducción.................................................................................................453.2 Registros de datos hidrológicos ....................................................................463.3 Medición directa del caudal..........................................................................473.3.1 Medición del área y la velocidad. ...................................................473.3.2 Aforo por dilución...........................................................................523.3.3. Mediante estructuras hidráulicas....................................................543.3.4 Medida del caudal por la pendiente de la lámina de agua. ............553.4 Régimen de caudales ....................................................................................56
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3.4.1 Hidrograma ....................................................................................563.4.2 Curva de caudales clasificados (CCC)............................................573.4.3 Curvas estándar de caudales clasificados .......................................583.4.4 Curvas de caudales clasificados en tramos no aforados .................593.5 Presión del agua o salto ................................................................................663.5.1 Medida del salto bruto ....................................................................663.5.2 Estimación del salto neto ................................................................673.6 Caudal ecológico o caudal reservado ...........................................................693.7 Estimación de la energía generada ...............................................................693.7.1 Variación del salto con el caudal y potencia de la turbina..............713.7.2 Almacenamiento diario para turbinar en horas punta .....................733.8 Energía firme ...............................................................................................743.9 Crecidas ........................................................................................................743.9.1 Crecida de diseño...........................................................................743.9.2 Estimación de la crecida de proyecto.............................................76
3: EVALUACION DEL RECURSO HIDRICO3.1 IntroducciónUn aprovechamiento hidráulico necesita, para generar electricidad, un determinadocaudal y
un cierto desnivel. Se entiende por caudal la masa de agua que pasa, en untiempo
determinado, por una sección del cauce y por desnivel, o salto bruto, la distancia, medida
en vertical, que recorre la masa de agua – diferencia de nivel entre la lámina de agua en la
toma y en el punto donde se restituye al río el caudal ya turbinado.
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Este salto puede estar creado por una presa, o conduciendo el agua, derivada del curso de
agua, por un canal más o menos paralelo a su curso, de muy poca pendiente con una
perdida de carga pequeña, hasta un punto desde el que es conducida a la o las turbinas por
una tubería a presión, o tubería forzada. Al proyectista se le presentan multitud de
configuraciones posibles para explotar el potencial de un determinado tramo de río, y debe
escoger, basado en su experiencia y en su talento, aquella que optimice ese potencial.
En la figura presentada de la zona de trabajo, el agua, al fluir desde el punto A al punto B, y
sea cual sea su recorrido intermedio - el propio curso de agua, un canal o una tubería
forzada - pierde energía potencial de acuerdo con la ecuación
P=QHgγ
En la que P es la potencia, en Kw. pérdida por el agua;
Q el caudal medido en m3/s,
Hg el salto bruto en m
γ el peso del agua (9,81 KN/m3).
El agua, en su caída, puede seguir el cauce del río, en cuyo caso el potencial se disipará en
fricción y turbulencia, lo que se traducirá en una elevación marginal de la temperatura del
agua. O puede circular de A a B por una tubería en cuya extremidad inferior está instalada
una turbina. En este caso la potencia se utiliza principalmente para accionar la turbina –
generando energía eléctrica - aunque una pequeña parte se disipa en vencer la fricción para
poder circular por las conducciones. Un buen diseño será aquel que minimice la disipación
de potencia durante su recorrido entre A y B, para que sea máxima la disponible para
accionar la turbina.
Para valorar el recurso hídrico hay que conocer como evoluciona el caudal a lo largo del
año – lo cual no se pudo verificar puesto que el tiempo de análisis para la eralizacion de la
construcción de la centra es limitado, siendo esto el principal factor limitante.
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No es fácil sin embargo que, dado el tamaño de
los ríos sobre los que se construyen estos
aprovechamientos, puedan encontrarse registros
de caudales para el tramo en cuestión. Si no
existen habrá que acudir a la hidrología, que nos
permitir á conocerlos con suficiente aproximación, bien sea por medición directa o
indirecta, bien sea por cálculo a partir de los factores climáticos y fisiográficos de la cuenca
de captación.
Medición directa del caudal
Si no existen series temporales para el tramo de río en estudio, y se dispone de tiempo para
ello, se pueden medir los caudales a lo largo de un año como mínimo ya que una serie de
medidas instantáneas no tienen ningún valor. Para ello puede hacerse uso de diversas
opciones.
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Esquema de un pequeño aprovechamiento
A
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Curvas de caudales clasificados en tramos no aforados
Si no existen series fiables de caudales para el tramo escogido, ni para tramos de ríos
cercanos con características similares que permitirían obtenerlas por la relación de áreas de
cuencas de captación e intensidad de precipitaciones, habrá que recurrir a la hidrología que
utiliza las características fisiográficas de la cuenca de captación, la intensidad de las
precipitaciones y los valores de evapotranspiración, para dibujar la CCC que defina el
régimen de caudales.
Cuenca de captaciónUna cuenca de captación es un territorio geográfico cuyos límites son las crestas de las
montañas, que en realidad constituyen las divisorias de aguas. La cuenca de captación es
por tanto un territorio aislado, desde un punto de vista hidrológico, que funciona como un
colector encargado de recoger las precipitaciones y transformarlas en escurrimientos.
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Medida del nivel de agua en estación de aforo
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La cuenca está limitada por una línea
imaginaria que la separa de las cuencas
adyacentes y distribuye el escurrimiento
originado por la precipitación que en
cada sistema de corrientes fluye hacia el punto de salida de la cuenca o exutorio B.
Presión del agua o salto
Medida del salto brutoEl salto bruto es la distancia vertical H, entre los niveles de la lámina de agua, medidosen la toma de agua y en el canal de descarga.
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A
B
Esquema de una cuenca
15 m
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ESTRUCTURAS HIDRAULICAS
5. ESTRUCTURAS HIDRAULICAS...........................................................................1065.1 Introducción ................................................................................................1065.2 Presas ..........................................................................................................1065.2.1 Presas de tierra ............................................................................. 1075.2.1 Presas de tierra .............................................................................1075.2.2 Presas de hormigón.......................................................................1085.2.3 Cargas y estabilidad de una presa de gravedad............................ 1095.2.4 Seguridad de la presa ................................................................... 1105.3 Azudes y aliviaderos................................................................................... 1115.3.1 Estructuras fijas ............................................................................1125.3.2 Estructuras móviles ......................................................................1145.3.3 Otros tipos de aliviaderos .............................................................1155.4 Estructuras para disipar energía.................................................................. 1215.5 Estructuras de toma de agua .......................................................................1225.5.1 Generalidades. ..............................................................................1225.5.2 Tipos de tomas de agua ................................................................1235.5.3 Perdidas en la cámara de carga ....................................................1275.5.4 Vorticidad ....................................................................................1285.5.5 Rejillas .........................................................................................1305.6 Trampas de sedimentos ...............................................................................1335.6.1 Generalidades ...............................................................................1335.6.2 Eficiencia de las trampas .............................................................1345.6.3 Diseño de la trampa .....................................................................1345.7 Válvulas y compuertas.. ..............................................................................135103
Pág. 50
32 m
Esquema de tuberias
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CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA
Guía para el desarrollo de una pequeña central hidroeléctrica ESHA - 20065.8 Canales abiertos ..........................................................................................1405.8.1 Diseño y dimensionado ................................................................1405.8.2 Excavación y estabilidad ..............................................................1445.9 Tuberías forzadas. .......................................................................................1485.9.1 Disposición general y elección de materiales. .............................1485.9.2 Diseño hidráulico y requisitos estructurales ................................1515.9.3 Apoyos y bloques de anclaje ........................................................1625.10 Canal de retorno ........................................................................................162
ESTRUCTURAS HIDRAULICASIntroducción
Un pequeño aprovechamiento hidráulico incluye un número de estructuras, cuyo diseño
viene condicionado por el tipo de esquema, las condiciones locales, el acceso a los
materiales de construcción e incluso por las tradiciones arquitecturales del país o región. A
continuación se indican las estructuras más corrientes en un aprovechamiento hidráulico:
• Estructura de derivación.
o Presa o azud
o Aliviadero
o Dispositivos para disipar la energía
o Pasos de peces
o Alimentadores del caudal ecológico
• Conducciones hidráulicas
o Toma de agua
o Canales
o Túneles
o Tuberías forzadas
o Casa de maquinas
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GEOTECNIA II
CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA
A continuación se discuten los criterios de diseño y las soluciones más utilizadas para
estas estructuras.
Presas
Las presas y azudes se utilizan fundamentalmente para derivar agua del cauce del río al sistema de
conducciones hidráulicas del aprovechamiento. Las presas también pueden utilizarse para
aumentar el salto necesario para generar la energía requerida. La elección del tipo de presa
viene en gran medida condicionada por las condiciones topográficas y geotécnicas del sitio.
Para el estudio creemos y de mejor calidad las presas de hormigo como son las siguientes o
de contrafuertes
Las presas de hormigón presentan también sus inconvenientes que en general corresponden
a las ventajas de las presas de materiales sueltos:
• Son exigentes en lo que se refiere a las fundaciones
• Los materiales empleados tienen requerimientos más estrictos que los de los empleados
en las presas de escollera, requieren grandes cantidades de cemento, que en presas
pequeñas hay que transportar desde lejos, y el proceso es discontinuo difícilmente
mecanizable y caro.
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GEOTECNIA II
CARACTERIZACIÓN DEL MACISO ROCOSO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN EL DISTRITO DE LLACANORA - CAJAMARCA
aliviaderos
La forma y tamaño del aliviadero controla el caudal que pasa sobre el y define la relación
entre la altura de la lamina de agua, aguas arriba del aliviadero y el citado caudal.
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PRESA DE CONTRAFUERTES
ALIVIADERO
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La curva del perfil es el de la trayectoria que seguiría la cara inferior de una lámina de agua, al caer libremente al verter sobre un muro vertical de cresta ancha.
EVALUACIÓN ECONÓMICA
Demanda Eléctrica
De acuerdo con la evolución de los indicadores macro económicos nacionales se advierte un crecimiento anual del PIB de 0,4 % para 1988, en el orden de -7,3% en 1999, de 2,3% en el 2000 y de 5,2% en el 2001, aunque este último dato es preliminar.
ESCENARIOS DE CRECIMIENTO DE LA DEMANDA ELÉCTRICA
(EN PORCENTAJE)
EXPECTATIVA MENOR MEDIO MAYOR
Cobertura urbana año 2002 96.00 96.40 96.40
Cobertura rural año 2002 55.30 56.80 59.10
Cobertura nacional año 2002 80.60 81.80 83.00
PIB anual medio, año 2002 4.10 5.10 5.90
Cobertura urbana año 2011 96.80 98.00 98.10
Cobertura rural año 2011 58.10 67.40 79.30
Cobertura nacional año 2011 83.90 87.60 91.20
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ALIVIADERO OGEE ANTES DE SU PUESTA EN MARCHA
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PIB anual medio, año 2002-2011 3.90 4.90 6.10
CRECIMIENTO ANUAL FACTURADO
AÑO RESIDENCIAL
33.80%
COMERCIAL
16.40%
INDUSTRIAL
35.70%
ALUMBRADO
PÚBLICO
Y OTROS
14.10%
TOTAL
100.00%
2002 3.026 1.444 2.452 1.606 8.528
2003 3.293 1.568 2.712 1.674 9.247
2004 3.590 1.710 3.047 1.755 10.102
2005 3.816 1.821 3.338 1.815 10.790
2006 4.020 1.921 3.626 1.863 11.430
2007 4.210 2.109 3.930 1.910 12.069
2008 4.396 2.118 4.240 1.951 12.705
2009 4582 2.215 4.556 1.990 13.343
2010 4.769 2.310 4.885 2.027 13.991
2011 43961 2.407 5.227 2.062 14.657
CRECIMIENTO
2003-2011
5.60% 5.80% 8.80% 2.80% 6.20%
Tarifas de Mercado
En cuanto a la evolución del mercado eléctrico se refiere, las tarifas medias al consumidor final experimentaron un marcado deterioro de su
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valor durante 1999, como consecuencia de la fuerte depreciación, anterior a la dolarización , cayendo desde un nivel de 5,7 ctvs US $/Kwh, a 2,5 ctvs US $/Kwh. a inicios de 2000.
Ante esta circunstancia, el CONELEC implantó una política tarifaria que permita llegar a los precios reales, en el orden de 9,48 ctvs US $/Kwh hasta finales de 2002; esto como proyecto, ya que por Decreto Presidencial se congelaron las tarifas hasta diciembre de 2002.
A futuro, el CONELEC irá actualizando las proyecciones del mercado, teniendo en cuenta los resultados de los períodos previos, las condiciones macro económicas del país y especialmente las previsiones y estudios que deben presentar el CENACE, TRANSELECTRIC, las distribuidoras y los grandes consumidores.
En los Artículos 53 y 57 de la Ley de Régimen del Sector Eléctrico, se asigna al CONELEC la facultad de fijar y aprobar los pliegos tarifarios que deben regir para la facturación a los consumidores finales. Las tarifas de transmisión y distribución se fijarán y publicarán anualmente, así como sus fórmulas de reajuste. Entrarán en vigencia el 30 de octubre del año que corresponda.
Las tarifas incorporadas a estos pliegos tarifarios deben cubrir:
1. Los precios referenciales de generación;2. Los costos medios del sistema de transmisión; y3. El valor agregado de distribución (VAD).
El Directorio del CONELEC, mediante Resoluciones N° 245/01 de septiembre 27 y 254 de octubre de 2001, procedió a la aprobación de la estructura tarifaria del sector y entre otras medidas resolvió lo siguiente:
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1. Aprobar el Precio Unitario de Potencia para Remuneración (componente de potencia), de US$ 5,70 / kW-mes.
2. Aprobar el Precio Referencial de Generación Estabilizado (componente de energía en la barra de mercado) por un valor de US$ 0,0416 / Kwh., valor que ha sido determinado sobre la base del estudio entregado por el CENACE.
3. Aprobar los Factores de Nodo entregados por el CENACE.
4. Aprobar la Tarifa de Transmisión, que deberá ser pagada por cada distribuidor o gran consumidor, por el valor de US$ 3,10 / Kwh.-mes de demanda máxima no coincidente registrada en las barras de entrega al distribuidor o gran consumidor, en el mes que corresponda, de conformidad con la información entregada por la Empresa de Transmisión TRANSELECTRIC.
13.4 Niveles tarifarios para el cuatrienio Noviembre 2001-Octubre 2005: Período de estabilización
El pliego tarifario aprobado por el CONELEC, establece la tarifa promedio aplicable al cliente final durante cuatro años (hasta octubre del año 2005), período llamado de estabilización.
Sin embargo, de acuerdo a la Ley, el CONELEC fijará y publicará los cargos tarifarios en forma anual, los cuales serán en función de la revisión anual de los Costos Medios del Sistema de Transmisión CMST y del VAD.
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Según el estudio tarifario presentado al Directorio de CONELEC en septiembre de 2001, los costos medios de generación considerados en el país tuvieron un comportamiento que encajaba dentro de las proyecciones que para el sector se había realizado.
En la aprobación final de los pliegos, en octubre de 2001, se formalizó el ajuste al costo fijo por comercialización, que forma parte de la distribución, optando por el valor promedio del conjunto de empresas y no por el de la empresa con menor costo. Esto significa que el promedio por distribución quedó en 4,22 ctvs. US $/Kwh por lo tanto, la tarifa promedio objetivo es de 10,40 ctvs US $/Kwh. El ajuste a dicha tarifa, necesaria para cubrir los costos reales, se ha programado hacerla en forma mensual, lo que implica un incremento medio mensual del orden de 2%.
COSTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ANUALES US $
N° DESCRIPCIÓN VALOR VALOR
MENSUAL ANUAL
1 PERSONAL ADMINISTRATIVO EN QUITO
1.1 Jefe despacho de carga (1/4 de tiempo) 500 6,000
1.2 Administrador y ventas ( tiempo completo) 1,200 14,400
1.3 Secretaria 300 3,600
1.4 Mensajero 200 2,400
1.5 SUBTOTAL 1 26,400
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1.6 CARGAS SOCIALES (promedio) 40.00% 10,560
1.7 TOTAL 1 36,960
2 PERSONAL EN LA PLANTA
2.1 Jefe de la Planta (tiempo completo) 2,000 24,000
2.2 Operadores (4) 4,000 48,000
2.3 Técnicos electromecánicos (2) 2,000 24,000
2.4 Mantenimiento (4) 1,600 19,200
2.5 Chofer (2) 600 7,200
2.6 SUBTOTAL 2122,40
0
2.7 CARGAS SOCIALES (promedio) 40.00% 48,960
2.8 TOTAL 2171,36
0
3OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA PLANTA
3.1 Oficinas 200 2,400
3.2 Vehículos:
3.2.1 2 (4x4) depreciado en 5 años 10,000
3.2.2 Mantenimiento y combustible 300 3,600
3.3 Materiales y partes de rutina de O&M ( 1.27%) 2,000 24,000
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3.4 Reparaciones mayores y reemplazo (7.96%) 12,500150,00
0
3.5 Seguridad en el sitio 1,000 12,000
3.6 Seguro de la central100,00
0
3.7 TOTAL 3302,00
0
4 TOTAL ANUAL510,32
0
13.5 INDICADORES FINANCIEROS RESULTANTES
En el cuadro siguiente se presenta un resumen de los parámetros económicos obtenidos para cada alternativa.
ALTERNATIVA
N°.
POTENCIA
INSTALADA
MW.
INVERSIÓN
TOTAL
Miles de Dólares
B / C TIR. VALOR
PRESENTE NETO
Miles de
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Dólares.
MD-1 37.80 54.615 1.62 17.59 36.629
MI-2 37.80 57.514 1.54 16.66 33.708
MI-3 50.10 67.885 1.72 18.73 52.696
MI-4 45.60 63.117 1.69 18.39 46.999
13.6 Análisis de Sensibilidad
Observando los indicadores financieros obtenidos se puede advertir que la alternativa MI-3, Margen Izquierda 3, es la que presenta los mayores valores de los parámetros económicos, seguida muy de cerca por la alternativa MI-4, Margen Izquierda 4.
13.6.1 Sensibilidad de la TIR al incremento del costo del Proyecto.
Si se considera un incremento de las inversiones para la construcción del proyecto, la alternativa MI-3 continúa siendo atractiva a los inversionistas, tal como se puede observar en el cuadro siguiente:
SENSIBILIDAD DE LA TIR A LA INVERSIÓN
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Alternativas
INCREMENTO DE LAS INVERSIONES
N°. 100% 110% 120%
MD-1 17.59% 15.92% 14.52%
MI-2 16.66% 15.07% 13.73%
MI-3 18.73% 16.97% 15.49%
MI-4 18.39% 16.66% 15.20%
95% 100% 105% 110% 115% 120% 125%
10%
11%
12%
13%
14%
15%
16%
17%
18%
19%
20%
Márgen derecha 1
Márgen izquierda 2
Márgen izquierda 3
Márgen izquierda 4
INCREMENTO DE LA INVERSIÓN
TIR
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13.6.2 Sensibilidad de la TIR al incremento de la tarifa de venta de venta de la energía. Para la evaluación de las alternativas se consideró el valor de la tarifa de venta de energía constante durante la vida útil del proyecto, definida en 30 años. Sin embargo en el futuro la tarifa será incrementada hasta alcanzar los valores programados por el CONELEC.
SENSIBILIDAD DEL LA TIR AL PRECIO MEDIO
DE VENTA DE LA ENERGÍA
ALTERNATIVA INCREMENTO DE LA TARIFA
N°. 100% 110% 120% 130%
MD-1 17.59% 19.49% 21.39% 23.28%
MI-2 16.66% 18.48% 20.29% 22.08%
MI-3 18.73% 20.73% 22.71% 24.69%
MI-4 18.39% 20.36% 22.32% 24.27%
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90% 100% 110% 120% 130% 140% 150%10%
12%
14%
16%
18%
20%
22%
24%
26%
28%
30%
Márgen derecha 1
Márgen izquierda 2
Márgen izquierda 3
Márgen izquierda 4
INCREMENTO DE LA TARIFA
TIR
TARIFAS APLICADAS PARA EL PERÍODO 2001-2005
ETAPA ctvs. US $/Kwh.
GENERACIÓN 5.47
-Energía 4.16
-Potencia 1.31
TRANSMSIÓN 0.71
DISTRIBUCIÓN (promedio) 3.30
TOTAL COSTO PROMEDIO
9.48
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Conclusiones y Recomendaciones.
1. Los estudios contenidos en este Informe de Factibilidad indican que el Proyecto Hidroeléctrico Baeza es técnica y económicamente factible.
2. Los indicadores financieros determinan que la alternativa MI-3 produce los máximos beneficios económicos.
3. Los parámetros económicos obtenidos son atractivos para los inversionistas.
4. Se recomienda ejecutar los Diseños Definitivos para la alternativa denominada MI-3 con 50.10 MW, margen izquierda del Río Quijos.
5. De los diseños elaborados se puede concluir también que la alternativa MI-3 tiene un menor grado de dificultad en la construcción que la alternativa MI-4, cuyos índices económicos también son favorables.
6. Continuar con la búsqueda del financiamiento para la construcción del proyecto.
CONCLUSIONES
Los macizos rocosos de la zona de estudio según la clasificación RMR de Bieniawski pertenecen en su mayoría a la Clase III y II, definidos como buenos y regulares.
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La calidad de los macizos rocosos según el índice RMR es Medio o Regular y teóricamente poseen una cohesión de 2-3 Kg/cm2 y un ángulo de rozamiento de 15° a 25°.
La calidad de la roca según el índice RQD es mediana o Regular y sus valores oscilan entre 81 a 32, correspondiendo el mayor valor de calidad de la roca a la estación V.
La estimación del Índice de Resistencia Geológica GSI de las 5 estaciones realizadas en la zona de estudio oscila entre 41 y 47 lo que nos dice que los macizos están entre fracturados en bloques y fuertemente fracturados en bloques.
La estación IV es la que puede soportar la mayor tensión global, siendo esta 15.3 MPa, según su estimación con el programa Roclab.
RECOMENDACIONES
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Para obtener mejores resultados se recomienda realizar ensayos
de laboratorio de las rocas presentes en las estaciones, sobre todo
para determinar la resistencia de la roca.
Se recomienda que para obtener una certera caracterización del
macizo rocoso se realice una buena caracterización de la matriz
rocosa y las discontinuidades.
Se recomienda realizar un curso de prevención de desastres para
los pobladores del sector de Urubamba-Lucmacucho.
BIBLIOGRAFÍA:
Dávila, J. (1999). Diccionario Geológico. Editorial San Marcos. Lima. Perú
González, L. (2006): Ingeniería Geológica. Universidad
Politécnica de Madrid. España. p. 118-262.
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