Ingeniero Civil / El trabajo de título realizado consiste en analizar el comportamiento de la modelación numérica 3D de canales supercríticos, mediante la simulación numérica del rápido de descarga de la Central Hidroeléctrica Chucás de Costa Rica, utilizando el software ANSYS CFX. El análisis se divide principalmente en dos: simulación del modelo físico y análisis de los métodos o criterios de diseño existentes para contracciones en canales supercríticos. El software trabaja resolviendo las ecuaciones promediadas de Reynolds para la turbulencia (modelos RANS) en tres dimensiones, junto con la ecuación de conservación de masa, mediante el método de volúmenes finitos. Para lograr la simulación es necesaria la creación de un dominio espacial, realizar al discretización de este dominio y aplicar las condiciones de borde que gobiernan el fenómeno a simular. La modelación numérica fue ejecutada con éxito para un perfil de tipo Ogee de ancho unitario, en el sentido que los errores con respecto a datos experimentales del USACE son menores a un 1,3 % en la altura de escurrimiento. Sin embargo, la simulación del modelo físico no fue efectiva, obteniendo errores promedio en la altura de escurrimiento de 21,6 % para el caudal de diseño de la obra. No obstante, las mediciones de alturas de escurrimientos podrían no estar del todo correctas ya que los resultados simulados de la presión sobre el vertedero logran un excelente ajuste para las mayores presiones ubicadas en el cuenco de lanzamiento del salto de esquí. No así el caso de las presiones sobre el umbral, que aunque siguen un comportamiento similar con los datos experimentales, la magnitud de estas difiere en mayor medida que las presiones sobre el cuenco de lanzamiento. En la modelación de contracciones en canales supercríticos, la simulación numérica presenta resultados concordantes con datos experimentales, imponiéndose como mejor alternativa que el uso de los métodos existentes para flujos con números de Froude mayores a 6.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Simula los niveles de inundación en el río Tulumayo aguas abajo de la Central Hidroeléctrica Chimay, la cual necesitaba de medidas de hidráulica fluvial para protección del cauce del río Tulumayo aguas abajo de la presa Tulumayo hasta el poblado de Vitoc (aproximadamente 25Km río abajo), estos riesgos y vulnerabilidades estaban asociados principalmente al cambio de régimen hidráulico por la construcción de la presa y la operación del sistema hidráulico de la Central Hidroeléctrica Chimay. La simulación del tránsito de avenidas aguas abajo del embalse permitió establecer los límites y áreas de inundación y los peligros asociados tanto en la población ubicada en el ámbito de influencia, así como a la infraestructura. Para la simulación de la onda de avenida a lo largo del río Tulumayo aguas abajo del embalse de regulación se utilizó el software HEC-RAS e Eagle Point además de AutoCAD. / Trabajo de suficiencia profesional

La presente investigación surge como alternativa de solución frente al problema de seguridad de la información que tiene la Unidad de Producción Hidráulica de la referida organización. El Plan de Seguridad compromete la organización de los procesos de la citada Unidad, puesto que la correcta gestión de seguridad de la información puede marcar la diferencia entre la eficacia y la inoperancia. En cuanto a la metodología utilizada debemos señalar que después de una sutil comparación con las ya existentes en este campo, se optó por aquella denominada MAGERIT; la misma que permitió el análisis y gestión de riesgos. También, se utilizó la herramienta EAR-PILAR que ayudó en la toma de las mejores decisiones frente al problema de seguridad de la información. Finalmente, después de haber recogido información fidedigna producto de una exhaustiva investigación, se concluyó que el Sistema de Gestión de Seguridad de la Información (SGSI) es un soporte importante que ayuda a organizar los procesos, controles y salvaguardas de la Unidad de Producción Hidráulica de la Central Hidroeléctrica Carhuaquero; y al mismo tiempo hace posible mantener la información bajo medidas de seguridad, garantizando su integridad, confidencialidad y autenticidad.

Dada la falta de mantenimiento en la parte interna de las tuberías forzadas de las Centrales Hidroeléctricas Huinco y Matucana, se considera que hay pérdidas de carga, los cuales tienden a reducir el rendimiento y la capacidad de producción de energía. Por lo cual se desarrolla el proyecto para verificar si las pérdidas de carga tienen alguna influencia sobre el mantenimiento de las centrales para lo cual se debe hacer un análisis teórico y económico en los diferentes tramos de tubería y encontrar la mejor alternativa sobre el pintado y limpieza de las tuberías forzadas. / Tesis

En la zona andina del Perú se viene incentivando la construcción de pequeñas centrales hidroeléctricas como medida ante la falta de redes de conexión eléctrica convencionales, aprovechando el gran potencial de generación energética de una región rica en recursos naturales renovables. A pesar del apoyo del gobierno para el financiamiento de este tipo de proyectos, la limitada información con la que se cuenta orientada a maximizar los beneficios de la inversión es actualmente un problema que acarrea la industria eléctrica nacional. En esta investigación se busca identificar el material de construcción para tuberías forzadas en pequeñas centrales hidroeléctricas que optimice los procesos de construcción y producción de energía, mediante un enfoque económico. El caso de estudio propuesto para el análisis corresponde a la pequeña central hidroeléctrica Mantaro, en el departamento de Huancavelica. La metodología expuesta a continuación se basa en la determinación del diseño óptimo de las tuberías forzadas para cada uno de los materiales propuestos (acero, refuerzo con fibra de vidrio y polietileno de alta densidad) y los costos relacionados a la construcción de las tuberías y energía producida en la planta. Los resultados de la investigación sentarán un precedente sobre el desempeño de distintos materiales de tuberías forzadas en centrales hidroeléctricas de características similares, facilitando la toma de decisiones al momento de elegir una alternativa que permita el aprovechamiento de la central de manera eficaz y se traduzca en un mayor ahorro de capital.

El presente documento presenta mi experiencia profesional como asistente de consultoría para el diagnóstico estratégico para una empresa hidroeléctrica en la empresa consultora GĚRENS. En particular, en esta experiencia profesional la investigación cualitativa y cuantitativa en la consultoría es relevante para el sustento de los resultados para el diagnóstico externo e interno de una empresa. Finalmente, mi trabajo como asistente de consultoría se centró en el análisis macroeconómico y microeconómico del sector de generación eléctrica, sistematización y análisis de información cuantitativa y cualitativa secundaria del sector de generación eléctrica a nivel internacional y nacional; búsqueda y determinación de las principales tendencias del sector de generación eléctrica; la elaboración y análisis de los grupos de interés y grupos estratégicos; y redacción del informe.

El presente trabajo de tesis tiene como objeto el diseño de la presa Sión I, ubicada en la localidad de Sión, provincia de Mariscal Cáceres, departamento de San Martín, Perú. El “Consorcio Energético El Tucán S.A.” es el responsable de un proyecto generación hidroeléctrica en la localidad de Sión, el cual consta de un parque industrial con tres presas, las cuales utilizarán la energía de altura de agua, con la que contasen sus respectivos embalses, para generar energía eléctrica de potencia instalada de 3.4 Megawatts cada una, mediante el movimiento de turbinas. La primera de estas tres presas, Sión I, ubicada más aguas arriba de todas, es sobre la que versa este trabajo de tesis y respecto a la cual se va a desarrollar su diseño. Es necesario acotar que el alcance del presente trabajo es únicamente sobre el cuerpo de presa, incluyendo sus estructuras hidráulicas, mas no otros elementos útiles; como, por ejemplo, tuberías forzadas, turbinas, chimenea de equilibrio o casa de máquinas. Además, por temas contractuales entre el “Consorcio Energético Tucán S.A.” y su cliente, el Estado Peruano, se define que el material a utilizarse para la construcción de la presa es de concreto y que la tipología de esta sea de gravedad. Para el diseño del proyecto, se utiliza la norma peruana y otras extranjeras, principalmente la española, ello debido a la formación académica del autor. Cabe resaltar que la normativa local no es totalmente aplicable a todos los aspectos de diseño y que la normativa foránea mencionada cumple con los requisitos básicos para el dimensionamiento; además de ser fiable para su uso en estructuras hidráulicas en el Perú. Mucha información no es posible de obtenerse, sea por su costo económico o por la dificultad para hacer las diferentes pruebas y ensayos de campo; sin embargo, el “Consorcio EnergéticoTucán S.A.” proporciona muchos estudios básicos que se verán plasmados en el siguiente trabajo. Estos estudios son los siguientes: geotécnico, geológico, topográfico, medio ambiental y de calidad de agua. Otros se han conseguido a través de informes o datos históricos de instituciones gubernamentales peruanas. El resultado del trabajo de tesis es el de una presa de gravedad de concreto vibrado, de talud vertical en su paramento aguas arriba y de talud 0.8H:1V en su paramento aguas abajo, con cota de NMN (Nivel Máximo Normal) de 525 msnm, cota de NAP (Nivel de Avenida del Proyecto) de 526.78 msnm, cota de NAE (Nivel de Avenida Extrema) de 527.70 msnm, cota de coronación igual a 529.30 msnm, cota del lecho del río (zona crítica) de 498 msnm, el contacto presa-cimiento tiene una pendiente horizontal y está a la cota de 494 msnm y la galería perimetral en la cota de 500 msnm. La altura de presa desde la cimentación hasta el labio del aliviadero es de 31.00 metros y tiene un volumen de embalse de 3.21 hectómetros cúbicos; la altura desde la cimentación hasta la coronación es de 33.70 metros y la base de la presa tiene una longitud de 27.14 metros. El volumen total de la presa es de 12,411.56 metros cúbicos de concreto. Las estructuras hidráulicas con los que cuenta son los siguientes: i) aliviadero de descarga, ubicada en la zona central de la presa con toma de flujo central, de perfil tipo Creager, que coincide la cota de su labio con el NMN. Su embocadura se encuentra en el paramento aguas arriba; el canal de descarga, en el paramento aguas abajo, con igual talud que dicho paramento y finaliza su estructura en un lecho amortiguador tipo II de cota 495.80 msnm que restituye el flujo de agua a su cauce natural (cota 498 msnm); ii) desagües de fondo, cuya cota de embocadura es 503 msnm; cota de desembocadura, a 501 msnm, con 2 tuberías de 800 milímetros de diámetro, longitud de 21 metros y dos válvulas tipo Bureau; iii) la toma de agua de 44 metros (al tratarse de una conducción de kilómetros, solo se toma esta dimensión para el cuerpo de presa), 2.00 metros de diámetro, cota de embocadura a 518 metros y cota de desembocadura a 500 metros en la casa de máquinas; iv) ataguía para desvío del río, la cual es constituida de materiales sueltos (arcillas, limos y margas), tiene una altura de 10 metros, cota de coronación de 522 msnm, talud aguas arriba 2H:1V, talud aguas abajo 1.5H:1V, ubicado aproximadamente 200 metros aguas arriba de la presa Sión I, con una tubería de 1,800 milímetros de diámetro cuya embocadura a cota 521 msnm y desembocadura a cota 495 msnm y, finalmente, v) bypass en cada desagüe de fondo para el caudal ecológico de 190 mm de diámetro. La funcionalidad del diseño de la presa responde, principalmente, a estudios hidráulicos, apoyado de tensionales y estructurales; estos últimos de gran relevancia porque el Perú es un país con frecuente actividad sísmica, por lo que la estructura debe someterse a diferentes situaciones producto de combinaciones de solicitaciones (acción que afecta a la presa estabilizándola o desestabilizándola); y, así mismo, satisfacer ciertos coeficientes de seguridad, que aseguren no haya deslizamiento ni vuelco. El diseño de la presa Sión I es entonces el inicio de un proyecto para la electrificación de una zona rural en el departamento de San Martín. Una infraestructura de esta relevancia muestra cómo la región se muestra como un polo de desarrollo social y económico, por su diseño y lo que significa su funcionalidad en una zona rural de la zona geográfica de la Selva en el Perú, en otros momentos relegada, sea por problemas civiles internos de pasadas décadas o su lejanía a ciudades con mayor desarrollo, por lo que la ingeniería tomaría un rol importante para la mejoraría de los servicios que se presten, directamente relacionado a la mejoría de la calidad de vida. / The current thesis has got the scope of discuss about the design of the dam Sión I, located in Sión town, Mariscal Cáceres province, San Martín state, Perú. “Consorcio Energético El Tucán S.A.” is the responsible of a hydroelectric generation project in Sión town, which is about an industrial park with three dams. They use the head water of their reservoirs to become it into electrical energy of installed power of 3.4 Megawatts each one through the turbines movement. The first of the three dams, Sión I, which is the most upstream of them, is the theme of this thesis work and the one which is going to developed its design. It is necessary to limit the scope of the current document, that it is actually only the body dam, including its hydraulic organisms and not others elements, that could be useful in hydroelectric generations, like pressured pipe, turbines or machines house. In addition, because of the contract between “Consorcio Energético Tucán S.A” and its customer, the Peruvian Government, the design of the dam is a concrete gravity dam. For the design of this project, it is going to be use peruvian regulations in addition to foreign regulations, principally spanish ones because of the academic formation of the author. Furthermore, local regulations are not totally applied in all design phases and the foreign one mentioned satisfies basic requisites and is reliable for its use in hydraulic structures in Peru. Not enough data is possibly to obtain, because of economy cost or difficulty to get field tests and trials; however, “Consorcio Energético El Tucán S.A.” provides basic studies. Those ones are the followings: geotechnical, geologist, topographical, environmental and of water quality. Other studies were got by reports and historical data of peruvian governmental institutions. The result of this thesis is a concrete gravity dam, with vertical slope in the upstream parament and 0.8H:1V slope in downstream parament, which Maximum Normal Level is at 525 masl (meters above sea level), Project Avenue Level is at 526.78 masl, Extreme Avenue Level is at 527.70 masl, structural coronation is at 529.30 masl, altitude of river bed is at 498 masl (critical zone), contact dam-foundation has a horizontal slope and it is at 494 masl and perimeter gallery is at 500 masl. The altitude of the dam from foundation to the spillway lip is 31 meters and the reservoir volume is 3.21 cubic hectometers; the altitude from foundation to coronation structure is 33.70 meters and the dam base has a length of 27.14 meters. The total volume of the dam is 12,411.56 cubic meters of concrete. The hydraulic organisms are the followings: i) discharge spillway, a central one with central flow outlet, Creager profile ,whose spillway lip matches altitude with the Maximum Normal Level, inlet is in upstream parament, discharge channel in downstream parament, equal slope that in downstream parament and ending its structure it has an energy dissipater element which is at 496 masl and has the assignment of return the flow of water to the natural channel (river, 498 masl); ii) bottom drain, whose inlet is at 503 masl and outlet is at 501 masl, with two 800 millimeters diameter pipes, length of 21 meters and two Bureau valves (per each pipe); iii) water intake has got a length of 44 meters (actually its length is some kilometers, but it is taken this dimension because is only in the dam), 2 meters diameter, inlet is at 518 masl, outlet is at 500 masl; iv) cofferdam for the deviation of the river is an earthfil dam (made of clays, silts and marls), it is got an altitude of 10 meters, coronation is at 522 masl, upstream slope is 2H:1V, downstream slope is 1.5H:1V, approximately located 200 meters upstream of the dam, 800 mm diameter pipe which inlet is at 521 masl and outlet at 495 masl and, finally v) a bypass pipe in each bottom drain pipe for the ecological flow with a 190 millimeters diameter. The functionality of the design responds principally to hydraulic studios supported by stresses and structural studies. The last ones have a great relevance because Perú is a country with frequent seismic activity, so it is necessary to subject the infrastructure to several situations, which are combinations of solicitations (action that affect the dam stabilizing or destabilizing) and satisfy some security coefficients, that ensure it is not going to slide or overturn. The design of the dam Sión I is the beginning of a project to electrification of a rural zone in San Martín state. An infrastructure such as important as dam Sión I shows the region like a social and economic development pole, because of its design and the meaning of its functionality in a rural geographical zone of peruvian forest, in other times relegated, actually because of civil internal problems of past decades or its so far location to more developed cities, so the engineers works take an important role in the improvement of basic provided services, which are directly linked to a improve the people quality life.

Actualmente, los sistemas de monitoreo remoto son implementados por aquellas empresas que necesitan conocer el estado y funcionamiento de sus equipos, se encuentran en zonas alejadas o en lugares de difícil acceso con el fin de desarrollar acciones preventivas frente a problemas futuros. En particular, una mini central hidroeléctrica, es una instalación en zona alejada donde la energía del flujo de los ríos es transformada en energía eléctrica a través de distintos procesos. Con el fin de asegurar el buen funcionamiento de sus equipos y la calidad de su servicio de generación, es necesario el monitoreo constante de los estos parámetros: voltaje, corriente, frecuencia, potencia y nivel de caudal. Por la lejanía de la instalación se sugiere un enlace vía la red de telefonía celular. El objetivo de esta tesis es el diseño y la implementación de un sistema de monitoreo de parámetros eléctricos y fluvial para una mini central hidroeléctrica, empleando la tecnología GSM. La visualización de estos parámetros permitirá tomar acciones preventivas a problemas futuros o acciones correctivas frente a problemas actuales. Luego de implementar el sistema de monitoreo para la mini central hidroeléctrica de Santa Leonor se observó el cumplimiento de los objetivos iniciales tales como el envío de datos en tiempo real, la visualización interactiva de las gráficas en la página web o en la App del celular, así como los mensajes de alerta frente a cortes o reconexiones en la central. Finalmente se concluye que el sistema de monitoreo basado en la tecnología GSM es una opción viable y económica frente a otras tecnologías para la supervisión remota de datos.

El ingreso del Perú a mercados internacionales dinamizó la economía de servicios y productos, tal como lo refleja el incremento del PBI en 86% entre 2003 y 2013; en consecuencia, el consumo de recursos energéticos aumentó en 92% para electricidad [Plan Energético Nacional 2014 - 2025]. Un proyecto de inversión en generación eléctrica tiene por finalidad suministrar energía; esto involucra la planificación integral de aspectos administrativos y técnicos con la finalidad de obtener la concesión definitiva del proyecto. La parte administrativa se tramita ante entidades oficiales; los requerimientos técnicos se reúnen en los términos de referencia de un Estudio de Factibilidad. En ese sentido, la Tesis se orientó al desarrollo de un Estudio de Prefactibilidad de un proyecto de pequeña central hidroeléctrica (PCH) en la Región Pasco, a fin de promover la inversión en proyectos de generación hidroeléctrica. El aprovechamiento comprende los recursos hídricos de la microcuenca Quebrada Raymondi, afluente de la subcuenca del Río Paucartambo por la margen derecha; se abordó los siguientes capítulos: En el Primer Capítulo, Generalidades, se presentó la justificación del estudio, y los objetivos de la Tesis. En el Segundo Capítulo, Fundamentos de Generación Hidroeléctrica, se expuso las bases teóricas de la generación hidráulica de una PCH, y su relación con estudios básicos del área del Proyecto. En el Tercer Capítulo, Zona de Estudio, se delimitó la ubicación geográfica del recurso hídrico en aprovechamiento, y las vías de acceso desde la Capital. El Proyecto se ubica en el distrito y provincia de Oxapampa; el accede se realiza por vía terrestre, aproximadamente a 280 km de Lima. En el Cuarto Capítulo, Estudio de Mercado Eléctrico, se identificó la producción de energía nacional en relación con la energía requerida por fuente no convencional, y se hizo una proyección de la energía requerida y de la tarifa eléctrica para el proyecto. Se proyectó que la energía requerida para una quinta Subasta RER sería 456.6 GW-h, a 45.5 US$/MW-h como tarifa de venta de energía para centrales mini hidráulicas. En el Quinto Capítulo, Evaluación de Geología, permitió identificar que la margen izquierda posee las condiciones geotécnicas suficientes para emplazar la central (no Karst, cavernas de disolución). En el Sexto Capítulo, Evaluación de Hidrología, se calculó la disponibilidad hídrica superficial de la Quebrada Raymondi en la sección de captación del Proyecto. La precipitación total multianual es 1,781 mm; el caudal medio multianual es 5.6 m3/s, En el Sétimo Capítulo, Potencial Hidroeléctrico, se estableció el caudal instalado en la PCH, y se calculó la producción de energía y el factor de planta del Proyecto. El caudal de diseño es 2.7 m3/s y un mínimo de 0.25 m3/s, con 10.7 MW de potencia instalada y 82.0 GW-h/año. En el Octavo Capítulo, Estudio de Alternativas, se realizó una evaluación técnico-económica de esquemas hidráulicos de las obras civiles del proyecto. El estudio de reveló que el mejor esquema es la Alternativa A-1, por tener el costo de oportunidad más bajo para producir energía eléctrica, con 116.8 US$/MW-h. En el Noveno Capítulo, Ingeniería Básica, se efectuó el diseño de ingeniería hidráulica de las componentes civiles del Proyecto. El arreglo comprende obras de captación en superficie, bocatoma alpina de 2.7 m3/s y una nave de desarenación de 22.0 m de longitud; obras de conducción a pelo libre de 3,135 m de longitud, y salto neto aprovechable de 432.3 m; y obras de generación, por una turbina Pelton y canal de restitución. En el Décimo Capítulo, Evaluación Socio-Ambiental, se identificó el área de influencia y el medio físico, biológico y económico del Proyecto. El área de influencia directa es de 77.4 Ha; dada la modalidad de aprovechamiento central run-of-river y la capacidad de la central (10.7 MW), se expedirá la certificación ambiental para la categoría I. En el Décimo Primer Capítulo, Presupuesto, se estimó los costos de inversión (capex) para la concesión definitiva y puesta en marcha del Proyecto. El costo del Proyecto asciende a 17.2 millones US$, equivalente a un ratio de inversión de 1.9 millones US$/MW instalado. En el Décimo Segundo Capítulo, Análisis Económico y Financiero, se evaluó la rentabilidad económica de invertir en el Proyecto, tanto con capital propio como con apalancamiento de una entidad bancaria. La evaluación comprobó que con capitales propios el Proyecto sería una inversión atractiva, ya que alcanzaría un VAN de 3,520,886 US$ y TIR de 18.3%; en caso de apalancarlo con endeudamiento bancario, mejoraría las ganancias con un VAN de 8.823.439 US$ y TIR de 24.8%. En el Décimo Tercer Capítulo, Conclusiones y Recomendaciones, se reflexionó sobre los objetivos logrados en el desarrollo de la Tesis, y las recomendaciones pertinentes para futuros estudios del Proyecto.

La presente investigación es acerca de la metodología constructiva aplicada en la construcción de la pantalla de concreto armado en la central hidroeléctrica de Chaglla mediante el uso de encofrado deslizante. El documento explica como antecedente, la importancia de una pantalla de concreto armado en la elaboración de una presa. Posterior a eso, busca dar como una solución a este trabajo, el uso de una regla deslizante (variante de encofrado deslizante) afín de obtener mejores resultados que utilizando un encofrado convencional. Se muestran los ensayos preliminares que permiten mostrar el comportamiento del concreto durante su colocación. A su vez, se muestra un ensayo de modelo reducido que permite conocer los inconvenientes y el uso que tendrá la regla durante su uso. Se detalla el proceso de ejecución realizado durante la construcción de la pantalla. Por otra parte, se indican los metrados incurridos en la ejecución de esta actividad. Mediante los metrados y las partidas de precios unitarios se mostrarán los costos incurridos en los trabajos para la construcción de la pantalla de concreto de la presa. Con los rendimientos y metrados se obtendrá un tiempo estimado de ejecución. El cual permitirá compararlo con el tiempo real para comprobar la eficiencia del sistema utilizado. La investigación también indicará los imprevistos ocurridos durante la ejecución de esta obra. Luego, se realizará una comparación entre el sistema adoptado en la presa de la Central Hidroeléctrica de Chaglla con el sistema adoptado en la presa del proyecto Trasvase Olmos, dado que ambas pantallas de concreto cuentan con similares características. Lo cual permitirá conocer los ahorros monetarios que hacen que el uso del sistema aplicado en Chaglla sea factible. Finalmente, después de toda la investigación se mostrarán las conclusiones y recomendaciones aprendidas de este sistema constructivo