Diseño de Central Hidro Electrica Canchallo

“EXPEDIENTE “EXPEDIENTE TÉ CNICO DEFINITIVO”

MEMORIA DESCRIPTIVA

CENTRAL HIDROELÉCTRICA CANCHAYLLO

MEMORIA DESCRIPTIVA OBRAS CIVILES

DISTRITO PROVINCIA REGIÓN

: CANCHAYLLO : JAUJA : JUNIN

Abril – 2012

CENTRAL HIDROELECTR HIDROELECTRICA ICA CANCHAYLLO

ABRIL 2012


MEMORIA DESCRIPTIVA

MEMORIA DESCRIPTIVA OBRAS CIVILES INDICE 1.0 INTRODUCCION 2.0

GENERALIDADES 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8

Objeto del Estudio Área de Influencia del Proyecto Ubicación Aspecto legal Comunicación y vías de acceso Clima Ecología Aspecto Económico y Social

3.0 ALCANCES DEL PROYECTO 4.0 DESCRIPCION DEL PROYECTO 4.1 4.2 4.3 4.4

Esquema General del Proyecto Características Generales de la Central El río Pachacayo Caudal de Diseño

5.0 TIPO Y UBICACIÓN DE ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13

Bocatoma Desarenador Sistema de Conducción Cámara de Carga Sistema de Alivio Túnel a baja presión Túnel blindado Chimenea de Equilibrio Caseta de Válvula Tubería de presión Casa de Máquinas Canal de Descarga y restitución Accesos

6.0 RELACIÓN DE PLANOS


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MEMORIA DESCRIPTIVA

MEMORIA DESCRIPTIVA OBRAS CIVILES INDICE 1.0 INTRODUCCION 2.0

GENERALIDADES 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8

Objeto del Estudio Área de Influencia del Proyecto Ubicación Aspecto legal Comunicación y vías de acceso Clima Ecología Aspecto Económico y Social

3.0 ALCANCES DEL PROYECTO 4.0 DESCRIPCION DEL PROYECTO 4.1 4.2 4.3 4.4

Esquema General del Proyecto Características Generales de la Central El río Pachacayo Caudal de Diseño

5.0 TIPO Y UBICACIÓN DE ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13

Bocatoma Desarenador Sistema de Conducción Cámara de Carga Sistema de Alivio Túnel a baja presión Túnel blindado Chimenea de Equilibrio Caseta de Válvula Tubería de presión Casa de Máquinas Canal de Descarga y restitución Accesos

6.0 RELACIÓN DE PLANOS


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MEMORIA DESCRIPTIVA

Estudio Definitivo de la Central Hidroeléctrica CANCHAYLLO (JAUJA – JUNÍN) JUNÍN) P = 2 x 2.632 MGW

A. OBRAS CIVILES MEMORIA DESCRIPTIVA 1.0

INTRODUCCIÓN El proyecto: “CENTRAL HIDROELECTRICA CANCHAYLLO ”, ha sido concebido para generar 5.264MW de Potencia (2 de 2.632MW). Es importante hacer notar que el sistema de transmisión asociado al proyecto ha sido configurado como resultado de un planeamiento previo que permitió establecer que la C.H. se implementaría y atendería principalmente al sistema de transmisión existente; Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN). El proyecto comprende principalmente, los diseños de las obras Civil-hidráulicas y del equipamiento equipamiento electromecánico, estimación de metrados, m etrados, análisis de precios unitarios de las partidas principales, así como el costo de inversión, cronograma de construcción, y el análisis económico y financiero financiero del proyecto hidroeléctrico hidroeléctrico propiamente dicho.

2.0

GENERALIDADES 2.1

OBJETO DEL ESTUDIO

El objeto del estudio es elaborar el proyecto de la “CENTRAL HIDROELECTRICA CANCHAYLLO ” a nivel definitivo, aprovechando el caudal y el salto hidráulico que presenta el río Pachacayo afluente principal del río Mantaro.


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“EXPEDIENTE TÉCNICO DEFINITIVO”

MEMORIA DESCRIPTIVA

2.2

ÁREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO

Está ubicado a 100mts aguas abajo de la confluencia de los ríos Cochas y Piñascochas, tributarios que dan origen al río Pachacayo, que es uno de los principales afluentes del río Mantaro en su margen derecha. La cuenca que será aprovechada por el Proyecto está comprendida entre las coordenadas de los siguientes vértices opuestos 418 713.441 E y 8 690 074.273 N 421 084.725 E, 8 693 757.450 N. En altitud, la cuenca Pachacayo abarca desde 3 730 msnm hasta los 5 600 msnm, es decir desde las cumbres en la cabecera de cuenca hasta la captación de la C.H. Canchayllo. Desde su naciente hasta la afluencia al río Mantaro; el río Pachacayo recorre 59 Kms, a lo largo del curso de río se presenta de fuerte a moderada pendiente. La cuenca se ubica dentro de la Región Alto Andina.

Se caracteriza fisiográficamente por presentar entre los 5 000 y 5 700 msnm (parte alta de la cuenca) zona cubierta de nevados y glaciares. Entre los 4 000 y 5 000 msnm, se ubican las Punas y los Páramos Andinos, que tienen un aspecto característico de praderas con suaves ondulaciones que crece generalmente una vegetación de pequeñas plantas herbáceas de carácter permanente (ichu). En esta zona se ubican las lagunas más importantes de la zona. Debajo de los 4 000 msnm se ubican los centros poblados más importantes: Canchayllo y Pachacayo.

2.3

UBICACIÓN

El Proyecto se ubica en el distrito de Canchayllo, provincia de Jauja, Departamento de Junín. La ubicación de la Casa de Máquinas en coordenadas UTM corresponde a 421 096.600 E y 8 693 767.625 N. Su altitud a nivel del espejo de agua en el canal de restitución es 3 639.356msnm y 3 726.636msnm el nivel de la Cámara de Carga. Todas las estructuras del proyecto de ubican en la margen derecha del Río Pachacayo.

CENTRAL HIDROELECTRICA CANCHAYLLO

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2.4

ASPECTO LEGAL

La producción y suministro eléctrico se enmarca en los siguientes documentos legales: a)

Ley de Concesiones Eléctricas Nº 25844 y su Reglamento,

b)

Resolución Directoral Nº 0325-2010-ANA-DARH del 11-11-10

c)

Ley de Recursos Hídricos Nº 29338

d)

Decreto Legislativo Nº 1002 de promoción de la inversión para la generación de electricidad con el uso de energías renovables.

e)

Decreto Supremo N° 012-2011-EM Nuevo Reglamento de la Generación de Electricidad con Energías Renovables.

2.5

COMUNICACIÓN Y VIAS DE ACCESO Vía Terrestre:

Lima - La Oroya – Pachacayo: 230 km, Asfaltado y en buen estado. Carretera Central.

Vía Terrestre:

Huancayo – Jauja- Pachacayo: 173 km, Asfaltado y en buen estado. Carretera Central.

Vía Terrestre:

Pachacayo – Canchayllo: 15 km, afirmado en regular estado

Para el ingreso de materiales, maquinaria y equipos: El viaje de Lima será por la carretera central hasta La Oroya, continuando por carretera asfaltada hasta Pachacayo, luego siguiendo las rutas indicadas líneas abajo hasta los lugares donde se proyecta construir las estructuras de la CH Canchayllo.

Accesos a las zonas de Construcción y Operación de Obras del Proyecto: A partir de la cual se continuará con un camino carrozable a construir a la: Bocatoma, inicio y final a los túneles y a la Cámara de carga.


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2.6

CLIMA

El clima es frígido, con precipitaciones pluviales durante los meses de todo el año, con disminución entre los meses de mayo a septiembre, siendo las características principales las siguientes: CONDICIONES AMBIENTALES

2.7

Altitud

: 3 640.23 hasta 3 730.00 msnm

Temperatura mínima

: 0 °C

Temperatura máxima

: 20°C

Temperatura promedio anual

: 10°C

Contaminación Ambiental

: Leve

Altitud Promedio

: 3 700 m.s.n.m.

Precipitación pluvial

: Sept -Abril: de 800 a 1 000 mm

GEOLOGÍA

En la cuenca media del río Pachacayo afloran rocas de naturaleza calcárea que constituye la formación Chulec – Pariahuanca (Ki-chp) y capas rojas de formación Casapalca (KsP-c) constituidas de areniscas y en sus faces lacustinas compuesta de rocas calizas de edad Finicretáceas a Paleógena. También afloran rocas intrusivas indeferenciadas asignadas al Neógeno de composición granodiorita – tonalítica.

2.8

ECOLOGÍA

De acuerdo a la Clasificación Ecológica del Perú, elaborada por el Dr. Joseph Tossi Jr., la cuenca del río Pachacayo presenta las siguientes formaciones ecológicas: Formación Nival (N/T) Por encima de los 5 000 m.s.n.m.


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Tundra pluvial Alpino Tropical (tp-AT) Se extiende entre los 4 300 y 5 000 m.s.n.m. Comprende la parte alta de la cuenca. La biotemperatura media anual es de 3,2ºC Páramo muy húmedo Sub Alpino Troical (pmh-SaT) Se ubica entre los 3 800 y 4 300 m.s.n.m. Comprende la parte media de la cuenca. Bosque húmedo Montano Tropical (bh-MT) Se extiende entre los 2 800 y 3 800 m.s.n.m. Comprende la parte baja de la cuenca. La biotemperatura media anual máxima es de 13.1 ºC y la media anual mínima de 7.3 ºC. De acuerdo a la Clasificación Ecológica del Perú, elaborada por el Dr. Joseph Tossi Jr., la cuenca del río Pachacayo presenta las siguientes formaciones ecológicas: Formación Nival (N/T) Por encima de los 5 000 m.s.n.m. Tundra pluvial Alpino Tropical (tp-AT) Se extiende entre los 4 300 y 5 000 m.s.n.m. Comprende la parte alta de la cuenca. La biotemperatura media anual es de 3,2ºC Páramo muy húmedo Sub Alpino Troical (pmh-SaT) Se ubica entre los 3 800 y 4 300 m.s.n.m. Comprende la parte media de la cuenca. Bosque húmedo Montano Tropical (bh-MT) Se extiende entre los 2 800 y 3 800 m.s.n.m. Comprende la parte baja de la cuenca. La biotemperatura media anual máxima es de 13.1 ºC y la media anual mínima de 7.3 ºC.


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2.9

ASPECTO ECONÓMICO SOCIAL

La mayor actividad económica en la cuenca es la ganadería complementada con la crianza de truchas (piscigranjas en los ríos o sistema de jaulas en las lagunas). El aprovechamiento hidroeléctrico actual en la cuenca es nulo. Existen rezagos de una pequeña central hidroeléctrica, aguas arriba de la localidad de Canchayllo que aproximadamente utilizaba un caudal de 0.50m3/s captados en la margen izquierda del río Pachacayo.

3.0

ALCANCES DEL PROYECTO Los alcances del proyecto abarcan todos los aspectos de la construcción de la Central Hidroeléctrica. En este volumen el proyecto cubre el diseño y las especificaciones técnicas para construcción de las Obras Civiles. De la Central Hidroeléctrica que comprende: Bocatoma, Sistema de conducción (canal y Túneles), Cámara de Carga, Vertedero de las demasías y conducción del Alivio-Limpia, Caseta de válvula, Tubería de Presión, Casa de Máquinas, Canal de Descarga o Restitución.

4.0

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

4.1

ESQUEMA GENERAL DEL PROYECTO La Central hidroeléctrica Canchayllo operará con las aguas del río Pachacayo, afluente del río Mantaro. Desde la Bocatoma se derivará un caudal de 7.70m 3/seg, hasta el Desarenador, habiendo considerado un porcentaje del 10% de este caudal para limpieza de partículas sólidas en épocas de avenidas. Del desarenador continúa el flujo de 7.00m3/s por el Sistema de Conducción hasta la Cámara de Carga. Para el sistema de conducción se tiene previsto la utilización de un canal rectangular de concreto armado (piso, muros y tapa losa), a media ladera y tres túneles; en una longitud total de 4 737.68m el que


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entrega el caudal a la Tubería de Presión. En la Cámara de Carga se tiene una cota de nivel de agua de 3 726.636msnm. De la cámara de carga parte la tubería de presión de 1.70m de Øi y 125.95m de longitud, conduciendo el caudal a presión a la casa de máquinas, en donde la tubería madre se ramifica en dos ramales que coinciden a dos grupos hidroeléctricos tipo Francis de 2.63MW c/u. Las turbinas Francis, moverán coaxialmente a su respectivo generador de 4.16 KV, 720 RPM, eje horizontal. Las aguas turbinadas finalmente serán desaguadas por el canal de descarga a una cota de 3 639.356msnm y luego devueltas mediante el canal de restitución al río Pachacayo a una cota de 3639.056 msnm. El salto bruto obtenido es de 87.28m, siendo el salto neto de 85.18m.


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4.2

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA CENTRAL La Central Hidroeléctrica Canchayllo, tiene las siguientes características principales: 

Bocatoma

: Derivación lateral con barraje mixto.



Sistema de Conducción

: 4,737.68mts de longitud. Canal rectangular de concreto fć = 210Kgr/cm2

Longitud de Túnel (3)

4.3



: 1,717.513mts.



Longitud canal a media ladera : 3,020.167mts.



Caudal de diseño

: 7.00m 3/s



Salto neto

: 85.18 m.



Tipo de turbinas

: Francis, 2 Unid.



Caudal de diseño de c/turbina

: 3.48m 3/s

EL RIO PACHACAYO 

Se ha determinado la precipitación media en la cuenca del río Pachacayo de cuya conclusión se estima en 844.0 milímetros.



La cuenca del río Pachacayo es una cuenca regulada desde el año 2 000 y la administración del recurso hídrico está a cargo de ELECTROPERU S.A. que dispone de una capacidad de almacenamiento de 70,0 MMC volumen que regula en el periodo de estiaje (junio – agosto) para afianzar la producción energética en las centrales hidroeléctricas del Complejo Hidroenergético del Mantaro.



Del Estudio Hidrológico de la cuenca Pachacayo se desprende el siguiente cuadro.


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MEMORIA DESCRIPTIVA

Año

Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Set.

Oct.

Nov.

Dic.

Prom.

2000

19.17

28.58

28.46

17.77

6.49

3.07

2.55

3.52

6.18

4.84

4.34

5.61

10.88

2001

21.04

19.41

36.87

11.31

4.04

2.86

2.20

1.98

2.65

2.65

4.83

6.76

9.72

2002

6.16

16.45

19.19

13.87

7.10

4.78

4.03

3.64

3.73

4.69

6.22

10.83

8.39

2003

14.04

19.89

33.89

13.23

8.42

7.46

4.78

5.54

3.93

4.31

9.60

8.45

11.13

2004

7.33

11.01

8.72

6.10

7.09

9.67

8.58

4.65

3.94

5.00

7.03

7.82

7.25

2005

12.56

9.90

12.21

9.34

5.60

3.16

2.45

2.60

2.47

3.63

3.69

3.67

5.94

2006

4.97

8.08

14.60

9.84

8.92

10.27

7.44

7.24

3.52

3.08

3.96

4.99

7.24

2007

9.65

11.52

18.73

17.62

9.81

12.12

9.72

7.25

5.95

4.87

4.07

3.79

9.59

2008

8.25

9.92

6.16

6.06

4.84

7.91

7.50

7.38

4.25

5.36

3.80

3.00

6.20

2009

5.73

11.73

14.64

14.78

6.02

4.73

4.00

7.31

6.16

6.44

7.77

14.31

8.64

2010

18.78

16.13

17.08

11.91

5.50

8.21

7.56

4.39

4.38

4.86

4.95

6.69

9.20

Prom.

11.61

14.78

19.14

11.98

6.71

6.75

5.53

5.05

4.29

4.52

5.48

6.90

8.56

Max.

21.04

28.58

36.87

17.77

9.81

12.12

9.72

7.38

6.18

6.44

9.60

14.31

11.13

Min.

4.97

8.08

6.16

6.06

4.04

2.86

2.20

1.98

2.47

2.65

3.69

3.00

5.94

Q95%

5.26

7.85

8.35

7.37

4.46

3.15

2.66

2.90

2.75

3.19

3.18

3.15

5.85

8.72

9.28

8.19

4.96

3.50

2.96

3.22

3.05

3.55

3.53

3.50

4.4

CAUDAL DE DISEÑO Caudal de diseño nominal: 7.00m3 /s 

El caudal de diseño es de Q = 4.20m 3/s que tiene una probabilidad del 73.63% de ser igualado o excedido.



El caudal de diseño es de Q = 5.20m 3/s que tiene una probabilidad del 63.17% de ser igualado o excedido.



El caudal de diseño es de Q = 7.00m 3/s que tiene una probabilidad del 47.94% de ser igualado o excedido

Caudal de diseño de Máximas Avenidas: 138.60m3 /s 

El caudal de diseño de Máximas avenidas determinado en el estudio para un período de retorno de 50 años es de 69.3m 3/s.



El caudal de diseño de Máximas avenidas determinado en el estudio para un período de retorno de 100 años es de 138.60m 3/s.


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5.0

TIPO Y UBICACIÓN DE ESTRUCTURAS A continuación se hace una breve descripción de cada una de las principales estructuras que conforman el esquema propuesto.

5.1 BOCATOMA Parámetros básicos de diseño -

La avenida máxima adoptada para el diseño del barraje es de 138.60m 3/s, caudal correspondiente a un periodo de retorno de 100 años

-

La estructura vertedora proyectada en el cauce del río Pachacayo, prevé el tránsito de la avenida máxima de diseño de 138.60 m 3/s mediante una operación combinada del barraje móvil (compuerta y canal de limpia), barraje fijo y muros de encauzamiento

-

El caudal máximo de diseño para derivación, se ha definido en 7.70m 3/s, para ser captado por rebose a través de dos ventanas, caudal total que incluye el caudal de limpia para realizar la operación de purga en el desarenador (10% del caudal máximo a turbinar)

-

Para atenuar el ingreso de sólidos de fondo y en suspensión a través de las ventanas de captación, se ha proyectado un canal de limpia gruesa frente a las ventanas de captación

-

El coeficiente de rugosidad de Manning (n) en el cauce natural se ha asumido igual a 0,045

Se precisa que la estructura de bocatoma se proyecta de concreto armado reforzado con elementos de enrocado, privilegiando el aspecto técnico frente a otras soluciones económicas, a fin de garantizar la estabilidad de la estructura y la operación del proyecto frente a ocurrencias de dinámica fluvial extraordinarias.


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Selección del tipo de captación Teniendo en cuenta que la obra de captación o bocatoma, por su trascendencia en la operación del Proyecto está identificada como una de las obras más importantes e incidentes en el éxito del sistema propuesto, es que resulta de vital importancia se garantice su correcto y oportuno funcionamiento, considerando que las consecuencias que podrían derivarse de una eventual falla son muy grandes, y pondría en riesgo la operación de todo el Proyecto. Razón por la cual el diseño de la estructura propuesta se proyecta de concreto reforzado, privilegiando el aspecto técnico antes que el aspecto económico, sobre otras soluciones de menor capacidad en términos de estabilidad frente a las mismas condiciones de presencia de la avenida máxima de diseño. Es importante también tener en cuenta, que siendo la bocatoma una estructura de un costo relativamente bajo con respecto al Proyecto integral, su performance sin embargo constituye el factor clave en el éxito del mismo. La captación está proyectada, para derivar en forma lateral y por la margen derecha un caudal de 7.70m 3/s de las aguas del río Pachacayo. La descarga máxima del río es de 138.60m 3/s. para un período de retorno de 100 años. El emplazamiento de la bocatoma proyectada se ha efectuado en un tramo recto del curso natural del cauce del río como se puede observar en los Planos. De acuerdo a las características morfológicas del río se ha estimado una profundidad de socavación general, para la descarga máxima de diseño, de 1.60 m, por lo que la profundidad mínima de cimentación se recomendó en 2,00 m. La bocatoma consiste en una estructura convencional de captación con barraje mixto, el fijo es del tipo greager de concreto armado en el nivel de la coronación 3,731.20msnm barraje fijo, componente principal de las obras de captación de 18.00 m de longitud, por 2.20m de alto en el frente de aguas arriba, proyectado en el cauce del río, que garantizará la condición de carga de agua frente a las ventanas de captación. Estará conformado de concreto reforzado, cuya cresta se desarrollará en función de la expresión, y = 0,50X 1,85/Hd 0,85, continuando aguas abajo en talud de 63º con la horizontal y la superficie estará revestida con mampostería de piedra de 0,25 m, de espesor.


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MEMORIA DESCRIPTIVA

Aguas abajo del barraje fijo, se ubica la poza disipadora de energía Se han ubicado muros laterales de encauzamiento en ambas márgenes del cauce y en la margen derecha dos ventanas de captación con su respectiva rejilla fina denominada también ventana de toma. La toma consta de dos ventanas de captación de 3.15m de base por 1.25 m de altura, con un alféizar de 0.85 m, protegida con una rejilla de 3.15 x 1.25 m, con platinas de acero de 0,01 m x 0,15 m con espaciamiento libre entre platinas de 0,04 m. Aspectos constructivos y materiales de construcción Estructura que se prevé, estarán conformados sus elementos principales de concreto reforzado, como muros y losas, con protección de enrocado, y diques con enrocado.

DESRIPIADOR Ubicado inmediatamente después de las Ventanas de captación y que funciona como sedimentador de material tipo ripio (Material máximo que pueda pasar por la rejilla fina), es de una sola nave y de lavado intermitente. Se ha dimensionado de tal manera que el caudal de diseño ingrese por estas ventanas al desripiador, pase por dos compuertas de regulación, luego al desarenador y al canal de conducción. Las medidas son de 11.67m de longitud y de 7.80 a 8.10 m de ancho, pendiente longitudinal de 3% y una profundidad efectiva de 2.57m, diseñada para decantar partículas mayores e iguales a 0,25 mm y una velocidad del agua de 0.33 a 0.81 m/s. El caudal de exceso que ha ingresado por el sistema de captación es evacuado hacía el río, por el aliviadero de demasías que es un vertedero de 11.67m. de longitud, y al final para la eliminación de los sedimentos se ubica para la purga o limpia, una compuerta de 0.60 m x 0.60 m. Ambas se evacuarán por un sistema de conducción hacia el río Pachacayo, obras de concreto con una pendiente de 0.01.


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5.2

DESARENADOR: Parámetros básicos de diseño El desarenador está conformado por dos naves y en cada nave se considera la mitad del caudal de diseño y en periodos de mantenimiento o limpia en avenidas estas pueden operar independientemente para las condiciones de caudal de diseño total.

Factores básicos de diseño y dimensionamiento El desarenador se ha diseñado para un caudal de 7.70m 3/s que es el que llevará la conducción antes del desarenador y luego el caudal saldrá 7.00m 3/s El desarenador permitirá sedimentar las partículas iguales o mayores de 0,6 mm de diámetro, para lo cual se requiere una velocidad de flujo de 0,34 m/s dentro del desarenador. Los factores básicos considerados en el diseño son el caudal y el diámetro máximo de partículas a retener.

Es importante también el control de la velocidad de flujo y

velocidad de caída del material sólido. Por la conducción Canchayllo puede conducirse 7.00m 3/s, en la época lluviosa debe suministrarse este caudal para que la central trabaje a su máxima capacidad, en la época lluviosa también el agua trae la mayor cantidad de sedimentos. Por ello se ha previsto dos (02) naves que pueden operar independientemente con la finalidad de efectuar

adecuadamente

las

operaciones

de

mantenimiento

y/o

limpieza

correspondientes. Para cumplir este propósito se ha proyectado instalar compuertas y ataguías a la entrada de cada nave para controlar el ingreso de agua a cada una de las naves. Asimismo, cada nave tiene una compuerta de purga. Se ha previsto proporcionar una pendiente longitudinal de 3,0% al desarenador, para facilitar la evacuación de sedimentos que serán retenidos.

Descripción de la estructura La estructura está conformada de las siguientes partes:


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MEMORIA DESCRIPTIVA

-

A las naves del desarenador se tiene una transición de ingreso de 3.00 m de longitud que permite el ingreso de agua desde el desripiador controlado por dos compuertas de 2.40m de ancho para cada una de las naves del desarenador, ampliándose hasta llegar a los 4.00m de ancho.

-

El desarenador, conformado por dos naves, cada una de 4.00 m de ancho y 24.50 m de largo. La superficie de fondo tiene una pendiente de 3,0% y una canaleta de 1.00 m de ancho y de altura variable de 0,00 m a 0.75m, a lo largo del desarenador a fin de facilitar la evacuación de los sedimentos depositados. Al final de la canaleta de cada nave se halla un orificio de 1.00 x 0.75m que empalma a un conducto cerrado y descargar luego al río Pachacayo mediante un canal de sección rectangular.

-

Un vertedero de 4.00 m de ancho ubicada en la salida de cada nave del desarenador, descargan a una poza de 8.50 x 5.10m, una reja y control de ingreso de caudal de 5.00 x 2.92mts y una transición de 5.00m a 2.10 m de ancho y de 2.49 m de longitud que une con el canal de conducción de 2.10 m de ancho libre.

Aspectos constructivos y materiales de construcción -

Al igual que la bocatoma Canchayllo no se tendrá problemas de disponibilidad de materiales para la construcción. Los materiales para los agregados de concreto provienen de las mismas canteras que para la bocatoma.

5.3

SISTEMA DE CONDUCCIÓN El sistema de conducción tiene el siguiente esquema: Canal Rectangular: Tramo inicial por la margen derecha del Rio Pachacayo mediante canal rectangular a partir del km 0+000 o final de la transición hasta el km 0+786Km e inicio del 1er túnel. (786.00mts) 1er Túnel: Conducción que recorre dentro del túnel tipo baúl de la Progresiva 0+786 a la 1+132.90Km o final del 1er Túnel. (346.90mts)


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MEMORIA DESCRIPTIVA

Canal Rectangular: Conducción a media ladera de la Progresiva 1+132.90 a la 2+513.90Km e inicio del 2do túnel. (1,381.00mts) 2do Túnel: Conducción que recorre dentro del túnel tipo baúl de la Progresiva 2+513.90 a la 3+459.15Km o final del 2do Túnel. (945.25mts) Canal Rectangular: Conducción a media ladera de la Progresiva 3+459.15 a la 4+273.817Km e inicio del 3er túnel. (814.167mts) 3er Túnel: Túnel a baja presión: Conducción que recorre dentro del túnel tipo baúl de la Progresiva 4+312.317 a la 4+671.19Km (358.873m) Túnel a baja presión blindado: Conducción circular que recorre dentro del túnel tipo baúl de la Progresiva 4+671.19 a la 4+737.68Km (66.49mts) La construcción se hará conforme a los Planos.

CANAL RECTANGULAR A MEDIA LADERA Y TUNEL: CANAL RECTANGULAR Caudal de diseño: 7.00m3/s


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MEMORIA DESCRIPTIVA

Caudal de diseño:

7.00m3/s

Sección =

2.10 * 2.40mts

Paredes, piso y tapa-losa de espesor = 0.20mts Borde libre

=

0.29mts

TÚNEL CON CANAL RECTANGULAR REVESTIDO Caudal de diseño: 7.00m3/s Sección del Túnel: Tipo Baúl

Base =

2.10+0.20+0.20=2.50mts

Altura =

0.20+1.91+1.25=3.36mts (3.40mts)

Canal Inscrito al túnel Con revestimiento de concreto, paredes y piso y con un espesor de 0.20mts

TÚNEL A BAJA PRESIÓN EL INICIO Circular de 2.10mts de diámetro TÚNEL A BAJA PRESIÓN Resto del túnel que no haya requerido entibado: Piso de losa, paredes y bóveda será revestido con un chocrete de 5cms de espesor como mínimo. Túnel que haya requerido el entibado: Piso de losa, paredes (cuyos astiales deben haber sido ejecutados con concreto 210 Kgr/cm2 ) y luego se revestirá con concreto hidráulico de 210Kgr/cm2 y con un espesor de 0.10mts (de tal manera que quede una longitud libre de 2.10mts) y de igual manera la bóveda será revestido.


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TÚNEL BLINDADO Ø interior del blindaje 2.10mts e inyección de concreto de contacto. Se conectará luego de una curva a la CHIMENEA DE EQUILIBRIO, tramo recto, cono de reducción, caseta de válvula y la tubería de presión propiamente. Longitud Total:

4 737.68mts

Longitud del canal a media ladera: 3,020.167mts Longitud total del túnel:

5.4

1,717.513mts

CAMARA DE CARGA Parámetros básicos de diseño La cámara de carga se ha diseñado para un caudal nominal de llegada de la conducción 7.00 m 3/s, las dimensiones de la estructura además de funcionar como desarenador terminal para sedimentar cualquier material mayor de 0,6 mm, almacenará un volumen de 362.42 m 3.

Factores básicos de diseño y dimensionamiento Los factores básicos de diseño son: Crear un volumen de almacenamiento de agua que permita satisfacer un arranque instantáneo de las turbinas Mantiene sobre el túnel a baja presión una altura de agua suficiente para evitar la entrada de aire a ella Desaloja las aguas en demasías cuando no opera la turbina o cuando el caudal de agua consumido por el equipo turbina – generador fuera inferior al de diseño Proporciona la conexión necesaria del sistema de conducción al túnel y a la tubería de presión Esta estructura decantará partículas de diámetros mayores a 0, 6 mm con una velocidad de sedimentación de 0,31 m/s


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MEMORIA DESCRIPTIVA

Descripción de la estructura La estructura está conformada de las siguientes partes: -

En el sector: Llegada del sistema de conducción Canchayllo ubicada en la progresiva 4+273.817km

-

Un aliviadero lateral de demasías de 20.60 m de longitud permite la evacuación de hasta 7.00 m 3/s desde una cota de corona de rebose de 3 725.83 m.s.n.m. y será evacuada por un canal

-

Una transición de ingreso de 6.50 m de longitud, que permite el ingreso de agua desde el canal de conducción de 2.10 m de ancho hacia la nave de 5.00m

-

El desarenador terminal conformado por una nave de 5.00m de ancho, una longitud de 32.00m y 3.70m de altura. La superficie de fondo tiene una pendiente de 3.00 %. Y, descarga por medio de una compuerta de 1.50 x 0.65mts.

-

La capacidad volumétrica de esta estructura en su conjunto es suficiente para suministrar al túnel a baja presión los requerimientos de los déficit de agua que ocurre cuando las maquinas absorben momentáneamente un caudal mayor que el conducido en este instante por el canal aductor, sin peligro de descubrir la boca de ingreso al túnel y de que ingrese aire por ellas al disminuir el nivel del agua en el tanque.

La cámara de carga propiamente dicha: -

Estará diseñada para evitar la formación de remolinos o depresiones que produzcan la entrada de aire a la tubería. El Nivel de agua está a 3 726.636msnm y borde libre de 0.80m

-

Para evitar la entrada de material flotante se ha previsto una rejilla metálica de 2.50 x 3.50m, con platinas de 8 x 100 mm, espaciado centro a centro 40 mm, y montada con un ángulo de 72º respecto con la horizontal. La rejilla tendrá el propósito de evitar el ingreso de sólidos flotantes que pudiera arrastrar el agua.


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MEMORIA DESCRIPTIVA

-

Este último elemento además de la compuerta de fondo de la cámara de carga (1.50 x 0.65mts) están provistos de sus respectivas losas de operación las que cuentan con barandas de fºgº para protección de las personas.

-

Para una mejor operación en estas losas se contará con escaleras gato en los lugares que se especifican en los planos y en los donde la supervisión estime necesario.

Aspectos constructivos y materiales de construcción Existen las condiciones adecuadas para llevar adelante la construcción de la obra sin inconvenientes. Al igual que para todas las obras del proyecto, las canteras para agregados de concreto son las mismas que se indican. Los muros, losas de piso, losa de maniobra de compuerta y canal vertedor serán de concreto armado fć = 20 Mpa, acero de refuerzo fy = 4 200 kg/cm 2.

5.5

SISTEMA DE ALIVIO DE LAS DEMASÍAS Descripción de la estructura El canal de alivio o demasía se inicia luego del vertedero de la cámara de carga consta: TUBERÍA ENTERRADA: Primer tramo de tubería enterrada de Ø 1.50mts, perpendicular a la Cámara de carga de 8.102mts horizontal y 14.37mts al codo de cambio de dirección. Segundo tramo: de 6.71mts hasta un cono de reducción de 1.50 a 0.95mts y de longitud 1.50mt. luego un tamo recto de 58.505mts de longitud y Ø 0.95mts. Tercer tramo: de 57.52mts de longitud y Ø 0.95mts. Cuarto tramo: de 157 0.95mts y 3.707mts de longitud y entrega a un colchón de amortiguación.


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COLCHÓN DE AMORTIGUACIÓN: Estructura de concreto armado, compuesto de: Colchón propiamente: Transición y entrega de 4.50mts, 10.00mts de largo, 2.85mts de ancho, luego una caída de 3.63mts con su respectivo colchón de 10.00mts y un canal de descarga al río de 2.85 x 1.18mts de sección y s= 0.0035 y que cruza la carretera mediante un puente.

Parámetros básicos de diseño El sistema de conducción de las demasías se ha diseñado para un caudal de evacuación de hasta 7.00m 3/s, vertedero y canal de evacuación de las demasías mediante tubería enterrada. Por el mismo sistema en la parte terminal se deba de desalojar las aguas de purga o limpia de los sedimentos acumulados .

Aspectos constructivos y materiales de construcción La tubería enterrada será metálica de acero ASTM A-36 o EPG-24 (Siderperú) Los muros, losas de piso del canal vertedor, caja de toma y el canal de purga, así como los colchones de amortiguación de energía serán de concreto armado fć = 210 kg/cm 2, acero de refuerzo fy = 4 200 kg/cm2.

5.6

TÚNEL A BAJA PRESIÓN Parámetros básicos de diseño El sistema de conducción a baja presión (Túnel) se ha diseñado para un caudal de de conducción de hasta 7.00m 3/s, una pendiente de 0.001 y completamente lleno.

Factores básicos de diseño y dimensionamiento Los factores básicos de diseño son: Conducir un volumen de 7.00m 3/s


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Descripción de la estructura Sección transversal tipo Baúl, en la forma que indica el siguiente esquema Los parámetros geométricos del túnel son muy variables. En forma promedio podemos indicar lo siguiente: Longitud

4 08.873 m

Ancho

2.50 m.

Altura hastial

1.91 m.

Altura de bóveda

1.25 m.

Altura total

3.40 m.

Rugosidad

n=0.018

Pendiente Promedio

s=0.001

Aspectos constructivos y materiales de construcción Existen las condiciones adecuadas para llevar adelante la construcción de la obra sin inconvenientes. Al igual que para todas las obras del proyecto, las canteras para agregados de concreto son las mismas que se indican. Losas de piso en toda su longitud, los astiales, muros de revestimiento y bóvedas serán de concreto armado fć = 20 Mpa, acero de refuerzo fy = 4 200 kg/cm 2. Los revestimientos en rocas tipo II y III serán tipo Shocret de 10cms de espesor.

5.7

TÚNEL BLINDADO Parámetros básicos de diseño El sistema de conducción a baja presión (Túnel blindado) se ha diseñado para un caudal de

de conducción de hasta 7.00m 3/s, una pendiente de 0.001 y

completamente lleno.

Factores básicos de diseño y dimensionamiento Los factores básicos de diseño son:


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Conducir un volumen de 7.00m 3/s

Descripción de la estructura Sección transversal tipo circular de Ø 2.10mts, en la forma que indica el siguiente esquema Los parámetros geométricos del túnel excavados son muy variables. En forma promedio podemos indicar lo siguiente: Longitud

56.49m

Ancho

2.50 m.

Altura total

2.50 m.

Rugosidad

n=0.012

Pendiente Promedia

s=0.001

Aspectos constructivos y materiales de construcción Existen las condiciones adecuadas para llevar adelante la construcción de la obra sin inconvenientes. Al igual que para todas las obras del proyecto, las canteras para agregados de concreto son las mismas que se indican. Losas de piso en toda su longitud , e inyección luego de instalar el tubo de acero de ¼” de espesor y Ø 2.10mts

5.8

CHIMENEA DE QUILIBRIO Al final del túnel se tiene una chimenea de Equilibrio con las siguientes características: Diámetro promedio Nivel de la cota superior de la Chimenea

2.10mts 3 731.50msnm

Los cálculos realizados nos muestran la altura y diámetro y se ha planteado una inclinación de 31º 36`40” de tal manera obtener una mayor sección horizontal.


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a).- Área mínima de la Chimenea de Equilibrio Si inclinamos la chimenea existente en 3 1º36´40” se obtiene un espejo de agua de ancho (diámetro):

D

Chimenea  decálculo



D

Cimeneaexistente

Cos 31

2.10



Cos 31



4.00

m

Con esto se logra que al área del espejo de la Chimenea inclinada, tenga un área:

A

Chimenea

 D 

2

2

4

 *1.46 

4



3.46 m2

Se concluye que el área efectiva es mayor que la crítica Niveles de operación de la Chimenea: Nivel de Operación Estático:

3 726.64msnm

Nivel de Operación Normal:

3 724.54msnm

Nivel de Operación Máxima teórica:

3 729.53msnm

Nivel de Operación Máxima de Seguridad:

3 731.44msnm

Aspectos constructivos y materiales de construcción El diámetro determinado es 1.70 m. y un espesor de ¼” (0.0064m) La tubería será construida de plancha de acero estructural que cumpla con las normas de Siderperú PG-E-24 equivalente a las normas ASTM-A36. La fabricación se ceñirá a lo indicado en los planos del proyecto, especificaciones técnicas y normas al respecto. La unión de los tubos será mediante soldadura eléctrica y la unión con la válvula de admisión de cada turbina será mediante bridas. Se ha previsto fijarlos a la pendiente del suelo con pernos de anclaje y abrazaderas de fijación.


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5.9

CASETA DE VÁLVULA Válvula Mariposa de Tubería de Presión Una válvula mariposa de diámetro interno 1.70 metros y sus sistemas de control, será instalado en el inicio de la tubería de presión, como mecanismo de seguridad en caso de que se necesite cierres inmediatos del flujo de agua. El objetivo de esta válvula es cerrar automáticamente el paso de agua, ante una probable falla de la tubería eliminando así cualquier inundación aguas abajo.

La tubería estará instalada en un ambiente denominado caseta de Válvula, que tendrá las siguientes dimensiones 6.50 x 6.0 x 5.50 m, será de material noble. En este ambiente se colocarán todos los equipos auxiliares para el accionar automático de la válvula.


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5.10 TUBERIA DE PRESION La tubería forzada ha sido diseñada considerando los siguientes aspectos: Ejecutado los cálculos respectivos se ha determinado que el número más conveniente de tuberías es de una unidad, la que se bifurcará en dos a la llegada a la Casa de Máquinas mediante un pantalón, una derivación para cada turbina. El caudal de diseño de la tubería es de 7.00m 3/seg. y el total de la tubería de presión corresponde a una tubería superficial. Ha sido diseñada para resistir la carga estática hasta el eje de la tubería de 87.28m., más la sobrecarga del golpe de ariete considerado en 50% de la carga estática. El diámetro económico para la altura de la caída, el caudal y los costos ha sido determinado en 1.70m. y un espesor variable de acuerdo a la altura, desde 0.0064m en el inicio aguas arriba hasta 0.015m en el final de la tubería. La longitud de la tubería forzada es de125.95m desde la conexión a la Chimenea de Equilibrio hasta la bifurcación del pantalón de distribución, este último tiene una longitud de 10.95m y un diámetro de 1.20 m. La tubería forzada será construida de plancha de acero estructural que cumpla con las normas de Siderperú PG-E-24 equivalente a las normas ASTM-A36. La fabricación se ceñirá a lo indicado en los planos del proyecto, especificaciones técnicas y normas al respecto. La unión de los tubos será mediante soldadura eléctrica y la unión con la válvula de admisión de cada turbina será mediante bridas. Se ha previsto una junta de dilatación inmediatamente después de cada bloque de anclaje para amortiguar los esfuerzos por variaciones de la temperatura. Se ha escogido como junta de dilatación las uniones dresser tipo 38 del AWWA que tienen una longitud de 1.00mt. Para su estabilidad se han considerado Cuatro Anclajes (04). Entre Anclaje y anclaje se han colocado apoyos con una distancia entre ellos de 6 m. Todo este sistema de a poyos van anclados en roca.


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5.11

CASA DE MÁQUINAS Para el diseño de la Casa de máquinas, se ha tenido en cuenta lo siguiente: a) Que la zona tenga el área suficiente de tal manera que se pueda colocar el equipo hidromecánico (turbina y generador), así como tableros canaletas, etc. b) Que conserve la arquitectura del ambiente que le rodea. El edificio que albergará los grupos de generación contará con los siguientes ambientes:

La casa de máquinas incluye una sala de máquinas, oficina, almacén, sala de baterías y transformador de servicios auxiliares y tableros de control, sala de celdas 2, radio, sala de control 1 y área para un grupo electrógeno de emergencia. El nivel del piso terminado de la casa de máquinas es de 3 642.281 msnm y abarca un área de construcción de 470.31m 2. Estructuralmente la casa de maquinas está compuesta por pórticos de concreto armado de altura máxima 7.75m y por luces de 14.20m., que permitirán la instalación de un puente grúa de 20Tn de capacidad para el montaje de los equipos.

EQUIPAMIENTO DE GENERACION Tomando en consideración el caudal de diseño de las unidades de generación, el salto neto disponible y la velocidad específica de los grupos, las turbinas francis permiten alcanzar la máxima eficiencia y son las adecuadas para las características del aprovechamiento hidroeléctrico. La casa de máquinas, de acuerdo a lo señalado, será equipada con turbinas tipo Francis de eje horizontal,

y todos los demás equipos y elementos adicionales

requeridos para la generación de energía y potencia eléctricas. En la sala de máquinas se instalará un puente grúa, manual, para facilitar las labores de montaje y mantenimiento.


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MEMORIA DESCRIPTIVA

5.12

CANAL DE DESCARGA ó RESTITUCIÓN El canal de restitución o descarga evacúa las aguas turbinadas devolviéndola al río Pachacayo. La cota del piso del canal de descarga en su inicio (3 639.356msnm) garantiza la evacuación al río sobre el nivel de máximas avenidas El canal de descarga termina en una rápida hacia el río y está protegido de la erosión por medio de un enrocado. Luego de pasar el flujo por la turbina cae en una poza o inicio de un canal cuya cota de inicio es 3 639.356 msnm. Esta canal hasta la entrega tiene una longitud aproximada de 8.02m. El caudal de diseño para el canal de aguas turbinadas será Q=3.48m 3/seg. por cada turbina Las dimensiones a partir de los respectivos cálculos justificativos son las siguientes: Ancho de canal

3.69 m

Altura

0.90 m

Pendiente

0.01

Y

0.32mts

N

0.014

V

2.99m/s

Con la finalidad de proteger la parte final o de entrega del Canal de aguas turbinadas al río Pachacayo, se deberá colocar un enrocado.


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5.13 ACCESOS A OBRA Vía Terrestre:

Lima - La Oroya – Pachacayo: 230 km, Asfaltado y en buen estado. Carretera Central.

Vía Terrestre:

Huancayo – Jauja- Pachacayo: 173 km, Asfaltado y en buen estado. Carretera Central.

Vía Terrestre:

Pachacayo – Canchayllo: 15 km, afirmado en regular estado

Para el ingreso de materiales, maquinaria y equipos: El viaje de Lima será por la carretera central hasta La Oroya, continuando por carretera asfaltada hasta Pachacayo, luego siguiendo las rutas indicadas líneas abajo hasta los lugares donde se proyecta construir las estructuras de la CH Canchayllo.

Accesos a las zonas de Construcción y Operación de Obras del Proyecto: A partir de la cual se continuará con un camino carrozable a construir a la: Bocatoma, inicio y final a los túneles y a la Cámara de carga.


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MEMORIA DESCRIPTIVA

6

RELACIÓN DE PLANOS Los planos de la parte Civil del proyecto son los siguientes:

1.2.-

3.-

4.-

ESQUEMA GENERAL

ESQUEMA GENERAL

CHC-EG-01

BOCATOMA UBICACIÓN PLANTA SECC 1-2 SECC 3-4-5 SECC 6-7-8 PERFIL DEL RIO MOVIMIENTO DE TIERRA MOVIMIENTO DE TIERRA SECCION 1-1 SECCION 2-2 SECCION 3-3,4-4 SECCIONES SECCION B-B SECCION A-A SECCION A´-A´

CHC-BC-01 CHC-BC-02 CHC-BC-03 CHC-BC-05 CHC-BC-04 CHC-BC-06 CHC-BC-07 CHC-BC-08 CHC-BC-09 CHC-BC-10 CHC-BC-11 CHC-BC-12 CHC-BC-13 CHC-BC-14 CHC-BC-15

PERFIL 0+000-1+000 PERFIL 1+000-2+000 PERFIL 2+000-3+000 PERFIL 3+000-4+000 PERFIL 4+000-4+737.68 MOV. TIERRA MOV. TIERRA MOV. TIERRA CRUCE DE CARRETERA PROG.0+206.193 PUENTE CANOA PLANTA Y PERFIL

CHC-CCD-01 CHC-CCD-02 CHC-CCD-03 CHC-CCD-04 CHC-CCD-05 CHC-CCD-06 CHC-CCD-07 CHC-CCD-08 CHC-CCD-09 CHC-CCD-10

PLANTA Y SECCION LONGTUDINAL PLANTA Y SECCION LONGTUDINAL CORTES ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS CORTES ESTRUCTURAS CORTES

CHC-CCA-01 CHC-CCA-02 CHC-CCA-03 CHC-CCA-04 CHC-CCA-05 CHC-CCA-06

BOCATOMA:

CANAL DE CONDUCCION :

CAMARA DE CARGA


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Diseño de Central Hidro Electrica Canchallo

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