Cap 01 Resumen Rev3

Actualización del Estudio Repotenciación de la Pequeña Central Hidroeléctrica HerccaEstudio de Factibilidad

1.1

1. RESUMEN EJECUTIVO

Antecedentes

La Pequeña Central Hidroeléctrica Hercca es una instalación antigua cuya fecha de inicio de operación se remonta al año 1924 con la instalación del primer grupo de 400 kW abasteciendo energía para fines industriales así como abasteciendo a la ciudad de Sicuani. En 1936 se instaló un segundo grupo de 416 kW que en la actualidad se encuentra fuera de servicio.

La Empresa de Generación Machupicchu S.A. (EGEMSA) ha previsto implementar el proyecto de Repotenciación de la Pequeña Central Hidroeléctrica Hercca, con el objeto central de incrementar la generación de energía y obtener mayores beneficios económicos.

La Oficina Multianual de Inversión Pública del Ministerio de Economía y Finanzas ha aprobado el proyecto de Factibilidad de la Repotenciación de la Pequeña Central Hercca con las siguientes características:

Caudal 3.8 m³/sPotencia 4.01 MWInversión 4.651 Millones de Dólares sin IGV

La Gerencia de Desarrollo de EGEMSA antes de llevar a cabo la fase de inversión ha revisado el proyecto y coordinado con los actores involucrados del proyecto como son (propietarios de la captación, propietarios de la subestación elevadora y empresa concesionaria de transmisión eléctrica, REP), encontrándose en ellos dificultades con los actores externos para llevar a acabo el proyecto de repotenciación, siendo los siguientes:

Costo elevado de los terrenos de la captación, los propietarios de estos terrenos (central Maca) pidieron la suma de US$ 500,000.00

Costo elevado de los terrenos para la instalación de la subestación. Los propietarios de estos terrenos (Comunidad Totorani) pidieron US$ 40.00/ m2 lo que significa un costo total de US$ 400,000.00 por estos terrenos.

La empresa concesionaria de transmisión Eléctrica (REP), requiere que la conexión de la pequeña Central Hercca debe ser en PI y no en T como está el proyecto.

Por estas razones la Gerencia de Desarrollo de EGEMSA ha contratado la ejecución del estudio de Actualización del Estudio de Factibilidad de la Repotenciación de la Pequeña Central Hercca a la empresa Lahmeyer Agua y Energía S.A., para que esta empresa pueda analizar las implicancias económicas, rentabilidad y viabilidad de los cambios del proyecto tomando en cuenta las siguientes premisas:

Que las instalaciones estén dentro de las propiedades de EGEMSA. La ubicación de la captación (bocatoma), deberán estar ubicadas en terrenos de

propiedad de EGEMSA (Actual ubicación) Considerar la información más reciente de registros de caudales en el río Hercca. Conexión al Sistema Interconectado Nacional en PI, tal como lo solicita la

concesionaria de la transmisión eléctrica.

LAHMEYER AGUA Y ENERGIA S.A. COD.096-A/E/tt/file_convert/55cf9cec550346d033ab8d4e/document.doc


1.2

Mercado Eléctrico

Al estar la Central Hidroeléctrica Hercca conectada al Sistema Interconectado Nacional, posee un mercado eléctrico de tal magnitud que el proyecto de repotenciación está en facultad de despachar toda la energía que produce si se considera que ésta energía reemplaza a la generación de energía térmica de mayor costo.

Estudios Básicos

Los estudios de planeamiento e ingeniería se han basado en estudios básicos de campo y gabinete.

La información cartográfica disponible ha sido complementada con un plano de la zona del proyecto a escala 1:10,000 obtenido mediante restitución fotogramétrica.

Se cuentan con trabajos de campo detallados y planos topográficos de la zona de captación, conducción, caída, casa de máquinas, camino de acceso, subestación de interconexión y línea de conexión.

Se han analizado la hidrología del área del proyecto y se han obtenido series de caudales disponibles en el punto de captación de la C.H. Hercca, que permiten evaluar la disponibilidad hídrica para diferentes persistencias y calcular la producción de potencia y energía para cada alternativa. Se han evaluado los caudales máximos en el río para propósitos de diseño de la bocatoma.

La evaluación de la geología de la zona del proyecto ha comprendido la recopilación y análisis de la información geológica regional y el levantamiento de la geología local con inspección de campo. Las conclusiones de estos trabajos son que los esquemas planteados no presentan problemas desde el punto de vista geológico. Se proporciona asimismo las características del terreno para fines de estimación de los costos de construcción.

Se cuentan con investigaciones de mecánica de suelos realizadas mediante excavación de calicatas, toma de muestras y ensayos de laboratorio, tanto para la zona de las obras como para las canteras de agregados.

Optimización de la instalación

A nivel de actualización del Estudio de Factibilidad se han formulado cinco alternativas para optimizar la potencia de la central. Las características principales de las alternativas propuestas se presentan en el siguiente cuadro:

Potencia Energía FactorAlternativa Caudal de Diseño Instalada Producida de Planta

(m³/s) (kW) (GWh)A 4 4 3227 26.73 0.95A 5 5 4038 31.87 0.90A 6 6 4846 36.10 0.85A 8 8 6474 42.45 0.75

A10 10 8093 47.69 0.67



1.3

La producción de energía toma en cuenta la hidrología de la cuenca, las pérdidas de carga en las conducciones hidráulicas y las paralizaciones previstas y forzadas de la generación.

El esquema de interconexión relacionado con las alternativas a evaluar en el desarrollo de la central de Hercca considera una interconexión en 138 kV.

Se han evaluado los costos de construcción cada una de estas alternativas, los mismos que consideran los costos de las obras civiles y del equipamiento electromecánico directos e indirectos.

El resumen de los costos en US $ para cada alternativa se muestra en el siguiente cuadro:

Caudal Costos Directos Costos Costo Costo

Alter. de Diseño O. Civiles Equipamiento Sist. Control

L. T. Indirectos y contingencias

Total Instalado

(m³/s) (US$) ( US$) US $ ( US$) (US $) ( US$) US $/kW

A 4 4 1,421,626 2,397,015 36,500 115,863 821,045 4,792,049 1,485

A 5 5 1,471,675 2,541,793 36,500 115,863 859,949 5,025,779 1,245

A 6 6 1,578,919 2,737,475 36,500 115,863 922,497 5,391,254 1,113

A 8 8 1,712,793 3,052,835 36,500 115,863 917,542 5,835,533 901

A10 10 1,892,781 3,368,455 36,500 115,863 1,116,145 6,529,744 807

Los costos expresados en Nuevos Soles se presentan en el siguiente cuadro:

Caudal Costos Directos Costos Costo Costo

Alter. de Diseño O. Civiles Equipamiento Sist. Control

L. T. Indirectos y contingencias

Total Instalado

(m³/s) (Mio S/.) (Mio S/.) Mio S/. (Mio S/.) (Mio S/.) (Mio S/.) S/./kW

A 4 4 4.691 7.910 0.120 0.382 2.709 15.814 4900.5

A 5 5 4.857 8.388 0.120 0.382 2.838 16.585 4108.5

A 6 6 5.210 9.034 0.120 0.382 3.044 17.791 3672.9

A 8 8 5.652 10.074 0.120 0.382 3.028 19.257 2973.3

A10 10 6.246 11.116 0.120 0.382 3.683 21.548 2663.1

Para propósitos de elegir a la mejor alternativa se ha realizado una comparación económica tomando como base de los ingresos del proyecto y el pronóstico de los costos marginales de venta de energía en el sistema.

Los resultados obtenidos son los siguientes:

Alternativa VANE (TD=12%) B/C TIR

En US $ En Nuevos Soles %

A 4 274,204 904,873 1.06 13.0

A 5 899,047 2’966,855 1.19 14.9

A 6 1,263,363 4’169,097 1.25 15.8

A 8 1,840,052 6’072,172 1.34 17.0

A10 1,820,809 6’008,670 1.29 16.3Los resultados muestran que todas las alternativas resultan económicamente atractivas. Se escoge la alternativa A 8, que presenta los mejores indicadores.



1.4

La alternativa seleccionada consiste en repotenciar la central de Hercca para un caudal de 8 m³/s lo que permite generar una potencia de 6.47 MW.

Descripción del Esquema Seleccionado

Esquema General

El esquema general del proyecto se implantará sobre el esquema de la central existente utilizando los terrenos de propiedad de EGEMSA. El proyecto de repotenciación de la central consta de los siguientes elementos:

Bocatoma en el río Hercca en la misma ubicación de la bocatoma existente, la misma que consiste de un barraje fijo, de concreto masivo y enrocado, muros de encauzamiento sobre ambas márgenes, ventana de captación tipo lateral con reja, canal desgravador con compuerta de purga, canal de captación con compuerta de regulación y reja fina. Todas estas instalaciones para un caudal de captación compatible con las nuevas instalaciones.

Desarenador de una nave, con una longitud adecuada al caudal de diseño, capacidad de decantación de partículas de diámetro mínimo 0.5 mm, compuertas de purga y rejas finas.

Conducción mediante canal o tubería con flujo a superficie libre, escogiendo en cada caso la conducción que resulte más conveniente. La conducción seguirá el trazado de la conducción existente y aprovechará la plataforma construida.

Cámara de carga ubicada al final de la conducción, la misma que consiste muros y losas de concreto armado. Esta cámara conecta la conducción a pelo libre y la tubería forzada

Tubería forzada de un diámetro y espesor adecuado al caudal de diseño de la central.

Casa de máquinas para albergar al equipo de generación

Subestación de interconexión en 138 kV ubicada adyacente a la casa de máquinas

Línea de interconexión en 138 kV que enlaza la central con la línea 138 kV existente entre Combapata y Tintaya.

Las características técnicas del proyecto se muestran en el siguiente cuadro:



1.5

Cota agua

Denominación

CotaLongitud

deCámara Cota Caída Caudal de Potencia

Captación

Conducción

de carga C.M.de

Diseñodiseño Instalada

(msnm) (km) (msnm) (msnm) (m) (m³/s) (MW)

A 8 3761 1.45 3758.5 3661 97.5 8.00 6.47

Accesos

Se prevé que un acceso para la construcción será necesario en el área de la bocatoma. Este acceso partirá de la carretera existente que pasa por la margen izquierda cerca de la bocatoma existente. A partir de un punto apropiado se debe construir un ramal que bordee la margen izquierda para llegar a la zona de bocatoma. No se ha previsto la construcción de un puente para cruzar el río en vista que la construcción debe planearse para el período de estiaje en el cual es posible vadear el río con equipo pesado.

Este acceso permitirá que la construcción de la bocatoma, la plataforma de la conducción, la conducción y la cámara de carga pueda ser realizado en forma paralela. Sin embargo, debido a la configuración topográfica del terreno y a la relativa corta longitud de la conducción, se ha previsto sólo este frente para la construcción de la plataforma y el canal de conducción.

Para las obras en la tubería forzada, casa de máquinas y subestación se hará uso de un acceso existente y un puente sobre el río Hercca ubicado aguas abajo de la casa de máquinas. Para el tránsito pesado de maquinarias y equipo se debe verificar la capacidad de carga del puente existente.

Bocatoma

La bocatoma proyectada es una bocatoma de derivación del tipo convencional conformada por un barraje transversal al flujo en el río y una ventana de captación lateral ubicada sobre la margen derecha. La bocatoma se ubica en un tramo más o menos recto del río Hercca, sobre un terreno de pendiente moderada.

Ambos flancos del valle en este sector se presentan estables y proveen condiciones aceptables para cimentar esta estructura.

El ancho del barraje es de 20 m y ha sido calculado para una avenida de diseño de 100 m³/s que corresponde a un período de retorno de 100 años. El barraje tiene un núcleo de concreto armado flanqueado por enrocado colocado tanto hacia aguas arriba como aguas abajo del núcleo formando una sección triangular estable. Aguas abajo se ha dispuesto un enrocado de protección El barraje está limitado lateralmente por muros de encauzamiento de concreto armado de altura apropiada.

El barraje en su zona móvil cuenta con dos compuertas deslizantes de 2 m de ancho y 2.5 m de altura con un sistema de ataguías colocados aguas arriba.



1.6

La captación se realiza por medio de dos ventanas ubicadas diagonalmente a la dirección del flujo en el río. Después de las ventanas se dispone de un desgravador y a continuación de dos compuertas de captación que conectan hacia un canal rectangular. Al extremo de este canal se dispone de una transición de 5 m de largo que conecta a la tubería de conducción entre la bocatoma y el desarenador.

Sobre las áreas de operación se han dispuesto pasarelas con barandas de seguridad y escaleras para accesos para inspecciones y mantenimiento.

Desarenador

El desarenador es una estructura de concreto armado conformada por una nave de 20 m de longitud y 4.00 m de ancho, con una canal trapezoidal en el fondo de manera que la profundidad de la nave es variable.

Se inicia con una transición de ingreso que conecta la tubería proveniente de la bocatoma. Por otro lado finaliza con un vertedero hacia el canal de conducción. El vertedero garantiza un nivel de agua mínimo en el desarenador. La purga de sedimentos se realiza, mediante un conducto cerrado que descarga al río. La purga se activará mediante la apertura de una compuerta ubicada al final de desarenador.

El desarenador se conecta al canal de conducción mediante una transición de concreto de 5 m de longitud.

Conducción

La conducción hacia la central se realizará por medio de un canal de concreto armado de 2.35 m de ancho útil y 1.55 de alto con espesor de muros de 0.25 m o una tubería de perfiles de PVC de 2.2 m de diámetro perfilada Esta conducción tiene una longitud de 1441 m. El canal o la tubería será colocado sobre una plataforma de 4.00 de ancho mínimo que servirá como camino de acceso durante la construcción.

La plataforma de soporte tendrá una pendiente de 0.1 y 0.2% de manera que su conformación se hará rellenando la caja del canal existente y cortando la plataforma al ancho necesario. El canal proyectado se desarrolla a una cota por encima de la cota del canal existente apoyándolo sobre la plataforma. El trazado de la conducción se ha adaptado a la configuración del terreno de manera de minimizar los trabajos de movimiento de tierras. De esta manera resulta que la conducción tendrá un importante número de curvas.

La construcción tendrá dos fases bien definidas: la conformación de la plataforma por medio de relleno y corte y la construcción del canal de concreto o la tubería que se iniciará desde la cámara de carga hacia la bocatoma. El sentido de la construcción del canal se justifica por el hecho de poder utilizar convenientemente la plataforma del canal como camino de acceso.



1.7

Cámara de carga

La cámara de carga es una poza rectangular de 10 m de largo, 7 m de ancho y 6 m de profundidad, conformada por muros de concreto armado de 0.30 m de ancho. Su disposición se ha hecho de manera de aprovechar la configuración actual del afloramiento rocoso presente en la zona de la caída y el corte de la roca realizado para la construcción de la cámara de carga existente.

La cámara de carga es el elemento de conecta la conducción a pelo libre con la conducción a presión en la tubería forzada. Para ello la cámara tiene una poza adicional de mayor profundidad en cuyo fondo se inicia la tubería. Al inicio de esta poza se ha previsto una reja fina que permita atrapar elementos flotantes que puedan ser acarreados por el agua. De igual manera cuenta con un canaleta de fondo y su purga controlada por una compuerta, para descargar elementos sólidos decantados en la cámara de carga.

Dispone también de un vertedero de demasías de cresta fija, que permite evacuar el agua que pudiera presentares en exceso durante una disminución o rechazo de carga del grupo. En esta situación el agua es conducida hacia la quebrada natural que existe al costado de la cámara de carga.

Para labores de inspección se ha dispuesto una plataforma que permite el acceso a la zona de la rejilla fina y el equipo de izaje de la compuerta de purga.

Tubería Forzada

La tubería forzada se inicia en la cámara de carga. Tendrá un diámetro de 1.60 m y espesores variables entre 6.4 y 9.5 mm. La longitud total es de 175 m.

Cuenta con 5 bloques de anclaje dispuestos en los cambios de dirección y apoyos de concreto armado cada 6 m.

Con la finalidad de minimizar la excavación la tubería se encuentra en su mayor parte del recorrido encima del terreno natural.

Para absorber los cambios de longitud de la tubería por efectos térmicos, aguas abajo de cada anclaje se han dispuesto juntas de dilatación.

La tubería se conecta con la válvula dentro de la casa de máquinas.

Casa de Máquinas y Canal de Descarga

Se utilizará el emplazamiento de la casa de máquinas existente. Se requiere por lo tanto demoler el sector de la casa de máquinas colindante con la descarga de demasías existente. Sobre este sector se construirá una nueva edificación que ha sido estructurada en base a elementos metálicos, tanto en estructura como en coberturas laterales y techos. La parte remanente de la casa de máquinas será acondicionada para colocar el nuevo equipamiento eléctrico necesario. Esta remodelación incluye la habilitación de un cuarto de baterías y un baño y la construcción de canales para cables.



1.8

Interiormente la nueva casa de máquinas dispone de un ambiente para el montaje y a otro nivel inferior, la sala de máquinas para albergar a los grupos turbina generador. La sala de celdas de media tensión, servicios auxiliares y sala de control y mando se encuentra en el área de la casa de máquinas que se mantiene y que será remodelada.

Por necesidad de un puente grúa la altura libre en el área de la sala de máquinas es de 2.25 m, suficiente para labores de montaje y mantenimiento.

Subestación de Interconexión

La subestación de interconexión se encuentra ubicada al lado de la casa de máquinas sobre un terreno de EGEMSA actualmente ocupado por la vivienda del operador, talleres y almacenes. Todas estas edificaciones tendrán que ser demolidas para conformar las plataformas necesarias para colocar los equipos de la subestación.

Debido a la configuración topográfica del terreno, la subestación se emplazará en dos niveles para lo cual será necesario hacer cortes en el material rocoso de la ladera y rellenos en la parte baja de la terraza. Se requieren asimismo muros de contención para delimitar las plataformas.

El diseño de la subestación se ha hecho tratando de optimizar el uso del terreno disponible. De esta manera tanto la casa de máquinas como la subestación compartirán un mismo acceso.

Las obras civiles correspondientes están constituidas por bases de concreto armado para el transformador principal, interruptores, seccionadores y pórticos. Adicionalmente existen canaletas de cables de fuerza y control y un cerco de protección de la subestación.

Línea de interconexión

La línea de interconexión de 138 kV, parte de la torre existente de la Línea Combapata Tintaya atraviesa diagonalmente el trazo de la tubería forzada y llega al pórtico de salida de la subestación de la C.H. Hercca. La línea tiene una longitud aproximada de 400 m y tendrá una torre intermedia que garantiza que las distancias mínimas de seguridad sean superadas.

Estimación de Costos y Cronograma

El costo total de la alternativa seleccionada, incluyendo el IGV, es de S/. 23’832,784 que equivalen a US $ 7’222,056.

El período de construcción estimado es de 17 meses y está definido por los requerimientos de plazo para el suministro y montaje de los equipos electromecánicos.

El cronograma de construcción general es el siguiente:



1.9

Item Descripción Año 1 Año 2

1.0 Obras civiles2.0 Suministros, montaje y pruebas del

equipamiento electromecánico

Impacto Ambiental

Un aspecto de particular importante desde el punto de vista ambiental es que la Central Hidroeléctrica HERCCA es una instalación existente; lo que permite con mayor precisión, identificar los impactos existentes y proyectar los impactos futuros que fundamentalmente serian originados por la ejecución de las obras de repotenciación.

Desde el punto de vista del ecosistema donde se emplazara el Proyecto, debe indicarse que este corresponde a una zona con altitudes superiores a los 3500 msnm con precipitaciones estaciónales, temperaturas y humedad relativas bajas y con limitada frecuencia de especies diversas de flora y fauna, siendo las actividades económicas principalmente la agricultura, la ganadería y el comercio.

Los principales impactos producidos por el Proyecto serian en la fase de Construcción, afectando a los suelos, agua, aire, flota y fauna. Durante la Operación los mayores impactos serian producidos por el manejo del agua (caudal ecológico, ruidos y vibraciones).

Las medidas previstas en el Plan de Gestión Ambiental permitirán atenuar los impactos producidos y contribuirán a la conservación del ecosistema.

Evaluación Económica Financiera y Social

El Costo Total del Proyecto a nivel de precios privados, incluyendo el IGV, asciende a S/. 23’832,784 que equivalen a US $ 7’222,056.

El Costo Total del Proyecto a precios sociales, es de S/. 16’359,778 que equivalen a US $ 4’957,508.

La evaluación económica demuestra que el proyecto es económicamente rentable, habiendo obtenido los siguientes resultados para los indicadores económicos:

VANE = S/. 783,247 (US $ 237,347.70)

TIRE = 12.66%

B/Ce = 1.03

La evaluación financiera considera un financiamiento por el 85% de la inversión a una tasa de interés de 7.5% anual con un período de gracia de 2 años y un repago de 10 años, con lo cual se obtienen los siguientes indicadores:

VANF = S/. 3’916,507 (US $ 1,186,820.50)



1.10

TIRF = 21.56%

B/Cf = 1.11

Como se puede apreciar el proyecto es rentable tanto económica como financieramente. Se aprecia que el apalancamiento financiero (TIRE vs TIRF) es bastante significativo.

Los resultados de la evaluación social, para una tasa de descuento de 14% fueron los siguientes:

VANs = S/. 5’550,454 (US $ 1,681,956)

TIRs = 20.30%

B/Cs = 1.37


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