APLICACIÓN BALANCE HÍDRICO Y BALANCE ENERGÉTICO

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FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AGRÍCOLA

HIDROLOGÍA

2016-I

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TALLER 1. APLICACIÓN BALANCE HÍDRICO Y BALANCE ENERGÉTICO

Jonathan Iván Bernal Manjarrés - 25422514

Laura Marcela Martínez Morales - 25422611

Luisa Fernanda Reyes Vásquez - 25422480

Angie Vanessa Rojas Parra – 25422500

1. La cuenca del río Blanco tiene un área de drenaje de 150 km2 con una precipitación promedio anual de 1000 mm. y una evapotranspiración promedio anual de 400 mm. En la cuenca existe un jagüey (pequeño reservorio) de 1 Ha, utilizado para propósitos agrícolas y aguas abajo de este existe un embalse de área 10 km2 utilizado para generación hidroeléctrica. Existe una estación LM del IDEAM ubicada aguas arriba del jagüey, la cual registra caudales promedio de 2 /s asociados a un área de drenaje de 30 . Se le pide determinar la potencia generada sabiendo que la turbina tiene eficiencia del 80% y cabeza neta de 20m. Igualmente, se le pide estimar el coeficiente de escorrentía de la cuenca.[pic 2][pic 3]

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Datos:

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• El caudal de entrada al reservorio está asociado a un área de , sin embargo este dato está incluido en el valor del caudal por lo que solo se tendrá en cuenta para determinar el área desde la estación hasta la entrada del embalse.[pic 13]

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Paso 1. Sistema Jaguey

Se parte de la suposición de que el sistema es uno de largo plazo en que las entradas son iguales a las salidas, de donde se tendría que I=O.

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Nota: Los valores que corresponden a precipitaciones, evapotranspiraciones y áreas fueron convertidos al sistema internacional de forma que todas unidades fueran equivalentes entre sí.

Paso 2. Sistema Embalse

Este sistema al igual que el anterior se considera que es a largo plazo por lo que los caudales que se acumulan o se “pierden” a corto plazo no se tienen en cuenta y se supone que tanto las entradas como las salidas son iguales. I=O

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1. Para determinar la potencia de la turbina se usa la formula  . Donde  es el peso específico del agua que es el fluido que está siendo transportado a través de esta.[pic 28][pic 29]

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1. Para determinar el coeficiente de escorrentía de la cuenca se tiene que .[pic 32]

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1. La Ciénaga de Zapatosa constituye el sistema cenagoso de agua dulce más grande de Colombia. De una parte es alimentado por el río Cesar, el cual hasta la estación hidrométrica Caimancito tiene un área de drenaje de 21750 km2 y caudales promedio de 125 m3/s. El área de drenaje entre la estación hidrométrica Caimancito y la ciénaga de Zapatosa es de 600 km2. La precipitación media anual sobre toda el área de estudio es de 1,500 mm y la evapotranspiración de 1,400 mm. De otra parte, este sistema cenagoso igualmente sirve de amortiguador de las crecientes del río Magdalena y tiene dos caños de conexión con este río: el primero con flujo hacia el Magdalena, y el otro llamado Caño Patón, el cual fundamentalmente opera en sentido contrario (del Magdalena a la ciénaga) aportando en promedio un caudal de 15 m3/s durante los meses de mayo a noviembre. Se desea hacer un balance hídrico durante el período húmedo en la zona (mayo-noviembre), período durante el cual la precipitación media sobre toda el área es de 875 mm y la evaporación de 800 mm. Sabiendo que durante este período (mayo a noviembre) la descarga de la ciénaga al Magdalena es en promedio de 100 m3/s, se le pide determinar la infiltración promedio en la ciénaga durante el período de análisis, sabiendo que el nivel inicial de la misma el 1 de mayo es de 25 msnm. Para su información y si le son de utilidad, se presentan en la gráfica las curvas características de la ciénaga, obtenidas a partir de batimetrías (Note en la escala vertical auxiliar (almacenamiento) que Mm3 significa millones de m3). La relación descarga vs altura para la ciénaga está dada en la tabla presentada a continuación. Indique claramente cualquier suposición que realice.

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Partiendo de la suposición que el problema se puede dividir en dos sistemas, uno a largo plazo que ocurre en la cuenca y otro a corto plazo que ocurre en el sistema cenagoso se tiene que:

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Parte 1. Sistema Cuenca

Como se parte de que es un sistema a largo plazo, se tiene que tanto las entradas como las salidas son iguales y por lo tanto I=O.

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Parte 2. Sistema Ciénaga

Para este caso se parte de la suposición que el sistema es de corto plazo y por lo tanto las salidas y las entradas no son iguales sino que tienen una variación en la acumulación de agua, es decir .[pic 56]

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Como se puede ver, el área de la ciénaga es una incógnita en la solución del problema y como hay caudales como el de precipitación, evapotranspiración, el caudal de descarga y el de infiltración que depende de esta variable. Como ocurre esto, se hará uso de las siguientes tablas para determinar a partir de la altura inicial una altura promedio y con ella un área y una descarga promedio de la ciénaga para conseguir determinar el Caudal de infiltraciones o más exactamente la infiltración de la ciénaga.

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