microcentrales hidroelectricas

MICROCENTRALES HIDROELECTRICAS
Edición Internet: 1997
Las ideas expresadas por los autores de los artículos firmados pertenecen a los
mismos y no reflejan necesariamente las de la UNESCO.
Actualizado, 5 de septiembre
Diseño: Silvia Diez
Turbina Pelton fundida de una sola pieza en aluminio y bronce de diámetros 10 cm a 30 cm para velocidades nominales de
trabajo de 1500 RPM, que permiten el acoplamiento directo al generador. Montada sobre 2 rodamientos autoalimentantes.
Alturas: 20 m a 150 m
Caudales: 1 l/s a 100 l/s
Inyectores: 1 a 4
Potencias: 0,5 Kw a 100 Kw
Foto cortesía del Instituto de Hidráulica e Hidrología (La Paz, Bolivia), Proyecto F. 2 UNESCO
Editores:
Carlos A. Fernández-Jáuregui
Helmut Lauterjung
Martin Viaene
PREFACIO
El objetivo de este taller fue intercambiar ideas y experiencias, para encontrar medios
efectivos para sobrellevar este problema. Productores y planificadores estatales,
agencias de desarrollo, organizaciones de consulta privada, investigadores y académicos
estuvieron presentes en el taller. Delegados de ocho países de la región presentaron un
amplio espectro de experiencia profesional. Su trabajo en conjunto enfatizó que el
entusiasmo no evita el no tropezar con numerosas dificultades. Estoy seguro que el alto
nivel de las contribuciones y discusiones fueron productivas para todos los
participantes.
Hay ahora un gran conocimiento en la complejidad de planificación de microcentrales
hidroeléctricas.
El Taller fue co-auspiciado por el Ministerio Federal para Cooperación Económica,
BMZ y el Gobierno de la República Federal de Alemania a través de la Deutsche
Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit, GTZ, la Agencia Alemana de
Cooperación Técnica.
Deseamos agradecer particularmente al personal y dirección de la Oficina Regional de
Ciencia y Tecnología para América Latina y el Caribe, UNESCO/ORCYT. La perfecta
organización fue un requisito fundamental para el éxito del Taller.
Finalmente, quiero expresar mi gratitud a todos los participantes, cuya contribución hizo
posible el éxito del Taller. Recomiendo esta compilación de trabajos presentados
durante el Taller a todas las instituciones y personas que buscan asegurar una acertada
planificación e implementación de las microcentrales, que son condiciones básicas para
el desarrollo de zonas rurales y alejadas.
Peter Engelmann, Asesor Técnico Principal, División 415
GTZ- Headquarters, Eschborn
INTRODUCCION
La energía es un insumo esencial para el bienestar de cualquier sociedad. Ella está
presente en todos los bienes y servicios producidos, así como es, por sí misma, un
importante ítem de consumo.
La búsqueda de formas alternativas de energía en países en desarrollo, oscila de acuerdo
con la coyuntura del país, más en específico en relación con el precio internacional del
petróleo.
Pero la cuestión no es solamente nacional, tambié"zonal". En zonas remotas la
generación descentralizada con recursos energéticos localmente disponibles resulta casi
siempre más indicada que el transporte de energía desde lugares lejanos.
En tal sentido la generación de energía con pequeñas centrales hidroelécticas (PCH) ha
recibido una atención importante en las últimas dos décadas.
¿Pero este interés realmente se ha plasmado en una difusión suficiente de esta
tecnología?
Sin lugar a dudas, como en muchas tecnologías alternativas de generación energética,
hay mucho que hacer todavía al respecto; no resulta tan fácil como se ha pensado la
transición de la fase experimental a la difusión. ¿Cuáles son los obstáculos, cuáles son
los caminos? Esta pregunta pasa como un hilo por las exposiciones y discusiones del
Taller documentadas en esta publicación.
La UNESCO, en el contexto de su actuación en el tema de fuentes no convencionales de
energía, ha llevado a cabo diferentes actividades relacionadas con PCH. Esto se hizo
para la región de América Latina y el Caribe, esencialmente, dentro del Proyecto
Regional Mayor sobre Uso y Conservación de los Recursos Hídricos en las áreas rurales
de América Latina y el Caribe PRM/LAC. En tal sentido, han sido apoyadas hasta este
instante, actividades de la siguiente índole: i) identificación de centros de investigación
científica y tecnológica; ii) identificación del potencial hidroenergético en comunidades
menores, y iii) apoyo al diseño de centrales accesibles a la comunidad rural.
Este Taller surgió por un mutuo interés por parte de GTZ y UNESCO en contribuir a la
difusión de la PCH en la región.
Han sido invitados profesionales latinoamericanos con experiencias muy importantes,
como también dos especialistas alemanes.
La reunión constituyó esencialmente cuatro partes:
Exposiciones
Taller sobre Aspectos de Diseño e Instalación
Discusiones
Recomendaciones
Por motivos de espacio se tuvo que hacer una selección de las exposiciones a publicar.
El criterio para tal selección ha sido únicamente temático, o sea, se eligieron
esencialmente las que describen situaciones globales nacionales o zonales y
metodología de diseño e instalación.
El Taller de su lado, tocó en detalle diferentes aspectos de diseño e instalación.
Se ha dado una atención especial a las discusiones durante el evento. Estas han sido lo
más dinámicas y enriquecedoras. De un lado complementan lo expuesto en las
conferencias y de otro lado dieron las líneas para la formulación de las
recomendaciones.
Junto con las recomendaciones, los participantes firmaron un acta de acuerdo
comprometiéndose con la creación de la ya tan esperada Asociación Latinoamericana de
Pequeñas Centrales Hidroeléctricas.
O PROGRAMA BRASILEIRO DE
PEQUENAS
CENTRAIS
HIDRELÉTRICAS
Zulcy de Souza
Escola Federal de Engenharia de Itajubá
Brasil
RESUMO
O trabalho propõe descrever, em linhas gerais, o Programa Nacional de Pequenas
Centrais Hidrelétricas (PNPCH), o contéudo dos Manuais ELETROBRÁS-DNAEE
para Estudos, Cálculo, Projeto e Avaliação de PCHs e, também como as áreas de
Capacitação de Pessoal e Desenvolvimento Tecnológico estão sendo atacadas em
estreita colaboração com a Escola Federal de Engenharia de Itajubá (EFEI). Nestas
áreas, faremos uma síntese descritiva dos Laboratórios Específicos, bem como um
esquema para Capacitação de Pessoal.
O PNPCH
No ínicio de 1984 foi aprovado pelo Governo brasileiro o Programa Nacional de PCHs
como os seguintes objetivos a curto, médio e longo prazo:
Redução do consumo de derivados de petróleo, principalmente óleo diesel, que
comanda as importações brasileiras de óleo cru, na geração de energia elétrica,
inclusive reduzindo o óleo gasto no transporte do próprio combustível.
Idem no transporte urbano-ônibus elétricos e de longa distância, eletrificação de
ferrovias.
Complementação das condições básicas de formação de infra-estrutura à expansão
de fronteiras agrícolas, criando condições para o maior beneficiamento dos produtos e
consequente economia no transporte pela diminuição das cargas "in natura", melhoria
de qualidade de vida local e a geração de empregos e, consequentemente, diminução
de migrações internas para os grandes centros.
Alternativa para energização rural nos casos em que se apresenta mais competitiva
que a extensão de redes de transmissão ou a implantação de Pequenas Centrais
Termelétricas.
Suprimento à indústria de tecnologia que utiliza intensamente a eletricidade, em
regiões dotadas de matéria-prima, não justifica a instalação de linhas de transmissão.
Realização de projetos com pequeno prazo de maturação, o que possibilita uma
melhor distribuição no tempo dos investimentos e sua rápida absorção, diminuindo os
efeitos inflacionários.
Utilização de fatores de produção locais, incluindo forte demanda de mão-de-obra
não especializada.
Utilização de equipamentos de fabricação brasileira.
Nesse contexto, cumpre destacar o programa social de PCH em um país como o Brasil,
principalmente nas regiões Norte e Centro-Oeste, onde existem pequenas populações,
praticamente isoladas do resto do país, que necessitam de integração com os demais
centros através dos meios de comunicação, os quais necessitam de eletricidade para
operarem.
A energia, chegando a estas localidades, tornará bem mais fácil a solução de problemas
de educação, saúde, alimentação e outros, além de propiciar a seus habitantes toda gama
de lazer que a eletricidade veicula.
Destaca-se, também, que as PCHs se integram aos sistemas sem, praticamente,
modificar os ecossistemas ou quando provocam modificações, são quase e sempre no
sentido de uma melhoria dos mesmos, seja em relação a flora, fauna e condições de uso
em geral.
No Brasil existem algumas particularidades que recomendam o uso das PCHs como um
vetor energético importante, destacando-se as seguintes:
Características hidrológicas, topográficas e geológicas altamente favoráveis a
instalação de PCHs.
Domínio tecnológico, por parte de empresas brasileiras, no estudo, projeto,
construção, fabricação e operação de PCHs, a baixos custos, permitindo geração
hidrelétrica de alta rentabilidade.
Existência de milhares de pequenos núcleos populacionais e pequenos
empreendimentos rurais, onde a PCH promoveria desenvolvimento e criaria futuros
mercados para o sistema interligado.
Existência de muitos programas sociais dos governos Federal, Estadual e Municipal,
de finalidades múltiplas, nos quasi a PCH se insere de maneira integrada.
Tecnologia exportável, prevendo-se contribuições das empresas brasileiras na busca
do equilíbrio da balança comercial.
De tudo o que foi dito, destacamos dados relativos soamente ao meio rural brasileiro
retirados dos últimos Manuais do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE),
que demonstram como as PCHs poderão contribuir para energização desse componente.
A LEGISLAÇÃO
A Portaria N 136 de 06/10/87 do Departamento Nacional de Aguas e Energia Elétrica
(DNAEE), establece e define PCH como segue:
1. Establece que, para fins de análise pelo DNAEE do projeto relativo a PCH, será
observado os Manuais elaborados pelo DNAEE e ELETROBRÁS.
2. Define que, para efeito do disposto no item 1, será considerada PCH o
aproveitamento que tenha potência instalada total de, no máximo, 10 [MW] e potència
máxima, por gerador, de 5 [MW].
3. Permite a aceitação de soluções de engenharia e planejamento não contempladas nos
referidos Manuais, desde que tornem mais convenientes o projeto e conduzam a um
custo final da energia gerada inferior a qualquer outra alternativa de suprimento, para o
mercado a ser atendido. Os Manuais referidos nesta Portaria são atualemente três:
Manual de Microcentrais Hidrelétricas
Manual de Minicentrais Hidrelétricas
Manual de Pequenas Centrais Hidrelétricas
Regiões
Estados
Propriedades Eletrificação (%)
Roraima, Acre, Amapá, Amazonas,
Norte
408.173
<1
Rondônia, Pará
Maranhão, Piauí, Paraíba, Ceará,
Nordeste
Rio Grande do Norte, Pernambuco, 2.447.513
4
Alagoas, Bahia, Sergipe
Minas Gerais, Espírito Santo,
Sudeste
890.869
42
Rio de Janeiro, São Paulo
Mato Grosso, Mato Grosso do Sul,
Centro-Oeste
267.688
9
Goiás, Distrito Federal
Paraná,
Santa
Catarina,
Sul
1.145.548
52
Rio Grande do Sul
BRASIL
5.159.791
21
Habitante-85 Consumo
35.160.164
[kWh/Mês] [kWh/Mês] [kWh/Ano]
Propriedade Residência Habitante
3.229 [GWh] 52,15
37,63
91,84
O Quadro a seguir fornece as características e os limites contidos nos referidos Manuais.
Os Manuais de Mini e Midi fixam o fluxograma de Atividades para Implantação da
PCH (página seguinte).
Além desses Manuais, a EFEI elaborou uma publicação técnica denominada:
"Microcentral Hidrelétrica Rural (MCHR)", para uso direto na propriedade rural, para
aproveitamentos até 50 [kW], utilizando técnicas e mão-de-obra local, com Grupos
Geradores com bombas Hidráulicas trabalhando como turbinas ou Turbinas MichellBanki, sendo a regulagem feita na carga, com auxilio de sistema de resistências.
CARACTERISTICA
MICRO MINI
MIDI
Potência Máxima [kW]
100
1000
10000
Altura Mâxima da Barragem [m]
3
5
10
Vazão Mâxima da Central [m3/s]
2
15
20
Número Mínimo de Grupos Geradores
1
2
2
para Vazão Máxima
Potência Máxima do Grupo Gerador [kW] 100
1000
10000
Período de Recorrência para Obras de
5 a 10
10
Desvio - Vazão de Cheias (Anos)
Período de Recorrência para Obras
Permanentes - Extravasores - Cheia 500 - 1000
500 - 1000
Máxima (Anos)
Período Máximo para Implantação
6
12 a 24
18 a 36
(Meses)
Regularização
Q95 ou, no máximo, regularização diária
A CAPACITAÇÃO DE PESSOAL
No Brasil, a Capacitação de Pessoal para implantar o PNPCH tem os seguintes
objetivos:
1. Criação de uma mentalidade nacional sobre conveniência da utilização das PCHs,
como componente energético importante.
2. Simplificação, sem perda da qualidade e da segurança, do cálculo, projeto,
especificação, construção, operação, manutenção e reforma de PCHs, com
custos competitivos.
3. Estímulo para estudo de metodologias que permitam avaliar potencialidades
hídricas regionais em tempo curto e baixo custo.
4. Pesquisa e desenvolvimento para padronização, em função das características
dos sítios onde as PCHs serão implantadas, sem agressão ao ecossistema local.
Para avaliar estes objetivos, estão sendo ministrados três tipos de cursos esquematizados
no fluxograma seguinte.
Estos cursos já capacitaram, desde 1983, mais de 200 Engenheiros e Técnicos do setor
no Brasil e países da América e Caribe, inclusive em convênio com a Organização
Latino-Americana de Energia (OLADE). Além da Capacitação de Pessoal, como
subproduto dos Cursos Polo e Regional, 22 projetos de PCHs foram executados.
OS LABORATÓRIOS
LABORATÓRIO
HIDROMECÂNICO
HIDRELÉTRICAS - LH P C H -
PARA
PEQUENAS
O primeiro laboratório de turbinas no Brasil foi instalado enm 1930 na EFEI, em Minas
Gerais. Pelo seu pioneirismo, pela sua estrutura e por ser um centro que sempre se
destacou no ensino de geração de energia, a EFEI foi escolhida em 1983, pelo Governo
brasileiro, para instalar o LHPCH. Objetivos: a formação e capacitação de pessoal
especializado e a assistência tecnológica às indústrias que fabricam turbinas e
equipamentos para centrais hidrelétricas.
Hoje, o laboratório mantém contratos com empresas de grande, médio e pequeno portes,
como a UMSA, BETTA, LINDNER, WIRZ, JOMECA, MECANICA PESADA e
VIGESA, para a realização de ensaios e testes de turbinas. Com um padrão de qualidade
e tecnologia igual aos melhores existentes no mundo, o LHPCH opera em duas áreas
independentes:
LHDC - Laboratório Hidromecânico Didático-Científico
LHEP - Laboratório Hidromecânico para Engenharia de Produto
LABORATÓRIO HIDROMECÂNICO DIDÁTICO-CIENTÍFICO LHDC
O LHDC é um laboratório composto de 3 circuitos independentes, que são utilizados
para capacitação e desenvolvimento de pessoal para PCH em nível técnico e superior. O
principal circuito do LHDC é o denominado Laboratório Richard Bran, Fig. 1,
homenagem ao Professor da EFEI pionero no ensino de Máquinas de Fluxo no Brasil.
Este circuito é constituido por um grupo eletro-bomba de 30 [kW] de potência com
variação de velocidade obtida através de acoplamento hidrocinético. o que permite obter
vazões até 140 [l/s] e quedas até 30 [mCA].
Este grupo pode alimentar um grupo gerador de 5 [kW] de potência composto de
turbina tipo Francis, regulador de velocidade, volante e gerador interligado e quadro de
comando para ensaios em paralelo com a rede ou em carga independente.
Alternativamente o grupo pode alimentar turbina com rotor tipo Francis ou hélice para
ensaios de campo de funcionamento com auxílio de freio elétrico. O circuito dispõe de
moderno equipamento de medidas tanto mecânicos quanto elétricos. O segundo circuito
do LHDC é uma modelagem de PCH de desvio que permite realizar os estudos dos
fenômenos transitórios que ocorrem em sistemas de baixa e alta pressão e nas chaminés
de equilíbrio.
O dispositivo de fechamento, com controle de tempo, pode ser regulado para fechar em
décimos de segundo até vários segundos, o que permite com auxílio de transdutores de
pressão e registradores de alta resolução estudar o fenômeno transitório, em tempo real,
particularmente golpe de ariete a as oscilações em chaminé de equilíbro. O último
circuito do LHDC é um modelo de Microcentral Hidrelétrica para agricultura que utiliza
como unidade geradora básica uma turbina Michell-Banki de 1,0 [kW] que pode acionar
um gerador assíncrono ou uma pequena máquina agrícola. O seu objetivo principal é
mostrar a estudantes e usuários como a energia hidráulica pode ser facilmente utilizada
para melhorar a qualidade da vida no campo utilizando uma unidade geradora que pode
ser fabricada na própria propriedade, com materiais e recursos de fácil obtenção.
Fig. 1 - Laboratório Hidromecânico Didático-Científico (LHDC) "Richard Bran"
1. Tanque de sucção
2. Enc. de sucção
3. Grupo eletro-bomba
4. Enc. de recalque
5. Tanque de pressão
6. Enc de medidas
7. Venturímetro
8.
Grupo
turbina-freio
9. Grupo turbina-regulador-alternador
10.
Enc
de
retorno
11.
Tanque
de
descarga
12.
Tranquilizador
13.
Canal
de
vidro
14
Vertedor
15. Quadro elétrico
Fig. 2 - Laboratório Hidromecânico para Engenharia de Produto (LHEP)
1. Grupo moto bomba pot. 300 CV
2. Grupo moto bomba pot. 30 CV
3. Grupo moto bomba pot. 100 CV
4. Grupo moto bomba pot. 19 CV
5. Turbina a ser ensaiada
6.
Venturímetro
7.
Suportes
8. Tubo diametro 300 mm int.
9.
Tanque
da
montante
10.
Tanque
da
jusante
11. Tanque cilindro de suc´çã
12. Tubulação de nível de sucção
13.
Tanque
de
calibração
14.
Partidor
de
vazão
15.
Tanque
de
reserva
16. Tanque para agua de alimentação
LABORATÓRIO
ENGENHARIA DE PRODUTO - LHEP
HIDROMECÂNICO
PARA
O LHEP, Fig 2, foi projetado de modo a permitir testes, pesquisas e desenvolvimentos
em todos os tipos de turbinas e componentes hidráulicos usados em PCHs, dentro do
campo especificado, que abrange vazões desde alguns litros por segundo até valores em
torno de 400 [l/s] com quedas desde alguns metros até 60 metros de coluna de água.
O objetivo maior do LHEP é colaborar com as indústrias brasileiras, que fabricam ou
venham a fabricar turbinas hidráulicas de modo a:
Melhorar a qualidade dos produtos fabricados.
Conhocer o comportamento destes produtos a fim de ser psssível verificar e
certificar garantias.
Aumentar a versatilidade de uso dos produtos fabricados, o que permitirá,
gradativamente padronizá-los, reduzindo custos e melhorando a relação custobenefício.
Aumentar a gama de potência abrangida pelos tipos já fabricados e também dos
tipos a serem ofertados para melhor atender as necessidades do mercado a custos
competitivos.
Dispor, efetivamente, de organismo técnico científico de apoio e consulta, que seja
confiável sob todos os aspectos e cujos custos não onerem, substancialmente, os seus
produtos.
Circuito para ensaios
O circuito de ensaios do LHEP é composto de:
Dois grupos eletro-bomba, um de 220 [kW] e outro de 37[ kW], ambos com
velocidade variável através de acoplamento hidrocinético.
Um sistema de alta pressão composto de encanamento de aço inoxidável de 300
[mm] de diâmetro contendo, em série, medidor de vazão tipo Venturi e outro a hélice
que alimenta um tanque cilíndrico de aço de 2 [m] de diâmetro.
Um sistema de baixa pressão contendo tanque cilíndrico de aço de 2 [m] diâmetro,
tubulações em aço inoxidável que interliga este tanque com o tanque de alimentação
das bombas, também em aço, com 2 [ m] de diâmetro, o qual disõe de tubo vertical de
0,4 [ m] de diâmetro e 12 [ m] de altura para ensaios de cavitação.
Plataforma de ensaio com mesas para instalação da turbina modelo, de ação ou
reação, e onde estão instalados o mancal hidrostático, para determinação das perdas
mecânicas e do empuxo axial do modelo, e o freio elétrico para determinação de
potências no eixo até 80 [ kW] com erro menor que ±0,1 %.
Instrumentação direta ou com transdutores para medição de pressões, velocidades
e temperaturas, dentre outras, em vários pontos do escoamento.
Cabine de comando do laboratório de ondes se pode acionar e controlar o circuito e
fazer a aquisição automática de dados para o computador.
Circuito para calibração - Erros
A calibração dos medidores de vazão é realizada através do circuito composto pelo
sistema de alta pressão, já descrito, partidor de vazão, encanamento de retorno em aço
inoxidável, tanque volumétrico, grupo eletro-bomba de 110 [kW], com variação de
velocidade através de acoplamento hidrocinético e tanque de reserva.
A calibração dos medidores de vazão tem sua origem na calibragem do tanque
volumétrico cilíndrico de 270 [m] de diâmetro por 5,50 [m] de altura contendo sistema
ótico para medir o nível no seu interior com precisão de 0,1 [mm] o que permite calibrálo com erro ±0,01 % para seu maior volume (28 [m3]). Calibrado o tanque volumétrico,
com auxilio do partidor de vazão e utilizando medição eletrônica do tempo, através da
frequência do cristal do computador, é possível calibrar as medições de vazão através do
Venturi com erro menor que ±0,02 % e as medidas através do medidor a hélice com
erro menor que ±0,03 %.
Computando-se o erro na medida das quedas resultará para as potências hidráulicas
erros que não ultrapassam 0,15 %. A medida do tanque, feita pelo freio
eletrodinamométrico, emprega pesos calibrados com erro de 10 -2 gramas. O uso do
manca hidrostático reduz as perdas por atrito, que são medidas por uma célula de carga.
Isto permite o levantametno das características da turbina (rendimento interno) com erro
inferior a 0,02 %.
Grandezas características
Para traçado dos campos de funcionamento das turbinas e ensaios de cavitação, as
grandezas características, obtidas no LHEP, são definidas a seguir:
TECNOLOGIA ALTERNATIVA PARA
MICROCENTRAIS
ELETRICAS
ATRAVES DE NUDEMI'S
Félix A. Farret
Ademar Michels
Jorge O. Bueno
Centro de Tecnologia-Universidade Federal de Santa María
Brasil
RESUMO
O NUDEMI é um grupo de pesquisadores do Centro de Tecnologia - UFSM, assim
deno-minado, para caracterizar seu interesse em microcentrais elétricas. Esta
preocupação com microcentrais originou-se pela limitação crescente dos recursos
energéticos a níveis nacional e internacional.
Desde a sua formação em 1985, o grupo teve forte interação com o Curso de PósGraduação em Engenharia Elétrica (CPGEE) - UFMS e hoje, tornou-se um grupo
multidisciplinar envolvendo principalmente as áreas de Hidraúlica, Mecânica,
Engenharia de Produção, Engenharia Civil e Agronomia.
O principal interesse atual do NUDEMI é o desenvolvimento de controles eletrónicos
de tensão e velocidade pela carga para microcentrais elétricas. As etapas já realizadas ou
em andamento saõ:
1. Trabalhos de dissertação de mestrado e doutorado.
2. Estudos para optimização da operação de microcentrais não convencionais.
3. Associação de microgeradores assíncronos como fontes primárias de origens distintas
sem controle mecânico de velocidade ou tensão.
4. Execução de programas de extensão comunitária tanto na área de energia rural como
em outras áreas que manifestem interesse.
5. Convênios de integração e cooperação nacionais e internacionais, tais como os em
andamento com o Governo do Estado do Rio Grande do Sul, com o Uruguai (NUDEMI
- Uruguai) e a Argentina.
6. Projetos conjuntos com a CEE, indústrias privadas e o governo do Estado do Rio
Grande do Sul e, ainda em entendimento, com a Escola Federal de Engenharia de
Itajubá.
As três linhas fundamentais em desenvolvimento no âmbito do NUDEMI são:
1. Autoprodução de energia conectada à rede pública.
2. Produção isolada de energia elétrica.
3. Aproveitamento das ondas do mar com microgeração assíncrona.
4. Associação de microgeradores assíncronos acionados por energia primária distinta.
INTRODUÇÃO
Desde 1985 existe no Centro de Tecnologia (CT) da Universidade Federal de Santa
Maria (UFSM) a preocupação com o desenvolvimento de microcentrais elétricas,
originada pela limitação crescente dos recursos energéticos a nível nacional e
internacional (1) assim como pela publicação de artigos no Brasil e Exterior e pela
participação de pesquisadores do CT em encontros e seminários sobre o assunto.
Desde então a área de interesse do CT e em particular do Curso de Pós-Graduação em
Engenharia Elétrica, tem sido a seguinte:
a. Análise, implementação e avaliação da máquina assíncrona como fonte de geração de
energia elétrica descentralizada e o desenvolvimento de controles eletrônicos utilizando
microprocessadores.
b. Estudos de interesse da mecânica de turbinas visando a construção e avaliação da
capacidade energética de pequenas represas assim como a colocação em funcionamento
de diferentes tipos de turbinas provocando uma boa interação com a indústria.
c. Estudos da produção e otimização da geração de pequenos recursos elétricos
analisando a viabilidade econômica dos mesmos.
d. Busca de novas alternativas para pequenos aproveitamentos.
Desde o começo o grupo do CT interessado em pequenos aproveitamentos de energia
(1,2) procurou a integração com outros grupos análogos e assim estabeleceu-se o
projeto Microcentrais Assíncronas. Este projeto em desenvolvimento no CT-UFMS
com a cooperação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica tornou-se parte
de um projeto maior fruto de dois convênios. O primero deles foi assinado entre a
Fundação Missioneira de Ensino Superior (FUNDAMES), a UFMS, e a Universidad
Nacional de Misiones (UNaM - Argentina) visando o intercâmbio científico,
tecnológico e cultural. Dentro deste convênio foi acertado o programa Fontes
Alternativas de Energia que permitiu o andamento de uma série de projetos visando o
desenvolvimento de tecnologia em microcentrais. Como resultado foi montado no CTUFSM um protótipo de usina assíncrona para 1 [ kW] com controle eletrônico de
velocidade e tensão pela carga eliminando os pesados controles mecânicos. O protótipo
redundou em diversos trabalhos publicados e, inclusive, originou vários trabalhos de
dissertação de mestrado. É bom que se diga, com relação ao aspecto econômico, que a
experiência do grupo Argentino do Centro Regional de Desarrollo de
Microaprovechamientos Hidroeléctricos (CREDMHI) demonstrou que os atuais
controles mecânicos, em geral custam em torno de 50 % do valor total de uma
microusina enquanto que o controle eletrônico proposto pelo CT-UFMS não passa dos
20 %.
O segundo convênio foi assinado entre a UFSM e o Governo do Estado do Rio Grande
do Sul visando a elaboração de projetos para estabelecimento de suporte tecnológico à
indústria local. A partir de então, contou-se com a preciosa colaboração da Companhia
Estadual de Energia Elétrica (CEEE) e da Comissão Estadual de Energia do Rio Grande
do Sul (CENERGS) que colocou à disposição do projeto uma infraestrutura para a fase
experimental do protótipo.
Recentemente iniciou-se a integração com a Universidad de la República Oriental del
Uruguay (UROU) para a cooperação técnico-científica e cultural, fruto de um convênio
assinado em maio/87 entre a UFSM e a UROU. Trabalhos técnico-científicos e de
mútua cooperação já estão em andamento.
Dentre as publicações mais importantes do projeto Microcentrais Assíncronas, uma foi
apresentada no X Seminário Nacional de Distribuição no Rio de Janeiro em Outubro de
1988 promovido pela Light SA, tendo sido classificada entre os dez melhores trabalhos.
A Revista Mundo Elétrico (2) também interessou-se pelo assunto publicando um artigo
em Janeiro de 1990 com origem no CT - UFSM.
O NUDEMI reune trabalhos de diversas áreas afins espalhadas em diversos trabalhos de
pós-graduação. Entre estes:
1. Compensação de reativos na geração usando apenas bancos de capacitores.
2. Associação de microgeradores assíncronos com acionamento por energias primárias
distintas.
3. Implantação de microusinas não convencionais, experiências e impacto nas pequenas
comunidades do Rio Grande do Sul.
4. Controle eletrônico de microcentrais baseado em microcontroladores.
5. Levantamento e modelo matemático das chuvas nos pequenos recursos hídricos do
RS.
6. Geração assíncrona isolada com controle eletrônico pela carga.
7. Queima de casca de arroz para uso com microgeradores assíncronos com controle de
velocidade pela carga.
8. Aproveitamento da energia das ondas do mar para geração assíncrona de energia
elétrica.
9. Métodos de otimização dos recursos hidricos para aproveitamento em pequenas
centrais hidroelétricas.
IMPORTÂNCIA DAS MICROCENTRAIS PARA A REGIÃO
Certamente a década de 90 se caracterizará pela busca e desenvolvimento de novas
fontes alternativas. As empresas privadas e os órgãos estatais serão responsáveis
diretamente por este desenvolvimento. E pensando nisto, algumas delas já começam a
interessar-se por fazer acordos de cooperação buscando um intercâmbio de tecnologia
com países desenvolvidos.
É o caso do Governo da Bahia e a CEE (Comunidade Econômica Européia) (1) que
assinaram em março de 1990, um programa de cooperação no setor de energia. Pelo
acordo, o Brasil irá receber 4,5 milhões de dólares a fundo perdido, durante 5 anos,
visando principalmente a autoprodução a partir de pequenas centrais hidroelétricas.
Também a Chesf investe em energia alternativa. Cerca de 2,5 milhões de dólares serão
investidos em um projeto para implantar uma usina de energia solar até o final de 1990
na região do Recife. Tal investimento produzirá uma potência de 100 kW e será
custeado com recursos da Eletrobrás.
Em especial, no RS, podemos fazer o seguinte balanço:
1. Até março de 1989 a geração bruta de energia elétrica foi de 5.445 [GWh ]e o
consumo no mesmo período foi de 10.825 [GWh], o que representou um déficit de
geração de 5.380 [GWh]. Este déficit de geração é suprido pela interligação com outros
sistemas de outras regiões. Constata-se então que a dependência de outros sistemas foi
de 49,49 % representando um valor considerável tendo em vista a alta potencialidade
dos rios do Rio Grande do Sul.
2. A electrificação rural apresenta o seguinte diagnóstico:
Número de propriedades rurais existentes 474.280
Número de propriedades electrif. pela CEEE 185.625
Número de propriedades electrif. pelas CER's 123.547
Número total de propriedades eletrificadas 309.172
Participação da CEEE no tot. de prop. eletrif. 60%
Participação das CER's no total de prop. elet. 40%
Indice de eletrificação rural no RS
65%
3. A Companhia Estadual de Energia Elétrica (CEEE) vem enfrentando como pode. o
fardo de um insuportável grau de endividamento, precisamente quando as projeções da
área de planejamento da Eletrobrás indicam riscos de déficit na oferta de insumo na
primeira metade dos anos 90, como tendêndcia hoje crescentes e aceleradas,
ultrapassando a faixa dos 15 %.
Essa incapacidade de investir ocorre exatamente quando os gastos são urgentes.
Após feito este balanço pode-se verificar que:
1. A autoprodução ligada ou não a rede pública através de microcentrais, aproveitando
recursos energéticos renováveis, pode ser uma alternativa extremamente vantajosa, visto
que reduziria a dependência do sistema interligado.
2. Constatado que 65 % das propriedades no RS estão eletrificadas torna-se viável o
estudo do aproveitamento dos recursos energéticos nela existentes a partir do que o
trabalho propõe.
3. A partir do momento em que houvesse um aproveitamento destes recursos, a
Concessionária seria beneficiada, visto que haveria uma "folga" no sistema e em
consequência redução de seus investimentos.
Com isto os 35% restantes de propiedades rurais não eletrificadas pederiam ser
energizadas.
ASPECTOS TÉCNICOS E SOCIAIS
Atualmente, encontra-se em fase de implementação pelo Curso de Pós Graduação em
Engenharia Mecânica da UFRGS em cooperação com o NUDEMI e algumas indústrias
regionais um projeto que consiste na extensão de duas redes rurais monofilares. A
primeira com um comprimento de 3 [km], atendendo 16 propriedades rurais
(minifúndios de baixa renda) onde será instalada uma microcentral de 10 [kW]. A
segunda rede tem um comprimento de 2 [ km] e atenderá 10 propriedades rurais. A
microcentral ligada nesta rede é de 2 [kW]. Uma pequena comunidade em Furnas,
Rodeio Bonito, Munícipio de Tres Coroas - RS, está sendo preparada para a instalação
de uma microcentral assíncrona com o controle feito por módulos eletrônicos
substituíveis.
O interesse maior por microcentrais para controle eletrônico de velocidade reside no
fato de que para potências de até 100 [kW] ou pouco mais, é possivel construir-se
unidades conversoras de potências usando apenas tiristores individuais (3, 4, 5, 6). No
mercado brasileiro atual, o valor mais em conta dos tiristores é para V ak < 1.2 [kV] e I
ak < 40 A. Os preços começam a subir marcadamente a partir destes valores. Para
tensões e correntes bem maiores que estas é necessário a associação de tiristores, o que,
no estágio da tecnologia atual de fabricação de semiconductores de potência, certamente
inviabiliza pequenas centrais com controle eletrônico pela carga.
Um outro aspecto que se pode comentar é a possibilidade de substituição de uma
unidade geradora de certo porte pela associação de microgeradores associados. As
vantagens desta substituição são imediatas:
a. facilidade de manutenção e transporte das unidades em locais de difícil acesso como é
o caso em microaproveitamentos;
b. continuidade da geração no caso de alguma unidade defeituosa;
c. substituição da tubulação forçada, que é pesada e onerosa, por uma linha de
transmissão elétrica (MRT ou trifásica);
d. não necessita barragem de grande porte ou chaminé de equilíbrio;
e. expansão do sistema de geração de acordo como as necessidades sem custo inicial
elevado: distribuição na aplicação dos recursos;
f. associação de geração hidroelétrica com outras fontes distintas;
g. centro de controle eletrônico único, modulado e simples;
h. disponibilidade das partes no mercado convencional como é o caso de conjuntos de
moto-bombas.
Além dos aspectos técnicos, existe ainda o aspecto sócio-econômico de levar às
comunidades mais distantes o conforto da eletricidade de forma viável
economicamente. Este aspecto está sendo abordado no Curso de Pós-Graduação em
Engenharia Mecânica (PROMEC) da UFRGS com a cooperação do NUDEMI que está
implementando um novo conceito de demanda, chamada "demanda orientada", que
permite a participação e o controle da comunidade na instalação, operação e
manutenção de sua própria fonte de energia. Em relação ao consumo, a demanda
orientada permite no máximo 1 [kW] por residência, garantindo iluminação,
refrigeração e televisão. O aquecimento deve ser provido por outras formas de energia
de conversão mais direta. Desta forma, pretende-se observar o comportamento da
comunidade com relação ao uso limitado de energia e estabelecer-se o abastecimento
energético para redes de eletrificação rural com baixo custo. Desta forma a energia
torna-se facilmente disponível sem grandes investimentos e sem haver necessidade das
caras linhas de transmissão e distribução.
Atualmente apresenta-se como prioridade a reunião de todos os recursos ora existentes e
a assunção de uma identidade para levantar o grau de interesse dos pesquisadores e
interessados em geral em aproveitamentos de pequena escala. Por isso, foi criado no
CT-UFSM o Núcleo de Desenvolvimento em Microcentrais (NUDEMI) resultado da
necessidade de interrelação em diferentes níveis de atuação, tanto para encontrar apoio
como para permitir um intercâmbio que reuna todos os esforços coordenadamente.
OBJETIVOS DO NUDEMI E LINHAS DE PESQUISA
Os objetivos fundamentais do NUDEMI são:
a. Desenvolvimento de tecnologia em pequenas, mini e microcentrais geradoras de
energia.
b. Criação de um laboratório regional de ensaios e desenvolvimento de tecnologia para
pequenas, mini e microcentrais e colaboração na criação de laboratórios similares em
outros países e em regiões distintas no Brasil.
c. Difusão do uso de microcentrais como alternativa energética regional promissora.
d. Aglutinação de recursos para aplicação na geração de energia de pequena escala.
Para atingir estes objetivos, quatro linhas de pesquisa de interesse em pesquisa foram
definidas inicialmente:
a. geração de potência ligada à rede pública;
b. geração isolada de energia elétrica;
c. aproveitamento de energia das ondas do mar com geração assíncrona;
d. associação de micro geradores assíncronos para aproveitamento de energia primária
de origens distintas.
FORMAS DE ATUAÇÃO
O NUDEMI está organizando-se em diversos níveis de intercâmbio como mostra a
Figura 1, discutida a seguir.
Nível Universitário
Dentro da Comunidade universitária, existem quatro áreas fundamentais de interrelação.
a. Extensão universitária: necessidade de se criar condições de estudo de soluções para
a problemática das comunidades que ainda sofram com o problema de distribuição de
energia elétrica tanto para seu conforto como para a melhoria de sua produção industrial
e rural.
b. Pesquisa Universitária: por um lado introduzir uma interrelação entre os
pesquisadores, docentes e alunos, que provoque a discussão do tema. Por outro lado,
propiciar mediante termos, aditivos a colocação de vagas no Curso de Pós-Graduação
em Engenharia Elétrica (CPGEE), a disposição das universidades conveniadas. Os
mestrendos ao chegar no Curso de Pós-Graduação, já teriam definido antecipadamente o
seu projeto de pesquisa de acordo com seu orientador numa área de interesse comum
entre a Universidade convenida, o NUDEMI e o CPGEE. Os debates serão altamente
enriquecedores não só em resultados quantitativos dos recursos humanos envolvidos e
assim com uma projeção para o meio educativo.
Entre os trabalhos de pesquisa a nível de pós-graduação pode-se citar:
1. Dissertações de Mestrado
1.1. Compensação de reativos utilizando apenas capacitores.
1.2. Associação de microgeradores assíncronos com fontes de energia primária distintas
e sem controle mecânico de velocidade.
1.3. Controle eletrônico de microusinas assíncronas ligadas a rede pública através de
microprocessadores.
1.4. Controle eletrônico
microprocessadores.
de
microusinas
assíncronas
isoladas
através
de
1.5. Aproveitamento de energia das ondas através de microusinas assíncronas
modulares com controle eletrônico.
1.6. Otimização de microcentrais assíncronas com controle eletrônico.
2. Tese de Doutorado: Método de seleção ótima dos recursos hídricos a partir das
pequenas centrais hidroelétricas conhecidas.
Recurso didático: o material produzido pelos trabalhos de pesquisa e desenvolvimento,
podem ser utilizados em aulas práticas testando exemplos de soluções encontradas nas
área de hidráulica, máquinas eletrônica e processamento de sinais.
Interrelação com a indústria: o apoio maior a este trabalho tem sido justamente
encontrado na indústria que tem permitido a viabilização dos projetos. E fundamental
assegurar-se que a Indústria e a Universidade participem das pesquisas propostas. Isto
provoca uma realimentação permanente tanto para a Indústria como para a Universidade
com objetos comuns para a região onde estão localizadas as comunidades beneficiadas.
Fig. 1 - Expectativa de atuação do NUDEMI
Nível Estadual
O Estado do Rio Grande do Sul está situado em lugar geográfico privilegiado com
relação a América Latina e fundamentalmente com o Cone Sul, e ainda mais, está longe
das fontes de energia mais importantes de nosso país e cada vez masi longe das
possíveis fontes hidroelétricas futuras que tendem a serem encontradas no Norte do
país.
Neste sentido, é necessário que se encontrem soluções advindas da própria comunidade
universitária e da indústria, mas também da comunidade social e política do Estado
visando metas de longo prazo.
Nível Nacional
Os resultados das pesquisas serão aplicados não só à problemática desta região, mas
também às comunidades de todo país que sofram com o mesmo problema.
Reconhecendo-se que existem outros grupos com identidade própria e com os mesmos
objetivos, busca-se mecanismos para:
a. Produzir um intercâmbio efetivo de conhecimentos e recursos humanos formados por
cada um destes grupos.
b. Não comprometer recursos econômicos e humanos na duplicação de pesquisas já
realizadas ou em fase de execução.
c. Provocar encontros nacionais peródicos para estes intercâmbios e discussão dos
resultados atingidos.
Nível Latino-Americano
Neste nível, países já estão concentrando esforços no mesmo sentido, como se pode
notar pela manutenção de intercâmbio de conhecimentos técnicos e humanos já
efetivados com Uruguai e Argentina oficialmente e com Chile, Bolivia, Paraguai e Peru
até provavelmente antes do final deste ano. Para isto está-se preparando um encontro
Internacional em março (UNESCO-ORCYT-CT-UFSM), que permitirá oficializar uma
planificação regional comum.
Nível Internacional
Da mesma maneira que com a UNESCO, outras instituições tem como objetivo unir
esforços não só de sua região, mas também com diferentes continentes
fundamentalmente com soluções do terceiro mundo com as quais se busca o
fortalecimento de vínculos.
Para atingir-se estas metas, o NUDEMI pretende conseguir:
a. Reunião de recursos através de convênios com prefeituras, governos estaduais e
federal, órgãos internacionais (OLADE, UNESCO, etc.), organismos privados
(Cooperativas, Associações Comunitárias, etc.) e com outras organizações para a
atuação conjunta na solução do problema energético regional, iniciando com a
montagem de um laboratório de desenvolvimento e testes em microcentrais.
b. Realização de cursos, encontros seminários, etc. em assuntos de interesse na geração
de energia em pequena escala os quais envolvam todos os países do Cone Sul.
c. Manter à disposição dos interessados um levantamento permanente das condições
energéticas da região, tanto de fontes primárias de energia como de infraestrutura,
pessoal técnico e de apoio, recursos disponíveis, etc., a nível nacional e internacional.
d. Dar apoio e orientação a entidades ou a pessoas ligadas ao NUDEMI no que se refere
ao encaminhamento na implementação de microcentrais.
e. Prestação de consultorias em assuntos relacionados com a geração de energia elétrica
em pequena escala.
f. Participação no plano de desenvolvimento da região Centro-Oeste do Rio Grande do
Sul.
g. Elaboração de projetos tecnológicos para o desenvolvimento do Cone Sul em geração
de energia em pequena escala.
h. Manutenção de contatos com organismos estaduais, nacionais e internacionais
interessados na cooperação técnica ou desenvolvimento em geração de energia de
pequena escala.
INFRAESTRUTURA E PARTICIPAÇÃO
O projeto de Microcentrais Assíncronas (MCA) não conta ainda com seu próprio
laboratório, porém as montagens e testes tem sido possíveis graças à cooperação dos
Laboratórios de Controle Numérico, Hidráulica e de Eletro-Eletrónica do CT-UFSM
bem como, às instalações da PUC e UFRGS a través de professores interessados no
assunto e o apoio da Cooperativa de Eletrificação Rural do Vale dos Sinos
(COPERSINOS). O CENERGS e a FUNDATEC intermediaram a cedência de uma área
de aproximadamente 100 ha., a qual é bastante montanhosa e portanto, propícia para
instalação de microcentrais no estilo proposto. A área é de difícil acceso (levar e trazer
até o lugar equipamentos não é nada fácil).
A CEEE, além de permitir a conexão à rede pública, extendeu uma linha de distribuição
e cedeu os transformadores rebaixadores e elevadores para funcionamento da
microcentral em regime de autoprodução.
A tabulação e as turbinas de 5 [kW] e 15 [kW] foram dadas pela Indústria de Turbinas
WIRZ Ltda. enquanto que os geradores foram doados pela Fábrica de Motores Eberle
S.A. O CT-UFSM cedeu as instalações, professores e alunos para o desenvolvimento
dos controles eletrônicos a través do CPGEE e do DELC. O curso de Pós-Graduação em
Engenharia Mecânica (PROMEC) da UFRGS está encarregado das instalações
hidromecânicas: turbinas, geradores, barragem e tuulação. O apoio logístico é dado pelo
CENERGS.
Fig. 2 - Areas de interação
RECURSOS JÁ DISPONÍVEIS
Formas de apoio:
a. Pessoal:
* Pessoal técnico da UFSM - CT, CCR
* Convênios de cooperação Técnico-Científica entre UFSM e Governo do Estado do
Rio Grande do Sul
* Convênio de cooperação UFSM - Universidad de la República Oriental del Uruguay
* Manifestações de apoio e interesse de cooperação do Dirección de Ciencia e Tecnología da República Oriental del Uruguay, da UNESCO, do CENERGS, da
ASBRAGEN, etc.
b. Fontes de recursos:
Município, Estado, Governo Federal, FAPERGS, convênios com Wirz e Eberle, outros.
c. Material:
* Laboratórios já existentes na UFSM, FUNDAMES, UNAM e UFRGS (mediante
convênios específicos)
* Curso de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - UFSM
* Governo do Estado do Rio Grande do Sul através do CENERGS e CEEE.
* Escolas Técnicas de Estrela e da UFSM
* Wirz (Indústria de Turbinas e Mecânica Pesada do RGS)
* Eberle (Indústria de Motores Elétricos - RGS)
PESSOAL TÉCNICO DO NUDEMI-UFSM
Constitui-se de três professores com nível de doutorado, todos de área de Sistemas de
Potência, Eletrônica de Potência e Recursos Hidricos. Conta-se ainda com a
participação de quatro mestres em ciências, cinco mestrandos e diversos alunos com
bolsa de iniciação científica.
CONCLUSÃO
A região comprendida pelas provincias da Argentina que tem limites com o Brasil e
Uruguai, o sul Brasileiro e o norte Uruguaio estão avançando num processo irreversível
de cooperação e integração, na área de microcentrais, garantindo a formação e
integração de pesquisadores interessados em forneceer soluções a os problemas
energéticos da região.
A Universidade Federal de Santa Maria através de seus mecanismos formais, motiva e
propõem ações concretas para que alunos, docentes, comunidade e indústria falem uma
mesma linguagem. Este mecanismo viabiliza a obtenção de um diagnóstico da situação
energética da região e apresenta soluções alternativas em termos de atingir-se o uso
racional da energia na obtenção de conforto para a comunidade rural.
A preparação e não formal do indivíduo fica sensibilizada para as tendências sóciopolíticas e culturais da região, cooperando para a adaptação da comunidade a estas
necessidades e motivando a pesquisa em todos os níveis da educação, tanto de
graduação como de pós-graduação.
Assim mesmo, este processo permite verificar-se as dificuldades que enfrentam os
autores deste projeto, seja na implementação de experiência, recursos bibliográficos,
potencial em termos de laboratórios assim como a política para permitir aos distintos
mecanismos reagir com suficiente eficácia a estes problemas. As barreiras burocráticas
estão sempre presentes, dificultando uma melhor integração com os países vizinhos
dentro das próprias fronteiras brasileiras.
Dentro da experiência do NUDEMI em microcentrais, quatro linhas de pesquisa foram
delineadas dentro da área de microgeração assíncrona com controle eletrônico pela
carga:
1. geração ligada a rede pública;
2. geração isolada;
3. aproveitamento de energia das ondas do mar, e
4. associação de fontes de energia primária distintas.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a FAPERGS, ao CENERGS e ao CNPq pelo apoio financiero; ao
Curso de Pós Graduação em Engenharia Elétrica e Centro de Tecnologia da UFSM
pelas condições materiais; a equipe do NUDEMI-UFSM pela ajuda nos
desenvolvimentos e montagens e ao técnico Marcelo Aita Riss pela edição de textos e
cooperação técnica.
BIBLIOGRAFIA
1. FARRET, F. A., ALGARVE, A. S., RIGHI, L. A. Associação de microgeradores
assíncronos sem controle de velocidade para cogeração de energia elétrica a partir de
fontes renováveis. X Seminário Nacional de Distribuição de Energia, Anais, Outubro de
1988.
2. CARNEIRO, S. & WATANABLE E. H. O gerador assíncrono autoexcitado e
aplicações em aproveitamentos de energia renováveis. XI Conferência LatinoAmericana de Eletrificação Rural, Volume II, Curitiba, Out. 1986.
3. BONERT, R. & HOOPS, G. Stand alone induction generator with terminal
impedance controller and no turbine controls. IEE Proceedings B - pag 28-31-1990.
4. NRECA, MICRO-HYDROPOWER SOURCEBOOK. A practical guide to design
and implementation in developing countries. SDH Publications, USA, 1986.
5. CARNEIRO, S. & CALDAS, F. Utilização do gerador de indução em usinas
hidroelétricas de pequeno porte. VI Seminário Nacional de Produção e Transmissão de
Energia Elétrica. Camboriú-SC-Brasil 1981.
6. MANUAL DE MINICENTRAIS HIDROELÉTRICAS. Edição especial autorizada
pela ELETROBRAS. ABRH Associação Brasileira de Hidrologia e Recursos Hídricos.
1989.
EXPERIENCIA BOLIVIANA EN EL
DISEÑO
Y
CONSTRUCCION
DE
MICROCENTRALES
HIDROELECTRICAS
José Luis Monroy C.
Instituto de Hidráulica e Hidrología
Universidad Mayor de San Andrés
Bolivia
INTRODUCCION
Hasta el año 1974, casi toda la potencia instalada en pequeñas y medianas centrales
hidroeléctricas y en plantas térmicas del país estaba destinada a satisfacer el consumo de
centros urbanos y mineros.
En el área rural, la energía consumida provenía principalmente de la leña y de rústicas
ruedas hidráulicas destinadas a la molienda de granos.
A partir de ese año se ejecutaron programas de electrificación rural, limitados a
pequeñas regiones andinas, con la extensión de líneas de transmisión a centros poblados
medianos y menores.
En la segunda mitad de la década de los años setenta, debido al bajo costo de los
hidrocarburos en el país, se instalaron una serie de plantas térmicas en diferentes
regiones del área rural; este hecho frenó el interés en el desarrollo de pequeñas centrales
hidroeléctricas, factor que actualmente se está revirtiendo, debido al alza sostenida de
los costos de los hidrocarburos.
A pesar de todos los esfuerzos realizados en el campo de la electrificación rural, se
estima que únicamente el 13 % de la población campesina cuenta con energía eléctrica.
Ante esta desoladora realidad, el Instituto de Hidráulica e Hidrología dependiente de la
Universidad Mayor de San Andrés, se ha propuesto coadyuvar en el desarrollo de la
hidroenergía en el país mediante un "Programa de Desarrollo de Microcentrales
Hidroeléctricas" que contempla los siguientes aspectos:
Identificación de pequeños aprovechamientos
Diseño de pequeñas plantas hidroenergéticas
Planificación de sistemas energéticos rurales
Desarrollo de equipos de generación
Implementación de proyectos hidreléctricos en comunidades rurales
Lógicamente los alcances de trabajo se encuentran enmarcados por las limitaciones
propias de un centro universitario.
Dentro de estos objetivos, hasta la fecha, en cooperación con algunas Corporaciones de
Desarrollo Regionales y entidades de desarrollo privadas, se han diseñado cinco
pequeñas plantas ubicadas en el sector Andino del país, una de las cuales ya se ha
construido. En esta etapa de desarrollo del programa, las experiencias ganadas han sido
valiosas, tanto en los campos técnico y económico como en el impacto social generado.
DESARROLLO
A fines de 1985 se inició en el Instituto de Hidráulica e Hidrología el "Programa de
Desarrollo de Microcentrales Hidroeléctricas", con la identificación de un
aprovechamiento hidroenergético en la localidad de San Pedro de Condo, ubicada en la
provincia Avaroa del Departamento altiplánico de Oruro. Hasta la fecha, este proyecto
ha sido planificado, diseñado y construido, contando con la cooperación de CORDEOR
(Corporación de Desarrollo de Oruro) y el financiamiento de entidades privadas y de la
Embajada de Francia.
La planta, una central hidroeléctrica de derivación, está destinada a satisfacer la
demanda energética de 100 familias, tanto en uso doméstico como en alumbrado
público y en aplicaciones productivas como la molienda de granos.
Otras cuatro plantas han sido diseñadas en diferentes regiones del país y se encuentran
en etapa de financiamiento.
MICROCENTRAL HIDROELECTRICA MAIJE
Ubicada en la Cuenca de Maije, Provincia Franz Tamayo del Departamento de La Paz.
Se trata de una zona tropical enclavada en las últimas estribaciones de la Cordillera de
los Andes, en el límite con el Departamento de los Llanos del Beni.
El diseño final se realizó por encargo de la Corporación de Desarrollo de La Paz.
La planta cubrirá la demanda doméstica de la población de San Buenaventura (193
familias) y parcialmente algunos usos industriales como talleres de carpintería y
mecánica, y básicamente peladoras de arroz, principal producto agrícola de la zona.
Necesariamente deberá complementarse con un grupo térmico, dado que la potencia
instalada, considerando las condiciones de máximo aprovechamiento del potencial de la
zona no cubre la demanda industrial total.
Se ha diseñado una central de derivación que no cuenta con embalse de regulación anual
debido a que las características topográficas de la zona no lo permiten y por el alto costo
que esto implicaría.
Se aprovechará la oferta de dos cursos de agua en dos subcuencas, derivándolos por
canales superficiales hasta una cámara de carga.
La zona, debido a la distancia con respecto a la ciudad de La Paz y a las dificultades de
acceso (malos caminos, inaccesibilidad en época de lluvias, etc.), presenta altos costos
por fletes de transporte.
MICROCENTRAL HIDROELECTRICA DE POROMA
Poroma es una población ubicada al norte de la ciudad de Sucre en la Provincia de
Oropeza del Departamento de Chuquisaca en la zona subandina del Macizo de Charcas.
Cuenta con un río de aguas permanentes: el Pongorasi. Debido a que esta población se
encuentra a considerable distancia de las líneas eléctricas rurales del departamento, la
alternativa más económica para satisfacer la demanda eléctrica de la población y de una
mina situada a 2 [km] de ésta, constituía la construcción de una microcentral
hidroeléctrica.
En consecuencia, contando con la colaboración de la Corporación de Desarrollo de
Chuquisaca, CORDECH, se realizó el diseño final.
Se trata de una microcentral hidroeléctrica de derivación, cuenta con una toma tipo
cáucaso modificado que conduce las aguas por medio de un canal de aducción hasta la
cámara de carga. Esta estructura se diseñó como un tanque de regulación diaria debido a
los bajos caudales que se presentan en época de estiaje con relación al de diseño de
planta.
La población actual a beneficiarse será de 351 habitantes, 91 familias. La mina
consumirá un buen porcentaje de la producción de energía, principalmente en horario
diurno, permitiendo elevar el factor de carga.
MICROCENTRAL HIDROELECTRICA AZURDUY
Azurduy, Provincia Azurduy del Departamento de Chuquisaca, constitue un centro
poblado con una importante área de influencia rural con interesantes posibilidades de
desarrollo agropecuario.
Actualmente, el pueblo cuenta con energía eléctrica generada por equipos térmicos para
satisfacer sus necesidades de uso doméstico como también para los servicios: hospital,
parroquia, colegios y para uso semi-industrial como talleres y maestranzas. Este servicio
se interrumpe frecuentemente debido a que los altos costos de combustibles no siempre
pueden ser cubiertos y algunas veces por la demora en su transporte. Con el objeto de
subsanar esta situación, en el sentido de ofrecer un servicio permanente a un menor
costo, se diseñó una minicentral hidroeléctrica, por encargo de CORDECH. Consiste en
una planta de derivación que cuenta con una toma convencional o azud derivador, canal
de aducción que conduce las aguas hasta un desarenador y tanque de carga, tubería de
presión, casa de máquinas y línea de alta tensión. La potencia instalada de la central,
será de 160 [kW], suficientes para el consumo de 185 familias y aplicaciones semiindustriales.
MICROCENTRAL HIDROELECTRICA COLONIA 9 DE ABRIL
La Colonia 9 de Abril, constituida por mineros de las empresas estatales, despedidos de
sus fuentes de trabajo en el año 1985, se ubica en la localidad de Inicua, Provincia NorYungas del Departamento de La Paz.
La zona, enclavada en los contrafuertes de la cordillera de los Andes, presenta clima
tropical y cuenta con interesantes recursos hídricos.
La planta se diseñó a un costo mínimo, en colaboración con una entidad privada de
financiamiento. Consiste en una microcentral hidroeléctrica de derivación, que
aprovecha las aguas de un arroyo afluente del río Inicua, captándolas por medio de una
obra de toma tipo caucasiana y conduciéndolas por un canal de mampostería de piedra
hasta un tanque de carga ubicado a 220 [m] del núcleo poblado de la colonia.
La transmisión eléctrica se realizará en baja tensión y satisfacerá la demanda
principalmente nocturna de 50 familias en uso doméstico y alumbrado público. Durante
el día la energía se empleará para mover motores de una pequeña carpintería y de un
minaserradero.
Los datos principales de las plantas en cuanto a obras civiles, equipos de generación,
parámetros de diseño, potencias instaladas, líneas eléctricas se resumen en los Cuadros
1 y 2. El Cuadro 3 presenta indicadores económicos de las centrales en comparación a
un grupo diesel equivalente. El Cuadro 4 muestra el costo total de cada planta y el costo
de mano de obra no especializada susceptible a ser absorbida por la comunidad
beneficiada sin costo para el proyecto (excavación, mampostería y hormigones
ciclópeos, etc.)
CUADRO 1 - OBRAS CIVILES
CENTRAL
(Ubicación)
OBRA
TOMA
DE
CANAL
TANQUE DE CARGA
TUBERIA
PRESION
DE CASA
DE CANAL
DE
MAQUINAS RESTITUCION
DE PASO
POROMA
Cáucaso
Rectangular
(Chuquisaca) modificado de
Hº
Cº
Hº Cº
Area
útil
=0.12m2
Longitud =1900
m
Pendiente=2%
AZURDUY
Azud
(Chuquisaca) derivador
Hº Cº
MAIJE
(La Paz)
Rectangular
de
Hº
Cº
Area
útil
=0.53m2
Longitud =1945
m
Pendiente=1%
Volumen
Acero galvanizado
útil=
Diámetro=254
470 m3 HºCº mm Longitud=101
m
Volumen
útil=
28,56m3 Hº
Cº
Dos azudes Rectangular
Volumen
derivadores de
Hº
Cº útil=
Hº Cº
Area
útil 5,6 m3 HºCº
=0.44m2
0.30m2
Longitud =970 m
1490
m
Pendiente=3,62%
5,8%
9 DE ABRIL Cáucaso
(La Paz)
Hº Cº
Trapezoidal
revestido
de
piedra
Area
útil
=0.31m2
0.30m2
Longitud=1300 m
1490
m
Pendiente=1,5%
CONDO
(Oruro)
Trapezoidal
mampostería
de
piedra
Area
útil
=0.40m2
0.30m2 Longitud
=5000
m
Pendiente=10%
Azud
derivador
Hº Cº
CUADRO
Y LINEAS
CENTRAL
(Ubicación)
REGULACION
CAUDAL
DE
DISEÑO
(l/s)
2
ALTURA
NETA
-
Volumen
útil=
20
m3
Mampostería
de piedra
Area
HºCº
total=36,4m2 Longitud
Constucción =20m
de
adobe
revocado
Acero galvanizado
Diámetro=400
mm Longitud=76
m
Area
HºCº
total=43,3m2 Longitud=35m
Constucción
de ladrillo
Acero galvanizado
Diámetro=350
mm Longitud=120
m
Area
Sin
total=42,4m2 revestimiento
Construcción Longitud=42m
de ladrillo
P.V.C.
Area
Sin
Diámetro=254mm total=10,5m2 revestimiento
Longitud=44 m
Construcción Longitud=70m
de
adobe
revocado
Volumen
Acero
negro
útil=
Diámetro = 254
680 m3 Hº mm Longitud =
Cº
204 m
POTENCIA,
POTENCIA
INSTALADA TURBINA
(Kw)
EQUIPO
GENERADOR
Area
Mampostería
total=30m2
de
piedra
Construcción Longitud=30m
de
adobe
revocado
DE
GOBERNADOR
GENERACION
LINEA
DE TRANSMISION
ALTA
TENSION
POROMA
100
(Chuquisaca)
47,0
36
29
Una
unidad
Francis
Banki
Potencia=45
Tensión=220/380V
Frecuencia=50Hz
Velocidad=1500 RPM
Kw Controlador
electrónico
de carga
Voltaje=6,6
Kv
Longitud=3323 m
AZURDUY
450
(Chuquisaca)
49,0
160
Una
unidad
Francis
Potencia=189
Tensión=220/380V
Frecuencia=50Hz
Velocidad=1500 RPM
Kw Gobernador
electrónico
de carga
Voltaje=14,4 Kv
Longitud=10.500
m
MAIJE
(La Paz)
300
35,0
72
75
Una
unidad
Francis
Banki
Potencia=90
Tensión=220/380V
Frecuencia=50Hz
Velocidad=1500 RPM
Kw Controlador
electrónico
de carga
Voltaje=14,4 Kv
Longitud=5500 m
9 DE ABRIL 200
(La Paz)
14,4
16,8
Una
unidad
Banki
Potencia=20
Tensión=220V
Frecuencia=50Hz
Velocidad=1500 RPM
Kw Controlador
electrónico
de carga
CONDO
(Oruro)
62,4
48
Una
unidad
Banki
Potencia=72
Tensión=220/380V
Frecuencia=50Hz
Velocidad=1500 RPM
Kw Controlador
electrónico
de carga
125
ELECTRICA
BAJA TENSION
Voltaje=220
Kv
Longitud=226
m
Voltaje=24,9Kv
Longitud=1000 m
CUADRO 3 - PARAMETROS ECONOMICOS
CENTRAL
(Ubicación)
POROMA
(Chuquisaca)
TIEMPO
DE
COSTO TOTAL
TARIFA CRITICA
RECUPERACION
VIDA UTIL
DE LA PLANTA
PARA VPN=0
DE LA INVERSION
(AÑS)
(US$)
(US$/Kwh)
(AÑO)
TASA
DE
COSTO ANUAL
DESCUENTOS
EQUIVALENTE
DE CAPITAL
(US$/AÑO)
(%)
COSTO UNITARIO
CON
REDES
ELECTRICAS
(US$/Kw)
152.465
5.257
25
0.184
25
8
18.878
7
0.242
7
8
28.152
25
0.205
25
8
65.126
7
0.246
7
8
78.389
25
0.049
25
8
47.406
GRUPO DIESEL
EQUIVALENTE
7
0.225
7
8
76.397
9 DE ABRIL 37.257
(La Paz)
25
0.082
25
8
6.490
GRUPO DIESEL
EQUIVALENTE
7
0.085
7
8
6.740
25
0.093
25
8
23.263
7
0.140
7
8
41.524
GRUPO DIESEL
EQUIVALENTE
AZURDUY
(Chuquisaca)
435.000
GRUPO DIESEL
EQUIVALENTE
MAIJE
(La Paz)
CONDO
(Oruro)
GRUPO DIESEL
EQUIVALENTE
340.222
193.862
2.719
4.725
2.217
4.039
CUADRO 4 - COSTO TOTAL Y COSTO DE MANO DE OBRA
CENTRAL
COSTO TOTAL COSTO MANO DE OBRA
%
(US$)
(US$)
Poroma
152.465
32.567
21.36
Azurduy 435.000
100.254
23.04
Maije
64.625
19.01
9 de Abril 37.257
16.797
45.08
Condo
68.284
35.21
340.000
193.862
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las experiencias en el diseño y construcción de las microcentrales hidroeléctricas
citadas conducen a las siguientes conclusiones:
Actualmente no existe ningún tipo de política gubernamental efectiva destinada al
suministro de energía eléctrica a poblaciones rurales aisladas, que no cuentan con la
posibilidad de interconectarse a las escasas redes eléctricas rurales existentes.
A nivel gubernamental es necesario que se implemente una política relacionada con el
aprovechamiento de pequeños potenciales hidroeléctricos, que contemple:
* Identificación de pequeños aprovechamientos.
* Promoción de la investigación en el campo de equipos de generación.
* Diseño y planificación de obras.
* Obtención de financiamientos.
* Ejecución de obras.
* Asesoramiento en operación y mantenimiento.
* Asesoramiento en gestión y administración.
En cuanto a financiamiento y costos, se puede concluir:
En el país prácticamente no existe crédito de entidades financieras de fomento para este
tipo de proyectos. Los organismos internacionales gubernamentales y no gubernamentales
muestran poca predisposición para financiar proyectos hidroenergéticos.
Existe gran interés en muchas poblaciones aisladas en contar con microplantas
hidroeléctricas, pero su escaso poder económico no les permite financiar los gastos mínimos
requeridos para los estudios y diseños (visitas de campo, acopio de datos, material de
escritorio, etc.). Las entidades no gubernamentales tampoco destinan recursos para esta etapa
del proyecto, consideran el financiamiento una vez que se cuenta con el diseño final.
Generalmente, ni los planificadores ni los financiadores de proyectos de desarrollo rural
toman en cuenta los fondos necesarios para asesorar el mantenimiento y la eventual
reparación de obras y equipos durante las etapas iniciales del funcionamiento, cuando aún el
proyecto no ha generado fondos propios para estos fines. En el caso de las microcentrales
hidroeléctricas esta omisión causa conflictos que muchas veces originan la paralización de las
plantas dado que en la etapa inicial se requieren permanentes ajustes y calibraciones de los
equipos.
Se ha evidenciado que la aplicación en usos productivos de la energía es factor determinante
para mejorar la factibilidad financiera de las plantas. Centrales destinadas únicamente a
consumo doméstico presentan factores de carga muy bajos y en consecuencia tarifas muy
altas.
Los costos unitarios específicos, incluyendo las redes eléctricas, considerando las cinco
centrales en cuestión, se encuentran sobre los 2.000 US$/kW llegando incluso a los 5.200
US$/kW (Central de Poroma) En el caso de Condo (la única hasta el momento concluida), el
costo total real fue de US$ 92.918, resultando un costo unitario de 1.933 US$ /kW La
diferencia con los US$ 193.862 enunciados fue absorvida como aporte local por la comunida
(mano de obra y materiales locales) y por las entidades ejecutoras (dirección técnica, apoyo
logístico, administrativo, etc.).
En las cinco centrales, la tarifa crítica (sin pérdida ni ganancia al final de la vida útil) del
proyecto hidroeléctrico, resulta menor que la del grupo diesel equivalente. Pero en todos los
casos esta tarifa es mayor que la tarifa doméstica que se aplica en la ciudad de La Paz a
sectores de bajos ingresos: 0.061 US$/kWh. Este hecho demuestra, que incluso en las
condiciones críticas de recuperación de capital, las comunidades rurales andinas, muy
dificilmente pueden rembolsar las inversiones en el período de vida de la planta.
Dado que los costos de las plantas son bastante elevados, se debe tender a adoptar acciones
que los reduzcan, en este sentido se propone:
* La participación de las comunidades beneficiadas suministrando mano de obra no
especializada en forma gratuita. Se ha demostrado que este rubro representa de un 19 a
un 35 % del costo total.
* En lo posible, que las comunidades beneficiadas suministran, sin costo para el
proyecto, materiales existentes en la zona (piedra, arena, grava, madera, etc.).
* Que las obras civiles se reduzcan a lo mínimo necesario, dado que normalmente existe
la tendencia de sobredimensionarlas.
* Que se incentive a realizar un plan de construcción de microcentrales hidroeléctricas
en serie. Esto permitiría adquirir equipos y materiales, principalmente de líneas
eléctricas, en cantidades, con la consecuente rebaja de costos.
En cuanto se refiere a la operación y administración de las plantas, su transferencia a los
beneficiarios, (alcaldías, cooperativas, corregimientos, etc.) presenta las siguientes ventajas:
* Bajos costos de operación y administración, dado que el personal foráneo implica
siempre un costo mayor.
* Adopción plena del proyecto por parte de la comunidad .
Capacitación comunal en el manejo de empresas colectivas.
La capacitación de personal local para la operacióny administración constituye un factor
determinante para el éxito del proyecto.
Los aspectos técnicos a resaltar:
En ninguno de los proyectos emprendidos se contaba con suficiente información hidrometeorológica ni con cartas geográficas a escalas apropiadas. Este problema se subsanó
parcialmente reaizando todos los aforos que el limitado tiempo de planificación y acopio de
datos permitía y empleando técnicas hidrológicas para cuencas con escasa información.
Se demostró la factibilidad de construir turbina tipo Banki y Pelton en el medio.
En el proyecto de Condo se instaló una turbina Michell Banki construida en los talleres
del Instituto de Hidráulica e Hidrología.
A nivel experimental se construyeron micro turbinas Pelton fundidas en bronce y
aluminio.
- Actualmente se cuenta con un controlador electrónico de carga, totalmente
desarrollado y construido en el Instituto de Hidráulica e Hidrología.
Aspectos sociales
El proyecto Condo, después de un año de funcionamiento, en cierto grado ha
incorporado una nueva dinámica a la comunidad. Algunos hábitos de vida están
cambiando: la gente permanece despierta realizando algunas actividades o simplemente
conversando más tiempo que antes. Se perciben prácticas deportivas y bullicio de los
niños por la noche.
Se ha instalado un molino de cereales que absorbe toda la producción a un costo menor
que en los pueblos vecinos.
El proyecto ha generado ciertas tensiones al interior de la comunidad dado que en época
de estiaje el uso del agua debe reprogramarse con fines de riego y producción de
energía.
Esta situación paulatinamente se solucionará en la medida que se llegue a un equilibrio.
EXPERIENCIAS COLOMBIANAS EN
EL
CAMPO DE MICROCENTRALES
HIDROELECTRICAS
Harald Mucker
GTZ
Alemania
INTRODUCCION
A finales de la década del 70 los países en vías de desarrollo sufrían bastante por la
crisis energética con su alza en el precio del petróleo. Para buscar soluciones, el
Gobierno de la República Federal de Alemania encargó a la GTZ en el año 1979 la
planificación de un Programa Especial de Energía a nivel mundial. Después de
seleccionar 10 países de los cuales dos eran en América Latina, Perú y Colombia, se
realizaron estudios en cada uno.El objetivo era buscar lugares descentralizados para
proyectos pequeños y promover el desarrollo y la difusión de sistemas de energía
renovable o energía no convencional. Además el uso racional de la energía era otro de
los objetivos principales. En el año 1981 se inició la fase de ejecución.
En 1982 se comenzó a planificar y coordinar proyectos hidroenergéticos, siendo uno de
los primeros, el análisis de las balsas flotantes, un proyecto de la Universidad de los
Andes en Bogotá.
BALSAS FLOTANTES
La Universidad de los Andes estaba desarrollando diseños de balsas flotantes para la
generación de energía en zonas rurales. Esta planta consiste en una plataforma con
turbinas suspendidas en la parte inferior o una rueda hidráulica. Sobre esta plataforma
están instalados los generadores y un tablero de control. La balsa está anclada en el
lecho del río. La energía generada es conducida por un cable a la orilla y desde allá
distribuida al consumidor. La potencia de la balsa flotante se calcula según la fórmula
de Mosonyi:
P= 0.2 x A x v3
P= Potencia [kW]
A= Area [m2]
v= velocidad del río m/s
Se nota la velocidad del agua del río, (v) es muy importante para la potencia de la
planta.
En la ejecución del proyecto se presentan los siguientes problemas:
- Alta velocidad de la corriente del río.
- Tamaños grandes de los rotores (superficie).
- Bajas revoluciones del rotor (transmisiones, generadores con 6 u 8 polos).
- Anclajes de la balsa en el río.
- Protección del equipo contra crecientes del río.
- Baja eficiencia.
- Costo por [kW] instalado relativamente alto.
En los años de 1986/87 la Universidad de los Andes fabricó 4 prototipos de Riobombas.
La energía del río ya no se usaba para la disponibilidad de energía eléctrica, sino para
bombear agua. Ningún prototipo estaba instalado más de 5 días. La primera creciente
arrastraba siempre el equipo. Además tenía problemas con la bomba (empaques). Los
proyectos piloto se realizaban en los laboratorios de la universidad y lugares de prueba
con muy poca participación de los futuros usuarios de la tecnología. Esto fue una de las
razones para no lograr una difusión.
TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA - COOPERACION DE EMPRESAS
En 1983 tuve la posibilidad de contactarme con varias fábricas de turbinas de Alemania,
Austria, Suiza y Francia. La mayoría no tenían interés en Microcentrales
Hidroeléctricas. Sus programas de turbinas comenzaban con una potencia de 300 a 500
[kW] adelante.
Las pequeñas y medianas empresas demostraron interés, pero en la venta de turbinas
completas. No querían prestar su KNOW-HOW para la fabricación local de turbinas en
un país de América Latina. La misma experiencia tuvo un grupo de asesores, los cuales
estaban trabajando con talleres en Nepal para la fabricación local de una turbina
Michell-Banki.
Desde el inicio de la planificación del proyecto PROMIHDEC, una meta principal fue la
fabricación local de turbinas pero con diseños seguros y confiables de fabricantes de
turbinas, por eso tenía la cooperación con una empresa de turbinas hidráulicas mucha
importancia para el futuro proyecto. Después de la experiencia negativa con los
fabricantes de turbinas en los países industrializados, visité la nueva empresa
Wasserkraft Volk (WKV) en la República Federal de Alemania. Esta pequeña empresa
que planifica, fabrica e instala equipos electro-mecánicos para minicentrales
hidroeléctricas estaba conciente que las Minicentrales Hidroeléctricas hasta una
potencia de 200 [kW] no podían ser importadas a los países de América Latina, porque
los costos ascenderían demasiado. Por eso concertamos una transferencia de tecnología.
La empresa WKV aceptó como primer paso la capacitación de un ingeniero mecánico
de Bolivia, el cual, después de dos años de práctica en la fábrica alemana, trabaja hoy
día en un proyecto de Minicentrales Hidroeléctricas para Minas de oro en Bolivia.
En los dos proyectos de Minicentrales Hidroeléctricas del Programa Especial de Energía
de la GTZ. En Perú y Colombia se fabrican turbinas Pelton con el diseño y los planos de
la fábrica WKV. Todavía se trabaja en la siguiente forma:
A mediano y largo plazo está previso una cooperación directa desde América Latina con
la empresa WKV.
USO PRODUCTIVO DE LA ENERGIA
Cuando se instala una minicentral hidroeléctrica en una zona rural sin interconectarla a
la red eléctrica regional o nacional, el factor de carga normalmente es muy bajo. En el
día una comunidad rural no consume mucha energía, por falta de industria y comercio.
Solamente en la noche (6:00 p.m. - 10:00 p.m.) hay un pico. Para aumentar la demanda
de energía en el día, es necesario promocionar el uso productivo.
En las zonas rurales, fuera del consum doméstico y social (puesto de salud, escuela,
etc.) se puede utilizar la energía por ejemplo para:
- Secar el café u otros granos.
- Despulpar el café.
- Desgranar o trillar maíz, soja, sorgo, achiote, etc.
- Trapiches.
- Pica-pastos.
- Panaderías.
- Carpinterías.
- Talleres metal-mecánicos y automotriz.
- Conservación de productos agrícolas.
Normalmente no es suficiente darles solamente ideas, sino en muchos casos, el usuario
necesita para su proyecto un estudio de rentabilidad y de mercado, asesoría técnica y
apoyo para conseguir el financiamiento. Es un campo muy amplio, pero sumamente
importante para el éxito de una MCH en zonas rurales sin interconexión. Además, el
uso productivo de la energía, desarrolla verdaderamente una región. La transferencia o
conservación de las materias primas de la zona, produce su valor agregado. Se logran
nuevos puestos de trabajo y nuevas fuentes de ingresos. Un proyecto para el desarrollo
regional puede ayudar bastante en este campo. Pero también el mismo proyecto
energético debe en casos necesarios, entrar en estos campos.
Es mucho más fácil reemplazar un grupo diesel, que trabaja por ejemplo para almacecen
frigoríficos de una empresa piscícola o plantas agroindustriales po runa MCH. En este
caso la energía se usa para fines productivos, el factor de carga es relativamente alto y la
rentabilidad del Proyecto está garantizada. Cuando la energía es para productos
agrícolas, se debe analizar con mucho cuidado, cuántas cosechas hay en el año y
cuántos meses demoran. El resto del año puede bajar la demanda de energía
notablemente.
PROYECTO
MINICENTRALES
HIDROELECTRICAS
EN EL DEPARTAMENTO DEL CUSCO - PROMIHDEC - PERU
Este proyecto lo ejecutó desde el año 1984 hasta mediados de 1988, la Corporación
Departamental de Desarrollo - CORDECUSCO - con la Deutsche Gesellschaft für
Technische Zusammenarbeit GmbH - GTZ. En esta primera fase PROMIHDEC
consiguió buenos resultados en cuanto a la selección, planificación, construcción,
fabricación local, aplicación agroindustrial y la financiación de minicentrales
hidroeléctricas en la región del Cusco. Los cinco proyectos realizados lo financiaron en
gran parte:
- Particulares.
- Instituciones nacionales e internacionales de desarrollo rural.
- Banco agrario (aportando créditos de promoción).
Con la transferencia de tecnología se ha conseguido la fabricación local de una sólida
turbina Pelton y una Michell Banki.
Detalles del trabajo y dos proyectos ejecutados podemos ver en el video "Energía
Económica para el Desarrollo Rural".
Para la segunda fase, una etapa de consolidación del proyecto, CORDECUSCO en
conjunto con la Corporación Financiera de Desarrollo S.A. - COFIDE - formaron en
julio de 1988 una asociación civil sin ánimo de lucro. Con esta entidad con personería
jurídica se logra una autonomía suficientemente grande para conseguir posiblemente en
algunos años una autofinanciación para el proyecto PROMIHDEC. Solamente así, a
largo plazo, se puede asegurar una difusión de MCH en zonas rurales del suroriente del
Perú. Mi trabajo como coordinador de la GTZ en PROMIHDEC terminó en agosto de
1988.
PROGRAMA ESPECIAL DE ENERGIA EN LA COSTA ATLANTICA - PESENCA
- COLOMBIA
En el proyecto PESENCA participan dos instituciones colombianas; la Corporación
Eléctrica de la Costa Atlántica - CORELCA - y el Instituto Colombiano Agropecuario ICA - conjuntamente con la Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit
GmbH - GTZ-. Desde 1985 se viene desarrollando el programa de minicentrales
hidroeléctricas en su zona de influencia. El objetivo de este programa es el de satisfacer
las necesidades energéticas de las zonas rurales, utilizando sus recursos hídricos.
Actualmente trabajo en PESENCA y estoy vinculado desde octubre de 1988.
El rango de trabajo es bien amplio, desde la fabricación de microcentrales
hidroeléctricas (1 - 3 [kW]) hasta la rehabilitación de pequeñas centrales hidroeléctricas
hasta 5.000 kW. Los interesados son por un lado las empresas eléctricas estatales e
instituciones de desarrollo y por otro lado agricultores y comunidades en zonas rurales
aisladas. Es por eso que las empresas, que se formaron con la ayuda de PESENCA y las
cuales asesoro en la realización de proyectos hidroeléctricos completos, necesitan una
gran flexibilidad.
Con las empresas privadas se pudo realizar en un corto tiempo (3 años), cinco
minicentrales hidroeléctricas. La participación financiera de PESENCA en las
minicentrales hidroeléctricas es mayor que en las microcentrales, pero en los proyectos
nuevos está bajando notablemente la participación financiera. Como ya existen
proyectos de demostración, gran parte financian instituciones nacionales de desarrollo
rural.
Las posibilidades para una amplia difusión de MCH en toda Colombia son buenas. Al
sector energético le falta capital para realizar más proyectos grandes para el
abastecimiento de enrgía con sus costosas líneas de transmisión. En el año 2000 el 60 %
de la superficie de Colombia todavía no tendrá servicio de energía. La minicentral
hidroeléctrica es muchas veces una opción interesante para la solución de problemas
energéticos regionales. Además las empresas eléctricas e instituciones financieras
muestran gran interés en un programa nacional para la rehabilitación de pequeñas
centrales hidroeléctricas. Es una alternativa económica para el abastecimiento de
energía y existen más de 60 PCH paralizadas en Colombia.
EXPERIENCIAS COLOMBIANAS EN
EL
PLANTEAMIENTO Y EJECUCION DE
OBRAS
PARA
CENTRALES
HIDROELECTRICAS A PEQUEÑA
ESCALA
Rafael María Arrieta
Hidroenergía Ltda.
Colombia
INTRODUCCION
La utilización del recurso hídrico con fines de generación eléctrica tiene sus comienzos
en el país alrededor del año de 1920, como consecuencia de la implantación de las
compañías bananeras en el litoral Atlántico de Colombia, así como la creación de la
Compañía Colombiana de Electricidad; empresas dirigidas por norteamericanos, los
cuales trajeron esta tecnología para abastecer de energía eléctrica a las poblaciones de la
costa y a sus plantaciones.
En la década de 1960, la mayoría de los municipios de importancia en el interior del
país, se abastecían de energía eléctrica mediante autogeneración por pequeñas centrales
hidroeléctricas, mientras que en la Costa Atlántica la hidroelectricidad representaba un
16 % de la capacidad instalada, en tanto que el resto era atendido por grupos
generadores Diesel.
En la siguiente década, el país dedicó su esfuerzo a la implementación de las redes de
interconexión de las grandes ciudades y ciudades intermedias, las cuales tenían un
servicio insuficiente con su autogeneración aislada, a la vez que se instalaron los
primeros megaproyectos de generación hidroeléctrica. En la costa se siguió esta misma
tendencia pero soportándose el sistema, mediante unidades térmicas alimentadas con
carbón y gas natural.
En la década de 1980, se le dio el impulso definitivo a los grandes proyectos
hidroeléctricos, que demandaron un gran componente de capital externo, con el
agravante de que el país se dedicó al consumo intensivo de este recurso sobre todo para
cocción, desplazando a otros energéticos más baratos como la leña y el gas natural. En
la actualidad más del 40 % de la deuda externa del país pertenece al sector eléctrico.
Con la llegada de la interconexión, las pequeñas plantas de generación hidroeléctrica
salieron fuera de servicio porque el costo de su energía, básicamente la operación y el
mantenimiento, era superior al costo de la energía adquirida en la red nacional.
En la actualidad, el sector eléctrico soporta su peor crisis como consecuencia de su
participación en el servicio de la deuda externa, por lo que sólo se están terminando los
grandes proyectos iniciados, no existiendo recursos para emprender nuevos proyectos.
Por esta razón el país ha vuelto sus ojos hacia la generación hidroeléctrica a pequeña
escala, sobre todo para el abastecimiento del sector rural, donde no es necesario el
componente de moneda externa para la financiación de nuevos proyectos. Por otro lado,
el costo de comercialización de la energía producida por el sistema interconectado
nacional ha ocasionado que hoy en día resulte más económico y rentable volver a operar
las Pequeñas Centrales Hidroeléctricas, PCH, que anteriormente habían sido puestas
fuera de servicio.
En el año de 1984, nace el Programa Especial de Energía de la Costa Atlántica,
PESENCA, creado mediante convenio Colombo-Alemán y cuya dirección corre a cargo
de la G.T.Z. de Alemania en cooperación con la Coorporación Eléctrica de la Costa
Atlántica, CORELCA y el Instituto Colombiano Agropecuario, I.C.A. Dicho programa
tiene por objeto transferir tecnologías en el aprovechamiento de los recursos energéticos
renovables. El programa desarrolla todo un concepto de trabajo, a través de la creación
de empresas privadas, promocionando profesionales del sector eléctrico para dirigir
dichas empresas, e impulsándolas a través de los contratos de ejecución de las obras que
el mismo proyecto tiene identificadas.
Se crea así en el año 1988 la firma HIDROENERGIA Ltda., para ejecutar los proyectos
hidroenergéticos a pequeña escala. De esta forma hasta la fecha se han puesto en
operación cinco proyectos impulsados por PESENCA, así:
Rehabilitación de una Pequeña Central Hidroeléctrica con capacidad de 1090 [ kW].
Estudio, diseño, construcción y puesta en operación de una Mini Central
Hidroeléctrica de 125 [kW].
Estudio, diseño, construcción y puesta en operación de tres Microcentrales
Hidroeléctricas con capacidades de 8.5 [kW], 13 [kW] y 16 [ kW]
respectivamente.
En la actualidad se adelantan los siguientes proyectos:
Construcción de una Minicentral Hidroeléctrica de 100 [kW].
Construcción de dos Microcentrales Hidroeléctricas de 23 [kW] y 17 [kW]
respectivamente.
Todo este trabajo ha sido ejecutado en la Costa Atlántica, pero al momento se adelanta
un estudio de factibilidad para una Minicentral Hidroeléctrica en el interior del país.
CASO EJEMPLO 1
REHABILITACION DE LA PEQUEÑA CENTRAL HIDROELECTRICA DE GAIRA
1. Identificación del proyecto
La Pequeña Central Hidroeléctrica de Gaira, PCH,con una capacidad instalada de 1090
[KW], fue uno de los primeros aprovechamientos hidroeléctricos del país, su
construcción data de 1929.
Este aprovechamiento hidroeléctrico de propiedad de la Electrificadora del
Departamento del Magdalena, quedó fuera de servicio desde 1974. En el año de 1987,
PESENCA se interesó por su recuperación, con el objeto de implementarla como planta
demostrativa en esta tecnología.
2. Estudio de Factibilidad Técnico Económico
Se realizó una detallada investigación para determinar el estado real de los equipos
electromecánicos y de las obras civiles existentes. Una evaluación de los costos,
determinó que la recuperación del capital de inversión fuera posible en un tiempo
aproximado de un año con un costo específico de US$ 120 por[ kW].
Se estudió el recurso agua con el objeto de precisar la generación del equipo, puesto que
los registros de generación del equipo en los años de su generación se extraviaron,
encontrándose que sólo en cuatro meses del año no era posible generar a plena potencia.
Se estimó una producción promedio de 650 [kW], lo cual le permitiría a la
Electrificadora tener unos ahorros en sus egresos, por compra de energía al sistema
regional, y por reducción de pérdidas por transmisión que son del orden del 20 % (en un
total de 7'000.000 [ kWh ] anuales) lo que equivalía a una cifra de $ 56'000.000 (US$
160.000)
Los costos de generación representaban $ 10'000.000 (US$ 28.571), por lo que el ahorro
neto corresponde a un valor de $ 46'000.000 (US$ 131.429)
3. Financiamiento del proyecto
Se celebró un convenio entre PESENCA y la Electrificadora del Departamento de
Magdalena, en donde se definió la participación de los aportantes de la siguiente forma:
- ELECTROMAG
$13'700.000
- PESENCA
$28'800.000
- TOTAL DEL PROYECTO $42'500.000
4. Diseños de Construcción
Con el objeto de evitar grandes desgastes en el equipo, se diseñó un desarenador a dos
cámaras para operación continua. Se estudió la capacidad de transporte del canal de
conducción, encontrándose tramos que necesitaban realces en sus muros para permitir el
paso del caudal de operación de la turbina.
En el equipo electromecánico, se diseñaron todos los circuitos de mando y control y se
implementaron los circuitos de señalización de fallas.
Se modificó el sistema de enfriamiento de los casquetes de apoyo de la turbina,
pasándolos de enfriamiento por salpique a lubricación forzada, mediante una bomba de
aceite y enfriamiento por serpentines de intercambio de calor ubicados en el canal de
fugas.
5. Contratación
Se firmó un contrato llave en mano con HIDROENERGIA Ltda. para la recuperación y
entrega en operación de la PCH de Gaira, cuyo objeto comprendía desde
remodelaciones en la obra civil hasta la recuperación del equipo electromecánico y su
puesta en operación, las cuales consistieron en:
Diseño y construcción de un desarenador.
Realce de algunos tramos de los muros del canal de conducción.
Reconstrucción de las compuertas de lavado de presa y toma del canal.
Remodelación de la casa de máquinas.
Recuperación del equipo electromecánico.
6. Ejecución
Por la naturaleza de la obra, la propiedad del proyecto y el tipo de contrato suscrito, la
mano de obra especializada debió ser llevada desde la sede de la firma, Barranquilla
(Atlántico), en tanto que la mano de obra no calificada es de la región vecina al
proyecto.
Las vías de comunicación, tanto desde la casa de máquinas como desde la bocatoma,
son caminos de herradura de aproximadamente un kilómetro, por lo que todos los
materiales para las obras civiles que no se producen en la región (cemento, hierro,
madera, etc.) se transportan a lomo de mula. Los materiales pétreos se obtuvieron del
río y de las laderas a lo largo del canal de conducción. El costo del transporte externo de
los materiales desde el sitio de operación hasta el sitio de obra es un componente que
incide notoriamente en el costo de total de los materiales (aproximadamente el 30 %).
En cuanto al transporte de los materiales externos se tiene una incidencia pequeña en el
costo total de ellos, del orden del 10 %. La mano de obra fue subcontratada y pagada
por cantidades de obra ejecutada, lo que permite mantener un control mayor sobre los
costos del proyecto; su incidencia en el costo total del proyecto es del orden del 25 % al
30 %.
El personal que laboró en la recuperación electromecánica es mano de obra altamente
calificada y su costo representa de un 50 % a un 60 % de los costos totales de
recuperación.
Los trabajos de relleno y mecanización metalmecánica, fueron efectuados en talleres
especializados de Barranquilla, tales como el realizado para los alabes directrices de la
turbina Francis, la rectificación de las tolerancias entre rotor y carcaza, reconstrucción y
rebabitado de los casquetes de apoyo del eje de la turbina.
Se corrigieron defectos del montaje inicial, tales como ligeros desalineamientos entre el
generador y la turbina, así como errores en el sistema de enfriamiento del pedestal; de
apoyo principal. Originalmente se pasaba agua por unos serpentines inmersos en el
cuerpo de aceite que bañaba los casquetes. Se instaló una bomba que toma el aceite
caliente del pedestal y lo circula por unos serpentines sumergidos en el canal de fugas,
para luego regresarlo hacia los casquetes. Este problema técnico mantuvo el equipo
inhabilitado por mucho tiempo en su operación anterior.
CASO EJEMPLO 2
MINICENTRAL HIDROELECTRICA DE PALMOR
1. Identificación del proyecto
Dentro de la selección de zonas de planificación para el proyecto PESENCA, en el
Depto. del Magdalena, las entidades oficiales escogieron a la población de Palmor,
ubicada a 950 m.s.n.m. en la Sierra Nevada de Santa Marta, como una región en donde
existía mucho interés para llevar la presencia del Estado y en donde la posibilidad de
interconexión a la red regional era muy remota.
El proyecto luego de una visita previa, encontró que la fuente energética renovable que
más posibilidades tenía de competir con las fuentes de energía convencionales, era la
hídrica y que este recurso abundaba en la región.
2. Reconocimiento y Estudio Preliminar
Personal especializado reconoció unas cinco alternativas de solución al abastecimiento
de energía al poblado y mediante mediciones expeditas de caudal, caída y los demás
parámetros que inciden en los costos del proyecto, se estimaron unos presupuestos
preliminares para cada alternativa y se escogió la más favorable desde el punto de vista
económico y técnico teniendo en cuenta que era el primer proyecto que el programa iba
a ejecutar desde su planificación hasta su puesta en operación.
3. Estudio de factibilidad
Seleccionada la alternativa sobre el río Cherúa, con unas características de caudal
Q=500 [l/s] y caída H=90 [m] se procedió a efectuar un levantamiento topográfico de la
faja del proyecto y un reconocimiento geológico microregional para evaluar la
estabilidad de la zona y la ubicación del material petreo para la explotación de la obra.
Paralelamente, se instaló un vertedero permanente sobre una quebrada en cercanías de
la población, con el objeto de evaluar por un año continuo el comportamiento
hidrológico de las fuentes hídricas cercanas. A la vez se efectuaron mediciones de
caudal mensualmente en el sitio del proyecto por un período de un año. Este estudio de
campo se complementó con una regionalización hidrológica mediante la evaluación de
ríos cercanos con registros hidrométricos por más de 17 años. La curva de duración de
caudales en el sitio del proyecto mostró como un caudal del 95% del tiempo no sería
inferior a 600 [l/s], el cual es superior al requerido por el proyecto.
La población a beneficiar cuenta con 160 viviendas nucleadas dedicadas al comercio y
al cultivo del café y una población dispersa en el área rural de 140 fincas en un radio de
10 kilómetros con centro en Palmor.
El proyecto se dividió en dos etapas, una primera fase alimentaría el núcleo con una
demanda estimada en 125 [KW], para lo cual el caudal requerido llega a los 125 [l/s].
4. Diseño del proyecto
Los ríos de la Sierra Nevada presentan una gran pendiente y el grado de colonización es
alto, presentándose una tala apreciable para la expansión de la frontera agrícola.
Se diseñó una bocatoma con una presa vertedero de cierre total y derivación lateral
mediante un orificio a un canal desgravador, controlándose estas estructuras por las
compuertas de limpieza y por medio de una tubería que controla los pasos de caudales
extremos hacia el desarenador de dos cámaras, diseñado para operación continua. La
conducción se hace por medio de una tubería de asbesto-cemento de 18 pulgadas en una
longitud de 520 metros. Se previó una chimenea de equilibrio para controlar el golpe de
ariete en la tubería de presión e impedir desbordes por excesos que provocaran erosión
en el sitio. La tubería de presión se diseñó en asbesto-cemento clase 20 para una presión
de trabajo de 100 metros de columna de agua y un diámetro de 12 pulgadas. La casa de
máquinas se proyectó para albergar un segundo equipo electromecánico en la etapa de
ampliación.
El equipo electromecánico consta de una turbina Pelton de dos inyectores, un volante de
inercia y un generador fabricado especialmente e importado para el proyecto.
Las líneas de conexión al poblado y las redes de distribución fueron diseñadas y
construidas por la Coorporación Eléctrica de la Costa Atlántica, CORELCA.
5. Financiación
Se asignó una participación a la población con el objeto de hacerla propietaria del
proyecto, en una proporción que no supere el componente que de otra forma hubiera
sido subsidiado por el Estado. Las redes correrían por cuenta de entidades estatales y
PESENCA cubriría el saldo que garantizaría la terminación y puesta en marcha del
proyecto:
- Población de Palmor
$ 15'000.000
CORELCA
y
$ 30'000.000
P.N.R. (Plan Nacional de Rehabilitación)
- PESENCA
$ 100'000.000
- Total del proyecto
$ 150'000.000
PESENCA llevaría la responsabilidad total del proyecto y garantizaría los desembolsos
requeridos durante su ejecución mediante créditos puentes para los otros aportantes.
6. Ejecución
La obra civil se efectuó de forma similar a la ejecutada PCH de Gaira y empleando
personal no calificado de la región. La obra se contrató en su totalidad con
HIDROENERGIA Ltda. y en su ejecución caben mencionar algunos aspectos
relevantes:
Los agregados para el concreto se consiguieron en el cauce del río Cherúa, con mucha
dificultad. Este material fue suministrado por personas de la región a las cuales se les
pagaba por cantidades colocadas en los sitios de utilización.
El transporte de la tubería se efectuó en camiones, hasta unos 500 metros de la casa de
máquinas y de allí hasta la zona de utilización se hacía por medio de aparejos y
mediante grupos de 8 a 10 obreros, los cuales los transportaban amarrados a una
estructura de madera que permitía el izaje y movilización por varias personas a un
tiempo.
La madera para formaletas se adquirió de la región a costos razonables.
En cuanto al equipo electromecánico, se contrató otra empresa creada e impulsada por
PESENCA, COLTURBINAS Ltda., la fabricación, montaje y puesta en operación de
dicho equipo.
Utilizando la capacidad instalada de los talleres de Barranquilla, mediante planos del
fabricante de turbinas WKV de Alemania, se construyó la turbina Pelton de dos
inyectores y el volante de inercia fue fabricado en Bogotá, capital de Colombia, en
donde existía la capacidad de fundición en acero requerida, de 1800 [kg].
Posteriormente se efectuó el balanceo dinámico del volante.
El rotor de la turbina fue construido mediante cucharas fundidas en hierro nodular,
apernadas y pinadas a un disco de acero previamente fresado en su periferia para recibir
las cucharas.
Sólo las cucharas presentaron un problema técnico significativo, por porosidades en la
unión entre las patas y el cuerpo. No obstante, luego de tres ensayos de fundición, se
corrigió esta anomalía.
La unión turbina generador se hace mediante acople directo. El regulador oleomecánico,
los acoples flexibles y el generador eléctrico, fueron importados desde Alemania por
conducto de la G.T.Z.
El equipo fue armado sobre una base metálica común en el taller, donde se chequearon
los alineamientos y tolerancias de montaje para luego desmontar, transportar y montar
en el sitio del proyecto.
La obra se inició en enero de 1988 y se entregó en operación en septiembre de 1990, en
donde hubo un período muerto de 5 meses por trámites de legalización de los equipos
importados.
7. Operacion y Mantenimiento de MCH de Palmor
Mediante contrato suscrito entre la Acción Comunal de Palmor e HIDROENERGIA
Ltda., esta empresa tiene la responsabilidad de operar, mantener y administrar la MCH
de Palmor, por un costo fijo de $ 3'840.000 (US$ 6.982) anuales. La tarifa aprobada de
común acuerdo con la población se compone de un costo fijo de $2.500 (US$ 4.50)
mensuales más un costo de la energía de $ 5 /[kW-h] (US$ 0.009)
De esta forma PESENCA, mediante el impulso y apoyo a empresas especializadas,
logra un manejo integral del proyecto desde su planeamiento hasta su operación y
administración.
CASO EJEMPLO 3
MICROCENTRAL HIDROELECTRICA DE PAUCEDONIA
1. Identificación del Proyecto
La vereda de Paucedonia se encuentra ubicada a unos cinco kms de la MCH de Palmor.
Las líneas de interconexión con Palmor se proyectaron hasta unos 2.5 [km] de la vereda.
Se identificó un aprovechamiento hidroeléctrico para abastecer una demanda de seis
fincas cafeteras, que podría competir con la línea de interconexión desde la MCH de
Palmor, y en el cual los usuarios estaban interesados en participar.
2. Reconocimiento y Estudio de Factibilidad
Mediante un reconocimiento se efectuaron mediciones de caudal y caída encontrándose
un salto aprovechable de 43 metros y un caudal mínimo de 100 [l/s]. Los parámetros
para bocatoma, conducción, desarenador y casa de máquinas se midieron a cinta, nivel
locke y mira topográfica. Los diseños se estimaron en obra y se afinaron en la oficina de
tal forma que los presupuestos puedan ser considerados con una precisión aceptable
para proyectos a esta escala. Las líneas de distribución por baja tensión se midieron a
cinta.
Se realizó un estudio de rentabilidad, comparativo entre la microcentral y la línea de
interconexión, resultando más favorable el proyecto hidroeléctrico.
La demanda estimada del proyecto es de 10 [KW] y se proyectó para suplirla un
aprovechamiento de 13 [KW].
3. Diseños
La bocatoma se diseñó con una toma de rejilla de fondo o tipo tirol y lateralmente un
pequeño desarenador que almacene material grueso que en crecientes podría ir
directamente a la turbina. Desde esta estructura se instaló una tubería de presión de 8
pulgadas en PVC hasta la casa de máquinas en una longitud aproximada de 300 metros.
El equipo electromecánico es una turbina T-3 de diseño SKAT construida por
Colturbinas Ltda. en Barranquilla, y acoplada a un generador comercial sin escobillas,
mediante poleas y correas.
La regulación se hace mediante un regulador electrónico de carga que mantiene el
equipo a potencia constante.
Las redes de distribución a los usuarios se hace en baja tensión en calibres No.6, 4 y 2
AWG, ACSR hasta distancias máximas de 700 metros.
4. Financiación
El costo total del proyecto ascendió a la suma de $ 11'250.000 (US$ 32.143) y su
financiación se efectuó así:
- PESENCA
$ 3'000.000
- Comité de Cafeteros $ 1'600.000
-Usuarios
$ 6'650.000
-Total del proyecto $ 11'250.000
PESENCA garantizó su ejecución mediante crédito puente a los usuarios, y el Comité
de Cafeteros de la región les donó el cable eléctrico para las redes.
5. Ejecución
La ejecución del proyecto estuvo a cargo de HIDROENERGIA Ltda. mediante contrato
de construcción a todo costo y los usuarios propietarios del proyecto aportaron los
agregados de construcción obtenidos en la región así como también los transportes
desde la población de Palmor hasta el sitio de utilización en obra. Esta participación de
los usuarios representa un 5 % del costo total del proyecto.
La naturaleza y sencillez de esta obra permite una construcción rápida (1 mes) y con
poco personal, pero es necesario tener mano de obra calificada con experiencia en este
tipo de obra y una dirección permanente para lograr los objetivos propuestos.
El equipo electromecánico se construyó e instaló hace aproximadamente un año y no ha
presentado problemas apreciables en la parte mecánica.
La eficiencia de la turbina se mantiene en un rango del 65 % al 70 % y el regulador
electrónico de carga viene siendo sometido a un proceso de seguimiento y optimización.
MICROCENTRALES
DESARROLLO
EN LA IX REGION DE CHILE
Y
R. Cifuentes
Universidad de la Frontera
Chile
1. INTRODUCCION
El sur de Chile y dentro de él la IX Región de la Araucanía cuenta con un abundante
recurso hídrico durante todo el año, derivado de una elevada pluviometría y gran
cantidad de nieve que se acumula en las zonas cordillerana y precordillerana en la época
invernal.
En esta parte del territorio nacional existen numerosos poblados y comunidades que se
encuentran a muchos kilómetros de las líneas de distribución eléctrica, razón por la cual
no pueden pensar ni remotamente en contar con energía conectándose a la red; pero sí
sería una alternativa para ellos, el utilizar los recursos existentes, entiéndase hídricos,
para generar su propia fuerza motriz.
La naturaleza de la zona, ha colocado a disposición de los habitantes un recurso
energético que con algún tipo de sacrificio puede utilizarse para mejorar las condiciones
de vida. Lentamente estos grupos humanos han ido tomando conciencia de las múltiples
posibilidades que les abre la energía y comienzan a ver como una solución a sus
problemas la micro central hidroeléctrica.
2. ANTECEDENTES
En la década del treinta, aproximadamente, se construyeron en la IX Región, plantas
hidroeléctricas por los inmigrantes extranjeros, en ese tiempo era la única forma de
obtener energía. La potencia de estas centrales fluctuaba entre 50 y 5000 [kW]
posteriormente aparecieron plantas de mayor potencia, de las cuales algunas aún se
encuentran en funcionamiento.
Aproximadamente en 1978 se comenzaron a estudiar en la Universidad problemas
puntuales que presentaban agricultores y campesinos quienes sabían que contaban en
sus predios con un recurso energético porque habían visto que funcionaba en otra parte;
pero acudían con un cierto temor, derivado de la respuesta que pudiera haber para sus
inquietudes.
La recopilación de antecedentes para abordar los diversos casos planteados obligó a
desplazarse por la zona lo que permitió establecer una relación más estrecha con la
gente. Se detectó un interés por otra parte de la comunidad en la utilización de la
energía hidráulica; pero no se sabía cómo hacerlo o si existía una idea, esta era muy
vaga.
Se solucionaron diversos problemas de estas características hasta que en el año 1983 se
trabajó simultáneamente en dos localidades ubicadas en la Cordillera de la Costa,
Loncoyamo y Puyangui. El único recurso con que contaban estas comunidades era el
hidráulico y para empeorar las cosas, era escaso. Hubo que represar agua, lo que
permitió contar con cuatro horas de energía diariamente, la que se utilizó, de
preferencia, para operar los equipos de radio de las postas de primeros auxilios y un
poco de iluminación.
En ambos casos se utilizaron turbinas Pelton de 0.5 [ kW] cada una que se construyeron
en la Universidad.
Con esta experiencia y la información recopilada en las diversas salidas a terreno se
continuó solucionando este tipo de problemas hasta que se concluyó en la necesidad de
efectuar un estudio que abarcara toda la región.
3. SOLUCION DEL PROBLEMA A NIVEL REGIONAL
Derivado de lo indicado precedentemente, en el año 1984 se inició un trabajo de
investigación patrocinado por la Universidad de La Frontera titulado:
"Aprovechamiento de los recursos hidroeléctricos puntuales del sector rural cordillerano
y pre-cordillerano de la IX Región".
3.1 Objetivos
Objetivos generales del proyecto:
Favorecer el desarrollo y mejorar las condiciones de vida de los habitantes del sector
rural.
Incrementar el empleo de los recursos naturales renovables para mostrar y
reducir la dependencia del petróleo y sus derivados.
Objetivos específicos del proyecto:
Cuantificar y registrar las disponibilidades energéticas técnicamente aprovechables de
los recursos hidráulicos del sector cordillerano y pre-cordillerano de la región de la
Araucanía.
Evaluar la potencialidad de aprovechamiento de estos recursos en su entorno.
Diseñar prototipos con tecnología apropiada a las condiciones locales, como una
forma de maximizar el aprovechamiento de los recursos, materiales, de
infraestructura disponibles en el sector y que satisfagan condiciones básicas
como: bajo costo de operación, fácil instalación, puesta en servicio, manejo y
mantención.
Construir e instalar algunos prototipos para su evaluación.
Poner en marcha pequeñas centrales que por problemas de mantención están
detenidas.
Repotenciar centrales existentes.
3.2 Resultados
Se cuantificaron los recursos instalados habiéndose encuestado 99 predios a la fecha y
quedando todavía encuestas que realizar e información que procesar.
Algunos de los lugares cuentan con dos turbinas por lo que resultan 105 máquinas que
de acuerdo a su tipo se distribuyen como sigue:
Cuadro
1
Tipo de Turbina
Turbina Nº %
Banki
10 9,6
Francis 19 18,3
Hechizas 25 24,0
Kaplán 7 6,7
Pelton 33 31,7
Ruedas 10 9,6
Sin datos 1 0,1
Total
105 100 %
Se entrega a continuación el Cuadro 2 en que se muestra la potencia en [ kW] de las
turbinas en estudio.
Cuadro
2
Potencia en [kW]
Rango [kW] Denominación Nº %
0.1 - 10,9 Baja
67 63,8
11 - 49,9 Media
23 21,9
50 - 99,9 Alta
7 6,7
200 y más Minicentral 2 1,9
Sin datos
6 5,7
Total
105 100 %
La información presentada en el Cuadro 3 muestra el aprovechamiento de la energía
correspondiente sólo a 91 centrales, el resto se encontraba en reparaciones y otras fuera
de servicio.
Cuadro
3
Aprovechamiento de la energía
Uso
Nº %
Luz domiciliaria
12 13,2
Luz y electrodomésticos 20 22,0
Luz, electrod. y taller
29 31,9
Molinería
13 14,2
Lechería
5 5,5
Uso comunitario
Total
12 13,2
91 100 %
Los tres resúmenes anteriores muestran parte de la información obtenida, respecto a las
centrales existentes faltando aún predios por visitar.
Respecto a la evaluación de los recursos aprovechables, se hizo un estudio cartográfico
y posteriormente se visitaron los puntos seleccionados, oportunidad en que aplicó una
encuesta y se midieron caudales y alturas, lo que permitió conocer la potencia de los
saltos de agua, así como a través del estudio social se conoció al grupo humano.
El Mapa N 1 muestra los puntos seleccionados, próximo a los cuales se encuentran
comunidades que pueden utilizar el recurso.
Paralelamente con la cuantificación de los recursos se trabajaba en el diseño de las
máquinas que posteriormente se fabricaron en la Universidad.
Se construyen actualmente máquinas Pelton, Banki y se está muy avanzado en el
estudio para fabricar turbinas de hélice.
El cuadro siguiente muestra algunos de los proyectos hechos en la Universidad.
Cuadro 4
Central
Turbina
Potencia [ kW]
Uso
Puyangui
Pelton
0,5
Radio,luz
Loncoyamo
Pelton
0,5
Radio, luz
Quino
Francis*
14,0
Repotenciar molino
Santa Lucía
Pelton
5,0
Domiciliario
Lautaro
Hélice
57,0
Bombeo
Ensenada
Banki
5,0
Domiciliario
* La turbina Francis para esta central se está comprando a un agricultor que no la utiliza y
cuyas características se ajustan casi exactamente a la turbina que está funcionando. En este
caso se está repotenciando el molino para eliminar la energía eléctrica que se compra.
MAPA
POTENCIALIDADES DE LA IX REGION
Nº
1
En turbinas Pelton se tenía una experiencia habiéndose construido máquinas de hasta
10[ kW], así es que fundamentalmente los esfuerzos se encaminaron mirando hacia la
turbina Banki que sería una solución para gran cantidad de casos en la región. Esta
última se desarrolló totalmente habiéndose construido a la fecha varias unidades.
En la actualidad el equipo de trabajo se encuentra abocado al diseño y construcción de
una turbina de hélice que será una solución para algunas condiciones naturales
extremas.
Los trabajos realizados han tenido diversas formas de financiamiento, las que se indican
a continuación:
Los propios interesados.
Algunas iglesias.
Gobierno regional.
Universidad.
Comunidades.
Desgraciadamente no existe aún una política a nivel de gobierno que incentive mediante
rebaja de impuestos u otros mecanismos, la construcción de centrales hidroeléctricas,
como ya existe en otros países.
4. CONCLUSIONES
Las realidades dentro del mismo país y con mayor razón de un país a otro son
diferentes. Aquí se entrega la realidad de una región de Chile a través de los resultados
mostrados por un proyecto de investigación, cuyos objetos se consideran alcanzados.
El estudio realizado, la información recopilada, la observación y el intercambio de ideas
muestran que la gente lo que necesita para surgir es fuerza motriz hidráulica, con la que
pueden desarrollar diversas actividades, una de las cuales es la producción de
electricidad. Existe interés por mover sierras, molinos y una serie de implementos sin
pasar por la energía eléctrica. La actividad que desarrollan les permitiría, al cabo de un
tiempo, contar con los recursos para instalar energía eléctrica si es que hubiera interés
en ella.
Desde el punto de vista técnico habría que simplificar al máximo máquinas e
instalaciones como una forma de hacer más accesible esta tecnología. No deben tener
complicaciones de ningún tipo, piénsese que en la mayoría de los casos están alejadas
de las ciudades, lo que hace tan problemático desmontar el equipo para llevarlo a
reparar así como llevar un especialista al lugar.
Se encuentran equipos detenidos por problemas de mantención, algunos trabajando en
forma deficiente y también hay equipos sub-dimensionados respecto a la energía
hidráulica disponible, siendo además de bajo rendimiento. Todos estos problemas
podrían ser abordados por las universidades con apoyo de otras instituciones para que
aquellas comunidades que contaron o cuentan con energía sigan gozando de este
beneficio.
El Cuadro 2 muestra un mayor número de centrales en el rango de baja potencia, se
estima que sería interesante pensar en grupos de no más allá de 15 a 20 kW para los
problemas de la población rural de la zona. Se está pensando que gran parte del esfuerzo
económico lo hará la misma gente o los agricultores.
Las turbinas que se construyan deben sobredimensionarse, especialmente los ejes.
Generalmente cuando se visita una central para hacer una evaluación se detectan
modificaciones como por ejemplo agregar una polea en el eje de la turbina para mover
un chancador u otro equipo mecánico.
MAPA
Nº
MICROCENTRALES HIDROELECTRICAS IX REGION
2
Para desarrollar esta labor en buena forma, deben participar las universidades y debe
además, existir una clara política estatal que incentive estas construcciones. Los
recursos que han permitido algunos logros en este campo provienen de organizaciones
eclesiásticas y otras; pero no son suficientes, es fundamental el apoyo del estado.
Finalmente estos trabajos deben ser multidisciplinarios, en este caso fueron
profesionales tanto del área de la ingeniería como del área humanista los que
conformaron el equipo de trabajo, es la única forma de culminar con éxito tan difícil
tarea.
ALGUNAS PUBLICACIONES Y DOCUMENTOS GENERADOS POR EL
PROYECTO
1. "Alternativas de desarrollo rural para la IX Región mediante el empleo de recursos
hidroenergéticos". Amelia Gaete y Raquel Lara. Publicado en el boletín del Museo
Regional de la Araucanía, 1988.
2. "Desarrollo rural en la IX Región de Chile mediante utilización de microcentrales
hidroeléctricas". Amelia Gaete. Publicado en Revista CPU sobre estudios sociales,
1989.
3. "Informe proyecto de Investigación" Amelia Gaete, Raquel Lara.
4. "Planificación y construcción de una turbina Banki. "Tesis para optar al título de
Ingeniero Mecánico. Héctor Thiers y Darío Farías, 1985.
5. "Cálculo y diseño de una turbina hidráulica con regulador de velocidad". Tesis para
optar al título de Ingeniero Mecánico. Sergio Fernández y Reinaldo Garay.
6. "Modelación teórico experimental de sistemas de control de flujo en turbinas
hidráulicas Banki". Tesis para optar al grado de Magister en Ingeniería Mecánica. René
Cifuentes Bobadilla.
7. "Aprovechamiento de los recursos hidroeléctricos puntuales en el sector rural de la
IX región". Luis González, Carlos Varela, Fernando Caire, Hernán Vivanco.
Presentación en III Semana de Energía, Temuco, 1986.
8. ""Microcentrales instaladas en la IX Región". Amelia Gaete, 1986.
9. "Impacto económico y psicosocial del uso energético hidroeléctrico". Amelia Gaete,
1986.
10. "Selección de puntos de interés y diseño de obras civiles de alimentación en
microcentrales hidroeléctricas". Roberto Gesche R, 1986.
11. "Informe técnico de instalaciones microcentral salto Río Donguil". Luis González y
Guillermo Kukenshöner A., 1986.
12. "Informe técnico potencialidad punto Escuela Cumcumllaque G-162 Municipalidad de Melipeuco, SERPLAC IX Región". Luis González y Carlos Varela,
1986.
13. "Aprovechamiento de los recursos hidroeléctricos puntuales del sector rural
cordillerano y pre-cordillerano de la IX Región". René Cifuentes B. Universidad
Técnica Federico Santa María, 1985.
14. "Evaluación de los recursos hidráulicos pequeños y su impacto en la electrificación
de la V Región". René Cifuentes, 1985. Universidad Técnica Federico Santa María.
15. "Modelos computacionales para el ensayo de recepción de turbinas hidráulicas".
René Cifuentes, 1985. Universidad Técnica Federico Santa María.
INVENTARIO
DEMANDA
DE
OFERTA
Y
José Antonio Muñiz
PROMIHDEC
Perú
ANTECEDENTES
Dado que el tema de inventario de oferta y demanda es bastante amplio, consideramos
importante definir dichos conceptos para el PROMIHDEC. Considerando que el marco
de nuestra definición corresponde más al de una empresa privada, la necesidad de
autosustentarse económicamente y no contar con asignaciones presupuestales definidas
hacen que el tema del mercado de nuestros servicios, la oferta y la demanda, sea un
elemento indispensable para nuestro trabajo.
Oferta
Representa a todas las instituciones o personas naturales que brindan servicios similares
a los nuestros: ingeniería para minicentrales hidroeléctricas (MCH), fabricación de
turbinas hidráulicas, consultoría para proyectos agroindustriales y asesoría en gestión
empresarial.
Demanda
Que viene a ser el requerimiento específico de los servicios que brindamos,
diferenciándose de los requerimientos genéricos que la mayoría de las veces no puede
concretarse debido a factores condicionantes como la organización propia, capacidad
financiera de los interesados, etc.
Criterios de los que nos limitaremos a analizar los relacionados con minicentrales hidroenergéticas.
ANALISIS DE LA OFERTA
Las consideraciones que a nuestro criterio definen la oferta de MCH se pueden dividir
en dos grandes áreas:
Oferta de energía.
Oferta de tecnología.
Oferta de energía
Son todas las posibilidades energéticas con que dispone la región, explotadas o no, pero
que afectan desde el inicio la orientación del proyecto.
En el caso del Perú, se tiene estimado que su potencial energético total para el año 1986,
fue de 2,844.8 millones de Toneladas Equivalentes de Petróleo, TEP, de los cuales en
1986 sólo se utilizaron 15.1 millones de TEP a nivel nacional (1).
De las fuentes energéticas potenciales, para ese mismo año, la hidroenergía representó
el 48 % pero su aporte a la producción efectiva sólo fue del 9,7 %. En el caso del
petróleo, que tiene un potencial energético del 15 %, su producción efectiva fue del 60
%. Correspondiendo en ese mismo año, una producción efectiva de la biomasa del 26 %
cuando su potencial sólo representa el 2,2 %.
Esa tendencia al alto consumo de fuentes energéticas no renovables nos muestra la falta
de planificación en dicho sector.
Por otra parte, para 1976, existían en el país alrededor de 982 pequeñas centrales
eléctricas, y de éstas, sólo el 27 %, 241, eran mini/micro hidroeléctricas, las mismas que
hasta 1986 se incrementaron en 36, de las cuales 12 eran menores a 100 [kW], con lo
que se alcanzó un total de 277 MCH, que generan una potencia de aproximadamente 66
[mW] (2), es decir:
Solamente el 4.5 % de la potencia hidroeléctrica del país es atendida por MCH.
Solamente el 2.5 % de la energía eléctrica del país es atendida por MCH.
Solamente el 0.2 % de la energía total que consumió el país en 1986 fue generado por MCH,
y todo esto en un país que tiene un potencial hidroeléctrico, estimado en aprox. 58,000
[mW].
Las razones de este desface en el aprovechamiento de la energía hidráulica, con respecto
al petróleo y a la leña, se deben a la existencia de la empresa estatal de electricidad
ELECTROPERU, que es la que tiene el monopolio y un control totalmente centralizado
de su oferta.
Las condiciones topográficas especiales que se crean en la cordillera de los Andes,
favorables para el aprovechamiento hidráulico, pero sumamente adversas para la
integración de las áreas rurales, hacen que en 1978 se declare la electrificación rural
como prioritaria y el Ministerio de Energía y Minas define a las mini/microcentrales
hidroeléctricas (entre 50 y 2000 [kW]) como "la opción más conveniente para dar
electricidad a las localidades rurales aisladas" (2) .
Consecuentemente, ELECTROPERU y sus filiales tratan de implementar políticas de
electrificación rural, basados en el criterio de pequeños sistemas interconectados que
normalmente atiendan más de una localidad y dando preferencia a la interconexión con
grandes sistemas preexistentes, en caso de no existir las líneas de alta tensión, la
generación puede ser hídrica o en base a diesel. No se efectúa un análisis comparativo
en base a la rentabilidad de la selección, sino en base a la facilidad de operación.
Estos pequeños sistemas no resultaron del todo satisfactorios a nivel nacional debido a
los altos costos de las líneas de trasmisión, a la falta de recursos propios de la misma
empresa y a muchas otras razones internas. Es importante notar que en muy raras
oportunidades se ha trabajado con potencias por debajo de 100 kW.
El caso de la región Inca fue diferente, para 1981 las viviendas que tenían luz eléctrica
en la región fueron:
Apurimac
10 %
Cusco
20-30 %
Madre de Dios 30-40 % (2)
porcentajes que han variado completamente en los últimos 10 años, por las siguientes
razones:
1. En 1986 entró en funcionamiento la CH de Machupichu, de 110 [MW], que atiende
una red lineal de 400 [km] en 138 [kV].
2. Desde 1985 hasta la fecha se vienen haciendo interconexiones para la atención de 150
poblados rurales en toda la longitud de las redes de alta tensión.
3. Los criterios de priorización del servicio eléctrico interconectado han tenido como
objetivo la atención de poblados con fines de iluminación.
En el Gráfico 1 se puede ver que la distribución de la oferta a través de las redes es
totalmente desbalanceada geográficamente.
El Cuadro siguiente muestra el estado de electrificación actualizado en la región.
Electrificación
Región
Inca
(Viviendas atendidas 1990) *
Sistema
Departamento
Apurimac Cusco
Madre de Dios
Conexión CH
00
56,238 (51,6%) 00
Machupichu
Generación 4,107
1,931
3,347
Diesel
(3,77 %) (1,8 %)
(3,1 %)
MCH
5,765
625
00
(5,3 %) (0,6 %)
00
Total
9,872
58,794
3,347
Taza elect. 9,1 %
54.1 %
3.1 %
* Fuente: Oficina Informática ELECTROPERU
Es decir comparativamente, el crecimiento poblacional ha sido superior a la ampliación
del sistema eléctrico para los departamentos de Apurimac y Madre de Dios y sólo ha
mostrado un real crecimiento en el Departamento del Cusco, justamente porque en él se
ubica la línea de transmisión de Machupichu.
GRAFICO
OFERTA
Nº
Y
DEMANDA
1
MCHs
La condición descrita, lejos de ser satisfactoria, crea condiciones propias para un
impulso a la construcción de MCH, debido a los altos costos de las líneas de
transmisión y a la diseminación de las poblaciones rurales.
Además, la capacidad de la CH de Machupichu está próxima a coparse con una
interconexión extraregional en actual ejecución, situación que afectaría de modo
desfavorable a las localidades que actualmente no están servidas y con la imposibilidad
de ser atendidas en el corto o mediano plazo, ya que a la fecha no existen proyectos
alternativos a nivel de ejecución por parte de ELECTROPERU.
Adicionalmente, a partir del mes de agosto de 1990, se han cambiado las políticas de
gobierno en cuanto a los precios de combustibles y servicios, habiéndose incrementado
el diesel de US$ 0.12 a US$ 1.50 por galón, con las consiguientes ventajas para las
MCH y en detrimento de los grupos generadores.
Los competidores en cuanto a la oferta de ingeniería o equipamiento de MCH, también
han sido analizados, pero no representan una posible limitación para nuestros servicios
debido a que no son consultores debidamente establecidos ni disponen de una
infraestructura suficiente como para atender requerimientos en las zonas rurales.
En conclusión, en cuanto a la oferta de MCH, se aprecia que la única entidad que podría
ser competidora es ELECTROPERU, pero no tiene ni las políticas definidas ni los
recursos necesarios para ser considerado como un factor limitante dentro de las
pequeñas potencias en que opera nuestro proyecto.
Las otras fuentes de energía que tradicionalmente han sido usadas en la región son la
biomasa (leña y bosta) para efectos de cocción, ante la cual no pretendemos sustituirla
por razones obvias y el kerosene, normalmente utilizado para iluminación, sobre lo cual
sí estamos trabajando con una oferta de iluminación en base a baterías que serían
recargadas con microturbinas hidráulicas.
Oferta de tecnología
Como se mencionara en los antecedentes, en la primera fase del proyecto se habían
desarrollado los cuadros técnicos suficientemente capacitados para la satisfacción de la
demanda de MCH, es decir, estábamos en condiciones de ofertar toda la tecnología
(diseño de obras, fabricación de turbinas, montaje de generadores y líneas de
transmisión, etc.). Elementos que normalmente eran utilizados por nosotros mismos,
pero que no habían sido motivo de evaluación externa. En el 1er semestre de 1989 se
tuvo un contrato que permitió evaluar plenamente la capacidad técnica del
PROMIHDEC: se ganó una licitación pública, a nivel nacional, para la elaboración de
un proyecto definitivo de una MCH de 120 [kW], trabajo que fue entregado dentro de
los plazos y costos previstos, y que obligó a la elaboración de documentos completos
para que la ejecución de la obra fuera encargada a cualquier contratista.
Durante ese mismo año se elaboraron:
3 estudios definitivos,
2 estudios a nivel de anteproyecto, y
15 estudios a nivel de perfiles técnicos.
Todos ellos referentes a MCH, y con posibilidades de ser presentados ante cualquier
entidad financiera.
En ese mismo período y durante el presente año se fue haciendo más notorio que la
oferta de una tecnología "pura" de MCH era demasiado divorciada de la realidad
nacional, debido fundamentalmente a que los posibles usuarios no tenían claramente
definido su conocimiento sobre las posibilidades de uso de la energía, sea esta mecánica
o eléctrica: Una turbina o un generador funcionando no eran suficientes para interesar
al cliente y más si éste debería pagar de sus ingresos la totalidad del costo de la MCH.
Además, el suministro de la turbina podía también ser atendido por los mismos
fabricantes que las construían para nosotros y que aún con defectos podrían ser
adquiridas por las diferencias en los costos.
Es interesante resaltar que la mayoría de posibles competidores vienen utilizando la
turbina Michell Banki con un diseño de Skat que fue obtenido por PROMIHDEC.
Evidentemente, nuestra oferta tecnológica debía ser complementada con estudios
colaterales que incluyan el análisis socioeconómico de los posibles clientes y los
equipos que pudieran resultarles más útiles, para ampliar nuestra oferta y resultar más
competitivos.
Esa nueva orientación no descartó la posibilidad de seguir, como una línea principal,
con las MCH, retomándose los contactos iniciales.
ANALISIS DE LA DEMANDA
Dado que la demanda de nuestros servicios es la que genera nuestros ingresos, y no
existiendo un estudio de mercado, se inició un proceso de evaluación de la situación
regional.
Se identifica claramente que la demanda en el área rural puede generarse por dos
sectores diferentes:
El sector privado, cuyo interés sería el uso productivo de la energía.
El sector privado/público, que requiere energía para fines de iluminación.
Uso productivo
Se avaluaron los interesados anteriores y la lista de potenciales clientes de la primer
etapa. Estos aún estando ubicados en las zonas potencialmente más productivas, dejaron
de interesarse por dos razones:
Los precios de sus productos a procesar, con miras a la exportación, estaban totalmente
deprimidos debido al bajo precio del dólar.
Los altos índices inflacionarios de los dos últimos años (3000 y 5000 %)
imposibilitaban la obtención de créditos a medianos o largos plazos.
Resultados que mostraron un cambio de la situación anterior por razones externas al
proyecto de las MCH, dándonos la orientación de tener que estudiar esos factores
externos para la consecución de clientes.
Como estrategia se contrató a dos economistas y a un ingeniero agrónomo para la nueva
necesidad de capacitar al personal propio del PROMIHDEC, debido a que hay pocos
expertos locales en el área, y porque es nuestro interés que el personal amplíe su
capacidad para la formulación de proyectos integrales, por ello ha sido indispensable la
contratación de estudios, para que por medio de su desarrollo se logre capacitar a los
profesionales del PROMIHDEC.
Paralelamente se viene trabajando en la oferta de equipamiento complementario:
secadoras de granos, molinos, zarandas, sierras, etc.
Con esa orientación y la capacitación generalizada que se está dando en el equipo
técnico creemos poder ofertar de mejor manera nuestra tecnología, en espera de que
cambien las condiciones económicas para el sector rural.
Uso para iluminación
Si bien se podría pensar en una subdivisión pública y privada, ambos recurrían
normalmente a ELECTROPERU y son hacia ellos que estamos orientando nuestros
esfuerzos.
En el caso de municipios de pueblos alejados de las líneas les planteamos la siguiente
secuencia:
- Visita al sitio del proyecto, normalmente requerimos que los interesados aporten por lo
menos el combustible.
- Informe de la factibilidad técnica y propuesta de los costos de nuestra intervención
para los pasos posteriores.
- Nueva visita para estudios de campo.
- Trabajos de gabinete:
Proyecto de ingeniería.
Estudio socioeconómico.
Costos finales.
- Algunos recurren a buscar el financiamiento por su cuenta (pedido a gobierno regional
o a ELECTROPERU). Otros, a nuestra sugerencia, optan por la formación de una
empresa local de electrificación que pueda ejecutar el proyecto vía financiamiento
comercial.
En la formación de la Empresa también puede tener participación el PROMIHDEC. De
esa forma, como último paso, se establece nuevamente la vinculación con
ELECTROPERU, por lo que en forma paralela nosotros hacemos llegar esas mismas
propuestas a las entidades responsables del suministro de electricidad: ELECTROPERU
y el gobierno regional, en espera de que se incluyan en los presupuestos
correspondientes.
Como resultado de todas estas experiencias, hemos visto que resulta necesario efectuar
planteamientos para la obtención de líneas de crédito específicas para MCH, ya que para
efectos de cualquier orientación que se le dé, el alto costo inicial de la inversión merece
tratamientos especiales.
Como estos trámites y cualquier otro que deba efectuarse a altos niveles requieren una
representatividad, conjuntamente con otras entidades y personas dedicadas a la
microhidroenergía, se ha creado en julio de este año, la Asociación Peruana de
Microhidroenergía, APEHIDRO.
Referencias:
(1) Huaroto y Nuñez. "La problemática energética global". Ponencia I, Seminario de
Hidroenergía y Desarrollo Rural - Cusco 1988.
(2) Carrasco, Alfonso. "La electricidad en el Perú, política estatal y electrificación rural"
- ITDG - Lima 1990.