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 (%)

Norte Roraima, Acre, Amapá, Amazonas, Rondônia, Pará

408.173 < 1

Nordeste Maranhão, Piauí, Paraíba, Ceará, Rio Grande do Norte, Pernambuco, Alagoas, Bahia, Sergipe

2.447.513 4

Sudeste Minas Gerais, Espírito Santo, Rio de Janeiro, São Paulo

890.869 42

Centro-Oeste Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Goiás, Distrito Federal

267.688 9

Sul Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul

1.145.548 52

BRASIL 5.159.791 21

Habitante-85

Consumo [kWh/Mês] [kWh/Mês] [kWh/Ano]

Propriedade Residência Habitante

35.160.164

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 Michell-

Banki, 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 para Vazão Máxima

1 2 2

Potência Máxima do Grupo Gerador [kW] 100 1000 10000

Período de Recorrência para Obras de Desvio - Vazão de Cheias (Anos)

- 5 a 10 10

Período de Recorrência para Obras Permanentes - Extravasores - Cheia Máxima (Anos)

- 500 - 1000 500 - 1000

Período Máximo para Implantação (Meses)

6 12 a 24 18 a 36

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 PARA PEQUENAS HIDRELÉTRICAS - LH P C H -

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 HIDROMECÂNICO PARA ENGENHARIA DE PRODUTO - LHEP

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 custo-benefício.

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 calibrá-

lo 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 Pós-

Graduação 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 CT-

UFSM 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 de microusinas assíncronas isoladas através de

microprocessadores.

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 Tecno-

logía 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 sócio-

políticas 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 Latino-

Americana 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 semi-

industriales.

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 Nor-

Yungas 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 DE TOMA CANAL TANQUE DE CARGA TUBERIA DE

PRESION CASA DE MAQUINAS

CANAL DE RESTITUCION

DE PASO REGULACION

POROMA (Chuquisaca)

Cáucaso modificado Hº Cº

Rectangular de Hº Cº Area útil =0.12m2 Longitud =1900 m Pendiente=2%

Volumen útil= 470 m3 HºCº

Acero galvanizado Diámetro=254 mm Longitud=101 m

Area total=36,4m2 Constucción de adobe revocado

HºCº Longitud =20m

AZURDUY (Chuquisaca)

Azud derivador Hº Cº

Rectangular de Hº Cº Area útil =0.53m2 Longitud =1945 m Pendiente=1%

Volumen útil= 28,56m3 Hº Cº

Acero galvanizado Diámetro=400 mm Longitud=76 m

Area total=43,3m2 Constucción de ladrillo

HºCº Longitud=35m

MAIJE (La Paz)

Dos azudes derivadores Hº Cº

Rectangular de Hº Cº Area útil =0.44m2 0.30m2 Longitud =970 m 1490 m Pendiente=3,62% 5,8%

Volumen útil= 5,6 m3 HºCº

Acero galvanizado Diámetro=350 mm Longitud=120 m

Area total=42,4m2 Construcción de ladrillo

Sin revestimiento Longitud=42m

9 DE ABRIL (La Paz)

Cáucaso Hº Cº

Trapezoidal revestido de piedra Area útil =0.31m2 0.30m2 Longitud=1300 m 1490 m Pendiente=1,5%

Volumen útil= 20 m3 Mampostería de piedra

P.V.C. Diámetro=254mm Longitud=44 m

Area total=10,5m2 Construcción de adobe revocado

Sin revestimiento Longitud=70m

CONDO (Oruro)

Azud derivador Hº Cº

Trapezoidal mampostería de piedra Area útil =0.40m2 0.30m2 Longitud =5000 m Pendiente=10%

Volumen útil= 680 m3 Hº Cº

Acero negro Diámetro = 254 mm Longitud = 204 m

Area total=30m2 Construcción de adobe revocado

Mampostería de piedra Longitud=30m

CUADRO 2 - POTENCIA, EQUIPO DE GENERACION Y LINEAS

CENTRAL (Ubicación)

CAUDAL DE DISEÑO (l/s)

ALTURA NETA

POTENCIA INSTALADA (Kw)

TURBINA GENERADOR GOBERNADOR LINEA ELECTRICA DE TRANSMISION

ALTA TENSION BAJA TENSION

POROMA (Chuquisaca)

100 47,0 36 29

Una unidad Francis Banki

Potencia=45 Kw Tensión=220/380V Frecuencia=50Hz Velocidad=1500 RPM

Controlador electrónico de carga

Voltaje=6,6 Kv Longitud=3323 m

AZURDUY (Chuquisaca)

450 49,0 160 Una unidad Francis

Potencia=189 Kw Tensión=220/380V Frecuencia=50Hz Velocidad=1500 RPM

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 Kw Tensión=220/380V Frecuencia=50Hz Velocidad=1500 RPM

Controlador electrónico de carga

Voltaje=14,4 Kv Longitud=5500 m

9 DE ABRIL (La Paz)

200 14,4 16,8 Una unidad Banki

Potencia=20 Kw Tensión=220V Frecuencia=50Hz Velocidad=1500 RPM

Controlador electrónico de carga

Voltaje=220 Kv Longitud=226 m

CONDO (Oruro)

125 62,4 48 Una unidad Banki

Potencia=72 Kw Tensión=220/380V Frecuencia=50Hz Velocidad=1500 RPM

Controlador electrónico de carga

Voltaje=24,9Kv Longitud=1000 m

CUADRO 3 - PARAMETROS ECONOMICOS

CENTRAL (Ubicación)

COSTO TOTAL DE LA PLANTA (US$)

TIEMPO DE RECUPERACION DE LA INVERSION (AÑO)

TARIFA CRITICA PARA VPN=0 (US$/Kwh)

VIDA UTIL (AÑS)

TASA DE DESCUENTOS DE CAPITAL (%)

COSTO ANUAL EQUIVALENTE (US$/AÑO)

COSTO UNITARIO CON REDES ELECTRICAS (US$/Kw)

POROMA (Chuquisaca)

152.465 25 0.184 25 8 18.878 5.257

GRUPO DIESEL EQUIVALENTE

7 0.242 7 8 28.152

AZURDUY (Chuquisaca)

435.000 25 0.205 25 8 65.126 2.719

GRUPO DIESEL EQUIVALENTE 7 0.246 7 8 78.389

MAIJE (La Paz)

340.222 25 0.049 25 8 47.406 4.725

GRUPO DIESEL EQUIVALENTE

7 0.225 7 8 76.397

9 DE ABRIL (La Paz)

37.257 25 0.082 25 8 6.490 2.217

GRUPO DIESEL EQUIVALENTE

7 0.085 7 8 6.740

CONDO (Oruro)

193.862 25 0.093 25 8 23.263 4.039

GRUPO DIESEL EQUIVALENTE

7 0.140 7 8 41.524

CUADRO 4 - COSTO TOTAL Y COSTO DE MANO DE OBRA

CENTRAL COSTO TOTAL (US$)

COSTO MANO DE OBRA (US$) %

Poroma 152.465 32.567 21.36 Azurduy 435.000 100.254 23.04 Maije 340.000 64.625 19.01 9 de Abril 37.257 16.797 45.08 Condo 193.862 68.284 35.21

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 hidrome-teorológica 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 P.N.R. (Plan Nacional de Rehabilitación)

$ 30'000.000

- 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 Y

DESARROLLO

EN LA IX REGION DE CHILE

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 12 13,2

Total 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 Nº 1 POTENCIALIDADES DE LA IX REGION

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 2 MICROCENTRALES HIDROELECTRICAS IX REGION

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 DE OFERTA Y

DEMANDA

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 hidro-

energéticas.

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 Machupichu

00 56,238 (51,6%) 00

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 Nº 1 OFERTA Y DEMANDA 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.