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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCACOMUNIDAD

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS,

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS, ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD PARA UN SISTEMA DE HIDROELÉCTRICA EN LAS REDES DE AGUA POTABLE DE LA

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL T ÍTULO DE INGENIERO ELÉCTRICO

Director:

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCACOMUNIDAD EDUCATIVA AL SERVICIO DEL PUEBLO

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS, ELÉCTRICA

ELECTRÓNICA


UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS, ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA


ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD PARA UN SISTEMA DE GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA EN LAS REDES DE AGUA POTABLE DE LA

CIUDAD DE CUENCA.

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO ELÉCTRICO

CARLOS FERNANDO GARCÍA CUMBE

[email protected]

Director: Ing. Luis Fernando Aguilar Rambay.

2013

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA EDUCATIVA AL SERVICIO DEL PUEBLO

ELÉCTRICA Y




GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA EN LAS REDES DE AGUA POTABLE DE LA

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO ELÉCTRICO



DECLARACIÓN ................................

CERTIFICACIÓN ................................

AGRADECIMIENTOS ................................

DEDICATORIA ................................

ÍNDICE DE CONTENIDOS ................................

LISTA DE TABLAS ................................

LISTA DE FIGURAS ................................

LISTA DE ANEXOS ................................

RESUMEN ................................................................

ABSTRACT ................................................................



ELECTRÓNICA

ÍNDICE DE CONTENIDO

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

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ELÉCTRICA Y

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Yo, Carlos Fernando García Cumbe, mi autoría; que no ha sido previamente presentadprofesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Universidad Católica de Cuenca puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y la normatividad institucional vigente.

Carlos Fernando García Cumbe



ELECTRÓNICA

i

DECLARACIÓN

Carlos Fernando García Cumbe, declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación

profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este

La Universidad Católica de Cuenca puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y la normatividad institucional vigente.

Carlos Fernando García Cumbe


ELÉCTRICA Y

declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de para ningún grado o calificación

profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este

La Universidad Católica de Cuenca puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y la



Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por supervisión.



ELECTRÓNICA

ii

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Carlos Fernando García Cumbe

Ing. Luis Fernando Aguilar.

DIRECTOR


ELÉCTRICA Y

Carlos Fernando García Cumbe bajo mi



La gratitud es el sentimiento noble del alma generosa que engrandece el espíritu de quienes lo comparten, el agradecimiento profundo al incondicional que me concede en cada segundo de vida. A la Universidad Católica de CuencaElectrónica, por brindarme la oportunidadprofesional, y a todas aquellas personas que, de alguna forma están ligadas a esta

A la empresa Pública Etapa, por brindarme el apoyo para realizar este estudio en una de sus plantas potabilizadoras.

Y de una manera muy especidedicación, quien con sus conocimientos, su experiencia, su paciencia y su motivación ha logrado en mí que pueda concluir con este proyecto de investigación.

.



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AGRADECIMIENTOS

La gratitud es el sentimiento noble del alma generosa que engrandece el espíritu de quienes lo comparten, el agradecimiento profundo al creador de todo lo existente, por el amor incondicional que me concede en cada segundo de vida.

Católica de Cuenca, a la Facultad de Ingeniería de Sistemas Eléctrica y brindarme la oportunidad de estudiar en sus aulas par

profesional, y a todas aquellas personas que, de alguna forma están ligadas a esta

A la empresa Pública Etapa, por brindarme el apoyo para realizar este estudio en una de sus

Y de una manera muy especial mi director de proyecto, Ing. Luis Aguilar por su esfuerzo y dedicación, quien con sus conocimientos, su experiencia, su paciencia y su motivación ha

concluir con este proyecto de investigación.


ELÉCTRICA Y

La gratitud es el sentimiento noble del alma generosa que engrandece el espíritu de quienes lo creador de todo lo existente, por el amor

Facultad de Ingeniería de Sistemas Eléctrica y de estudiar en sus aulas para lograr ser un

profesional, y a todas aquellas personas que, de alguna forma están ligadas a esta institución.

A la empresa Pública Etapa, por brindarme el apoyo para realizar este estudio en una de sus

por su esfuerzo y dedicación, quien con sus conocimientos, su experiencia, su paciencia y su motivación ha



Dedico este trabajo de investigación permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi formación profesional. A María Augusta, Doménica Mateo y Juan por ser lospor demostrarme siempre su cariño y apoyo incondicional para continuar sin importar las dificultades que se puedan presentarsin dudar ni un solo momento en mi capacidad A mis padres, Benjamín y Rosa que conmigo siempre, quienes a lo largo de apoyo en mi carrera y en mis logros

.



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iv

DEDICATORIA

de investigación principalmente a Dios, por haberme dado la vida y permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi formación profesional.

María Augusta, Doménica Mateo y Juan por ser los pilares más importantepor demostrarme siempre su cariño y apoyo incondicional cuidándome y dándome fortaleza

las dificultades que se puedan presentar, depositando su sin dudar ni un solo momento en mi capacidad

Benjamín y Rosa que a pesar de nuestra distancia física, quienes a lo largo de toda mi vida han velado por mi bienestar

en mis logros, los llevo en mi corazón y mente.


ELÉCTRICA Y

principalmente a Dios, por haberme dado la vida y permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi formación profesional.

más importantes en mi vida y cuidándome y dándome fortaleza

epositando su confianza

siento que están mi vida han velado por mi bienestar, por ser un



ÍNDICE DE

1 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. ................................

1.1 Centrales hidroeléctricas. ................................

1.1.1 ASPECTOS BÁSICOS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA.

1.1.2 FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROE

1.2 Máquinas hidráulicas generalidades.

1.2.1 DEFINICIÓN DE MÁQUINA HIDRÁULICA.

1.2.2 CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS HIDRÁULICAS.

1.3 Clasificación de las turbinas hidráulicas.

1.3.1 POR COMO DISCURRE EL AGUA POR LA TURBINA.

1.3.2 TURBINAS DE REACCIÓN.

1.3.3 POR SU VELOCIDAD ESPECÍFICA.

1.4 Trasmisiones hidrodinámicas.

1.4.1 PARALELOS. ................................

1.4.2 CÓNICOS. ................................

1.4.3 EPICICLOIDALES. ................................

1.5 Regulación de las turbinas hidráulicas.

1.5.1 REGULACIÓN TAQUIMÉTRICA.

1.5.2 REGULACIÓN DIRECTA.

1.5.3 REGULACIÓN DE UNA TURBINA DE ACCIÓN.

1.6 Dimensionamiento. ................................

2 SITUACIÓN AcTUAL ................................

2.1 Análisis general. ................................

2.1.1 ALMACENAMIENTO DE AGUA BRUTA.

2.1.2 PROCESAMIENTO DEL AGUA POTABLE

2.1.3 ALMACENAMIENTO DE AG

2.1.4 RED DE DISTRIBUCIÓN DEL AGUA POTABLE

2.2 Impacto ambiental. ................................

2.3 Clases de estudio de impacto ambiental.

2.4 Identificación de acciones potenciales PARA realizar impactos.

2.4.1 IMPACTOS MAYORES.

2.4.2 IMPACTOS MODERADOS.

2.4.3 IMPACTOS MENORES.

2.4.4 IMPACTOS DESPRECIABLES.

2.5 Matriz de impacto. ................................

2.6 Proyectos hidroeléctricos locales.



ELECTRÓNICA

v

ÍNDICE DE CONTENIDOS

................................................................................................

................................................................................................

ASPECTOS BÁSICOS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA. .............................................................

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA. .............................................................

Máquinas hidráulicas generalidades. ................................................................................................

DEFINICIÓN DE MÁQUINA HIDRÁULICA. ................................................................

CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS HIDRÁULICAS. ................................................................

Clasificación de las turbinas hidráulicas. ...............................................................................................

POR COMO DISCURRE EL AGUA POR LA TURBINA. ................................................................

TURBINAS DE REACCIÓN. ................................................................................................

POR SU VELOCIDAD ESPECÍFICA. ................................................................................................

Trasmisiones hidrodinámicas. ................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

...........................................................................................................................

gulación de las turbinas hidráulicas. ...............................................................................................

REGULACIÓN TAQUIMÉTRICA. ................................................................................................

REGULACIÓN DIRECTA. ................................................................................................

REGULACIÓN DE UNA TURBINA DE ACCIÓN. ................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

................................................................................................................................

ALMACENAMIENTO DE AGUA BRUTA..........................................................................................

PROCESAMIENTO DEL AGUA POTABLE ........................................................................................

ALMACENAMIENTO DE AGUA TRATADA ................................................................

RED DE DISTRIBUCIÓN DEL AGUA POTABLE ................................................................

.............................................................................................................................

Clases de estudio de impacto ambiental. ............................................................................................

Identificación de acciones potenciales PARA realizar impactos. .........................................................

................................................................................................

IMPACTOS MODERADOS. ................................................................................................

IMPACTOS MENORES. ................................................................................................

IMPACTOS DESPRECIABLES. ................................................................................................

..............................................................................................................................

Proyectos hidroeléctricos locales. ................................................................................................


ELÉCTRICA Y

............................................... - 1 -

...................................................... - 1 -

............................. - 1 -

............................. - 4 -

................................... - 5 -

....................................................... - 5 -

.............................................. - 5 -

............................... - 6 -

........................................ - 6 -

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.................................. - 10 -

..................................... - 10 -

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..................................... - 11 -

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.................................. - 14 -

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............................. - 18 -

............................ - 19 -

......................... - 19 -

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............................................ - 20 -

.................................................. - 20 -

......................................... - 20 -

.............................. - 21 -

....................................... - 23 -



2.6.1 CENTRAL HIDROELÉCTRICA PAUTE.

2.6.2 CENTRAL HIDROELÉCTRICA AGOYÁN

2.6.3 CENTRAL HIDROELÉCTRICA SAN FRANCISCO.

2.6.4 CENTRAL HIDROELÉCTRICA PUCARÁ

2.6.5 CENTRAL HIDROELÉCTRICA COCA

3 DISEÑO DEL SISTEMA DE GENERACIÓN

3.1 Equipamiento. ................................

3.1.1 SISTEMAS DE MINI Y MICRO CENTRALES PARA REDES DE AGUA POTABLE.

3.1.2 CONTROL Y MANTENIMIENTO.

3.2 Criterios de diseño. ................................

3.3 Diseño del sistema de generación hidráulico.

3.3.1 CÁLCULOS. ................................

3.3.2 DIAGRAMAS. ................................

3.3.3 BREVE DESCRIPCIÓN DE EQUIPAMIENTO A UTILIZAR.

4 ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................

4.1 Ventajas. ................................

4.2 Desventajas. ................................

4.3 Factibilidad Económica ................................

4.3.1 CONCEPTO DE TÉRMINOS ECONÓMICOS

4.4 ANÁLISIS Financiero. ................................

4.4.1 Beneficios: Ingresos y Gastos

4.4.2 Estudio concreto del abastecimiento

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS



ELECTRÓNICA

vi

CENTRAL HIDROELÉCTRICA PAUTE. .............................................................................................

CENTRAL HIDROELÉCTRICA AGOYÁN ...........................................................................................

CENTRAL HIDROELÉCTRICA SAN FRANCISCO. ................................................................

CENTRAL HIDROELÉCTRICA PUCARÁ-PISAYAMBO. ................................................................

CENTRAL HIDROELÉCTRICA COCA-CODO SINCLAIR. ................................................................

GENERACIÓN. ..............................................................................................

................................................................................................................................

SISTEMAS DE MINI Y MICRO CENTRALES PARA REDES DE AGUA POTABLE.................................

CONTROL Y MANTENIMIENTO. ................................................................................................

..............................................................................................................................

Diseño del sistema de generación hidráulico. ................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

DESCRIPCIÓN DE EQUIPAMIENTO A UTILIZAR.................................................................

................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................

CONCEPTO DE TÉRMINOS ECONÓMICOS ................................................................

...........................................................................................................................

Beneficios: Ingresos y Gastos ................................................................................................

Estudio concreto del abastecimiento ..........................................................................................

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...............................................................................................

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ................................................................................................


ELÉCTRICA Y

............................. - 23 -

........................... - 23 -

.............................................. - 24 -

...................................... - 24 -

.................................... - 25 -

.............................. - 26 -

..................................... - 26 -

................................ - 26 -

.................................... - 27 -

.............................. - 27 -

..................................................... - 30 -

................................... - 32 -

................................ - 41 -

................................. - 41 -

.................................................. - 45 -

............................................. - 45 -

........................................ - 45 -

....................................................... - 45 -

.................................................... - 46 -

........................... - 47 -

....................................... - 47 -

.......................... - 51 -

............................... - 53 -

.......................................... - 54 -



TABLA I FACTOR MEDIO TÉCNICO PARA TURBINASTABLA II CLASIFICACIÓN DE LAS SALTO. ................................................................TABLA III IMPACTOS POTENCIALES.TABLA IV MATRIZ DE IMPACTO AMBIENTAL.TABLA V CLASIFICACIÓN DE CENTRALES PEQUEÑASTABLA VI CLASIFICACIÓN DE LA ORGANIZACIÓN LATINOAME RTABLA VII RANGOS PARA TURBINAS.TABLA VIII CRITERIOS DE SELECCIÓN DE TURBINASTABLA IX VALORES TABULADOS SALIDA CUENCATABLA X VALORES DE CAUDAL SALIDA RICAURTE 1TABLA XI HISTORIAL DE CONSUMO ELÉCTRICO TIXÁN.TABLA XII APROXIMADO DE CONSUMO MENSUAL POR ILUMINACIÓN EN PLANTATABLA XIII ESTIMADOS DE GENERACIÓN POR HORAS EN TURBINAS.TABLA XIV PORCENTAJE DE GENERACIÓN ESTIMADO PARA PLANTA TIXÁN.TABLA XV INVERSIÓN INICIALTABLA XVI FLUJO DE CAJA ................................



ELECTRÓNICA

vii

LISTA DE TABLAS

TABLA I FACTOR MEDIO TÉCNICO PARA TURBINAS ................................................................TABLA II CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS EN FUNCIÓN DE SU VELOCIDAD ESPECÍFICA Y

............................................................................................................................TABLA III IMPACTOS POTENCIALES. ................................................................................................TABLA IV MATRIZ DE IMPACTO AMBIENTAL. ................................................................TABLA V CLASIFICACIÓN DE CENTRALES PEQUEÑAS................................................................TABLA VI CLASIFICACIÓN DE LA ORGANIZACIÓN LATINOAME RICANA DE ENERGÍA.TABLA VII RANGOS PARA TURBINAS. ................................................................................................TABLA VIII CRITERIOS DE SELECCIÓN DE TURBINAS ................................................................TABLA IX VALORES TABULADOS SALIDA CUENCA ................................................................TABLA X VALORES DE CAUDAL SALIDA RICAURTE 1 ................................................................TABLA XI HISTORIAL DE CONSUMO ELÉCTRICO TIXÁN. ................................................................TABLA XII APROXIMADO DE CONSUMO MENSUAL POR ILUMINACIÓN EN PLANTATABLA XIII ESTIMADOS DE GENERACIÓN POR HORAS EN TURBINAS. ................................TABLA XIV PORCENTAJE DE GENERACIÓN ESTIMADO PARA PLANTA TIXÁN. .........................TABLA XV INVERSIÓN INICIAL ................................................................................................

................................................................................................


ELÉCTRICA Y

........................................... - 4 - TURBINAS EN FUNCIÓN DE SU VELOCIDAD ESPECÍFICA Y

............................ - 13 - ...................................... - 21 -

..................................................... - 22 -

...................................... - 26 - ICANA DE ENERGÍA. ........... - 26 -

................................... - 31 - ....................................... - 34 -

.......................................... - 34 - ...................................... - 39 -

................................. - 48 - TABLA XII APROXIMADO DE CONSUMO MENSUAL POR ILUMINACIÓN EN PLANTA ............... - 49 -

......................................... - 50 - ......................... - 50 -

................................................ - 51 - ...................................................... - 52 -



Fig. 1 diagrama esquemático de una central hidroeléctricaFig. 2 Rodete de turbina Pelton ................................Fig. 3 Detalle de forma de la pala ................................Fig. 4 Componentes característicos de flujo cruzadoFig. 5 Turbina Francis ................................Fig. 6 Turbina Kaplan ................................Fig. 7 Curva de máxima permisible por cavitaciónFig. 8 Canal De ingreso “Tixán” ................................Fig. 9 Salida Cuenca. ................................Fig. 10 Salida Ricaurte. ................................Fig. 11 Reingreso a tanque de almacenamiento.Fig. 12 Sensor Ultrasónico. ................................Fig. 13 Tablero de control para sistema escadaFig. 14 Planta potabilizadora de agua del Proyecto YanuncayFig. 15 Esquema de un sistema de una Red de distribuciónFig. 16 Esquema para EIA10 ................................Fig. 17 Diagrama de red ambiental ................................Fig. 18 Presa Daniel Palacios ................................Fig. 19 Central hidroeléctrica AgoyánFig. 20 Central hidroeléctrica San FranciscoFig. 21 Central hidroeléctrica Pucará Pisayambo.Fig. 22 Central hidroeléctrica Coca-Fig. 23 Turbina Kaplan tipo RD ................................Fig. 24 Turbina Francis ................................Fig. 25 Topología de instalación ................................Fig. 26 Curva HQ de una Turbina ................................Fig. 27 Intervalos de aplicación para turbinas hidráulicas. (Cortesía de Voith Hydro, Inc.)Fig. 28 Campos de acción de turbinas.Fig. 29 Caudales promedio último trimestre 2011.Fig. 30 Caudales promedio año 2012.Fig. 31 Caudales promedio enero-febrero 2013Fig. 32 Curva de caudales clasificados.Fig. 33 Caudales Salida Cuenca ................................Fig. 34 Caudales promedio del último trimestre 2011Fig. 35 Caudales promedio año 2012Fig. 36 Caudales promedio enero - febrero 2013Fig. 37 Curva de caudales clasificados salida RicaurteFig. 38 Caudales salida Ricaurte. ................................Fig. 39 Turbogenerador ................................Fig. 40 Bancos de Condensadores ................................Fig. 41 Centros de transformación ................................



ELECTRÓNICA

viii

LISTA DE FIGURAS

Fig. 1 diagrama esquemático de una central hidroeléctrica ..........................................................................................................................................................................................

................................................................................................Fig. 4 Componentes característicos de flujo cruzado .........................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................Curva de máxima permisible por cavitación..........................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................Reingreso a tanque de almacenamiento. ..............................................................................................

..............................................................................................................................Tablero de control para sistema escada ................................................................................................Planta potabilizadora de agua del Proyecto Yanuncay. ................................................................Esquema de un sistema de una Red de distribución9 ................................................................

.............................................................................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................Central hidroeléctrica Agoyán ................................................................................................Central hidroeléctrica San Francisco ................................................................................................Central hidroeléctrica Pucará Pisayambo. ............................................................................................

-Codo Sinclair. .................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Intervalos de aplicación para turbinas hidráulicas. (Cortesía de Voith Hydro, Inc.) ............................Campos de acción de turbinas. ................................................................................................

Fig. 29 Caudales promedio último trimestre 2011. ..........................................................................................Fig. 30 Caudales promedio año 2012. ................................................................................................

febrero 2013 ...............................................................................................Fig. 32 Curva de caudales clasificados. ................................................................................................

.......................................................................................................................Fig. 34 Caudales promedio del último trimestre 2011 ................................................................Fig. 35 Caudales promedio año 2012 ................................................................................................

febrero 2013 .............................................................................................Fig. 37 Curva de caudales clasificados salida Ricaurte ................................................................

................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................


ELÉCTRICA Y

................................................ - 1 - .......................... - 6 -

...................................................... - 7 -

......................... - 7 - ........................................ - 8 - ........................................ - 9 -

.......................... - 12 - ...................................................... - 14 -

........................................ - 15 - .................................... - 15 -

.............................. - 15 -

.............................. - 16 - ................................ - 16 -

........................................ - 17 - ............................................ - 18 -

............................. - 19 - .................................................. - 20 -

........................... - 23 - ............................................. - 24 -

.................................... - 24 - ............................ - 25 - .......................... - 25 -

....................... - 27 - .................................... - 27 -

...................................................... - 28 -

.................................................... - 29 -

............................ - 30 - ............................................. - 31 -

.......................... - 32 - .............................................. - 33 -

............................... - 33 - ............................................ - 33 -

....................... - 35 - ...................................................... - 38 -

............................................... - 38 - ............................. - 38 -

.................................................... - 39 -

..................................................... - 39 -

.................................... - 42 - .................................................... - 43 -

................................................... - 43 -



Fig. 42 Distribución de equipos de generación Fig. 43 Instalación de sistema de micro generación CINK.Fig. 44 Cuadro comparativo de consumo vs costo año 2012.Fig. 45 Cuadro comparativo de consumo vs costo año 2013.Fig. 46 Cuadro comparativo para porcentaje de generaciónFig. 47 Consumos estimados dentro de planta de agua potable Tixán.



ELECTRÓNICA

ix

Fig. 42 Distribución de equipos de generación empresa CINK. ................................................................Fig. 43 Instalación de sistema de micro generación CINK. ................................................................

Cuadro comparativo de consumo vs costo año 2012. ................................................................Cuadro comparativo de consumo vs costo año 2013. ................................................................Cuadro comparativo para porcentaje de generación ................................................................Consumos estimados dentro de planta de agua potable Tixán. ............................................................


ELÉCTRICA Y

....................................... - 44 - ............................................. - 44 -

.......................................... - 48 -

.......................................... - 49 - ............................................. - 50 -

............................ - 51 -



ANEXO A: CATALOGO DE EQUIPOS.

ANEXO B: CAUDALES SALIDA CUENCA.

ANEXO C: CAUDALES SALIDA RICAURTE.

ANEXO D: DISEÑO PRELIMINAR. ................................

ANEXO E: PLANILLA OBRA CIVIL. ................................



ELECTRÓNICA

x

LISTA DE ANEXOS

ANEXO A: CATALOGO DE EQUIPOS. ................................................................................................

ANEXO B: CAUDALES SALIDA CUENCA. ................................................................................................

ANEXO C: CAUDALES SALIDA RICAURTE. ................................................................................................

................................................................................................

................................................................................................


ELÉCTRICA Y

........................................... - 55 -

...................................... - 61 -

.................................... - 78 -

................................................ - 95 -

................................................ - 97 -



Este trabajo de investigación contiene información sobre el un sistema de generación hidroeléctrica para la Empresa Pública Etapa, específicamente para la Planta de Agua Potable “Tixánsus caudales y tuberías por medio de los cuales se abastecepotable, dirigido específicamente esta planta de tratamiento. Palabras claves: factibilidad, hidroeléctrica.



ELECTRÓNICA

xi

RESUMEN

Este trabajo de investigación contiene información sobre el análisis de factibilidad y de generación hidroeléctrica para la Empresa Pública Etapa, específicamente para

Tixán” de la ciudad de Cuenca Ecuador, mediante el por medio de los cuales se abastece a la ciudad del servicio de agua

dirigido específicamente a su capacidad de generación de energía eléctrica que posee

factibilidad, hidroeléctrica.


ELÉCTRICA Y

análisis de factibilidad y diseño de de generación hidroeléctrica para la Empresa Pública Etapa, específicamente para

mediante el estudio de a la ciudad del servicio de agua

capacidad de generación de energía eléctrica que posee



This research provides information generation system for Public Enterpriseof the city of Cuenca Ecuadorcity's drinking water, specificallythis treatment plant. Keywords: feasibility, hydro.



ELECTRÓNICA

xii

ABSTRACT

provides information on the feasibility analysis and design of afor Public Enterprise Stage, specifically for Drinking Water Plant

Ecuador, by analyzing their wealth and tubes through whichspecifically aimed at studying the capacity of power generation


ELÉCTRICA Y

and design of a hydro Drinking Water Plant "Tixán"

which supplies the power generation that has



1 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

1.1 CENTRALES HIDROELÉCT La generación de energía eléctrica por mediogeneración renovable, se la considera energía limpiagrandes o pequeños para producir un movimiento que este tipo de generación eléctrica no está construcción y durante la vida útil de la mismageneradoras de gran potencia.

Fig.

1.1.1 ASPECTOS BÁSICOS DE UNA En este capítulo se realizará un análisiscentrales hidroeléctricas y específicamentenuestro estudio. Las centrales hidroeléctricas de pequeña potencia son muy flexibles para su instalación y manejo además de no necesitar grandes embalses reguladores que abarcan grandes extensiones de terreno y recursos costos de KW/h de generación, de este modo una de las principales características de la mini y micro centrales es que se minimiza al máximo el impacto ambiental y en la mayoría de casos este es nulo al momento de real Una manera rápida para clasificar las centrales hidroeléctricas está dada por dos parámetros fundamentales que rigen sus características al momento de diseñarlas:

• Por su potencia instalada. • Y por su forma de aprovechamiento hídri

Por su potencia instalada, se las puede clasificar como

• Microcentrales: Su potencia de generación no supera los 100 KW.

1 http://www.juntadeandalucia.es/averroes/elvicon/include/ficheros/figura0305.jpg



ELECTRÓNICA

NDAMENTACIÓN TEÓRICA .

CENTRALES HIDROELÉCT RICAS.

n de energía eléctrica por medio de centrales hidroeléctricas ocupa el primer lugar a nivel mundial en generación renovable, se la considera energía limpia, ya que ésta aprovecha los movimientos de las masas de

un movimiento mecánico que a su vez se transforma en energía eléctrica, cabe mencionar que este tipo de generación eléctrica no está exenta del todo de impactos ambientales que se presentan en su proceso de

y durante la vida útil de la misma, cambiando el entorno geográfico por los grandes embalses que se da en las

Fig. 1 diagrama esquemático de una central hidroeléctrica1

ASPECTOS BÁSICOS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA.

análisis rápido para poder entender de una mejor manera el funcionamiento de las específicamente el caso de las mini y micro centrales eléctricas que se presenta como caso de

Las centrales hidroeléctricas de pequeña potencia son muy flexibles para su instalación y manejo además de no necesitar grandes embalses reguladores que abarcan grandes extensiones de terreno y recursos para su construcción encareciendo los costos de KW/h de generación, de este modo una de las principales características de la mini y micro centrales es que se minimiza al máximo el impacto ambiental y en la mayoría de casos este es nulo al momento de realizar los estudios.

las centrales hidroeléctricas está dada por dos parámetros fundamentales que rigen sus características al momento de diseñarlas:

aprovechamiento hídrico.

se las puede clasificar como:

u potencia de generación no supera los 100 KW.

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/elvicon/include/ficheros/figura0305.jpg


ELÉCTRICA Y

ocupa el primer lugar a nivel mundial en las masas de agua ya sean

que a su vez se transforma en energía eléctrica, cabe mencionar de impactos ambientales que se presentan en su proceso de

cambiando el entorno geográfico por los grandes embalses que se da en las

CENTRAL HIDROELÉCTRICA.

para poder entender de una mejor manera el funcionamiento de las que se presenta como caso de

Las centrales hidroeléctricas de pequeña potencia son muy flexibles para su instalación y manejo además de no necesitar para su construcción encareciendo los

costos de KW/h de generación, de este modo una de las principales características de la mini y micro centrales es que se izar los estudios.

las centrales hidroeléctricas está dada por dos parámetros fundamentales que rigen sus



• Minicentrales: Con potencias que van desde los 100 K• Pequeñas Centrales: Su potencia está dada • Centrales: son aquellas instalaciones cuyas potencias son superiores a 10 MW.

Por su aprovechamiento hídrico:

• Centrales de agua fluyente. Son instalaciones que tienen presa y una obra de toma en el cauce del río derivan un ramal de agua que es devuelta al cauce después de ser turbinada, son centrales directamente situadas en el mismo cauce del río que aumentan el salto de agua mediante la presa, en ninguno de los dos casos existe la posibilidad de regular el caudal turbinado siendo éste dependiente del caudal del río.

• Centrales de embalse. Son la que utilizan lagos o embalses artificiales en los que se acumula el agua que posteriormente será turbinada por la central, situada alYa la vez se subdividen en:

• Centrales de regulación: las cuales caudales o cubrir las necesidades energéticas de horas de mayor consumo.

• Centrales de bombeo: estas instaun embalse y turbinándola en momentos de elevada demanda energética.

• Centrales Mixtas. Son centrales que disponen de una pequeña presa que cierra una garganta estrecha permitiendo aumentar la altura del salto sin inundar grandes superficies. El edificio de la central se halla situado lejos de la presa y recibe el agua de igual forma que lo hace una central de tipo fluyente.

Entre los principales aspectos que debemos tener en

1.1.1.1 Potencia Instalada. La potencia instalada es la potencia útil nominal que generar

mtneinst HQpP ηη ×××××=

Pinst: Potencia instalada o potencial útil nominal [ p: Peso especifico del agua (9,81kN/m3). Qe: Caudal del equipamiento [m3/s] Hn: Salto neto [m] η t Rendimiento de la turbina.

η m Rendimiento del multiplicador.

η g Rendimiento del generador.

η t Rendimiento del transformador.

Para realizar el cálculo para la potencia instalada en producto de los rendimientos de los equiposrealizar las primeras aproximaciones para el cálculo de la potencia instalada elementos así que se puede considerar como aproximación

neinst HQP ××= 5,8

Para realizar los estudios de una manera exacta, rendimientos de los equipos que vayan a instalarse en el proyecto



ELECTRÓNICA

on potencias que van desde los 100 KW hasta los 200 KW. Pequeñas Centrales: Su potencia está dada sobre los 200KW hasta los 10MW.

: son aquellas instalaciones cuyas potencias son superiores a 10 MW.

Son instalaciones que tienen presa y una obra de toma en el cauce del río derivan un ramal de agua que es devuelta al cauce después de ser turbinada, son centrales directamente situadas en el mismo cauce del río que aumentan el salto de agua mediante la presa, en ninguno de los dos casos existe la posibilidad de

siendo éste dependiente del caudal del río. Son la que utilizan lagos o embalses artificiales en los que se acumula el agua que

binada por la central, situada al pie de la presa, en función de las necesidades e

Centrales de regulación: las cuales almacenan grandes cantidades de agua para ser utilizada en épocas de bajos caudales o cubrir las necesidades energéticas de horas de mayor consumo.

: estas instalaciones elevan agua en momentos de bajo consumo energético acumulándola en un embalse y turbinándola en momentos de elevada demanda energética.

Son centrales que disponen de una pequeña presa que cierra una garganta estrecha permitiendo aumentar la altura del salto sin inundar grandes superficies. El edificio de la central se halla situado lejos de la presa y recibe el agua de igual forma que lo hace una central de tipo fluyente.

Entre los principales aspectos que debemos tener en consideración para las centrales eléctricas se detallan a continuación.

Potencia Instalada.

La potencia instalada es la potencia útil nominal que generará la central hidroeléctrica.

trg ηη ××

alada o potencial útil nominal [Kw] Peso especifico del agua (9,81kN/m3). Caudal del equipamiento [m3/s]

Rendimiento de la turbina.

Rendimiento del multiplicador.

Rendimiento del generador.

Rendimiento del transformador.

para la potencia instalada en las centrales hidroeléctricas se toma como primera aproximación el de los equipos, estos rendimientos se encuentran comprendidos entre 0,8 y 0,85.

realizar las primeras aproximaciones para el cálculo de la potencia instalada no se conoce las eficiencias reales de los puede considerar como aproximación la siguiente ecuación.

de una manera exacta, para cada caudal estudiado se debe tomar el valor eque vayan a instalarse en el proyecto.


ELÉCTRICA Y

Son instalaciones que tienen presa y una obra de toma en el cauce del río derivan un ramal de agua que es devuelta al cauce después de ser turbinada, son centrales directamente situadas en el mismo cauce del río que aumentan el salto de agua mediante la presa, en ninguno de los dos casos existe la posibilidad de

Son la que utilizan lagos o embalses artificiales en los que se acumula el agua que pie de la presa, en función de las necesidades energéticas.

almacenan grandes cantidades de agua para ser utilizada en épocas de bajos

laciones elevan agua en momentos de bajo consumo energético acumulándola en

Son centrales que disponen de una pequeña presa que cierra una garganta estrecha permitiendo aumentar la altura del salto sin inundar grandes superficies. El edificio de la central se halla situado lejos de la

consideración para las centrales eléctricas se detallan a continuación.

(1)

toma como primera aproximación el comprendidos entre 0,8 y 0,85. al momento de

las eficiencias reales de los

(2)

se debe tomar el valor exacto de todos los



1.1.1.2 Energía producida y horas equivalentes (he). Está dada por la potencia generada multiplicada por las horas que el ge

alno

anuale P

Eh

min

=

he: Número de horas equivalentes [h] Eanual Energía generada anualmente [KWh] Pnominal Potencia nominal de la instalación [KW]

1.1.1.3 Factor de carga. El factor de carga es el porcentaje entre el número de horas equivalentes frente a las 8760 h que tiene un año.

h

hf ec 8760

=

he: Número de horas equivalentes [h] fc Factor de carga [%]. Es de suma importancia calcular de mayor precisión la rentabilidad de la inversión además de ser una guía para saber si la central está bien dimensionada.

Para conocer con exactitud la energía anual potencia que se generará con el mismocomo del generador. La manera más sencilla de obtener estos resultados es cada caudal, así tenemos la energía generada por este caudalobteniendo la energía total generada a lo largo del año. Es una manera muy segura de obtenercorrespondientes a los diferentes caudales

1.1.1.4 Altura del salto de agua. La altura del salto se entiende por el recorrido de masas de agua por una longitud hasta un punto final inferior, de esta manera tenemos

• Salto bruto (Hb) • Salto útil (Hu) • Pérdidas de carga (Hp) • Salto neto (Hn).

Un punto importante a considerar para el movimiento de las masas de agua por medio de llegar hacia las turbinas es que estos sistemas producen pconsiguiente disminuyendo su altura, es por tal motivo que se deben diseñar y dimensionar de manera que ofrezcan la menor resistencia y pérdidas en el agua.



ELECTRÓNICA

Energía producida y horas equivalentes (he).

Está dada por la potencia generada multiplicada por las horas que el generador trabaja en esa potencia.

de horas equivalentes [h]

Energía generada anualmente [KWh] Potencia nominal de la instalación [KW]

El factor de carga es el porcentaje entre el número de horas equivalentes frente a las 8760 h que tiene un año.

Número de horas equivalentes [h] Factor de carga [%].

calcular de una manera exacta la energía anual generada ya que esto ayudarmayor precisión la rentabilidad de la inversión además de ser una guía para saber si la central está bien dimensionada.

Para conocer con exactitud la energía anual se procede a calcular en cada caudal que se está realizando el estudio con el mismo, teniendo en consideración los rendimientos de los equipos tanto de la turbina así

La manera más sencilla de obtener estos resultados es multiplicando la potencia por el número de horas qula energía generada por este caudal, posteriormente se suman todas las energías calculadas

tal generada a lo largo del año.

segura de obtener la energía que se va a generar, conociendo las potencias instaladas correspondientes a los diferentes caudales con respecto a las horas que la central trabaja.

Altura del salto de agua.

se entiende por el recorrido de masas de agua por una longitud vertical desde un punto inicial superior hasta un punto final inferior, de esta manera tenemos:

considerar para el movimiento de las masas de agua por medio de sequias, canales o tuberías es que estos sistemas producen pérdidas por rozamiento haciendo disminuir su velocidad y por

es por tal motivo que se deben diseñar y dimensionar de manera que ofrezcan la menor


ELÉCTRICA Y

nerador trabaja en esa potencia.

(3)

El factor de carga es el porcentaje entre el número de horas equivalentes frente a las 8760 h que tiene un año.

(4)

la energía anual generada ya que esto ayudará a conocer con mayor precisión la rentabilidad de la inversión además de ser una guía para saber si la central está bien dimensionada.

realizando el estudio la teniendo en consideración los rendimientos de los equipos tanto de la turbina así

multiplicando la potencia por el número de horas que corresponde a todas las energías calculadas

conociendo las potencias instaladas

vertical desde un punto inicial superior

canales o tuberías para rdidas por rozamiento haciendo disminuir su velocidad y por

es por tal motivo que se deben diseñar y dimensionar de manera que ofrezcan la menor



Se puede clasificar según la altura del salto en:

• De alta caída: salto de más de 150 m• De media caída: salto entre 50 y 150 m• De baja caída: salto entre 2 y 20 m

El caudal se define como el volumen de agua por unidad de tiempo que atraviesa una superficie, su unidad estcaracterística principal es que los caudales no son constantes así que varían a lorecomendable tener un registro extenso de las mediciones de caudal para garantizar el proyecto, se debe contar con un registralrededor de 15 a 20 años con una medición diaria como mínim Al momento de analizar los caudales a estudiar se deben considerar los siguientes puntos:

• Caudal máximo (QM). • Caudal mínimo (Qm). • Caudal de servidumbre o ecológico (Q• Caudal de equipamiento (Qe).

srmedioe QQQ −=

• Caudal mínimo técnico (Qmt).

eMT QKQ ×=

El proceso básico para realizar el estudio hidroeléctrico es el siguiente.

• Se realiza el estudio de caudales, obteniendo las curvas de caudales.• Se mide o calcula el salto neto aplicado a la turbina.• Con los datos antes mencionados se calcula la potencia instalada.• Se elije la turbina que mejor se adapte a los requerimientos de c• Se calcula la energía (2) (1).

Dependiendo del tipo de turbina que vayamos a usar tenemos n factor K para cada uno:

F

1.1.2 FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA. Básicamente una central hidroeléctrica es de agua, esto se consigue llevando el agua desde un hidráulicas que transformar la energía mecánica producida por el movimiento del agua en energía eléctrica.



ELECTRÓNICA

la altura del salto en:

De alta caída: salto de más de 150 m De media caída: salto entre 50 y 150 m De baja caída: salto entre 2 y 20 m

El caudal se define como el volumen de agua por unidad de tiempo que atraviesa una superficie, su unidad estes no son constantes así que varían a lo largo de las estaciones del año, por tal motivo es

recomendable tener un registro extenso de las mediciones de caudal para garantizar el proyecto, se debe contar con un registralrededor de 15 a 20 años con una medición diaria como mínimo. (1)

Al momento de analizar los caudales a estudiar se deben considerar los siguientes puntos:

Caudal de servidumbre o ecológico (Qsr).

El proceso básico para realizar el estudio hidroeléctrico es el siguiente.

estudio de caudales, obteniendo las curvas de caudales. salto neto aplicado a la turbina.

Con los datos antes mencionados se calcula la potencia instalada. Se elije la turbina que mejor se adapte a los requerimientos de cálculo.

Dependiendo del tipo de turbina que vayamos a usar tenemos n factor K para cada uno:

TABLA I

FACTOR MEDIO TÉCNICO PARA TURBINAS

TIPOS DE TURBINAS FACTOR K

PELTON 0,1

FLUJO CRUZADO 0,15

KAPLAN 0,22

SEMIKAPLAN 0,35

FRANCIS 0,35

HÉLICE 0,65

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA.

Básicamente una central hidroeléctrica es sistema que consigue aprovechar la energía producida porde agua, esto se consigue llevando el agua desde un nivel superior a uno inferior en el cual se encuentran instaladas turbinas hidráulicas que transformar la energía mecánica producida por el movimiento del agua en energía eléctrica.


ELÉCTRICA Y

El caudal se define como el volumen de agua por unidad de tiempo que atraviesa una superficie, su unidad está dado por m3/s, una largo de las estaciones del año, por tal motivo es

recomendable tener un registro extenso de las mediciones de caudal para garantizar el proyecto, se debe contar con un registro de

(5)

(6)

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA.

por la caída de las masas nivel superior a uno inferior en el cual se encuentran instaladas turbinas

hidráulicas que transformar la energía mecánica producida por el movimiento del agua en energía eléctrica.



En las centrales hidroeléctricas se puede distinguir tres

1.1.2.1 Unidad de generación. Está conformada por las tuberías que llevan el agua hacia las turbinas en la cual se energía potencial del fluido en energía mecánicalas aspas o hélices, que son movidas por el agua por el eje al rotor que gira dentro de un estator fijo, al girar el circuitos del estator dando paso a la segunda trasformación de energía mecánica en energía eléctrica.

1.1.2.2 Unidad de transformación. Lo constituyen las máquinas eléctricas generada, es decir que nos permite trasmitir la energía eléctrica dada en el primario a otro sistema en el secundario con undeterminada tensión deseada. En el arrollamientpor medio del campo magnético que inducirá corriente en el secundario. inducido por el campo magnético del primario a los niveles deseados de tensión y corr

1.1.2.3 Unidad de salida de línea. Está conformado por los cables, equipos de protección y seccionamiento que se encargan de llevar la energía generada hacia afuera de la central para su transportación y aprovechamiento.

1.2 MÁQUINAS HIDRÁULICAS

1.2.1 DEFINICIÓN DE MÁQUINA HIDRÁULICA. Máquina hidráulica es aquella que el fluido que intercambia su energía no varía sensiblemente de densidad en su paso máquina por lo cual en el diseño y estudio de la misma se hace la También se puede decir que una maquina hidráulica es aquella que convierte la energía cinética y potencial producida por el movimiento del agua en energía mecánica.

1.2.2 CLASIFICACIÓN DE Para realizar la clasificación de las mque realizan el intercambio de energía y es el principio fundamental de funcionamiento Las máquinas hidráulicas se clasifican en turbo máquinas y máquinas de desplazamiento positivo.

1.2.2.1 Máquinas de desplazamiento positivo. También llamadas máquinas volumétricas energía de presión creada por la variación de volumenpapel esencial alguno. (2)

1.2.2.2 Turbo máquinas. Son aquellas que absorben energía deturbina hidráulica o bien absorben energía mecánica en el eje y restituyen energía a un fluido como una bomba, un ventilador. El fluido puede ser un líquido o un gmovimiento rotativo.



ELECTRÓNICA

En las centrales hidroeléctricas se puede distinguir tres partes principales:

Unidad de generación.

por las tuberías que llevan el agua hacia las turbinas en la cual se produce la primeraenergía potencial del fluido en energía mecánica, esto se da por el movimiento del rotor de la turbina

hélices, que son movidas por el agua al momento de atravesar las turbinas, esta energía mecánica es transferida por el eje al rotor que gira dentro de un estator fijo, al girar el rotor con los electroimanes se inducen corrientes en los circuitos del estator dando paso a la segunda trasformación de energía mecánica en energía eléctrica.

Unidad de transformación.

eléctricas estáticas cuya función es la de cambiar los parámetros de la energía eléctrica generada, es decir que nos permite trasmitir la energía eléctrica dada en el primario a otro sistema en el secundario con un

rrollamiento primario se encuentra aplicada la tensión que va a ser reducida o ampliada por medio del campo magnético que inducirá corriente en el secundario. En el arrollamiento secundarioinducido por el campo magnético del primario a los niveles deseados de tensión y corriente.

Unidad de salida de línea.

Está conformado por los cables, equipos de protección y seccionamiento que se encargan de llevar la energía generada hacia afuera de la central para su transportación y aprovechamiento.

QUINAS HIDRÁULICAS GENERALIDADES.

DEFINICIÓN DE MÁQUINA HIDRÁULICA.

quina hidráulica es aquella que el fluido que intercambia su energía no varía sensiblemente de densidad en su paso uina por lo cual en el diseño y estudio de la misma se hace la hipótesis de que: ρ = cte. (2)

También se puede decir que una maquina hidráulica es aquella que convierte la energía cinética y potencial producida por el movimiento del agua en energía mecánica.

CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS HIDRÁULICAS.

Para realizar la clasificación de las máquinas hidráulicas se considera principalmente los rodetes que son los elementos que realizan el intercambio de energía y es el principio fundamental de funcionamiento.

hidráulicas se clasifican en turbo máquinas y máquinas de desplazamiento positivo.

quinas de desplazamiento positivo.

quinas volumétricas el órgano intercambiador de energía cede energía al fluido o el fluido a él. En forma de creada por la variación de volumen los cambios en dirección y valor absoluto de la velocidad del fluido no

aquellas que absorben energía de un fluido y entregan energía mecánica en el eje, como una turbina de vapor, una turbina hidráulica o bien absorben energía mecánica en el eje y restituyen energía a un fluido como una bomba, un ventilador.

El fluido puede ser un líquido o un gas y el órgano, intercambiador de energía mecánica y de fluido, está provisto de


ELÉCTRICA Y

produce la primera transformación de por el movimiento del rotor de la turbina que es impulsado por

, esta energía mecánica es transferida rotor con los electroimanes se inducen corrientes en los

cambiar los parámetros de la energía eléctrica generada, es decir que nos permite trasmitir la energía eléctrica dada en el primario a otro sistema en el secundario con una

la tensión que va a ser reducida o ampliada rrollamiento secundario que es el bobinado

Está conformado por los cables, equipos de protección y seccionamiento que se encargan de llevar la energía generada hacia

quina hidráulica es aquella que el fluido que intercambia su energía no varía sensiblemente de densidad en su paso a través de la

También se puede decir que una maquina hidráulica es aquella que convierte la energía cinética y potencial producida por

quinas hidráulicas se considera principalmente los rodetes que son los elementos

el órgano intercambiador de energía cede energía al fluido o el fluido a él. En forma de los cambios en dirección y valor absoluto de la velocidad del fluido no juegan un

un fluido y entregan energía mecánica en el eje, como una turbina de vapor, una turbina hidráulica o bien absorben energía mecánica en el eje y restituyen energía a un fluido como una bomba, un ventilador.

as y el órgano, intercambiador de energía mecánica y de fluido, está provisto de



Las turbomáquinas se llaman también máquinas de corriente o máquinas dinámicas y en ellas el intercambio de energía es debido a la variación del momento cinético del fluido en su paso por el órgano intercambiador de energía, dotado de movimiento rotativo, que se llama rodeteteorema del momento cinético, es básica para el estudio de estas máquinas

1.3 CLASIFICACIÓN DE LAS Las turbinas hidráulicas absorben la energía potencial y cinética del aguarotación a continuación se establece criterios para elegir el tipo de turbina para cada aplicación, e incluso fayudan a estimar las dimensiones fundamentales de los fabricantes de las turbinas que se analizan en fase de anteproyecto. Para realizar la clasificación de las turbinas utilizaremos los siguientes criterios:

1.3.1 POR COMO DISCURRE EL AGUA POR LA TURBINA La transferencia de energía potencial que se da entre turbina y eje se da con arreglo de dos mecanismos diferentes. En el primero el agua cae directo en forma de un chorro de alta velocidad en las cazoletas fijas alrededor del eje y se las conoce como turbinas de acción, como el agua energía residual por tal motivo la carcasa pue En el segundo, la presión del agua actúa directamente sobre los alabes del rodete, disminuyendo de valor a medida que avanza, a este tipo de turbinas se las conoce como turbinasometido a la presión del agua, la carcasa que lo envuelve tiene que ser suficientemente robusta para resistir estas fuerzas.

1.3.1.1 Turbina Pelton. Son aquellas turbinas de eje vertical que pude presión del agua en energía cinética. Cada tobera produce un chorro, cuyo caudal se regula mediante una válvula deaguja, están dotadas de un deflector, cuya misión es desviar el chorro para evitar que, al no incidir sobre las cazoletas, seembale la turbina, sin tener que cerrar bruscamente la válvula de aguja, maniobra que podría producir un golpe de ariete. Se utilizan en saltos entre 40 y 1200 m, el eje de las toberas está siempre situado en el plano meridiano del rodete, el agua sale de las cazoletas a velocidades muy bajas

2 http://www.atmosferis.com/turbinas



ELECTRÓNICA

Las turbomáquinas se llaman también máquinas de corriente o máquinas dinámicas y en ellas el intercambio de energía es debido a la variación del momento cinético del fluido en su paso por el órgano intercambiador de energía, dotado de

rodete. La ecuación de Euler o ecuación fundamental de las turbomáquinas, basada en el teorema del momento cinético, es básica para el estudio de estas máquinas.

CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS HIDRÁULICAS.

la energía potencial y cinética del agua y la devuelven comorotación a continuación se establece criterios para elegir el tipo de turbina para cada aplicación, e incluso fayudan a estimar las dimensiones fundamentales de éstas, cabe recalcar que la información más precisa y fiable está dada por los fabricantes de las turbinas que se analizan en fase de anteproyecto.

turbinas utilizaremos los siguientes criterios:

POR COMO DISCURRE EL AGUA POR LA TURBINA .

La transferencia de energía potencial que se da entre turbina y eje se da con arreglo de dos mecanismos diferentes.

n forma de un chorro de alta velocidad en las cazoletas fijas alrededor del eje y se las como el agua golpea directamente con las cazoletas cae al canal de descarga con muy poca

por tal motivo la carcasa puede ser ligera y solo sirve para evitar accidentes o salpicaduras de agua.

En el segundo, la presión del agua actúa directamente sobre los alabes del rodete, disminuyendo de valor a medida que avanza, a este tipo de turbinas se las conoce como turbinas de reacción. Ya que el rodete está completamente sumergido y sometido a la presión del agua, la carcasa que lo envuelve tiene que ser suficientemente robusta para resistir estas fuerzas.

on aquellas turbinas de eje vertical que puede tener hasta seis toberas, con uno o con dos rodetes transforman la energía de presión del agua en energía cinética. Cada tobera produce un chorro, cuyo caudal se regula mediante una válvula deaguja, están dotadas de un deflector, cuya misión es desviar el chorro para evitar que, al no incidir sobre las cazoletas, seembale la turbina, sin tener que cerrar bruscamente la válvula de aguja, maniobra que podría producir un golpe de ariete. Se

izan en saltos entre 40 y 1200 m, el eje de las toberas está siempre situado en el plano meridiano del rodete, el agua sale de las cazoletas a velocidades muy bajas con lo que la carcasa que rodea al rodete no tiene que resistir ninguna presión.

Fig. 2 Rodete de turbina Pelton2

http://www.atmosferis.com/turbinas-hidraulicas-turbina-pelton/


ELÉCTRICA Y

Las turbomáquinas se llaman también máquinas de corriente o máquinas dinámicas y en ellas el intercambio de energía es debido a la variación del momento cinético del fluido en su paso por el órgano intercambiador de energía, dotado de

. La ecuación de Euler o ecuación fundamental de las turbomáquinas, basada en el

y la devuelven como energía mecánica de rotación a continuación se establece criterios para elegir el tipo de turbina para cada aplicación, e incluso fórmulas que nos

stas, cabe recalcar que la información más precisa y fiable está dada por

La transferencia de energía potencial que se da entre turbina y eje se da con arreglo de dos mecanismos diferentes.

n forma de un chorro de alta velocidad en las cazoletas fijas alrededor del eje y se las directamente con las cazoletas cae al canal de descarga con muy poca

de ser ligera y solo sirve para evitar accidentes o salpicaduras de agua.

En el segundo, la presión del agua actúa directamente sobre los alabes del rodete, disminuyendo de valor a medida que s de reacción. Ya que el rodete está completamente sumergido y

sometido a la presión del agua, la carcasa que lo envuelve tiene que ser suficientemente robusta para resistir estas fuerzas.

ede tener hasta seis toberas, con uno o con dos rodetes transforman la energía de presión del agua en energía cinética. Cada tobera produce un chorro, cuyo caudal se regula mediante una válvula de tipo aguja, están dotadas de un deflector, cuya misión es desviar el chorro para evitar que, al no incidir sobre las cazoletas, se embale la turbina, sin tener que cerrar bruscamente la válvula de aguja, maniobra que podría producir un golpe de ariete. Se

izan en saltos entre 40 y 1200 m, el eje de las toberas está siempre situado en el plano meridiano del rodete, el agua sale con lo que la carcasa que rodea al rodete no tiene que resistir ninguna presión.



1.3.1.2 Turbinas Turgo. Ésta puede trabajar en saltos con alturas comprendidas entre 15 y 300 metros sus alabes tienen una distinta forma y disposición, el chorro de agua incide con un ángulo de 20º respecto al plano diametral del rodete entrando por un lado del disco y saliendo por el otro a diferencia de la Pelton, en la turbina Turgo el chorro incide simultáneamente sobre varios alabes, de forma semejante a como lo hace el fluido en una turbina de vapor, su menor diámetro da igual velocidad periférica y una mayor velocidad angular para un acoplamiento directo al generador eliminando el multiplicador y abaratando costos.

1.3.1.3 Turbinas de flujo cr Se usa para caudales entre 20L/seg y 10 m3/seg, y una horquilla de saltos entre 1 y 200m su rendimiento máximo es inferior a 87% pero es constante cuando el caudal disminuye hasta un 16% del nominal, eun distribuidor, y pasa a través de la primera etapa de alabes del rodete, que funciona casi completamente sumergido incluso con un cierto grado de reacción. Después de pasar por esta primera etapa, el flujo cambia de sentido en el centro del rovuelve a cruzarlo en una segunda etapa totalmente de acción. Ese cambio de dirección no resulta fácil y da lugar a una serie de choques que son la causa de su bajo rendimiento nominal.

Fig.

El rodete consta de dos o más discos paralelos, entre los que se montan, cerca del borde, unas lel papel de alabes. Estos rodetes se prestan a una construcción artesanal en países en vía de desarrollo, aunque nunca alcanzarán los rendimientos de las unidades construidas con los medios técnicos apropiados.

3 http://members.tripod.com/mqhd_ita.mx/u3.htm4 http://turbineel.net/ossberger-turbines/



ELECTRÓNICA

Fig. 3 Detalle de forma de la pala 3

sta puede trabajar en saltos con alturas comprendidas entre 15 y 300 metros sus alabes tienen una distinta forma y disposición, el chorro de agua incide con un ángulo de 20º respecto al plano diametral del rodete entrando por un lado del disco y saliendo por el otro a diferencia de la Pelton, en la turbina Turgo el chorro incide simultáneamente sobre varios

forma semejante a como lo hace el fluido en una turbina de vapor, su menor diámetro da igual velocidad periférica y una mayor velocidad angular para un acoplamiento directo al generador eliminando el multiplicador y abaratando costos.

Turbinas de flujo cruzado (Crossflow)

Se usa para caudales entre 20L/seg y 10 m3/seg, y una horquilla de saltos entre 1 y 200m su rendimiento máximo es inferior a 87% pero es constante cuando el caudal disminuye hasta un 16% del nominal, el agua entra en la turbina a un distribuidor, y pasa a través de la primera etapa de alabes del rodete, que funciona casi completamente sumergido incluso con un cierto grado de reacción. Después de pasar por esta primera etapa, el flujo cambia de sentido en el centro del rovuelve a cruzarlo en una segunda etapa totalmente de acción. Ese cambio de dirección no resulta fácil y da lugar a una serie de choques que son la causa de su bajo rendimiento nominal.

Fig. 4 Componentes característicos de flujo cruzado4

El rodete consta de dos o más discos paralelos, entre los que se montan, cerca del borde, unas láminas curvadas que hacen el papel de alabes. Estos rodetes se prestan a una construcción artesanal en países en vía de desarrollo, aunque nunca alcanzarán los rendimientos de las unidades construidas con los medios técnicos apropiados.

http://members.tripod.com/mqhd_ita.mx/u3.htm

turbines/


ELÉCTRICA Y

sta puede trabajar en saltos con alturas comprendidas entre 15 y 300 metros sus alabes tienen una distinta forma y disposición, el chorro de agua incide con un ángulo de 20º respecto al plano diametral del rodete entrando por un lado del disco y saliendo por el otro a diferencia de la Pelton, en la turbina Turgo el chorro incide simultáneamente sobre varios

forma semejante a como lo hace el fluido en una turbina de vapor, su menor diámetro da igual velocidad periférica y una mayor velocidad angular para un acoplamiento directo al generador eliminando el multiplicador y abaratando costos.

Se usa para caudales entre 20L/seg y 10 m3/seg, y una horquilla de saltos entre 1 y 200m su rendimiento máximo es l agua entra en la turbina a través de

un distribuidor, y pasa a través de la primera etapa de alabes del rodete, que funciona casi completamente sumergido incluso con un cierto grado de reacción. Después de pasar por esta primera etapa, el flujo cambia de sentido en el centro del rodete y vuelve a cruzarlo en una segunda etapa totalmente de acción. Ese cambio de dirección no resulta fácil y da lugar a una serie

minas curvadas que hacen el papel de alabes. Estos rodetes se prestan a una construcción artesanal en países en vía de desarrollo, aunque naturalmente



1.3.2 TURBINAS DE REACCIÓN. 1.3.2.1 Turbinas Francis. Son utilizadas en saltos de media altura tiene un distribuidor de alabes regulables y un rodete radial pero la salida es axial, el agua se desplaza encaumóvil al que transfiere su energía, se destaca la importancia de la carcasa y su caracol, las tucámara abierta son utilizados para saltos de poca altura y de cámara espiral dependiendo del tamaño se construye en hormigón armado, en acero soldado o hierro fundido.

En las turbinas de reacción, el agua a la salida del rodete pasa antes de llegar al canal de descarga, por un tubo de aspiración o difusor, cuya misión es recuperar parte de la energía cinética contenida en el agua que abandona el rodete a unavelocidad elevada. Para disminuir la velocidad con que el agua llega al canal de descarga, la pérdida cinética es proporcional al cuadrala velocidad, se aumenta la sección de salida del difusor adoptando un perfil cónico. Su función es especialmente crítica en los rodetes de alta velocidad específica porque el agua sale de estos rodetes a una velocidad especialmente elevada, es importante que el cuerpo de la turbina esté perfectamente anclado en bloques de hormigón para evitar que las vibraciones limiten su campo de funcionamiento.

1.3.2.2 Turbinas Kaplan y de Hélice. Son turbinas de reacción de flujo axial. Los alabes del rodete en las Kaplan son siempre regulabledistribuidores, pueden ser fijos o regulables, si ambos son regulables la turbina es una verdadera Kaplan; si solo son regulables los del rodete, la turbina es una Semiaccionados por unas manivelas, que son solidarias de unas bielas articuladas a una cruceta, que se desplaza hacia arriba o hacia abajo por el interior del eje hueco de la turbina.

5 http://www.ecopolisla.com/es/hydro



ELECTRÓNICA

TURBINAS DE REACCIÓN.

Turbinas Francis.

Son utilizadas en saltos de media altura tiene un distribuidor de alabes regulables y un rodete de alabes fijos la admisión es radial pero la salida es axial, el agua se desplaza encausada en una conducción forzada pasando del distribuidor fijo al rodete móvil al que transfiere su energía, se destaca la importancia de la carcasa y su caracol, las turbinas Francis pueden ser de cámara abierta son utilizados para saltos de poca altura y de cámara espiral dependiendo del tamaño se construye en hormigón armado, en acero soldado o hierro fundido.

Fig. 5 Turbina Francis5

las turbinas de reacción, el agua a la salida del rodete pasa antes de llegar al canal de descarga, por un tubo de aspiración o difusor, cuya misión es recuperar parte de la energía cinética contenida en el agua que abandona el rodete a una

Para disminuir la velocidad con que el agua llega al canal de descarga, la pérdida cinética es proporcional al cuadrala sección de salida del difusor adoptando un perfil cónico. Su función es especialmente crítica en

los rodetes de alta velocidad específica porque el agua sale de estos rodetes a una velocidad especialmente elevada, es ina esté perfectamente anclado en bloques de hormigón para evitar que las vibraciones

Turbinas Kaplan y de Hélice.

Son turbinas de reacción de flujo axial. Los alabes del rodete en las Kaplan son siempre regulables, mientras que los de los distribuidores, pueden ser fijos o regulables, si ambos son regulables la turbina es una verdadera Kaplan; si solo son regulables los del rodete, la turbina es una Semi-Kaplan. Para su regulación, los alabes del rodete giran alreaccionados por unas manivelas, que son solidarias de unas bielas articuladas a una cruceta, que se desplaza hacia arriba o hacia abajo por el interior del eje hueco de la turbina.

http://www.ecopolisla.com/es/hydro-power/products/turbines/detail-francis-turbine-hhf--58/


ELÉCTRICA Y

de alabes fijos la admisión es ada en una conducción forzada pasando del distribuidor fijo al rodete

rbinas Francis pueden ser de cámara abierta son utilizados para saltos de poca altura y de cámara espiral dependiendo del tamaño se construye en

las turbinas de reacción, el agua a la salida del rodete pasa antes de llegar al canal de descarga, por un tubo de aspiración o difusor, cuya misión es recuperar parte de la energía cinética contenida en el agua que abandona el rodete a una

Para disminuir la velocidad con que el agua llega al canal de descarga, la pérdida cinética es proporcional al cuadrado de la sección de salida del difusor adoptando un perfil cónico. Su función es especialmente crítica en

los rodetes de alta velocidad específica porque el agua sale de estos rodetes a una velocidad especialmente elevada, es ina esté perfectamente anclado en bloques de hormigón para evitar que las vibraciones

s, mientras que los de los distribuidores, pueden ser fijos o regulables, si ambos son regulables la turbina es una verdadera Kaplan; si solo son

Kaplan. Para su regulación, los alabes del rodete giran alrededor de su eje, accionados por unas manivelas, que son solidarias de unas bielas articuladas a una cruceta, que se desplaza hacia arriba o

58/



Las turbinas Kaplan son de admisión radial mientras que las semide hélice se caracterizan porque tanto los alabes del rodete como los del distribuidor son fijos, por lo que solo se utilizancuando el caudal y el salto son prácticamente constantes.

1.3.3 POR SU VELOCIDAD ESPECÍFICA La gran mayoría de las estructuras hidráulicas proyectan hoy en día sobre la base de ensayos realizados con modelos a escala reducida. El comportamiento de estos fundamenta en la teoría de la similitud hidráulica, que incluye el análisis de la interrelación de las diversas magnitudes fíintervienen en el comportamiento dinámico del agua sobre la estructura, más conocido como análisis dimensionalhidráulicas no constituye una excepción y los fabricantes de equipos también utilizan modelos a escala reducida. La pregunta que se plantea es la de si, conociendo como funciona un cierto tipo de máquinas bajo determinados parse puede saber cómo funcionará esa misma máquina, u otra geométricamente semejante, cuando opera bajo otros parámetros hidráudiferentes. Si podemos contestar a esta pregunta, la teoría de la similitud nos proporcionará un criteriturbinas, de gran utilidad en el proceso de selección de la turbina que mejor se adapta a las condiciones del aprovechamientoproyectamos (1). De esta manera se tiene las siguientes consideraciones para el análisis de las turbinas hidráulicas:

• Ser geométricamente semejantes.• Tienen el mismo coeficiente de volumen, que está dado por:

gHA

Q

2

Para ser geométricamente semejantes longitud l, el área A, y el volumen V, la relación de longitud es k por consiguiente de área deberá se A2, volumen V3, para que se cumpla el coeficiente volumétrico s cum

1

'''' 2

2

H

H

A

A

gH

gH

Q

Q

=×=

La relación de potencia está dado por:

22

3

''''K

H

H

QH

HQ

P

P ×

==

La relación de las velocidades angulares será: 6 http://www.atmosferis.com/wp-content/uploads/2012/07/turbina



ELECTRÓNICA

Fig. 6 Turbina Kaplan6

turbinas Kaplan son de admisión radial mientras que las semi-kaplan pueden ser de admisión radial o axial, las turbinas de hélice se caracterizan porque tanto los alabes del rodete como los del distribuidor son fijos, por lo que solo se utilizan

caudal y el salto son prácticamente constantes.

POR SU VELOCIDAD ESPECÍFICA .

La gran mayoría de las estructuras hidráulicas - aliviaderos, disipadores de energía a la salida de un embalse, tomas de agua, etc.proyectan hoy en día sobre la base de ensayos realizados con modelos a escala reducida. El comportamiento de estos fundamenta en la teoría de la similitud hidráulica, que incluye el análisis de la interrelación de las diversas magnitudes fíintervienen en el comportamiento dinámico del agua sobre la estructura, más conocido como análisis dimensionalhidráulicas no constituye una excepción y los fabricantes de equipos también utilizan modelos a escala reducida.

La pregunta que se plantea es la de si, conociendo como funciona un cierto tipo de máquinas bajo determinados parse puede saber cómo funcionará esa misma máquina, u otra geométricamente semejante, cuando opera bajo otros parámetros hidráudiferentes. Si podemos contestar a esta pregunta, la teoría de la similitud nos proporcionará un criterio científico con el que catalogar las turbinas, de gran utilidad en el proceso de selección de la turbina que mejor se adapta a las condiciones del aprovechamiento

las siguientes consideraciones para el análisis de las turbinas hidráulicas:

Ser geométricamente semejantes. Tienen el mismo coeficiente de volumen, que está dado por:

Para ser geométricamente semejantes el modelo debe ser una reducción proporcional de todas las medidaslongitud l, el área A, y el volumen V, la relación de longitud es k por consiguiente de área deberá se A2, volumen V3, para que se cumpla el coeficiente volumétrico s cumple la siguiente ecuación:

22

1

K×

dado por:

La relación de las velocidades angulares será:

content/uploads/2012/07/turbina-kaplan.png


ELÉCTRICA Y

kaplan pueden ser de admisión radial o axial, las turbinas de hélice se caracterizan porque tanto los alabes del rodete como los del distribuidor son fijos, por lo que solo se utilizan

aliviaderos, disipadores de energía a la salida de un embalse, tomas de agua, etc.- se proyectan hoy en día sobre la base de ensayos realizados con modelos a escala reducida. El comportamiento de estos modelos se fundamenta en la teoría de la similitud hidráulica, que incluye el análisis de la interrelación de las diversas magnitudes físicas que intervienen en el comportamiento dinámico del agua sobre la estructura, más conocido como análisis dimensional. El diseño de turbinas

La pregunta que se plantea es la de si, conociendo como funciona un cierto tipo de máquinas bajo determinados parámetros hidráulicos, se puede saber cómo funcionará esa misma máquina, u otra geométricamente semejante, cuando opera bajo otros parámetros hidráulicos

o científico con el que catalogar las turbinas, de gran utilidad en el proceso de selección de la turbina que mejor se adapta a las condiciones del aprovechamiento que

(7)

todas las medidas, es decir, si l la longitud l, el área A, y el volumen V, la relación de longitud es k por consiguiente de área deberá se A2, volumen V3, para

(8)

(9)



H

H

r

r

v

v

rv

rv

n

n'''

'

''

=×==

1.4 TRASMISIONES HIDRODI Al trabajar la turbina y generador a la misma velocidad evita pérdidas mecánicas y minimiza el mantenimiento interno, en general flexible es decir que tolera pequeños errores de alineación. Mientras que en turbinas de baja potenciaempleo de un multiplicador para alcanzar l Se clasifican en función del tipo de engranajes utilizados en su construcción.

1.4.1 PARALELOS. Utilizan engranajes helicoidales, especialmente para potencias medias.

1.4.2 CÓNICOS. Generalmente limitados a pequeñas potencias, utilizan engranajes cónicos espirales para el reenvío a 90º.

1.4.3 EPICICLOIDALES. Utilizan engranajes epicicloidales con diseños muy compactos, especialmente adecuados para potencias de más de 2 MW La carcasa se construye para garantizar, aún bajo condiciones extremas, la correcta alineación de los componentes, son de acero soldado, fuertemente rigidizado para que pueda resistir, sin deformarse, el empuje de la turbina y el par transmitido pel generador. La transmisión tiene que soportar esfuerzos excepcionales, causados por situaciones excepcionales, tales como un defecto de sincronismo, un cortocircuito o un embalamiento de la turbina, que generan esfuerzos puntuales que pueden llegar a romper los engranajes. Para protegerlos, se recomienda utilizar limitadores de par que al presentarse una sobrecarga excesiva originan la rotura de la pieza que hace de acoplamiento. Es importante que el volumen, calidad, temperatura y viscosidad del aceite se mantenganespecificaciones. Para garantizar una buena lubride los factores metalúrgicos constructivos, de una correcta cimentación. Un alto porcentaje de fallos se deben al deterioro o a la deficiencia en el circuito del lubrificante: con frecuencia los filtros obstruyen o entra agua en el circuito de lubricación Por lo general los programas de mantenimiento se elaboran, ya seprefijando los periodos de tiempo para cambio de filtros y de lubrimantener las condiciones especificadas.

1.5 REGULACIÓN DE LAS TU La regulación en las turbinas hidroeléctricas está enfocada en con la frecuencia de la corriente que debe ser constante.



ELECTRÓNICA

K

121

×

TRASMISIONES HIDRODI NÁMICAS.

enerador a la misma velocidad pueden acoplarse directamente, se recomienda este evita pérdidas mecánicas y minimiza el mantenimiento interno, en general aun cuando el tipo de acoplamiento a utilizar

pequeños errores de alineación.

en turbinas de baja potencia, es preferible, los rodetes que giran a menos de 400 rpm, lo que obliga al empleo de un multiplicador para alcanzar las 1.000-1.500 rpm al que trabajan los alternadores.

Se clasifican en función del tipo de engranajes utilizados en su construcción.

Utilizan engranajes helicoidales, especialmente para potencias medias.

limitados a pequeñas potencias, utilizan engranajes cónicos espirales para el reenvío a 90º.

Utilizan engranajes epicicloidales con diseños muy compactos, especialmente adecuados para potencias de más de 2 MW

struye para garantizar, aún bajo condiciones extremas, la correcta alineación de los componentes, son de acero soldado, fuertemente rigidizado para que pueda resistir, sin deformarse, el empuje de la turbina y el par transmitido p

transmisión tiene que soportar esfuerzos excepcionales, causados por situaciones excepcionales, tales como un defecto de sincronismo, un cortocircuito o un embalamiento de la turbina, que generan esfuerzos puntuales que pueden llegar a

s. Para protegerlos, se recomienda utilizar limitadores de par que al presentarse una sobrecarga excesiva originan la rotura de la pieza que hace de acoplamiento.

Es importante que el volumen, calidad, temperatura y viscosidad del aceite se mantenganara garantizar una buena lubricación es aconsejable utilizar doble bomba y doble filtro de aceite, además

de los factores metalúrgicos constructivos, de una correcta cimentación.

deben al deterioro o a la deficiencia en el circuito del lubrificante: con frecuencia los filtros obstruyen o entra agua en el circuito de lubricación Por lo general los programas de mantenimiento se elaboran, ya se

cambio de filtros y de lubricante, ya sea analizando periódicamente el lubrimantener las condiciones especificadas.

REGULACIÓN DE LAS TU RBINAS HIDRÁULICAS. La regulación en las turbinas hidroeléctricas está enfocada en la velocidad de giro ya que está relacionada directamente

con la frecuencia de la corriente que debe ser constante.


ELÉCTRICA Y

(10)

pueden acoplarse directamente, se recomienda este método ya que acoplamiento a utilizarse sea

giran a menos de 400 rpm, lo que obliga al

limitados a pequeñas potencias, utilizan engranajes cónicos espirales para el reenvío a 90º.

Utilizan engranajes epicicloidales con diseños muy compactos, especialmente adecuados para potencias de más de 2 MW

struye para garantizar, aún bajo condiciones extremas, la correcta alineación de los componentes, son de acero soldado, fuertemente rigidizado para que pueda resistir, sin deformarse, el empuje de la turbina y el par transmitido por

transmisión tiene que soportar esfuerzos excepcionales, causados por situaciones excepcionales, tales como un defecto de sincronismo, un cortocircuito o un embalamiento de la turbina, que generan esfuerzos puntuales que pueden llegar a

s. Para protegerlos, se recomienda utilizar limitadores de par que al presentarse una sobrecarga excesiva

Es importante que el volumen, calidad, temperatura y viscosidad del aceite se mantengan siempre dentro de cación es aconsejable utilizar doble bomba y doble filtro de aceite, además

deben al deterioro o a la deficiencia en el circuito del lubrificante: con frecuencia los filtros obstruyen o entra agua en el circuito de lubricación Por lo general los programas de mantenimiento se elaboran, ya sea

izando periódicamente el lubricante para

está relacionada directamente



z

fn

60=

rm MMMI −==α

α Aceleración angular.M Suma algebraica de los momentos que actúan sobre el rotor del grupo.Mm Momento motor o momento hidráulico.Mr Momento resistente creciente con la carga.

Si M = 0, α = 0, y n = C Mm = Mr: el par motor es igual al par resistente; Si Mr disminuye, sin variar Mm Mm > Mr, α > 0, el grupo se acelera, para evitarlo hay que disminuir el par motor turbina.

1.5.1 REGULACIÓN TAQUIMÉTRICA El regulador de bolas es el principal control, el eje del regulador se mueve en sincronismo con la mfuerza centrífuga hace subir las bolas junto con el mango del regulador que actúa sobre el distribuidor de la turbina abriéndolo o cerrándolo, este sistema tiene que admitir un error ya que la posición de las bolas al girar puedeposiciones.

1.5.2 REGULACIÓN DIRECTA. Ésta se da cuando el mango actúa directamente o por medio de una articulación sobre el distribuidor Fink de una turbina de reacción, si el distribuidor está demasiado abierto la aceleración es positiva y negativa si está demasiado cerrado, si lavelocidad es mayor a menor que la normal la válvula de distribución permanece abierta de esta manera no existe equilibrio.

1.5.3 REGULACIÓN DE UNA TURBINA DE ACCIÓN Estas generalmente tienen doble regulación; la del inyector y la del deflector las cuales funciejemplo si la carga disminuye bruscamente la pantalla deflectora debe bajar instantáneamente para que no se embale la turbina mientras que la válvula de aguja debe cerrar lentamente el inyector para evitar el golpe de ariete. Algunas turbinas Francis tienen doble regulación, la de distribución y la del orificio compensador y otras tienen solamente la regulación del distribuidor, las Kaplan poseen doble regulación la de los alabes del distribuidor Fink 3 y la delos alabes del rodete.

1.6 DIMENSIONAMIENTO. Uno de los métodos que permitirá seleccionar el tipo más idóneo para el diseño del grupo a ide datos que se dispongan en la fase de anteproyecto. A partir de la carga neta disponible, el instalada en la planta.

75

nHQpN n ×××

=



ELECTRÓNICA

Aceleración angular. de los momentos que actúan sobre el rotor del grupo.

Momento motor o momento hidráulico. Momento resistente creciente con la carga.

: el par motor es igual al par resistente;

, el grupo se acelera, para evitarlo hay que disminuir el par motor Mm cerrando el distribuidor de la

REGULACIÓN TAQUIMÉTRICA .

El regulador de bolas es el principal control, el eje del regulador se mueve en sincronismo con la máfuerza centrífuga hace subir las bolas junto con el mango del regulador que actúa sobre el distribuidor de la turbina abriéndolo o cerrándolo, este sistema tiene que admitir un error ya que la posición de las bolas al girar puede

REGULACIÓN DIRECTA.

sta se da cuando el mango actúa directamente o por medio de una articulación sobre el distribuidor Fink de una turbina de reacción, si el distribuidor está demasiado abierto la aceleración es positiva y negativa si está demasiado cerrado, si la

es mayor a menor que la normal la válvula de distribución permanece abierta de esta manera no existe equilibrio.

REGULACIÓN DE UNA TURBINA DE ACCIÓN .

Estas generalmente tienen doble regulación; la del inyector y la del deflector las cuales funcionan coordinadamente, por ejemplo si la carga disminuye bruscamente la pantalla deflectora debe bajar instantáneamente para que no se embale la turbina mientras que la válvula de aguja debe cerrar lentamente el inyector para evitar el golpe de ariete.

Algunas turbinas Francis tienen doble regulación, la de distribución y la del orificio compensador y otras tienen solamente la regulación del distribuidor, las Kaplan poseen doble regulación la de los alabes del distribuidor Fink 3 y la de

DIMENSIONAMIENTO.

seleccionar el tipo más idóneo para el diseño del grupo a instalar que se dispongan en la fase de anteproyecto.

A partir de la carga neta disponible, el gasto del sistema y el rendimiento de la turbina, se calcula la capacidad total


ELÉCTRICA Y

(11)

(12)

cerrando el distribuidor de la

áquina, al girar el eje la fuerza centrífuga hace subir las bolas junto con el mango del regulador que actúa sobre el distribuidor de la turbina abriéndolo o cerrándolo, este sistema tiene que admitir un error ya que la posición de las bolas al girar puede adoptar muchas

sta se da cuando el mango actúa directamente o por medio de una articulación sobre el distribuidor Fink de una turbina de reacción, si el distribuidor está demasiado abierto la aceleración es positiva y negativa si está demasiado cerrado, si la

es mayor a menor que la normal la válvula de distribución permanece abierta de esta manera no existe equilibrio.

onan coordinadamente, por ejemplo si la carga disminuye bruscamente la pantalla deflectora debe bajar instantáneamente para que no se embale la turbina mientras que la válvula de aguja debe cerrar lentamente el inyector para evitar el golpe de ariete.

Algunas turbinas Francis tienen doble regulación, la de distribución y la del orificio compensador y otras tienen solamente la regulación del distribuidor, las Kaplan poseen doble regulación la de los alabes del distribuidor Fink 3 y la de

son la cantidad

gasto del sistema y el rendimiento de la turbina, se calcula la capacidad total

(13)



N Potencia desarrollada, en CV.Q Caudal de la corriente, en mΡ Densidad del fluido, normalmente 1.000 kg/mHn Salto neto, en m. Η Rendimiento, en tanto por uno.

A continuación se escoge la ns máxima permisible por cavitación mediante la

Mediante la relación de Camerer se calcula la velocidad angular de operación de la turbina. Se determina el nº de pares de polos del generador necesarios para la velocidad angular de operación de la turbin

p

fs

×= 60η

Donde: nsg Velocidad angular mínima compatible, en r.p.m.f Frecuencia, normalmente 60 Hz.P nº de pares de polos del generador.

El resultado se redondea a un número entero, y con dicho valor, se vuelve compatible (nsg) por la relación del paso anterior. Se determina el verdadero valor de la velocidad específica (n El resultado se identifica en la siguiente tabla

7 Vademécum de mecánica de fluidos y máquinas Técnico Superior de Ingenieros Industriales de Barcelona, CPDA. Barcelona.



ELECTRÓNICA

Potencia desarrollada, en CV. Caudal de la corriente, en m3/s. Densidad del fluido, normalmente 1.000 kg/m3.

Rendimiento, en tanto por uno.

máxima permisible por cavitación mediante la siguiente gráfica

Fig. 7 Curva de máxima permisible por cavitación7

Mediante la relación de Camerer se calcula la velocidad angular de operación de la turbina. Se determina el nº de pares de polos del generador necesarios para la velocidad angular de operación de la turbina.

Velocidad angular mínima compatible, en r.p.m.

Frecuencia, normalmente 60 Hz. nº de pares de polos del generador.

El resultado se redondea a un número entero, y con dicho valor, se vuelve a determinar la velocidad angular mínima ) por la relación del paso anterior.

Se determina el verdadero valor de la velocidad específica (ns) por medio de la relación de Camerer.

siguiente tabla y se obtiene el tipo de turbina más adecuado.

Vademécum de mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. Ed. Cátedra de mecánica de fluidos de la Escuela

Técnico Superior de Ingenieros Industriales de Barcelona, CPDA. Barcelona.


ELÉCTRICA Y

Mediante la relación de Camerer se calcula la velocidad angular de operación de la turbina. Se determina el nº de pares de

(14)

a determinar la velocidad angular mínima

. Ed. Cátedra de mecánica de fluidos de la Escuela



CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS EN FUNCIÓN DE SU VELOC IDAD ESPECÍFICA Y SALTO.

ns (r.p.m.)

menos de 18

de 18 a 25

de 26 a 35

de 36 a 50

de 36 a 50

de 51 a 72

de 55 a 70

de 70 a 120

de 120 a 200

de 200 a 300

de 300 a 450

de 450 a 500

de 270 a 500

de 500 a 800

de 800 a 1100

De la ecuación de Camerer se desprende que la velocidad específica se incrementará al aumentar la velocidad angular y disminuirá cuando aumente la carga. Asimismo, las máquinas de gran velocidad específica girarán a una mayor serán menores en tamaño. Como consecuencia tenemos:

• Las turbinas rápidas son adecuadas para caídas pequeñas, permiten utilizar gastos elevados y alcanzan potencias también elevadas, girando a bajas velocidades. Entre ellas destacan las t

• Las máquinas más rápidas son aquellas en que el flujo entra en el rodete de forma casi axial; es decir, la turbina Hélice y la Kaplan son más rápidas que la Francis. Las turbinas menos rápidas son aquellas en las que el fltiende a ser radial.

• Las turbinas lentas se emplean en situaciones de carga o saltos elevados, en las cuales los gastos o caudales son pequeños.

• Para cada altura existe una velocidad específica máxima permisible (nde giro de la turbina impuesto por la necesidad de evitar el fenómeno de la cavitación y la consiguiente erosión de las paletas.

• Generalmente, las turbinas están acopladas a generadores síncronos de corriente alterna, por lo que la velocidad dela turbina debe mantenerse constante. Además, existe una velocidad angular mínima de funcionamiento de la máquina, compatible con la operación del generador para el tipo de frecuencia asignada a la central.

Conviene tender hacia un número de vueltasturbina, más barata es.



ELECTRÓNICA

TABLA II LASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS EN FUNCIÓN DE SU VELOC IDAD ESPECÍFICA Y SALTO.

TIPO DE TURBINA SALTO O CARGA (m)

Pelton de 1 chorro más de 800

" de 800 a 400

" de 400 a 100

Pelton de 2 chorros de 800 a 400

" de 400 a 100

Pelton de 4 chorros de 400 a 100

Francis lentísima de 400 a 200

Francis lenta de 200 a 100

Francis media de 100 a 50

Francis rápida de 50 a 25

Francis ultrarrápida de 25 a 15

Hélice rápida hasta 15

Kaplan lenta de 50 a 15

Kaplan rápida de 15 a 5

Kaplan muy rápida menos de 5

De la ecuación de Camerer se desprende que la velocidad específica se incrementará al aumentar la velocidad angular y disminuirá cuando aumente la carga. Asimismo, las máquinas de gran velocidad específica girarán a una mayor

Las turbinas rápidas son adecuadas para caídas pequeñas, permiten utilizar gastos elevados y alcanzan potencias también elevadas, girando a bajas velocidades. Entre ellas destacan las turbinas Francis, Hélice y Kaplan.Las máquinas más rápidas son aquellas en que el flujo entra en el rodete de forma casi axial; es decir, la turbina Hélice y la Kaplan son más rápidas que la Francis. Las turbinas menos rápidas son aquellas en las que el fl

Las turbinas lentas se emplean en situaciones de carga o saltos elevados, en las cuales los gastos o caudales son

Para cada altura existe una velocidad específica máxima permisible (nsmáx), es decir, existe un límite en lde giro de la turbina impuesto por la necesidad de evitar el fenómeno de la cavitación y la consiguiente erosión de

Generalmente, las turbinas están acopladas a generadores síncronos de corriente alterna, por lo que la velocidad dela turbina debe mantenerse constante. Además, existe una velocidad angular mínima de funcionamiento de la máquina, compatible con la operación del generador para el tipo de frecuencia asignada a la central.

Conviene tender hacia un número de vueltas elevado (velocidad característica ns alta), ya que cuanto más rápida sea la


ELÉCTRICA Y

LASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS EN FUNCIÓN DE SU VELOC IDAD ESPECÍFICA Y SALTO.

De la ecuación de Camerer se desprende que la velocidad específica se incrementará al aumentar la velocidad angular y disminuirá cuando aumente la carga. Asimismo, las máquinas de gran velocidad específica girarán a una mayor velocidad y

Las turbinas rápidas son adecuadas para caídas pequeñas, permiten utilizar gastos elevados y alcanzan potencias urbinas Francis, Hélice y Kaplan.

Las máquinas más rápidas son aquellas en que el flujo entra en el rodete de forma casi axial; es decir, la turbina Hélice y la Kaplan son más rápidas que la Francis. Las turbinas menos rápidas son aquellas en las que el flujo

Las turbinas lentas se emplean en situaciones de carga o saltos elevados, en las cuales los gastos o caudales son

decir, existe un límite en la velocidad de giro de la turbina impuesto por la necesidad de evitar el fenómeno de la cavitación y la consiguiente erosión de

Generalmente, las turbinas están acopladas a generadores síncronos de corriente alterna, por lo que la velocidad de la turbina debe mantenerse constante. Además, existe una velocidad angular mínima de funcionamiento de la máquina, compatible con la operación del generador para el tipo de frecuencia asignada a la central.

alta), ya que cuanto más rápida sea la



2 SITUACIÓN AC TUAL

2.1 ANÁLISIS GENERAL. La energía hidráulica es una energía renovable, prácticamente gratuitapor termoeléctricas, sustituye a los combustibles fósiles y nucleares con todos los problemas de contaminación por causa de los desechos que traen consigo. Entre loespecial se puede mencionar que es una de las formas más limpias de producir energía eléctrica, el agua como combustible no se consume, solo es explotada y no empeora su calidad para luego regresarla a su cauce. No se producen emisiones hacia la atmactualmente se tiene en cuanto a los problemas del medio ambiente, y a los desarrollosturbinas cada vez logran ser más eficientes La facilidad de que se tiene en un pequeño aprovechamiento hidroeléctricoque ya exista una presa construida o una caída de agua determinada obtendrá por medio de un canal de entrada, tubería de presión, y demás componentes. En general cuando se menciona instalaciones hidroeléctrreservorios o en grandes extensiones de la generación hidroeléctrica se la puede realizar a menor escala haciendo autosustentable comunidades que se encuentran aisladas, tuberías cerradas que podrían aprovecharse para generación de energía eléctrica. Para la realización de este estudio se tomen la parroquia de Chiquintad en la ciudad de Cuencarío Machángara, con un caudal promedio de alrededola ciudad, la planta posee cuatro salidas hacia los clientesdistribuidas de la siguiente manera:

Salida Cuenca, siendo ésta la más grande con un caudade 700mm de diámetro. Esta salida ha sido escogida para realizar el estudio por su mayor caudal para realizar la generación hidroeléctrica.



ELECTRÓNICA

TUAL

ANÁLISIS GENERAL.

La energía hidráulica es una energía renovable, prácticamente gratuita y muy limpia en comparación con la energíatermoeléctricas, sustituye a los combustibles fósiles y nucleares con todos los problemas de contaminación por causa de

os principales beneficios de la energía hidráulica en los pequeños especial se puede mencionar que es una de las formas más limpias de producir energía eléctrica, el agua como combustible

plotada y no empeora su calidad para luego regresarla a su cauce.

siones hacia la atmósfera que contribuyan al efecto invernadero, gracias a una mayor conciencia que actualmente se tiene en cuanto a los problemas del medio ambiente, y a los desarrollos tecnológicos y de materiales lasturbinas cada vez logran ser más eficientes.

pequeño aprovechamiento hidroeléctrico, ya que se puede realizaruna caída de agua determinada o simplemente en una vertiente suave donde la altura se

obtendrá por medio de un canal de entrada, tubería de presión, y demás componentes.

En general cuando se menciona instalaciones hidroeléctricas se piensa en grandes obras, es decir, grandes presas ograndes extensiones de terreno; por la magnitud de obras que encontramos a nivel mundial, pero al contrario

la generación hidroeléctrica se la puede realizar a menor escala haciendo autosustentable en pequeñas y medianas empresasdades que se encuentran aisladas, podemos citar para el estudio una planta potabilizadora que maneja caudales en

tuberías cerradas que podrían aprovecharse para generación de energía eléctrica.

Para la realización de este estudio se tomó como referencia la planta de agua potable “Tixán”, la cual se encuentra ubicada en la parroquia de Chiquintad en la ciudad de Cuenca, el canal de ingreso hacia la planta potabilizadora es alimentada por el

con un caudal promedio de alrededor de 550 l/s, siendo esta planta potabilizadora una de las la ciudad, la planta posee cuatro salidas hacia los clientes, abasteciéndolas del líquido vital por gravedad,

Fig. 8 Canal De ingreso “Tixán”

grande con un caudal promedio de 370 l/s, y transportándose por una tubería Esta salida ha sido escogida para realizar el estudio por su mayor caudal para realizar la generación


ELÉCTRICA Y

con la energía producida termoeléctricas, sustituye a los combustibles fósiles y nucleares con todos los problemas de contaminación por causa de

de la energía hidráulica en los pequeños aprovechamientos en especial se puede mencionar que es una de las formas más limpias de producir energía eléctrica, el agua como combustible

sfera que contribuyan al efecto invernadero, gracias a una mayor conciencia que tecnológicos y de materiales las

bien sobre un sitio tal n una vertiente suave donde la altura se

, es decir, grandes presas o ; por la magnitud de obras que encontramos a nivel mundial, pero al contrario

pequeñas y medianas empresas y bilizadora que maneja caudales en

, la cual se encuentra ubicada el canal de ingreso hacia la planta potabilizadora es alimentada por el

r de 550 l/s, siendo esta planta potabilizadora una de las más grandes de quido vital por gravedad, éstas se encuentran

promedio de 370 l/s, y transportándose por una tubería metálica Esta salida ha sido escogida para realizar el estudio por su mayor caudal para realizar la generación



Las salidas Ricaurte 1 y 2, que sirven a la población del sector del mismo nombre, transportados igualmente por una tubería

La última salida es un retorno que posee la planta para consumo propio y de los habitantes del sector, esta salida posee unas bombas hidráulicas alimentados por energía eléctrica, que transportan el agua potabilizada hacia reservorio para su distribución en el sectorse activan solo cuando el nivel del tanque de almacenamiento disminuye dando las condiciones para la activación del sistema de llenado.

Esta planta potabilizador se encuentra controlada por un sistema escada visualizar en tiempo real los datos de caudal que se están entregando por cada una de sus apertura y cierre de válvulas por medio de actuadores, para la realización del estudio se pudo contar con datos de caudales



ELECTRÓNICA

Fig. 9 Salida Cuenca.

Las salidas Ricaurte 1 y 2, que sirven a la población del sector del mismo nombre, poseen un caudal promedio de 200 l/s, transportados igualmente por una tubería metálica de 350mm.

Fig. 10 Salida Ricaurte.

que posee la planta para consumo propio y de los habitantes del sector, esta salida posee unas bombas hidráulicas alimentados por energía eléctrica, que transportan el agua potabilizada hacia una altura superior a un

sector. Cabe mencionar que esta última salida no posee caudal estable ya que las bombas se activan solo cuando el nivel del tanque de almacenamiento disminuye dando las condiciones para la activación del sistema

Fig. 11 Reingreso a tanque de almacenamiento.

Esta planta potabilizador se encuentra controlada por un sistema escada y equipamiento marca SIEMENS, visualizar en tiempo real los datos de caudal que se están entregando por cada una de sus salidas, apertura y cierre de válvulas por medio de actuadores, para la realización del estudio se pudo contar con datos de caudales


ELÉCTRICA Y

un caudal promedio de 200 l/s,

que posee la planta para consumo propio y de los habitantes del sector, esta salida posee una altura superior a un

. Cabe mencionar que esta última salida no posee caudal estable ya que las bombas se activan solo cuando el nivel del tanque de almacenamiento disminuye dando las condiciones para la activación del sistema

y equipamiento marca SIEMENS, que permite así mismo permite la

apertura y cierre de válvulas por medio de actuadores, para la realización del estudio se pudo contar con datos de caudales



tomados de cada una de las salidas que son registradas por medio de sensosalidas de las mismas.

A continuación se explica brevemente el proceso de potabilización que lleva a cabo alcantarillado ETAPA, para suministrarabastecimiento. Una red de abastecimiento de agua potable es un conjunto de obras de ingeniería, que permiten llevar hasta la vivienda de loshabitantes de una ciudad, pueblo o área rural, el agua potable, entendiéndose por agua potable aquella que ha sido previamente tratada para el consumo humano según normas de calidad internacionales Los componentes básicos de una red de agua potable:

• Almacenamiento de agua bruta.• Captación desde fuentes de agua a procesar.• Procesamiento del agua potable.• Almacenamiento de agua tratada.• Red de distribución del agua potable.

8 etapa. (15 de agosto de 2013). Etapa.http://www.dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/41/7/Capitulo1.pdf



ELECTRÓNICA

tomados de cada una de las salidas que son registradas por medio de sensores ultrasónicos instalados

. Fig. 12 Sensor Ultrasónico.

Fig. 13 Tablero de control para sistema escada

A continuación se explica brevemente el proceso de potabilización que lleva a cabo la empresa pública de agua potable y r a la población de la ciudad de Cuenca el servicio de agua potable mediante su red de

Una red de abastecimiento de agua potable es un conjunto de obras de ingeniería, que permiten llevar hasta la vivienda de losudad, pueblo o área rural, el agua potable, entendiéndose por agua potable aquella que ha sido previamente tratada

para el consumo humano según normas de calidad internacionales8

Los componentes básicos de una red de agua potable:

agua bruta. Captación desde fuentes de agua a procesar. Procesamiento del agua potable. Almacenamiento de agua tratada. Red de distribución del agua potable.

Etapa. recuperado de

http://www.dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/41/7/Capitulo1.pdf


ELÉCTRICA Y

res ultrasónicos instalados en las tuberías a las

la empresa pública de agua potable y a la población de la ciudad de Cuenca el servicio de agua potable mediante su red de

Una red de abastecimiento de agua potable es un conjunto de obras de ingeniería, que permiten llevar hasta la vivienda de los udad, pueblo o área rural, el agua potable, entendiéndose por agua potable aquella que ha sido previamente tratada



2.1.1 ALMACENAMIENTO DE AGUA BRUTA Este paso se hace necesario cuando la fuente de agua no brinda un caudal suficiente durante el año para satisfacer la cantidad de agua demandada. La ciudad de Cuenca tiene 4 ríos que la atraviesan, el río Tomebamba, Tarqui, Yanuncay y Machángarala limpieza de sus aguas, es una de las principales fuentes de captación para el sistema de abastecimiento de la red de agua ciudad.

2.1.1.1 Captación desde fuentes de agua a procesar Generalmente la captación se realiza de un manantial, al máximo el impacto ambiental, posibles contaminaciones y delimitando una zona de protección cerrada.

2.1.2 PROCESAMIENTO DEL AGUA POTABLE Este paso es la parte más delicada del sistema. Hay varios tipos de tratamiento que se aplican según la calidad del agua bruta. Una planta de tratamiento de agua potable generalmente consta de los siguientes componentes:

• Reja, para la retención de material grueso, tanto flotante c• Desarenador, para retener el material en suspensión de tamaño fino.• Floculadores, donde se adicionan químicos que facilitan la decantación de sustancias en suspensión coloidal y materiales

muy finos en general; “ETAPA utiliza flocdonde se produce la floculación previo dosificación de químicos.

• Decantadores, o sedimentadores que separan una parte importante del material fino.• Filtros, que terminan de retirar el material en suspensión; en la planta de potabilización de agua El Cebollar de la empresa

“ETAPA se dispone de un área de filtración total de 375 m2, consta de 12 filtros rápidos, 4 de construcción reciente de tasa declinante y 8 antiguos. El lechcarreras entre lavados son de 24 a 30 horas.”

• Dispositivo de desinfección, el más importante requerimiento individual del agua de bebida es que debe estar libre de cualquier microorganismo que pueda transmitir enfermedades al consumidor. Procesos tales como almacenamiento, sedimentación, coagulación y floculación, y filtración rápida, reducen en grado variable el contenido bacteriológico del agua. Sin embargo, estos procesFrecuentemente se necesitará una desinfección final.

Con la finalidad de enviar el agua en condiciones adecuadas para consumo humano, ETAPA procede con la desinfección, ose realiza con cloro gas las 24 horas del día en los 365 días del año. El producto se lo adquiere en cilindros de 1 tonelada en el agua es de 1 mg/l (3)

Fig. 14

9 etapa. (15 de agosto de 2013). Etapa.http://www.dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/41/7/Capitulo1.pdf



ELECTRÓNICA

ALMACENAMIENTO DE AGUA BRUTA .

cuando la fuente de agua no brinda un caudal suficiente durante el año para satisfacer la

La ciudad de Cuenca tiene 4 ríos que la atraviesan, el río Tomebamba, Tarqui, Yanuncay y Machángara. El primero se caracteriza la limpieza de sus aguas, es una de las principales fuentes de captación para el sistema de abastecimiento de la red de agua

Captación desde fuentes de agua a procesar

Generalmente la captación se realiza de un manantial, como su principal objetivo se encuentra la preservación de la fuente, minimizando al máximo el impacto ambiental, posibles contaminaciones y delimitando una zona de protección cerrada.

PROCESAMIENTO DEL AGUA POTABLE

delicada del sistema. Hay varios tipos de tratamiento que se aplican según la calidad del agua bruta. Una planta de tratamiento de agua potable generalmente consta de los siguientes componentes:

Reja, para la retención de material grueso, tanto flotante como de arrastre de fondo. Desarenador, para retener el material en suspensión de tamaño fino. Floculadores, donde se adicionan químicos que facilitan la decantación de sustancias en suspensión coloidal y materiales muy finos en general; “ETAPA utiliza floculadores de tipo hidráulico de flujo horizontal y están compuestos por 5 unidades donde se produce la floculación previo dosificación de químicos. Decantadores, o sedimentadores que separan una parte importante del material fino.

etirar el material en suspensión; en la planta de potabilización de agua El Cebollar de la empresa “ETAPA se dispone de un área de filtración total de 375 m2, consta de 12 filtros rápidos, 4 de construcción reciente de tasa declinante y 8 antiguos. El lecho está conformado de grava, arena y antracita con una altura promedio de 1,6 m. Las carreras entre lavados son de 24 a 30 horas.” 8 Dispositivo de desinfección, el más importante requerimiento individual del agua de bebida es que debe estar libre de

ier microorganismo que pueda transmitir enfermedades al consumidor. Procesos tales como almacenamiento, sedimentación, coagulación y floculación, y filtración rápida, reducen en grado variable el contenido bacteriológico del agua. Sin embargo, estos procesos no pueden asegurar que el agua que producen sea bacteriológicamente segura. Frecuentemente se necesitará una desinfección final.

Con la finalidad de enviar el agua en condiciones adecuadas para consumo humano, ETAPA procede con la desinfección, ose realiza con cloro gas las 24 horas del día en los 365 días del año. El producto se lo adquiere en cilindros de 1 tonelada

14 Planta potabilizadora de agua del Proyecto Yanuncay9.

Etapa. recuperado de

http://www.dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/41/7/Capitulo1.pdf


ELÉCTRICA Y

cuando la fuente de agua no brinda un caudal suficiente durante el año para satisfacer la

. El primero se caracteriza por la limpieza de sus aguas, es una de las principales fuentes de captación para el sistema de abastecimiento de la red de agua potable de la

como su principal objetivo se encuentra la preservación de la fuente, minimizando

delicada del sistema. Hay varios tipos de tratamiento que se aplican según la calidad del agua bruta. Una

Floculadores, donde se adicionan químicos que facilitan la decantación de sustancias en suspensión coloidal y materiales uladores de tipo hidráulico de flujo horizontal y están compuestos por 5 unidades

etirar el material en suspensión; en la planta de potabilización de agua El Cebollar de la empresa “ETAPA se dispone de un área de filtración total de 375 m2, consta de 12 filtros rápidos, 4 de construcción reciente de tasa

o está conformado de grava, arena y antracita con una altura promedio de 1,6 m. Las

Dispositivo de desinfección, el más importante requerimiento individual del agua de bebida es que debe estar libre de ier microorganismo que pueda transmitir enfermedades al consumidor. Procesos tales como almacenamiento,

sedimentación, coagulación y floculación, y filtración rápida, reducen en grado variable el contenido bacteriológico del os no pueden asegurar que el agua que producen sea bacteriológicamente segura.

Con la finalidad de enviar el agua en condiciones adecuadas para consumo humano, ETAPA procede con la desinfección, operación que se realiza con cloro gas las 24 horas del día en los 365 días del año. El producto se lo adquiere en cilindros de 1 tonelada y la dosificación



2.1.3 ALMACENAMIENTO DE AGUA TRATADA El almacenamiento del agua tratada horas del día, además de suplir las pérdidas de presión que podrían darse en las diferentes zonas satisfacerla generalmente por la distancia y las pérdidas que se dan en dichos tramos

2.1.4 RED DE DISTRIBUCIÓN DEL AGUA POTABLE Al igual que en las redes eléctricas que inician en la generadoras y terminan en los clientes se puede decir que la red de agua potable inicia en las plantas potabilizadoras y terminan en la vivienda de los usuarios

Fig.

2.2 IMPACTO AMBIENTAL. Se entiende por impacto ambiental al efecto que produce determinadas acciones humanas por la consecución de diversos fines sobre el medio ambiente en todos sus aspectos es decir en La evaluación del impacto ambiental (EIA) es el análisis de las consecuencias predecibles de las acciones, mientras que la Declaración de impacto ambiental (DIA) es la comunicación previaconsecuencias predichas por EIA. En el caso de nuestro estudio el impacto ambiental es mínimo casi despreciable, el emplazamiento del proyecto es en la parte interior de la planta potabilizadora, hade una manera muy rigurosa es la de la contaminación de las aguas que es un tema muy importante. Según el estudio de Impactos Ambientales de la Producción Eléctrica, Análisis de Ciclo de Vida de ocho tecnologías de generación eléctrica (IDAE 2000), el sistema energético que produce menores impactos sobre el medio ambiente es el de las mini centrales hidroeléctricas. El objetivo de este informe es la estimación de los impactos ambientales asociados a la generación de un Kwh, a partir de ocho sistemas energéticos distintos como son: lignito, carbón, petróleo, gas natural, nuclear, fotovoltaico, eólico e hidroel

10 http://climantica.org/descargas/resource/GuiasEE



ELECTRÓNICA

ALMACENAMIENTO DE AGUA TRATADA

tiene como principal función la de compensar el consumo a lo largo de las diferentes las pérdidas de presión que podrían darse en las diferentes zonas donde la red no puede

generalmente por la distancia y las pérdidas que se dan en dichos tramos.

RED DE DISTRIBUCIÓN DEL AGUA POTABLE

Al igual que en las redes eléctricas que inician en la generadoras y terminan en los clientes se puede decir que la red de agua potable inicia en las plantas potabilizadoras y terminan en la vivienda de los usuarios.

Fig. 15 Esquema de un sistema de una Red de distribución9

IMPACTO AMBIENTAL. Se entiende por impacto ambiental al efecto que produce determinadas acciones humanas por la consecución de diversos

fines sobre el medio ambiente en todos sus aspectos es decir en la alteración de su línea base provocando efectos colaterales.

La evaluación del impacto ambiental (EIA) es el análisis de las consecuencias predecibles de las acciones, mientras que la Declaración de impacto ambiental (DIA) es la comunicación previa de las leyes ambientales que son expuestas por las

En el caso de nuestro estudio el impacto ambiental es mínimo casi despreciable, el emplazamiento del proyecto es en la parte interior de la planta potabilizadora, haciendo que ésta se aísle hacia la parte exterior, la evaluación que se debe realizar de una manera muy rigurosa es la de la contaminación de las aguas que es un tema muy importante.

Impactos Ambientales de la Producción Eléctrica, Análisis de Ciclo de Vida de ocho tecnologías de generación (IDAE 2000), el sistema energético que produce menores impactos sobre el medio ambiente es el de las mini centrales

bjetivo de este informe es la estimación de los impactos ambientales asociados a la generación de un Kwh, a partir de ocho sistemas energéticos distintos como son: lignito, carbón, petróleo, gas natural, nuclear, fotovoltaico, eólico e hidroel

http://climantica.org/descargas/resource/GuiasEERRMinicentraleshidroelectricas_06.pdf


ELÉCTRICA Y

a lo largo de las diferentes donde la red no puede

Al igual que en las redes eléctricas que inician en la generadoras y terminan en los clientes se puede decir que la red de

Se entiende por impacto ambiental al efecto que produce determinadas acciones humanas por la consecución de diversos la alteración de su línea base provocando efectos colaterales.

La evaluación del impacto ambiental (EIA) es el análisis de las consecuencias predecibles de las acciones, mientras que la de las leyes ambientales que son expuestas por las

En el caso de nuestro estudio el impacto ambiental es mínimo casi despreciable, el emplazamiento del proyecto es en la hacia la parte exterior, la evaluación que se debe realizar

Impactos Ambientales de la Producción Eléctrica, Análisis de Ciclo de Vida de ocho tecnologías de generación (IDAE 2000), el sistema energético que produce menores impactos sobre el medio ambiente es el de las mini centrales

bjetivo de este informe es la estimación de los impactos ambientales asociados a la generación de un Kwh, a partir de ocho sistemas energéticos distintos como son: lignito, carbón, petróleo, gas natural, nuclear, fotovoltaico, eólico e hidroeléctrico10



2.3 CLASES DE ESTUDIO DE En primer lugar tenemos que considerar que un estudio de Impacto Ambiental (EIA) se presenta y asume como: instrumento de política pública, un procedimiento administrativo y metodología para la ejecución de los estudios de impacto, los que son componente central de las EIA. Los Estudios de Impacto Ambiental (E.I.A.) tienen por objeto analizar la relación de incidencia entre un proyecto determinadoentorno afectado por dicho proyecto en cada una de las fases del proyecto: construcción, explotación y desmantelamiento. Existe una diversidad de metodologías utilizables y disponibles, es decir no existese pueda seguir lo cual no es un impedimento para la existencia de a ser evaluadas, la diversidad de medios y factores ambientales potencialmente afectados, y a la complejidad que este tipo de interacciones conllevan al momento de realizar un estudio Las metodologías aplicables se encuentran en constante evolución. A nivel internacional, se han generado metodologías de aplicación indistinta a diferentes actividades y tecnologías de aplicación perfeccionado los marcos normativos y la inserción institucional de los EIAy leyes de cada país, incluyendo el mejoramiento

2.4 IDENTIFICACIÓN DE ACREALIZAR IMPACTOS.

Hoy en día se tiene muchas herramientas para poder ambientales, entre estas podemos citar listas de revisión, diagramas de redes, y comparaciones con proyectos similares, etc. En general las listas de revisión recogen los datos de las posibles acciones que se puedaproyecto, los factores más vulnerables a recibir impactos y las listas de impactos identificados. Mientras que los diagramas de redes ambientales acciones y consecuencias de las mismas de forma directa o indirecta.



ELECTRÓNICA

Fig. 16 Esquema para EIA10

CLASES DE ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL. En primer lugar tenemos que considerar que un estudio de Impacto Ambiental (EIA) se presenta y asume como:

instrumento de política pública, un procedimiento administrativo y metodología para la ejecución de los estudios de impacto, componente central de las EIA.

Los Estudios de Impacto Ambiental (E.I.A.) tienen por objeto analizar la relación de incidencia entre un proyecto determinadoentorno afectado por dicho proyecto en cada una de las fases del proyecto: construcción, explotación y desmantelamiento.

gías utilizables y disponibles, es decir no existe una metodología única y dimento para la existencia de metodologías aplicables a la gran variedad

la diversidad de medios y factores ambientales potencialmente afectados, y a la complejidad que este tipo de interacciones conllevan al momento de realizar un estudio de impacto ambiental.

Las metodologías aplicables se encuentran en constante evolución. A nivel internacional, se han generado metodologías de aplicación indistinta a diferentes actividades y tecnologías de aplicación a propósitos específicos. Deperfeccionado los marcos normativos y la inserción institucional de los EIA que se encuentran estipuladas en los reglamentos

, incluyendo el mejoramiento de las capacidades de evaluación.

IDENTIFICACIÓN DE AC CIONES POTENCIALREALIZAR IMPACTOS.

se tiene muchas herramientas para poder identificar las acciones que pueden llevar a ocasionar impactos ambientales, entre estas podemos citar listas de revisión, diagramas de redes, y comparaciones con proyectos similares, etc.

En general las listas de revisión recogen los datos de las posibles acciones que se puedan ocasionar en todas las fases del proyecto, los factores más vulnerables a recibir impactos y las listas de impactos identificados.

Mientras que los diagramas de redes ambientales se encargan de mostrar todas las relaciones que existen entre los facambientales acciones y consecuencias de las mismas de forma directa o indirecta.


ELÉCTRICA Y

En primer lugar tenemos que considerar que un estudio de Impacto Ambiental (EIA) se presenta y asume como: instrumento de política pública, un procedimiento administrativo y metodología para la ejecución de los estudios de impacto,

Los Estudios de Impacto Ambiental (E.I.A.) tienen por objeto analizar la relación de incidencia entre un proyecto determinado y el entorno afectado por dicho proyecto en cada una de las fases del proyecto: construcción, explotación y desmantelamiento. (5)

una metodología única y universal que gran variedad de actividades

la diversidad de medios y factores ambientales potencialmente afectados, y a la complejidad que este tipo de

Las metodologías aplicables se encuentran en constante evolución. A nivel internacional, se han generado metodologías a propósitos específicos. De igual manera, se han que se encuentran estipuladas en los reglamentos

CIONES POTENCIAL ES PARA

pueden llevar a ocasionar impactos ambientales, entre estas podemos citar listas de revisión, diagramas de redes, y comparaciones con proyectos similares, etc.

n ocasionar en todas las fases del

se encargan de mostrar todas las relaciones que existen entre los factores



Una vez que se ha podido identificar las acciones más frágiles de recibir dichos impactos, se debe organizar toda esta información, de tal mcausa efecto de una actividad que se está realizando logra construir las denominadas matrices causa Para realizar una mejor identificación de las acciones que causan impactos se describe a continuación los tipos deque se tiene que evaluar:

2.4.1 IMPACTOS MAYORES. Estas afectan a toda una población o especie, de tal modo que puede causar una disminución en la abundancia y/o cambio en la distribución más allá de la recuperación natural la cualcalificado como uno que afecta la actividad comercial o de subsistencia del usuario.

2.4.2 IMPACTOS MODERADOS Afectan a una población o especie ocasionando un cambio en la abundancia yde esa población, pero no cambia la integridad de ninguna población como un todo.

2.4.3 IMPACTOS MENORES. Son los que afectan a un grupo especintegridad de la propia población.

2.4.4 IMPACTOS DESPRECIABLES. Son los que afectan a la población o grupo especla población como un todo.

11 http://pascualecristian-imd2013.blogspot.com/2013_09_01_archive.html



ELECTRÓNICA

Fig. 17 Diagrama de red ambiental11

Una vez que se ha podido identificar las acciones que son responsables de causar los impactos y los factores del medio de recibir dichos impactos, se debe organizar toda esta información, de tal manera que se aprecie fácilmente la

que se está realizando sobre los factores del medio a ser afectados. Condenominadas matrices causa-efecto, que se analizarán posteriormente en esta capítulo.

Para realizar una mejor identificación de las acciones que causan impactos se describe a continuación los tipos de

IMPACTOS MAYORES.

Estas afectan a toda una población o especie, de tal modo que puede causar una disminución en la abundancia y/o cambio la recuperación natural la cual no volverá a su nivel anterior. Un impacto mayor puede ser

calificado como uno que afecta la actividad comercial o de subsistencia del usuario.

IMPACTOS MODERADOS .

Afectan a una población o especie ocasionando un cambio en la abundancia y/o distribución sobre una o más generaciones de esa población, pero no cambia la integridad de ninguna población como un todo.

IMPACTOS MENORES.

a un grupo específico de una población en un área específica son de corto perí

IMPACTOS DESPRECIABLES.

Son los que afectan a la población o grupo específico por un período corto de tiempo pero no teniendo efectos medibles en

imd2013.blogspot.com/2013_09_01_archive.html


ELÉCTRICA Y

los impactos y los factores del medio anera que se aprecie fácilmente la

Con esta información se tulo.

Para realizar una mejor identificación de las acciones que causan impactos se describe a continuación los tipos de impacto

Estas afectan a toda una población o especie, de tal modo que puede causar una disminución en la abundancia y/o cambio no volverá a su nivel anterior. Un impacto mayor puede ser

ución sobre una o más generaciones

rea específica son de corto período, no afectan la

odo corto de tiempo pero no teniendo efectos medibles en



AGRUPAMIENTO DE LOS IMPACTOS POTENCIALES Y SUS CARACTERÍSTICAS

En relación a los impactos

por el tiempo que duran los impactos

por el espacio que cubren los impactos

por el potencial de mitigación

en relación a accidentes

2.5 MATRIZ DE IMPACTO. La matriz de Leopold es el método metodología que se diseñó para las E.I.A. Para la construcción de dicha matriz, en diferentes grupos:

• Evaluar las acciones que puedan producir impactos en la fase de construcción o instalación.

• Acciones que puedan producir impactos cuando el proyecto se encuentre operativo.

• Acciones que produzcan impactos durante la fase de abandono. Las acciones deben establecerse de forma muy similar a los factores ambientales, es decir:

• Representativas de la realidad del proyecto.

• Los impactos deben de ser apreciables relevantes para el entorno.

• No deben ser redundantes es decir, dos acciones.

• Independientes, para evitar duplicaciones.

• De fácil cuantificación, para poder En los proyectos de mini generación, los impactos ambientales son bajos ya que para este tipo de instalación no se ocupa grandes embalses que pudieran afectar el entorno de una manera negativa, no existe una disminución notable del agua después de ser turbinada es devuelta al cauce, no existe arrastre de entiéndase que los saltos y caudales que manejamedio ambiente, el daño al medio biótico del agua puede ser una de las alteraciones que se pueden dar eproyectos al momento de turbinar el agua, en la fase de construcción el impacto es mínimo, no representa un daño a largo plazo ni tampoco de tipo irreversible.



ELECTRÓNICA

TABLA III IMPACTOS POTENCIALES.

AGRUPAMIENTO DE LOS IMPACTOS POTENCIALES Y SUS

En relación a los impactos

Benéficos y/o perjudiciales

Planeados y/o accidentales

Directos y/o indirectos

Acumulación simple o no

por el tiempo que duran los impactos

Reversible y/o irreversibles

Corto y/o largo plazo

Temporarios y/o continuos

por el espacio que cubren los impactos

local

Regional (dentro del país)

Nacional

Internacional (regional o global)

potencial de mitigación Remediables y/o irremediables

Gravedad

Probabilidad

MATRIZ DE IMPACTO. el método más conocido y aplicado al momento de realizar dichos estudios,

metodología que se diseñó para las E.I.A. Para la construcción de dicha matriz, en primer lugar se deben dividir las acciones

Evaluar las acciones que puedan producir impactos en la fase de construcción o instalación.

ciones que puedan producir impactos cuando el proyecto se encuentre operativo.

Acciones que produzcan impactos durante la fase de abandono. Las acciones deben establecerse de forma muy similar a los factores ambientales, es decir:

la realidad del proyecto.

Los impactos deben de ser apreciables relevantes para el entorno.

No deben ser redundantes es decir, si dos acciones tienen el mismo efecto sobre los factores del medio, sólo se incluirá una de las

ra evitar duplicaciones.

, para poder ser medibles. (6)

En los proyectos de mini generación, los impactos ambientales son bajos ya que para este tipo de instalación no se ocupa grandes embalses que pudieran afectar el entorno de una manera negativa, no existe una disminución notable del

de ser turbinada es devuelta al cauce, no existe arrastre de sedimentos que ocasionen la pentiéndase que los saltos y caudales que manejan los proyectos de generación en pequeña escala son bajos y amigables con el

ño al medio biótico del agua puede ser una de las alteraciones que se pueden dar eal momento de turbinar el agua, en la fase de construcción el impacto es mínimo, no representa un daño a largo


ELÉCTRICA Y

AGRUPAMIENTO DE LOS IMPACTOS POTENCIALES Y SUS

o y aplicado al momento de realizar dichos estudios, y la primera e deben dividir las acciones

sobre los factores del medio, sólo se incluirá una de las

En los proyectos de mini generación, los impactos ambientales son bajos ya que para este tipo de instalación no se ocupa grandes embalses que pudieran afectar el entorno de una manera negativa, no existe una disminución notable del caudal, el

la pérdida de nutrientes los proyectos de generación en pequeña escala son bajos y amigables con el

ño al medio biótico del agua puede ser una de las alteraciones que se pueden dar en este tipos de al momento de turbinar el agua, en la fase de construcción el impacto es mínimo, no representa un daño a largo



VARIABLES DE INCIDENCIA

MEDIO FÍSICO NATURA

1. CONTAMINACIÓN DEL AGUA

2. CONTAMINACIÓN DEL SUELO

3. CONTAMINACIÓN DEL AIRE

4. RUIDOS FUERTES

5. DERRUMBES Y DESLIZAMIENTOS

6. PERDIDAS DE SUELOS Y ARRASTRE DE MATERIALES

MEDIO BIOLÓGICO

1. REDUCCIÓN DE LAS POBLACIONES DE FAUNA

2. DESTRUCCIÓN DEL HÁBITAT

3. PERTURBACIONES DEL HÁBITAT Y/O ALTERACIONES DEL M. A. NATURAL

4. GENERACIÓN DE FOCOS INFECCIOSOS

MEDIO SOCIAL

1. CALIDAD DE VIDA

2. ACCIDENTES FATALES En este proyecto a desarrollar, el agua potable a ser turbinada viene de los tanques de almacenamiento dentro de la planta, por tal motivo no existe una alaisladas no presentan un daño ambiental tratarse de agua potable se debe tener mucho cuidado en los equipos a utilizar, estos deben ser especialeseste tipo de aplicación, por lo cual la empresa extranjera CINK, cumple con dichos requerimientos y provee equipos que se sujetan a las normas requeridas ya que son libres de mantenimientoturbinada, de darse el caso de una falla o mantenimiento partes críticas, las cuales se encuentran en la parte exterior del mismopotable. Además la topología en paralelo del equipo turbogenerador y la válvuladeshabilitar la turbina para servicio sin tener que suspender el flujo de agua potable hacia los suby por consiguiente a los usuarios finales. Así mismo en la fase de construcción se deberá cumplir con las normas de seguridad del contratista, para precautelar la integridad de los obreros y del proyecto en ejecución.



ELECTRÓNICA

TABLA IV MATRIZ DE IMPACTO AMBIENTAL .

EFECTO TEMPORALIDAD ESPACIALES

PO

SIT

IVO

NE

GA

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TRANSITORIA

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6. PERDIDAS DE SUELOS Y ARRASTRE DE

1. REDUCCIÓN DE LAS POBLACIONES DE

3. PERTURBACIONES DEL HÁBITAT Y/O

4. GENERACIÓN DE FOCOS INFECCIOSOS

, el agua potable a ser turbinada viene de los tanques de almacenamiento la planta, por tal motivo no existe una alteración del ecosistema circundante y más aún al tratarse de instalaciones

aisladas no presentan un daño ambiental que se lo pueda evaluar, la consideración especial que se tiene en cuenta es que al ua potable se debe tener mucho cuidado en los equipos a utilizar, estos deben ser especiales

cual la empresa extranjera CINK, cumple con dichos requerimientos y provee equipos que se ya que son libres de mantenimiento y no contamina con grasas o aceites el agua a ser

turbinada, de darse el caso de una falla o mantenimiento por horas de uso se puede acceder a sus sistemas de rodamiran en la parte exterior del mismo como se había explicado sin tener contacto con el agua

Además la topología en paralelo del equipo turbogenerador y la válvula de paso directo permite en cualquier instante cio sin tener que suspender el flujo de agua potable hacia los sub tanques de almacenamiento

y por consiguiente a los usuarios finales.

Así mismo en la fase de construcción se deberá cumplir con las normas de seguridad con el personal de la planta adel contratista, para precautelar la integridad de los obreros y del proyecto en ejecución.


ELÉCTRICA Y

ESPACIALES MAGNITUD

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, el agua potable a ser turbinada viene de los tanques de almacenamiento que se encuentran n al tratarse de instalaciones

, la consideración especial que se tiene en cuenta es que al ua potable se debe tener mucho cuidado en los equipos a utilizar, estos deben ser especiales y específicos para

cual la empresa extranjera CINK, cumple con dichos requerimientos y provee equipos que se y no contamina con grasas o aceites el agua a ser

sus sistemas de rodamientos y er contacto con el agua

permite en cualquier instante tanques de almacenamiento

con el personal de la planta así como



2.6 PROYECTOS HIDROELÉCT A continuación citamos los proyectos más emblemáticos que se encuentran en funcionamiento y en etapa de en nuestro país.

2.6.1 CENTRAL HIDROELÉCTRICA PAUTE El Proyecto hidroeléctrico Paute fue concebido por el Ingeniero Daniel Palacios Izquierdo, visionario profesional en cuyo honsu nombre la presa de Amaluza que permite la regulación y conducción de las aguas para la Central Molino. El río Paute portador de un gran caudal en el sitio denominado Cola de San Pablo, en corta distancia medida en línea recta, presentauna gran diferencia de niveles, haciéndose aprovechable esa energía potencial; en 1961 se realizan gestiones con INECEL de recreación, y para Mayo de 1962, técnicos japoneses de la Electrical Power Co. luego del reconocimiento preliminar, confirman e El Gobierno Nacional lo definió como de ejecución prioritaria, por ser de beneficio para el desarrollo del país alternativa de "SEMBRAR EL PETRÓLEO" recurso NO RENOVABLE. Como señala el Plan Maestro de Electrificación, el objetivo de Paute y de otros proyectos de este género, está dirigido a la utilización preponderante de los recursos hídricos querecursos no renovables, por fuentes renovables en la generación de energía eléctrica. época la demanda de energía era muy pequeña, de exigencia prácticamente doméstica, se presentabse llegaría a exportar grandes cantidades de energía a los vecinos países de Colombia y Perú. El Sistema Hidroeléctrico Pauteantecedentes, se definió como el aprovechamiento integral del recurso hídrico, construcción de tres embalses: Amaluza, Mazar y Marcayacu (esta última en el diseño original), situados en serie, hablándose época de otras instalaciones en cascada hasta el Cantón Mén

2.6.2 CENTRAL HIDROELÉCTRICA AGOYÁN La Central Agoyán fue concebida para aprovechar el caudal del Río Pastaza, localizada en la provincia de Tungurahua a 180 Km.Sureste de Quito y a 5 Km. al este de la ciudad de Baños en el sector denominado Agoyán de la parroquia Ulba, en la entrada al sector amazónico ecuatoriano, la cuenca del ríChimborazo y Tungurahua. La extensión global de la zona de influencia de la Central es de 5.00 Km2 con unmáximo del embalse se encuentra a una altitud de 1651 m.s.n.m. La presa está formada por: Dos desagües de fondo de 9m. de ancho por 9m. de altura, para la limpieza de sedimentos y vaciado embalse. Tres vertederos de excesos de 15m. de altura por 12m. de ancho, Un ede ancho, un desagüe de fondo del desarenador y estructura de la toma, túnel de carga cuya toma está ubicada en el cuerpo de tiene una longitud de 2378m. y 6m. de diámetro interno el cual conduce un caudal de 120m3 por segundo, tubería de presión subvertical de 5m de diámetro promedio, captaciones y conducción al Pastaza aportan los Ríos: Chambo y Patate

12 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/RSA_Paute.jpg



ELECTRÓNICA

PROYECTOS HIDROELÉCT RICOS LOCALES.

A continuación citamos los proyectos más emblemáticos que se encuentran en funcionamiento y en etapa de

CENTRAL HIDROELÉCTRICA PAUTE .

El Proyecto hidroeléctrico Paute fue concebido por el Ingeniero Daniel Palacios Izquierdo, visionario profesional en cuyo honsu nombre la presa de Amaluza que permite la regulación y conducción de las aguas para la Central Molino.

Paute portador de un gran caudal en el sitio denominado Cola de San Pablo, en corta distancia medida en línea recta, presentauna gran diferencia de niveles, haciéndose aprovechable esa energía potencial; en 1961 se realizan gestiones con INECEL de recreación, y para Mayo de 1962, técnicos japoneses de la Electrical Power Co. luego del reconocimiento preliminar, confirman e

El Gobierno Nacional lo definió como de ejecución prioritaria, por ser de beneficio para el desarrollo del país alternativa de "SEMBRAR EL PETRÓLEO" recurso NO RENOVABLE. Como señala el Plan Maestro de Electrificación, el objetivo de Paute y de otros proyectos de este género, está dirigido a la utilización preponderante de los recursos hídricos querecursos no renovables, por fuentes renovables en la generación de energía eléctrica. Ante la decisión tomada y considerando que para la época la demanda de energía era muy pequeña, de exigencia prácticamente doméstica, se presentaban tantas especulaciones entre ellas que se llegaría a exportar grandes cantidades de energía a los vecinos países de Colombia y Perú. El Sistema Hidroeléctrico Pauteantecedentes, se definió como el aprovechamiento integral del recurso hídrico, mediante tres centrales: Molino, Mazar y Sopladora con la construcción de tres embalses: Amaluza, Mazar y Marcayacu (esta última en el diseño original), situados en serie, hablándose época de otras instalaciones en cascada hasta el Cantón Méndez para una capacidad a ser instalada total alrededor de 2600MW.

Fig. 18 Presa Daniel Palacios12

CENTRAL HIDROELÉCTRICA AGOYÁN

La Central Agoyán fue concebida para aprovechar el caudal del Río Pastaza, localizada en la provincia de Tungurahua a 180 Km.Sureste de Quito y a 5 Km. al este de la ciudad de Baños en el sector denominado Agoyán de la parroquia Ulba, en la

co ecuatoriano, la cuenca del río Pastaza tiene una extensión de 8270 Km2, en las provincias de Cotopaxi,

La extensión global de la zona de influencia de la Central es de 5.00 Km2 con una producción media anual de 1.080 GWHmáximo del embalse se encuentra a una altitud de 1651 m.s.n.m.

La presa está formada por: Dos desagües de fondo de 9m. de ancho por 9m. de altura, para la limpieza de sedimentos y vaciado res vertederos de excesos de 15m. de altura por 12m. de ancho, Un estanque desarenador seminatural de 150m

de ancho, un desagüe de fondo del desarenador y estructura de la toma, túnel de carga cuya toma está ubicada en el cuerpo de tiene una longitud de 2378m. y 6m. de diámetro interno el cual conduce un caudal de 120m3 por segundo, tubería de presión sub

aptaciones y conducción al Pastaza aportan los Ríos: Chambo y Patate. (7)

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/RSA_Paute.jpg


ELÉCTRICA Y

A continuación citamos los proyectos más emblemáticos que se encuentran en funcionamiento y en etapa de construcción

El Proyecto hidroeléctrico Paute fue concebido por el Ingeniero Daniel Palacios Izquierdo, visionario profesional en cuyo honor lleva su nombre la presa de Amaluza que permite la regulación y conducción de las aguas para la Central Molino.

Paute portador de un gran caudal en el sitio denominado Cola de San Pablo, en corta distancia medida en línea recta, presenta una gran diferencia de niveles, haciéndose aprovechable esa energía potencial; en 1961 se realizan gestiones con INECEL de reciente creación, y para Mayo de 1962, técnicos japoneses de la Electrical Power Co. luego del reconocimiento preliminar, confirman el recurso.

El Gobierno Nacional lo definió como de ejecución prioritaria, por ser de beneficio para el desarrollo del país y siendo la mejor alternativa de "SEMBRAR EL PETRÓLEO" recurso NO RENOVABLE. Como señala el Plan Maestro de Electrificación, el objetivo de Paute y de otros proyectos de este género, está dirigido a la utilización preponderante de los recursos hídricos que permitan sustituir los

Ante la decisión tomada y considerando que para la an tantas especulaciones entre ellas que

se llegaría a exportar grandes cantidades de energía a los vecinos países de Colombia y Perú. El Sistema Hidroeléctrico Paute con estos mediante tres centrales: Molino, Mazar y Sopladora con la

construcción de tres embalses: Amaluza, Mazar y Marcayacu (esta última en el diseño original), situados en serie, hablándose también en la capacidad a ser instalada total alrededor de 2600MW. (7)

La Central Agoyán fue concebida para aprovechar el caudal del Río Pastaza, localizada en la provincia de Tungurahua a 180 Km. al Sureste de Quito y a 5 Km. al este de la ciudad de Baños en el sector denominado Agoyán de la parroquia Ulba, en la vía principal de

o Pastaza tiene una extensión de 8270 Km2, en las provincias de Cotopaxi,

producción media anual de 1.080 GWH. El nivel

La presa está formada por: Dos desagües de fondo de 9m. de ancho por 9m. de altura, para la limpieza de sedimentos y vaciado del de 150m de largo por 90m.

de ancho, un desagüe de fondo del desarenador y estructura de la toma, túnel de carga cuya toma está ubicada en el cuerpo de la presa; tiene una longitud de 2378m. y 6m. de diámetro interno el cual conduce un caudal de 120m3 por segundo, tubería de presión subterránea



2.6.3 CENTRAL HIDROELÉCTRICA SAN FRANCISCO. La central San Francisco se construyó desde febrero de 2004 y diodel 2007, la otra Unidad U1 a principios de Junio municipio de Baños de Agua Santa, Provincia de Tgeneradoras de 115 MW potencia instalada. La Central Hidroeléctrica San Francisco tiene una demanda del Sistema Nacional Interconectado del Ecuador

2.6.4 CENTRAL HIDROELÉCTRICA PUCARÁ El Proyecto Pisayambo fue concebido aproximadamente a 35 Km. de Píllaro Provincia del Tungurahua. El embalse está ubicado dentro del Parque Nacional Llanganatesextensión global de la zona de influencia del proyecto es de 250 Km2, con una La laguna de Pisayambo constituye el embalse de la central, y se encuentra a una altitud de 3.537 m.s.n.m. con una extensión a una distancia aproximadamente de 160 Km al sureste de Quito. Captaciones y conducción: Al reservorio aportan los Ríos: El Roncador, El Milín, El Tambo. Las aguas de los ríos Talatag, Quillopaccha y Agualongopungo son conducidas al embalse mediant

13 http://www.ecuador-panageos.com/pititic/banos



ELECTRÓNICA

Fig. 19 Central hidroeléctrica Agoyán13

CENTRAL HIDROELÉCTRICA SAN FRANCISCO.

ruyó desde febrero de 2004 y dio inicio a la generación comercial la primera unidad U2 el 03 de mayo del 2007, la otra Unidad U1 a principios de Junio -07. La central San Francisco está ubicada entre la cuenca media y baja del Río Pastaza, municipio de Baños de Agua Santa, Provincia de Tungurahua, región central del Ecuador. La central San Francisco tiene dos (2) unidades generadoras de 115 MW potencia instalada.

La Central Hidroeléctrica San Francisco tiene una potencia instalada de 230 MW para la producción de energía hidroeléctrdemanda del Sistema Nacional Interconectado del Ecuador. (7)

Fig. 20 Central hidroeléctrica San Francisco

CENTRAL HIDROELÉCTRICA PUCARÁ -PISAYAMBO.

El Proyecto Pisayambo fue concebido para aprovechar una zona lacustre, localizada en la Cordillera Oriental de los Andes, aproximadamente a 35 Km. de Píllaro Provincia del Tungurahua. El embalse está ubicado dentro del Parque Nacional Llanganatesextensión global de la zona de influencia del proyecto es de 250 Km2, con una producción media anual de 230 GWH

La laguna de Pisayambo constituye el embalse de la central, y se encuentra a una altitud de 3.537 m.s.n.m. con una extensión a una distancia aproximadamente de 160 Km al sureste de Quito.

Captaciones y conducción: Al reservorio aportan los Ríos: El Roncador, El Milín, El Tambo. Las aguas de los ríos Talatag, Quillopaccha y Agualongopungo son conducidas al embalse mediante obras de captación. (7)

panageos.com/pititic/banos-represa-hidroelectrica-agoyan-fa3t2.html


ELÉCTRICA Y

inicio a la generación comercial la primera unidad U2 el 03 de mayo 07. La central San Francisco está ubicada entre la cuenca media y baja del Río Pastaza, ungurahua, región central del Ecuador. La central San Francisco tiene dos (2) unidades

para la producción de energía hidroeléctrica y la

para aprovechar una zona lacustre, localizada en la Cordillera Oriental de los Andes, aproximadamente a 35 Km. de Píllaro Provincia del Tungurahua. El embalse está ubicado dentro del Parque Nacional Llanganates. La

producción media anual de 230 GWH.

La laguna de Pisayambo constituye el embalse de la central, y se encuentra a una altitud de 3.537 m.s.n.m. con una extensión de 8 Km2 y

Captaciones y conducción: Al reservorio aportan los Ríos: El Roncador, El Milín, El Tambo. Las aguas de los ríos Talatag,



2.6.5 CENTRAL HIDROELÉCTRICA COCA

La obra que se construye desde julio de 2010 en el cantón Quijos de la está prevista para enero de 2016. Generará 1500 megavatios (MW), el 30% de la demanda nacional con una inversión de $1979 milque en parte se financia con una línea de crédito chino del Exi El nombre del proyecto obedece a que en su inicio toma las aguas del río Coca y termina en el accidente geográfico Codo Sinclparte de la cuenca del río Coca que tiene la forma de un descubrió el lugar en 1907. La central hidroeléctrica Coca Codo Sinclair posibilitará una reducción en forma significativa de la utilización de combustibtanto el subsidio del Estado para los generadores térmicos, así como las importaciones de diesel y nafta para producción de energía eléctrica. Permitirá un ahorro de $ 2,5 millones por día, al suplir esta energía por la que actualmente generan las térmicas,eliminación de la importación de energía que realizamos de Perú y Colombia.

Fig.

14http://ecuadoruniversitario.com/noticias/reportajes/hidroelectricamegavatios-y-5-mil-empleos-directos



ELECTRÓNICA

Fig. 21 Central hidroeléctrica Pucará Pisayambo.

CENTRAL HIDROELÉCTRICA COCA -CODO SINCLAIR.

La obra que se construye desde julio de 2010 en el cantón Quijos de la provincia del Napo, está ejecutada en un 20% y su terminación está prevista para enero de 2016. Generará 1500 megavatios (MW), el 30% de la demanda nacional con una inversión de $1979 milque en parte se financia con una línea de crédito chino del Eximbank. La construcción alcanzará los 5000 empleos directos.

El nombre del proyecto obedece a que en su inicio toma las aguas del río Coca y termina en el accidente geográfico Codo Sinclparte de la cuenca del río Coca que tiene la forma de un codo. Se bautizó como ‘Sinclair’ al ser este el apellido de un vulcanólogo que

La central hidroeléctrica Coca Codo Sinclair posibilitará una reducción en forma significativa de la utilización de combustibsubsidio del Estado para los generadores térmicos, así como las importaciones de diesel y nafta para producción de energía

eléctrica. Permitirá un ahorro de $ 2,5 millones por día, al suplir esta energía por la que actualmente generan las térmicas,eliminación de la importación de energía que realizamos de Perú y Colombia. (7)

Fig. 22 Central hidroeléctrica Coca-Codo Sinclair.14

http://ecuadoruniversitario.com/noticias/reportajes/hidroelectrica-coca-codo-sinclair-generara

directos-i/


ELÉCTRICA Y

provincia del Napo, está ejecutada en un 20% y su terminación está prevista para enero de 2016. Generará 1500 megavatios (MW), el 30% de la demanda nacional con una inversión de $1979 millones

mbank. La construcción alcanzará los 5000 empleos directos. El nombre del proyecto obedece a que en su inicio toma las aguas del río Coca y termina en el accidente geográfico Codo Sinclair, una

codo. Se bautizó como ‘Sinclair’ al ser este el apellido de un vulcanólogo que

La central hidroeléctrica Coca Codo Sinclair posibilitará una reducción en forma significativa de la utilización de combustibles y por subsidio del Estado para los generadores térmicos, así como las importaciones de diesel y nafta para producción de energía

eléctrica. Permitirá un ahorro de $ 2,5 millones por día, al suplir esta energía por la que actualmente generan las térmicas, así como por la

generara-1500-



3 DISEÑO DEL SISTEMA DE

3.1 EQUIPAMIENTO.

3.1.1 SISTEMAS DE MINI Y MICRO CENTRALES PARA REDES DE AG UA POTABLE.

La implementación de micro y mini generadores hidráulicos, con sus especificaciones y limitantes que se indican en este estudio son una nueva opción de energía limpia y aprovechamiento dedel medio ambiente.

TABLA

MICRO CENTRALES

P < = 100KW

El desarrollo de los equipos de micro y mini generación han venido teniendo muchos adelantos tanto en eficiencia de generación como en su parte constructiva y de sus sistemas hidroeléctrica aplicada a las redes de agua potable ha empezado a ser un tema de estudio, una red de agua potable maneja caudales promedios muy estables pero gigantescas presas de agua por tal motivo la generación con este tipo de tecnologías no ha sido muy explotada.

TABLA VI CLASIFICACIÓN DE LA ORGANIZACIÓN LATINOAMERICANA DE ENERGÍA.

Potencia

0,5 - 5KW

5-50KW

50 – 500KW

500 – 5000KW

Existen varios fabricantes de micro y mini turbinas generadoras en el mercado, pero muy pocas cumplen con normas constructivas en sus partes para soportar los requerimientos al momento de emplazarlas en redes de agua potable, en el ANEXO 1 se muestra un catálogo de equipos de un fabricante para este tipo de aplicación.

La empresa CINK Hydro – Energy está especializada en el suministro de centrales hidroeléctricas para sistemas de agua potable y de alcantarillado. La construcción de las turbinas CROSSFLgrandes golpes hasta en instalaciones con tuberías muy largas. Para el uso en sistemas de alcantarillado, la turbina CROSSFLOelección ideal por su característica auto-limpiador. El sistema de regulación de la turbina y la integración de los rodamientos dentro de la turbina garantizan un mantenimiento ala calidad higiénica del agua y su clasificación como agua potable. Plantas de agua potable y de energéticas importantes. Con la instalación de una pequeña cenindependiente y algunos casos permiten incluso la venta de exceso de energía a la red el Durante la instalación de centrales hidroeléctricas en sistemas de agua potable no es necesaria la interrupción del abastecimpoblación, ni causa ningún tipo de contaminación del agua. Nuestra experiencia en este ámbito Checa, Eslovaquia, Italia, Finlandia, Rumanía, Bulgaria y otros países del mundo



ELECTRÓNICA

DEL SISTEMA DE GENERACIÓN.

SISTEMAS DE MINI Y MICRO CENTRALES PARA REDES DE AG UA

La implementación de micro y mini generadores hidráulicos, con sus especificaciones y limitantes que se indican en este estudio son una nueva opción de energía limpia y aprovechamiento de los recursos hídricos de nuestra región y la protección

TABLA V CLASIFICACIÓN DE CENTRALES PEQUEÑAS

MICRO CENTRALES MINI CENTRALES PEQUEÑAS CENTRALES

100 KW < P < = 200 KW 200 KW < P < = 10 MW

El desarrollo de los equipos de micro y mini generación han venido teniendo muchos adelantos tanto en eficiencia de generación como en su parte constructiva y de sus sistemas de control, es por tal motivo que en la actualidad la generación

ica aplicada a las redes de agua potable ha empezado a ser un tema de estudio, una red de agua potable maneja caudales promedios muy estables pero lleva mucho menos volumen de agua y energía potencial en comparación con las

al motivo la generación con este tipo de tecnologías no ha sido muy explotada.

LASIFICACIÓN DE LA ORGANIZACIÓN LATINOAMERICANA DE ENERGÍA.

Tipo Salto

Bajo Medio Alto

Picocentral N.A. N.A. N.A.

Microcentral < 15 15 – 50 > 50

Minicentral < 20 20 – 100 > 100

Peq.Central < 25 25 -130 > 130

Existen varios fabricantes de micro y mini turbinas generadoras en el mercado, pero muy pocas cumplen con normas constructivas en sus partes para soportar los requerimientos al momento de emplazarlas en redes de agua potable, en el

logo de equipos de un fabricante para este tipo de aplicación.

Energy está especializada en el suministro de centrales hidroeléctricas para sistemas de agua potable y de alcantarillado. La construcción de las turbinas CROSSFLOW y de las turbinas FRANCIS, está diseñada de tal manera que no se producen grandes golpes hasta en instalaciones con tuberías muy largas. Para el uso en sistemas de alcantarillado, la turbina CROSSFLO

piador. El sistema de regulación de la turbina y la integración de los rodamientos dentro de la turbina garantizan un mantenimiento a

la calidad higiénica del agua y su clasificación como agua potable. Plantas de agua potable y de alcantarillado tienen unas necesidades energéticas importantes. Con la instalación de una pequeña central hidroeléctrica este tipo de plantas pueden operar con energía independiente y algunos casos permiten incluso la venta de exceso de energía a la red eléctrica pública.

Durante la instalación de centrales hidroeléctricas en sistemas de agua potable no es necesaria la interrupción del abastecimpoblación, ni causa ningún tipo de contaminación del agua. Nuestra experiencia en este ámbito demuestra muchas centrales en la República Checa, Eslovaquia, Italia, Finlandia, Rumanía, Bulgaria y otros países del mundo. (8)


ELÉCTRICA Y

SISTEMAS DE MINI Y MICRO CENTRALES PARA REDES DE AG UA

La implementación de micro y mini generadores hidráulicos, con sus especificaciones y limitantes que se indican en este los recursos hídricos de nuestra región y la protección

PEQUEÑAS CENTRALES

El desarrollo de los equipos de micro y mini generación han venido teniendo muchos adelantos tanto en eficiencia de que en la actualidad la generación

ica aplicada a las redes de agua potable ha empezado a ser un tema de estudio, una red de agua potable maneja lleva mucho menos volumen de agua y energía potencial en comparación con las

al motivo la generación con este tipo de tecnologías no ha sido muy explotada.

LASIFICACIÓN DE LA ORGANIZACIÓN LATINOAMERICANA DE ENERGÍA.

Existen varios fabricantes de micro y mini turbinas generadoras en el mercado, pero muy pocas cumplen con normas constructivas en sus partes para soportar los requerimientos al momento de emplazarlas en redes de agua potable, en el

Energy está especializada en el suministro de centrales hidroeléctricas para sistemas de agua potable y de OW y de las turbinas FRANCIS, está diseñada de tal manera que no se producen

grandes golpes hasta en instalaciones con tuberías muy largas. Para el uso en sistemas de alcantarillado, la turbina CROSSFLOW es una

El sistema de regulación de la turbina y la integración de los rodamientos dentro de la turbina garantizan un mantenimiento al 100% de alcantarillado tienen unas necesidades

de plantas pueden operar con energía

Durante la instalación de centrales hidroeléctricas en sistemas de agua potable no es necesaria la interrupción del abastecimiento de la muchas centrales en la República



3.1.2 CONTROL Y MANTENIMIENTO. Los sistemas de control y mantenimiento de losgeneral son propios de los equipos turbogeneradores, configuración y calibración propia de los equipos de En general los sistemas de control se encuentran gobernados diseño que se ajustan a las necesidades del emplazamiento y de su correcto funcionamiento, sin descuidar los diseño y de seguridad del equipo para resguardar su

3.2 CRITERIOS DE DISEÑO. Como se lo había planteado el diseño tanto del sistema de generación y de copara cada implementación, en el siguiente esquema se puede observar la topología y distribución de los equipos a controlar en el sistema de generación.

15 http://cink-hydro-energy.com/sites/default/files/styles/large/public/kaplan%20RD%20type.jpg16 http://cink-hydro-energy.com/sites/default/files/styles/large/public/franc.jpg



ELECTRÓNICA

Fig. 23 Turbina Kaplan tipo RD15

Fig. 24 Turbina Francis16

CONTROL Y MANTENIMIENTO.

de control y mantenimiento de los mini y micro generadores en la actualidad son sistemas modularesgeneral son propios de los equipos turbogeneradores, se podría decir que cada uno de estos emplazamientos poseen su

de los equipos de generación.

En general los sistemas de control se encuentran gobernados por un autómata programable debe cumplir los criterios de ades del emplazamiento y de su correcto funcionamiento, sin descuidar los

del equipo para resguardar su fiabilidad.

CRITERIOS DE DISEÑO.

Como se lo había planteado el diseño tanto del sistema de generación y de control en estos tipos de aplicaciones es único para cada implementación, en el siguiente esquema se puede observar la topología y distribución de los equipos a controlar

energy.com/sites/default/files/styles/large/public/kaplan%20RD%20type.jpgenergy.com/sites/default/files/styles/large/public/franc.jpg


ELÉCTRICA Y

son sistemas modulares, que en emplazamientos poseen su

por un autómata programable debe cumplir los criterios de ades del emplazamiento y de su correcto funcionamiento, sin descuidar los límites de

ntrol en estos tipos de aplicaciones es único para cada implementación, en el siguiente esquema se puede observar la topología y distribución de los equipos a controlar

energy.com/sites/default/files/styles/large/public/kaplan%20RD%20type.jpg



• V1, es la válvula de cierre general de caudal que se encuentra ubicada a la salida del tanque de almacenamiento, esta válvula podría considerarse como una válvula de seguridad de cierre completo del sistema, teniendo precaución de realizar su cierre con la turbina

• Las válvula V2 aísla la turbina, esta válvula sirven para realizar mantenimiento y posibles reparaciones sin comprometer el caudal que abastece a los usuarios finalesencuentra en funcionamiento.

• V3, es la válvula de cierre/aperturapor la red, este sistema de by-de una manera cómoda y segura.

Cabe mencionar que el caudal que circula por la tubería es directo no posee válvulas reductoras, filtros ni ninguna clase de equipo que altere el caudal de alguna manera, solo posee equipos de medición Es igual de importante reseñar que tanto los datos de caudal de ingreso como los de salida son datos reales obtenidos en la planta potabilizadora de Tixán, al ser datos que son propios de la planta no pueden ser manipulados dimotivo será la turbina la que tendrá que adaptarse para la aplicación requerida. Para considerar los límites de trabajo de una turbina, tenemos que tener en cuenta que estos vienen determinados por las especificaciones técnicas de las mismas tanto en como en caudal y altura.



ELECTRÓNICA

Fig. 25 Topología de instalación

V1, es la válvula de cierre general de caudal que se encuentra ubicada a la salida del tanque de almacenamiento, esta válvula podría considerarse como una válvula de seguridad de cierre completo del sistema, teniendo

de realizar su cierre con la turbina apagada. la turbina, esta válvula sirven para realizar mantenimiento y posibles reparaciones sin

comprometer el caudal que abastece a los usuarios finales, al estar V3 cerrada y V1 y V2 abiertas la

, es la válvula de cierre/apertura, cuando V1 y V3 estén abiertas y V2 cerrada el flujo se dirigirá directamente -pass brinda la facilidad de realizar cambios arreglos y mantenimiento

de una manera cómoda y segura.

Cabe mencionar que el caudal que circula por la tubería es directo no posee válvulas reductoras, filtros ni ninguna clase de equipo que altere el caudal de alguna manera, solo posee equipos de medición de caudal ultrasónicos.

Es igual de importante reseñar que tanto los datos de caudal de ingreso como los de salida son datos reales obtenidos en la planta potabilizadora de Tixán, al ser datos que son propios de la planta no pueden ser manipulados dimotivo será la turbina la que tendrá que adaptarse para la aplicación requerida.

Para considerar los límites de trabajo de una turbina, tenemos que tener en cuenta que estos vienen determinados por las las mismas tanto en como en caudal y altura.


ELÉCTRICA Y

V1, es la válvula de cierre general de caudal que se encuentra ubicada a la salida del tanque de almacenamiento, esta válvula podría considerarse como una válvula de seguridad de cierre completo del sistema, teniendo

la turbina, esta válvula sirven para realizar mantenimiento y posibles reparaciones sin , al estar V3 cerrada y V1 y V2 abiertas la turbina se

el flujo se dirigirá directamente pass brinda la facilidad de realizar cambios arreglos y mantenimientos en los equipos

Cabe mencionar que el caudal que circula por la tubería es directo no posee válvulas reductoras, filtros ni ninguna clase de

Es igual de importante reseñar que tanto los datos de caudal de ingreso como los de salida son datos reales obtenidos en la planta potabilizadora de Tixán, al ser datos que son propios de la planta no pueden ser manipulados directamente por tal

Para considerar los límites de trabajo de una turbina, tenemos que tener en cuenta que estos vienen determinados por las



En el estudio de esta topología tenemos que el caudal que circula por la tubería es el que da las condiciones para la maniobra en las válvulas para que se cumpla lo siguiente: Cuando 0 < Q < Qmin.

• Válvula V4 abierta • Válvulas V2 y V3 cerradas, aislando turbina.• Turbina apagada.

Si Qmin < Q < Qmax.

• Válvulas V2 y V3 abiertas • Turbina Operativa. • Válvula V4 cerrada.

Y por ultimo si Q > Qmax

• Válvulas V2 y V3 abiertas • Turbina Operativa. • Válvula V4 abierta, regulando el cauda hacia la turbina.

Como consecuencia el sistema de control debe detectar cuando las condiciones son aptas para que la turbina pueda empezar a generar, la apertura y cierre de las válvulas debe realizarse lentamente para evitar el fenómeno conocido como golpe de ariete que es muy perjudicial para estas aplicaciones, deberá de tenerse siempre la precaución de que el control siempre habrá primero las válvulas V2 y V3, y cerrar lentamente la válvula V4, hasta conseguir una presión adecuada para la turbina, para que pueda entrar en óptimas condiciones y ser conectada para su generación. De la misma manera si el caudal es igual al abrir la válvula V4, y cerrar las Válvulas V2 y V3, las cuales parar Las principales consideraciones a tener en cuenta para la instalación de una turbina en paralelo las detallamos a continuación.

• Se permite derivar todo el caudal por el caudal y presiones a los que están sometidos los equipos de generación.

• Permite el mantenimiento y corrección de fallos de manera más cómoda sin perder el caudal hacia la ciudad.• Se deben disponer de medidores de presión a la entrada y salida de la

17 http://www.atmosferis.com/wp-content/uploads/2012/07/curva



ELECTRÓNICA

Fig. 26 Curva HQ de una Turbina17

En el estudio de esta topología tenemos que el caudal que circula por la tubería es el que da las condiciones para la para que se cumpla lo siguiente:

Válvulas V2 y V3 cerradas, aislando turbina.

Válvula V4 abierta, regulando el cauda hacia la turbina.

Como consecuencia el sistema de control debe detectar cuando las condiciones son aptas para que la turbina pueda empezar a generar, la apertura y cierre de las válvulas debe realizarse lentamente para evitar el fenómeno conocido como

muy perjudicial para estas aplicaciones, deberá de tenerse siempre la precaución de que el control siempre habrá primero las válvulas V2 y V3, y cerrar lentamente la válvula V4, hasta conseguir una presión adecuada para la

ptimas condiciones y ser conectada para su generación.

igual al mínimo requerido por la turbina para generar se le debe desconectar de la red, abrir la válvula V4, y cerrar las Válvulas V2 y V3, las cuales pararán la turbina.

Las principales consideraciones a tener en cuenta para la instalación de una turbina en paralelo las detallamos a

Se permite derivar todo el caudal por cualquiera de las dos secciones de manera mucho más eficiente controlel caudal y presiones a los que están sometidos los equipos de generación. Permite el mantenimiento y corrección de fallos de manera más cómoda sin perder el caudal hacia la ciudad.Se deben disponer de medidores de presión a la entrada y salida de la turbina para permitir el control de la misma

content/uploads/2012/07/curva-turbina-francis.png


ELÉCTRICA Y

En el estudio de esta topología tenemos que el caudal que circula por la tubería es el que da las condiciones para la

Como consecuencia el sistema de control debe detectar cuando las condiciones son aptas para que la turbina pueda empezar a generar, la apertura y cierre de las válvulas debe realizarse lentamente para evitar el fenómeno conocido como

muy perjudicial para estas aplicaciones, deberá de tenerse siempre la precaución de que el control siempre habrá primero las válvulas V2 y V3, y cerrar lentamente la válvula V4, hasta conseguir una presión adecuada para la

debe desconectar de la red,

Las principales consideraciones a tener en cuenta para la instalación de una turbina en paralelo las detallamos a

s dos secciones de manera mucho más eficiente controlando

Permite el mantenimiento y corrección de fallos de manera más cómoda sin perder el caudal hacia la ciudad. turbina para permitir el control de la misma



• Se debe de contar con un caudalimetro en serie al sistema• El control de la misma debe estar realizado por autómatas programables, de preferencia propios del fabricante del

sistema de generación. La regulación de velocidad en los grupos turbogeneradores acoplados a la red eléctrica es indispensable el regulador de velocidad de las turbinas tiene como misión conseguir el equilibrio, en todo momento, entre motor y turbina para mantener sensiblemente igual y para todas las cargas el número de revoluciones que mejor convenga a su funcionamiento. En las centrales pequeñas, como es el caso de estudio del presente documento, por aportar poca potencia a la red eléctrica de distribución en comparación con la potencia total que dicha red alguno a la frecuencia de la red de distribución Por consiguiente, la frecuencia de giro del alternador será por defecto constante y la turbina tendrá que adaptarse a elmejor manera posible, una turbina que no posea sistemafuncionamiento pero con rendimientos peores, y por ello menor potencia, a alejarse del punto óptimo de trabajo.

3.3 DISEÑO DEL SISTEMA D

Para realizar el diseño del sistema de micro generación seapropiada para cada emplazamiento y en base a las consideraciones de los temas antes tratados. Los principales objetivos al momento de desarrollar el

• Realizar el cálculo de pérdidas en la tubería desde la entrada a la instalación hasta la salida a red o a depósito, según sea el caso.

• Obtener la curva parabólica de pérdidas en función del caudal.• Determinar las pérdidas locales entre los valores de ca

instalación. • Seleccionar la turbina más apropiada. Según ca

A continuación se presenta una grafica como ejemplo del rango de acción del fabricante y de diferentes tiposturbinas. En cuanto a caudales y saltos se refiere.

Fig. 27 Intervalos de aplicación para turbinas hidráulicas. (Cortesía de Voith Hydro, Inc.)

18 http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/sel_turbinas/fondos/crite



ELECTRÓNICA

Se debe de contar con un caudalimetro en serie al sistema. El control de la misma debe estar realizado por autómatas programables, de preferencia propios del fabricante del

lación de velocidad en los grupos turbogeneradores acoplados a la red eléctrica es indispensable el regulador de velocidad de las turbinas tiene como misión conseguir el equilibrio, en todo momento, entre motor y turbina para mantener

y para todas las cargas el número de revoluciones que mejor convenga a su funcionamiento.

En las centrales pequeñas, como es el caso de estudio del presente documento, por aportar poca potencia a la red eléctrica de distribución en comparación con la potencia total que dicha red transporta, se adaptará permanentemente y sin esfuerzo

frecuencia de la red de distribución que la arrastrará sin problemas.

Por consiguiente, la frecuencia de giro del alternador será por defecto constante y la turbina tendrá que adaptarse a elna turbina que no posea sistema de regulación producirá potencia dentro de sus límites de

funcionamiento pero con rendimientos peores, y por ello menor potencia, a alejarse del punto óptimo de trabajo.

DISEÑO DEL SISTEMA DE GENERACIÓN HIDRÁUL ICO.

sistema de micro generación se desarrollará una metodología para seleccionar la turbina apropiada para cada emplazamiento y en base a las consideraciones de los temas antes tratados.

vos al momento de desarrollar el estudio son:

Realizar el cálculo de pérdidas en la tubería desde la entrada a la instalación hasta la salida a red o a depósito,

Obtener la curva parabólica de pérdidas en función del caudal. Determinar las pérdidas locales entre los valores de caudal máximo y de caudal mínimo circulante por la

Seleccionar la turbina más apropiada. Según caudal y aprovechamiento de salto.

A continuación se presenta una grafica como ejemplo del rango de acción del fabricante y de diferentes tiposturbinas. En cuanto a caudales y saltos se refiere.

Intervalos de aplicación para turbinas hidráulicas. (Cortesía de Voith Hydro, Inc.)18

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/sel_turbinas/fondos/crite


ELÉCTRICA Y

El control de la misma debe estar realizado por autómatas programables, de preferencia propios del fabricante del

lación de velocidad en los grupos turbogeneradores acoplados a la red eléctrica es indispensable el regulador de velocidad de las turbinas tiene como misión conseguir el equilibrio, en todo momento, entre motor y turbina para mantener

y para todas las cargas el número de revoluciones que mejor convenga a su funcionamiento.

En las centrales pequeñas, como es el caso de estudio del presente documento, por aportar poca potencia a la red eléctrica , se adaptará permanentemente y sin esfuerzo

Por consiguiente, la frecuencia de giro del alternador será por defecto constante y la turbina tendrá que adaptarse a ella de la de regulación producirá potencia dentro de sus límites de

funcionamiento pero con rendimientos peores, y por ello menor potencia, a alejarse del punto óptimo de trabajo.

ICO.

desarrollará una metodología para seleccionar la turbina

Realizar el cálculo de pérdidas en la tubería desde la entrada a la instalación hasta la salida a red o a depósito,

udal máximo y de caudal mínimo circulante por la

A continuación se presenta una grafica como ejemplo del rango de acción del fabricante y de diferentes tipos de micro

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/sel_turbinas/fondos/criterios.htm



TIPO DE TURBINA

Salto neto H(m)

Caudal Q(l/s)

Diámetro exterior del rodete (m)

Potencia en el eje (KW)

En la tabla anterior podemos observar llevar a cabo una selección de turbina, es muy importante analizar el equipo que mejor se ajusta a las necesidades del proyecto para garantizar un óptimo rendimiento



ELECTRÓNICA

Fig. 28 Campos de acción de turbinas (4)

TABLA VII

RANGOS PARA TURBINAS.

KAPLAN reacción/axial

FRANCIS reacción/diagonal

PELTON acción

2 a 30 2 a 150 20 a 500

500 a 25000 50 a 10000 20 a 2000

Diámetro exterior del 1,0 a 10,5 0,35 a 7,65 0,36 a 5,2

hasta 2000 hasta 2000 hasta 2000

En la tabla anterior podemos observar los rangos de acción para los diversos parámetros a ser analizados al momento de llevar a cabo una selección de turbina, es muy importante analizar el equipo que mejor se ajusta a las necesidades del

garantizar un óptimo rendimiento de los equipos al momento de generar energía eléctrica.


ELÉCTRICA Y

PELTON

os rangos de acción para los diversos parámetros a ser analizados al momento de llevar a cabo una selección de turbina, es muy importante analizar el equipo que mejor se ajusta a las necesidades del

ipos al momento de generar energía eléctrica.



3.3.1 CÁLCULOS. En este apartado lo que se busca es dimensionar y seleccionar la turbina más apropiada papérdidas dentro de las tuberías y en los componentes de mismos diámetros y más importante aúque el caudal completo atraviese esta sección, las pérdidas que se encuentran en codos ytienen sus constantes de pérdidas que al momento de realizar la sumatoria de las mismas no se consideran como un aspecto importante que pudiese afectar el caudal que circula por la tubería sin olvidar que este sistema noni ningún otro equipamiento para reducir caudal o presión dentro de las mismas, es decir no se busca regular el caudal dagua de ninguna manera aguas abajo de la planta Para la elección de la turbina tenemos que tener en cuenta los caudales que se manejan en el proyecto. Una de las principales condiciones para la elaboración de este estudio se da por el caudal promedio de la planta, ya que por tratarse deuna potabilizadora que abastece alrededor del 40% ddisminuciones ni alzas abruptas que puedan llegar a extremos en el diseño del sistema de generación. En la visita a la planta potabilizadora se logranteriores el sistema escada que maneja la planta, posee ereportes de estos, para un mejor análisisse dio el siguiente proceso de análisis:

• Los datos de caudales son tomados cada media hora y una hora en los diferentes reportes diariosescada.

• Se calcula el valor medio diarpor sensores ultrasónicos.

• Los caudales medios diarios se los clasifica mensualmente A continuación se muestran las curvas de caudales medios diarios generales del tiempo total muestreadolas gráficas por años y por caudales clasificados realizando un estudio de las dos salidas su potencial de generación.

3.3.1.1 Salida Cuenca.

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

1 4 7 10 13 16 19 22 2528

CAUDAL PROMEDIO 2011 SALIDA CUENCA



ELECTRÓNICA

En este apartado lo que se busca es dimensionar y seleccionar la turbina más apropiada para el proyecto, el estudio de rdidas dentro de las tuberías y en los componentes de las mismas se los considera nulos por tratarse de equipos de los

y más importante aún la corta distancia desde los tanques de almacenamiento hacia el proyecto,que el caudal completo atraviese esta sección, las pérdidas que se encuentran en codos y válvulas hasta llegar a la turbina tienen sus constantes de pérdidas que al momento de realizar la sumatoria de las mismas no se consideran como un aspecto importante que pudiese afectar el caudal que circula por la tubería sin olvidar que este sistema no utiliza válvulas reductoras ni ningún otro equipamiento para reducir caudal o presión dentro de las mismas, es decir no se busca regular el caudal d

de la planta de tratamiento.

mos que tener en cuenta los caudales que se manejan en el proyecto. Una de las principales condiciones para la elaboración de este estudio se da por el caudal promedio de la planta, ya que por tratarse deuna potabilizadora que abastece alrededor del 40% de la ciudad de Cuenca, posee un flujo constante de agua no presenta disminuciones ni alzas abruptas que puedan llegar a extremos en el diseño del sistema de generación.

la visita a la planta potabilizadora se logró recabar información concerniente a los años 2011a escada que maneja la planta, posee en su base de datos como historiales, sin dar la opción de generar

para un mejor análisis de un período más prolongado, en los años que se logró obtener los datos de caudales

Los datos de caudales son tomados cada media hora y una hora en los diferentes reportes diarios

Se calcula el valor medio diario de caudal de todas las muestras en el lapso de 24 horas. Los datos son tomados

Los caudales medios diarios se los clasifica mensualmente y ordenados por años para su estudio en forma global.

s curvas de caudales medios diarios generales del tiempo total muestreadoficas por años y por caudales clasificados realizando un estudio de las dos salidas más grandes que posee esta planta

Fig. 29 Caudales promedio último trimestre 2011.

2831 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 8891



ELÉCTRICA Y

ra el proyecto, el estudio de nulos por tratarse de equipos de los

n la corta distancia desde los tanques de almacenamiento hacia el proyecto, se busca válvulas hasta llegar a la turbina

tienen sus constantes de pérdidas que al momento de realizar la sumatoria de las mismas no se consideran como un aspecto utiliza válvulas reductoras

ni ningún otro equipamiento para reducir caudal o presión dentro de las mismas, es decir no se busca regular el caudal de

mos que tener en cuenta los caudales que se manejan en el proyecto. Una de las principales condiciones para la elaboración de este estudio se da por el caudal promedio de la planta, ya que por tratarse de

e la ciudad de Cuenca, posee un flujo constante de agua no presenta

recabar información concerniente a los años 2011, 2012 y 2013, años n su base de datos como historiales, sin dar la opción de generar

obtener los datos de caudales

Los datos de caudales son tomados cada media hora y una hora en los diferentes reportes diarios del sistema

io de caudal de todas las muestras en el lapso de 24 horas. Los datos son tomados

para su estudio en forma global.

s curvas de caudales medios diarios generales del tiempo total muestreado distribuidos en grandes que posee esta planta y

91

CAUDAL



En estas gráficas podemos apreciar que el caudal a la salida de la planta potabilizadora de Tixán es muy estable en el tiempo, además se puede observar la curva de caudales clasificados la cual nos indica el porcentaje de días en que el caudal mínimo no se cumple en el período de tiempo evaluado.

En esta curva podemos apreciar que existe un 97% de ser superado el caudal mínimo, y un 0.1% de probabilidades de superarse el caudal máximo, de esta manera podemos dapotabilizadora de Tixán es muy estable con un caudal que beneficia a la generación

0100200300400500600

1 12

23

34

45

56

67

78

89

100

111

CAUDALES PROMEDIO 2012 SALIDA CUENCA

0

100

200

300

400

500

1 3 5 7 9 11 13 1517


0

100

200

300

400

500

600

0,1

3,4

6,7

10,

01

3,3

16,

61

9,9

23,

22

6,5

29,

7

Curva de caudales clasificados salida Cuenca



ELECTRÓNICA

Fig. 30 Caudales promedio año 2012.

Fig. 31 Caudales promedio enero-febrero 2013

apreciar que el caudal a la salida de la planta potabilizadora de Tixán es muy estable en el tiempo, además se puede observar la curva de caudales clasificados la cual nos indica el porcentaje de días en que el caudal

iempo evaluado.

Fig. 32 Curva de caudales clasificados.

En esta curva podemos apreciar que existe un 97% de ser superado el caudal mínimo, y un 0.1% de probabilidades de superarse el caudal máximo, de esta manera podemos darnos cuenta que el caudal de la salida Cuenca de la planta potabilizadora de Tixán es muy estable con un caudal que beneficia a la generación.

111

122

133

144

155

166

177

188

199

210

221

232

243

254

265

276

287

298

309

320

331

342

353

CAUDALES PROMEDIO 2012 SALIDA CUENCA

1719 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59


29,

73

3,0

36,

33

9,6

42,

94

6,2

49,

55

2,8

56,

15

9,4

62,

76

6,0

69,

37

2,6

75,

97

9,2

82,

58

5,8

89,

19

2,3

95,

69

8,9

Curva de caudales clasificados salida Cuenca


ELÉCTRICA Y

apreciar que el caudal a la salida de la planta potabilizadora de Tixán es muy estable en el tiempo, además se puede observar la curva de caudales clasificados la cual nos indica el porcentaje de días en que el caudal

En esta curva podemos apreciar que existe un 97% de ser superado el caudal mínimo, y un 0.1% de probabilidades de rnos cuenta que el caudal de la salida Cuenca de la planta

353

364

Caudales

CAUDAL

Curva de caudales clasificados



De los valores tabulados mediantes hojas de cálculo tenemos: Y si tenemos un salto neto H (m) de 8m, Francis.

C

VELOCIDAD ESPECIFICA Ns

5 a 30

30 a 50

50 a 100

100 a 200

200 a 300

300 a 500

más de 500

19 http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/sel_turbinas/fondos/criterios.htm



ELECTRÓNICA

De los valores tabulados mediantes hojas de cálculo tenemos:

m) de 8m, podemos decir que la turbina que más se acopla a nuestros requerimientos es una

TABLA VIII CRITERIOS DE SELECCIÓN DE TURBINAS 19

VELOCIDAD ESPECIFICA Ns TIPO DE TURBINA

5 a 30 Pelton con un inyector

30 a 50 Pelton con varios inyectores

50 a 100 Francis lenta

100 a 200 Francis normal

200 a 300 Francis rápida

300 a 500 Francis doble gemela rápida o express

más de 500 KAPLAN o hélice

TABLA IX

VALORES TABULADOS SALIDA CUENCA

Q (l/s)

372,14 Caudal Promedio

509,22 Caudal Max

233,81 Caudal Min

335,82 Caudal moda



ELÉCTRICA Y

podemos decir que la turbina que más se acopla a nuestros requerimientos es una




La mejor opción de turbina deberá ser aquella que admite variación de caudales y saltos teniendo en cuenta laspequeñas que se presentan en el caudal a lo largo de las diferentes horas del día, una turbina Francis típica consta de un distribuidor, generalmente de tipo Flink, mecanismo de cierre, un rodete de alabes fijos y un tubo de aspiración a su sa Ahora procedemos a calcular el caudal de equipamiento.

srmedioe QQQ −=

Como es una tubería cerrada de agua potable tenemos que

Por lo tanto.

medioe QQ =

Tenemos que el caudal equivalente es:

slQe 350=

Caudal mínimo técnico:

35.035.0 ×=MTQ

smQMT

3122.0≈

Caudal nominal promedio:

optimo

medion

QQ

%=

70.0

350 sl

Qn =

0100200300400500600

Caudal Promedio

Caudales Salida Cuenca



ELECTRÓNICA

Fig. 33 Caudales Salida Cuenca

La mejor opción de turbina deberá ser aquella que admite variación de caudales y saltos teniendo en cuenta laspequeñas que se presentan en el caudal a lo largo de las diferentes horas del día, una turbina Francis típica consta de un distribuidor, generalmente de tipo Flink, mecanismo de cierre, un rodete de alabes fijos y un tubo de aspiración a su sa

Ahora procedemos a calcular el caudal de equipamiento.

Como es una tubería cerrada de agua potable tenemos que 0=srQ


Caudal Promedio

Caudal Max Caudal Min Caudal moda




ELÉCTRICA Y

La mejor opción de turbina deberá ser aquella que admite variación de caudales y saltos teniendo en cuenta las variaciones pequeñas que se presentan en el caudal a lo largo de las diferentes horas del día, una turbina Francis típica consta de un distribuidor, generalmente de tipo Flink, mecanismo de cierre, un rodete de alabes fijos y un tubo de aspiración a su salida.



slQn 500≈

Entonces procedemos a calcular la potencia aproximada:

neinst HQP ××= 8

45.08 ××=instP

KWPinst 16≈

Además el generador asíncrono tiene tres pares de polos lo que implica una velocidad de giro en el eje de 1000 rpm obtenemos una para la turbina

2

5H

Pnns ×=

2

58

161000×=sn

rpmns 297≈

TURBINA “PROMEDIO” FRANCIS EXPRESS El rendimiento de las turbinas Francis en el punto óptimo o punto de diseño, que es el de un 80% del caudal nominal, es aproximadamente del 90%. Este tipo de turbinas permite variaciones entre 120% y un 60% del salto neto nominal, lo cual amplía el rango de fun Una constante de cálculo que también se podría usar en el diseño rendimientos en los distintos procesos de transformación de la energía. la turbina (70%), del generador (80%) y del sistema de transmisión mecánica (90%). la baja, vistas las restricciones económicas y tecnológicas en las que se va a desarrollar el proyecto, como se aprecia, frente a la fórmula de la potencia hidráulica, se podría decir que el rendimiento general podría ser del 50%. Es común ver en algunos manuales de micro turbinas la misma fórmula pero con un valor de constante mayor (6 ó 7), consideramos que un rendimiento del 60% es suficiente cuando se trata de tecnología, priorizamos la confiabilidad y durabilidad de los equipos antes que el alto rendimiento. De esta manera la turbina generará potencia con un rendimiento este caudal se presenta continuamente. Se puede realizar el estudio de una turbina a modo dmanera tendremos lo siguiente: El caudal moda es el caudal que másde 335.82 l/s, de esta manera se tiene:



ELECTRÓNICA


Además el generador asíncrono tiene tres pares de polos lo que implica una velocidad de giro en el eje de 1000 rpm

FRANCIS EXPRESS o FLUJO CRUZADO CON Qn = 437 l/s Y Hn

El rendimiento de las turbinas Francis en el punto óptimo o punto de diseño, que es el de un 80% del caudal nominal, es aproximadamente del 90%. Este tipo de turbinas permite variaciones entre el 105% y el 40% del caudal nominal y entre un 120% y un 60% del salto neto nominal, lo cual amplía el rango de funcionamiento cuantitativamente.

que también se podría usar en el diseño de un sistema de generación es el "5" rendimientos en los distintos procesos de transformación de la energía. Está contemplado en esta constante el rendimiento de la turbina (70%), del generador (80%) y del sistema de transmisión mecánica (90%). Por lo tanto los rendimientos tomados a

económicas y tecnológicas en las que se va a desarrollar el proyecto, como se aprecia, frente a la fórmula de la potencia hidráulica, se podría decir que el rendimiento general podría ser del 50%.

Es común ver en algunos manuales de micro turbinas la misma fórmula pero con un valor de constante mayor (6 ó 7), consideramos que un rendimiento del 60% es suficiente cuando se trata de una micro turbina construida localmente y sin alta

riorizamos la confiabilidad y durabilidad de los equipos antes que el alto rendimiento.

potencia con un rendimiento óptimo del 90% durante la mayor parte del tiempo ya que

una turbina a modo de ejemplo utilizando el caudal moda y caudal promedio, de esta

más se repite en el muestreo tomado en el período de tiempo, para n


ELÉCTRICA Y


CON Qn = 437 l/s Y Hn 4m

El rendimiento de las turbinas Francis en el punto óptimo o punto de diseño, que es el de un 80% del caudal nominal, es el 105% y el 40% del caudal nominal y entre un

es el "5" que incluye los constante el rendimiento de

rendimientos tomados a económicas y tecnológicas en las que se va a desarrollar el proyecto, como se aprecia, frente a

Es común ver en algunos manuales de micro turbinas la misma fórmula pero con un valor de constante mayor (6 ó 7), micro turbina construida localmente y sin alta

ptimo del 90% durante la mayor parte del tiempo ya que

e ejemplo utilizando el caudal moda y caudal promedio, de esta

odo de tiempo, para nuestro caso este será



%60moda

n

QQ =

%60

336=nQ

slQn 560=

nnninst HQgpP η××××=

El rendimiento del generador se estima en un 75%.

75.0456.08.91 ××××=instP

kwPinst 16≈

2

5

n

insts

H

Pnn ×=

2

58

161000×=sn

rpmns 297≈

TURBINA “MODA” FRANCIS EXPRESS 3.3.1.2 Salida Ricaurte 1.

Ahora para nuestro estudio realizaremos el análisis de la salida Ricaurte 1, que tiempo, consta de una tubería metálica de 400mm de diámetro. A continuación se muestran las curvas de caudales del per



ELECTRÓNICA

El rendimiento del generador se estima en un 75%.

75

TURBINA “MODA” FRANCIS EXPRESS O FLUJO CRUZADO CON Qn = 420 l/s Y Hn

.

Ahora para nuestro estudio realizaremos el análisis de la salida Ricaurte 1, que fue evaluada durante el mismo períde 400mm de diámetro.

A continuación se muestran las curvas de caudales del período de muestreo:


ELÉCTRICA Y

CON Qn = 420 l/s Y Hn 4m

e evaluada durante el mismo período de



Fig.

0

50

100

150

200

1 4 7 101316192225

CAUDAL PROMEDIO SALIDA RICAURTE 2011

0

50

100

150

200

1 14

27

40

53

66

79

92

10

5


0

50

100

150

200

1 3 5 7 9 11 13 1517




ELECTRÓNICA

Fig. 34 Caudales promedio del último trimestre 2011

Fig. 35 Caudales promedio año 2012

Fig. 36 Caudales promedio enero - febrero 2013

2528313437404346495255586164677073767982858891


10

51

18

13

11

44

15

71

70

18

31

96

20

92

22

23

52

48

26

12

74

28

73

00

31

33

26

33

93

52

36

5


1719 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59



ELÉCTRICA Y

CAUDAL

Caudales

CAUDAL



Y se muestra a continuación la curva de caudales clasificados

Fig.

V

Ahora que se obtuvo las curvas de caudales y valores promedio, máximo, mínimo, y moda que se manejan a la salida de la tubería Ricaurte 1, procedemos a calcular el caudal de equipamiento.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0,1

3,4

6,7

10,0

13,3

16,6

19,9

23,2

26,5

29,7

Curva de caudales clasificados salida Ricaurte

020406080

100120140160

Caudal Promedio



ELECTRÓNICA

Y se muestra a continuación la curva de caudales clasificados comprendidos en todo el período de muestreo:

Fig. 37 Curva de caudales clasificados salida Ricaurte

TABLA X VALORES DE CAUDAL SALIDA RICAURTE 1

Q (l/s)

134,20 Caudal Promedio

148,37 Caudal Max

13,33 Caudal Min

135,65 Caudal moda

Fig. 38 Caudales salida Ricaurte.

que se obtuvo las curvas de caudales y valores promedio, máximo, mínimo, y moda que se manejan a la salida de la procedemos a calcular el caudal de equipamiento.

29,7

33,0

36,3

39,6

42,9

46,2

49,5

52,8

56,1

59,4

62,7

66,0

69,3

72,6

75,9

79,2

82,5

85,8

89,1

92,3

95,6

98,9

Curva de caudales clasificados salida Ricaurte

Caudal Promedio

Caudal Max Caudal Min Caudal moda

Caudal Salida Ricaurte

Caudal Salida Ricaurte


ELÉCTRICA Y

odo de muestreo:

que se obtuvo las curvas de caudales y valores promedio, máximo, mínimo, y moda que se manejan a la salida de la

Curva de caudales clasificados



srmedioe QQQ −=

Como ya se analizó anteriormente es una tubería cerrada que no posee caudal de servidumbre

Por lo tanto

medioe QQ =


slQe 134=

Caudal mínimo técnico:

35.0134.0 ×=MTQ

smQMT

3047.0≈

Caudal nominal promedio.

optimo

medion

QQ

%=

70.0

134 sl

Qn =

slQn 191≈


neinst HQP ××= 8

4191.08 ××=instP

KWPinst 7≈

Además el generador asíncrono tiene tres pares de polos lo que implica una velocidad de giro en el eje de 1000 rpm obtenemos una para la turbina

2

5H

Pnns ×=



ELECTRÓNICA

anteriormente es una tubería cerrada que no posee caudal de servidumbre =srQ





ELÉCTRICA Y

0=




2

58

71000×=sn

rpmns 196≈

TURBINA “PROMEDIO” FRANCIS RÁPIDA CON Qn = 134 l/s Y Hn 8m Ahora realizaremos nuevamente los cálculos con el manera se tiene:

%60moda

n

QQ =

%60

136=nQ

slQn 226=

nnninst HQgpP η××××=

75.04226.08.91 ××××=instP

kwPinst 7≈

2

5

n

insts

H

Pnn ×=

2

58

101000×=sn

rpmns 196≈

TURBINA “MODA” 3.3.2 DIAGRAMAS. Se puede observar el diagrama de empANEXO 4.

3.3.3 BREVE DESCRIPCIÓN DE EQUIPAMIENTO A Como parte del equipamiento básico a utilizar enconforman ya que en general estos sistemas son de tipo modular que vienen en un solo conjunto.



ELECTRÓNICA

TURBINA “PROMEDIO” FRANCIS RÁPIDA CON Qn = 134 l/s Y Hn 8m

nuevamente los cálculos con el caudal moda, para la salida Ricaurte 1, este será de

75

“MODA” FRANCIS RÁPIDA CON Qn = 170 l/s Y Hn 8m

Se puede observar el diagrama de emplazamiento del equipo junto con su distribución en el plano que se encuentra en el

BREVE DESCRIPCIÓN DE EQUIPAMIENTO A UTILIZAR.

Como parte del equipamiento básico a utilizar en las centrales de pequeña potencia se puede citar las partes básicas que lo conforman ya que en general estos sistemas son de tipo modular que vienen en un solo conjunto.


ELÉCTRICA Y

TURBINA “PROMEDIO” FRANCIS RÁPIDA CON Qn = 134 l/s Y Hn 8m.

este será de 136 l/s, de esta

FRANCIS RÁPIDA CON Qn = 170 l/s Y Hn 8m

con su distribución en el plano que se encuentra en el

las centrales de pequeña potencia se puede citar las partes básicas que lo



3.3.3.1 Generador. El generador está estrechamente ligado a los recursos diproyectos de generación en pequeña escala es recomendable la elección de generadores asíncronos, y su elección es fundamental y hay que tener en cuenta los detalles constructivos y de rendimiento, su principal problema se da con la regulación y estabilidad de tensión y no son adecuados para el arranque de motores de inducción que sus potencias exla mitad de la potencia del generador. Para centrales micro hidráulicas los fabricantes de las turbinas ya diseñan los generadores en bloque junto a las turbinas como un grupo turbogenerador, de tal modo que se logran abaratar costos.

3.3.3.2 Batería de Condensadores. Las baterías de condensadores son equipos que sirven para reducir considerablemente la demanda de energía reactiva de la red por su naturaleza capacitiva, estabilizan y mejoran la calidad del suministro eléctrico optimizandorendimiento de la instalación, corrige el factor de potencia evitando costos en la facturación por penalización por la energíreactiva. Se instalan en paralelo a la salida del transformador antes de la conexión con la empresa distri

20http://www.construmatica.com/construpedia/images/f/fb/Turbina_y_generador_de_una_C_Hidroel%C3%A9ctrica.JPG



ELECTRÓNICA

estrechamente ligado a los recursos disponibles y la demanda a la cual debemos abastecer, para proyectos de generación en pequeña escala es recomendable la elección de generadores asíncronos, y su elección es

n cuenta los detalles constructivos y de rendimiento, su principal problema se da con la regulación y estabilidad de tensión y no son adecuados para el arranque de motores de inducción que sus potencias ex

los fabricantes de las turbinas ya diseñan los generadores en bloque junto a las turbinas como un grupo turbogenerador, de tal modo que se logran abaratar costos.

Fig. 39 Turbogenerador20

Batería de Condensadores.

Las baterías de condensadores son equipos que sirven para reducir considerablemente la demanda de energía reactiva de la red por su naturaleza capacitiva, estabilizan y mejoran la calidad del suministro eléctrico optimizando el dimensionamiento y rendimiento de la instalación, corrige el factor de potencia evitando costos en la facturación por penalización por la energí

Se instalan en paralelo a la salida del transformador antes de la conexión con la empresa distribuidora.

tp://www.construmatica.com/construpedia/images/f/fb/Turbina_y_generador_de_una_C_Hidroel%C3%A9ct


ELÉCTRICA Y

debemos abastecer, para proyectos de generación en pequeña escala es recomendable la elección de generadores asíncronos, y su elección es

n cuenta los detalles constructivos y de rendimiento, su principal problema se da con la regulación y estabilidad de tensión y no son adecuados para el arranque de motores de inducción que sus potencias excedan a

los fabricantes de las turbinas ya diseñan los generadores en bloque junto a las turbinas

Las baterías de condensadores son equipos que sirven para reducir considerablemente la demanda de energía reactiva de la el dimensionamiento y

rendimiento de la instalación, corrige el factor de potencia evitando costos en la facturación por penalización por la energía

tp://www.construmatica.com/construpedia/images/f/fb/Turbina_y_generador_de_una_C_Hidroel%C3%A9ct



3.3.3.3 Centros de Transformación. Son equipos que se encargan de cambiar la tensión de entrada en otra distinta a la salida ya sea elevándola o disminuyéndola, estas máquinas se usan empresa distribuidora para su venta.

3.3.3.4 Tableros de Control.

Estos equipos generalmente modulares sirven para autómatas programables dependiendo la configuración y funcionamiento de cada microcentral ya que se podría decir que en estos niveles de generación ninguna microcentral es igual a otra en funcion La empresa CINK fabricante de equipos de tuberías de agua potable es la proveedora del equipo para el estudio, mediante la web se pudo contactar con la empresa y desde allí nuestros requerimientos fueron trasladados hacia la Ing. Portugal y América Latina, la cual se encuentra domiciliada en la establecer contacto vía telefónica y por correos información de caudales, diámetros de tuberíasanálisis del equipo que cumpla las condiciones requeridas para los equipos que se podrían utilizar para el

21 http://metalandesperu.com/archivos/imgm/m3correctorfpc.jpg22 http://www.electricidadortega.es/servicios/showProd/14



ELECTRÓNICA

Fig. 40 Bancos de Condensadores21

Centros de Transformación.

Son equipos que se encargan de cambiar la tensión de entrada en otra distinta a la salida ya sea elevándola o quinas se usan regularmente cuando la generadora se conecta a la red de media tensión de la

Fig. 41 Centros de transformación22

Tableros de Control.

Estos equipos generalmente modulares sirven para gobernar todos los equipos de manera automática por medio de autómatas programables dependiendo la configuración y funcionamiento de cada microcentral ya que se podría decir que en estos niveles de generación ninguna microcentral es igual a otra en funcionamiento.

La empresa CINK fabricante de equipos de generación hidroeléctrica a nivel mundial con experiencia en de agua potable es la proveedora del equipo para el estudio, mediante la web se pudo contactar con la empresa y

nuestros requerimientos fueron trasladados hacia la Ing. Gabriela König, Directora Comercial para: Latina, la cual se encuentra domiciliada en la república de Chile hasta marzo del 2014, se logr

y por correos electrónico ([email protected] )en los cuales se le entregtuberías saltos, condiciones de diseño y estructura del proyecto de

del equipo que cumpla las condiciones requeridas para los equipos que se podrían utilizar para el

http://metalandesperu.com/archivos/imgm/m3correctorfpc.jpg http://www.electricidadortega.es/servicios/showProd/14


ELÉCTRICA Y

Son equipos que se encargan de cambiar la tensión de entrada en otra distinta a la salida ya sea elevándola o de media tensión de la

gobernar todos los equipos de manera automática por medio de autómatas programables dependiendo la configuración y funcionamiento de cada microcentral ya que se podría decir que en

a nivel mundial con experiencia en generación en de agua potable es la proveedora del equipo para el estudio, mediante la web se pudo contactar con la empresa y

, Directora Comercial para: España, de Chile hasta marzo del 2014, se logró

en los cuales se le entregó la el proyecto de generación, para el

del equipo que cumpla las condiciones requeridas para los equipos que se podrían utilizar para el diseño, la empresa



CINK recomienda el uso de una turbina Cross para el funcionamiento mixto (en isla o con la red) exige un generador usar para estas potencias, haciendo énfasiscontar con una válvula principal para el El transporte y los servicios de puesta en marcha estos costos no varían en gran proporción El costo es de aproximadamente. 100.000generador y sistema de control automático, transporte y puesta en marchaentre salto y caudal sumado el costo de los equipos del sistema de generación y control ya que una turbina de esta potencia debería costar (para conexión a la red, un salto más al Se solicitó una propuesta formal para poderla incluir en este estudio como un anexopositiva ya que es un precio aproximado a la realidad y solo pudiera entregar una propuesta formal realizando una visita con un grupo de ingenieros para evaluar la magnitud del proyectorecopilaron con las conversaciones se encuentran en el

Fig. 42

Fig.

23 Pdf catalogo de equipos CINK. 24 Pdf catalogo de equipos CINK.



ELECTRÓNICA

CINK recomienda el uso de una turbina Cross Flor o flujo cruzado que se debe emplazar en el lugar, para el funcionamiento mixto (en isla o con la red) exige un generador síncrono, más caro que los asíncronos que se suele

énfasis que por consiguiente el sistema control es más caro tambiéncontar con una válvula principal para el bypass.

de puesta en marcha también son de un alto valor en proporción al precio del equipoproporción, así se tratase de un equipo de mayores dimensiones y prestaciones.

El costo es de aproximadamente. 100.000€ ($136.420) para una turbina Crossflow de 23kW, acoplamientos,generador y sistema de control automático, transporte y puesta en marcha. Es un costo elevado por la desproporcionalidad entre salto y caudal sumado el costo de los equipos del sistema de generación y control ya que Gabriela König expresa que

turbina de esta potencia debería costar (para conexión a la red, un salto más alto en proporción) no más que la mitad

una propuesta formal para poderla incluir en este estudio como un anexo, pero no se obtuvo unapositiva ya que es un precio aproximado a la realidad y solo pudiera entregar una propuesta formal realizando una visita con un grupo de ingenieros para evaluar la magnitud del proyecto de una manera exacta, los catálogos

ilaron con las conversaciones se encuentran en el ANEXO 1.

42 Distribución de equipos de generación empresa CINK.23

Fig. 43 Instalación de sistema de micro generación CINK. 24


ELÉCTRICA Y

ar, además la regulación , más caro que los asíncronos que se suele

también, que se tiene que

en proporción al precio del equipo, además de un equipo de mayores dimensiones y prestaciones.

acoplamientos, válvula, . Es un costo elevado por la desproporcionalidad

Gabriela König expresa que to en proporción) no más que la mitad.

, pero no se obtuvo una respuesta positiva ya que es un precio aproximado a la realidad y solo pudiera entregar una propuesta formal realizando una visita con

catálogos de equipos que se



4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1 VENTAJAS. Las pequeñas centrales hidroeléctricas iniciaron su desarrollo y expansión a principios del siglo XX, su principal característica y ventaja a la vez es que se trata de tecnologías sencillas, de fácil adaptaciónlugares en los que se los utiliza, asimismo estos equipos poseen un mayoría de mini, micro y pico centrales se las encuentra en bloque turbina.abaratar costos, otro tema muy importante es su mmuy viables para poblaciones remotas que tienen recursos hídricos adecuados o para autoconsumo de empresas e instituciones que se pueden beneficiar de esta microcentrales son:

• Que no requiere combustibles energía eléctrica.

• Al ser limpia no contamina el agua ni el aire.• Se puede combinar con otros beneficios como puede ser canales de riego, suministro para agua, etc.• Las obras complementarias de ingeniería para aprove

considerable. • Los costos de operación y mantenimiento son bajos.• Tecnologías mucho más amigables y se adaptan a los requerimientos

Para el caso de este estudio se tiene un conducto cerrado de caudal constante en el cual se pretende abastezca a la propia planta haciéndola autónoma, no se alteraría el medio ambiente de ninguna manerapara la implementación se los realiza de manera interna, aislándola de cualquier factor externo que pueda perjudicar su correcto funcionamiento.

4.2 DESVENTAJAS. En el caso particular de este estudio la mayor desventaja que se presenta es el tipo de generar energía eléctrica con un caudal de agua potable, esto conlleva a que se debe tener mucho cuidado con la implementación y tipo de turbina a usarse ya que no se desea contaminar el agua que es para consumo humanocontrario se busca optimizar y aprovechar este caudal en movimiento.específica para este tipo de aplicaciones, dando como resultado que las opciones de fabricantes de estos equipos disminuyan notablemente encareciendo el costo del proyecto.

• Disponer de recursos hídricos suficientes• La generación de energía puede fluctuar según los caudales ya sea por estaciones o épocas del año.• Le energía generada no es una energía almacenable.• El coste de las pequeñas centrales es elevado, y la recuperación de la inversión es muy lenta a menos de que se

realice la venta de la energía generada excedente en el caso de haberla.

4.3 FACTIBILIDAD ECONÓMI En la presente investigación se ha selecciexplicó en el capitulo anterior, y para determinar la viabilidad para la implementacide rentabilidad económica, para ello se realizar

• Comparación de la inversión realizada con los flujos de caja que se obtendrían con la generación de la turbina.• Determinación, con estos datos, de los índices económicos más signi

finalizar con el estudio de rentabilidad objeto de la viabilidad económica del proyecto.



ELECTRÓNICA

RESULTADOS

Las pequeñas centrales hidroeléctricas iniciaron su desarrollo y expansión a principios del siglo XX, su principal característica y ventaja a la vez es que se trata de tecnologías sencillas, de fácil adaptación e instalación en

mismo estos equipos poseen un reducido costo de operación y mantenimiento mayoría de mini, micro y pico centrales se las encuentra en bloque turbina.-generador de esta manera incluso se consiguabaratar costos, otro tema muy importante es su moderado o nulo impacto ambiental y larga vida útil, h

remotas que tienen recursos hídricos adecuados o para autoconsumo de empresas e instituciones que se pueden beneficiar de esta tecnología, resumiendo podríamos decir que las principales ventajas de la

o requiere combustibles fósiles para su funcionamiento, más bien utiliza una fuente limpia para generación de

Al ser limpia no contamina el agua ni el aire. Se puede combinar con otros beneficios como puede ser canales de riego, suministro para agua, etc.

complementarias de ingeniería para aprovechar los recursos no son muy costosas y tienen una duración

Los costos de operación y mantenimiento son bajos. s amigables y se adaptan a los requerimientos de la generación.

Para el caso de este estudio se tiene un conducto cerrado de caudal constante en el cual se pretende realizar generación que a la propia planta haciéndola autónoma, no se alteraría el medio ambiente de ninguna manera

implementación se los realiza de manera interna, aislándola de cualquier factor externo que pueda perjudicar su

En el caso particular de este estudio la mayor desventaja que se presenta es el tipo de turbina a usar ya que se trata de generar energía eléctrica con un caudal de agua potable, esto conlleva a que se debe tener mucho cuidado con la

a usarse ya que no se desea contaminar el agua que es para consumo humanoontrario se busca optimizar y aprovechar este caudal en movimiento. La turbina debe de ser de construcción especial y

específica para este tipo de aplicaciones, dando como resultado que las opciones de fabricantes de estos equipos disminuyan el costo del proyecto.

Disponer de recursos hídricos suficientes para que la generación de energía eléctrica sea rentable.La generación de energía puede fluctuar según los caudales ya sea por estaciones o épocas del año.

no es una energía almacenable. El coste de las pequeñas centrales es elevado, y la recuperación de la inversión es muy lenta a menos de que se

la venta de la energía generada excedente en el caso de haberla.

FACTIBILIDAD ECONÓMI CA esente investigación se ha seleccionado una turbina de flujo cruzado como recomendación del fabricante

explicó en el capitulo anterior, y para determinar la viabilidad para la implementación de dicha turbina se elaboraráde rentabilidad económica, para ello se realizará lo siguiente:

Comparación de la inversión realizada con los flujos de caja que se obtendrían con la generación de la turbina.Determinación, con estos datos, de los índices económicos más significativos (Pay- Back, VAN y TIR) para finalizar con el estudio de rentabilidad objeto de la viabilidad económica del proyecto.


ELÉCTRICA Y

Las pequeñas centrales hidroeléctricas iniciaron su desarrollo y expansión a principios del siglo XX, su principal e instalación en los diversos

reducido costo de operación y mantenimiento dado que la generador de esta manera incluso se consigue

haciéndolas soluciones remotas que tienen recursos hídricos adecuados o para autoconsumo de empresas e

tecnología, resumiendo podríamos decir que las principales ventajas de la

bien utiliza una fuente limpia para generación de

Se puede combinar con otros beneficios como puede ser canales de riego, suministro para agua, etc. costosas y tienen una duración

realizar generación que a la propia planta haciéndola autónoma, no se alteraría el medio ambiente de ninguna manera, todos los trabajos

implementación se los realiza de manera interna, aislándola de cualquier factor externo que pueda perjudicar su

a usar ya que se trata de generar energía eléctrica con un caudal de agua potable, esto conlleva a que se debe tener mucho cuidado con la

a usarse ya que no se desea contaminar el agua que es para consumo humano, sino al La turbina debe de ser de construcción especial y

específica para este tipo de aplicaciones, dando como resultado que las opciones de fabricantes de estos equipos disminuyan

para que la generación de energía eléctrica sea rentable. La generación de energía puede fluctuar según los caudales ya sea por estaciones o épocas del año.

El coste de las pequeñas centrales es elevado, y la recuperación de la inversión es muy lenta a menos de que se

onado una turbina de flujo cruzado como recomendación del fabricante, como se ón de dicha turbina se elaborará el estudio

Comparación de la inversión realizada con los flujos de caja que se obtendrían con la generación de la turbina. Back, VAN y TIR) para



4.3.1 CONCEPTO DE TÉRMINOS ECONÓMICOS El estudio económico se basará en el análisis de ciertos índices, para ello es necesario tener claro el significado de los mismos. Para la valoración y selección de un proyecto de inversión se fundamen

4.3.1.1 Plazo de recuperación de una inversión o Pay Back Es el plazo o el tiempo que demora en recuperarse la inversión inicial, más en criterios de liquidez que de rentabilidad. Para calcular el plazo de recuperacióinicial entre la media de los beneficios netos obtenidos durante el número de años.

�� $�

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Una empresa puede valorar el hacer o no una inversión recuperar la inversión en el menor tiempo posib En empresas del sector público un pay back aceptable puede ser deinstalación muy superior a estos plazos, excederse de los 5 años. Como la empresa Etapa es una entidad pública, el período de recuperación de la inversión puede alcanzar los 9 años sin que se llegue a desestimar el proyecto. Si el realizar el estudio de rentabilidad, la generación de energía bajo las condiciode este proyecto arroja un pay back inferior a ese tiempo

4.3.1.2 Valor Actual Neto: VAN Es el valor actual neto de todos los rendimientos o beneficios esperados durante un período de tiempo que se desee considerar. Calcula, por tanto, el valor neto presente de una inversión a partir de una tasa de descuento o tipo de interés y de una serie de pagos futuros, valores negativos, e ingresos futuros, valores positivos. La fórmula que permite calcular este índice es la

�� ∑"#

�$%&�#'(�

)*$

Los beneficios (Vt) en cada año es la resta de los ingresos menos los gastos que hayan existido durante ese año. La inversión o desembolso inicial viene representadaCentral del Ecuador. El VAN es la resta de los beneficios actualizados al momento de la inversión menos la propia inversión. El VAN proporciona una medida de la rentabilidad esperada de una invemétodo de valoración de inversiones y para la toma de decisiones se considera los siguientes parámetros:

• VAN mayor 0: Es conveniente realizar la inversión porque da beneficios a la empresa. • VAN menor o igual a 0: No es conveniente realizar la inversión porque disminuiría la riqueza de la empresa o la

dejaría igual. El inconveniente que muestra este índice es la dificultad de fijar el tipo de interés “t” que varía con las fluctuaciones delmercado. Mantener “t” constante es una aproximación para realizar el cálculo, ya que los tipos de interés tienen carácter creciente.



ELECTRÓNICA

CONCEPTO DE TÉRMINOS ECONÓMICOS

El estudio económico se basará en el análisis de ciertos índices, para ello es necesario tener claro el significado de los

proyecto de inversión se fundamentan en los siguientes conceptos:

recuperación de una inversión o Pay Back

Es el plazo o el tiempo que demora en recuperarse la inversión inicial, el plazo de recuperación de una inversión se basamás en criterios de liquidez que de rentabilidad. Para calcular el plazo de recuperación tenemos que dividir la inversión inicial entre la media de los beneficios netos obtenidos durante el número de años.

$+ñ,� �

Una empresa puede valorar el hacer o no una inversión en un proyecto según su pay back, ya queen el menor tiempo posible.

pay back aceptable puede ser de 8 o 9 años más o menos, siendo la vida útil de la caso contrario ocurre con el sector privado en el cual un pay back aceptable no puede

Como la empresa Etapa es una entidad pública, el período de recuperación de la inversión puede alcanzar los 9 años sin que se llegue a desestimar el proyecto. Si el realizar el estudio de rentabilidad, la generación de energía bajo las condicio

ja un pay back inferior a ese tiempo, el proyecto puede considerarse rentable.

Valor Actual Neto: VAN

Es el valor actual neto de todos los rendimientos o beneficios esperados durante un período de tiempo que se desee lcula, por tanto, el valor neto presente de una inversión a partir de una tasa de descuento o tipo de interés y de

una serie de pagos futuros, valores negativos, e ingresos futuros, valores positivos.

La fórmula que permite calcular este índice es la siguiente:

Los beneficios (Vt) en cada año es la resta de los ingresos menos los gastos que hayan existido durante ese año. La representada por la letra “Io ” y “k” representa el tipo de interés anual según el Banco

Central del Ecuador. El VAN es la resta de los beneficios actualizados al momento de la inversión menos la propia inversión.

El VAN proporciona una medida de la rentabilidad esperada de una inversión en valor absoluto y actual y es, por tanto, un método de valoración de inversiones y para la toma de decisiones se considera los siguientes parámetros:

: Es conveniente realizar la inversión porque da beneficios a la empresa. : No es conveniente realizar la inversión porque disminuiría la riqueza de la empresa o la

El inconveniente que muestra este índice es la dificultad de fijar el tipo de interés “t” que varía con las fluctuaciones del. Mantener “t” constante es una aproximación para realizar el cálculo, ya que los tipos de interés tienen carácter


ELÉCTRICA Y

El estudio económico se basará en el análisis de ciertos índices, para ello es necesario tener claro el significado de los

tan en los siguientes conceptos:

el plazo de recuperación de una inversión se basa n tenemos que dividir la inversión

(15)

, ya que la misma prefiere

, siendo la vida útil de la ario ocurre con el sector privado en el cual un pay back aceptable no puede

Como la empresa Etapa es una entidad pública, el período de recuperación de la inversión puede alcanzar los 9 años sin que se llegue a desestimar el proyecto. Si el realizar el estudio de rentabilidad, la generación de energía bajo las condiciones

Es el valor actual neto de todos los rendimientos o beneficios esperados durante un período de tiempo que se desee lcula, por tanto, el valor neto presente de una inversión a partir de una tasa de descuento o tipo de interés y de

(16)

Los beneficios (Vt) en cada año es la resta de los ingresos menos los gastos que hayan existido durante ese año. La “k” representa el tipo de interés anual según el Banco

Central del Ecuador. El VAN es la resta de los beneficios actualizados al momento de la inversión menos la propia inversión.

rsión en valor absoluto y actual y es, por tanto, un método de valoración de inversiones y para la toma de decisiones se considera los siguientes parámetros:

: No es conveniente realizar la inversión porque disminuiría la riqueza de la empresa o la

El inconveniente que muestra este índice es la dificultad de fijar el tipo de interés “t” que varía con las fluctuaciones del . Mantener “t” constante es una aproximación para realizar el cálculo, ya que los tipos de interés tienen carácter



4.3.1.3 Tasa Interna de Retorno (TIR) Es la rentabilidad propia o específica de una inversión. Se expresa en tanto por ciento. Sinterés, actualización o descuento que iguala el valor actualizado de los ingresos con el valor también actualizado de los gastos. Todo ello equivale a decir que la TIR es el tipo de interés que hace

�� ∑"#

�$%&�#'(�

)*$ � 0 → /(0

Este método proporciona una medida de la rentacriterio para la valoración de la inversión ya para la toma de decisiones sobre su realización:

• TIR mayor a “t”: La inversión debe realizarse porque se incrementa la riqueza de la empresa al ser su rentabilidad superior a la rentabilidad de la inversión financiera. Es decir, los tipos de interés del mercado estarían por debajo del que conseguiría la empresa con dicha inversión.

• TIR menor o igual a “t”: No interesa realizar la inversión porque no añade riqueza a la empresa o porque se disminuye.

Como conclusión se obtiene que las inversiones con TIR superior al tipo de interés anual del mercado que merecen ser tomadas en cuenta. En resumen, podemos decir que será factible la instalación de la turbina si se toma en cuenta las siguientes consideraciones:

• El Pay Back resulta inferior a 9 años.• El VAN resulta positivo y • La TIR resulta superior al 8.17%, que es el valor del interés activo anual vigente hasta diciembre del 2013 según

datos del Banco Central del Ecuador

4.4 ANÁLISIS FINANCIERO

4.4.1 Beneficios: Ingresos y Gastos Los beneficios netos anuales que obtendrá la empresa ETAPAconsumo de la energía generada por la turbina ygeneren en su instalación. Beneficios = Ingresos - Gastos Netos Dentro de los ingresos consideraremos 2013) En cuanto a los gastos tendremos los

• Gastos de inversión que se producirán al comprar la turbina y su • Gastos por obra civil para adecuación de zona para equipamiento.• Gastos por diseño de sistema de generación.

El sistema será de autogeneración, servirá para suplir un porcentaje del consumo neto mensual que la planta posee, esto se verá traducido en la tarifa mensual que la planta cancela a la empresa proveedora del servicio De esta manera podemos ver que el consumo de la planta de agua pot



ELECTRÓNICA

Tasa Interna de Retorno (TIR)

Es la rentabilidad propia o específica de una inversión. Se expresa en tanto por ciento. Se define como aquel tipo de interés, actualización o descuento que iguala el valor actualizado de los ingresos con el valor también actualizado de los gastos. Todo ello equivale a decir que la TIR es el tipo de interés que hace que el VAN se iguale a cero.

/(0 � 1�%�

Este método proporciona una medida de la rentabilidad de la inversión en valor relativo y actual y es, por tanto, un criterio para la valoración de la inversión ya para la toma de decisiones sobre su realización:

TIR mayor a “t”: La inversión debe realizarse porque se incrementa la riqueza de la empresa al ser su rentabilidad ior a la rentabilidad de la inversión financiera. Es decir, los tipos de interés del mercado estarían por debajo

del que conseguiría la empresa con dicha inversión.

TIR menor o igual a “t”: No interesa realizar la inversión porque no añade riqueza a la empresa o porque se

que las inversiones con TIR superior al tipo de interés anual del mercado

En resumen, podemos decir que será factible la instalación de la turbina si se toma en cuenta las siguientes

El Pay Back resulta inferior a 9 años.

17%, que es el valor del interés activo anual vigente hasta diciembre del 2013 según del Ecuador.

ANÁLISIS FINANCIERO .

Beneficios: Ingresos y Gastos

s que obtendrá la empresa ETAPA al explotar la instalación se derivarán del ahorro de de la energía generada por la turbina y serán la resta de los ingresos anuales por este rubro

Dentro de los ingresos consideraremos la potencia generada por la turbina por un valor de $0.09 por K

En cuanto a los gastos tendremos los siguientes:

Gastos de inversión que se producirán al comprar la turbina y su instalación. Gastos por obra civil para adecuación de zona para equipamiento. Gastos por diseño de sistema de generación.

El sistema será de autogeneración, servirá para suplir un porcentaje del consumo neto mensual que la planta posee, esto se traducido en la tarifa mensual que la planta cancela a la empresa proveedora del servicio de energía eléctrica.

De esta manera podemos ver que el consumo de la planta de agua potable para los años 2012 y 2013 se distribuye


ELÉCTRICA Y

e define como aquel tipo de interés, actualización o descuento que iguala el valor actualizado de los ingresos con el valor también actualizado de los

. Es decir:

(17)

relativo y actual y es, por tanto, un

TIR mayor a “t”: La inversión debe realizarse porque se incrementa la riqueza de la empresa al ser su rentabilidad ior a la rentabilidad de la inversión financiera. Es decir, los tipos de interés del mercado estarían por debajo

TIR menor o igual a “t”: No interesa realizar la inversión porque no añade riqueza a la empresa o porque se la

que las inversiones con TIR superior al tipo de interés anual del mercado sean las inversiones

En resumen, podemos decir que será factible la instalación de la turbina si se toma en cuenta las siguientes

17%, que es el valor del interés activo anual vigente hasta diciembre del 2013 según

la instalación se derivarán del ahorro de menos los gastos que

por KWh (tarifa eléctrica

El sistema será de autogeneración, servirá para suplir un porcentaje del consumo neto mensual que la planta posee, esto se de energía eléctrica.

able para los años 2012 y 2013 se distribuye así:



HISTORIAL DE CONSUMO ELÉCTRICO TIXÁN

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

TOTALES

PROMEDIO

Fig.

26000

27000

28000

29000

30000

31000

32000

33000

34000

KW

-h

Consumo de Energía eléctrica 2012



ELECTRÓNICA

TABLA XI ISTORIAL DE CONSUMO ELÉCTRICO TIXÁN .

2012 2013

KW/h Costo $ KW/h Costo $

ENERO 31292 3337,54 33624 3648,45

FEBRERO 30645 3339,57 30159 3397,01

MARZO 30158 3354,82 27268 3125,76

31903 3479,26 31570 3509,33

MAYO 30301 3326,27 30480 3418,71

32119 3504,01 30672 3428,13

32859 3593,55 30391 3399,49

AGOSTO 32662 3554,88 30850 3457,1

SEPTIEMBRE 33353 3614,35 29554 3313,25

OCTUBRE 33353 3608,96 27239 3098,59

NOVIEMBRE 28776 3225,63 30168 3412,81

DICIEMBRE 32554 3583,91

TOTALES 379975 41522,75 331975 37208,63

PROMEDIO 31665 3460,23 30180 3382,60

Fig. 44 Cuadro comparativo de consumo vs costo año 2012.

3.000

3.100

3.200

3.300

3.400

3.500

3.600

3.700Consumo de Energía eléctrica 2012


ELÉCTRICA Y

Dól

ares

KWh

costo



Fig.

Los datos que se encuentran graficadosmensual facturado por el servicio de energía eléctrica, se observa un Otro punto a considerar en este estudio es el alumbrado exterior de los patios, espacios verdes y zonas de potabilización de la planta, que son bombillas de sodio de 150 y 75W respectivamente, su funciodiarias siendo ésta una gran carga que influye mucho en los consumos mensuales y por consiguiente en los costos por servicio eléctrico, a continuación se estima los consumos mensuales de potencia que estas lámparas gen

APROXIMADO DE CONSUMO MENSUAL POR ILUMINACIÓN EN PLA NTA

LÁMPARAS 150W

LÁMPARAS 75W

. Estas altas cargas a la red eléctrica de la planta manera las cargas de toda la planta y así hidroeléctrica, que es motivo de dicho estudio. Al proyectar la potencia de generación para las obtenemos un aproximado de la potencia que se va a generar en el periodo comparación con los promedios de potencia consumida tanto en los espacios verdes así como en los espacios en los que se realizaesta manera se busca llegar a un valor de consumo estándar que se produce dentro de la planta identificando las cargas que seencuentran en funcionamiento y en los periodos de tiempo establecidos. Lo antes mencionado lo podemos obsetabla XII. Es muy importante aclarar que la potencia estimada de la turbina en 23KW, fabricante, según los datos de caudal, altura de aprovechamiento y demás datos que se especifican en planos de diseño del sistema que fueron entregados al fabricante.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

KW

-h




ELECTRÓNICA

Fig. 45 Cuadro comparativo de consumo vs costo año 2013.

se encuentran graficados en la tabla XI se puede observar el consumo tanto en KWH, como en el costo mensual facturado por el servicio de energía eléctrica, se observa un mínimo decremento en los dos rubros para el año 2013.

Otro punto a considerar en este estudio es el alumbrado exterior de los patios, espacios verdes y zonas de potabilización de la planta, que son bombillas de sodio de 150 y 75W respectivamente, su funcionamiento está establecido en 12 horas

que influye mucho en los consumos mensuales y por consiguiente en los costos por servicio eléctrico, a continuación se estima los consumos mensuales de potencia que estas lámparas gen

TABLA XII PROXIMADO DE CONSUMO MENSUAL POR ILUMINACIÓN EN PLA NTA

Horas func.

Días func. KWh Cantidad KWh-mes

12 30 540 15 8100

12 30 270 45 12150

TOTAL 20250

eléctrica de la planta llevan a independizar la red eléctrica interna para y así optimizar al máximo el consumo que deberá ser aplicado a la red de generaciónestudio.

potencia de generación para las horas que se pretende poner en funcionamiento el equipo durante el mes un aproximado de la potencia que se va a generar en el periodo ya establecido, lo cual permite hacer una

comparación con los promedios de potencia consumida dentro de la planta que cuenta con una gran cantidad de luminarias en los espacios verdes así como en los espacios en los que se realizan los procesos para el tratam

esta manera se busca llegar a un valor de consumo estándar que se produce dentro de la planta identificando las cargas que seencuentran en funcionamiento y en los periodos de tiempo establecidos. Lo antes mencionado lo podemos obse

Es muy importante aclarar que la potencia estimada de la turbina en 23KW, está tomado de la referencia que realizfabricante, según los datos de caudal, altura de aprovechamiento y demás datos que se especifican en planos de diseño del sistema que fueron entregados al fabricante.

2.800

2.900

3.000

3.100

3.200

3.300

3.400

3.500

3.600

3.700

Dól

ares



ELÉCTRICA Y

el consumo tanto en KWH, como en el costo dos rubros para el año 2013.

Otro punto a considerar en este estudio es el alumbrado exterior de los patios, espacios verdes y zonas de potabilización namiento está establecido en 12 horas

que influye mucho en los consumos mensuales y por consiguiente en los costos por servicio eléctrico, a continuación se estima los consumos mensuales de potencia que estas lámparas generan.

para distribuir de mejor deberá ser aplicado a la red de generación

que se pretende poner en funcionamiento el equipo durante el mes , lo cual permite hacer una

an cantidad de luminarias los procesos para el tratamiento de las aguas, de

esta manera se busca llegar a un valor de consumo estándar que se produce dentro de la planta identificando las cargas que se encuentran en funcionamiento y en los periodos de tiempo establecidos. Lo antes mencionado lo podemos observar en la

tomado de la referencia que realizó el fabricante, según los datos de caudal, altura de aprovechamiento y demás datos que se especifican en planos de diseño del

Dól

ares

KWh

costo



ESTIMADOS DE GENERACIÓN POR HORAS EN TURBINAS.

P. Generada KW

Turbina Cuenca 23

Turbina Ricaurte 1 7 En la siguiente tabla se puede observar el comparativo porcentual de las horas que se pueden generar un mes y cuanto representan en el consumo mensual, y el ahorro que representarreflejado de mejor manera en el año de funcionamiento.

PORCENTAJE DE GENERACIÓN

Fig.

Estas graficas permiten observar de mejor manera el porcentaje que representa la generación dentro del consumo promedio de los meses en la planta, se encuentran proyectados para un rango de generació24 horas al día. Es un porcentaje alto que podría abarcar en condiciones normales de funcionamiento alrededor del 50% del consumo general, pudiendo abastecer completamente la planta de oficinas en el caso de ser necesariocarga por iluminación con las bombillas de sodio de 150W.

45%



ELECTRÓNICA

TABLA XIII STIMADOS DE GENERACIÓN POR HORAS EN TURBINAS.

P. Generada KW 12 horas (KWh) Mes (KWh) 24 horas (KWh)

276 8280 552

84 2520 168

En la siguiente tabla se puede observar el comparativo porcentual de las horas que se pueden generar un mes y cuanto representan en el consumo mensual, y el ahorro que representarán en los costos mensuales que se verán

funcionamiento.

TABLA XIV ORCENTAJE DE GENERACIÓN ESTIMADO PARA PLANTA TIXÁN .

Salida Cuenca

Consumo Prom. Mensual KWh 30180

Gen Prom. Mensual 24h 16560

Gen Prom. Mensual 12h 8280

% de Generación 24h 54,87

% de Generación 12h 27,44

Fig. 46 Cuadro comparativo para porcentaje de generación

Estas graficas permiten observar de mejor manera el porcentaje que representa la generación dentro del consumo promedio de los meses en la planta, se encuentran proyectados para un rango de generación continuo durante todo

día. Es un porcentaje alto que podría abarcar en condiciones normales de funcionamiento alrededor del 50% del abastecer completamente la planta de oficinas en el caso de ser necesario

carga por iluminación con las bombillas de sodio de 150W.

55%45%

Porcentaje de Generacion

Autogeneración

E.E.R.C.S


ELÉCTRICA Y

24 horas (KWh) Mes (KWh)

16560

5040

En la siguiente tabla se puede observar el comparativo porcentual de las horas que se pueden generar diariamente durante mensuales que se verán

Estas graficas permiten observar de mejor manera el porcentaje que representa la generación dentro del consumo n continuo durante todo el año las

día. Es un porcentaje alto que podría abarcar en condiciones normales de funcionamiento alrededor del 50% del abastecer completamente la planta de oficinas en el caso de ser necesario, o de lo contrario la



Fig. 47 Consumos estimados dentro de planta de agua potable

De igual manera se puede observar en la gde agua, es un estimado del promedio mensual de consumo dividido por las cargas principales que se observan allí y proyectadas según su potencia de consumo en el periodo de tiempo

4.4.2 Estudio concreto del abastecimiento Los gastos por inversión inicial están basados en la turbina durante el transcurso de este documento. Se ha tomado de referencia el precio Latina de la empresa CINK y conjuntamente hay que añadirle total, de esta manera tenemos:

INVERSIÓN INICIAL

TURBINA FRANCIS Y EQUIPOS

OBRA CIVIL

TOTAL

En la tabla XV podemos apreciar quellevamos a este valor para los cálculos debido a que no se encuentra consideradolos costos de los equipos de generación. Al considerarse la turbina en la salida Cuenca como la de mayor potencia de generación y proyectándola para perconstantes de 24 horas durante el mes completo obtenemos una generación de 16560 KWhTabla.13, eso multiplicado por el valor de KWh que es de 0al año nos resulta en $17884 que es el beneficio en dólares que tendría la planta.

Se puede decir que en primera instanciamuy prolongado inclusive para una empresa no rentable. Continuando con el análisis económico procederemos a realizar el cálculo del VAN y el TIR, para ello analizaremos los flujos de caja para los nueve años que se contempla el proyecto.



ELECTRÓNICA

Consumos estimados dentro de planta de agua potable Tixán.

De igual manera se puede observar en la gráfica anterior los porcentajes de consumo que maneja la planta de tratamiento es un estimado del promedio mensual de consumo dividido por las cargas principales que se observan allí y

proyectadas según su potencia de consumo en el periodo de tiempo evaluado que es de 30 días.

Estudio concreto del abastecimiento

Los gastos por inversión inicial están basados en la turbina Crossflow, que se instalaría en la planta de Tixán, estudiado durante el transcurso de este documento. Se ha tomado de referencia el precio establecido por el representante para América

y conjuntamente hay que añadirle el costo de la obra civil obteniendo así el valor de la inversión

TABLA XV I NVERSIÓN INICIAL

INVERSIÓN INICIAL

TURBINA FRANCIS Y EQUIPOS 136000

OBRA CIVIL 40000

TOTAL 176000

En la tabla XV podemos apreciar que en la obra civil el presupuesto es de $32525,69, pero lo tomaremos en $40000, lo debido a que no se encuentra considerado los imprevistos que se podrían presentar en .

Al considerarse la turbina en la salida Cuenca como la de mayor potencia de generación y proyectándola para perconstantes de 24 horas durante el mes completo obtenemos una generación de 16560 KWh, como podemos apreciar en la

multiplicado por el valor de KWh que es de 0,09 centavos de dólar nos da como resultado $1490 al mes, y eso al año nos resulta en $17884 que es el beneficio en dólares que tendría la planta.

�� $176.000

$17.884

�� 9,84años

Se puede decir que en primera instancia el proyecto no es viable económicamente, ya que el plazo de recuperación es muy prolongado inclusive para una empresa pública, pues excede los mínimos requeridos por lo cual el

Continuando con el análisis económico procederemos a realizar el cálculo del VAN y el TIR, para ello analizaremos los flujos de caja para los nueve años que se contempla el proyecto.

27%

40%

33%

Porcentaje de Consumo en Planta

lamparas 150W

lamparas 75W

Planta-Oficinas


ELÉCTRICA Y

fica anterior los porcentajes de consumo que maneja la planta de tratamiento es un estimado del promedio mensual de consumo dividido por las cargas principales que se observan allí y

, que se instalaría en la planta de Tixán, estudiado por el representante para América

el valor de la inversión

32525,69, pero lo tomaremos en $40000, lo los imprevistos que se podrían presentar en

Al considerarse la turbina en la salida Cuenca como la de mayor potencia de generación y proyectándola para períodos como podemos apreciar en la

,09 centavos de dólar nos da como resultado $1490 al mes, y eso

plazo de recuperación es lo cual el proyecto se considera

Continuando con el análisis económico procederemos a realizar el cálculo del VAN y el TIR, para ello analizaremos los



Se puede apreciar en los flujos de caja el primer año, debido a la inversión inicial, la empresa sale con déficit de $166515,2 (dólares americanos), posteriormente la empresa tiene flujos positivos de $9484,8 (dólares americanos). de caja es necesario para calcular el Valor Actual Neto, para ello aplicaremos la fel proyecto es o no viable. Analizando el Valor Actual Neto vemos que nos da como resultado (menor a cero el proyecto no conviene a la empresa por lo que invertir nos da un resultado negativo. Posteriormente aplicando la Formula del TIR nos da un porcentaje del 1ya que el porcentaje tenía que ser mayor al 8,17inversión no conviene por que disminuiría el capital de la empresa.

INGRESOS 17884,8

(-) COSTOS VARIABLES TOTALES

(-)AMORTIZACIONES Y DEPRECIACIONES 13600

(-) COSTOS FIJOS

(=)UTILIDAD ANTES DE IMPUESTOS -4115,2

(-) IMPUESTOS A LAS GANANCIAS

(=) UTILIDAD DESPUES DE IMPUESTOS -4115,2

(+) AMORTIZACIONES Y DEPRECIACIONES 13600

(-) INVERSIONES EN CAPITAL DE TRABAJO 40000

(-) INVERSIONES EN ACTIVOS 136000

(=) FLUJO DE FONDOS OPERATIVOS. -166515,2



ELECTRÓNICA

TABLA XVI FLUJO DE CAJA

los flujos de caja el primer año, debido a la inversión inicial, la empresa sale con déficit de ,2 (dólares americanos), posteriormente la empresa tiene flujos positivos de $9484,8 (dólares americanos).

necesario para calcular el Valor Actual Neto, para ello aplicaremos la fórmula, expuesta anteriormente, para ver si

Analizando el Valor Actual Neto vemos que nos da como resultado (- $99548,21) que según el criterio de menor a cero el proyecto no conviene a la empresa por lo que invertir nos da un resultado negativo.

Posteriormente aplicando la Formula del TIR nos da un porcentaje del 1%, lo que significa que el proyecto no es rentable, ntaje tenía que ser mayor al 8,17% (según la tasa activa del Banco Central.), de igual forma vemos

inversión no conviene por que disminuiría el capital de la empresa.

0 1 2 3 4 5 6

17884,8 17884,8 17884,8 17884,8 17884,8 17884,8 17884,8

2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400

13600 13600 13600 13600 13600 13600 13600

6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000

-4115,2 -4115,2 -4115,2 -4115,2 -4115,2 -4115,2 -4115,2

0 0 0 0 0 0 0

-4115,2 -4115,2 -4115,2 -4115,2 -4115,2 -4115,2 -4115,2

13600 13600 13600 13600 13600 13600 13600

40000 0 0 0 0 0 0

136000 0 0 0 0 0 0

-166515,2 9484,8 9484,8 9484,8 9484,8 9484,8 9484,8

FLUJO DE CAJA PROYECTADOS


ELÉCTRICA Y

los flujos de caja el primer año, debido a la inversión inicial, la empresa sale con déficit de ,2 (dólares americanos), posteriormente la empresa tiene flujos positivos de $9484,8 (dólares americanos). Este flujo

rmula, expuesta anteriormente, para ver si

el criterio de decisión si es

lo que significa que el proyecto no es rentable, de igual forma vemos que la

7 8 9

17884,8 17884,8 17884,8

2400 2400 2400

13600 13600 13600

6000 6000 6000

-4115,2 -4115,2 -4115,2

0 0 0

-4115,2 -4115,2 -4115,2

13600 13600 13600

0 0 0

0 0 0

9484,8 9484,8 9484,8



5 CONCLUSIONES Y RECOM A lo largo de este trabajo de investigaciónaunque los costos de los equipos con los avances considerables y de mucha evaluación al momento delas siguientes conclusiones: Desde el punto de vista técnico el proyecto se puede realizar y generar energía eléctrica con los caudalesanalizados y obra civil complementaria,misma no contamina el agua potable lo que hace que sea un sistema amigable con el medio ambiente. En cambio, desde el punto de vista financiero, back resulta mayor a los 9 años, es decir el plazo de recuperación es muy alto lo que no es recomendable para la empresa; en cuanto al Valor Actual Neto o VAN serentable y en cuanto a la Tasa Interna de Retorno o TIR, nos dio como resultado el 1%, que es una tasa muy inferior a la que presenta el Banco Central del Ecuador que es del 8,17% turbina es demasiado elevado, pues la misma y lamentablemente no existen proveedores locales ni dentro del continente que puedan facilitarnos una turbina con lcaracterísticas que se necesita para la generación de energía En conclusión este proyecto no es viable dado que el costo de inversión es demasiado elevado y no se lo podría recuperar en los tiempos máximos establecidos. La principal recomendación para la realizar este proyecto basándose en que es posible una almacenamiento que se encuentran a continuaciónlas mismas además de mayor presión en las emplazamientos no poseen mayor consumo, la distribuidoras.



ELECTRÓNICA

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES investigación se ha hecho énfasis en las bondades de los sistemas de mini y micro

aunque los costos de los equipos con los avances tecnológicos han disminuido notablemente, aúal momento de plantearse un proyecto de esta índole por consiguiente

el proyecto se puede realizar y generar energía eléctrica con los caudalesanalizados y obra civil complementaria, además su impacto ambiental es casi nulo porque el implementar dicha turbina

el agua potable lo que hace que sea un sistema amigable con el medio ambiente.

sta financiero, el invertir en este proyecto sería poco rentable para la empresa,ack resulta mayor a los 9 años, es decir el plazo de recuperación es muy alto lo que no es recomendable para la empresa; en

cuanto al Valor Actual Neto o VAN se refiere, los resultados que se obtuvieron son menores a cero rentable y en cuanto a la Tasa Interna de Retorno o TIR, nos dio como resultado el 1%, que es una tasa muy inferior a la que presenta el Banco Central del Ecuador que es del 8,17% , es decir, que la inversión que se realizaría para la

, pues la misma tiene que cumplir requerimientos técnicos especiales e importarla desde y lamentablemente no existen proveedores locales ni dentro del continente que puedan facilitarnos una turbina con l

la generación de energía.

En conclusión este proyecto no es viable dado que el costo de inversión es demasiado elevado y no se lo podría recuperar

para la realización de nuevos estudios se recoge de las experiencias que se obtuvieron al en que es posible una generación de energía eléctrica pero esta vez en los tanques de

continuación de las plantas potabilizadoras que constan con un desnivel pronunciado de en las tuberías, de esta manera se podría aprovechar mejor el recurso y dado que estos

emplazamientos no poseen mayor consumo, la energía generada seria casi en su totalidad para la venta hacia las empresas


ELÉCTRICA Y

mini y micro generación ún hasta la fecha son

consiguiente se puede llegar a

el proyecto se puede realizar y generar energía eléctrica con los caudales y equipos además su impacto ambiental es casi nulo porque el implementar dicha turbina la

el invertir en este proyecto sería poco rentable para la empresa, pues su pay ack resulta mayor a los 9 años, es decir el plazo de recuperación es muy alto lo que no es recomendable para la empresa; en

menores a cero lo que resulta poco rentable y en cuanto a la Tasa Interna de Retorno o TIR, nos dio como resultado el 1%, que es una tasa muy inferior a la que

que se realizaría para la adquisición de la importarla desde Europa

y lamentablemente no existen proveedores locales ni dentro del continente que puedan facilitarnos una turbina con las

En conclusión este proyecto no es viable dado que el costo de inversión es demasiado elevado y no se lo podría recuperar

de nuevos estudios se recoge de las experiencias que se obtuvieron al pero esta vez en los tanques de

de las plantas potabilizadoras que constan con un desnivel pronunciado de mejor el recurso y dado que estos

generada seria casi en su totalidad para la venta hacia las empresas



6 REFERENCIAS BIBLIOGR[1] Penche, Celso. Manual de pequena hidraulica.

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ELECTRÓNICA

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Osorio, Jose Francisco Sanz. [En línea] [Citado el: 28 de octubre de 2013.] http://www.conectapyme.com/files/publica/Guia_E_Renovables.pdf.

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Stephen A. Ross, Randolph W. Westerfield, Jeffrey F. Jaffe. Finanzas Corporativas. Santa FeColombiana S.A., 1995. tercera edicion.


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Federico Mouthon B, Alina Rocío Blanco B,Guillermo Alberto Acevedo M,Julieta Miller M. Manual

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: McGRAW-HILL,

[En línea] [Citado el: 4 de julio de 2013.]

Santa Fe : Printer






ELECTRÓNICA



ELÉCTRICA Y



ANEXO D: DISEÑO PRELIMINAR.



ELECTRÓNICA

ANEXO D: DISEÑO PRELIMINAR.


ELÉCTRICA Y



ANEXO E: PLANILLA OBRA CIVIL.



ELECTRÓNICA

PLANILLA OBRA CIVIL.


ELÉCTRICA Y

universidad catÓlica de cuenca - …dspace.ucacue.edu.ec/bitstream/reducacue/5648/1/monografia...

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