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CENTRALES DE GENERACIÓN
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i
DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
CARRERA DE INGENIERIA ELECTROMECÁNICA
PROYECTO DE CENTRALES DE GENERACIÓN
TEMA: ANÁLISIS Y DISEÑO DE LOS REQUERIMIENTOS DE ENERGÍA ELÉCTRICA AL 2025 DEL SISTEMA NACIONAL
INTERCONECTADO.
AUTORA: AMORES MORENO ANA GABRIELA
DIRECTOR: ING. PABLO MENA
LATACUNGA
2015
i
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS -ESPE
CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
CERTIFICADO
Ing. Pablo Mena (TUTOR)
CERTIFICAN
Que el trabajo titulado “ANÁLISIS Y DISEÑO DE LOS REQUERIMIENTOS
DE ENERGÍA ELÉCTRICA AL 2025 DEL SISTEMA NACIONAL
INTERCONECTADO DEL ECUADOR”, ha sido guiado y revisado
periódicamente y cumple normas estatuarias establecidas por la ESPE, en el
Reglamento de Estudiantes de la Universidad de las Fuerzas Armadas –
ESPE. Debido a que constituye un trabajo de excelente contenido científico
que contribuirá a la aplicación de conocimientos y al desarrollo profesional,
SI recomiendan su publicación.
Latacunga, Marzo del 2015.
_________________________
Ing. Pablo Mena
Docente Centrales de Generación Eléctrica
ii
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE
CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
DECLARACIÓN DE RESPONSABILIDAD
Yo, Amores Moreno Ana Gabriela.
“ANÁLISIS Y DISEÑO DE LOS REQUERIMIENTOS DE ENERGÍA
ELÉCTRICA AL 2025 DEL SISTEMA NACIONAL INTERCONECTADO DEL
ECUADOR” ha sido desarrollado en base a una investigación exhaustiva,
respetando derechos intelectuales de terceros, conforme las citas que
constan el pie de las paginas correspondientes cuyas fuentes se incorporan
en la bibliografía. Consecuentemente este trabajo es de nuestra autoría.
En virtud de esta declaración, me responsabilizo del contenido, veracidad y
alcance científico del proyecto en mención.
Latacunga, Marzo del 2015.
ÍNDICE GENERA
iii
L
CERTIFICADO............................................................................................. I
DECLARACIÓN DE RESPONSABILIDAD.................................................. II
ÍNDICE GENERAL...................................................................................... III
ÍNDICE DE TABLAS.............................................IVÍNDICE DE GRÁFICOS
VRESUMEN......................................................................................VI
ABSTRACT................................................................................................VII
INTRODUCCIÓN.........................................................................................1
1. TÍTULO DEL PROYECTO.................................................................1
2. DEFINICIÓN Y JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA..........................1
2.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA.........................................................1
2.2 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA...................................................1
3. OBJETO DE ESTUDIO......................................................................2
4. CAMPO DE ACTUACIÓN..................................................................2
5. OBJETIVOS.......................................................................................3
5.1. OBJETIVO GENERAL.......................................................................3
5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS..............................................................3
6. HIPÓTESIS........................................................................................4
7. METODOLOGÍA................................................................................4
MARCO TEÓRICO......................................................................................5
1.2. GENERACIÓN TÉRMICA.........................................................................6
1.3. GENERACIÓN HIDRÁULICA....................................................................6
iv
1.4. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS...........................................................7
1.8. POTENCIA INSTALADA EN EL ECUADOR................................................19
2. ANÁLISIS DE LA DEMANDA DEL SISTEMA ELÉCTRICO............................21
3.3 LOCALIZACIÓN...................................................................................40
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..........................………. …52
CONCLUSIONES......................................................................................52
RECOMENDACIONES.............................................................................53
v
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1Cuencas Hidrográficas......................................................................12
Tabla 2.Centrales generadoras de energía eléctrica....................................14
Tabla 3Centrales distribuidoras de energía eléctrica....................................15
Tabla 4.Centrales autogeneradoras de energía eléctrica.............................16
Tabla 5.Demanda máxima año 2015............................................................17
Tabla 6. Demanda máxima año 2025...........................................................19
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Partes de una central hidroeléctrica.................................................7
Figura2. Hidrografía del Ecuador...................................................................9
Figura3. Partes de una central térmica.........................................................13
Figura4. Sistema de transporte de combustible...........................................14
vi
RESUMEN
Esta investigación tiene como objetivo analizar y diseñar los requerimientos de energía
eléctrica al 2015 del Sistema Nacional Interconectado del Ecuador, permitiendo así obtener
información que ayudará a realizar los cambios para el abastecimiento de generación
eléctrica en el país. La investigación realizada es de tipo descriptiva, evaluativa y aplicada.
Para desarrollarla se utilizaran técnicas de recolección de datos como información adquirida
en el internet, en páginas que proporcionan información específica como es la de
CONELEC para conocer el estado actual del Sistema Nacional Interconectado. Como
resultado de este análisis se identifica el número de centrales de generación que
constituyen el sistema nacional interconectado, la potencia instalada en el ecuador, dichos
resultados permiten orientar el comportamiento de la demanda eléctrica hasta el 2025,
verificando el abastecimiento de generación eléctrica en el futuro y a la vez plantear
propuestas para la implementación de nuevos proyectos de generación que logren cubrir al
100% la demanda de generación en el país al 2025.
PALABRAS CLAVES:
REQUERIMIENTOS
GENERACIÓN ELÉCTRICA
ABASTECIMIENTO
DEMANDA
CENTRALES DE GENERACIÓN
vii
ABSTRACT
This research aims to analyze and design the power requirements of the 2015 National
Interconnected System of Ecuador, allowing information to help you make the changes to
the supply of electric generation in the country. The research conducted is descriptive,
evaluative and applied type. To develop techniques for data collection and information
acquired in the internet be used in pages that provide specific information such as the
CONELEC to know the current state of the national grid. As a result of this analysis the
number of power plants that constitute the national grid is identified, the installed capacity in
Ecuador, these results allow to guide the behavior of electricity demand through 2025,
verifying the supply of electricity generation in the future and also make proposals for the
implementation of new generation projects that achieve 100% cover demand generation in
the country by 2025.
KEYWORDS:
BUYERS
POWER GENERATION
SUPPLY
DEMAND
POWER GENERATION
1
INTRODUCCIÓN
1. TÍTULO DEL PROYECTO
“Análisis y diseño de los requerimientos de energía eléctrica al 2025 del
Sistema Nacional Interconectado del Ecuador.”
2. DEFINICIÓN Y JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
2.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Debido a la demanda en el sector eléctrico del Ecuador, se requiere
conocer la capacidad y la potencia de generación de las centrales
instaladas en el país, por lo que se desconoce del abastecimiento eléctrico
actual, y el que existirá en el año 2025, por lo tanto existe la necesidad de
verificar si a un horizonte de 10 años se podrá cubrir la demanda máxima de
generación al 100 %.
2.2 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
Mediante una recopilación de información técnica sobre la trascendencia
de las centrales de generación en el ecuador, se adquirirá parámetros
técnicos sobre generación eléctrica en el país, que permitirán realizar un
análisis en cuanto a la demanda existente y proyectada, a la vez constar el
2
abastecimiento eléctrico al 2025.
El desarrollo de este proyecto permitirá definir si existe cobertura o déficit de
la demanda eléctrica en el país en 10 años, con dicho análisis se planteará
propuestas de diseño de nuevas centrales de generación, tomando en cuenta la
energía primaria que utilicen y su localización que se verán reflejadas en la
factibilidad del proyecto para su ejecución, describiendo información establecida
en el Plan Nacional de Electrificación.
3. OBJETO DE ESTUDIO
Analizar y diseñar los requerimientos de energía eléctrica al 2025 del SIN
del Ecuador es parte de una mejora que tiene como objeto cubrir la demanda
de energía eléctrica al 100% en el país.
Plantear nuevos proyectos de generación que sean factibles y de ayuda en
el Sistema Nacional Interconectado haciendo referencia a la materia de
Centrales de Generación Eléctrica que ayuda a comprender el tema de
investigación.
4. CAMPO DE ACTUACIÓN
4.1. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Cambio de la Matriz productiva.
3
4.2. CAMPO DE INVESTIGACIÓN
Centrales de Generación Eléctrica
5. OBJETIVOS
5.1.OBJETIVO GENERAL
Analizar y diseñar los requerimientos de energía eléctrica al 2025 del
Sistema Nacional Interconectado del Ecuador.
5.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Compendiar información técnica.
2. Describir parámetros que ayudarán a diagnosticar el comportamiento
del sistema eléctrico en el ecuador.
3. Verificar la demanda actual y el abastecimiento de energía con un
horizonte de 10 años.
4. Plantear una propuesta de aplicación para cubrir la demanda de
energía eléctrica del Ecuador al 2025.
4
6. HIPÓTESIS
Cubrir la demanda eléctrica al 100% hasta el año 2025 mediante el análisis y
diseño de los requerimientos de energía eléctrica del SIN del Ecuador, para la
implementación de centrales de generación.
7. METODOLOGÍA
El proyecto a realizarse será mediante un método teórico – investigativo,
mediante el cual se realizará el análisis y diseño de los requerimientos de
energía eléctrica al 2025 del Sistema Nacional Interconectado del Ecuador.
Aplicando conocimientos teóricos sobre generación eléctrica, el comportamiento
de la demanda eléctrica en el país , basándonos en la información obtenida en
el Plan Nacional de Electrificación, para poder cumplir con los objetivos
planteados en este proyecto.
8. ALCANCE
El proyecto de investigación se orienta en analizar y diseñar los
requerimientos de energía eléctrica al 2025 del Sin del Ecuador, que permitan
cubrir la energía eléctrica al 100% en el país.
5
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1. HISTORIA DEL ARTE
La primera central de generación eléctrica fue hidráulica se construyó en
1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El principal impulso de la energía
hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del
perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda
de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas
generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad. A
principios de la década de los noventa, se insertan proyectos de construcción
de centrales térmicas, debido al ingreso de combustibles y vapor.
En ecuador en 1976 entra en funcionamiento la Fase A de la central más
grande que abastecería de energía eléctrica al país como es la central
hidroeléctrica Paute, la demanda eléctrica desde esa fecha ha incrementado
notablemente debido a ello se han ido creando nuevos proyectos eléctricos en
el país con el fin de abastecer la demanda eléctrica.
Hasta la década de los años 60, el desarrollo eléctrico fue desordenado,
contándose con 1200 centrales eléctricas y una capacidad de 120MW en dicha
década se promulgó la Ley Básica de Electrificación y se dio responsabilidad al
6
Estado en la generación eléctrica. Posteriormente se estableció el Sistema
Nacional Interconectado hasta la actualidad.
1.1. Generación Eléctrica
El papel de las distintas fuentes energéticas utilizadas en las centrales
eléctricas, es generar la energía necesaria para producir electricidad.
Identificamos entonces entre las diversas formas de generación de energía, la
generación hidráulica y la térmica.
1.2. Generación Térmica.
Tenemos también a las centrales termoeléctricas, que es la combustión en
una caldera de determinados combustibles fósiles como carbón, petróleo o gas
el mismo que produce una energía calorífica que vaporiza el agua el mismo que
circula por una serie de ductos. Este vapor de agua es el que acciona las palas
de la turbina, convirtiendo esta energía calorífica en energía mecánica, la
misma que da lugar a la generación de energía eléctrica.
1.3. Generación Hidráulica.
El agua desde la antigüedad ha sido considerada una fuente de energía muy
valiosa, se utilizaba para mover grandes molinos de grano, es por eso que a lo
largo de la historia los molinos eran construidos a orillas de los ríos, estos
molinos tenían una caída de agua desde el nivel superior a un nivel inferior,
7
generando trabajo. Las plantas de energía eléctrica están formadas por una
presa hidráulica que crea un embalse, cuando hace falta energía, el agua fluye
del embalse a través de turbinas que generan electricidad. La generación de
energía hidroeléctrica es renovable, es decir, no deja de funcionar mientras el
agua continúe fluyendo. (JENIJOS, 2011)
1.4. Centrales Hidroeléctricas
La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del
agua almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en
eléctrica.
Figura 1. Partes de una central hidroeléctrica
Fuente: https://www.google.com.ec/search?q=centrales+hidroelectricas&sa
8
1.4.1. Energía primaria de una Central Hidroeléctrica
El principal recurso para el funcionamiento de una central hidroeléctrica es
su energía primaria que en este caso es el agua, el recurso hídrico en el
Ecuador es aprovechado al máximo para la generación de energía eléctrica.
1.5. Hidrología del Ecuador
El Ecuador cuenta con una gran variedad de ríos que tienen su origen en la
Cordillera de los Andes. Las montañas, nevados y volcanes constituyen un
factor fundamental en la formación de los ríos. A lo largo del país la cadena
montañosa que lo cruza permite la formación de cientos de ríos que en su
recorrido se unen entre sí formando ríos de mayor caudal. Los mismos
aumentan su caudal con las precipitaciones que en ciertos sectores son
abundantes. A medida que avanzan en su recorrido, su caudal, tamaño y
profundidad aumentan considerablemente. (P.H, 2013)
El Ecuador continental se divide en dos vertientes, 31 sistemas
hidrográficos, 79 cuencas hidrográficas y 137 subcuencas hidrográficas. Las
dos vertientes que están presentes en el país son: la del Pacífico y la del río
Amazonas que desemboca en el Océano Atlántico. (GUIA, 2013)
9
Figura2. Hidrografía del Ecuador
Fuente: http://www.ecuaworld.com.ec/hidrografia_ecuatoriana.htm
1.5.1. Cuencas hidrográficas de la vertiente del Pacífico
Las principales cuencas hidrográficas de esta vertiente, que de una u otra
manera surgen de la cordillera Occidental de los Andes, están formadas por los
ríos:
Chota: desemboca en el Pacífico colombiano con el nombre de Mira.
10
Esmeraldas: recorre parte de la provincia de Pichincha.
Guayas: Baña las provincias de Manabí, Los Ríos y Guayas. El
Babahoyo, recorre las provincias de Chimborazo, Los Ríos y Guayas.
Cañar: Recorre las provincias de Cañar y Guayas.
Jubones: Recorre las privincias de Azuay y El Oro.
Macará: Llega al Pacífico peruano con el nombre de río Chira.
(ECUAWORLD, 2013)
1.5.2. Cuencas hidrográficas de la vertiente del Amazonas
Esta vertiente está formada por la afluencia de numerosos ríos ecuatorianos
que nacen en la cordillera Oriental de los Andes y en la cordillera Amazónica
(Tercera Cordillera) ecuatoriana. Principalmente se caracterizan por ser
caudalosos y navegables en casi todo su curso. Se destacan en dicha vertiente
los ríos:
Putumayo: Desemboca en el Amazonas.
Napo: Se forma por la unión de algunos ríos procedentes
principalmente de las provincias de Tungurahua y Cotopaxi.
Tigre: Surge de la confluencia de los ríos Conambo y Pituyacu, en la
provincia de Pastaza.
Pastaza: nace en la provincia de Tungurahua con el nombre de río
Cutuchi y Patate.
11
Santiago: Se forma en la provincia de Loja y deposita sus aguas en
el Marañón. (ECUAWORLD, 2013)
1.5.3. Clasificación de las Cuencas Hidrográficas por su Potencial
Específico
Tabla 1.
Cuencas Hidrográficas.
Fuente: INECEL
De todo este potencial se seleccionaron 11 cuencas hidrográficas con un
potencial teórico correspondientes en el 90% a la cuenca amazónica y en el
10% a la vertiente del Pacífico. La cuenca del río Esmeraldas es la que
presenta mayores opciones de aprovechamiento. La vertiente del Amazonas
dispone de un potencial técnicamente aprovechable es del 48%. En términos
económicos, el potencial aprovechable representa el 36%. Todas las cuencas
12
hidrográficas tienen un alto potencial hidroeléctrico, especialmente la cuenca
del Santiago Zamora. (CONELEC, 2013)
1.6. Centrales Térmicas
Instalación que produce energía eléctrica a partir de la combustión de
carbón, fuel-oíl o gas en una caldera diseñada al efecto. El funcionamiento de
todas las centrales térmicas, o termoeléctricas, es semejante. El combustible se
almacena en parques o depósitos adyacentes, desde donde se suministra a la
central, pasando a la caldera, en la que se provoca la combustión. Esta última
genera el vapor a partir del agua que circula por una extensa red de tubos que
tapizan las paredes de la caldera. El vapor hace girar los álabes de la turbina,
cuyo eje rotor gira solidariamente con el de un generador que produce la
energía eléctrica; esta energía se transporta mediante líneas de alta tensión a
los centros de consumo. Por su parte, el vapor es enfriado en un condensador y
convertido otra vez en agua, que vuelve a los tubos de la caldera, comenzando
un nuevo ciclo. (CONELEC, 2013)
13
Figura3. Partes de una central térmica
Fuente: https://www.google.com.ec/search?q=centrales+termicas&sa
1.6.1. Energía primaria de una Central Térmica
1.6.1.1. Combustible Fuel Oil
El fuel oil es una fracción del petróleo que se obtiene como residuo en la
destilación fraccionada. De aquí se obtiene entre 30% y 50% de esta sustancia.
Es el combustible más pesado de los que se puede destilar a presión
atmosférica. Está compuesto por moléculas con más de 20 átomos de carbono,
y su color es negro. El fuel oil se usa como combustible para plantas de energía
eléctrica, calderas y hornos.
1.6.2. Combustible Gas Natural
El gas natural es una fuente de energía no renovable, ya que se trata de un
gas combustible que proviene de formaciones ecológicas que se encuentra
conformado por una mezcla de gases que mayormente suelen encontrarse en
14
yacimientos de petróleo, solo, disuelto o asociado con el mismo petróleo y en
depósitos de carbón.
1.6.3. Sistema de transporte de Combustible
Figura4. Sistema de transporte de combustible.
Fuente: http://www.eppetroecuador.ec/idc/groups/public/documents/.pdf
15
1.7. Generación Eléctrica en el Ecuador
1.7.1. Generadoras
Las empresas generadoras, que son las titulares de una concesión o
permiso para la explotación económica de una o varias centrales de generación
eléctrica de cualquier tipo, entregan su producción total o parcialmente en uno o
varios puntos en el Sistema Nacional de Transmisión o en una red de
distribución. (CONELEC, 2013)
Tabla 2.
CENTRALES GENERADORAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA DEL ECUADOR
16
En el 2013, se presentaron datos estadísticos como generadoras, Dentro de
este grupo, las unidades de negocio CELEC-Hidropaute y CELEC-
Electroguayas son las más representativas con 31,32 % y el 13,41 % de la
potencia instalada respectivamente. (CONELEC, 3013)
El 90% de la capacidad existente en centrales hidroeléctricas está
constituida principalmente por las cuatro grandes centrales del Sistema
Nacional Interconectado: Paute (1075 MW) que es la mayor de todas, seguida
por Marcel Laniado (213 MW), Agoyán (156 MW) y Pisayambo - Pucará (74
MW). (CONELEC, 2013)
Si nos referimos a centrales térmicas representan el 48.65%, ocupando así
575,50 MW (18,77 %) centrales térmicas a gas, 160,87 MW (5,17%) térmicas
de gas natural, 419,56 MW (9,83%) Motor de combustión interna y 442 MW
(14,88%) vapor. Mientras que la energía eólica representa el 0,49 %, se puede
verificar estos datos en la Tabla 2. (CONELEC, 2013)
1.7.2. Autogeneradoras
La empresa autogeneradora es la que independientemente produce energía
para su propio consumo, pudiendo tener excedentes a disposición de terceros o
del mercado eléctrico a través del sistema nacional interconectado o de los
sistemas aislados.
17
Tabla 3.
CENTRALES AUTOGENERADORAS DE ENERGÍA ELÉCTRICADEL
ECUADOR
Fuente: (CONELEC, 2013)
1.7.3. Distribuidoras
La empresa distribuidora es la titular de una concesión o que por mandato
expreso de la Ley asume la obligación de prestar el servicio público de
18
suministro de energía eléctrica a los consumidores finales, dentro de su área de
concesión o de servicio.
Tabla 4.
CENTRALES DISTRIBUIDORAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA DEL ECUADOR
Fuente: (CONELEC, 2013)
19
1.8. Potencia instalada en el Ecuador.
En el 2013, todas las empresas del sector eléctrico nacional, generadoras,
distribuidoras con generación y autogeneradoras, aportaron con 5.497,75 MW
de potencia instalada y 5.102,90 MW de potencia efectiva, distribuidos en 259
centrales de generación, conforme a los datos reportados por los agentes del
sector ver en Tabla 2, Tabla 3, Tabla 4.
Del total de la potencia efectiva en todo el país (5.102,90 MW): el 87,52 %
corresponde a la destinada para el servicio público; y, el 12,48 % al servicio no
público. Potencia que es entregada a través del S.N.I. y de los sistemas no
incorporados al S.N.I. (CONELEC, PLAN NACIONAL DE ELECTRIFICACION,
2013)
1.9. Demanda Máxima de Energía Eléctrica
La finalidad, al establecer la demanda de energía eléctrica, es dar los
elementos de base para dimensionar el conjunto de instalaciones de generación
que cubran tal demanda y facilitar la elección de prioridades en inversiones,
programar el ritmo de puesta en marcha de los recursos naturales y analizar la
planificación y explotación de las nuevas instalaciones.
20
1.9.1. Proyección de la Demanda
Tabla 5.
Proyección de la Demanda en bornes del Generador.
Fuente: http://www.cenace.org.ec
21
CAPÍTULO II
REQUERIMIENTOS Y ANÁLISIS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA AL 2025.
2. Análisis de la demanda del sistema eléctrico
La evolución del mercado eléctrico ecuatoriano, en lo que a demanda de
energía y potenciase refiere, ha mantenido una situación de crecimiento
sostenido durante los siete últimos años.
Para tener mayor confiabilidad en cuanto al abastecimiento de energía
eléctrica en años futuros se requiere un análisis del comportamiento de la
demanda eléctrica con un horizonte a 10 años.
En la tabla siguiente se muestra el valor de la demanda máxima de Energía
y Potencia en el año en curso.
Tabla 6.
Demanda máxima en el año 2015
Demanda máxima Año 2015
Energía (GWh) 26265
Potencia (MW) 4253
Fuente: (CONELEC, 2013); Anexo 2
22
El comportamiento de la demanda de electricidad con un horizonte a 10
años se puede verificar aplicando el siguiente cálculo por lo que se tomará
referencia la demanda del año 2015, registrando un incremento de 5 % anual.
Para el cálculo se emplea la siguiente fórmula:
Dmáx pro=Dmáxactual (1+r )n
Ec. 1
Donde:
Dmáx pro : Demanda máxima proyectada.
Dmáxactual: Demanda máxima actual del país.
r: Tasa de interés.
n:Número de periodos
Desarrollo:
Dmáx pro=Dmáxactual (1+r )n
Dmáx10años=Dmáxactual (1+0.05 )10
Dmáx10años=4253 (1+0.05 )10
Dmáx10años=6927.68MW
Ahora para conocer la demanda máxima de energía al 2025.
Dmáx pro=Dmáxactual (1+r )n
23
Dmáx10años=Dmáxactual (1+0.05 )10
Dmáx10años=26265 (1+0.05 )10
Dmáx10años=42782.91MW
La tabla siguiente muestra los resultados para el 2025
Tabla 7.
Demanda máxima para el año 2025
Demanda máxima Año 2025
Energía (GWh) 42782.91
Potencia (MW) 6927.68
Fuente: Autor
Luego de los cálculos respectivos se identifica que la demanda máxima
proyectada para el año 2025 en cuanto a energía es 42782.91 GWh y potencia
es de 6927.68 MW.
La potencia efectiva en todo el país es 5.102,90 MW que corresponde a la
suma de las potencias de generadoras, autogeneradoras y distribuidoras de
energía eléctrica con un funcionamiento del 100%, por lo que si hacemos
referencia a la demanda de potencia en 10 años es de 6927.68 MW, existirá un
déficit de abastecimiento eléctrico de 1824.78 MW, cabe recalcar que en el
24
abastecimiento analizado no se encuentran incorporados los proyectos en
construcción, es por ello que se realiza este análisis para verificar si los
proyectos en construcción son viables para su ejecución.
Conociendo el déficit de abastecimiento eléctrico en el año 2025 que
corresponde a 1824.78 MW, se requerirá la implementación de nuevas
centrales de generación eléctrica que compensen dicho déficit.
2.1. Requerimientos para el diseño
2.1.1. Parámetros para el diseño de una Central Hidroeléctrica
2.1.1.1. Energía Primaria
Se utiliza el recurso hídrico como es el agua.
2.1.1.2. Tiempo de instalación
Para construir una central hidroeléctrica se requiere de 1 a 4 años para
terminar la obra. (GUIA, 2013)
2.1.1.3. Ventajas al construir una central hidroeléctrica
No contamina: el aire, ni agua, ya que no se requiere combustible alguno.
Los costos de mantenimiento son bajos. (GUIA, 2013)
2.1.1.4. Desventajas al construir una central hidroeléctrica
Inundaciones grandes de tierras fértiles. Deforestación. Migración forzada de
poblaciones aledañas.
25
2.1.1.5. Impacto ambiental
Debido a que su energía primaria es un recurso hídrico, no contamina el
ambiente. (ENERGÍA, 2013)
2.1.1.6. Costo para la construcción
Para poder construir una central térmica se emplea alrededor de
240millones de dólares. (ENERGÍA, 2012)
2.1.2. Parámetros para el diseño de una Central Térmica.
2.1.2.1. Energía Primaria
Combustibles fósiles: gas, carbón, fuel- oil.
2.1.2.2. Tiempo de instalación
Para construir una central térmica se requiere de 6 a 1 año para ponerla en
ejecución. (GUIA, 2013)
2.1.2.3. Ventajas al construir una Central Térmica
Corto tiempo de construcción
No dependen del clima
Costos de inversión menores que en las hidroeléctricas lo que favorece
su construcción y entrada en funcionamiento.
Facilidad de transporte del combustible orgánico desde el lugar de su
extracción hasta la central térmica.
26
Progreso técnico lo que permitió diseñar grandes unidades generadoras
(grandes módulos) con mejores rendimientos que las unidades pequeñas
o medianas. (ENERGÍA, 2013)
2.1.2.4. Desventajas al construir una Central Térmica
Como resultado del procesamiento del carbón, fue- oil y gas, éstas
centrales son importantes fuentes emisoras de agentes contaminantes,
calor, ruido y vibraciones.
La peor desventaja es el terrible impacto ambiental que produce, ya que
emite gases que provocan tanto el efecto invernadero como la lluvia
ácida.
En el caso del petróleo es preocupante su vertido al mar cuando se
transporta, ya que crea las famosas mareas negras.
2.1.2.5. Impacto Ambiental
Los efectos ambientales de una central térmica provienen del proceso de
combustión, así como de las emisiones de polvo y gases contaminantes.
2.1.2.6. Costo para la construcción
Para poder construir una central térmica se emplea alrededor de 150
millones de dólares.
27
CAPITULO III
PROPUESTA HIDRAÚLICA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA
3. PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA
3.1. Localización
Para aprovechar el recurso hídrico se plantea una central hidroeléctrica que
aporte con el abastecimiento de la demanda eléctrica, identificando la cuenca
hidrográfica del país, la central se localizará en la zona occidental debido al
caudal y caída que tienen los ríos en esta región, la construcción se realiza en
un tiempo estimado de 1 a 4 años de duración , lleva mayor tiempo de
construcción que una central térmica que va de 6 meses a 1 año pero hay que
tomar en cuenta que una central hidroeléctrica su fuente principal es el agua y
es un recurso renovable y de mayor garantía y confiabilidad para un
funcionamiento a corto, mediano y largo plazo de la central y sus costos de
mantenimiento son más bajos.
3.1.1. PROYECTO 1
Datos del proyecto
Nombre del Proyecto: HIDRO 1
Río: Mulatos
28
Potencia a instalar: 321.41 MW
Sistema hidrográfico: Napo
Vertiente: Amazonas
Provincia: Napo
Cantón: Tena
Caudal diseño (m3/s):42.6
Altura (m): 769.9
Coordenadas: 78o 02' 17" W
Cálculo de la potencia
PH=Q∗g∗h
PH=(42.6 m3s )(9.8 ms2 )(769.9)
PH=321.41MW
29
Costo de Construcción
Tabla 8. Costo HIDRO 1
Energía 11200000
horas 8400
$Generacion 0.5
Tasa de interes 0.09
Beneficio $ 3,260,768.00
Gastos operación y mante
$ 198,038.40
Beneficio real $ 3,756,729.60
INVERSION $ 23,606,710.24
Figura 5. Río Mulatos
30
3.1.2. PROYECTO 2
Datos del proyecto
Nombre del Proyecto: HIDRO 2
Río: Puyango
Potencia a instalar: 241.47 MW
Sistema hidrográfico: Puyango
Vertiente: Pacífico
Provincia: El Oro
Cantón: Marcabelí
Caudal diseño (m3/s): 70 (METEREOLOGÍA, 2013)
Altura (m): 352
PH=Q∗g∗h
PH=(70 m3s )(9.8 ms2 )(352m)
PH=241.47MW
31
Costo de Construcción
Tabla 9. Costos Hidro 2
Energía 11200000
horas 8400
$Generacion 0.5
Tasa de interes 0.09
Beneficio $ 31,960,768.00
Gastos operación y mante
$ 158,038.40
Beneficio real $ 3,762,729.60
INVERSION $ 22,102,847.01
Figura 6. Río Puyango
32
3.1.3. PROYECTO 3
Datos del proyecto
Nombre del Proyecto: HIDRO 3
Río: Zamora
Potencia a instalar: 373.47 MW
Sistema hidrográfico: Santiago
Vertiente: Amazonas
Provincia: Zamora Chinchipe
Cantón: Tena
Caudal diseño (m3/s):49.6
Caída bruta (m): 769.9
Cálculo de la potencia
PH=Q∗g∗h
PH=(49.5 m3s )(9.8 ms2 )(769.9)
PH=373.47MW
33
Costo de Construcción
Tabla 10. Costos Hidro 3
Energía 11230000
horas 8400
$Generacion 0.5
Tasa de interes 0.09
Beneficio $ 3,320,768.00
Gastos operación y mante
$ 138,038.40
Beneficio real $ 3,762,729.60
INVERSION $ 28,200,847.01
Figura 7. Río Zamora
34
3.1.4. PROYECTO 4
Datos del proyecto
Nombre del Proyecto: HIDRO 4
Río: Zamora
Potencia a instalar: 200.13 MW
Sistema hidrográfico: Santiago
Vertiente: Amazonas
Provincia: Morona Santiago
Cantón: Indanza
Caudal diseño (m3/s):53.7
Caída bruta (m): 380.3
Cálculo de la potencia
PH=Q∗g∗h
PH=(53.7 m3s )(9.8ms2 )(380.3)
PH=200.13MW
35
Costo de Construcción
Tabla 11. Costos Hidro 4
Energía 13400000
horas 8400
$Generacion 0.5
Tasa de interes 0.09
Beneficio $ 3,250,768.00
Gastos operación y mante
$ 238,038.40
Beneficio real $ 3,722,729.60
INVERSION $ 18,200,847.01
Figura 8. Río Zamora
36
3.1.5. PROYECTO 5
Datos del proyecto
Nombre del Proyecto: HIDRO 5
Río: Verdeyacu
Potencia a instalar: 592.58 MW
Sistema hidrográfico: Napo
Vertiente: Amazonas
Provincia: Napo
Cantón: Tena
Caudal diseño (m3/s):159
Caída bruta (m): 503
Cálculo de la potencia
PH=Q∗g∗h
PH=(159 m3s )(9.8 ms2 )(380.3)
PH=592.58MW
37
Costo de Construcción
Tabla 12. Costos Hidro 5
Energía 15200000
horas 8400
$Generacion 0.5
Tasa de interes 0.09
Beneficio $ 3,370,768.00
Gastos operación y mante
$ 348,038.40
Beneficio real $ 3,712,729.60
INVERSION $ 35,200,847.01
3.1.6. PROYECTO 6
Datos del proyecto
Nombre del Proyecto: HIDRO 5
Río: Mira
Potencia a instalar: 592.58 MW
Sistema hidrográfico: Mira
38
Vertiente: Pacífico
Provincia: Imbabura
Cantón: Ibarra
Caudal diseño (m3/s):93.8
Altura (m): 203
Cálculo de la potencia
PH=Q∗g∗h
PH=(93.8m3s )(9.8ms2 )(203)
PH=186.60MW
39
Costo de Construcción
Tabla 13. Costos Hidro 6
Energía 14200000
horas 8400
$Generacion 0.5
Tasa de interes 0.09
Beneficio $ 3,370,768.00
Gastos operación y mante
$ 238,038.40
Beneficio real $ 3,762,729.60
INVERSION $ 21,200,847.01
Figura 9. Río Mira
Aprovechamiento del Recurso Hídrico
40
Identificando las cuencas hidrográficas del ecuador y sus ríos con mayor
caudal y caída, la zona oriental cumple las características para la
implementación de los proyectos de generación, La vertiente del Amazonas
dispone de un potencial teórico de 54.259 MW, en una superficie de 83.000
km². El potencial técnicamente aprovechable es del 48%. Todas las cuencas
hidrográficas tienen un alto potencial hidroeléctrico, especialmente la cuenca
del Santiago- Zamora y el río Napo. (CONELEC, 2013) Con lo anterior
mencionado se procede a plantear las nuevas centrales de generación que
cubran el abastecimiento de la demanda eléctrica para el 2025.
3.2. Propuesta de Generación Eléctrica
Identificando las cuencas hidrográficas del Ecuador, para poder dar
abastecimiento eléctrico al país hasta el 2025, aprovechando los recursos de
transmisión eléctrica que se sujetan al Sistema Nacional Interconectado y sus
ríos con mayor caudal y caída, se han determinado ríos de la cuenca occidental
y la cuenca oriental los mismos que cumplen las características para la
implementación de los proyectos de generación.
Se realiza una sumatoria de las potencias que generarán los nuevos proyectos
de generación planteados anteriormente.
41
Tabla 14. Suma total de Potencia generada
Potencia Propuesta
Proyecto 1 321.41 MW
Proyecto 2 241.47MW
Proyecto 3 373.41 MW
Proyecto 4 200.13 MW
Proyecto 5 592.58 MW
Proyecto 6 186.60 MW
TOTAL POTENCIA 1915.6 MW
3.3. Selección del Grupo de Consumo
En cuanto a la perspectiva del número de consumidores o usuarios del
servicio eléctrico, las consideraciones del análisis han tomado en cuenta para la
proyección, el comportamiento futuro que tendría el consumo en el área
Residencial Comercial e Industrial que tiene mayor requerimiento para
abastecimiento eléctrico considerado.
42
En el ámbito del SNI, el crecimiento medio anual de los consumidores se
prevé que será de un 2,6 % (CONELEC, 2013), por lo que se plantea la
localización de las nuevas centrales de generación.
Tabla 15. Demandas de consumo
Con la implementación de las nuevas centrales hidroeléctricas la suma de
las potencias que se estima es 1915.6MW por lo que recompensa al déficit
existente para el año 2025 y cubrirá la demanda en el área residencial
comercial e industrial.
Al construir las centrales y al iniciar su operación emitirán un gran impacto
ambiental, debido a que existirán, zonas boscosas, zonas agrícolas de gran
vegetación, contaminación del aire y agua al inicio de su construcción, el
43
estudio debe abarcar como evitar este daño y por lo que se dará la viabilidad
del proyecto o no.
44
CAPITULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
Se compendió información haciendo énfasis en que sea actual y verídica
ya que de esta depende el contenido de todo el documento a realizarse ,
pues la misma será entregada a un sector que requiere información
actual, al igual que el análisis proyectado que se estructuro sea
altamente amigable con la persona que haga uso de dicha información.
Se describió los parámetros que ayudarán a diagnosticar el
comportamiento del sistema eléctrico en el Ecuador, identificando
potencias de generación de las centrales eléctricas existentes hasta la
actualidad obteniendo una potencia instalada efectiva en el Ecuador de
5102.90 MW basándonos en la información que proporciona el
CONELEC en el Plan Nacional de Electrificación.
Se verificó la demanda actual en el país, la misma que permitió realizar
una proyección a 10 años y comparar valores con la potencia efectiva
instalada, con lo que se verificó que existe un déficit de 1824.78 MW .
por lo que se estableció seis nuevos proyectos de generación.
45
Conociendo la existencia de un déficit de abastecimiento eléctrico para el
año 2025, se propone la implementación de centrales hidroeléctricas que
logren cubrir la demanda en el país.
RECOMENDACIONES
Es recomendable abastecerse de información de fuentes confiables es
decir que estén involucradas 100% con el sistema eléctrico del Ecuador,
que faciliten el proceso de desarrollo del proyecto.
Para la generación de datos de análisis se debe revisar la información
recolectada, y realizar varios análisis a la misma como calidad de
información, que tan actual es la misma, que contiene dicha información
y el alcance que tiene, para ser adjuntada o retirada, pues esto aumenta
el interés del usuario y reduce tiempo de búsqueda y análisis de dicha
información.
Para realizar el análisis de generación de las centrales eléctricas, es
necesario obtener la información actualizada para que los resultados con
un horizonte a años futuros sean óptimos y precisos.
46
Si se requiere implementar una central de generación, hay que tomar en
cuenta todos los parámetros necesarios que permitan su efectuación, los
mismo que brindarán datos confiables para el desarrollo.
BIBLIOGRAFÍA
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http://www.monografias.com/trabajos33/centrales-termicas/centrales-
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termicas.shtml
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hidrograf%C3%ADa-del-ecuador
48
