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estudio de pchs en accion
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Mejoramiento y Ampliación de Micro Central Hidráulica
Corregimiento de PALMOR ciénaga (Magdalena)
Edwin Alberto Báez SilvaRubén Jesús Álvarez Hernández
Milton PinzónFormulación y Evaluación de Proyectos
Resumen
Este proyecto está localizado en el corregimiento de Palmor del municipio de Ciénaga (Magdalena) se
enfoca en la repotenciación y mejoramiento de la Micro Central Hidroeléctrica mediante la instalación de
un nuevo equipo hidromecánico de generación de energía que trabajará de manera conjunta con el equipo
hidromecánico existente. Una comparación de los costos de energía suministrados a través de la
interconexión eléctrica con los de la MCH muestra como proyectos de esta naturaleza son viables en
zonas rurales no interconectadas de Colombia. La pequeña central hidroeléctrica que en primera instancia
atendía 105 viviendas pasó a proveer a unos 420 suscriptores, lo que deterioró el servicio. Con ayuda del
Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas para las Zonas No Interconectadas -
IPSE, que tiene como objeto identificar, promover, fomentar, desarrollar e implementar soluciones
energéticas mediante esquemas empresariales eficientes, viables financieramente y sostenibles en el largo
plazo, procurando la satisfacción de las necesidades energéticas de las Zonas No Interconectadas,
podremos dar estimativos de la viabilidad y factibilidad del proyecto.
Introducción
Palmor es un corregimiento del municipio de
Ciénaga (Magdalena), ubicado en las
estribaciones de la Sierra Nevada de Santa
Marta, específicamente a los 10º 46’ 20’’ de
latitud norte y 74º 01’ 30’’ de longitud oeste, a
una altura de 965 metros sobre el nivel del mar.
La comunidad de Palmor se dedica en su
mayoría al cultivo del café o al comercio. Existe
ganadería a muy pequeña escala. Palmor es un
lugar de paso obligado para muchos pueblos en
la Sierra, cuyos habitantes bajan a comercializar
o hacer trueque con sus productos (indígenas).
La mayoría de los habitantes de Palmor son del
interior del país, descendientes u originarios del
Tolima, Huila, Santander y Boyacá, aunque
también hay unos pocos indígenas (5 familias
que habitan en el pueblo). Se trata de una
comunidad organizada y ordenada, con un alto
sentido de pertenencia. Palmor es considerada la
capital cafetera de la Sierra Nevada de Santa
Marta. Cuenta con una población de unas 2000
personas y una población flotante en época de
cosecha de más de 3000 personas. Palmor tiene
una gran actividad comercial basada
principalmente en la producción cafetera.
Numerosas tiendas y ferreterías proveen
abarrotes y elementos agrícolas. En esta región
también se cultivan frutas, las cuales se
comercializan a nivel local debido a los largos
recorridos que afectan la calidad del producto y
a los altos costos de transportes que implica
tratar de hacer una comercialización hacia otras
zonas. Para llegar al Corregimiento, se toma
carretera que conduce de Santa Marta a
Bucaramanga, desviándose a la altura del
puente Sevilla, localidad de San José en el sitio
conocido como la Bodega. A partir de este
punto se inicia el ascenso a través de una
carretera de 23 km de largo, destapada y en
regular estado, considerando que no existen
cunetas, ni obras de arte para evacuar las aguas
lluvias.
PROBLEMÁTICA PRESENTADA
Palmor cuenta con un micro central
hidroeléctrica construida hace más de 20 años.
La MCH “Miguel Medina” fue construida
gracias a la Cooperación Alemana a través del
Programa Especial de Energía de la Costa
Atlántica (PESENCA), con la participación del
P.N.R, la Gobernación del Magdalena,
CORELCA, y Colturbinas (empresa que hizo
las turbinas en funcionamiento), además del
apoyo de la comunidad beneficiaria. Se
inauguró en 1991 operada por la misma
comunidad a través de una junta electrificadora
creada para ello.
En la actualidad la junta local
ELECTROPALMOR opera la microcentral que
cuenta con unos 420 suscriptores urbanos y el
servicio de energía eléctrica es ineficiente y no
tiene prolongación las 24 horas al día (inicio
generación hace 20 años con solo 115
suscriptores). A pesar que los habitantes de
Palmor son muy conscientes de la gran ventaja
que tienen al contar con su propia microcentral
y con un servicio de energía limpia confiable
presentan problemas en la calidad del servicio y
así mismo en su calidad de vida debido a las
restricciones del sistema afectando tanto en sus
negocios locales como la conservación de sus
alimentos precederos.
Con ayuda del Instituto de Planificación y
Promoción de Soluciones Energéticas para las
Zonas No Interconectadas – IPSE se pretende
repotenciar las estructuras hidráulicas existentes
al igual con la instalación de un nuevo equipo
hidromecánico de generación de energía.
Población objetivo y análisis del mercado
Considerando que es una Zona No
Interconectada, localizada en las coordenadas
10°46´20” de latitud norte y 74°01´30” de
longitud oeste, que cuenta con 1900 habitantes y
en época de cosecha pasa a 3000 habitantes por
la población flotante que llega a recoger café. El
servicio de energía eléctrica proviene de la
microcentral “SAN MIGUEL” con una
capacidad de 125 KVA, construida ya más de
20 años el crecimiento de la población ha
superado la capacidad de oferta energética de
esta MCH, haciéndose necesaria la
repotenciación de la misma, con el fin de
incrementar su oferta y satisfacer la demanda
existente en la zona.
Por lo anterior y por la necesidad de garantizar
la transmisión de la totalidad de la potencia
generada con la implementación del proyecto de
repotencialización que se predente poner en
funcionamiento.
El corregimiento de PALMOR al ser parte de la
Zona No Interconectada ZNI conformada por
zonas aisladas geográficamente, e incluyen la
Orinoquia, la Amazonia, el litoral Pacífico, San
Andrés y tiene como característica de difícil
conexión al sistema interconectado nacional,
equivale al 52% del territorio nacional.
Teniendo necesidades básicas insatisfechas
mayores al 77%, son zonas dispersas con bajas
densidad poblacional, con baja capacidad de
pago, bajo nivel de recaudo, altos costos de
prestación de servicio de energía eléctrica, alto
nivel de pérdidas, bajo nivel de micro medición
y baja capacidad de gestión empresarial hace
que esta clase de proyectos no generadores de
ingresos.
Estructuras Hidráulicas existentes
La microcentral cuenta con una infraestructura
civil en buenas condiciones. La bocatoma está
compuesta por una presa de unos 4 metros de
altura y tiene capacidad para captar a través de
un orificio de fondo, un caudal de 500 l/seg.
Cuenta además con un gran desarenador y
tanque de nivelación o almenara con capacidad
de almacenar más de 600 metros cúbicos de
agua. El desarenador se conecta a la almenara
mediante tubería de fibrocemento de 18” de
diámetro y 540 metros de longitud. La almenara
tiene una altura de aproximada de 9 metros,
cilíndrico con un diámetro de 4.5 metros. En la
almenara se conecta la tubería de carga, también
en fibrocemento pero de 12” de diámetro hasta
la casa de máquinas. En un recorrido de 210
metros de longitud alcanza una cabeza
hidráulica de 82 metros.
EQUIPO HIDROMECÁNICO
EXISTENTE
Actualmente la microcentral cuenta con un
equipo hidromecánico para generación de
energía eléctrica de aproximadamente 120 kW,
el cual está compuesto por una turbina Pelton de
dos chorros construida por COLTURBINAS y
un regulador oleomecánico que realiza apertura
de sus dos boquillas de manera simultánea para
mantener la velocidad de giro regulada. Cuenta
además con un volante de inercia bastante
grande y un generador trifásico a 720 RPM
acoplado directamente a la turbina. La casa de
máquinas es amplia y cuenta con capacidad para
almacenar un equipo adicional. Cuenta con un
pequeño tablero de interconexión con
desconexiones y protecciones básicas. La
energía generada a 380 voltios se conecta a
estos tableros y desde ahí a un transformador
trifásico que eleva su voltaje a 13200 voltios
para conducir la hasta el poblado
REDES ELÉCTRICAS EN MEDIA
TENSIÓN EXISTENTES
En la actualidad las redes en media tensión
existentes, tienen una longitud aproximada de
7.2 km en su totalidad, cabe anotar que estas, ya
han superado los 20 años de funcionamiento,
por tal motivo IPSE y CCEP realizaron un
diagnóstico de su estado de las redes y sus
respectivas estructuras, y una verificación de su
longitud en los diferentes tramos que la
componen, la información permitió determinar
que dichas redes no están en la capacidad de
soportar una repotenciación del sistema de
aproximadamente 250 kW, por tal motivo se
establece que el proyecto debe incluir, además
de la repotenciación de la MCH, la reposición
de redes en media tensión desde casa de
máquinas hasta el casco urbano de Palmor. Las
redes de conducción principales existentes
constan de cable #2 ACSR, la reposición de
redes contará con cable #1/0 ACSR para
garantizar la capacidad para 250 kilovatios hasta
el pueblo localizado a 2.5 kilómetros de la casa
de máquinas.
DEMANDA ELÉCTRICA ACTUAL
La capacidad generatriz está copada. En horas
valle de bajo consumo se tiene una demanda
alrededor de los 80 kilovatios. Sin embargo
durante las horas pico la demanda es superior a
la oferta y la calidad de la energía se ve
afectada. Actualmente hay una demanda
adicional de unos 144 suscriptores urbanos y
unos 61 rurales. El proyecto plantea realizar una
ampliación de potencia que permita conectar a
futuro a los nuevos posibles usuarios y que
permita promover el crecimiento de Palmor en
los próximos años.
En el corregimiento el Palmor es abastecida con
una Microcentral Hidroeléctrica de 150 kW
construida hace más de 20 años, soportado con
unas redes eléctricas que igualmente han
llegado al final de su vida útil, considerando el
crecimiento de la población, está demanda ha
superado la capacidad instalada con lo cual se
requiere repotenciar la central y hacer la
correspondiente remodelación de sus redes
eléctricas. De acuerdo a la información
encontrada, existen 424 usuarios matriculados y
hay proyección de 205 usuarios adicionales, lo
cual implica una demanda total superior a 200
kW considerando una demanda por usuario de
0.24 kW la cual es típica para este tipo de
poblaciones.
OFERTA
Teniendo en cuenta las condiciones existentes
de un caudal disponible de aproximadamente
250 l/seg y una altura neta de caída de 80 m,
estimamos que puede incrementarse la potencia
del sistema en un valor de 150 kW. Con este
incremento de potencia, la Microcentral de
Palmor tendría una oferta cercana a los 300 kW
para atender las necesidades de los 424
suscriptores actuales y de los 205 posibles
suscriptores identificados en la cabecera de
corregimiento de Palmor y en las veredas
aledañas a esta, dejando un margen de
crecimiento futuro, contando con un consumo
promedio aproximado de 0.24 kw/ usuario.
Descripción de la problemática y su posible solución
Teniendo en cuenta las condiciones existentes
de un caudal disponible de aproximadamente
250 l/seg y una altura neta de caída de 80 m,
estimamos que puede incrementarse la potencia
del sistema en un valor de 150 kW. Con este
incremento de potencia, la microcentral de
Palmor tendría una oferta cercana a los 250 kW
para atender las necesidades de los 420
suscriptores actuales y de los 205 posibles
suscriptores identificados en la cabecera de
corregimiento de Palmor y en las veredas
aledañas a esta, dejando un margen de
crecimiento futuro, contando con un consumo
promedio aproximado de 0.24 kw/usuario.
Las condiciones hidráulicas sugieren la
utilización de una turbina tipo Pelton con dos
inyectores para una potencia de 150 Kw. Estas
turbinas se acomodan muy bien a las
condiciones de cabeza y caudal existentes.
Para el funcionamiento de la turbina se cuenta
con un caudal de 250L/seg., una cabeza bruta de
alrededor de los 82 metros para una generar una
potencia de 150 kW.
A este conjunto de turbina y multiplicador se le
acoplará un generador trifásico de 200 kW de
capacidad. Este se alambrará para operar a 440
VAC.
La energía producida en casa de máquinas en
bajo voltaje deberá conducirse en una red de
baja tensión trifásica a 440 voltios por una
distancia de aproximadamente 20 metros hasta
la subestación eléctrica.
La subestación corresponde a un
Transformador elevador de 400 Kva - 440/13.2
kV Trifásico. De ahí en adelante se plantea
transmitir la energía eléctrica hacia Palmor en
una red aérea de aproximadamente 2.3 Km.
Para complementar se plantea la instalación de
paneles fotovoltaicos para alimentar el colegio y
la alcaldía, Una instalación HCPV consta de
varios seguidores solares de doble eje sobre los
que son colocados los módulos de alta
concentración, que compone de 6 células
solares con sus respectivos sustratos y lentes de
concentración.
El tamaño de un sistema FV está dado por el
Watt Pico (Wp). Esta es la salida máxima de un
panel FV bajo condiciones estándar que son:
temperatura ambiente de 25°C y 1000 Watt/m2
de irradiación, Su eficiencia en producción se
aproximan al 41%.
Los equipos ISOFOTON de alta concentración
son capaces de resistir y de ser eficientes
incluso en las condiciones medioambientales
más extremas.
CANTIDADES DE OBRA
En el siguiente cuadro se consignan los ítems de
actividades, su unidad de medida y las
cantidades presupuestadas para la obra.
