Ingeniería
y sus alcances, Revista de Investigación
Https://doi.org/10.33996/revistaingenieria.v3i5.29
Enero - Abril, 2019
Volumen 3 / No. 5
ISSN: 2664 – 8245
ISSN-L: 2664 - 8245
pp. 16 – 31
Proyecto
multipropósito: energía, agua y producción para La población originaria de
Mojos”
Multipurpose project: energy, water and production for
the original population of Mojos”
Marcelo
Israel Leyva López
israeleyva.15@gmail.com
Universidad
Mayor de San Andrés, Bolivia
Artículo
recibido septiembre 2018 | Arbitrado en octubre
2018 | Publicado en enero 2019
RESUMEN
La población de Mojos actualmente ocupa un lugar de
asentamiento que carece de los servicios básicos como ser de un sistema de
energía y de un sistema de agua potable. El proyecto tiene como multipropósito
cubrir las demandas de energía eléctrica doméstica y no doméstica, como también
la demanda de agua potable. Para realizar el estudio se recolecto información
de los aspectos físicos naturales de la región, así como también se pudo
recolectar gran cantidad de datos de instituciones y estudios realizados cercanos
al lugar, obteniendo así datos meteorológicos, topográficos, hidrográficos. Se
concluye que la implementación de la microcentral
hidroeléctrica será la alternativa más viable, debido a que no demanda una gran
inversión, además que la construcción y el funcionamiento de ésta no presenta
daños para el medio ambiente.
Palabras clave: Proyecto multipropósito; energía; agua
potable, calidad de vida
ABSTRACT
The population of Mojos currently
occupies a settlement place that lacks basic services such as an energy system
and a potable water system. The project is multipurpose to cover the demands of
domestic and non-domestic electrical energy, as well as the demand for drinking
water. To carry out the study, information on the natural physical aspects of the
region was collected, as well as a large amount of data from institutions and
studies carried out near the place, thus obtaining meteorological, topographic,
hydrographic data. It is concluded that the implementation of the hydroelectric
power station will be the most viable alternative, since it does not demand a
large investment, in addition to the fact that its construction and operation
do not present any damage to the environment.
Key
words: Multipurpose project; energy; drinking water,
quality of life
INTRODUCCIÓN
Debido a que la población de
Mojos-Soriani carece de un sistema de energía
eléctrica y de un sistema de agua potable. Se plantea la concepción de un
sistema hidráulico-sanitario para satisfacer estas necesidades. Para la
modalidad de ejecución de este proyecto se implementará el uso de tecnología no
convencional, y se hará empleo de material local y mano de obra del lugar para
reducir los costos del proyecto. Todos estos factores hacen viable este tipo de
proyectos de desarrollo económico – social.
En cuanto a la descripción del
modelo de proyecto, una vez establecida la viabilidad del proyecto, se
plantea el siguiente sistema hidráulico – sanitario (Figura 1).
Figura
1. Esquema del sistema hidráulico-sanitario
En la Figura 1 se puede observar el esquema de todas
las obras civiles, eléctricas y electromecánicas, para el sistema de energía
hidráulica y el sistema de distribución de agua. A continuación se explica
brevemente como se distribuirá. (Manual de diseño de pequeñas centrales hidroeléctricas,
1985)
La población de Mojos actualmente ocupa un lugar de
asentamiento que carece de los servicios básicos como ser de un sistema de
energía y de un sistema de agua potable. Lo cual dificulta el desarrollo de la población, por consiguiente la migración de
sus habitantes a otros lugares.
Por lo que el acceso a la energía permitirá que la
población tenga mejor comunicación, ya que los habitantes del lugar sabiendo
que contarían con este servicio; solicitaron mediante el Programa de
Teleeducación Rural la construcción de un Telecentro para la comunicación vía
internet mediante el satélite Túpac Katari (TKSAT-1).
En el aspecto energético:
La demanda de energía de 16 [kW]
para los años 2016 – 2036 llegará a ser cubierta con la ejecución de la microcentral hidroeléctrica de Mojos.
El estudio de la demanda de energía muestra un
comportamiento variable de la potencia requerida, con un gran pico de demanda
en horas de la tarde, producto de la demanda industrial o no doméstica que se
tiene provisto implementar mediante talleres y servicios públicos para apoyar
las actividades productivas.
Para el sistema de energía:
Obra de toma. El diseño de las obras de captación es muy importante
para derivar parte del agua del río hacia la planta. La elección de la obra de
captación en campo debe satisfacer todas las condiciones de seguridad
necesarias. Así también el lugar de emplazamiento debe proporcionar la cantidad
y calidad de agua requerida, se debe realizar un diseño que armonice con la
topografía del lugar. La captación se hará mediante una rejilla instalada en
uno de los muros de protección del azud. (Krochin,
1978).
Obras de conducción. Las obras de conducción permitirán transportar el
agua desde el río hasta el comienzo de la tubería de presión, con un mínimo de
pérdidas de carga. Para el proyecto se adoptará la aducción de tuberías de PVC
enterradas. Esto debido a la dificultad de transporte de agregados u otro tipo
de materiales al lugar de emplazamiento. El empleo de una tubería de PVC
también evitará la inclusión de material granular a las obras de conducción. (Krochin, 1978).
Desarenador – Cámara de carga. El diseño del desarenador permite sedimentar la gran mayoría de las
partículas de arrastre para luego evacuarlos por una tubería de limpieza. A
continuación del desarenador se encuentra la cámara
de carga que contará con una rejilla que evite el ingreso del material flotante
restante, para luego conducir el agua captada a la tubería de presión. (Krochin, 1978).
Tubería de presión. Así como la tubería de aducción, la tubería de
presión será de PVC. Para minimizar la vibración en la tubería, se colocará
anclajes y apoyos intermedios de hormigón en todo el tramo. (Krochin, 1978).
Casa de máquinas. En la casa de máquinas se
emplazará el equipo electromecánico. Así también este ambiente debe tener un
canal de restitución para devolver las aguas turbinadas nuevamente al río. (Krochin, 1978).
Equipo electromecánico. El equipo electromecánico cuenta con la turbina, el
generador, el tablero de control y el controlador. (Krochin,
1978).
En cuanto al sistema de distribución de agua:
Conducción. La conducción es la tubería que conduce el agua desde
la captación hasta un sistema regulador. Se plantea que la conducción del
sistema de agua potable partirá desde la cámara de carga hasta el tanque de
regulación. (Krochin, 1978).
Tanque regulador. Se plantea que el tanque
regulador de este proyecto sea de material de plástico, debido a la dificultad
de trasladar grandes cantidades de cemento y agregado (Krochin,
1978).
Línea matriz. Es la tubería que une el tanque regulador con la red
de distribución de agua (Krochin, 1978).
Red de distribución de agua potable. Son las tuberías que se encargan de distribuir el
agua a toda la población beneficiada (Krochin, 1978).
El proyecto tiene como multipropósito planteado cubrir
las demandas de energía eléctrica doméstica y no doméstica, como también la
demanda de agua potable.
METODOLOGÍA
Para realizar el estudio se
recolecto información de los aspectos físicos naturales de la región, así como
también se pudo recolectar gran cantidad de datos de instituciones y estudios
realizados cercanos al lugar, obteniendo así datos meteorológicos,
topográficos, hidrográficos, entre otros. El análisis de consistencia mediante
el método de las curvas doble acumuladas del registro pluviométrico de las
estaciones en el municipio de Apolo, descartó las estaciones de Pata y Aten,
sin embargo confirma que la estadística de la estación de Apolo A.A.S.A.N.A. es
consistente y confiable.
Los caudales medios mensuales de la cuenca de Mojos
fueron generados con datos de caudales aforados de la cuenca de Rurrenabaque, ya que esta cuenca presenta características
fisiográficas, altitudinales, climáticas, meteorológicas similares. Para este
proceso se tomó en cuenta el método del modelo del Cálculo Hidrometeorológico
de Aportaciones y Crecidas. Así también se comparó con los registros de aforos
medidos en el lugar, los cuales fueron similares a los simulados por CEDEX,
(2004)
Para el cálculo de la
evapotranspiración se realizó una corrección por temperatura, ya que este
parámetro es muy sensible a la temperatura (Sánchez, 2001).
Se determinó la construcción de
un reservorio que permita almacenar agua en las épocas secas que se presenten,
para que el sistema pueda trabajar constantemente.
Para determinar el volumen del
reservorio se hizo un análisis con las demandas picos diarios, para así
garantizar el funcionamiento óptimo de la microcentral
hidroeléctrica.
La oferta de agua está asegurada con la implementación
del reservorio de agua por lo que juntamente con los caudales existentes se
asegura la provisión de agua para los fines propuestos.
Obras hidráulicas
El Proyecto Multipropósito
aprovecha las aguas del arroyo Soriani, desviando
parte del caudal hacia las obras de captación, conducción, presión y
distribución. (Chow, 1994).
La ubicación de las obras civiles
se determinó mediante visitas a campo y también con referencia de mapas
digitales, entre otros.
Las obras civiles armonizan con
las condiciones naturales.
El suelo donde se fundará el azud
derivador es de formación de roca aflorante, por
tanto tiene una alta capacidad portante.
Se adoptó tanto como para la aducción y la tubería de
presión que las tuberías sean de PVC, por la dificultad que presenta el
traslado de bolsas de cemento para la construcción de un canal de conducción.
Se propone el uso de tecnología y empleo de materiales
locales, mano de obra local; ya que esto permite que los costos reduzcan
significativamente.
El trazado del eje de las tuberías se realizó previa
ubicación de la obra de
toma, cámara de
carga, casa de máquinas, tanque de almacenamiento y red de distribución.
De acuerdo al espacio y la
topografía del lugar se adoptaron las dimensiones para el componente Desarenador – Cámara de Carga. Así también se dispuso que
la cámara de carga no solo derivara agua a la tubería de presión, sino también
al sistema de abastecimiento de agua potable (Guía para la desinfección del
agua para consumo en sistemas rurales de abastecimiento de agua por gravedad y
bombeo, s/f).
Se aprovechó la gran caída entre la cámara de carga y
la casa de máquinas para la generación de energía.
Se determinó el uso de la Turbina tipo Pelton, debido al pequeño caudal que existe y la gran
altura de caída que se tiene presente.
Abastecimiento de agua potable
Se determinó que el sistema de abastecimiento de agua
inicie desde la cámara de carga mediante una tubería de succión. Aprovechando
las obras de captación y aducción de la microcentral
hidroeléctrica. (Guía para la desinfección del agua para consumo en sistemas
rurales de abastecimiento de agua por gravedad y bombeo, s/f).
Para cubrir la demanda de agua
potable de la población y tomando en cuenta la zona geográfica se adoptó una
dotación inicial de 70 [lt/hab-día].
Los resultados de los Análisis
Bacteriológico, Físico – Químico del agua captada del sitio concluyeron que no
es necesario la instalación de un sistema de tratamiento para el agua.
Para el sistema de distribución
de agua se adoptó una red cerrada, la cual se acomodaba mejor en la población.
Se adoptó un valor mínimo de
diámetro de ¾” para el sistema de agua. Siendo 1” el valor mínimo de diámetro
para poblaciones pequeñas sugerido por la norma. Pero consultando con personal
experimentado, se eligió un diámetro menor.
Diseño
de obras civiles
Obra de toma
El diseño de la obra de toma
cuenta con los siguientes componentes: Azud derivador, bocatoma, desgravador, compuerta de limpieza y colchón disipador.
Para el cálculo y diseño de la
obra de toma, son necesarios los siguientes datos:
|
Caudal
de Diseño:
|
Qd =
|
0.040
|
[m3/s]
|
(*)
|
|
Caudal
de Crecida:
|
Qcrec =
|
17.6
|
[m3/s]
|
(*)
|
|
Ancho
del Río:
|
Brío
=
|
2.3
|
[m]
|
(**)
|
|
Pendiente
del cauce:
|
Srío =
|
0.303
|
[m/m]
|
(*)
|
|
Rugosidad
del río:
|
nrío =
|
0.04
|
[adim]
|
(***)
|
|
Rugosidad
del Hormigón Ciclópeo:
|
nHºCº =
|
0.013
|
[adim]
|
|
|
Aceleración
de la gravedad:
|
g
=
|
9.81
|
[m/s]
|
|
|
Cota
del lecho río:
|
Cota
lecho =
|
1157
|
[m.s.n.m.]
|
(*)
|
|
|
|
|
|
|
(*) Estos datos fueron determinados anteriormente en
los estudios básicos y también con la ayuda de softwares
específicos.
(**) Estos datos fueron medidos en campo, en las
visitas realizadas.
(***) Este dato es adoptado de la Tabla 1.
Tabla 1. Coeficientes de Manning para corrientes
naturales, cunetas y canales
|
Coeficientes de Manning para cunetas,
canales y corrientes naturales
|
|
Corrientes
naturales
|
|
Orillas
rectas y fondo uniforme
|
0.027-0.033
|
|
Orillas
rectas, fondo uniforme, algo de vegetación
|
0.033-0.040
|
|
Meandros,
embalses y remolinos de poca importancia
|
0.035-0.050
|
|
Orillas
rugosas, corrientes en terreno rocoso
|
0.050-0.080
|
|
Canales
sin revestir
|
|
Tierra
ordinaria, superficie uniforme
|
0.020-0.025
|
|
Tierra
ordinaria, superficie irregular
|
0.025-0.035
|
|
Tierra
con ligera vegetación
|
0.035-0.045
|
|
Tierra
con espesa vegetación
|
0.040-0.050
|
|
En
roca, superficie uniforme
|
0.030-0.035
|
|
Canales
revestidos
|
|
Paredes
de hormigón, fondo de grava
|
0.017-0.020
|
|
Encachado
|
0.020-0.030
|
|
Hormigón
revestido
|
0.016-0.022
|
|
Hormigón
|
0.013-0.017
|
Fuente. S.M. Woodward and J. Posey,
Hydraulics of steady flow in open channes
Para el canal de aducción se
tomará en cuenta que el sector de emplazamiento es susceptible a posibles desprendimientos
de material fino por parte del cerro y hojas por parte de las plantas.
Con estas consideraciones se opta
colocar una tubería para el tramo de aducción, así también el material del que
estará constituida será de PVC, por su facilidad de transporte ya que es
difícil el acceso al lugar de emplazamiento. Esta tubería estará enterrada para
evitar el deterioro debido a la radiación solar y el ingreso de partículas
finas y gruesas a la conducción del agua.
Para estimar el diámetro de la
tubería de la aducción, revisamos la Tabla 2:
Tabla 2. Diámetro de la conducción
|
|
Diámetro Nominal
|
Serie
|
|
[plg]
|
[m]
|
|
4
|
0.10
|
20
|
|
6
|
0.16
|
20
|
|
8
|
0.20
|
20
|
|
6
|
0.16
|
25
|
|
8
|
0.20
|
25
|
|
10
|
0.25
|
25
|
Fuente. Manual de Energías renovables, Minicentrales Hidroeléctricas, “Instituto para la
diversificación y ahorro de energía (2006).
Según Sotelo Ávila, la velocidad permisible en
tuberías de PVC:
Velocidad máxima permisible: vmáx =
5.00 [m/s]
Velocidad máxima permisible: vmín =
0.30 [m/s]
Para obtener las características hidráulicas de la
tubería de aducción, se realizó un análisis mediante el software "Hcanales" ingresando datos de partida para obtener los
resultados de la Figura 2.
Figura 2. Características hidráulicas de la tubería de aducción.
Fuente. Elaboración propia con el
programa “Hcanales”.
Desarenador - Cámara de darga
Para microcentrales
hidroeléctricas se plantea el diseño del desarenador
y la cámara de carga en una sola estructura. (Revista Tecnología, Investigación
y Docencia, 2016)
Tubería de presión
Para el proyecto múltiple Microcentral
Hidroeléctrica de Mojos se escogerá una tubería de PVC, debido a la dificultad
del transporte al sitio de emplazamiento, ya que este material es más liviano y
fácil de transportar. Según la ESHA, la tubería de PVC resulta muy competitiva
en alturas de salto hasta 200 metros además de que no requiere de ninguna
protección contra la corrosión.
Casa de máquinas
La casa de máquinas estará ubicada más abajo de la
población de Mojos, porque el canal de restitución debe estar situado cercano
al río Tuichi para devolver las aguas turbinadas.
Debido a la dificultad de transporte de materiales
hasta el sitio de proyecto se aprovechará los materiales locales como la
madera, para la construcción de la casa de máquinas. Sin embargo, el piso se lo
hará de hormigón para dar estabilidad a la carcasa de la turbina, como también
impermeabilizar y evitar la humedad que
podría dañar los componentes internos de la casa de máquinas.
Reservorio de agua
En la sección 4.2.3.2 del capítulo de Estudios Básicos
se determinó un volumen de reserva para cubrir los picos de energía que demanda
la población de Mojos. Por tanto se determinó que el volumen del reservorio de
agua necesario es:
Sistema de distribución de agua
Para el proyecto se adoptará un sistema de
abastecimiento de agua potable por gravedad sin tratamiento, que no requiere de
la construcción de estructuras complicadas de conducción y distribución (Guía
para la desinfección del agua para consumo en sistemas rurales de
abastecimiento de agua por gravedad y bombeo, s/f). Siendo que se aprovecharán
las estructuras de captación y aducción del diseño de la microcentral
hidroeléctrica. Por tanto, el sistema de distribución de agua partirá desde la
cámara de carga por un tubo de succión que conducirá el agua hasta el tanque de
regulación, para luego ser distribuido por la red.
Para el diseño de todo el sistema de distribución de
agua se tomará en cuenta los datos de la Tabla 3, previamente calculados en el
capítulo de “Estudios Básicos”.
Tabla 3. Parámetros para el diseño del sistema de agua
|
Parámetros de
Cálculo
|
Unidad
|
Valor
|
|
Población
Futura
|
Pf
|
|
hab
|
131
|
|
Período
de Diseño
|
t
|
|
años
|
20
|
|
Dotación
Final
|
Df
|
|
lt/hab-día
|
92
|
|
Caudal
Medio
|
Qm
|
|
lt/s
|
0.138
|
|
Caudal
Máximo Diario
|
Qmd
|
|
lt/s
|
0.207
|
|
Caudal
Máximo Horario
|
Qmh
|
|
lt/s
|
0.304
|
RESULTADOS
Producción
Producción
actual en la población de mojos
Debido a que el acceso a la población de Mojos
presenta muchas dificultades, un 90% de los productos que son cosechados en
este sector son para el autoconsumo de los propios habitantes del lugar, y sólo
un 10% es llevado al comercio.
Mecanización de la producción
Como se planteó en el desarrollo del estudio sobre los
“Estudios Básicos”, es necesario que la población tenga acceso a la energía
eléctrica y agua potable, esto dará paso a encontrar nuevas actividades
productivas, ya sea implementando talleres o mecanizar los procesos
productivos. En el Gráfico 1 se puede observar que durante el día la energía puede
ser aprovechada para tal objetivo.
Gráfico
1. Curva de Carga Horaria Total.
(Fuente:
Curva de Duración de Caudales, s/f).
Planteamiento de desarrollo de la producción
Se plantea apoyar un proceso
productivo con la idea de que la población haga el uso de la energía y el agua
para procesar sus productos y así ser comercializados en el mercado de Apolo,
por consecuente generar ingresos extras.
Se identifican dos tipos de
actividades productivas, de las cuales se podría mecanizar sus procesos
productivos, ya sea implementando equipos eléctricos o sistemas de micro riegos
para pequeñas huertas. Estas dos propuestas planteadas son el proceso
mecanizado del arroz y el proceso mecanizado de los derivados de la yuca.
·
Peladora de arroz. Como se pudo ver el proceso
manual de producción del arroz es muy tedioso y deficiente, con la
implementación de una máquina peladora de arroz este proceso se podría acelerar
y por ende aumentar la producción de arroz.
·
Derivados de la yuca. El procesamiento de la yuca se
presta a la mecanización de diversos productos, como pedacitos secos, almidón y
mandioca o harina de yuca. Los pedacitos secos son producidos por una picadora,
que generalmente consta de una gran rueda vertical con dientes gruesos o
cuchillas en la superficie contra los que se sostiene la raíz de yuca a fin de
cortarla en trozos de tamaño adecuado para luego secarlos. La producción de
mandioca también dispone de máquinas especializadas. Los cultivos se lavan,
pelan, raspan, prensan para eliminar el agua, tuestan, tamizan y envasan. Esta
producción se puede ver multiplicada en forma significativa con diversas
herramientas y equipos poco complejos. Las partículas de polvo se eliminan al
lavar el producto con agua corriente, y las raíces se limpian manualmente.
En la región de Apolo así como en
el oriente es común aprovechar la yuca para la elaboración del Chive.
El Chive es una bebida típica de
Bolivia, elaborada a base de harina de yuca tostada, cuya elaboración consta
de: Rallar finamente
la yuca una vez cosechada, a continuación se deja en un
recipiente enlozado para su fermentación hasta el día siguiente y luego se la
extiende al sol, hasta que seque. Una vez seca se la cierne, se la retuesta y
la parte gruesa se la desecha. Esta bebida se la sirve con agua y azúcar.
Como recomendación, sería ideal
hacer un plan de negocios para ver la factibilidad y la sostenibilidad de estos
emprendimientos productivos.
Análisis de costos y presupuestos
Análisis de precios unitarios
Para un análisis adecuado de los
costos y presupuesto, se realiza un análisis de los precios unitarios para cada
uno de los componentes del proyecto multipropósito. Tomando en cuenta los
precios vigentes en el pueblo de Apolo, Así también precios dados por la página
de Insucons Bolivia.
Para el análisis de precios
unitarios no se tomará en cuenta las incidencias sobre impuestos a la utilidad,
impuestos a las transacciones y beneficios sociales; debido a que el proyecto
es financiado externamente.
Para determinar el costo del
equipo de generación se utilizará el Gráfico 2 propuesto por Monroy (2015).
Gráfico
1. Costo
referencial del equipo de generación.
Fuente. Monroy (2015), IHH - UMSA
De la gráfica se puede observar que para una potencia
estimada de 16 [kW] se tiene un costo de:
Mediante medidas en campo de las distancias entre la
casa de máquinas y líneas eléctricas se determinó que la longitud aproximada de
la línea eléctrica será de 650 [m]. Según el Manual de Identificación de Microcentrales Hidroeléctricas del Ministerio de
Electricidad y Energías Alternativas el costo estimado de las líneas eléctricas
es:
Línea de baja
tensión → Costo = 500 – 2000 [$us/km]
Línea monofásica
de media tensión → Costo = 2000 – 4000 [$us/km]
El proyecto tiene una línea monofásica, por tanto se
adopta un costo de 2500 [$us/km]. Por tanto el costo
de toda la línea eléctrica será:
El precio unitario para cada ítem tendrá la estructura que se muestra en la Tabla 4.
Tabla 4. Estructura del precio unitario
|
E S T R U C T U R A D E
L P R E C I O U N I T A R I O
|
|
|
|
|
|
|
|
ACTIVIDAD
|
|
CÓDIGO
|
Unidad:
|
|
Costo
[Bs]:
|
|
|
Insumos
|
Unidad
|
Cantidad
|
P.U.
|
Bs.
|
|
1.
MATERIALES.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Total
|
|
|
|
A
|
|
2.
MANO DE OBRA.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Total
|
|
|
|
B
|
|
3.
HERRAMIENTAS Y EQUIPO
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Herramientas
Menores
|
5.00%
|
|
|
|
Total
|
|
|
|
C
|
|
TOTAL
PRECIO UNITARIO [Bs.]
|
A+B+C=
|
P.U.
|
Presupuesto general
El presupuesto general
considerará el costo de las obras civiles, el equipo electromecánico,
transporte de materiales y movimiento de tierras.
Sin embargo para el presupuesto
de la obra la estructura presupuestaria será: financiamiento externo y aporte
de la Comunidad Local. Así también la ejecución de la obra será mediante
auto-construcción.
Para el desarrollo del proyecto
se debe contar con los siguientes datos para construir el presupuesto:
·
Módulo de obra de toma. Describiendo los siguientes ítems: Replanteo de la obra
de toma, Excavación en roca, Hormigón ciclópeo, Hormigón armado, Piso de
cemento enlucido, Revoque impermeabilizante Revoque con mortero de cemento,
Rejilla de la bocatoma, Compuerta metálica y Costo total obra de toma.
·
Módulo aducción. Replanteo de la aducción; Excavación
de suelo común
Excavación en roca; Tendido de tubería PVC 6",
Relleno y compactado de tierra y Costo total aducción.
·
Módulo desarenador
- cámara de carga.
Replanteo, Excavación de suelo común, Hormigón armado, Piso de cemento
enlucido, Revoque impermeabilizante, Revoque con mortero de cemento, Rejilla de
la cámara de carga, Tendido de tubería de limpieza de PVC 4", Costo total desarenador - cámara de carga.
·
Módulo tubería de presión. Replanteo de la tubería de presión,
Excavación de suelo común, Hormigón ciclópeo para anclajes, Revoque con mortero
de cemento, Tendido de tubería PVC 6", Prov. Y colocación de codo PVC
6", Válvula de cabecera, Válvula de cierre, Relleno y compactado de
tierra, Costo total tubería de presión.
·
Módulo casa de máquinas. Replanteo de la casa de máquinas, Excavación de suelo
común, Relleno y compactado de tierra, Cimientos, Sobrecimientos,
Piso de cemento enlucido, Hormigón armado, Muro de madera, Cubierta de
calamina, Puerta de madera, Instalación eléctrica casa de máquinas, Equipo de
generación, y Costo total casa de máquinas.
·
Módulo reservorio de agua. Replanteo del atajado, Excavación
de suelo común, Relleno y compactado de tierra, Colocado geomembrana
de PVC, Tendido de tubería de entrada y salida, y Costo total reservorio de
agua.
·
Módulo sistema de distribución de
agua. Tanque campeón 5000 [lt], Replanteo de la tubería de distribución, Excavación de
suelo común, Tendido de tubería PVC 3/4", y Costo total sistema de
distribución.
·
Módulo transporte de materiales. Transporte de materiales, y Costo
total transporte de materiales.
Comparación de alternativas
En la actualidad existen
distintas formas de generación de energía eléctrica, entre las más importantes
se tiene la termoeléctrica, hidroeléctrica, solar, eólica, generador a diésel,
entre otras.
Sin embargo para el sitio de
Mojos-Soriani no todas estas alternativas son
viables. A continuación se analizan las alternativas.
Está la posibilidad de la
extensión de la línea eléctrica desde el punto más cercano, en este caso,
extender la línea eléctrica desde la población de Santa Cruz del Valle Ameno,
ver Figura 4.
Figura 4. Cobertura de Energía Eléctrica en el Municipio de
Apolo.
Fuente. sigvmeea.hidrocarburos.gob.bo
De acuerdo al Manual de
Identificación de MCH del Viceministerio de Electricidad, Energías Alternativas
y Telecomunicaciones la extensión de energía eléctrica desde el Sistema
Interconectado Nacional tiene un costo promedio entre 6000 [$us/km] y 8000 [$us/km].
(Viceministerio de Energía e Hidrocarburos de la República de Bolivia, 2000)
Desde la última comunidad
beneficiada con energía eléctrica, la población de Santa Cruz del Valle Ameno
hasta el sitio Mojos-Soriani existe una distancia
aproximada de 50 [km], por tanto el costo de extensión de la línea será:
Sin embargo no se toma en cuenta
el precio de compra de energía al sistema de conexión, además que con esta
alternativa existe la posibilidad de constantes cortes de energía eléctrica
debido a derrumbes u otros factores que dañarían la línea.
1.
Para una generación de energía eólica es necesario
comprobar la viabilidad del viento como recurso. Para esto se verifica:
·
Necesidad de un espacio abierto. Se debe contar como mínimo con
un tejado, cubierta, terreno (en
el caso de viviendas aisladas en zonas rurales) y además que este espacio sea
lo suficientemente grande para poder poner tensores y soportes a la torre o mástil
del aerogenerador en caso de que el modelo elegido así lo requiera.
·
Espacio libre de obstáculos. La presencia de obstáculos
cercanos a la instalación puede
influir de forma importante en la velocidad
y dirección del viento, además generar turbulencias que afecten al rendimiento del aerogenerador.
·
Recurso eólico suficiente. El viento tiene dos componentes
principales que afectan al diseño de la instalación: Su dirección y velocidad.
La velocidad del viento mínima para el funcionamiento de un aerogenerador
suele ser entre 3-4 [m/s], aunque para poder plantear un proyecto eólico
la velocidad del viento media
anual debe situarse como
mínimo en los 5 [m/s]. Como
se muestra en el Figura 5 en la región del proyecto no existe esa velocidad
mínima. Por tanto se descarta este tipo de generación eléctrica.
Figura
5. Mapa de velocidad media anual del viento de Bolivia
[m/s].
Fuente. GeoBolivia
- La generación de energía mediante paneles solares
no es viable ya que para cubrir la demanda a futuro será necesario la
compra de una gran cantidad de paneles solares. Los cuales tienen precio
de:
Para generar los 16 [kW] se necesitaría unos 270
paneles solares, por tanto el costo total sería:
2. La utilización de un grupo generador a diésel puede ser
factible ya que la instalación de este equipo no requiere una gran inversión.
Sin embargo, para esta alternativa el costo por kWatt – hora será muy elevado, además que existe la
dificultad de llevar el combustible desde el municipio. Por tanto esta
alternativa no es viable.
2. La generación hidroeléctrica, además de no contaminar
al medio ambiente, es una de las mejores alternativas debido a que no se
necesita de una gran inversión (Marzana, 2016).
Por tanto se concluye que la mejor alternativa para el
proyecto es la generación hidroeléctrica.
CONCLUSIONES
La propuesta de la ejecución del Proyecto
Multipropósito: Energía, agua y producción para la población de Mojos, ubicado
en el Municipio de Apolo en la provincia Franz Tamayo del departamento de La
Paz, presenta las siguientes conclusiones:
Se observó que la alternativa más económica para la
generación de energía es la generada por el grupo diésel. Sin embargo, para
esta alternativa el costo por kWatt – hora será muy
elevado, además que existe la dificultad de llevar el combustible desde el
municipio. Por tanto esta alternativa no será la más viable.
A pesar de que en algunos tramos del sistema de
distribución de agua no se cumple la condición de la velocidad mínima, ya no se
puede disminuir el diámetro de la tubería ya que se adoptó el mínimo posible.
En la mayoría de los puntos de la red de distribución
de agua se tiene buenas presiones, todos son valores mayores al mínimo y
menores al máximo.
Se concluye que la implementación de la microcentral hidroeléctrica será la alternativa más viable,
debido a que no demanda una gran inversión, además que la construcción y el
funcionamiento de ésta no presenta daños para el medio ambiente.
La viabilidad técnica del proyecto se sustentó en los
siguientes aspectos:
El caudal captado por la obra de
toma de 40 [lt/s] es aprovechado para la generación
de energía eléctrica y la distribución de agua potable para la población de
Mojos Soriani, por consecuente la actividad
productiva en la región.
Durante casi todo el año
hidrológico existe suficiente agua para cubrir las demandas de la microcentral hidroeléctrica y del sistema de distribución
de agua potable. Así también en el caso de la temporada seca se cubrirá esta
demanda con la implementación del reservorio.
Por tanto, se garantiza que la
demanda de energía eléctrica y la demanda de agua potable serán cubiertas.
REFERENCIAS
CEDEX, (2004) Guía: Cálculo Hidrometeorológico
de Aportaciones y Crecidas – C.H.A.C., Madrid, España
Chow, V. T. (1994). McGraw Hill, Hidráulica de canales abiertos. Santafé de
Bogotá. Chow,
Curva de Duración de Caudales, recuperado de:
http://www.ingenierocivilinfo.com
Estudio de Pre-Factibilidad del Proyecto de Pequeña
Central Hidroeléctrica de
Apolo en La Paz, Agencia de Cooperación Internacional
del Japón (JICA), Viceministerio de Energía e Hidrocarburos de la República de
Bolivia, 2000
Guía para la desinfección del agua para consumo en
sistemas rurales de abastecimiento de agua por gravedad y bombeo, Centro
Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del medio ambiente
Krochin, (1978). Diseño Hidráulico, 2da. Edición, Escuela Politécnica Nacional,
Quito, Ecuador
Manual de energías renovables, Minicentrales
Hidroeléctricas, Instituto para la diversificación y ahorro de la energía,
Madrid, España, 2006
Manual de diseño de pequeñas centrales hidroeléctricas
(1985). Volumen III, Obras civiles. OLADE, Bucaramanga Colombia
Marzana R., (2016). Generación hidroeléctrica para la población de Sarayoj como fuente de energía limpia y sostenible que se
adapte al cambio climático. Proyecto de Grado, Carrera de Ingeniería Civil,
Instituto de Hidráulica e Hidrología, Facultad de Ingeniería, Universidad Mayor
de San Andrés, La Paz, Bolivia. Suescún I.M.,
Panorama Energético. Centrales Hidráulicas
Monroy, J.L., (2015). Hidrogeneración
en pequeña escala una experiencia local del programa hidroenergético.
Primera edición, La Paz, Bolivia
Revista Tecnología, Investigación y Docencia. (2016). Microcentrales hidroeléctricas y sus impactos socioambientales, s/p
Sánchez San Román, J., (2001). Evapotranspiración, pg.
5-7. Departamento de Geología
Fuentes de información consultadas
Ministerio de Hidrocarburos y Energía – Viceministerio
de Electricidad y Energías Alternativas, Avenida Mariscal Santa Cruz, esquina
Calle Oruro, Edif. Centro de Comunicaciones La Paz, Piso 12
ONG Prodener, Centro
Integral para las Energías Alternativas y Productivas, Calle Fernando Guachalla Nº820, Edif. Marconi, Piso 3.
sigvmeea.hidrocarburos.gob.bo
Plan de Desarrollo Municipal Apolo (PDM - Apolo). 2018
UMSA. – Instituto de Hidráulica e Hidrología, Calle 30
de Cota. La Paz – Bolivia
UMSA. – Instituto de Ingeniería Sanitaria, Monoblock Central. La Paz –
Bolivia