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PROYECTO DE FIN DE CARRERA

Estudio para la mejora del abastecimiento energético y su integración con proyectos de cooperación al desarrollo en la Sierra de Piura (Perú)

Pablo David Caballero Arenas

PFC. Mejora del Abastecimiento Energético en la Sierra de Piura

2

CONTENIDOS 1. Resumen 2. Identificación del problema 2.1. Energía y desarrollo 2.2. Zona de estudio 3. Recopilación de datos 3.1. Contexto geográfico, económico y social 3.2. Contexto energético 3.3. Recursos renovables 4. Análisis de soluciones 4.1. Demanda energética 4.2. Suministro energético 4.3. Consumo energético 4.4. Análisis tecnológico 4.5. Análisis económico 4.6. Evaluación de alternativas 4.7. Datos utilizados 5. Formulación de la propuesta 5.1. Descripción general 5.2. Descripción de la instalación 5.3. Gestión y financiación 6. Conclusiones y recomendaciones 7. Bibliografía y fuentes 7.1. Textos de referencia 7.2. Informes, estudios y recursos locales 7.3. Cursos y formación

3 4 10 33 63 80 82


3

1. Resumen

El objeto del trabajo es analizar mejoras en el abastecimiento energético en un contexto de

cooperación al desarrollo. Para ello se ha escogido una pequeña localidad de la sierra de Piura, perteneciente a la parte peruana de la cordillera de los Andes, y ha sido planteada una

propuesta basada en el aumento de la eficiencia energética y el uso de energía eléctrica procedente de fuentes renovables.

El texto ha sido estructurado en cuatro fases. Como punto de partida (apartado 2) se

sugiere la correlación entre consumo energético e índice de desarrollo humano, para posteriormente presentar las complejas relaciones entre energía y economía.

La parte central del estudio está constituida por una búsqueda activa de los datos necesarios (apartado 3), para así realizar un análisis de soluciones (apartado 4). En este proceso se pone

especial atención en la disponibilidad de recursos medioambientalmente sostenibles, así como

en un progresivo desarrollo tecnológico que sea capaz de ofrecer nuevos servicios energéticos en un contexto de bajo poder adquisitivo.

Finalmente, se realiza una propuesta concreta (apartado 5) mediante el cálculo de las instalaciones más apropiadas según el estudio realizado. También se incluyen recomendaciones

técnicas y financieras para su ejecución. Finalmente, son expuestas las principales conclusiones del estudio (apartado 6).

2IDENTIFICACCIÓN

DEL PROBLEMA

3RECOPILACIÓN DE

DATOS

4ANÁLISIS DE

SOLUCIONES

5FORMULACIÓN DE

LA PROPUESTA

DEMANDA

ACTUAL

NUEVA

DEMANDA

MEJORA DEL ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO

RECURSOS TECNOLOGÍA ECONOMÍA

REPERCUSIONES

NEGATIVAS

REPERCUSIONES

POSITIVAS

Fig. 1.1. Esquema estudio realizado. Fuente: Elaboración propia.


4

2. Identificación del problema

2.1. Energía y desarrollo

2.1.1. Relación entre consumo e IDH

Un alto porcentaje de la población mundial no cuenta con un acceso apropiado a la energía.

La Agencia Internacional de la Energía (IEA) estima que alrededor de 1400 millones de

personas no tienen acceso a la electricidad y 2700 millones utilizan sistemas tradicionales de combustión de biomasa como principal fuente de energía; de esta población, un 85% y un 82%

respectivamente pertenece a entornos rurales. Puede afirmarse que en cuanto a la cantidad consumida1, existe una correlación positiva (ver Fig. 2.1) entre ésta y el índice de desarrollo

humano2 (IDH).

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

0 5000 10000 15000 20000 25000

Consumo de Energía per Cápita (Kgep)

Índ

ice

de

De

sa

rro

llo

Hu

ma

no

Fig. 2.1. Índice de Desarrollo Humano según consumo de energía por persona para el año 2007. Fuente: Elaboración propia, a partir de datos del PNUD y Banco Mundial.

Por lo tanto podría decirse que los estados que más energía consumen presentan altos

índices de desarrollo humano, y los que menos, tienen cifras de desarrollo mucho más bajas

(ver detalle de cifras en la tabla). No obstante, y según se pone de manifiesto en la dispersión

observada en el gráfico, se ha de tener en cuenta que cada país debe responder a unas condiciones particulares. Factores como el clima, la existencia de recursos energéticos

naturales, la industrialización o el tamaño del país, habrán de tenerse en cuenta a la hora de comparar datos.

LOS QUE MÁS ENERGÍA

CONSUMEN

Energía per cápita

(Kgep) IDH

LOS QUE MENOS ENERGÍA

CONSUMEN

Energía per cápita

(Kgep) IDH

Qatar 19504 0,800 Bangladesh 163 0,449

Islandia 15708 0,888 Senegal 225 0,399

Emiratos Árabes 11832 0,806 Haití 286 0,404

Bahrein 11551 0,806 Congo 289 0,235

Trinidad y Tabago 11506 0,727 Etiopía 290 0,309

1 No se incluyen las pérdidas ocurridas en la transmisión, distribución y transformación y el consumo

propio de las plantas eléctricas. 2 El índice de desarrollo humano es el promedio aritmético de las tres dimensiones normalizadas entre 0 y 1 de acuerdo con la siguiente fórmula: IDH = ( ingresos + educación + salud) / 3


5

Kuwait 9463 0,767 Myanmar 319 0,432

Luxemburgo 8790 0,861 Yemen 324 0,424

Canadá 8169 0,885 Nepal 338 0,411

Estados Unidos 7759 0,899 Benin 343 0,423

Brunei Darussalam 7190 0,804 Congo, Rep. Dem. 357 0,472

Tabla 2.1. Países con mayor y menor valor de energía per cápita. Fuente: Elaboración propia, a partir de datos del PNUD y Banco Mundial.

En cuanto a la calidad de la energía consumida, se reconocen varios problemas derivados de

un mal empleo de la misma, constituyendo grandes riesgos para la salud humana y ambiental.

Esto se puede observar en los objetivos del milenio de Naciones Unidas (ODM) poniendo la atención en las repercusiones positivas que un buen uso de la energía conlleva:

OBJETIVO 1. Erradicar la pobreza extrema y el

hambre

- Incremento de las cosechas mediante riego. - Desarrollo de actividades comerciales.

- Luz artificial, más horas de actividades productivas. - Aumento de productividad de equipos mecánicos.

- Generación de empleo derivado de la provisión de energía.

OBJETIVO 2. Alcanzar la

educación primaria universal

- Iluminación hace posible aprovechar más horas para el

estudio. - Ambiente más favorable en las escuelas para alumnos.

- Ambiente más favorable para trabajo de los profesores. - Uso de nuevas tecnologías para la educación.

OBJETIVO 3. Alcanzar igualdad de género y la

autonomía de la mujer

- Las mujeres tienen más tiempo para actividades educativas o productivas.

- Reducción de la exposición al humo y polución interiores. - Iluminación exterior hace que la seguridad aumente.

OBJETIVO 4. Reducir la

mortalidad infantil

- Reducción de la exposición al humo y polución interiores.

- Los niños tienen más tiempo para actividades educativas.

- La climatización de viviendas contribuye a mejorar la salud. - Bombeo de agua limpia y potable, reduciendo el riesgo de

infecciones.

OBJETIVO 5. Mejorar la

salud maternal

- Mejora en las instalaciones de los centros de salud.

- Disminución de la carga de trabajo.

OBJETIVO 6. Combatir el SIDA, la malaria y otras

enfermedades

- Mejora en las instalaciones de los centros de salud. - Refrigeración de medicinas y vacunas.

OBJETIVO 7. Garantizar la

sostenibilidad ambiental

- Mejor uso de las tierras y su riego.

- Reducción en la deforestación por un consumo más eficiente.

OBJETIVO 8. Fomentar una alianza mundial para

el desarrollo

- Proyectos transnacionales de extensión de redes. - Tecnologías de información y comunicación.

Tabla 2.2. Relación de los objetivos del milenio con la energía. Fuente: I Jornadas técnicas energía y desarrollo humano. Sevilla. ISF-Andalucía.

2.1.2. La transversalidad de la energía

La ausencia de objetivos específicos respecto al acceso a la energía dentro de la lista de objetivos del milenio, hace que tenga que verse como un aspecto transversal en los proyectos

orientados al desarrollo. En este ámbito de energía para el desarrollo, la relación entre energía


6

y economía es compleja (ver esquema de la Fig. 2.2.). Esta complejidad, además de a nivel

micro, se da a nivel macro. Los denominados países de Norte cuentan con un acceso a la

energía más favorable, en cantidad y en calidad, que los denominados países del Sur. En muchos casos, se da la paradójica situación de que la extracción primaria de recursos

energéticos se realiza en entornos donde no se disfruta de los beneficios que la energía podría proporcionar. Por consiguiente, muchos de los proyectos de acceso a la energía para zonas

rurales de países del Sur son financiados mediante fondos de cooperación internacional al

desarrollo. Con ayuda de dichos fondos se gestionan grandes proyectos estatales, y también proyectos locales, a través de ONGD (Organizaciones No Gubernamentales para el Desarrollo).

Fig. 2.2. Esquema de la relación entre energía y desarrollo humano. Fuente: I Jornadas Técnicas sobre Energía y Desarrollo Humano. Sevilla. ISF-Andalucía.

El presente trabajo parte de un estudio sobre la demanda energética y los recursos

disponibles de una población de un distrito3 situado en la sierra norte de Perú, y pretende ofrecer como resultado principal una propuesta de solución tecnológica coherente para la

misma, así como servir de base para una metodología en la formulación de proyectos

energéticos basados en energías renovables, incidiendo en su integración con otros proyectos de ayuda al desarrollo llevados a cabo en la zona. El estudio de una localidad dentro del distrito

servirá de base para la toma de datos y la consecución de los objetivos descritos. Este trabajo es producto de una colaboración con la ONGD Asociación de Yachachiq-SOLCODE, a través del

programa de voluntariado de la Oficina de Cooperación de la Universidad de Sevilla.

3 En un orden de más a menos global, la distribución territorial de Perú está articulada en departamentos o regiones, provincias y municipalidades o distritos.


7

2.2. Zona de estudio

2.2.1. Algunos datos sobre el distrito de Lalaquiz

El distrito de Lalaquiz (ver mapa Fig. 2.3) es la zona de estudio donde este trabajo se centra. Éste se encuentra al norte de Perú, en la Sierra de Los Andes, y pertenece a la provincia

de Huancabamba, dentro del departamento de Piura. Según los datos del Diagnóstico Socioeconómico del Distrito de Lalaquiz (Asociación de Yachachiq-SOLCODE, 2007) la zona

presenta un IDH de 0,508, muy por debajo de la media nacional de 0,707 para el año 2007. La

provincia de Huancabamba está en el puesto 160 de 195 provincias peruanas en cuanto a IDH, y el distrito de Lalaquiz, es el tercero de menor desarrollo dentro de la provincia. Es significativo

que el Informe Regional sobre Desarrollo Humano para América Latina y el Caribe del año 2010 tiene como mensaje central “Actuar sobre el futuro: la transmisión intergeneracional de la

desigualdad”. Esta desigualdad, a la vez que supone un freno en el desarrollo, hace que los

indicadores nos muestren una visión equivocada del desarrollo de un país. También en el acceso a servicios básicos existe una importante brecha de desigualdad. La diferencia en el

porcentaje de acceso a la electricidad entre el 20% de personas más ricas menos el 20% de personas más pobres es del 44%, según datos del año 2006 para el estado peruano.

En Lalaquiz, la población total de habitantes censados es de 4770, de los cuales un 90%

reside habitualmente en zonas rurales. Un 38,7% de la población es económicamente activa,

pero un 43,5% de ellos son trabajadores familiares no remunerados. La producción agrícola, actividad económica principal, está principalmente destinada al mercado y al autoconsumo. El

mayor problema es la baja productividad para ser competentes en un mercado que se ha ido abriendo a los tratados de libre comercio. Gracias entre otros factores al citado trabajo familiar

no remunerado las familias son capaces de subsistir. Otras causas ligadas a la baja

productividad son la escasa infraestructura para el riego (tan sólo existen algunos canales y reservorios) y la fragmentación de la tierra, heredera de la reforma agraria fraguada durante la

década de 1960. Otros problemas de la zona se centran en el mal estado de los caminos, intransitables en época de lluvias, y las viviendas, hechas de adobe poco resistente, con poca

iluminación natural y una inapropiada distribución de ambientes en su interior. Además, los

suelos dedicados a actividades agrícolas no son los más apropiados para ello, según el Plan de Ordenación Territorial de las Subcuencas Bigote y Serrán (CARE PERU/Oficina Regional de

Piura, 2007). Debido a la necesidad de protección de las cuencas altas, la mayor parte de la superficie es más apropiada para el uso forestal, y la agricultura debería limitarse al entorno de

los núcleos urbanos, según este plan.


8

Fig. 2.3. Mapa de situación del distrito de Lalaquiz en la región de Piura, en Perú. Fuente: Atlas de Lalaquiz. Universidad de Piura, 2009.

2.2.2. Planes de desarrollo en la zona

Teniendo en cuenta el buen aprovechamiento de todas las acciones que se están realizando

con el objetivo de mejorar el desarrollo de la zona, se han de articular con éstas las medidas que se pretenden proponer como resultado del estudio energético.

Según el Plan Estratégico de Desarrollo del Distrito de Lalaquiz (Coordinado por CIPCA,

PAEN-GTZ/CTAR, 2002) los ejes estratégicos de desarrollo serían los siguientes, indicados por

orden de prioridad:

o Promoción y Desarrollo de la Producción Agropecuaria y Recursos Naturales o Infraestructura y Desarrollo Urbano

o Mejoramiento de la Educación, Promoción e Identidad Cultural

o Mejoramiento de la Infraestructura de Servicios Básicos o Mejoramiento de la Salud y Saneamiento Ambiental

o Desarrollo Institucional

En estas direcciones se diseñan y ejecutan planes, programas y proyectos. A nivel nacional,

el estado peruano está ejecutando varios planes. Entre ellos podemos citar el Programa Nacional de Agua y Sanemiento Rural (PRONASAR), o el programa Juntos, que subvenciona a

las familias con una cantidad mensual. Estos planes se ejecutan en colaboración con las corporaciones locales, y son complementados con otras acciones municipales que vienen a

reforzar el desarrollo económico y social de la zona. Insertados en todo este amplio contexto, son de vital importancia los proyectos de cooperación al desarrollo gestionados por las ONGD,

pues permiten un alcance local más efectivo y un trato más cercano con los pobladores al

margen de intereses políticos. Aquí se inserta el trabajo de la Asociación de Yachachiq-


9

SOLCODE. Proyectos de desarrollo sostenible son llevados a cabo: mejora de la vivienda,

gestión agropecuaria, incremento en la cadena de valor, fortalecimiento de la mujer,

recuperación de flora y fauna, son los temas principales en los que se trabaja.

Más concretamente en el aspecto energético es importante citar al Plan Nacional de Electrificación Rural 2009-2018 (PNER). Mediante éste se pretende alcanzar un coeficiente de

electrificación rural que aumente desde el 37,9% en 2008 al 84,5% en 2018. En el PNER se

plantea el uso de energías renovables, pero es en el Plan Maestro de Energías Renovables donde se describen las líneas estratégicas del desarrollo de este tipo de energías con más

detalle. A nivel más local, el Plan Estratégico de Desarrollo del Distrito de Lalaquiz también propone una serie de acciones concretas destinadas a la mejora de la infraestructura de los

servicios básicos. En ambos planes se señalan como líneas principales de actuación la ampliación del sistema interconectado, la instalación de paneles solares fotovoltaicos y la

construcción de microcentrales.


10

3. Recopilación de datos

3.1. Contexto geográfico, económico y social

3.1.1. Geografía de la zona elegida

Para poder continuar profundizando en el estudio, se identificó el caserío4 de Vista Alegre de

entre los 26 caseríos con los que el distrito cuenta, como un lugar idóneo como punto de

partida para la formulación de un plan energético piloto. Se seleccionó el caserío de Vista Alegre (situada en la subzona de La Laguna5 en la parte oriental del distrito, ver mapa Fig. 3.1), por no

haber sido beneficiario de ningún programa de eficiencia energética y por haber quedado excluido de los proyectos de electrificación, según se desprende de los datos del PNER, los del

sistema de información geográfica de la Dirección General de Electrificación Rural y una

encuesta realizada a miembros de la corporación local. El PNER plantea la siguiente etapa de electrificación en la zona hacia el año 2015.

Fig. 3.1. Vista Alegre en el Mapa de zonas y caminos del distrito. Fuente: Atlas de Lalaquiz. Universidad de Piura, 2009.

4 Los pequeños núcleos de viviendas dependientes de la Municipalidad del distrito son denominados

caseríos, y los grupos de viviendas dependientes de éstos últimos, anexos. 5 A efectos de escala, pueden considerarse las siguientes distancias aproximadas:

VistaAlegre – Shuturumbe: 1200 m Vista Alegre – La Laguna: 2800 m


11

Los datos geográficos y climáticos permiten establecer un contexto inicial para la zona, lo

cual será indispensable para un buen planteamiento de proyectos de cualquier tipo. Los límites

de la superficie caserío de Vista Alegre están determinados por los siguientes accidentes geográficos:

o Al Norte, el camino de herradura.

o Al Sur, el río Sapse.

o Al Este, la quebrada Pilto. o Al Oeste, la quebrada el Nogal.

Relieve y Suelos. El relieve del distrito de Lalaquiz oscila entre los 400 y los 3250 msnm

correspondientes a la parte más septentrional. Destaca el cerro Chuquisana, de una altura de 2150 msnm, que divide al distrito en dos subcuencas. La variedad climática y geológica es por

consiguiente amplia. El caserío de Vista Alegre se sitúa a una altitud de aproximadamente 1500

msnm.

Se cuenta con un suelo tipo Franco, apto para el cultivo. Destacan las pendientes de gran inclinación, como se puede observar en el mapa de la Fig. 3.2.

Fig. 3.2. Mapa de pendientes en Vista Alegre y su entorno. Fuente: Atlas de Lalaquiz. Universidad de Piura, 2009.

Climatología. El tipo de clima es Semiseco Templado. Las temperaturas se mantienen más

o menos constantes durante todo el año, con una marcada diferencia entre el día y la noche. Las precipitaciones marcan la estacionalidad: de diciembre a abril se da la estación de lluvias, y

de mayo a noviembre, la estación seca.

Al no disponer de datos meteorológicos de la zona de estudio, se han utilizado a modo

orientativo los datos proporcionados por la estación meteorológica de Huancabamba. Por cercanía y condiciones resulta ser la localidad con mediciones más similares a Lalaquiz.

ESTACIÓN METEOROLÓGICA DE HUANCABAMBA

Altitud: 1950 Departamento: PIURA

Latitud: 5° 15' 1'' Provincia: HUANCABAMBA

Longitud: 79° 33' 1'' Distrito: HUANCABAMBA


12

T max (ºC) T min (ºC)

Precipitación

(mm)

DICIEMBRE 25,27 13,78 44,90

Total Estación de lluvias

(mm)

ENERO 23,23 14,09 150,10

FEBRERO 22,94 14,62 129,77

MARZO 23,70 13,51 83,30

ABRIL 23,64 13,49 88,84 496,90

MAYO 24,34 12,43 13,20

Total Estación seca (mm)

JUNIO 24,15 12,68 33,68

JULIO 23,65 13,37 5,80

AGOSTO 24,12 12,97 8,00

SEPTIEMBRE 24,13 13,54 28,94

OCTUBRE 26,37 13,01 4,90

NOVIEMBRE 26,25 12,02 57,77 152,29

Promedio Anual (ºC)

Promedio Anual (ºC)

Total Anual (mm)

24,32 13,29 649,19 Tabla 3.1. Datos estación meteorológica para año 2009. Fuente: Estación meteorológica de Huancabamba.

A partir de los datos del atlas de Lalaquiz y la guía del clima en la región se establecen finalmente los valores promedio que pueden verse en el siguiente cuadro:

Temperatura anual promedio 19 ºC Temperatura máx. promedio 25 ºC

Temperatura mín. promedio 13 ºC Precipitación anual 600-700 mm

Precipitación estación de lluvias 500-600 mm

Precipitación estación seca 150-200 mm Tabla 3.2. Valores de temperatura y precipitación. Fuente: Guía climática turística. Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología.

Ecosistemas y Vegetación. La zona del caserío de Vista Alegre, puede afirmarse que

corresponde a una zona de Bosque Seco Premontano Tropical (Bs-PT según la denominación abreviada), según la clasificación aceptada de las diversas zonas de vida existentes en el

planeta, determinada por las condiciones de suelo y clima.

La vegetación natural en esta zona de vida está constituida por guabas (Inga sp), faique

(Acacia sp), palo santo (Bursera graveolens), tara (Caesalpinia tinctorea), caña de guayaquil (guadua angustifolia), y especies cactáceas del género cereus, entre las más importantes.

Algunas zonas de bosque se encuentran muy despejadas de vegetación debido al uso de

recursos forestales (principalmente para la obtención de leña y para el uso agrícola). En una

primera aproximación se va a considerar a efectos de estimaciones y cálculos:

o Zona de Bosque seco premontano natural, que contiene unos 250 árboles por hectárea. o Zona de Bosque seco premontano ralo, con unos 50 árboles por hectárea, el 20% del

recurso forestal original.

3.1.2. Economía

Resulta de gran interés para el estudio la descripción de la actividad económica de la zona de estudio y alrededores. La actividad económica en el ámbito de la subcuenca del río Bigote-

Serrán, zona en la se encuentra el distrito de Lalaquiz, se basa principalmente en la agricultura, complementándose con una incipiente industrialización de la producción agrícola, siendo el


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sector servicios otro de los sectores importantes que contribuye a los ingresos y al empleo en

este espacio. Esto puede observarse en las cifras macroeconómicas de la zona6.

SECTOR VBP CI VA EMPLEO VA/EMPLEO

PRIMARIO

Agricultura 64.734.994 8.330.437 56.404.557 5.560 10.145

Ganadería 10.498.852 2.099.770 8.399.081 1.330 6.317

Producción forestal 1.710.000 171.000 1.539.000 327 4.712

SECUNDARIO

Industria 11.217.000 4.486.800 9.795.300 1.710 5.727

TERCIARIO

Servicios 32.376.000 0 32.376.000 3.623 8.936

TOTAL 120.536.845 15.088.007 108.513.938 12.550 8.647

Tabla 3.3. Actividades económicas. Fuente: Plan de ordenamiento territorial subcuencas Bigote y Serrán.

El ingreso mensual familiar per cápita (PNUD, 2005) es parecido para todos los distritos de

la subcuenca:

DISTRITO Ingreso familiar per

cápita (s./ mes) Lalaquiz 219,5

Canchaque 243,1 San Miguel de El Faique 215,7

Buenos Aires 239,0

Salitral 221,7 San Juan De Bigote 218,2

Yamango 229,9 Tabla 3.4. Nivel de ingresos según distrito. Fuente: Plan de ordenamiento territorial subcuencas Bigote y Serrán.

Se van a describir algunas características de las actividades económicas de la zona:

SECTOR PRIMARIO. Es la base de la economía, como suele ocurrir en la mayoría de las

zonas rurales.

Agricultura. El sector agrario es el que más peso tiene en la economía local. Cuenta con

bajos niveles de producción y productividad, constituyéndose en muchos casos como una agricultura de subsistencia. Son frecuentes los cultivos permanentes como café, cacao, cítricos,

plátano, papaya, caña de azúcar, y también cultivos transitorios como trigo, maíz, frejol o yuca.

Ganadería. La actividad ganadera es extensiva, siendo el ganado vacuno y caprino las

principales especies ganaderas, existiendo pequeñas áreas de pasturas en secano. Hay zonas donde se empieza a reintroducir las especias de llama y alpaca autóctonas de la región.

Producción forestal. Varias son las especies forestales usadas en la zona, entre las que

puede destacarse el faique y el algarrobo, que son talados para leña, especialmente en la parte

6 El Valor Bruto de la Producción (VBP) desde el punto de vista de los costos de producción se constituye por dos principales componentes, Consumo Intermedio (CI) y Valor Agregado (VA), de forma que VBP= CI + VAB.


14

media de la subcuenca. Así mismo cabe destacar la especie “caña de guayaquil”, usada en

construcciones rurales y con posibilidad de comercialización exterior.

La decisión sobre el uso del suelo tiene una gran importancia social. En terrenos aptos para

la agricultura se da preferencia a la producción de alimentos en lugar de ser destinados al desarrollo forestal. Con frecuencia se encuentran suelos que resultan inadecuados para la

agricultura debido a la presencia de rocas, un pobre drenaje o pendientes muy inclinadas. La

plantación de árboles constituye una forma de protección para los suelos consiguiendo una mejor protección de las cuencas fluviales, a la vez que mediante un buen manejo pueden crecer

en estos terrenos y suplir muchos productos de uso directo para las poblaciones de agricultores, como madera para leña o para construcción, y otros productos como frutos, corteza para

cuerdas, néctar para mieles, tintes y cosecha de forrajes, entre otros. SECTOR SECUNDARIO. Algunos productos elaborados se obtienen de materia prima

agrícola, como el caso de la chancaca, la panela y el aguardiente de la caña. También se encuentran actividades de confección textil. La construcción utiliza el adobe como material

básico, y también constituye una necesaria actividad económica en la zona.

SECTOR TERCIARIO. La economía del sector servicios se encuentra principalmente

situada fuera de la localidad objetivo del estudio. La Laguna es la localidad cercana a la que los vecinos de Vista Alegre suelen acudir para obtención de productos y servicios.

El uso ideal de la superficie varía por sus condiciones ecológicas, edáficas, topográficas y

climáticas. Según el plan de ordenamiento, el uso ideal de la superficie de Vista Alegre debería ser de protección de cuencas altas, según puede verse en el mapa de la figura, donde se

clasifican los suelos de toda la subcuenca en 12 tipologías distintas (ver Fig. 3.3).

Los cultivos en las partes más altas y en pendientes topográficas no están recomendados,

pues los exponen a fuertes procesos de erosión por las lluvias y pérdida de la fertilidad natural del suelo. Además del cultivo, la búsqueda de leña para el uso energético, junto con los

cultivos, han ocasionado una reducción del bosque o cobertura vegetal y una baja densidad en

los bosques existentes.


15

Fig. 3.3. Uso recomendado de la superficie de la subcuenca. Fuente: Plan de ordenamiento territorial subcuencas Bigote y Serrán.

1 Tierras aptas para cultivo en limpio de calidad agrológica, con problemas de erosión

2 Tierras aptas para cultivo permanente de calidad agrológica baja, con limitaciones de suelo y erosión

3 Tierras aptas para cultivo permanente de calidad agrológica baja, con problemas de erosión

4 Tierras aptas para pastoreo de calidad agrológica baja, con limitaciones de suelo y

erosión 5 Tierras aptas para pastoreo de calidad agrológica baja, con limitaciones de suelo.

6 Tierras aptas para pastoreo calidad agrológica media, con limitaciones de suelo 7 Tierras aptas para la producción forestal de calidad agrológica baja, con limitaciones por

erosión de Suelos

8 Tierras aptas para la producción forestal de calidad agrológica baja, asociadas a tierras de protección de laderas de Montañas

9 Zonas de Protección Ecológica 10 Tierras de protección de laderas de Montañas

11 Tierras de protección de cuencas altas 12 Zonas de Expansión Urbano Industrial Tabla 3.5. Tipos de zonas según aptitud. Fuente: Plan de ordenamiento territorial subcuencas Bigote y Serrán.

Por consiguiente, el suelo de la zona de Vista Alegre no está recomendado para los usos que actualmente tiene. Estas zonas consideradas según el plan de ordenamiento consultado

como “zonas de protección de cuencas altas” (tipología 11 de la lista que se muestra a

continuación) comprenden las nacientes de los ríos de toda la cuenca. Debe considerarse de protección por que son fuentes importantes en el suministro de agua para la cuenca baja. Los

usos recomendados se resumen a continuación:

o Usos recomendables: turismo


16

o Usos recomendables con restricciones: expansión urbano industrial, extracción de

recursos no renovables.

o Usos no recomendables: agricultura anual, agricultura perenne, ganadería, extracción de recursos forestales.

3.1.3. Población y servicios básicos

Una vez establecido el escenario geográfico y económico, se realizaron varias visitas a la

zona, con vista a recabar información descriptiva sobre la localidad y sus habitantes. Se realizaron entrevistas personales, complementando éstas con fuentes de información externas

de organismos locales y nacionales. Puede verse un resumen en la siguiente tabla, donde se han establecido algunas categorías básicas para el bienestar humano que serán repetidas más

adelante: Agua, Seguridad Alimentaria, Educación y Sociedad, Salud, Género, Medio Ambiente.

DESCRIPCIÓN DE LA LOCALIDAD

Población De 75 a 100 habitantes

Distribución Núcleo principal y viviendas dispersas

Localidades más cercanas Shuturumbe a 20 min.

La Laguna a 1 h.

Accesos A pie / en burro por caminos de herradura.

En vehículo motorizado en posible llegar hasta La Laguna (a 5 h. desde la ciudad de

Piura, a 25 min desde Tunal, capital del distrito)

Agua Acceso al Agua Entubada. Red intradomiciliaria deficiente. Calidad del agua Potable.

Seguridad Alimentaria Actividad (Ingresos) Principalmente cosecha de café verde.

Media ingreso familiar del distrito 220 s./ Actividad (Autoconsumo) Cultivos y crianza de aves

Educación y Sociedad Centros educativos Inicial: La Laguna

Primaria: Shuturumbe Secundaria: La Laguna

Asociaciones Junta de regadores

Salud Saneamiento7 Corral Centro de salud La Laguna

Género Tarea principal hombre Trabajo agrícola Tarea principal mujer Tareas domésticas, recogida de leña,

apoyo en trabajo agrícola

Medio Ambiente8 Sistema de recogida de residuos

No

Deforestación Alta

Tabla 3.6. Ficha descriptiva de la localidad de Vista Alegre. Fuente: Elaboración propia a partir de datos de

campo.

7 Los principales sistemas que el distrito posee para saneamiento son de disposición in situ: letrinas, pozo

ciego y corral. 8 No se consideran efectos de contaminación atmosférica. Por ser zona rural y no ser responsable de emisiones directas los niveles no son destacables. No se dispone de datos de uso de sustancias nocivas destinadas a actividades agrícolas que podrían contaminar las aguas y el sustrato.


17

3.2. Contexto energético

3.2.1. Necesidades energéticas

En este apartado se van a recopilar las necesidades energéticas de los habitantes de la localidad y las formas de abastecimiento actuales. Los datos fueron recogidos en las visitas y

complementados con fuentes externas del distrito. Se han clasificado las necesidades energéticas básicas bajo tres aspectos principales, presentándose de forma resumida en los

siguientes cuadros:

Necesidades domésticas. Se sitúan en el ámbito de la vivienda familiar. Aquí se considera

calefacción, agua caliente sanitaria (ACS), cocina, iluminación interior, uso de aparatos eléctricos.

ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO DE LA DEMANDA DOMÉSTICA

Iluminación Lámparas de queroseno, iluminación natural

Calefacción Junto a la cocina de leña

ACS No es habitual. Calentamiento de agua en la cocina para el baño de niños.

Cocina Tres veces al día, en cocina de leña

Comunicación Radio a pilas

Tabla 3.7. Ficha descriptiva para demanda doméstica. Fuente: Elaboración propia a partir de datos de campo.

Necesidades comunitarias. Son servicios gestionados a nivel comunitario. Por lo general

suelen incluirse bajo este epígrafe la iluminación exterior, el bombeo de agua, refrigeración de

medicinas, centros de servicios públicos como telefonía, centros de reuniones, etc.

ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO DE LA DEMANDA COMUNITARIA

Alumbrado público No posee

Bombeo de agua para

consumo

No detectada necesidad

Equipos centros

educativos

No hay centros en la localidad

Equipos centros médicos No hay centros en la localidad

Centros comunales No hay centros en la localidad

Tabla 3.8. Ficha descriptiva para demanda comunitaria. Fuente: Elaboración propia a partir de datos de campo.

Necesidades productivas. Son usos de la energía orientados al apoyo en las actividades económicas. La dedicación principal de las familias de Vista Alegre en la actualidad es la

producción de café verde o café sin tostar. Antes de completar el cuadro de abastecimiento energético, se va a introducir la forma de producción de estos cultivos en la zona:

o Siembra: se trata de un cultivo permanente que ofrece fruto de calidad desde los 2

hasta los 20 años.

o Cosecha: la campaña de recogida suele realizarse durante la estación seca. El producto recogido es denominado café cereza.

o Riego: se riega por gravedad, y el acceso al agua e gestiona a través de la Junta de Regadores.

o Despulpado: se utiliza una máquina accionada de forma manual mediante manivela.

o Lavado: tras el despulpado los granos se lavan en agua.


18

o Secado: se extienden sobre una tela y se dejan secar varios días al sol. El producto

obtenido es denominado café verde.

o Empaquetado: se introduce el grano en sacos. o Transporte: normalmente se realizan acopios eventuales, a los cuales los productores

acuden para vender su producción.

ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO DE LA DEMANDA PRODUCTIVA

Bombeo de agua para

riego

No se utiliza, el riego se hace por gravedad.

Cosecha No se utiliza maquinaria.

Despulpado

Se realiza manualmente mediante una máquina despulpadora.

Secado

Se realiza al exterior por medio de la acción del sol y el aire.

Transporte Manual hasta el punto de acopio.

Tabla 3.9. Ficha descriptiva para demanda productiva. Fuente: Elaboración propia a partir de datos de campo.

Necesidades de transporte. Según puede extraerse de los datos, la sustitución del

transporte a pie o con ayuda animal es difícilmente sustituible dada las condiciones geográficas de la zona y la infraestructura actual de transportes.

ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO PARA TRANSPORTE HABITUAL

Centro médico A pie/en burro. 1h

Escuela Primaria A pie/en burro. 20 min

Escuela Secundaria A pie/en burro. 1h

Punto de distribución de

productos de consumo

A pie/en burro. 1h

Tabla 3.10. Ficha descriptiva para trasporte. Fuente: Elaboración propia a partir de datos de campo.

3.2.2. Infraestructura para el abastecimiento energético

EL abastecimiento externo es necesario para cubrir las necesidades de la población. La leña

es obtenida directamente por los pobladores de las zonas boscosas cercanas. Las pilas y el queroseno son adquiridos en tiendas de comercio minorista, siendo la localidad de La Laguna el

punto de distribución más cercano, situado a una hora desde Vista Alegre por un camino no transitable por vehículos.

En cuanto a energía eléctrica, La Laguna es la localidad electrificada más cercana (ver mapa Fig. 3.4). Localidades más cercanas aún, como Shuturumbe, tienen prevista su electrificación

para los próximos años, integradas dentro del ya mencionado Plan Nacional de Electrificación Rural (PNER). Los proyectos contemplan, por orden de preferencia, la extensión de redes y la

construcción de sistemas aislados, alimentados éstos por pequeñas hidroeléctricas, sistemas

fotovoltaicos y generadores eólicos. El caserío de Vista Alegre se ha quedado fuera de los próximos proyectos y según el PNER, la siguiente etapa de electrificación estaría prevista para

el año 2015. En el mapa se muestra el aislamiento eléctrico previsto para el caserío de Vista Alegre dentro del distrito, que se ha representado en color gris.

Tal como puede leerse en el diagnóstico de Lalaquiz, y según se pudo comprobar in situ en conversaciones con los pobladores, en los lugares que ya cuentan con abastecimiento eléctrico,

la población valora mucho el contar con este servicio, viéndolo como un gran paso hacia la modernidad, el progreso y el desarrollo. Dos impactos importantes se perciben en los pueblos y

son descritos por los mismos pobladores. En primer lugar, un importante ahorro en el gasto por


19

alumbrado y energía. En segundo lugar, las poblaciones perciben modificaciones en sus

costumbres y hábitos de vida. Ahora pueden tener actividad hasta más tarde, tienen posibilidad

de acceder a las noticias, estando más conectados con la actividad nacional y mundial.

Fig. 3.4. Extensión de red eléctrica en el distrito de Lalaquiz. Fuente: Elaboración propia según los datos del Ministerio de Energía y Minas / Ministerio de Finanzas.

Según es indicado en el PNER, la metodología de priorización para la ejecución de los

proyectos, que más adelante será vista en detalle, está basada en el cumplimiento de criterios técnicos, sociales y económicos. No obstante, si al término de la ejecución del PNER se alcanza

el grado de electrificación rural programado, que asciende al 84,5%, aún quedaría el 15,5% de

las viviendas rurales sin electrificar, que son más de 300 000, de un total de 2 millones de viviendas situadas en zonas rurales.

3.2.3. Mix energético nacional

Para la evaluación de las posibles soluciones de abastecimiento energético, es interesante

conocer algunos datos de la producción energética nacional. De la energía generada en el sistema eléctrico en Perú, más de la mitad corresponde a generación hidroeléctrica, según las

informaciones del último anuario estadístico publicado. Existe un sistema eléctrico interconectado nacional (SEIN), que integra a la mayo parte de las conexiones, a excepción de

algunos sistemas aislados.

PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

ELÉCTRICA A NIVEL NACIONAL

(GWh) 2008 2009

Total generado 32463 32945

Por origen

Hidráulica 59% 60%

Térmica 41% 40%


20

Por Sistemas

SEIN 93% 93%

Aislados 7% 7% Tabla 3.11. Producción eléctrica nacional. Fuente: Ministerio de Energía y Minas.

Según los textos consultados, la política energética del gobierno peruano se quiere encaminar hacia un menor uso energético de petróleo en favor del gas natural y las energías

renovables, en un escenario de aumento de la demanda energética.

No obstante, de otros estudios consultados se extrae que la demanda de energía primaria

en los próximos años seguirá con una fuerte dependencia de combustibles fósiles. Resulta de especial interés para este estudio la proyección para la demanda doméstica de 2005 a 2020:

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

2005 2010 2015 2020

DE

MA

ND

A D

E E

NE

RG

ÍA

combustibles

tradicionales

combustibles

fósiles

electricidad

solar térmica

Fig. 3.5. Proyección de la demanda de energía en el ámbito doméstico. Fuente: Proyección del consumo de energía residencial en el Perú (2005-2030).

Para tener una referencia más detallada se indican los siguientes porcentajes de energía

producida según fuente. Los datos se refieren a cifras totales, no sólo al sector doméstico:

PRODUCCIÓN PRIMARIA 2004

Total generado (TJ) 436927

Petróleo Crudo 38,8%

Hidroenergía 22,6%

Fuentes tradicionales 23,4%

Leña 18%

Bagazo9 3%

Bosta10 y Yareta11 2,4%

Gas Natural 14,5%

Energía Solar 0,5%

Carbón Mineral 0,1% Tabla 3.12. Producción primaria total. Fuente: Energía y regulación en Iberoamérica.

9 Bagazo es el residuo de la materia vegetal tras la obtención de su jugo.

10 Bosta se refiere a los excrementos procedentes del ganado.

11 Yareta es una planta autóctona muy frecuente en la zona altoandina en la parte Sur del Perú.


21

3.3. Recursos renovables

3.3.1. Flujo de energía global

El uso de los recursos energéticos fósiles a nivel global ha derivado en un problema

medioambiental y de abastecimiento energético, siendo el uso de fuentes renovables de energía una de las vías más claras de solución. Este tipo de energías se caracterizan por obtenerse a

partir de corrientes de energía continuas y recurrentes en el mundo natural12.

El estudio de los recursos energéticos renovables comprende el análisis de diversos factores.

Es interesante no sólo contemplar la disponibilidad en bruto del recurso en concreto para así calcular la energía extraíble, sino también tener en cuenta el uso que se le da actualmente, de

dónde se podrá concluir la capacidad de gestión y la idoneidad de su explotación.

Hasta seleccionar finalmente las tecnologías factibles que permitirán el aprovechamiento de

los recursos, se ha realizado un análisis previo de su potencial.

A nivel global, la fuente energética que abastece el planeta es la que procede del Sol, de la que llegan más de 170.000 TW. Como elemento de comparación, el ritmo de consumo humano

de energía es de aproximadamente 14 TW. La energía incidente en el planeta se reparte de la

siguiente forma:

Potencia (TW) Porcentaje Conversión directa en calor en el aire,

tierra y océanos

81.000 47%

Reflexión directa en forma de

radiación de onda corta

52.000 30%

Ciclo hidrológico

40.000 23%

Vientos, oleaje, procesos convectivos y corrientes

370 <0,01%

Fotosíntesis

40 <0,01%

Potencia incidente total

173.410 100%

Tabla 3.13. Distribución de la energía incidente a nivel global. Fuente: Energías renovables. Jaime González Velasco.

3.3.2. Energía de la Radiación Solar.

Una parte aprovechable de la energía proveniente del Sol llega en forma de radiación. Por

tanto, nos interesa conocer los datos de irradiación de la zona, es decir, la densidad superficial de energía que cada día incide en la zona de estudio. Los datos de irradiación diaria media

anual para la zona de estudio, pueden verse en el gráfico regional obtenido de los sistemas de información estatales (ver Fig. 3.6). El valor anual oscila entre 5,5 y 6 KWh/m2, con una

desviación estándar entre 0,4 y 0,5 KWh/m2. Se considera que los datos están medidos para una superficie horizontal y que corresponden a la radiación total (directa y difusa13).

12 Según la definición de Twidell y Weir. 13 La luz solar que procede directamente del Sol se denomina radiación directa, y la procedente de las demás direcciones, radiación difusa.


22

Fig. 3.6. Irradiación diaria media anual en la región de Piura. Fuente: Sistemas de información del Ministerio de Energía y Minas.

Se conocen los datos de la irradiación diaria sobre la superficie horizontal. No obstante,

resulta de interés para el estudio detenerse en el comportamiento de la radiación solar antes de su llegada a la superficie terrestre.

La radiación procedente del Sol interacciona con los componentes de la atmósfera, produciéndose:

o La absorción y conversión de energía radiante en calor. o La dispersión o cambio de dirección de la radiación.

o La reflexión de la radiación.

La radiación incidente depende de la posición relativa de los rayos solares y la superficie

captadora. Tanta más radiación incide cuanto más alineados estén los rayos con la normal a la superficie, y cuanto menor sea la distancia entre superficie radiante y superficie irradiada.

A lo largo del año la duración del día cambia por la posición relativa de los astros. Por la cercanía a la línea del Ecuador, los valores de horas solares diarias apenas varían de una

estación a otra, y su valor es de unas 12 horas diarias.

Por otro lado, por efecto de las nubes, la radiación puede llegar a reducirse hasta llegar al 10% respecto a las condiciones de tiempo despejado. Según los datos meteorológicos, en la

zona de estudio la mayor cantidad de horas de sol ocurre entre los meses de junio y octubre,

con un valor medio de 219 horas/mes, mientras que la menor se presenta entre los meses de enero y marzo, con 125 horas/mes promedio.

En síntesis, se puede considerar que la radiación que está recibiendo una superficie

horizontal depende en la práctica de varios factores: o El lugar geográfico: la latitud influye en la cantidad de horas de sol diarias.

o El día del año: la intensidad de la radiación está relacionada con la distancia entre la tierra y el sol (es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia), y ésta varía

por la forma elíptica de la trayectoria relativa del sol. El ángulo de declinación del eje terrestre también cambia a lo largo del año y es responsable de la diferencia estacional

entre hemisferios norte y sur.

o La hora del día: por el movimiento de rotación terrestre, el sol describe una trayectoria

relativa en el cielo terrestre que hace que la alineación de los rayos cambie desde la salida hasta la puesta de sol.

o El clima y la meteorología: la nubosidad influye enormemente en la difusión de los rayos solares, y por tanto en la proporción de radiación directa y difusa que es captada.


23

Eligiendo un lugar concreto y considerando un ciclo anual completo, se trata de elegir la

inclinación y la orientación de una superficie captadora, de forma que se maximice la energía captada a lo largo del año para una posición fija de la superficie, en el caso de que no se

disponga de un sistema de seguimiento solar.

o La inclinación de la superficie respecto a la vertical: el ángulo de inclinación influye

directamente en la forma de incidir de los rayos sobre la superficie, de manera que si el rayo ha de atravesar mayor masa de aire la intensidad será menor.

A partir de los valores de los que disponemos para superficies inclinadas 0º, calculamos

los valores para otras inclinaciones mediante la expresión:

G(I)=G(0º)·α(I)+G(0º)·β(I)2

Para una latitud de 5º y una zona de suelo seco se tienen los siguientes coeficientes:

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

-20º 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976

-15º 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986

-10º 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994

-5º 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998

0º 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

5º 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998 0,998

10º 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994 0,994

15º 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986 0,986

20º 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976

25º 0,963 0,963 0,963 0,963 0,963 0,963 0,963 0,963 0,963 0,963 0,963 0,963

30º 0,946 0,946 0,946 0,946 0,946 0,946 0,946 0,946 0,946 0,946 0,946 0,946

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

-20º 0,015 0,007 0,000 -0,017 -0,030 -0,037 -0,034 -0,022 -0,009 0,004 0,013 0,018

-15º 0,012 0,006 -0,002 -0,012 -0,022 -0,028 -0,025 -0,016 -0,006 0,003 0,011 0,014

-10º 0,008 0,004 -0,001 -0,008 -0,014 -0,018 -0,017 -0,010 -0,004 0,003 0,007 0,010

-5º 0,004 0,002 0,000 -0,004 -0,007 -0,009 -0,008 -0,005 -0,002 0,002 0,004 0,005

0º 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

5º -0,005 -0,003 0,000 0,003 0,007 0,009 0,008 0,005 0,001 -0,002 -0,004 -0,006

10º -0,010 -0,006 0,000 0,006 0,013 0,017 0,015 0,009 0,002 -0,004 -0,009 -0,011

15º -0,015 -0,009 -0,001 0,009 0,018 0,024 0,021 0,012 0,002 -0,007 -0,014 -0,017

20º -0,021 -0,013 -0,002 0,010 0,023 0,031 0,027 0,015 0,002 -0,010 -0,019 -0,023

25º -0,026 -0,017 -0,004 0,012 0,028 0,037 0,033 0,018 0,002 -0,013 -0,024 -0,029

30º -0,032 -0,021 -0,006 0,013 0,031 0,042 0,037 0,020 0,000 -0,017 -0,029 -0,035 Tabla 3.14. Tabla de coeficientes irradiación según inclinación. Fuente: Curso de proyectos de abastecimiento energético en zonas rurales.

o La orientación horizontal de la superficie: la orientación es importante debido al

movimiento relativo del sol a lo largo del día respecto a la superficie. En el hemisferio norte la superficie estará orientada hacia el sur, y en el hemisferio sur hacia el norte.

Los datos proporcionados por los sistemas de información dan la irradiación diaria media para cada mes (ver tabla). Éstos reflejan la combinación de los dos factores de mayor influencia

en la variación de la intensidad de radiación: la variación de la radiación solar extraterrestre según la época del año y los efectos de la difusión debido a las condiciones meteorológicas de

variación estacional.


24

IRRADIACIÓN DIARIA

Mes kWh/m2

Enero 5,50

Febrero 5,50

Marzo 5,50

Abril 5,50

Mayo 5,00

Junio 4,50

Julio 5,00

Agosto 5,50

Septiembre 5,50

Octubre 5,50

Noviembre 6,00

Diciembre 6,00

Promedio 5,42 Tabla 3.15. Irradiación media diaria para superficie horizontal. Fuente: Sistemas de información del Ministerio de Energía y Minas.

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

5,50

6,00

6,50

Ene

ro

Febr

ero

Mar

zoAbr

il

May

o

Junio

Julio

Ago

sto

Sep

tiem

bre

Oct

ubre

Nov

iem

bre

Dicie

mbr

e

irra

dia

ció

n d

iari

a (

kW

h/m

2)

Fig. 3.7. Gráfico irradiación media diaria para superficie horizontal. Elaboración propia a partir de datos de los Sistemas de información del Ministerio de Energía y Minas.

La radiación solar extraterrestre sobre una superficie horizontal para diferentes latitudes del

hemisferio sur puede verse en el siguiente gráfico:

Fig. 3.8. Gráfico irradiación extraterrestre sobre superficie horizontal en el hemisferio sur según valores de latitud. Fuente: Atlas de energía solar del Perú.


25

3.3.3. Energía del ciclo hidrológico.

El ciclo natural del agua permite que pueda extraerse energía a partir de la acumulación del agua en los cauces fluviales. En la zona de estudio destaca la quebrada El Nogal, que aporta

agua al río Sapse, que a su vez pertenece a la subcuenca del río Bigote, que finalmente

desemboca en el río Piura, uno de los más importantes de la región.

Fig. 3.9. Cuenca del río Sapse con curvas de nivel a su paso por la zona de estudio. Fuente: Elaboración propia a partir del Atlas de Lalaquiz.

Los valores estimados para la quebrada El Nogal son de unos 28 l/s de media anual y un salto aprovechable de 50m. Se calcula el valor de la potencia hidráulica disponible mediante el

producto del caudal, la gravedad y el salto hidráulico, respectivamente:

gHmPH

Se obtiene un valor de 13,72 kW, que a lo largo de las 8760 horas totales del año, ofrece

una energía bruta de más de 120 MWh.

Los datos de la cuenca nos dan información de un cauce que resulta bastante irregular. La

quebrada El Nogal fue visitada en el mes de Agosto (Estación seca) y la velocidad percibida del agua fluyente era prácticamente nula.

Para calcular los datos ciclo hidrológico, se ha considerado una precipitación de 650 mm

anuales, equivalentes a 650 l por m2. Para el dato de la superficie de la mini-cuenca del cauce

de interés, se realizado un cálculo aproximado de la superficie. El área de la cuenca está definida como la proyección horizontal de toda el área de drenaje de un sistema de escorrentía

dirigido directa o indirectamente a un mismo cauce natural. Para la quebrada de El Nogal (punto 1 en el mapa de la cuenca) es de aproximadamente 9,92 Km2 medidos sobre el mapa de

relieve.


26

Fig. 3.10. Mapa de la cuenca del río Chira y el río Piura. Fuente: Balance hídrico superficial de las cuencas de los ríos Chira y Piura.

En cuanto a los valores de caudal, se dispone tan sólo de los datos de en una estación de aforo lejana a la zona de Vista Alegre (ver punto 3 en el mapa de la cuenca).

Fig. 3.11. Estación de aforo Puente Piura. Fuente: Balance hídrico superficial de las cuencas de los ríos Chira y Piura.

Por otro lado se dispone del dato de caudal medio anual en Puente Ñácara (punto 2 en el

mapa de la cuenca) aguas abajo de la zona de interés, pero más cercano que la estación de

aforo. Será utilizado para estimar el caudal de la quebrada de El Nogal. A continuación se presentan los datos en una tabla:

Cuenca río Piura

(hasta Puente Ñácara)

Cuenca El Nogal

A 4823,4 km2 Ax 9,92 km2 P 1071 mm Px 650 mm

Q 24,5 m3/s Qx desc. Tabla 3.16. Datos para cálculo de caudal. Fuente: Balance hídrico superficial de las cuencas de los ríos Chira y Piura y Atlas de Lalaquiz.


27

De acuerdo con los textos consultados, se puede realizar una aproximación mediante la

siguiente expresión, siendo Q el caudal medio, A el área de la cuenca y P la precipitación media

anual de la zona considerada:

P·A

Q

P·A

Q

xx

x

Se obtiene un caudal medio para la quebrada el Nogal de 0,031 m3/s. Estimando en un 10% el caudal ecológico y otros usos como riego y consumo humano, tenemos 0,028 m3/s, es decir,

unos 28 litros por cada segundo.

El valor del salto hidráulico se estima considerando que se pudieran aprovechar los últimos

metros de la quebrada, una vez que el cauce haya recogido agua suficiente de la cuenca. Si existe una diferencia de altura de 200m entre el nacimiento de la quebrada y la afluencia al río

Sapse, se obtiene un valor de salto de entre 50 y 100m, a falta de más datos.

3.3.4. Energía del Viento.

Los datos de la velocidad media anual del viento los podemos obtener del mapa eólico

regional medido a una altura de 10 m (ver Fig. 3.12), donde se observa que la zona de estudio cuenta con unos valores de entre 4 y 6 m/s.:

Fig. 3.12. Velocidad media anual en la región Piura. Fuente: Mapa eólico preliminar del Perú.

Sin embargo, según otros sistemas de información con datos de mayor precisión, para la zona de estudio se estiman valores de entre 2 y 4 m/s, tomados para alturas de 50m, 80m y

100m.

altura

media m/s

según SIG

50m 2-3

80m 2-3

100m 3-4 Tabla 3.17. Variación de la velocidad con la altura. Fuente: Sistemas de información Ministerio de Energía y Minas.

Por tanto, se ha optado por considerar un valor de 4 m/s como media anual. A partir de la

velocidad media vamos a realizar una estimación teórica de la frecuencia de aparición de cada valor de la velocidad a lo largo del año, mediante la función de densidad de Weibull.


28

k

c

v1k

ec

v

c

k)v(P

Basándonos en esta función de probabilidad, realizamos una estimación del número de

horas a cada velocidad, y por lo tanto, la densidad de potencia y energía contenidas en el movimiento del aire. La potencia la hemos obtenido según la expresión de la energía cinética:

área:A

airedensidad:

vientodelvelocidad:v

másicocaudal:m

:Donde

Av2

1vm

2

1P

0

3o

2o

Considerando el valor de la densidad del aire ρ=1,23 kg/m3 se han obtenido los siguientes datos. Los valores de la energía se han obtenido realizando el producto de la potencia por el

tiempo, expresando los valores en kWh.

velocidad

(m/s) tiempo(h)

densidad

potencia

(W/m2)

densidad

energía

(kWh/m2)

1 744 0,62 0,46

2 1388 4,92 6,83

3 1700 16,61 28,24

4 1642 39,36 64,63

5 1321 76,88 101,53

6 906 132,84 120,33

7 536 210,95 113,08

8 276 314,88 86,76

9 123 448,34 55,36

10 48 615,00 29,73 Tabla 3.18. Distribución de la energía del viento. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos recopilados.

Para estimar los parámetros k y c, partimos de la velocidad media anual. La expresión para estimar el parámetro k es la siguiente:

mvak

El parámetro a está relacionado con la varianza de los datos de velocidad. Se pueden

considerar tres casos: para varianza grande (a1), varianza mediana (a2) y varianza pequeña(a3):

73,0a

94,0a

05,1a

3

2

1

La estimación de varianza la haremos en función a las variaciones mensuales de la intensidad del viento. Contamos con los datos de la media mensual medidos en las estaciones

meteorológicas más cercanas. Estos datos sólo los utilizaremos como orientación, pues la

medición se realiza tan sólo una vez al día. A este hecho puede achacársele en parte la diferencia entre los valores de 2002 a 2006 y los valores de 2009. Los valores de velocidades

mayores se dieron claramente durante los meses de Julio, Agosto y Septiembre, dato que se


29

corroboró preguntando a los habitantes de la zona. Esto nos hace suponer una varianza

grande, y por lo tanto estimaremos el valor de k según el coeficiente a1.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Ene

ro

Febre

ro

Mar

zoAbr

il

May

o

Junio

Julio

Ago

sto

Sep

tiem

bre

Oct

ubre

Nov

iem

bre

Dicie

mbr

e

ve

loc

ida

d d

el v

ien

to (

m/s

)

2009

2002-2006

Fig. 3.13. Diagrama con la variabilidad del viento en la zona. Fuente: Estación meteorológica de Huancabamba.

El valor del otro parámetro c, puede hallarse a partir del valor de vm y de k de la siguiente

forma:

Finalmente obtenemos los valores de los parámetros k=2,1 y c=4,52. Representamos la

gráfica de la función de probabilidad:

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0 2 4 6 8 10 12

velocidad del viento (m/s)

pro

ba

bilid

ad

Fig. 3.14. Función de probabilidad de Weibull. Fuente: Elaboración propia.

k=2,1 c=4,52

6k

114x

280006643584,0c

281670021177600,0c

7650257748943,0c

47660085288801,0c

498862591841,0c

:Donde

xcxcxcxcc

vc

4

3

2

1

0

4

4

3

3

2

210

m


30

En cuanto la dirección de la velocidad del viento, poco puede concluirse pues se trata de un

factor muy variable del cual no tenemos datos muy precisos. Para la estación de referencia cuyos datos estamos utilizando se observa una predominancia clara de los vientos dirección N y

NE. Podemos construir, a modo orientativo el siguiente diagrama, donde se indican las direcciones más frecuentes para el viento.

Fig. 3.15. Diagrama Rosa de los vientos. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de la estación meteorológica de Huancabamba (año 2009).

3.3.5. Energía de la Biomasa.

De materia tanto vegetal como animal puede obtenerse energía para uso humano. Se

considera una fuente de energía renovable en el sentido de que puede ser reconstituida al ritmo en el que se consume, teniendo para ello en cuenta las limitaciones en su tasa de

renovación. El uso de la biomasa por parte del hombre en su actividad requiere:

o De una transformación previa, normalmente para la liberación de la energía química

contenida en la biomasa por medio de reacciones químicas como la combustión. o De una gestión controlada de la misma. Este aspecto está relacionado con labores

agrícolas y ganaderas, actividades, que vistas de forma global, representan una gestión de su reproducción por parte del hombre.

La naturaleza limita la producción de materia vegetal y animal. En un ecosistema natural, la

energía que fluye por unidad de tiempo en un nivel trófico14 determinado es una décima parte

de la correspondiente al nivel inferior. Esto es debido a las pérdidas que tienen lugar en los procesos biológicos y por el empleo de energía en la respiración.

La reproducción controlada de la biomasa habrá de tener en cuenta estos rendimientos, de

forma que resulta lógico que una superficie de suelo dará una producción limitada de plantas,

que limitará a su vez la producción animal. Los recursos para la obtención de biomasa son los siguientes, obtenidos a partir de los datos del mapa de uso del suelo:

14 Los niveles tróficos principales son los productores primarios (plantas), los consumidores primarios (herbívoros), los consumidores secundarios (carnívoros), y los consumidores terciarios (supercarnívoros).


31

bosque seco ralo

bosque seco premontano

cultivos panllevar

cultivos permanentes

pastos

sin vegetación

Fig. 3.16. Mapa aproximado de uso del suelo en Vista Alegre. Fuente: Elaboración propia a partir del Atlas de Lalaquiz.

Tipo Área (ha.) % bosque seco 78 20%

bosque premontano 90 23%

cultivos panllevar15 86 22% cultivos permanentes 49 13% pastos 51 13%

sin vegetación 34 9%

Total 389 100% Tabla 3.19. Distribución de la superficie según tipo. Fuente: Elaboración propia.

De un total de 389 has., según la información que puede extraerse del mapa (ver Fig. 3.16), aproximadamente el 43% son bosque16, 35% cultivos, 13% pastos.

o Superficie forestal. En una primera aproximación, para cuantificar el recurso bruto del que disponemos, se va a considerar el crecimiento de la biomasa vegetal en forma

leñosa. Se ha considerado un ritmo medio de crecimiento de leña de 1,2 Tm por hectárea y año para un árbol medio en el bosque premontano; en el bosque ralo, como

suponemos un 20% de árboles, se estima que el crecimiento será de 0,24 Tm por hectárea y año. El poder calorífico de la leña es de 15000 Kj/kg.

En la superficie de Vista Alegre el bosque seco premontano actualmente representa un porcentaje del 23% de la superficie total (90 has.), y el bosque ralo el 20% (78

has.), por lo tanto la energía disponible es de:

90 Ha x 1,2 Tm/Ha x 1000 kg/Tm x 15000 Kj/Kg = 1620 GJ

15 Panllevar designa al conjunto de productos agrícolas de primera necesidad. 16 Un bosque se integra en el equilibrio natural de un ecosistema y contiene los elementos de alto valor ecológico que forman parte de éste, no sólo árboles. Una explotación forestal está sometida al control por parte del ser humano, y está orientada a la obtención de un producto derivado de la plantación de árboles.


32

78 Ha x 0,24 Tm/Ha x 1000 kg/Tm x 15000 Kj/Kg = 281 GJ

Que sumado da un total de 1901 GJ anuales.

o Superficie agrícola. Para cuantificar la energía extraíble de las zonas agrícolas se tomará el supuesto de que la superficie agrícola destinada al cultivo del café para su

comercialización estuviese orientada a la obtención de etanol (que tiene un poder

calorífico de unos 21000 kJ/l), con vistas a obtener un límite superior para este tipo de energía, y bajo la hipótesis de que esta actividad podría sustentar la economía local en

la misma medida que el cultivo del café lo hace en la actualidad. El rendimiento en litros/ha·año puede oscilar entre 400 y 12000. Se ha supuesto que la energía necesaria

para la destilación se ha obtenido del resto de la propia caña tras la extracción del jugo (bagazo). Como la producción agrícola de la zona presenta valores muy bajos, se ha

tomado el valor inferior:

49Ha x 400l/Ha x 21000 Kj/l = 412 GJ anuales.

o Superficie para ganadería. En este caso se van a cuantificar los residuos que pueden

obtenerse de la actividad ganadera, a partir de la obtención de biogás a partir de dichos

residuos. Existen 51 has. de pastos, considerados de baja calidad. El ganado existente en la zona es en su mayoría vacuno. El número de cabezas de ganado vacuno por

hectárea de pasto de baja calidad oscila entre 0,13-0,38, lo que nos da un número de entre 6 y 20 cabezas de ganado.

Cada vaca de unos 300kg de peso producirá unos 24 kg de estiércol fresco, pero al ser

pastoreada la capacidad de recogerlo es de un 25%, es decir que en la práctica se

dispondrá de unos 6kg de estiércol por vaca y día. Por cada kilo de estiércol bovino puede obtenerse unos 35,3 l de biogás con unos poder calorífico de 23000 Kj/m3.

Haciendo el cálculo para el máximo número de vacas:

20 vacas x 6 Kg estiércol/día x 35,3 l/kg estiércol x 1m3/1000l = 4,236 m3/día

4,236 m3/día x 365 días/año x 23000 kj/m3= 35,6 GJ anuales.

También puede obtenerse energía de las aguas negras procedentes de la actividad

humana. Calculando un valor de unos 85,6 l por familia y día, para las aguas negras de

las 12 familias de la zona de estudio la cantidad de biogás obtenido aumentaría en poco más de 1m3 /día (1027 l/día). Dada la dispersión de las viviendas, esta cantidad no será

tenida en cuenta. 3.3.6. Energía geotérmica.

La energía geotérmica17 proviene del calor interior de la Tierra. Para la zona de estudio no

se tiene información de fuentes térmicas de baja, media y alta entalpía. El uso de fuentes de

muy baja temperatura presenta un ámbito reducido para su aprovechamiento en las condiciones actuales, y su potencial es el de una masa que se mantiene a temperatura

constante a cierta profundidad.

17 Según la temperatura, las fuentes pueden clasificarse como fuentes de alta temperatura (más de 150ºC), media temperatura (entre 90 y 150ºC), baja temperatura (entre 30 y 90ºC), y muy baja temperatura (menos de 30ºC).


33

4. Análisis de soluciones

4.1. Demanda energética para el desarrollo local

4.1.1. Matriz energética actual

En un primer análisis de la situación, puede afirmarse que el escenario energético actual

está limitado por el uso de tecnologías poco eficientes y no responde a las necesidades básicas

de la comunidad. Es necesaria por lo tanto una propuesta de solución a la precaria situación en cuanto a abastecimiento energético en la comunidad de Vista Alegre.

Tener una visión integral de la energía resulta importante para lograr un adecuado

aprovechamiento de la misma. Se pueden distinguir dos usos diferenciados de la energía. Por

un lado, el uso indirecto de los recursos energéticos, que se halla de forma implícita en nuestro modo de vida. Por otro lado, el uso directo de recursos energéticos, que se basa en un control

directo del ser humano sobre su consumo para lograr un provecho en sus actividades. A nivel práctico pueden mencionarse los siguientes usos concretos en la comunidad estudiada,

indirectos y directos:

USO INDIRECTO MAGNITUD

ILUMINACIÓN INTERIOR energía lumínica

SISTEMA DE RIEGO energía potencial

PLANTACIÓN AGRÍCOLA energía lumínica

ALIMENTOS energía química

USO DIRECTO MAGNITUD

CALEFACCIÓN energía térmica

COCINA energía térmica

ACS energía térmica

ILUMINACIÓN energía lumínica

COMUNICACIÓN energía eléctrica

Tabla 4.1. Usos directos e indirectos de la energía. Fuente: Elaboración propia.

La demanda actual en cuanto a uso directo de energía se ha cuantificado en el siguiente

cuadro:

SERVICIO UNIDAD USO DIARIO CALEFACCIÓN demanda indirecta -

COCINA comida familiar 3

ACS l de agua tibia 20

ILUMINACIÓN h 2

COMUNICACIÓN h 2

Tabla 4.2. Demanda actual directa de energía. Fuente: Elaboración propia.

Las tecnologías que se usan actualmente en la zona son exclusivamente de ámbito doméstico. Para la cocina se utiliza la cocina de tres piedras para la combustión de leña. Para

iluminación, se utilizan lámparas de combustión de keroseno y radio a pilas. Se ha estimado un gasto actual de:

o 2,4 kg de leña por cada comida familiar

o 1 kg de leña por cada balde de 25l de agua tibia

o 0,1 litros de keroseno por cada hora de iluminación (de intensidad muy pobre) o 1 pila por cada 10 horas de funcionamiento

Partiendo de este gasto, se ha representado la proporción de energía consumida según la

fuente energética utilizada (ver gráfico a continuación). El consumo total asciende a 520 GJ.


34

Biomasa

93%

Derivados

del petróleo

7%

Pilas

<0,01%

Fig. 4.1. Gráfico mix energético actual. Fuente: Elaboración propia.

4.1.2. Forma de abastecimiento

Es importante tener un esquema general de la forma de abastecimiento energético, que ha

sido representado en la Fig. 4.3. para el caso del caserío de Vista Alegre. En un lado se han situado los recursos, y en el otro, la demanda para el bienestar humano, de forma que desde

un extremo hasta el otro es necesario realizar una o varias transformaciones.

FUENTE PRIMARIA

TRANSFORMACIÓN

CONSUMO

SERVICIO

TRANSF. EXTERNA

TRANSF. LOCAL

ALMACEN/ TRANSP.

Hidrocarburos Fósiles y Otros

Recursos

Industria externa

Suministro

externo

Lámpara keroseno y

Radio

Iluminación, Comunicación y Entretenimiento

Biomasa

Extracción Almacén Combustión Cocina

Tabla. 4.3. Esquema de abastecimiento actual. Fuente: Elaboración propia.

Siguiendo la lógica del esquema y de las líneas de acción, se han clasificado las tecnologías en transformación y consumo. Las tecnologías de transformación son el nexo entre la fuente

primaria y la secundaria, y su dimensionado determinará la cantidad de energía secundaria que

se puede obtener. Las tecnologías de consumo están representadas por los dispositivos directamente regulables por el usuario para obtener un servicio final.

4.1.3. Energía para el desarrollo

La instalación de un sistema mejorado de uso de la energía implica la integración con el resto de proyectos de desarrollo de la comunidad. Ésta es la que, con apoyo y capacitación

exterior, ha de protagonizar su propio cambio. Por ello, se prevé una instalación gradual de

tecnología, puesto que una excesiva complejidad y coste pondría en peligro el éxito del proyecto y el mantenimiento de los nuevos servicios.


35

Se trata por lo tanto de integrar la perspectiva energética en los proyectos que se llevan a

cabo en la zona, los cuales proporcionan una mejora de las condiciones de la vivienda y

servicios básicos, una mejora de los servicios comunitarios y una mejora de la economía local. La mejora del sistema energético, además de permitir una mejora directa en las condiciones de

vida, posibilita que se lleven a cabo otros proyectos, ya que muchos de ellos están relacionados o dependen de la existencia de un abastecimiento energético seguro.

La integración de la perspectiva energética en los proyectos de desarrollo de la zona se plantea por lo tanto como uno de los objetivos de este trabajo. Para ello, se van a considerar

proyectos de desarrollo local que responden a necesidades de la zona y que ya han sido llevados a cabo con éxito en otras localidades de la provincia18, y se van a describir las

relaciones con la energía contenidas en dichos proyectos:

o Proyectos de desarrollo relacionados con la mejora de la vivienda:

> Construcción de fogones mejorados. Relacionado con la eficiencia en la

combustión de biomasa

> Instalaciones de teatinas para la iluminación cenital y ventilación a los

ambientes de la cocina y sala de viviendas.

Relacionado con el uso pasivo de la energía solar

> Instalaciones de planchas

translucidas para la iluminación

cenital a los ambientes de los dormitorios y espacios de circulación

de la vivienda.

Relacionado con el uso pasivo de

la energía solar

> Apertura de dos ventanas para la

ventilación adecuada de las viviendas.


la energía térmica

> Mejoramiento de las paredes

mediante el empalletado de dos

ambientes de la vivienda.


la energía térmica

> Compactado de pisos de ambientes (cocina y dormitorio) de la vivienda

campesina rural.

Relacionado con el uso pasivo de la energía térmica

> Instalación de servicio de dotación

de agua dentro de su vivienda.

Implica la circulación de agua

> Construcción de baños ecológicos con tecnología de biodigestor,

dotados de inodoro, lavamanos y

ducha.

Implica la circulación de agua y gestión de residuos orgánicos

> Construcción de un sistema adecuado de recolección y

tratamiento de aguas grises provenientes de las instalaciones de

las viviendas.

Implica la circulación de agua y gestión de residuos orgánicos

Tabla 4.4. Relación de proyectos de mejora de la vivienda con la energía. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de SOLCODE.

18 Las actividades de los proyectos de desarrollo corresponden al diagnóstico y planificación de la ONG Asociación de Yachachiq-Solcode de Piura.


36

o Proyecto de desarrollo relacionado con la mejora de la economía actuando en la cadena

de valor de la producción de café:

> Montaje de una Planta de beneficio

en húmedo con sistema de reciclaje de aguas mieles (procedentes del

tratamiento del café cereza).

Implica la existencia de

alimentación eléctrica para motor.

> Montaje de una línea de secado de café.

Relacionado con la eficiencia de secado usando radiación solar

> Instalación de equipos para laboratorio de café.

Implica la alimentación eléctrica de algunos equipos.

Tabla 4.5. Relación de proyectos de mejora de la economía con la energía. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de SOLCODE.

4.1.4. Planteamiento de mejora del sistema energético.

En un contexto de recursos limitados, y de necesidad de un mejor abastecimiento energético

para permitir un mejor desarrollo de la comunidad, el nuevo sistema energético incide en los dos grandes ámbitos de acción relacionados con la energía que se sugieren en el contexto de

energía y desarrollo (World Energy Assesment 2010, IEA), que son el acceso a la electricidad y

la eficiencia energética.

EL nuevo sistema de abastecimiento se ha representado como un punto de encuentro entre la mejora de las condiciones de vida humana y el respeto al equilibrio ambiental. Por otro lado,

el proceso de implementación depende de la capacidad de la comunidad de asumir los avances

tecnológicos, y además, tiene gran importancia la economía local, que determinará la capacidad de inversión y gasto en energía, así como la economía externa, que determinará los precios, los

avances tecnológicos y las posibilidades de financiación de los proyectos de desarrollo.

Respeto Equilibrio Ambiental Mejora de Condiciones de Vida

Cap

acid

ad

Eco

nó

mic

aC

ap

acid

ad

Tecn

oló

gic

a

Fig. 4.3. Esquema conceptual de mejora del sistema energético. Fuente: Elaboración propia.

Este enfoque nos permite establecer un marco para la solución a los problemas surgidos a

causa de la actual forma de usar la energía en la zona de estudio. Teniendo el esquema como referencia, de derecha a izquierda, se plantea un aumento de la demanda de algunos servicios

básicos deficientes a la vez que se plantea un aumento en la eficiencia en el uso de los


37

recursos. De izquierda a derecha, se toman como punto de partida los recursos renovables

disponibles y las tecnologías basadas en éstos, en detrimento de la dependencia del suministro

externo. Insistir en la relación con el ambiente resulta indispensable para asegurar la mejora de las condiciones de vida en la zona y su subsistencia en el tiempo.

En el presente trabajo se ha analizado la disponibilidad de los recursos (apartado 4.2), en

función de los cuales se han seleccionado las opciones tecnológicas más convenientes para la

mejora de factores sociales y factores ambientales (apartado 4.3). Luego se ha realizado un análisis de la complejidad tecnológica (4.4), y de las condiciones económicas (4.5), que

determinarán los costes de inversión y funcionamiento de la propuesta.


38

4.2. Suministro de energía

4.2.1. Recursos locales disponibles.

Los recursos renovables disponibles se resumen en la siguiente tabla comparativa. Se observa que es la radiación solar la que proporciona en principio la fuente más aprovechable,

por cantidad y por su estacionalidad poco marcada. El viento presenta unos valores discretos, aunque estimables durante los meses de mayor intensidad. La energía de la biomasa será

tenida en cuenta con las restricciones de renovación impuestas por su naturaleza. La energía

del ciclo hidrológico, además de contar con una fuerte estacionalidad, cuenta con destacables restricciones relacionadas con el uso compartido con otras comunidades y para otros fines no

energéticos.

RECURSO VALOR REPRESENTATIVO ESTACIONA-

LIDAD

DISPONIBILI-

DAD PARA USO ENERGÉTICO

Ciclo Hidrológico

Caudal medio estimado 28 l/s y salto de agua de 50 m.

Alta Con restricciones

Radiación Solar

Irradiación anual media de 5

kWh/día·m2

No significativa Alta

Viento

Velocidad media de 4 m/s Alta Alta

Biomasa

Superficie: 168 has. bosque, 49

has. agrícolas y 51 has. ganaderas.

No significativa Con restricciones

Geotérmica No se tiene información de fuentes de alta y media temperatura

- Con restricciones

Tabla 4.6. Valoración de los recursos para uso energético. Fuente: Elaboración propia.

4.2.2. Tecnologías para el aprovechamiento de los recursos disponibles

Ciclo hidrológico. Los recursos hídricos han de ser tenidos en cuenta para consumo directo y actividades agrícolas, además del aporte necesario para un ecosistema natural. Esto,

junto con la necesidad de una gestión común del agua entre varias localidades cercanas, las cuales ya cuentan con un mejor abastecimiento energético, hace que la disponibilidad para el

aprovechamiento energético se considere limitada. La tecnología principal para el

aprovechamiento energético es la turbina hidráulica, que utiliza la energía mecánica de un caudal hídrico para su aprovechamiento, normalmente en forma de energía eléctrica a través de

un generador.

Radiación solar. Aparte del aprovechamiento indirecto de la luz natural, las tecnologías que son capaces de aprovechar la radiación solar pueden clasificarse principalmente en dos

tipos, según el principio físico en el que se basan: solar fotovoltaica, que convierte la energía

radiante en energía eléctrica a través del efecto fotovoltaico; y solar térmica, que convierte la energía radiante en energía térmica a través de la transmisión de calor por radiación. Estas

formas de aprovechamiento de materializan en paneles fotovoltaicos, captadores solares de baja temperatura para agua caliente sanitaria, y captadores solares de alta temperatura para

generación de energía eléctrica mediante turbina de vapor.

Viento. Para el aprovechamiento de la energía mecánica del viento se han desarrollado los

aerogeneradores, capaces de obtener energía eléctrica través del movimiento de giro de las aspas del dispositivo.

Biomasa. Se considera la biomasa como un recurso renovable cuando ésta se restituye de

manera que no se altera el equilibrio natural. Se puede aprovechar la biomasa como fuente

externa principalmente a través de reacciones de combustión. Para la obtención de energía eléctrica está indicado el grupo motor-generador. Para generación de energía térmica, se

incluye como tecnología a tener en cuenta la de los intercambiadores de calor.


39

En su relación con la actividad humana, se tiene capacidad de control de la biomasa

mediante la agricultura, la ganadería y la gestión forestal principalmente. En la mayoría de los casos se tiene que realizar una transformación previa para poder utilizar la biomasa como

combustible. Así se producen cambios destinados a aumentar la densidad energética y adaptar la fuente primaria en una forma más apta para su utilización. Según el origen de la biomasa se

pueden agrupar las siguientes alternativas:

o La biomasa vegetal obtenida en el caso de explotación forestal, se puede someter a

formas tradicionales de aprovechamiento como la combustión directa de la leña (materia vegetal lignoceluósica), o previamente sometida a pretratamientos básicos de

secado o tratamiento mecánico como por ejemplo el astillado. Para la obtención de gas de madera se realiza un proceso de pirólisis, mediante el uso de gasificadores, o la

obtención de carbón vegetal mediante procesos térmicos de carboneo.

o Si la fuente es de origen agrícola, existen dos salidas principales. La obtención de

biodiésel se puede obtener mediante procesos de prensado y esterificación aplicado a la biomasa procedente de plantas oleaginosas. La otra salida es emplear procesos de

fermentación de plantas con elevado contenido en azúcares para su posterior

destilación y obtención de etanol.

o En el caso del aprovechamiento ganadero, la salida más clara se encuentra en la obtención de biogás mediante una reacción biológica controlada en biodigestores, a

través de la digestión anaerobia de los residuos generados por el ganado, lo que constituye una solución más limpia y eficiente que la combustión directa de estiércol

seco.

Energía geotérmica. Las fuentes de energía geotérmica de alta temperatura tienen

aplicaciones orientadas a ofrecer servicios para el bienestar humano como calefacción o ACS, utilización en procesos industriales, u orientados a generación eléctrica mediante turbina de

vapor. Como no se dispone de mayor información, se estima que sólo hay disponibles fuentes

de muy baja temperatura, siendo la única aplicación factible en este caso el aprovechamiento mediante un evaporador subterráneo en una instalación de bomba de calor, o mediante un

condensador con la instalación en modo de refrigeración.

4.2.3. Aprovechamiento pasivo

Los elementos constructivos influyen en gran medida en la eficiencia en el uso de fuentes

térmicas y luminosas. Sin embargo, el estudio en profundidad del aprovechamiento solar pasivo se sale del ámbito directo de este trabajo para introducirse en el ámbito de la construcción, en

particular, con las singularidades de la construcción con adobe. Iluminación natural. Un uso eficiente permite obtener luz durante el día en el interior de

la vivienda. Un buen aprovechamiento hace que la necesidad de iluminación artificial sea menor. Mediante la apertura de ventanas y huecos de luz cenitales se mejora la visibilidad en el

interior de la vivienda durante el día.

Aislamientos térmicos. Es destacable el margen de mejora en los aislamientos, puertas, ventanas y sellado de tejados. Soluciones más complejas como el muro trombe se descartan a corto plazo, pues la forma de calefacción actual, pese a no ser demasiado eficiente, no

constituye una prioridad, dadas las condiciones climáticas de la zona con temperaturas que oscilan entre 12ºC y 26ºC. Al tratarse de viviendas de adobe de fabricación manual, pueden

presentarse algunas limitaciones en cuanto a instalación y materiales. En general, un mejor aislamiento en la vivienda hace que las necesidades de calefacción se reduzcan, y por

extensión, que el bienestar en el interior de la vivienda sea mayor.


40

Ventilación y calidad del aire. La instalación de nuevas ventanas ayuda a mejorar la

ventilación en cantidad y en capacidad de ser regulada de mejor manera, teniendo en cuenta

las pérdidas de energía por renovaciones de aire y la propia calidad del aire. Un referencia para el caudal de ventilación necesario puede ser obtenido del Código Técnico de la Edificación, 5 l/s

por ocupante en dormitorios, 3 l/s por ocupante en salas de estar y unos 8 l/s por m2 en cocinas de cocción por combustión. Otra regla a modo orientativo es que la superficie de

ventanas practicables sea como mínimo igual a la superficie del local dividido entre 30, o

mayor. Una vez dimensionada la ventilación para las condiciones de salubridad, puede calcularse la pérdida de energía según el flujo de ventilación y las condiciones de temperatura

interior y exterior. 4.2.4. Conexión a la red eléctrica

El equipo para la conexión al sistema eléctrico incluye centros de generación, centros de transformación, cableado para el transporte, además de los elementos de regulación y

protección necesarios. La extensión de la energía eléctrica ha propiciado la existencia de sistemas interconectados, de forma que la energía se reparte desde grandes centros de

generación alejados de los puntos de consumo. No obstante, los SER (Sistema Eléctrico Rural), que abastecen a áreas cercanas a la zona de estudio, aún no se encuentran interconectados

con el SEIN (Sistema Eléctrico Interconectado Nacional).

La instantánea de los sistemas de información geográfica de la Fig. 4.4. muestra la red de

distribución de media tensión, que forma parte de sistemas aislados de sistemas eléctricos rurales (SER).

Fig. 4.4. Extensión de las líneas eléctricas para caseríos y anexos en el entorno de Vista Alegre. Fuente: SIG de la Dirección General de Electrificación Rural.

El suministro eléctrico de Lalaquiz proviene en su parte occidental del SER Santo Domingo-

Chalaco, mientras que su parte oriental pertenece al SER Huancabamba-Huarmaca (ver mapa

de la Fig. 4.5.).


41

Fig 4.5. Red de Media Tensión en el entorno de la provincia. Fuente: Dirección General de Electrificación Rural.

Las centrales de la zona según los datos del anuario estadístico se presentan en la tabla

adyacente. En el mapa anterior no están indicadas en su totalidad.

Tipo Nombre Central

Po

ten

cia

Insta

lad

a

(MW

)

Po

ten

cia

(MW

)

Pro

du

cció

n

(MW

h)

De

man

da

má

xim

a

(MW

) Provincia Distrito

C.H. CANCHAQUE 0,093 HUANCABAMBA CANCHAQUE

C.T. CANCHAQUE 0,350 HUANCABAMBA CANCHAQUE

C.H. HUANCABAMBA 0,146 0,130 810,04 0,115 HUANCABAMBA HUANCABAMBA

C.T. HUANCABAMBA 0,950 0,110 HUANCABAMBA HUANCABAMBA

C.H. CHALACO 0,160 0,140 1111,27 0,150 MORROPON CHALACO

C.H. SANTO DOMINGO 0,102 MORROPON SANTO DOMINGO

C.T. SANTO DOMINGO 0,320 MORROPON SANTO DOMINGO

Tabla 4.7. Centrales eléctricas de los sistemas eléctricos de la zona. Fuente: Dirección General de Electrificación

Rural.

Los datos son insuficientes para poder determinar si existe potencia disponible para los

proyectos de electrificación previstos en el PNER. Puede estimarse la potencia disponible en las centrales de las que sí se dispone de datos, considerando los datos de potencia real de

funcionamiento (no los de potencia instalada) y restando la demanda máxima. También se

puede hacer una estimación del número de horas de funcionamiento, y estimar por lo tanto la producción disponible. Se observa como en una de las centrales existe un déficit de capacidad.


42

Tipo Nombre Central

Po

ten

cia

(MW

)

Pro

du

cció

n

(MW

h)

Tie

mp

o

de

fun

cio

nam

ien

to (

h)

De

man

da

Má

xim

a

(MW

)

Po

ten

cia

dis

po

nib

le

(MW

)

Pro

du

cció

n

dis

po

nib

le

(MW

h)

C.H. HUANCABAMBA 0,130 810,04 6231 0,115 0,015 93,47

C.H. CHALACO 0,140 1111,27 7938 0,150 -0,010 -79,38

Tabla 4.8. Capacidad disponible de las centrales de la zona. Fuente: A partir de los datos de la Dirección General de Electrificación Rural.

Quedarían por lo tanto poco más de 14 MWh netos disponibles anuales. Suponiendo que el consumo doméstico para zonas rurales es de aproximadamente entre 0,5 y 1 KWh por familia y

día (valores dados en fuentes consultadas), se ve como quedaría capacidad para abastecer a

apenas 40 familias más. Este dato es una estimación sin tener en cuenta márgenes de seguridad y otros factores, para los cuales no se dispone de datos.

Este trabajo se centra en la mejora del abastecimiento para localidades de entornos rurales,

caracterizados por la baja densidad de población y por una demanda no muy elevada. Tal y como se observa en el gráfico de la Fig. 4.6., la idoneidad de un sistema eléctrico está marcada

principalmente por la dispersión de la población (expresada en metros de cableado de BT) y el

costo de la energía (expresado en costo por kWh generado). Situadas en el plano se encuentran las tres posibilidades consideradas: la extensión de la línea de un sistema

interconectado, una microrred aislada o generadores fotovoltaicos individuales.

Fig. 4.6. Tipo de electrificación recomendada según dispersión. Fuente: Guía de evaluación de proyectos de electrificación rural en el marco del PNER.

Tanto por la metodología propuesta en los textos del PNER, como por el propio enfoque del estudio, la conexión a la red se presenta como una posibilidad en principio poco factible. Junto

con la alta dispersión de la población de Vista Alegre, la elección de un sistema de generación

local desconectado de la red también se alinea con otros objetivos del estudio ya mencionados, en especial, el relacionado la complementariedad de la mejora del abastecimiento energético

con otros proyectos de desarrollo comunitario llevados a cabo en la zona mediante el uso de recursos locales.


43

4.2.5. Suministro de biomasa leñosa

El actual uso de la madera por los habitantes de las zonas rurales se estima en un metro

cúbico por persona y año, con alguna variación según el clima, tamaño de la familia y los hábitos de cocina. Con medidas adecuadas es posible un ahorro de dos terceras parte del

combustible para la familia rural promedio.

Es interesante conocer el rendimiento económico de la comercialización de la leña (ver

cuadro), donde puede estimarse el coste de oportunidad de la actividad forestal. Los valores han sido tomados de zonas en las que esta actividad posee interés económico. Es un dato

orientativo, por lo tanto.

PRODUCCIÓN DE LEÑA

AREA (ha) 90

CAPACIDAD

(Árboles/Ha) 250

Árboles 22.500

REND (Cargas/Árbol) 4

Producción 90.000

Precio Unit. 3

CI 0,30

VA 2,70

VBP 270.000

CI 27.000

VA 243.000

JOR / Carga 0,1

JORNAL TOTAL 9.000

JORNAL AÑO 220

EMPLEO NORMATIVO 41

VA POR EMPLEO

NORMATIVO 5.940 Tabla 4.9. Valor económico de la producción de leña. Fuente: Elaboración propia a partir de datos del Plan de ordenamiento territorial subcuencas Bigote y Serrán.

Si se supone que la densidad de árboles para la zona de bosque premontano del área de

Vista Alegre es igual a la de los datos expuestos para una plantación con interés económico, se obtiene una cantidad de 22500 árboles, 250 por hectárea, siendo la máxima cantidad de leña

extraíble a cada árbol, 4 cargas de 24 kg cada una de ellas.

Si el consumo anual familiar actual en el distrito es de unos 7,2 kg, el consumo total anual

en la zona (sin contar el uso de madera para usos no energéticos) es de:

7,2 kg x 12 familias x 365 días = 31536 kg.

El consumo anual en superficie de árboles maduros es:

31536 kg/(250 árboles x 96 kg) = 1,314 has.

Para que no se pierda masa boscosa la regeneración tiene que ser del orden de una

hectárea por año, que constituye la superficie deforestada a causa de la utilización de leña con fines energéticos. Esto constituye una aproximación, pues no se tiene en cuenta entre otros

factores, la regeneración natural del bosque. Como la superficie de bosque premontano

asciende a 90 has., si la regeneración fuese nula se extrae que la disponibilidad de recurso


44

bruto para la comunidad de Vista Alegre es de apenas 70 años, dato que se obtiene de dividir la

superficie total de bosque por lo que se deforesta cada año con el ritmo actual de extracción.

El crecimiento de la biomasa leñosa viene en parte determinado por la edad del árbol.

Alcanzada la madurez, el volumen generado comienza a decrecer (ver gráficas).

Fig. 4.7. Representación gráfica del crecimiento de masa vegetal. Fuente: Conceptos básicos y bases físicas para el secado de la madera.

Si a efectos de cálculos, estimamos una edad de madurez de unos 20 años, obtendremos un incremento medio de masa anual por hectárea hasta alcanzar la edad madura de:

250 árboles x 4 cargas x 24 kg / 20 años = 1,2 Tm/ha·año.

Si la madera extraída es madera verde de 60% humedad el incremento medio en volumen anual por hectárea es de 1,275 m3.

El conocimiento de formas adecuadas de manejo de biomasa leñosa es esencial para no

agotar este recurso. Hay que tener en cuenta varios aspectos que comprenden el proceso de aprovechamiento de la biomasa:

o Extracción. La extracción ha de realizarse de forma que se minimice el impacto y por lo

tanto que el suelo no quede agotado. Especialmente se han de vigilar los peligros de que éste quede erosionado. Para la gestión de los bosques de la zona tropical pueden

seguirse los siguientes métodos de corte:

> Las cortas de entresaca. Permite lograr la utilización máxima de la madera deseable

del bosque y mantener los árboles jóvenes de las mejores especies creciendo en espacios adecuados y a rápidas tasas de crecimiento. Se logra una amplia

diversidad de tamaños de árboles creciendo juntos.

> Las cortas por aclareos sucesivos. Se hacen mayor número de cortas, de modo que se estimule la regeneración de nuevas plántulas. En un primer aclareo se cortan

árboles que no logran un gran tamaño, árboles muertos, árboles de pobre forma o

especies indeseables. Una vez que nuevas plántulas de especies deseadas se establecen son liberadas de competencia por una corta, se cosechan árboles

maduros de las especies deseadas con buena forma. Se logra una cosecha relativamente uniforme de árboles de la misma edad.

> El sistema de corta total. El método requiere de un gran control para evitar el deterioro excesivo de los suelos antes de que el nuevo bosque se establezca. Aún

en los lugares donde no se siembran cultivos agrícolas, el lugar puede deteriorarse si el clima y los suelos no favorecen la pronta restauración natural de la cubierta

vegetativa. Se pueden obtener cosechas de gran volumen por unidad de área forestal.


45

o Replantación. Desde sus primeros años de vida, un árbol crece a un determinado ritmo.

Este ritmo cambia con los años, de manera que puede considerarse que va en aumento

hasta alcanzar una edad de madurez, a partir de la cual el ritmo de crecimiento comienza a disminuir.

> Regeneración natural. Consiste en que la naturaleza tome su curso sin asistencia

humana externa. Esto asegurará una cubierta forestal protectora de los suelos y una mezcla de especies de árboles bien adaptados al lugar. No es uniforme en la

composición de especies, tamaño, densidad o distribución. Es necesaria una supervisión para ver en qué casos resultará deseable.

> Plantaciones intercaladas. Implica un enriquecimiento del bosque existente con especies de árboles de interés. Puede hacerse en las aperturas naturales dentro del

bosque o en líneas que se abren artificialmente dentro de éste.

> Plantaciones cerradas. Se llaman así por el espaciamiento de los árboles al tiempo de siembra y a través de la vida de la plantación. Los árboles se siembran todos al

mismo tiempo y con espaciamiento uniforme, para producir uniformidad en edad y tamaño de los árboles.

> Agroforestación. La agroforestación incorpora sistemas que realmente son formas

especializadas de siembras intercaladas. Se puede utilizar en conjunto con las

siembras nómadas, en las cuales se requiere un período sin cultivo para restaurar la productividad entre cosechas agrícolas. Los árboles en siembras intercaladas

pueden alargar el período de cosecha al mantener la fertilidad de los suelos y la humedad por un período más largo. Los árboles sirven tanto de protección como

de cosecha productiva durante el período sin cultivo.

Una práctica llamada selvipastoreo conlleva el crecimiento de cosechas para

pastoreo bajo un bosque abierto. Este sistema puede resultar de beneficio económico si se utilizan prácticas de manejo adecuadas. Es de particular

importancia el controlar el número de animales que utilizan el lugar para evitar el

pastoreo excesivo o el daño a los árboles.

Según criterios económicos, las plantaciones se pueden clasificar de la siguiente forma:

> Plantaciones de enriquecimiento. Son aquellas plantaciones destinadas a

incrementar el valor económico de los bosques mediante la plantación de especies

comerciales valiosas. Este sistema se aplica en bosques que fueron aprovechados comercialmente.

> Plantación a campo abierto. Son aquellas destinadas a la sustitución completa de

la vegetación existente por un bosque artificial totalmente nuevo. Estas

mayormente son plantaciones en bloques de una especie o conocidas como macizos.

o Almacén y secado. El contenido en humedad hace que disminuye el poder calorífico

respecto a la madera seca, pues el poder calorífico disminuirá al emplearse parte de la energía de la combustión en evaporar el agua contenida en la leña. La madera, una vez

extraída del árbol, se considera un material higroscópico, de forma que que existe un

contenido de humedad de equilibrio según las condiciones de humedad relativa exterior. La relación entre el contenido de humedad en un momento dado y el

contenido de humedad de equilibrio se denomina gradiente de secado. También se tiene el concepto de gradiente de humedad, que es la diferencia entre el contenido de

humedad de la madera en el centro y el contenido de humedad en la superficie.

Algunos datos:


46

> Para extraerle el agua a una madera con 60 % de humedad se necesita emplear

alrededor de 20 % del poder calorífico disponible de la propia madera.

> Cuando la madera se seca de forma natural de 60 % hasta 20 %, disminuyen los volúmenes de leña y, por ende, de talas de bosques alrededor de 60 %.

> El tiempo requerido para el secado al aire varía de acuerdo con la especie, el tamaño de la madera y el clima y por lo general varía entre 2 meses a 1 año. Para

varias especies (Eucalyptus, Quercus, Casuarina) se ha comprobado que expuestas

a las mismas condiciones climáticas al aire libre, logran humedades entre 20 y 28 % a los 90 días de exposición.

> La exposición al aire durante demasiado tiempo en los climas húmedos puede provocar también el deterioro de la madera.

> Se denominan madera verde a la madera tras la extracción, y madera seca tras el secado.

> Valores de densidad, calculados conociendo el valor de la densidad de la madera al

40% y tomando la densidad del agua en 1000kg/m3. madera 20% humedad 588,46 kg/m3

madera 40% humedad 750 kg/m3 madera 60% humedad 940,9 kg/m3

Fig. 4.8. Relación entre la humedad el aire y la de la madera. Fuente: Conceptos básicos y bases físicas para el secado de la madera.

La escasez de madera combustible existente en la zona de estudio ha sido causada por lo que se podría denominar “minería” de los recursos de madera, es decir, la realización de un uso

intensivo sin actividades de replantación. La combustión ineficiente agrava el problema, además de existir limitaciones propias de los suelos y de la mano de obra.

Se mencionan dos grandes medidas para mejorar esta situación:

o Desarrollo de nuevas fuentes de madera combustible. > Mayor área de suelo disponible para la obtención de este recurso.

Ubicación apropiada de las zonas de aprovechamiento, que asegure bajos costos de transporte y mano de obra.

Gestión adecuada de los terrenos públicos, propiedades de la comunidad o

grandes propiedades privadas.


47

Uso más eficiente de los terrenos agrícolas, para aprovechamiento de los

terreros menos productivos para las plantaciones de madera combustible.

> Empleo de sistemas de plantación adecuados.

Determinación del número y el tamaño de las plantaciones a partir de la identificación de las necesidades locales de madera combustible.

Mantenimiento de una relación de la cosecha de madera para propósitos de

planificación comunitaria y uso en otras áreas. Elección de una especie adecuada para la producción de madera combustible:

resistente, de semilla disponible, de crecimiento eficiente y rápido, fácil de extraer, beneficiosa para el suelo y apta para otros usos.

Aceptación de las especies por parte de la comunidad local. Por ejemplo, especies conocidas y de valor reconocido para la producción de madera

combustible. Los valores estéticos podrían ser una consideración también si los

árboles se siembran adyacentes a la comunidad. Se han observado especies forestales reforestadas en algunas zonas de la subcuenca, encontrándose la

presencia de especies no autóctonas como el eucalipto, entre otras. Es preciso que las especies de sustitución sean las adecuadas en términos

medioambientales y que no respondan únicamente a criterios de economía a

corto plazo.

o Coordinación del corte, el almacenaje para el secado y el uso. > Empleo de sistemas de corte adecuados.

> Desarrollo de sistemas adecuados para el secado de la madera combustible, pues la eficiencia de la madera seca será mayor. Pueden emplearse procesos de secado

al aire o sistemas de secado artificial.

> Uso más eficiente de la madera combustible durante su consumo. Hacerlo en un recinto convenientemente cerrado (cocinas mejoradas).


48

4.3. Consumo de energía

4.3.1. Repercusiones del uso actual de la energía

Para que el sistema energético sea eficaz frente a las necesidades existentes, se parte de las

repercusiones de las condiciones actuales de abastecimiento para así establecer las tecnologías capaces de dar respuesta a las necesidades y ofrecer un escenario mejorado. A continuación se

presenta un resumen de las necesidades energéticas encontradas y su relación con las

repercusiones que éstas tienen sobre los seis aspectos del bienestar humano que se han establecido. Podemos dividirla en dos cuadros, donde se consideran los usos atendidos en

primer lugar y las carencias o usos no atendidos en segundo lugar.

ÁMBITO SERVICIO MEDIO FUENTE REPERCUSIONES

AG

UA

SEG

UR

IDAD

ALIM

EN

TARIA

ED

UCACIÓ

N Y

SO

CIE

DAD

SALU

D

GÉN

ER

O

MED

IO A

MBIE

NTE

AT

EN

DID

O

DOMÉS-TICO

CALEFACCIÓN cocina leña S1 MA1

COCINA cocina leña S1 MA1

ACS cocina leña S2 MA1

ILUMINACIÓN lámpara combustión queroseno ES1 G1

COMUNICACIÓN receptor radio pilas secas A1 MA2

NO

AT

EN

DID

O

DOMÉS-TICO

REFRIGERACIÓN

SA1 S3

OTRAS APLICACIONES SA2 G2

COMUNI-TARIO

ALUMBRADO G3

CENTRO COMUNAL ES2 G4

PRODUC-TIVO

ACTIVIDAD PRODUCTIVA ES3 S4 G5

Grado de Incidencia Categoría

Alto A AGUA SA SALUD

Medio SA SEGURIDAD ALIMENTARIA

G GÉNERO

Bajo ES EDUCACIÓN Y SOCIEDAD

MA MEDIO AMBIENTE

Descripción

Servicios atendidos: efectos negativos producidos A1 Contaminación de las aguas

S1 Generación de humos nocivos por la mala combustión S2 Falta de higiene por la baja frecuencia de baño

ES1 Poco aprovechamiento de horas de noche para educación MA1 Deforestación

MA2 Contaminación del entorno natural


49

Servicios no atendidos: efectos positivos que no se producen SA1 Mantenimiento de alimentos durante más tiempo

SA2 Transformación de alimentos (p.ej. batidora) ES2 Fomento de actividades y asociaciones

ES3 Descarga de trabajo físico para educación

S3 Mantenimiento de medicinas S4 Descarga de trabajo físico para niños

G1 Aprovechamiento de horas de noche para otras actividades G2 Ahorro de tiempo y esfuerzo en trabajo doméstico

G3 Más seguridad en horas de noche G4 Fomento de asociaciones de mujeres

G5 Realización de actividades productivas alternativas

Tabla 4.10. Repercusiones en el uso de la energía. Fuente: Elaboración propia.

4.3.2. Mejora en el uso de la energía

El control y la regulación del consumo se realizan a través de tecnologías de consumo, que representan la última conversión energética para la obtención del servicio demandado. Se va a

realizar un resumen de los dispositivos que actualmente se utilizan y los que podrían ser utilizados para el logro de un mayor bienestar, en base a una mejora de los dos principales

pilares del nuevo abastecimiento, la eficiencia y la electrificación.

Respecto a la eficiencia, una tecnología preferente para ser implementada es la cocina

mejorada, que ponga solución a los problemas de salud derivados de la respiración de productos de combustión. Ésta además va a permitir un considerable ahorro de leña. Otras

fuentes de energía alternativas a la leña también serán incluidas en el posterior análisis.

Por otro lado, la electrificación permitiría un considerable aumento en la cantidad de posibles

servicios, algunos de los cuales podrían ser utilizados también en el ámbito comunitario y productivo.

A continuación se describen aplicaciones térmicas y eléctricas posibles para el consumo en la

comunidad objeto de estudio.

Cocina. Para la obtención de energía térmica necesaria para cocinar lo más frecuente es la

combustión de una fuente de alto poder calorífico. El combustible puede ser sólido, líquido o gas, siendo esto determinante en el esquema de funcionamiento del dispositivo. En los

dispositivos que usan combustibles sólidos, como la leña, es importante el diseño del recinto,

pues la superficie y el tiempo de combustión son grandes. El uso de combustibles líquidos y gases implica una combustión más limpia y controlada, si bien el almacenamiento y transporte

de combustible puede requerir mayor dificultad. Cuando se dispone de una fuente eléctrica, también es posible la instalación de dispositivos

aptos para cocinar, mediante resistencia eléctrica, inducción magnética o microondas.

Calefacción/Climatización. La energía térmica necesaria para cubrir este servicio puede

ser obtenida mediante combustión o mediante aplicaciones de funcionamiento eléctrico. Según

la disposición del foco caliente pueden distinguirse procesos en los que un fluido es recirculado, como una instalación con caldera (combustión) o la bomba de calor (eléctrica), o la transmisión

de calor directa desde un punto térmico, como es el caso de una estufa eléctrica o una estufa de combustión.

Para la climatización en caso de temperaturas muy altas, son frecuentes los sistemas de

refrigeración, que usan un ciclo termodinámico de compresión (de acción eléctrica) o absorción

(de acción térmica), o sistemas de ventilación forzada con ventiladores accionados mediante

motor eléctrico.


50

Agua caliente sanitaria (ACS). Para la obtención de ACS, además de la posibilidad de

calentamiento directo a través de la cocina, se pueden usar calentadores que proporcionan un flujo continuo mediante la combustión de una fuente externa (normalmente gas). También son

una opción las termas de acumulación de agua caliente, que usan energía eléctrica, energía solar o energía procedente de un proceso de combustión externo.

Iluminación. La forma más extendida de iluminación artificial se realiza mediante luminarias eléctricas, ya sea lámpara incandescente, fluorescente o de LED, citando tres de las

tecnologías más usuales. El empleo de la luz procedente de reacciones de combustión usando velas de cera o de keroseno constituye otra posibilidad, aunque en desuso por sus baja

eficiencia lumínica y los problemas de seguridad derivados.

Comunicaciones. El desarrollo de las comunicaciones permite el uso de diversos medios, la

mayoría asociados a dispositivos eléctricos de potencia media-baja (no superior a 200W). Ejemplos de esto son los sistemas de radio, televisión, antenas satelitales para teléfono e

internet, reproductores musicales, computadoras o cargadores de baterías para los distintos dispositivos.

Electrodomésticos. Apoyados igualmente en tecnologías eléctricas, se encuentran

aplicaciones orientadas a las tareas domésticas: lavadora, lavavajillas, licuadora, entre otros.

También son de gran utilidad los refrigeradores, de ciclo de compresión o absorción.

Aplicaciones productivas. Para actividades del sector primario se pueden destacar, por su aplicación a la actividad productiva de la zona, las que obtienen energía mecánica mediante el

uso de motores de combustión o eléctricos.


51

4.4. Análisis tecnológico

4.4.1. Tecnologías descartadas

Tras la presentación de las principales tecnologías adaptadas a la disponibilidad de los

recursos, se va a continuar seleccionando a las más idóneas para la nueva propuesta de abastecimiento energético. No obstante, algunas de estas tecnologías podrán ser planteadas en

el futuro, cuando se parta de un nivel de tecnificación más avanzado. Los principales motivos

que hacen que sean descartadas son los siguientes:

o Escasez de recursos necesarios para un suministro seguro. o Complejidad tecnológica, que requiere mantenimiento de alta especialización.

o Necesidad de energía adicional externa para que el proceso pueda ser llevado a cabo.

Tecnologías de transformación. A continuación se realiza un breve análisis de cada una

de ellas: o La instalación de turbinas hidráulicas implica un único punto de generación aislado que

luego habrá de interconectarse con todos los puntos de consumo de electricidad. Dada la cercanía con localidades electrificadas y la alta dispersión de las viviendas, no resulta

una opción adecuada. Otro factor determinante es la poca disponibilidad el recurso

durante la estación seca. o En cuanto a captadores solares de alta temperatura, por la complejidad de

mantenimiento eficaz de esta tecnología se descarta la posibilidad de incluirla a corto plazo en la gestión local de la energía.

o Obtención de carburantes costosa hace que el uso de un grupo motor-generador no

sea apropiado. o Las tecnologías de transformación de la biomasa requiere un control del proceso para

su posterior utilización como combustible. La mayor parte de los cultivos son para autoconsumo y plantación de café, por lo que la superficie disponible para cultivos

energéticos es escasa, siendo además necesario el suministro de energía externa para

la mayoría de los procesos. o En la utilización de leña, el secado artificial requiere de energía externa y también se

descarta frente al secado al aire. o El tratamiento mecánico previo para la biomasa leñosa también se descarta por la

necesidad de tiempo y mano de obra.

Tecnologías de consumo. De las misma forma para las tecnologías de consumo final:

o La calefacción/climatización no es una prioridad dadas las condiciones climatológicas, así que serán descartadas tecnologías como caldera, bomba de calor, estufas y

sistemas de refrigeración y ventiladores. o Los sistemas de iluminación basados en procesos de combustión son descartados por

su baja eficiencia lumínica y los problemas de inseguridad derivados.

o La necesidad de suministro continuo de gas, hace que los calentadores para agua caliente sanitaria sean descartados frente a las termas de acumulación.

o Los motores de combustión para su uso como fuerza mecánica también son descartados por la necesidad de un suministro externo fiable.

o Por dificultades de suministro externo y de necesidad de materias primas y de tratamiento previo, se va a descartar la posibilidad de uso de combustible gaseoso o

líquido.

Las tecnologías que han sido consideradas factibles tras este primer análisis, habrán de

constituir los nuevos sistemas energéticos.

4.4.2. Sistema Térmico.

Resulta de interés para el estudio, conocer algunos detalles relativos al funcionamiento de los elementos que formarán parte del sistema, así como su rendimiento. El sistema ha de tener


52

la versatilidad suficiente para adaptarse a la demanda, y por ello también se analizarán los

elementos que permiten la interconexión y la acumulación.

Cocina mejorada de leña. La cocina mejorada permite un mejor aprovechamiento de la

energía de la combustión, mejorando el rendimiento hasta en un 6%, pasando del 11% considerado en la quema tradicional, al 17% con la instalación del nuevo dispositivo. Se ha

analizado un diseño con capacidad para dos fogones (ver gráfica adyacente). La temperatura se

mantiene constante pasados unos minutos, cuando el sistema alcanza la temperatura de ebullición. Puede observarse como la potencia de uno de los dos fogones (el más cercano a la

zona de combustión) tiene una potencia superior al fogón adyacente.

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140

Tiempo (min)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Ta1

Ta2

Fig. 4.9. Curva temperatura-tiempo. Fuente: Diseño, construcción y evaluación de una cocina mejorada con intercambiador de calor.

Captador solar plano. En el caso del captador térmico, la energía se absorbe por

transferencia de calor. Las pérdidas dependen en gran medida de la diferencia de temperatura entre fluido y superficie. Podemos considerar una eficiencia de captación de valor entre 50 y

60%, según nos muestra una curva típica de eficiencia para captadores.

Fig. 4.10. Curva de eficiencia captador solar. Fuente: Energías Renovables. Jaime González Velasco.

Al igual que en el caso del panel fotovoltaico, se instalará el dispositivo con la orientación e

inclinación más conveniente para una mayor captación.

Intercambiador de calor. En el caso del intercambiador de calor para aprovechar la temperatura de los gases de la combustión, el proceso está dominado por la transferencia de

calor por convección. El diseño del intercambiador puede variar y así almacenar el calor

residual para calentar agua o emplearlo para calentar el interior de la estancia. Se va a tomar el primer caso al no considerarse la calefacción como prioritaria, como ya ha sido mencionado en

otro apartado.

Para la acumulación de la energía en el agua pueden encontrarse distribuciones para

aprovechar la energía térmica de los gases de combustión como la de tipo serpentín o la de camisa de agua adyacente a la cámara de combustión. El rendimiento para una cocina


53

mejorada con un intercambiador integrado de tipo serpentín alcanza el 25%, un 17% de

transferencia a la olla más un aumento del 8% debido al aprovechamiento del calor de la

combustión para calentamiento de agua. En la gráfica puede observarse que el calentamiento de agua para el tanque de agua caliente sanitaria es prácticamente lineal. Se trata de un

intercambiador de tipo serpentín colocado a la salida de los gases de combustión de la cocina.

y = 0,2628x + 19,157

R2 = 0,9403

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100 120 140

Tiempo (min)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Tat

Lineal (Tat )

Fig. 4.11. Curva temperatura-tiempo. Fuente: Diseño, construcción y evaluación de una cocina mejorada con intercambiador de calor.

Elementos de conexión y acumulación. Tanto el intercambiador como el captador

captan la energía térmica y la transfieren al agua para su consumo, ya sea como agua precalentada destinada a ser hervida en la cocina, o para su uso como agua caliente sanitaria.

Esto implica la instalación de los siguientes accesorios: o Tuberías

o Válvulas

o Depósito

4.4.3. Sistema Eléctrico.

A continuación se realiza un análisis similar al anterior, pero para el diseño del sistema

eléctrico. Las tecnologías susceptibles de ser implementadas son las siguientes:

Panel fotovoltaico. En el caso del panel fotovoltaico, será absorbida una parte de la

radiación incidente, siendo esto función de la distribución espectral, de forma que sólo los fotones de un cierto nivel de energía serán capaces de excitar las células fotovoltaicas. Esta

proporción suele estar en torno al 45%. Junto con otras pérdidas, los paneles dan una

eficiencia de entre 10 y 14%. Esta eficiencia varía sensiblemente con la intensidad de iluminación, como indica la curva característica.


54

Fig. 4.12. Curva característica panel fotovoltaico. Fuente: Energías Renovables. Jaime González Velasco.

La inclinación y la orientación serán factores a tener en cuenta para la instalación del panel,

por lo que éstas se optimizarán para que se obtenga un mayor nivel de irradiación.

Turbina microeólica. La potencia que es capaz de extraer una turbina eólica es siempre menor que la indicada por el límite teórico de Betz, que es un 59% del total extraíble por la

velocidad del viento al atravesar el área de la turbina. Es decir, que una turbina ideal tendría un

coeficiente de potencia Cp de 0,59, y en una turbina real el Cp es siempre menor.

La curva potencia eléctrica-velocidad del viento nos proporciona el comportamiento real del dispositivo, y está caracterizada por una velocidad de arranque, una potencia nominal, y una

velocidad de desconexión. El coeficiente Cp es variable, por lo tanto. Como valor de referencia,

podemos calcular un rendimiento promedio.

Fig. 4.13. Curva potencia eléctrica-velocidad del viento. Fuente: Energías Renovables. Jaime González

Velasco.

Elementos de conexión y acumulación. La energía eléctrica es transportada por medios

conductores hasta su punto de consumo. En sistemas aislados, estas conexiones han de ser combinadas con sistemas de acumulación, que hacen que sea posible compensar la energía

consumida con la generada.

o Cable y protecciones: elementos que han de estar dimensionados según las características de la instalación.

o Batería: acumula la energía eléctrica en energía química.

o Regulador: controla la entrada de energía eléctrica a la batería y su salida hacia la carga o el inversor.

o Inversor: dispositivo que transforma la tensión continua en tensión alterna.

Dispositivos eléctricos. Los más importantes para ser incorporados son los siguientes.

o Lámpara eléctrica o Reproductor con radio

o Cargador o Televisión

o Pequeño refrigerador o Licuadora

o Instrumentos de control

o Teléfono rural o Computadora

o Despulpador con motor eléctrico o Máquinas de coser

o Internet rural


55

4.5. Análisis económico 4.5.1. Actividad agrícola

Estos son los datos principales de valor económico aplicado a la actividad principal de

producción de café verde.

PRODUCCIÓN DE CAFÉ VERDE

AREA (ha) 49

REND (Ton/ha) 0,84

PRODUC (TM) 41,16

PRECIO S/./Ton 4.100

CI (S/.) 615

VA (S/.) 3.485

VBP TOTAL (S/.) 168.756

CI TOTAL (S/.) 25.313

VA TOTAL (S/.) 143.443

JOR / ha 100

JORNAL TOTAL 4.900

JORNAL AÑO 220

EMPLEO NORMATIVO 22

VA POR EMPLEO

NORMATIVO 6.440 Tabla. 4.11. Valor económico de la producción de café. Fuente: Elaboración propia a partir de datos del Plan de ordenamiento territorial subcuencas Bigote y Serrán.

En cuanto a la tecnología aplicada a los cultivos, según datos para toda la subcuenca, más

del 50% de los agricultores usa la semilla que guarda de su propia cosecha, y un 19% compra semilla seleccionada o certificada. Un elevado porcentaje de los agricultores utiliza abonos

orgánicos y químicos para todos los cultivos. La evaluación y control de las plagas y enfermedades es realizada por los propios agricultores, si bien esporádicamente reciben apoyo

de técnicos especializados.

La estacionalidad de la actividad también es un factor importante a tener en cuenta. Durante

la época de lluvias se realiza preferentemente la siembra, y en la época seca se realiza la cosecha.

Cosecha de café

(%)

Siembra de otros

cultivos (%)

Cosecha de otros

cultivos (%)

Agosto 14 0 26

Septiembre 12 0 16

Octubre 14 0 8

Noviembre 13 0 6

Diciembre 0 11 5

Enero 0 35 4

Febrero 0 20 1

Marzo 0 34 2

Abril 0 0 1

Mayo 3 0 3

Junio 16 0 13

Julio 29 0 22 Tabla. 4.12. Estacionalidad en la actividad. Fuente: Elaboración propia a partir de datos del Ministerio de Agricultura.


56

4.5.2. Mejora de la economía

Para la mejora económica se plantean dos áreas de actuación:

o Fomento de otros sectores económicos y cambiar el uso que actualmente se le da a la tierra. En otras zonas de la subcuenca se ha apostado por la caña de azúcar

y la transformación de la misma para la obtención de subproductos como la panela, la

chancaca o el aguardiente. La comercialización de la caña de guayaquil para construcciones y la confección de tejidos son otras actividades con posibilidades. Este

tema presenta cierta complejidad, pues los sectores económicos recomendados por los estudios consultados no se encuentran aún desarrollados en la zona.

o Mejoras dentro del actual sector principal. Un estudio en profundidad sobre los

mecanismos de mejora de la economía local se sale del ámbito de este trabajo. No

obstante, pueden intuirse los principales caminos para la consecución de una mejora. Considerando la actividad actual (cosecha de café verde) como la principal, se señalan

varias formas de hacerlo:

> Aumento de productividad mediante la mejora en la selección de semillas,

fertilización, tratamiento de plagas, mecanización de tareas. > Aumento de la calidad del producto ejerciendo un mejor control sobre el proceso.

La obtención de certificaciones ofrece mayores garantías de comercialización. > Aumento en la cadena de valor, tratando de dar valor añadido al producto que

actualmente se comercializa. En el caso del café, la salida más clara es la comercialización del producto molido, tostado y embalado. Es importante observar

a este respecto que el consumo local de café no es muy alto y que la mayor parte

de la cosecha actual es exportada.

4.5.3. Capacidad de pago a partir del gasto energético y los ingresos

Según los datos económicos el ingreso medio per cápita es de s/.219,5 mensuales. Si la

media en la composición de una familia es de 5 miembros, el ingreso familiar total asciende a

s/.1097,5 mensuales. La estimación de superficie de cultivos permanentes es de 49 has aproximadamente. Teniendo en cuenta los valores de rendimientos indicados en el cuadro, y

suponiendo que todos los cultivos permanentes están dedicados a café, principal vía de ingresos de los pobladores, se comprueba la coherencia en el orden de magnitud de los datos:

cada familia trabaja de los ingresos que obtiene trabajando unos 4 o 5 has de tierra destinada

al cultivo de café. Considerando 12 familias19 en el caserío, se obtendrían unos 1000 s/. de ingreso familiar, que resulta del orden de las estadísticas consultadas.

El gasto energético es alto en relación a los bajos ingresos, aún en mayor medida si lo

comparamos con los 8-10 soles mensuales de tarifa eléctrica para las localidades conectadas al sistema eléctrico. Los pobladores señalan que en promedio actualmente gastan de forma

aproximada:

o 2 soles diarios en kerosene para sus mecheros.

o 5 soles mensuales en pilas para sus radios. o 8 soles mensuales en cargar sus baterías de sus televisores.

o 3 a 10 kg el consumo diario de leña, dependiendo del tamaño de la familia.

19 Las fuentes consultadas no proporcionan un número exacto de habitantes. En el momento de la

visita, se contaron 12 familias, aunque este número podría variar debido a la inexacta delimitación del caserío, a zonas de la superficie que no pudieron ser visitadas, y a población que no habita la zona de forma permanente. En cualquier caso, la población en condiciones normales es inferior al centenar de habitantes.


57

El punto de distribución de productos manufacturados más cercano está en la Laguna,

población que se encuentra a una hora a pie. Para la recolección de leña, la dedicación es de 1

a 2 horas al día en promedio. Los gastos derivados en energía pueden estar en torno al 20% del ingreso total familiar.

Aunque el coste por kWh generado sea más alto en el caso de sistemas aislados que el

coste por kWh cuando existe factibilidad de conexión eléctrica, resulta una buena referencia

para la solución propuesta el coste de conexión en zonas rurales. Según los precios de la empresa distribuidora de electricidad en la zona, el orden de magnitud de los precios de

conexión puede consultarse en la siguiente tabla.

COSTE DE INSTALACIÓN Y TARIFA

Coste de conexión en BT 233,66 s/. Cargo Fijo Mensual 4,84 s/./mes

Cargo por Energía Activa en Punta 17,25 ctm. s/./kW.h

Cargo por Energía Activa Fuera de

Punta 13,70

ctm.

s/./kW.h Tabla 4.13. Tarifas y costes eléctricos. Fuente: Osinergmin.

Respecto a los costes de la inversión inicial, su puede ver el detalle en la siguiente tabla.

Éstos están basados en propuestas de electrificación en zonas cercanas al distrito20, habiendo

calculado los costes por cada conexión para así obtener una estimación.

COSTE DE LA INVERSIÓN

Red 3 334,22 s/.

AISLADO FV 7 011,71 s/.

Tabla 4.14. Inversión en infraestructura eléctrica. Fuente: Plan Maestro EERR.

20

La magnitud del proyecto consultado es de 3000 nuevas conexiones y 82 km de línea primaria necesaria

para la instalación.


58

4.6. Evaluación de alternativas

4.6.1. Aspectos básicos

Tras recopilar información sobre las condiciones de la localidad de Vista Alegre, de su entorno y habitantes, por un lado, y las tecnologías disponibles por otro, se han de evaluar las

soluciones de abastecimiento energético que contribuyan a mejorar las condiciones de la zona y paliar las repercusiones que el actual uso de la energía está provocando. En el desarrollo de la

comunidad, lo económico, lo social y lo ambiental se encuentra muy relacionado, es por eso

que el diseño del proyecto ha de tener en cuenta estas relaciones, incidiendo en soluciones que aborden los problemas surgidos centrando su atención en la causa del problema.

Los aspectos básicos de la solución propuesta tendrán como pilares básicos el acceso a

nuevas formas de energía (electricidad) y la eficiencia en el uso de la misma. Esto hace

necesaria la renovación de los actuales sistemas de transformación y consumo, mediante: o Diseño de sistemas renovados de abastecimiento energético

o Adquisición de bienes y equipos o Instalación y mantenimiento de los sistemas

4.6.2. Análisis DAFO

En el siguiente cuadro está representado un análisis DAFO (debilidades, amenazas,

fortalezas y oportunidades) que permite recopilar aspectos cualitativos importantes en esa transición que supone el paso del actual escenario hacia un escenario mejorado a través de las

soluciones de energía que van a ser propuestas. Las debilidades y fortalezas representan aspectos internos relacionados con la comunidad estudiada, mientras que las amenazas y

oportunidades representan aspectos que dependen de agentes externos.

- +

DE

BIL

IDA

DE

S

Desconfianza y poca familiaridad con la

energía solar y eólica.

Bajo poder adquisitivo para la

adquisición y renovación de equipos.

Necesidad de capacitación para el

mantenimiento interno de la tecnología.

No existen centros de uso común en la

localidad.

Las edificaciones existentes no son robustas a largo plazo.

Recursos renovables disponibles. Buen

valor de radiación solar, muy constante durante el año.

Fuerte deseo de la población de contar con servicios mejorados de energía.

Baja demanda inicial no exige la instalación de grandes potencias.

La cooperación al desarrollo no tiene

como prioridad optimizar la rentabilidad económica del proyecto.

FO

RT

ALE

ZA

S

AM

EN

AZ

AS

La mayoría de las localidades vecinas

están electrificadas o con la instalación en proceso de ejecución.

La poca infraestructura de transportes y comunicaciones dificulta el acceso a

servicios de mantenimiento externo.

Existencia de una política local de apoyo

inestable en la zona.

La cooperación al desarrollo tiene riesgo de caer en actitudes paternalistas.

Proyectos de cooperación al desarrollo

presentes en la zona.

Marco de financiación de proyectos de

electrificación del PNER en vigor.

Apuesta por la energía renovable como

energía de futuro por parte de las instituciones.

Apoyo de Plan Nacional de

Reforestación.

OP

OR

TU

NID

AD

ES

Tabla 4.15. Cuadro de análisis DAFO. Fuente: Elaboración propia.

4.6.3. Factores limitantes.

Se han identificado algunos aspectos que limitan la propuesta en su diseño y alcance:


59

o Limitación por superficie. El área disponible para uso forestal y de cosecha limitan la

cantidad de leña y el nivel de ingresos de los pobladores.

o Limitación por tipología de distribución de las viviendas. La solución se tiene que adaptar a las diversas situaciones encontradas.

o Limitación por capacidad de adaptación a la tecnología. El nivel bajo de tecnificación de la zona hace que la solución se deba integrar en una propuesta realista y efectiva.

o Limitación de capacidad de gestión y mantenimiento. Depende de la capacitación e

implicación de la comunidad en el proyecto. o Limitación por financiación. El volumen y las condiciones dependerán de las distintas

opciones existentes.


60

4.7. Datos utilizados

4.7.1. Demanda energética

o Servicio cocina > La unidad es una comida familiar (4000 kJ).

> Total aprox. 35 min a 2kW de potencia. > Base: equivalente al calentamiento de 2l agua y ebullición durante 20 min.

Calentamiento de aceite y freír durante 5 min.

o Servicio ACS

> Unidad de demanda: volumen en l de agua tibia (84 kJ por l).

> Se considera que el agua fría de la red tiene una temperatura de unos 20º y el agua tibia unos 40º. Por lo tanto la calor necesario para calentar 25 l de agua es

de 25 x 4,18 x (40-20) = 1672 kJ. > Con una eficiencia del 11% y un poder calorífico de la madera de 15000 kJ/kg es

necesario 1kg de leña aprox. para calentar 25l de agua.

4.7.2. Consumo energético dispositivos

o Cocina tres piedras > Rendimiento combustión: Calor extraído/calor extraíble leña entre 5 y 17% (se

considera el 11%).

> Rendimiento operación: 2,4 kg leña 20% humedad/unidad cocina. > Se estima que la madera que se usa contendrá unos 15000 KJ/Kg.

> A efectos de cálculos estequiométricos la leña considerada es equivalente a pura

celulosa con 20% humedad (secada). > La diferencia entre el poder calorífico superior e inferior es de 1260 kJ/kg,

> Tomando un calor de evaporación del agua de 2250 KJ/Kg, las pérdidas por la humedad constituyen 450 KJ/Kg.

0,2 Kg H2O (l) -> 0,2 Kg H2O (v) > Se considera que la combustión que se realiza es completa.

> Las diferencias de calor generado en el proceso incompleto se estiman en más de

un 30% menos.

Combustión completa C6H10O5 + 6O2 -> 6CO2 + 5H2O

1 Kg. C6H10O5 + 1,19 Kg. O2 -> 1,63 Kg. CO2 + 0,56Kg. H2O

Combustión incompleta.

C6H10O5 + 3O2 -> 6CO + 5H2O 1 Kg. C6H10O5 + 0,59 Kg. O2 -> 1,04 Kg. CO + 0,56Kg. H2O

o Radio pilas

> Potencia eléctrica: 0,5 W (4,5 V/0,1 A)

> Rendimiento operación: 0,1 pilas de 10Ah/horas de utilización (juego de 3 pilas, 30 h).

o Lámpara queroseno

> Rendimiento lumínico: lumen/W muy bajo

> Rendimiento operación: 0,1 litro keroseno/horas > La densidad del keroseno es de 0,81 g/ml

> El poder calorífico del keroseno es del orden de 40000 kJ/kg > Si el consumo es de 100ml/h la potencia media de la lámpara es del orden de

0,9kW.

o Cocina de leña (mejorada)


61

> Rendimiento de combustión: calor aprovechado/calor contenido en leña es 26%.

> Rendimiento de la operación: 1,6 kg de leña 20% humedad/unidad cocina.

> Coste: s/. 150-250. > Mejora consumo de leña 35% para el mismo servicio (de esta forma cambiaría el

rendimiento de un 11 a un 17% o de un 17% a un 26%). > Permite la instalación de una terma para agua capaz de recuperar parte del calor

perdido. Así el rendimiento total de la operación podría situarse en torno al 34%.

> Una cocina experimental podría llegar hasta el 50% de rendimiento.

o Dispositivos eléctricos > El dimensionado de la potencia de los dispositivos se ha realizado escogiendo

preferentemente aparatos de baja potencia. Aunque la mayor parte de los aparatos están fabricados para funcionar el corriente alterna, existen otros

adaptados a corriente continua de 12V, destinados a funcionar a través de una batería.

> Lámpara eléctrica Rendimiento lumínico: 1100/18 lumen/W

Potencia eléctrica: 18W/220-240V/50-60Hz Dimensionado iluminación: 1 luz básica por estancia (4) + 1 luz para lectura = aprox. 70W

> Reproductor con radio Potencia eléctrica: 15-40 W

> Pequeño refrigerador Potencia eléctrica: 100-250 W

> Televisión Potencia eléctrica: 50-100 W

> Cargador pilas Potencia eléctrica: 6-10 W

> Licuadora Potencia eléctrica: 60-200 W

> Equipos de conexión satelital Potencia eléctrica: 3 W + 5 W + 180 W + 5 W = 200 W aprox.

Compuesto por Antena, BUC, LNB y Enrutador > Computadora

Potencia eléctrica: 100 W > Máquinas de coser

Potencia eléctrica: 80 W > Motor eléctrico (para despulpador)

Potencia eléctrica: 750 W

Capacidad de procesado 1700 kg/hora

4.7.3. Suministro energético

o Replantación forestal > Rendimiento secado: al 20% en 90 días.

> Coste replantación por hectárea: s./ 965 enriquecimiento 5m ancho.

s./ 1325 enriquecimiento 10m ancho. s./ 2212 plantación campo abierto

o Panel fotovoltaico > Eficiencia

21: entre un 10 y un 14%.

> Rendimiento global22

: 12%.

21 La eficiencia se refiere a la relación entre potencia obtenida y potencia máxima.


62

> Coste: 5$/Wp

o Turbina microeólica

> Eficiencia: entre un 5% y un 30%. > Rendimiento global: 26%

> Coste: 1,5$/W

> La eficiencia del modelo elegido depende de la velocidad del viento, oscilando entre un 5% a 3m/s y un 30% a 7m/s.

o Intercambiador de calor agua

> Rendimiento: 8% > Coste: 1000 s./ incluido depósito

> El rendimiento se expresa en función del calor total extraíble .

> Se va a realizar una estimación de los materiales empleados para estimar el coste del intercambiador.

> Envergadura de 9,6 m de largo en tubería de cobre cuyo diámetro es de 1/2 de pulgada (serpentín).

> Capacidad de 70 litros para el tanque.

> El precio del metro de tubo de cobre 1/2”es de unos 20 s/. por m > El precio del depósito y el montaje de las piezas

o Elementos de conexión y acumulación para equipos eléctricos aislados

> Batería: Coste por Ah 2,5$/Ah.

> Regulador / control de carga: Coste unitario 250$. > Inversor . El coste del equipo completo sin inversor oscila entre 15 y 20$ por Wp.

Para una instalación de 85 Wp, 40% células: 500$

20% batería: 250$

20% regulador: 250$ 10% accesorios y 3 lámparas DC: 125$

10% instalación: 125$

> Cableado.

o Elementos de conexión y acumulación para energía térmica y agua

> Depósito integrado con el intercambiador

> Tuberías y válvulas

> El sistema de abastecimiento de agua intradomiciliario deberá de ser adecuado para el sistema de ACS.

4.7.4. Tarifas y tipos de cambio

o Coste litro kerosene: s/. 5

o Coste pila: s/. 2 o 1 US$ = 3,5 s/.

22 El rendimiento global se refiere a la relación entre energía obtenida y energía máxima.


63

5. Formulación de la propuesta

5.1. Descripción general

5.1.1. Aspectos básicos

Las líneas principales de la propuesta son las siguientes:

o Apuesta por el uso de energías renovables y una menor dependencia del suministro externo de combustibles y otras fuentes de energía.

o Sistemas domésticos principalmente autogestionados y válidos para las diversas tipologías de agrupamiento que se dan en la zona, al tratarse de una comunidad aislada

y dispersa.

o Creación de un sistema comunitario para apoyo en labores productivas y telecomunicaciones.

o Ejecución de la propuesta de forma progresiva y dinámica. o Combinación de varias fuentes de financiación disponibles.

5.1.2. Grado de inversión en tecnología.

La inversión en nuevas tecnologías se supone que será establecida en la mayoría de los

casos siguiendo un orden lógico según las preferencias de la comunidad y la prioridad existente en las áreas de repercusión consideradas:

ÁM

BIT

O

DO

MÉ

ST

ICO

ORDEN TECNOLOGÍA SERVICIO 1 cocina leña mejorada COCINA

2 lámpara eléctrica ILUMINACIÓN 3 reproductor con radio COMUNICACIÓN

4 cargador OTRAS APLICACIONES DOMÉSTICAS 5 sistema de acumulación ACS

6 televisión COMUNICACIÓN

7 pequeño refrigerador REFRIGERACIÓN 8 licuadora23 OTRAS APLICACIONES DOMÉSTICAS

ÁM

BIT

O

CO

MU

NIT

AR

IO

ORDEN TECNOLOGÍA SERVICIO 1 lámpara eléctrica ILUMINACIÓN CENTRO COMUNAL

2 instrumentos de control LABORATORIO 3 teléfono rural CENTRO COMUNICACIONES

4 computadora CENTRO COMUNICACIONES

5 internet rural24 CENTRO COMUNICACIONES 6 despulpador con motor eléctrico DESPULPADO

7 máquinas de coser OTRAS APLICACIONES COMUNITARIAS Tabla 5.1. Orden de prioridad tecnológica a nivel doméstico y comunitario. Fuente: Elaboración propia.

De acuerdo con los aspectos analizados, se ha decidido poner un orden a las prioridades en cuanto a cobertura de servicios energéticos, estableciéndose las siguientes etapas:

o Primera etapa. Cocina mejorada, gestión de extracción de la leña, potencia eléctrica

fotovoltaica para iluminación y baja potencia.

o Segunda etapa. Intercambiador para ACS, centro comunitario para telecomunicaciones y

producción, con instrumentos de alto consumo compartidos.

23 En Perú, licuadora es un término equivalente a batidora. 24 Incluye todos los equipos necesarios para servicio de conexión a internet vía satélite.


64

El centro comunitario podrá albergar algunos servicios necesarios en la localidad, así como

servir de medio para transmitir conocimiento sobre nuevas tecnologías que podrían ser

adoptadas por los pobladores tras la implementación de la propuesta.

5.1.3. Esquema de la propuesta

Las mejoras en la gestión de la energía térmica están centradas en realizar el proceso de

combustión de la biomasa de forma más eficiente, con el consiguiente ahorro de leña y el aprovechamiento de las pérdidas. El ahorro de leña servirá a su vez para reducir el ritmo de

deforestación, a la vez que se deberá gestionar la replantación de las zonas que se declaren aptas para explotación forestal. En trazo más oscuro se han representado actividades de

gestión comunitaria y con trazo más claro las de gestión familiar.

Superficie

ForestalCocina

ACS

Almacén

leñaCombustión

Replanta-

ción Pérdidas

Fig. 5.1. Esquema sistema térmico alimentado con BIOMASA. Fuente: Elaboración propia.

El nuevo sistema eléctrico aprovechará las buenas condiciones solares de la zona, contando

con el precedente de ser la fotovoltaica una tecnología con buena aceptación en otras

comunidades de la sierra peruana. Se plantea la implementación de un aerogenerador para el aprovechamiento de las buenas condiciones de viento durante algunos meses (en trazo oscuro

en el esquema adjunto).

SolPanel

FotovoltaicoRegulador

Carga DC

Carga ACInversor

VientoAerogenera-

dor

Batería

Fig. 5.2. Esquema sistema eléctrico alimentado con energía SOLAR Y EÓLICA. Fuente: Elaboración propia.


65

5.2. Descripción de la instalación

5.2.1. Población, vivienda y distribuciones

La solución ha de estar adaptada a las características de la localidad. Se establece un beneficiario estándar, que estará formado una familia de 2 adultos y 3 jóvenes de edades

diferentes. Coincide con la media de los datos de población de la zona. La vivienda unifamiliar estándar está normalmente dividida en cuatro espacios: la zona de entrada, la cocina, el

dormitorio y una habitación que suele funcionar como almacén.

Cocina

Entrada Dormitorio

Almacén

Fig. 5.3. Dibujo planta vivienda estándar. Fuente: Elaboración propia.

En cuanto a la distribución de las viviendas dentro de la zona de Vista Alegre, se han

identificado tres tipos: o núcleo principal con 8 familias.

o pequeña agrupación con 3 familias.

o vivienda aislada con 1 familia.

NÚCLEO PRINCIPAL

VIVIENDA INDIVIDUAL

PEQUEÑA AGRUPACIÓN

Fig. 5.4. Dibujo con la tipologías de distribución en Vista Alegre. Fuente: Elaboración propia.

5.2.2. Estacionalidad en la demanda y oferta energética

La mejora en el abastecimiento energético modificará los niveles de demanda actual. La

actividad productiva estará marcada por el calendario de siembra y cosecha. La demanda doméstica puede considerarse que permanecerá constante con pequeñas variaciones durante

todo el año, siendo las horas de luz de duración similar para todas las estaciones, dada la

latitud cercana al ecuador.

En cuanto a la oferta de recursos renovables, se resaltan algunos aspectos. El crecimiento desigual de la biomasa leñosa a lo largo del año no será tenido en cuenta. La humedad relativa


66

cambiará de una estación a otra, aspecto que influirá en el secado de la leña. En cuanto a las

fuentes para la generación eléctrica, la radiación solar se mantiene sin grandes diferencias

durante el año, mientras que la velocidad del viento es sensiblemente mayor durante los meses de Julio a Octubre.

5.2.3. Equipos sistema térmico

La mejora en el abastecimiento de energía térmica mediante biomasa que se propone se

compone de los siguientes elementos:

o Cocina mejorada. Se instalará una en cada vivienda. El cierre del escape de humos y el

mejor aprovechamiento del recinto de combustión, con posibilidades de una cámara complementaria con horno y la existencia de espacio para varios recipientes, aumentan

las posibilidades de uso. A la vez, representa una sensible mejora en la calidad del ambiente del interior de la estancia. El ahorro de leña se estima en una tercera parte,

pasando de 7,2 kg a 4,8 kg por familia y día.

Fig. 5.5. Dibujo cocina mejorada con doble cámara de combustión. Fuente: Diseño, construcción y evaluación de una cocina mejorada con intercambiador de calor.

o Intercambiador para ACS adaptado a la cocina mejorada. Se instalará uno en cada

vivienda. Se propone realizar la instalación en una segunda fase, una vez que se hayan

notado los efectos del uso de la cocina mejorada y se cuente con una instalación de

abastecimiento de agua mejorada. El depósito tendrá capacidad adaptada a las necesidades de cada familia, y se estima en unos 70 l. La propuesta, cuyo dibujo puede

verse en la figura adjunta, es de un intercambiador tipo serpentín instalado en el conducto de escape de gases y humos. La cantidad de agua caliente obtenida para los

valores de rendimiento expuestos, esto es, un 8% en el calentamiento de agua:

15000KJ/Kg x 4,8 Kg x 0,08 KJ intercambiador/KJ combustión / 84 Kj/litro = 68,57 litros


67

Fig. 5.6. Dibujo intercambiador para ACS acoplado a la cocina mejorada. Fuente: Diseño, construcción y evaluación de una cocina mejorada con intercambiador de calor.

o Replantación de recursos forestales. La gestión de los bosques sitúa en el ámbito

comunitario. En una primera aproximación, la propuesta pretende la recuperación de las

zonas deforestadas a medio plazo. Para ello, se calcula el equivalente a la superficie estimada de la siguiente forma:

4,8 kg x 12 familias x 365 días/(250 árboles x 96 kg) = 0,876 has.

Valor que tendrá que ser superado por el área replantada, para poder sustituir la superficie utilizada y a la vez reconstituir poco a poco zonas deforestadas en años

anteriores. Se ha establecido un área de replantación de 1,25 has./año, de forma que se estima un aumento aproximado de una hectárea de superficie forestal cada tres años.

5.2.4. Equipos sistema eléctrico

El nuevo sistema eléctrico está constituido por tres subsistemas:

o Sistema fotovoltaico de bajo consumo. Individual para cada vivienda. Cubre los servicios básicos que son cubiertos actualmente mediante suministro externo de queroseno y

pilas, además de contar con capacidad para un televisor.

DISPOSITIVO POTENCIA (W)

HORAS/ DÍA

DÍAS/ MES

MESES/ AÑO

lámpara eléctrica 70 3 30 12

reproductor con radio 40 2 30 12 cargador 10 1 30 12

televisión 60 3 30 12 Tabla 5.2. Valores de demanda básica para viviendas. Fuente: Elaboración propia.

o Sistema fotovoltaico de alto consumo. Se propone la instalación de uno a nivel comunitario, dado que se ha establecido una tecnificación progresiva.


HORAS/ DÍA

DÍAS/ MES

MESES/ AÑO

lámpara eléctrica 70 3 30 12 pequeño refrigerador 100 8 30 12

licuadora 60 0,1 30 12 Tabla 5.3. Valores de demanda de alto consumo. Fuente: Elaboración propia.


68

o Sistema híbrido fotovoltaico-eólico para demanda comunitaria. El establecimiento de un

centro de comunicaciones comunitario se combina con la gestión de algunas actividades

productivas, cuyo pico de demanda en la época de cosecha coincide con la mayor disponibilidad de energía eólica, aspecto aprovechable que se traducirá en la instalación

de un aerogenerador a modo de tecnología en modo de prueba. La demanda estacional está formada en su mayor parte por el motor eléctrico. La relación de masa entre el café

verde (producto final tras despulpado, lavado y secado) y el café cereza (fruto que se

cosecha) se estima en un 25%. Teniendo en cuenta los valores de procesado, por cada tonelada de café cereza procesado se requieren:

750 W motor eléctrico / 1,7 ton cereza/hora = 441 Wh/ton café cereza

Se calcula la demanda eléctrica para la producción de toda la localidad, que se repartirá

a lo largo del periodo de cosecha:

49 has x 0,84 ton verde/ha x 100/25 ton cereza / ton verde x 441 Wh/ton cereza =

= 72606 Wh.

Junto con la demanda de energía para instrumentos de control, que asciende a 1200 Wh, la demanda estacional comunitaria se estima que alcanza los 73806 Wh.

DISPOSITIVO POTENCIA

(W) NORMAL

HORAS/ DÍA

DÍAS/ MES

MESES/ AÑO

lámpara eléctrica 24 3 30 12 teléfono rural 20 1 30 12

computadora 100 3 30 12 internet rural 200 3 30 12

máquinas de coser 80 3 30 12 instrumentos de control 10 0 0 6

despulpador motor eléctrico 750 0 0 6


ESTACIONAL

HORAS/ DÍA

DÍAS/ MES

MESES/ AÑO

lámpara eléctrica 24 0 0 0 teléfono rural 20 0 0 0

computadora 100 0 0 0 internet rural 200 0 0 0

máquinas de coser 80 0 0 0 instrumentos de control 10 1 30 6

despulpador motor eléctrico 750 2 8 6 Tabla 5.4. Valores de demanda para uso comunitario. Fuente: Elaboración propia.

La elección de la inclinación de los paneles se ha basado en valores altos de irradiación con

una baja desviación a lo largo del año, ya que la demanda será más o menos constante.

INCLINACIÓN MAX diario MIN diario DESV. EST. TOTAL anual

-20º 6,49 3,64 0,89 1870

-15º 6,42 3,88 0,78 1908

-10º 6,32 4,10 0,66 1942

-5º 6,17 4,31 0,53 1963

0º 6,00 4,50 0,42 1977

5º 5,83 4,67 0,32 1978

10º 5,73 4,81 0,25 1972

15º 5,80 4,93 0,26 1953


69

20º 5,83 4,75 0,33 1926

25º 5,84 4,51 0,42 1889

30º 5,80 4,24 0,53 1840 Tabla 5.5. Valores estadísticos de irradiación según inclinación, en KWh/m2. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos recopilados.

La inclinación y orientación más favorable para los paneles fotovoltaicos se sitúa por lo tanto

entre los 10º y los 15º. Los valores de las horas solares pico a lo largo del año pueden verse en la siguiente tabla:

10º 15º

ENERO 5,17 4,97

FEBRERO 5,29 5,14

MARZO 5,45 5,39

ABRIL 5,65 5,68

MAYO 5,29 5,39

JUNIO 4,81 4,93

JULIO 5,34 5,47

AGOSTO 5,73 5,80

SEPTIEMBRE 5,52 5,49

OCTUBRE 5,34 5,22

NOVIEMBRE 5,64 5,42

DICIEMBRE 5,56 5,30 Tabla 5.6. Horas solares pico para las inclinaciones más favorables. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos recopilados.

El módulo fotovoltaico seleccionado tiene las siguientes características:

Potencia pico módulo (W) 100 Intensidad cortocircuito (A) 6,54

Tensión circuito abierto (V) 21,6

Intensidad de máxima potencia (A) 5,74

Tensión de máxima potencia (V) 17,4

TONC (ºC) 47

Número de células en serie 36

Coeficiente β (V/ºC) -0,0023 Tabla 5.7. Datos módulo fotovoltaico. Fuente: Elaboración propia.

Para el dimensionado del número de módulos necesarios para la instalación se han empleado las ecuaciones que se presentan más abajo, habiendo tomado a efectos de cálculo

valores de irradiación para una inclinación de 15º y tomando como referencia el mes de Junio por ser el más desfavorable. El rendimiento de batería e inversor se ha estimado en 0,9 para

ambos dispositivos.

Em=Ed/(ηb·ηi)

Pnb=Imp·Unb

Nms=Unb/(Ump-3)

Nrp=(Em/hsp)·Pnb

Siendo: Em energía aportada por el módulo

Ed energía eléctrica demandada ηb rendimiento de la batería

ηi rendimiento del inversor


70

Pnb potencia nominal de la batería

Imp intensidad de máxima potencia

Unb tensión nominal de la batería Ump tensión de máxima potencia

Nms número de módulos en serie Nrp número de ramales en paralelo

hsp horas solares pico

A continuación se presentan los resultados para los tres sistemas fotovoltaicos planteados. El

valor del número de módulos se redondea hacia un valor superior, quedando así energía disponible para otros usos no estimados. De esta forma, el número necesario de módulos

fotovoltaicos es de 2 para el subsistema doméstico básico, 4 para el subsistema avanzado, y 4 para el subsistema comunitario, el cual abastece la demanda del centro de comunicaciones. La

demanda de apoyo a la producción de café se cubrirá con energía eólica mediante la instalación

de un aerogenerador cuyas características se detallan más adelante.

Tabla 5.8. Cálculo del número de módulos necesarios. Fuente: Elaboración propia. La distribución de la velocidad del viento resulta más compleja, dada la falta de datos. La

velocidad mensual media para el año 2009 puede verse en la tabla adjunta, según datos de la estación meteorológica más cercana.

m/s

ENERO 0,77

FEBRERO 0,57

MARZO 0,26

ABRIL 0,40

MAYO 1,10

JUNIO 0,27

JULIO 1,94

AGOSTO 5,50

SEPTIEMBRE 4,69

OCTUBRE 3,29

NOVIEMBRE 1,20

DICIEMBRE 1,16 Tabla 5.9. Velocidad media mensual para año 2009. Fuente: Estación meteorológica de Huancabamba.

DEMANDA DOMÉSTICA BÁSICA Energía eléctrica diaria (Wh) 480

Potencia máxima alimentada (W) 180 Horas solares pico (h) 4,925

Módulos en serie 0,83

Ramales en paralelo 1,75

DEMANDA DOMÉSTICA AVANZADA Energía eléctrica diaria (Wh) 878


Módulos en serie 0,83 Ramales en paralelo 3,20

DEMANDA COMUNITARIA NO ESTACIONAL Energía eléctrica diaria (Wh) 1072


Módulos en serie 0,83

Ramales en paralelo 3,90


71

Las características del aerogenerador elegido se pueden ver en la tabla adjunta. Al tratarse

de un modelo de baja potencia, cuenta con un dispositivo seguidor de la dirección del viento.

Potencia pico (W) 400

Intensidad máxima (A) 40

Tensión circuito abierto (V) 12 Tabla 5.10. Datos aerogenerador. Fuente: Datos del fabricante.

Teniendo en cuenta la curva característica del aerogenerador, se obtienen los siguientes valores mensuales suponiendo una distribución tipo Weibull. Se comprueba que el total de la

demanda productiva queda cubierta por la energía proveniente del aerogenerador, generándose más de 80000Wh durante los meses de cosecha:

velocidad

(m/s)

ENERGÍA DIARIA

(Wh)

ENERO 31

FEBRERO 20

MARZO 8

ABRIL 12

MAYO 52

JUNIO 8

JULIO 143

AGOSTO 1245

SEPTIEMBRE 917

OCTUBRE 434

NOVIEMBRE 60

DICIEMBRE 57 Tabla 5.11. Valores estimados de energía diaria según mes. Fuente: Elaboración propia.

El tamaño de la batería viene determinado principalmente por el número de días de autonomía que se requiera para el sistema. A continuación se presentan los valores

característicos para la batería elegida, de tipo plomo ácido:

Tensión nominal batería (v) 12

Profundidad descarga máxima 0,75

Rendimiento batería 0,9

Temperatura de trabajo (ºC) 25 Tabla 5.12.Datos de la batería. Fuente: Datos escogidos según valores característicos.

Se establece un valor de 5 días de autonomía, y para el sistema híbrido fotovoltaico-eólico, se establecerá un valor de 3 días. Al contar con la energía del aerogenerador y no ser una

demanda de uso doméstico, se ha decidido ahorrar en capacidad de carga. Con estos valores se

calculan las capacidades para cada subsistema, para lo cual se han empleado las ecuaciones siguientes:

f=Ed·Nd/Pd

Cf=Em·Nd/(Unb·Pfd)

C100=Cf·((115-0,25·f)/90)

C10=Cf·((87-0,25·f)/90)

Siendo:

Ed energía eléctrica demandada


72

Em energía aportada por el módulo

Nd número de días de autonomía

Unb tensión nominal de la batería Pfd profundidad de descarga máxima de la batería

f tiempo de descarga a la potencia máxima Cf capacidad en f horas de descarga

C100 capacidad en 100 horas de descarga

C10 capacidad en 10 horas de descarga

Los valores que han sido obtenidos se presentan a continuación:

DEMANDA DOMÉSTICA BÁSICA

f (h) 13

Cf (Ah) 329

C100 (Ah) 409

C10 (Ah) 306

DEMANDA DOMÉSTICA AVANZADA

f (h) 24

Cf (Ah) 602

C100 (Ah) 729

C10 (Ah) 542

DEMANDA COMUNITARIA

f (h) 7

Cf (Ah) 1063

C100 (Ah) 1337

C10 (Ah) 1006 Tabla 5.13. Capacidades de la batería para los subsistemas considerados. Fuente: Elaboración propia.

Se comprueba la relación adecuada entre los tamaños de generador fotovoltaico y batería:

Icc 0,1·C10

Siendo:

Icc intensidad de cortocircuito del sistema C10 capacidad en 10 horas de descarga

Así como el valor correcto de la tensión de corte por sobrecarga de la batería, cifra a tener en

cuenta para el regulador y que se obtiene mediante el empleo de las siguientes expresiones:

Ucr (Tamax)<Ump(Tmmax)

De donde se obtiene que la tensión de corte ha de ser menor de 14,9V, para un valor de

Tmmax obtenido de 55ºC:

Ump(Tmmax)=Ump(25ºC)+ β·(Tmax-25)·Nc·Nms

Tmmax=Tamax+TONC-22

Siendo:

Ucr tension de corte de regulador

Tmmax tensión máxima del módulo Ump tensión de máxima potencia (17,4 V a 25ºC)

Nc número de células del módulo (36)


73

Nms número de módulos en serie (1)

Tamax temperatura máxima ambiente (30ºC)

TONC temperatura de operación nominal de la célula (47ºC) β coeficiente caída de tensión (-0,0023)

Para la instalación y el funcionamiento adecuado de la instalación se tendrán en cuenta los

siguientes aspectos:

o Ubicación de los módulos fotovoltaicos sobre un mástil, en una zona donde se haya comprobado la ausencia de polvo y sombras.

o El aerogenerador se colocará también sobre un mástil, a una altura suficiente para el buen aprovechamiento del viento.

o El inversor y la batería se situarán en un lugar fresco y ventilado, uno cerca del otro, a una altura accesible para su conexión y desconexión, en una estancia preferentemente

no habitada.

o El regulador será situado también en el interior, lo más cerca posible de generador fotovoltaico y la batería.

o Se supone que los factores de potencia de los equipos utilizados son próximos a la unidad y que su potencia de arranque no será muy elevada.

o La potencia del inversor será 1,2 veces la potencia máxima demandada en corriente

alterna. o La tensión nominal del regulador será igual a la de la batería.

o La intensidad de corte del regulador será 1,2 veces la intensidad máxima soportada. o La sección de los conductores se calcula según los criterios de intensidad máxima

admisible y máxima caída de tensión. Dichos valores se calculan mediante las expresiones:

e=2·L·I/c·s

I=P/U

Siendo: e caída de tensión (V)

U tensión nominal (V)

I intensidad (A) L longitud de línea (m)

s sección del conductor (mm) c conductividad (56 para Cu, 36 para Al)

cos φ factor de potencia

o En cuanto a protecciones, hay que considerar:

> Protecciones contra sobrecargas de origen atmosférico en generadores, mediante toma de tierra.

> Protección contra cortocircuito en la batería, mediante fusible y/o magnetotérmico.

> Protección contra contactos directos e indirectos en la zona de corriente alterna,

mediante magnetotérmicos e interruptor diferencial, con las tomas de tierra necesarias para su adecuado funcionamiento.

> Resistencia a tierra y señalizaciones.


74

Fig. 5.7. Esquema básico de instalación de un sistema híbrido. Fuente: Manual del fabricante.


75

5.3. Gestión y financiación

5.3.1. Costes de inversión

Se han estimado los costes de los equipos necesarios para el nuevo sistema energético.

TÉRMICO DOMÉSTICO

Cocina mejorada 250 soles25/ud

Replantación 1325 soles/ha

Intercambiador ACS 750 soles/ud

ELÉCTRICO BÁSICO

Reproductor con radio 250 soles/ud

Cargador 100 soles/ud

Televisión 400 soles/ud

Módulos FV 3500 soles/ud

Batería 2500 soles/ud

Regulador 900 soles/ud

Inversor 450 soles/ud

Lámparas y accesorios 450 soles/ud

ELÉCTRICO AVANZADO

Pequeño refrigerador 800 soles/ud

Licuadora 300 soles/ud






ELÉCTRICO COMUNITARIO

Computadora 2000 soles/ud

Internet rural 2000 soles/ud

Máquinas de coser 800 soles/ud

Despulpador (motor) 2000 soles/ud

Instrumentos de control 800 soles/ud

Aerogenerador 2000 soles/ud






Teléfono rural 1500 soles/ud Tabla 5.14. Costes estimados de los equipos. Fuente: Elaboración propia

Igualmente se establecen servicios asociados como mantenimiento, instalación o

capacitación, con un coste aproximado de 30 soles por hora de servicio.

5.3.2. Capacidad de gasto

25 El sol o nuevo sol es la divisa oficial en Perú


76

La hipótesis que se establece es que el gasto familiar en energía tras la implementación de

la solución ha de ser igual o menor que el actual, considerando que el ingreso familiar no varía

de forma sustancial. Por tanto se estima que cada familia puede destinar unos 500 soles anuales. En la tabla se puede ver un desglose del gasto actual:

ILUMINACIÓN

lámpara kerosene

COMUNICACIÓN

receptor radio pilas

RATIO DE CONSUMO ENERGÉTICO 0,1 l kerosene/h 0,1 pilas 10 Ah/h

GASTOS VARIABLES DIRECTOS 5 soles/l kerosene 2 soles/pila de 10 Ah

DEMANDA POR AÑO 720 h 720 h

MENSUAL 60 h 60 h

CONSUMO POR AÑO 72 l kerosene 72 pilas de 10 Ah MENSUAL 6 l kerosene 6 pilas de 10 Ah

GASTO POR AÑO 360 soles 144 soles MENSUAL 30 soles 12 soles

Tabla 5.15. Gasto actual en energía por familia. Fuente: Elaboración propia. 5.3.3. Esquema de la propuesta

La financiación para la propuesta puede realizarse principalmente con el aporte de los propios recursos de la comunidad, así como mediante préstamos y subvenciones. Las fuentes

de financiación para préstamos y subvenciones pueden proceder de fondos internacionales de ayuda al desarrollo, normalmente gestionados a través de ONGDs, fondos estatales y fondos

municipales.

Para que el proyecto se mantenga con éxito en el tiempo, las labores regulares de

mantenimiento se financiarán a través de recursos propios, mientras que los equipos de suministro de energía serán subvencionados. La adquisición de los equipos de consumo se

realizará mediante un préstamo a bajo interés.

TIPO TOTAL

(soles)

Recursos Propios 3456

Préstamo 17700

Subvención 146100

TOTAL 167256 Tabla 5.16. Financiación del proyecto. Fuente: Elaboración propia. Combinando la diferentes fuentes de financiación y estableciendo un interés del 3%, se

comprueba que para un horizonte de 10 años el gasto anual es siempre menor que los 500 soles iniciales por familia y año. Los 10 años considerados se dividen en dos fases de 5 años,

según el planteamiento progresivo propuesto. De esta forma, las cuotas para cada uno de los

periodos se exponen en la tabla adyacente. La gestión de los pagos se podrá realizar mediante el establecimiento de tarifas mensuales para los nuevos servicios ofrecidos.

PRIMERA ETAPA

TOTAL (soles)

POR FAMILIA (soles)

Cuota Anual 4343 362

Préstamo 2087 174

Mantenimiento 2256 188

SEGUNDA ETAPA

TOTAL (soles)

POR FAMILIA (soles)


77

Cuota Anual 5473 456

Préstamo 2017 168

Mantenimiento 3456 288 Tabla 5.17. Propuesta de cuota por familia y año para ambas etapas. Fuente: Elaboración propia.

Tiempo

disponible

Préstamo

EquiposSubvención

ServiciosTarifas y

cuotas

Fig. 5.8. Esquema general de gestión y financiación. Fuente: Elaboración propia.


78

5.4. Valores obtenidos

El sistema propuesto para el abastecimiento energético mejorado se ve resumido en las

siguiente tabla:

FUENTE PRIMARIA

TRANSFORMACIÓN

CONSUMO

SERVICIO

TRANSF. EXTERNA

TRANSF. LOCAL

ALMACEN/ TRANSP.

Radiación Solar y Viento

Paneles

Fotovoltaicos y Aerogenerador

Batería Aplicaciones

eléctricas

Iluminación, Comunicación,

Entretenimiento y Otros

Biomasa Extracción y Replantación

Almacén Combustión con Intercambiador

Cocina y ACS

Tabla 5.18. Propuesta de nuevo abastecimiento energético. Fuente: Elaboración propia.

Y sus valores más representativos se recogen a continuación:

FUENTE PRIMARIA

Radiación Solar Kwh/m2·día 5 Viento m/s 3,25 Biomasa ha. 90

Tabla 5.19. Valores de los recursos primarios. Fuente: Elaboración propia.

TRANSFORMACIÓN LOCAL

Panel Fotovoltaico W 200 Panel Fotovoltaico W 800 Panel Fotovoltaico W 800 Aerogenerador W 400

Extracción ha./año 0,9 Replantación ha./año 1,25

ALMACENAMIENTO / TRANSPORTE

Batería Doméstico Ah 306 Batería Doméstico compartido Ah 542 Batería Comunitario Ah 1006

Almacén % CH 20%

Tabla 5.20. Valores de transformación y almacenamiento. Fuente: Elaboración propia.

CONSUMO

Subsistema Doméstico KWh/año 2102 Subsistema Doméstico compartido KWh/año 320 Subsistema Comunitario KWh/año 668

Combustión kg/día 4,8 Intercambiador kj/día 5760

Tabla 5.21 Valores de consumo. Fuente: Elaboración propia.


79

SERVICIO

Iluminación h/día 3 Comunicación y entretenimiento h/día 5

Refrigeración h/día 8 Otros h/día 1 Centro de comunicaciones h/día 4 Actividad productiva h/día 2 Cocina comida 3 ACS l 68

Tabla 5.22. Valores finales de servicio. Fuente: Elaboración propia.


80

6. Conclusiones

La existencia de un sistema de abastecimiento energético mejorado incide directa e

indirectamente y de forma positiva sobre los niveles de desarrollo de la localidad de estudio, así como en la calidad ambiental.

Se pone de manifiesto la utilidad de tener en cuenta una perspectiva energética dentro de

los equipos multidisciplinares propios de los proyectos de cooperación al desarrollo. Dicha

perspectiva se ha de integrar en la utilización de los procesos propios de este tipo de proyectos, en los cuales se parte de la participación de la comunidad durante todas las fases, desde el

diseño hasta la ejecución, y donde los indicadores objetivo se centran en las mejoras sociales sin perder de vista la sustentabilidad del proyecto en el tiempo.

Las principales líneas de trabajo son el aumento de la eficiencia energética y un mayor acceso a la electricidad procedente de fuentes renovables. Para el caso planteado, se ha hecho

especial hincapié en la protección de los recursos forestales, así como en el aprovechamiento de la radiación solar con la aportación complementaria de la energía del viento. Tras la

propuesta, el consumo energético total se reduciría al 58% del valor inicial y el consumo eléctrico se situaría en 258 KWh anuales por cada familia. A continuación se presentan la tabla

y las gráficas que ilustran dicha evolución.

RECURSO ACTUAL (MJ) FASE I (MJ) FASE II (MJ)

Biomasa 519840 315360 315360

Derivados del petróleo 39420 0 Electricidad Pilas 47 0 0

Electricidad Solar y eólica 0 7569 11126 TOTAL 559307 322929 326486

Tabla 1.1. Evolución del consumo energético según fuente. Fuente: Elaboración propia.

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

ACTUAL FASE I FASE II

MJ

Solar y eólica

Pilas

Derivados del petróleo

Biomasa

Fig 1.2. Transición del mix energético. Fuente: Elaboración propia.


81

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

ACTUAL FASE I FASE II

KW

h

Fig 1.3. Evolución del consumo eléctrico. Fuente: Elaboración propia.

El planteamiento realizado propone una mejora progresiva de las condiciones de vida en el

área de estudio, cuyos avances dependerán del ritmo y evolución marcados por la propia

comunidad y su capacidad para asimilar las mejoras tecnológicas. El avance de las tecnologías locales se percibe como un aspecto para seguir siendo desarrollado, proponiéndose un contexto

de cooperación en la aplicación de innovaciones y mejoras en las tecnologías energéticas implementadas. Se considera de vital importancia la implicación de entidades locales, como

universidades y otras instituciones, tanto a nivel de nuevos desarrollos como de gestión de los mismos.

El cuestionamiento del modelo energético global hace que sea indispensable realizar un análisis de los recursos disponibles, conjuntamente con el estudio de los efectos sociales y

medioambientales. A su vez, la estrecha relación existente entre economía y energía hace que la disparidad entre los niveles tecnológicos y los valores de consumo energético entre países del

norte y del sur constituyan toda una invitación a la reflexión.


82

7. Bibliografía y recursos

7.1. Textos de referencia

o Energías renovables. Jaime González Velasco. 2009. o Energía, participación y sostenibilidad. Ingeniería Sin Fronteras. 2006.

o Ciencia ambiental: Un estudio de interrelaciones. Eldon D. Enger y Bradley F. Smith.

2006. o Energías alternativas handbook.

o Energía y regulación en Iberoamérica. o Cuadernos TpDH. Políticas de desarrollo energético rural. Teodoro Sánchez. 2005.

o Proyectos de fin de carrera en cooperación para el desarrollo. Ingeniería Sin Fronteras.

7.2. Informes, estudios y recursos locales

o World Energy Outlook. IEA. 2010. o Informe sobre desigualdad en América latina. PNUD. 2010.

o Diagnóstico de Lalaquiz. Solcode. 2007.

o Atlas de Lalaquiz. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria, Universidad de Piura, 2009.

o Plan de ordenamiento territorial subcuencas Bigote y Serrán. CARE Perú. o Plan nacional de electrificación rural. Ministerio de Energía y Minas. 2009.

o Plan maestro de energías renovables. Ministerio de Energía y Minas. o Proyección del consumo de energía residencial en el Perú (2005-2030). Oswaldo Rojas

Lazo y Jorge Luis Rojas Rojas.

o Energía y Regulación en Iberoamérica. Varios autores. 2009. o Boletín hidrometeorológico del Perú. Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología.

2010. o Guía climática turística. Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología.

o Balance hídrico superficial de las cuencas de los ríos Chira y Piura. Héctor Vera.

o Atlas hidrológico de las cuencas de Chira y Piura. Julia Acuña. o Estudio de evaluaciones ambientales complementarias del proyecto agroenergético

central hidroleléctrica Pucará. Ministerio de Energía y Minas. o Atlas de energía solar del Perú. Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología. 2003.

o Guía de instalación de sistemas fotovoltaicos domésticos. Ministerio de Energía y Minas.

2007. o Mapa eólico preliminar del Perú. J. Velásquez. 2007.

o Estimación de función de probabilidad de Weibull para determinar el potencial eólico en tres estados de Veracruz. Jorge Arturo del Ángel. 2005.

o Aplicación de métodos estadísticos en el sector eólico. Henar Estévez y Javier Rodríguez. 2008.

o Instalaciones microeólicas. A. Brusa, E. Guarnone.

o Biodigestores familiares: Guía de diseño y manual de instalación. J. Martí Herrero. 2008. o Producción de biogás a partir de residuos orgánicos en biodigestores de bajo coste. I.

Ferrer, E. Uggetti, D. Poggio, E. Vello. o Diseño, construcción y evaluación de una cocina mejorada con intercambiador de calor.

Hugo Torres y Grovert Villanueva.

o Designing improved wood burning heating stoves. M. Bryden, D. Still, D. Ogle, N. Macarthy.

o Manuales sobre energía renovable: Biomasa. PNUD. 2002. o Manual de reforestación para América tropical. Departamento de Agricultura EEUU.

2002. o Conceptos básicos y bases físicas para el secado de la madera. Néstor Mora.

o Ahorro en refrigeradores. Aníbal Borroto.

o Procesamiento del café. ITDG Soluciones prácticas. o Diagnóstico de la cadena productiva de caña de azúcar en la región San Martín.


83

o Metodología para la determinación de la capacidad de pago de la población rural por los sistemas solares domésticos. Sergio Bravo. 2001.

o Manual de medición del PIB por departamentos. Ministerio de Economía y Finanzas. o Sistemas de información web. Ministerio de Energía y Minas.

o Sistemas de información web. Ministerio de Medio Ambiente.

7.3. Cursos y formación

o I Jornadas técnicas energía y desarrollo humano. ISF. 2009. o Seminario de eficiencia energética. Universidad de Piura. 2010.

o Curso de proyectos de abastecimiento energético en zonas rurales. Plataforma de formación ISF. 2010.

o Asignatura Energías Renovables. ESI Sevilla. 2008.

o Asignatura cooperación internacional al desarrollo. UNIA. 2009. o Apuntes Máster Cooperación al Desarrollo.

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