Toapanta

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICACARRERA DE INGENIERIA ELECTROMECNICA

PROYECTO DE CENTRALES DE GENERACION

TEMA: ANALISIS Y DISEO DE LOS REQUERIMIENTOS DE ENERGIA ELECTRICA AL 2025 DEL SIN DEL ECUADOR.

AUTOR: TOAPANTA PREZ LUIS FERNANDO.

DIRECTOR: ING. PABLO MENA

LATACUNGA

2015

CERTIFICACINSe certifica que el presente trabajo fue desarrollado en su totalidad por el seor Toapanta Prez Luis Fernando con nmero de cedula 050380435-3 como requisito parcial para la obtencin del ttulo de Ingeniero Electromecnico, bajo nuestra supervisin, cumpliendo con normas estatutarias establecidas por la Universidad Fuerzas Armadas ESPE en el reglamento de estudiantes de la Universidad Fuerzas Armadas ESPE.

_________________________ Ing. Pablo Mena

DECLARACIN DE RESPONSABILIDADYo: Toapanta Prez Luis FernandoDECLARO QUE:El proyecto denominado ANALISIS Y DISEO DE LOS REQUERIMIENTOS DE ENERGIA ELECTRICA AL 2025 DEL SIN DEL ECUADOR .ha sido desarrollado con base a una investigacin exhaustiva, respetando derechos intelectuales de terceros, conforme las citas que constan el pie de las pginas correspondientes, cuyas fuentes se incorporan en la bibliografa.Consecuentemente este trabajo es de mi autora.En virtud de esta declaracin, nos responsabilizamos del contenido, veracidad y alcance cientfico del proyecto integrador en mencin.Latacunga, Febrero del 2015... Toapanta Prez Luis Fernando

DEDICATORIAEste proyecto de investigacin se lo dedico a todas aquellas personas que me supieron apoyar incondicionalmente durante este perodo acadmico, tambin a aquellas personas que me supieron guiar para facilitarme el proceso y desarrollo de m trabajo.Dedico a cada uno de mis seres amados que da tras da estn en constante apoyo econmico, moral, sentimental y que a base de su esfuerzo y sacrificio me permiten estudiar en esta prestigiosa institucin.

NDICE DE CONTENIDONDICE DE CONTENIDOiABSTRACTiiINTRODUCCINiii1.TITULO DEL PROYECTOiiiANALISIS Y DISEO DE LOS REQUERIMIENTOS DE ENERGIA ELECTRICA AL 2025 DEL SIN DEL ECUADOR.iii2.DEFINICIN Y JUSTIFICACIN DEL PROBLEMAiii2.1.Definicin del problemaiii2.2.Justificacin del problemaiii3.OBJETO DE ESTUDIOiv4.CAMPO DE ESTUDIOiv4.1.Lnea de investigaciniv4.2.Sub lnea de investigaciniv5.OBJETIVOSiv5.1.Objetivo generaliv5.2.Objetivos especficosiv6.HIPTESISiv7.METODOLOGAv8.ALCANCEvCAPITULO I11.MARCO TERICO11.1.Historia del arte11.2.Parmetros Tcnicos.31.3.Fuentes renovables.31.4.Central elctrica41.5.Central hidroelctrica.41.6.Clasificacin de las centrales elctricas51.7.Centrales de base o principales.51.8.Centrales de punta.51.9.Centrales de reserva.61.10.Central elica.61.11.Centrales trmicas71.12.La matriz energtica en el Ecuador.71.13.Centrales hidroelctricas261.14.Centrales termoelctricas.281.15.Centrales de generacin elica.291.16.Centrales interconectadas al SIN del Ecuador.301.17.Anlisis de la evolucin del consumo de energa en el Ecuador.301.18.Demanda mxima de generacin.311.19.Estudio de demanda del pas311.20.Costo hidroelectricidad32CAPITULO II342.ANLISIS Y DISEO342.1.Demanda mxima actual.342.2.Calculo de demanda de potencia y energa proyectada a diez aos342.2.1.Demanda en potencia342.3.Calculo del dficit.352.4.Localizacin estratgica352.4.1.Estudio hidrogrfico para localizacin de central hidroelctrica362.4.2.Ubicacin de los proyectos hidroelctricos362.4.3.Hidrologa362.4.3.1.Curvas de duracin de caudales362.4.3.2.Caudal requerido372.4.3.3.Altura bruta.372.5.Propuesta de cobertura de demanda372.5.1.Alcance del anlisis hidrolgico372.6.Central Hidroelctrica Jatunyacu372.6.1.Ubicacin de la central372.6.2.Calculo de potencia de central382.7.Central Hidroelctrica Napo Coca392.7.1.Ubicacin de la central392.7.2.Calculo de potencia de central392.8.Central Hidroelctrica Napo Rocafuerte.402.8.1.Ubicacin de la central402.8.2.Calculo de potencia de central402.9.Central trmica Nayos412.10.Primera propuesta planteada422.11.Segunda propuesta planteada432.12.Tercera propuesta planteada43CAPITULO III453.Propuesta final453.1.Mi propuesta a recomendar.45CAPITULO IV464.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES464.1.Conclusiones464.2.Recomendaciones465.BIBLIOGRAFIA47

ndice de figuras.Figure 1 Aerogenadores.6Figure 2 Esquema de una central trmica.7Figure 3 Curva de demanda31Figure 4 Costos proyectados.33Figure 5 Caudales Medios Rio Jatunyacu38Figure 6 Caudales medios Rio Napo Coca.39Figure 7 Caudales Medios Rio Rocafuerte.40Figure 8 lnea oleoducto.42

ndice de tablas.Tabla 1 Cronograma de Mantenimiento.9Tabla 2 Generacin Hidroelctrica.27Tabla 3 Generacin combustible disel.28Tabla 4 Generacin MCI28Tabla 5 Generacin a vapor.29Tabla 6 Generacin a gas natural.29Tabla 7 Generacin Biomasa.29Tabla 8 Generacin Elica29Tabla 9 Generacin Centrales interconectadas.30Tabla 10 Demanda mxima de generacin.31Tabla 11 Demanda de generacin.32

RESUMENLa energa elctrica tiene una alta incidencia en las actividades diarias de los seres humanos debido a algunas ventajas tales como: facilidad de empleo, las reducidas emisiones que produce su consumo, la facilidad de transporte a grandes distancias, se puede obtener a partir de varias fuentes de energa primaria, energa renovable dependiendo de la energa primaria que se utilice para generarla. es por estas ventajas la energa elctrica se ha convertido en indispensable para el desarrollo de las actividades diarias de los seres humanos, el presente documento nos ayudara a comprender mejor como disear una central hidroelctrica que a futuro sea factible y fiable su construccin as como tambin cubra las demandas de potencia requerida por los usuarios.

Palabras Claves CENTRAL HIDROELCTRICA SISTEMA ELCTRICO ENERGA HIDROCARBUROS DEMANDA MXIMA.

ABSTRACTThe electricity has a high incidence in the daily activities of human beings due to some advantages such as: Ease of use, reduced emissions produced consumption, ease of transport over long distances, can be obtained from various sources primary energy, renewable energy depending on the primary energy used to generate it. It is for these benefits electricity has become essential for the development of the daily activities of human beings, this document will help us better understand how to design a hydroelectric plant construction to future feasible and reliable as well as cover power demands required by users.

KEYWORDS HYDROELECTRIC ELECTRIC SYSTEM ENERGY HYDROCARBONS MAXIMUM DEMAND.

INTRODUCCIN La presente investigacin tiene como propsito determinar los requerimientos de las centrales elctricas, las mismas que servirn de aporte a la demanda en crecimiento del SIN del Ecuador, analizando y determinado si los proyectos don factibles y viables de concretar a la vez. 1. TITULO DEL PROYECTOANALISIS Y DISEO DE LOS REQUERIMIENTOS DE ENERGIA ELECTRICA AL 2025 DEL SIN DEL ECUADOR.2. DEFINICIN Y JUSTIFICACIN DEL PROBLEMA2.1. Definicin del problema En la poca de estiaje en nuestro pas se generan graves inconvenientes por falta de energa elctrica es cuando se recurre a la generacin de energa, principalmente hidrocarburos como fuente de energa primaria, para evitar el uso de energa elctrica a partir de los hidrocarburos se est planteando un sin nmero de proyectos para a implementacin de centrales elctricas a lo largo de la geografa, proyectos al realizar este proyecto pretendo demostrar que si utilizamos bien los recursos hidrogrficos podemos reducir costos por la construccin. 2.2. Justificacin del problema Las fuentes de energa no renovables y la mala utilizacin de la energa, est generando cambios climticos y degenerando e medio ambiente, por eso es necesario buscar fuentes de energa renovables como la energa hidroelctrica ya que es un recurso sumamente abundante en nuestro pas.3. OBJETO DE ESTUDIOExplcitamente con la investigacin a realizar en el campo de las centrales elctricas podremos constatar si la demanda mxima a 10 aos va a poder ser compensada con los proyectos ya existentes comprobando la fiabilidad de estos.4. CAMPO DE ESTUDIO4.1. Lnea de investigacinCambio de la matriz productiva4.2. Sub lnea de investigacinCentrales elctricas5. OBJETIVOS5.1. Objetivo general Disear y analizar los requerimientos de una central de generacin elctrica que sea fiable para poder compensar la demanda mxima del Ecuador en 10 aos.5.2. Objetivos especficos Analizar si los proyectos ya ejecutados y por ejecutar compensaran la demanda existente y la demanda a 10 aos. Plantear el uso eficiente de la energa generada en la central hidroelctrica. Comprobar si el dficit obtenido en los clculos va a ser compensado con el nuevo proyecto.6. HIPTESIS Comprobar si los proyectos ejecutados y por ejecutar van a cumplir la demanda mxima proyectada a diez aos con un incremento de la misma del 5.5%.7. METODOLOGA Mediante el estudio a realizar podremos comprobar si los proyectos existentes cumplen la demanda energtica del pas as como tambin si los mismos van a cumplir una demanda en el periodo de diez aos, esto se lo realizar mediante tablas estadsticas, bases de datos, clculos etc.8. ALCANCECon la presente investigacin se pretende analizar los requerimientos que puedan satisfacer las necesidades de demanda del SIN a una perspectiva de 10 aos. CAPITULO I1. MARCO TERICO1.1. Historia del arte En el Ecuador en el ao de 1890 el Congreso Nacional expidi el primer decreto en lo relativo al Alumbrado Pblico enviado al presidente Antonio Flores y el 10 de agosto de 1914 se dio el memorable encendido de Luz Elctrica en la ciudad de Cuenca. En 1893 se dicta una ordenanza municipal en la ciudad de Cuenca para establecer el Alumbrado Pblico mediante faroles, sin embargo en Loja el 23 de abril de 1897 se fund la primera Sociedad Elctrica del pas que, desde el 1 de abril de 1899 otorg el servicio de energa a esa ciudad, gracias a una planta generadora de origen francs de marca Sauter Harl & Ce. Dentro del territorio ecuatoriano desde el ao 1940 hasta 1961 los municipios eran los responsables por el servicio elctrico, hasta la creacin del Instituto Ecuatoriano de Electrificacin (INECEL). El Ecuador tiene un 65% de la energa elctrica proveniente de recurso hdricos, la mayora est servido por la central hidroelctrica Paute, a pesar de esto el Ecuador apenas utiliza un 7% de su potencial hidroelctrico. La subutilizacin de la energa hidroelctrica obliga a una mayor utilizacin de la generacin trmica una de las principales razones para los altos costos de la energa en el Ecuador. Para contrarrestar este y otros problemas presentados sobre todo en la comercializacin y distribucin de energa, es importante explotar los recursos hdricos del pas, que contribuir en la disminucin del costo de generacin y otras ventajas sobre distribucin y comercializacin de la energa dentro del pas. En 1961 se cre el INECEL mediante proyecto de emergencia N24 dictado por el entonces presidente Jos Mara Velasco Ibarra, naci con personera jurdica, autonoma econmica y administrativa, teniendo como objetivo primordial la electrificacin nacional con la potestad de planificar, ejecutar, operar, regular y controlar la actividad del sector elctrico, as como la aprobacin de tarifas; y era el accionista mayoritario en casi todas las empresas elctricas que realizaban la distribucin de electricidad en el pas. En 1996 fue elaborado el primer Plan Nacional de Electrificacin, en el que se construyeron obras como la central Hidroelctrica Paute, Agoyan, Pisayambo y las termoelctricas de Esmeraldas, Trinitaria, Guangopolo, etc. Paralelamente se construa tambin el sistema de transmisin. Se puede decir que hasta la existencia del INECEL se manejaba un modelo de administracin vertical en el que tenamos, la generacin, transmisin, distribucin y comercializacin de la energa. Con este modelo se ejecutaron importantes obras para el desarrollo del pas, aprovechando recursos naturales renovables en lo que tiene que ver con generacin de energa elctrica. El INECEL, tuvo vida jurdica hasta marzo de 1999, fecha en la que se encarg al Ministerio de Energa y Minas, el cierre completo a travs de la liquidacin del INECEL, esto se da como propsito final de llevar al sector elctrico a manos privadas para que realicen inversiones en generacin, distribucin y comercializacin, dado que el Estado no dispona de recursos para invertir en nuevos proyectos. En octubre de 1996 se publica la Ley de Rgimen del Sector Elctrico, con el objetivo de dotar al pas de un servicio elctrico de calidad y confiabilidad, garantizando un desarrollo social, econmico y con un compromiso serio en la preservacin del medio ambiente. Entre otros aspectos de la ley se destaca: Que el suministro de energa elctrica, es un servicio de utilidad pblica de inters nacional; por tanto, es deber del Estado satisfacer las necesidades de energa elctrica del pas, aprovechando al mximo los recursos naturales, segn el Plan Nacional de Electrificacin La LRSE cre el Consejo Nacional de Electricidad, CONELEC, constituyndose en un ente regulador y controlador, a travs del cual el Estado Ecuatoriano delega las actividades de generacin, transmisin, distribucin y comercializacin de energa elctrica a empresas concesionarias. La LRSE cre el CENACE en octubre de 1996, como corporacin civil de derecho privado, sin fines de lucro, cuyos miembros incluyen a todas las empresas de generacin, transmisin, distribucin y los grandes consumidores. Sus funciones se relacionan con la coordinacin de la operacin del sistema nacional interconectado y la administracin de las transacciones tcnicas y financieras del mercado elctrico Mayorista (MEM) del Ecuador, conforme a la normativa promulgada para el Sector Elctrico.1.2. Parmetros Tcnicos.1.3. Fuentes renovables.Son todas aquellas fuentes de energa que se pueden regenerar despus de su utilizacin ya sea de manera natural o por la accin de agentes externos implementados por los seres humanos entre las principales fuentes de energa renovable que encontramos en la naturaleza estn las energas directamente relacionadas con el sol como son: Energa elica. Energa cintica del agua.Energa luminosa.Energa termo solar.Estas fuentes de energa estn en constante regeneracin en forma natural ya que se regeneran con los rayos del sol. Otras de las fuentes de energa consideradas renovables es la energa que se puede obtener de la combustin de vegetacin pero esta fuente de energa no es muy eficiente ya que el ciclo de regeneracin es ms alto y las emisiones de la combustin se vuelven altamente peligrosos ya que contribuyen con el efecto invernadero y por ende el cambio climtico.1.4. Central elctrica Una central productora de energa es cualquier instalacin que tenga como funcin transformar energa potencial en trabajo. Las centrales elctricas son las diferentes plantas encargadas de la produccin de energa elctrica y se sitan, generalmente, en las cercanas de fuentes de energa bsicas (ros, yacimientos de carbn, etc.). Tambin pueden ubicarse prximas a las grandes ciudades y zonas industriales, donde el consumo de energa es elevado. Los generadores o alternadores son las mquinas encargadas de la obtencin de la electricidad. Estas maquinarias son accionadas por motores primarios. El motor primario junto con el generador forma un conjunto denominado grupo.1.5. Central hidroelctrica.En general, estas centrales aprovechan la energa potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, tambin conocido como salto geodsico. El agua en su cada entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidrulica la cual transmite la energa a un generador donde se transforma en energa elctrica.

El agua cae desde la presa hasta unas turbinas que se encuentran en su base. Al recibir la fuerza del agua las turbinas comienzan a girar. Las turbinas estn conectadas a unos generadores, que al girar, producen electricidad. La electricidad viaja desde los generadores hasta unos transformadores, donde se eleva la tensin para poder transportar la electricidad hasta los centros de consumo.1.6. Clasificacin de las centrales elctricas Las Centrales Elctricas pueden clasificarse dependiendo del servicio que brinden:1.7. Centrales de base o principales.Su funcin es suministrar energa elctrica en forma permanente; la instalacin suele estar en marcha durante largos perodos de tiempo y no debe sufrir interrupciones de la instalacin. Este tipo de centrales se caracterizan por su alta potencia, y generalmente, se trata de centrales nucleares, trmicas e hidrulicas.1.8. Centrales de punta.Estas centrales tienen como principal funcin cubrir la demanda de energa elctrica cuando existen picos de consumo, o sea horas punta. Trabajan en espacios cortos de tiempo durante determinadas horas, su funcionamiento es peridico. Debido a la capacidad de respuesta necesaria, generalmente suelen ser centrales hidrulicas o trmicas. Las centrales de punta sirven de apoyo a las centrales de base.1.9. Centrales de reserva.El concepto de reserva econmica implica la disponibilidad de instalaciones capaces de sustituir, total o parcialmente, a las centrales de base en las siguientes situaciones: escasez o falta de materias primas (agua, carbn, fuel-oil, etc.). El concepto de reserva tcnica comprende la programacin de determinadas centrales para reemplazar a las centrales de produccin elevada en el caso de fallas en sus maquinarias. Las centrales a las que se suele recurrir en esos casos son las hidrulicas o con turbinas de gas debido a la rpida capacidad de respuesta1.10. Central elica.La energa elica es la energa obtenida a partir del viento, es decir, la energa cintica generada por efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en otras formas tiles de energa para las actividades humanas.

Figure 1 Aerogenadores.

1.11. Centrales trmicas Una central termoelctrica es una instalacin empleada en la generacin de energa elctrica a partir de la energa liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustin de combustibles fsiles como petrleo, gas natural o carbn. Este calor es empleado por un ciclo termodinmico convencional para mover un alternador.

Figure 2 Esquema de una central trmica.

1.12. La matriz energtica en el Ecuador.La capacidad instalada en el Pas est bordeando los 4274, y aproximadamente del 70% de la misma es satisfecha por las centrales hidroelctricas y el 30% restante por las centrales trmicas y elicas. En nuestro pas se prev que con los proyectos hidroelctricos en ejecucin se cubra la demanda requerida en nuestro pas as como tambin se mejore la matriz productiva.

Tabla 1 Cronograma de Mantenimiento.EMPRESACENTRALMW

CELEC EP-HIDROAGOYNAGOYN U178

CELEC EP-HIDROAGOYNAGOYN U2 78

CELEC EP-HIDROAGOYNSAN FRANCISCO U1106

CELEC EP-HIDROAGOYNSAN FRANCISCO U2106

CELEC EP-HIDROAGOYNPUCAR U135

CELEC EP-HIDROAGOYNPUCAR U235

CELEC EP-HIDRONACINM.LANIADO 160



CELEC EP-HIDRONACINBABA 121

CELEC EP-HIDRONACINBABA 221

CELEC EP-HIDROPAUTEPAUTE U1105

CELEC EP-HIDROPAUTEPAUTE U2Continua

105









CELEC EP-HIDROPAUTEMAZAR 185

CELEC EP-HIDROPAUTEMAZAR 285

CELEC EP-ELECTROGUAYASTRINITARIA133

CELEC EP-ELECTROGUAYASGONZALO ZEVALLOS TV270

CELEC EP-ELECTROGUAYASGONZALO ZEVALLOS TV370

CELEC EP-ELECTROGUAYASGAS DR. E. GARCA96

CELEC EP-ELECTROGUAYASGONZALO ZEVALLOS TG4Continua

18

CELEC EP-ELECTROGUAYASSANTA ELENA II - G1 (01-04)6,2











CELEC EP-ELECTROGUAYASSANTA ELENA II - G12 (45-48)Continua

6,2


CELEC EP-ELECTROGUAYASSANTA ELENA III -U113,3



CELEC EP-TERMOESMERALDASESMERALDAS-TV1125

CELEC EP-TERMOESMERALDASMIRAFLORES - TG119

CELEC EP-TERMOESMERALDASPROPICIA 12,9



CELEC EP-TERMOESMERALDASMIRAFLORES 82,0

CELEC EP-TERMOESMERALDASMIRAFLORES 10Continua

2,0









CELEC EP-TERMOESMERALDASJARAMIJ-U16,63



CELEC EP-TERMOESMERALDASJARAMIJ-U4Continua

6,63












CELEC EP-TERMOESMERALDASJARAMIJ-U16Continua

6,63



CELEC EP-TERMOESMERALDASESMERALDAS2-U18,00









CELEC EP-TERMOESMERALDASESMERALDAS2-U10Continua

8,00



CELEC EP-TERMOESMERALDASMANTA II -BAHIA 1- MDU 1INDISPONIBLE

CELEC EP-TERMOESMERALDASMANTA II -BAHIA 1- MDU 21,52







CELEC EP-TERMOESMERALDASMANTA II -BAHIA 3- MDU 9Continua

1,52




CELEC EP-TERMOGAS MACHALAMACHALA 2 - TM120






CELEC EP-TERMOGAS MACHALAMACHALA 1 - 6FA167

CELEC EP-TERMOGAS MACHALAMACHALA 1 - 6FA2Continua

67

CELEC EP-TERMOPICHINCHASANTA ROSA U1 15

CELEC EP-TERMOPICHINCHASANTA ROSA U215

CELEC EP-TERMOPICHINCHASANTA ROSA U3INDISPONIBLE

CELEC EP-TERMOPICHINCHAQUEVEDO II - G16,2








CELEC EP-TERMOPICHINCHAQUEVEDO II - G9Continua

6,2







CELEC EP-TERMOPICHINCHAGUANGOPOLO 1-U15,1





CELEC EP-TERMOPICHINCHAGUANGOPOLO 2-U1Continua

8,0






CELEC EP-TERMOPICHINCHAJIVINO 1 - U41,8





CELEC EP-TERMOPICHINCHAJIVINO 3 - U2Continua

10,0



CELEC EP-TERMOPICHINCHAPAYAMINO-U11,3

CELEC EP-TERMOPICHINCHACELSO CASTELLANOS-U11,7




CELEC EP-TERMOPICHINCHALORETO-U11,0

CELEC EP-TERMOPICHINCHALORETO-U21,0

CELEC EP-TERMOPICHINCHADAYUMA-U11,0

CELEC EP-TERMOPICHINCHADAYUMA-U21,0

Continua

CELEC EP-GENSURELICA VILLONACO16,50

E. E. COTOPAXIILLUCHI 1-G1,G2,G3,G44,2

E. E. COTOPAXIILLUCHI 2-G1+G2 (2 x 2 MW)4,0

E. E. QUITOG. HERNANDEZ 15,2






E. E. QUITOPASOCHOA (2 x 2.2 MW)4,4

E. E. QUITOCUMBAYA 110,0




E. E. QUITONAYON 115,0

E. E. QUITONAYON 215,0

E. E. QUITOGUANGOPOLO-HContinua

14,0

E. E. QUITOCHILLOS (2X0.9MW)1,8

E. E. REGIONAL SURCARLOS MORA2,4

E. E. REGIONAL SURCATAMAYO 2 1,0

E. E. REGIONAL SURCATAMAYO 41,0


E. E. REGIONAL SURCATAMAYO 6INDISPONIBLE





E. E. RIOBAMBAALAO10,4

E. E. RIOBAMBARIO BLANCO3,0

CNEL GUAYAQUILVAPOR ANBAL SANTOS 32

CNEL GUAYAQUILGAS LVARO TINAJERO 1 Continua

38

CNEL GUAYAQUILGAS LVARO TINAJERO 230

CNEL GUAYAQUILGAS ANBAL SANTOS 120


CNEL GUAYAQUILGAS ANBAL SANTOS 3INDISPONIBLE


CNEL GUAYAQUILGAS ANBAL SANTOS 6INDISPONIBLE

ELECAUSTROSAUCAY24,0

ELECAUSTROSAYMIRIN14,4

ELECAUSTROOCAA26,0

ELECAUSTROEL.DESCANSO 14,3

ELECAUSTROEL DESCANSO 24,3



ELECTROQUILELECTROQUIL 146,6

ELECTROQUILELECTROQUIL 2Continua

46,6

ELECTROQUILELECTROQUIL 348,0

ELECTROQUILELECTROQUIL 4INDISPONIBLE

EMELNORTEAMBI8,0

EMELNORTESAN MIGUEL DE CAR2,9

EMELNORTELA PLAYA1,0

ENERMAXCALOPE16,0

EPMAPSEL CARMEN6,5

EPMAPSRECUPERADORA14,0

GENEROCAROCAFUERTE 14,2






GENEROCAROCAFUERTE 7Continua

4,2

GENEROCAROCAFUERTE 8INDISPONIBLE

HIDROABANICOABANICO38,5

INTERVISATRADEVICTORIA II102

TERMOGUAYAS GENERATIONTERMOGUAYAS100

AMBATOLA PENINSULA3,0

AMBATOLLIGUA 2INDISPONIBLE

HIDALGO & HIDALGOSIBIMBE14,4

TOTAL.4274

1.13. Centrales hidroelctricas Aproximadamente cubren el 70% en nuestro pas. Una central hidroelctrica utiliza la cada de agua, salto y caudal necesario, resistencia e impermeabilidad del terreno para 1os embalses, accesibilidad para el transporte de materiales, facilidad de ampliacin, longitud de las lneas de transportes de energa necesarias.

Tabla 2 Generacin Hidroelctrica.No.CENTRAL UNIDADESPOTENCIA (MW)TECNOLOGA

1PAUTE101100,00HIDROELCTRICA

2SAN FRANCISCO2216,00HIDROELCTRICA

3MARCEL LANIADO3213,00HIDROELCTRICA

4MAZAR 2163,00HIDROELCTRICA

5AGOYAN2156,00HIDROELCTRICA

6PUCARA273,00HIDROELCTRICA

7CUMBAY440,00HIDROELCTRICA

8HIDROABANICO537,50HIDROELCTRICA

9NAYN229,70HIDROELCTRICA

10OCAA226,00HIDROELCTRICA

11SAUCAY424,00HIDROELCTRICA

12GUANGOPOLO620,92HIDROELCTRICA

13CALOPE217,20HIDROELCTRICA

14SIBIMBE115,00HIDROELCTRICA

15RECUPERADORA114,50HIDROELCTRICA

16SAYMIRIN614,40HIDROELCTRICA

17ALAO410,00HIDROELCTRICA

18ILLUCHI 1-269,20HIDROELCTRICA

19EL CRMEN18,20HIDROELCTRICA

20AMBI28,00HIDROELCTRICA

21PAPALLACTA26,20HIDROELCTRICA

22PAPALLACTA26,20HIDROELCTRICA

23LA ESPERANZA15,80HIDROELCTRICA

24VINDOBONA35,86HIDROELCTRICA

25PASOCHOA24,50HIDROELCTRICA

26AMBATO13,00HIDROELCTRICA

27POZA HONDA13,00HIDROELCTRICA

28CARLOS MORA32,40HIDROELCTRICA

29LORETO12,15HIDROELCTRICA

30BOLIVAR11,35HIDROELCTRICA

TOTAL 842236,08

1.14. Centrales termoelctricas.En nuestro pas existen centrales trmicas que pueden ser: gas , vapor y con motores de combustin interna.Tabla 3 Generacin combustible disel.No.CENTRAL POTENCIA (MW)TECNOLOGA

1ELECTROQUIL181,00TRMICA DIESEL

2VICTORIA II102,00TRMICA DIESEL

3G. A. SANTOS97,50TRMICA DIESEL

4ENRIQUE GARCIA86,00TRMICA DIESEL

5G. A. TINAJERO80,00TRMICA DIESEL

6SANTA ROSA50,50TRMICA DIESEL

7EMELMANABI32,00TRMICA DIESEL

8G. ZEVALLOS20,00TRMICA DIESEL

9EE C. CATAMAYO15,20TRMICA DIESEL

10EMELORO12,60TRMICA DIESEL

11EMELESA7,20TRMICA DIESEL

12EECSUR C. MONAY6,60TRMICA DIESEL

13EEQUITO LULUNCOTO5,50TRMICA DIESEL

14AMBATO C. LLIGUA3,30TRMICA DIESEL

15RIOBAMBA2,00TRMICA DIESEL

16EMELBO2,00TRMICA DIESEL

17EMELNORTE1,80TRMICA DIESEL

TOTAL 705,20

Tabla 4 Generacin MCINo.CENTRAL POTENCIA (MW)TECNOLOGA

1TERMOGUAYAS150,00TRMICA MCI

2GENEROCA34,33TRMICA MCI

3GUANGOPOLO32,60TRMICA MCI

4G. HERNNDEZ31,20TRMICA MCI

5DESCANSO17,20TRMICA MCI

TOTAL 265,33

Tabla 5 Generacin a vapor.No.CENTRAL POTENCIA (MW)TECNOLOGA

1TERMOESMERALDAS132,50TRMICA VAPOR

2TRINITARIA133,00TRMICA VAPOR

3GONZALO ZEVALLOS142,40TRMICA VAPOR

4V. A. SANTOS33,00TRMICA VAPOR

5ULYSSEAS P. BARGE22,00TRMICA VAPOR

TOTAL 462,90

Tabla 6 Generacin a gas natural.No.CENTRAL POTENCIA (MW)TECNOLOGA

1MACHALA POWER 1140,00TRMICA G. NATURAL

2MACHALA POWER 2136,80TRMICA G. NATURAL

TOTAL 276,80

Tabla 7 Generacin Biomasa.No.CENTRAL UNIDADESPOTENCIA (MW)TECNOLOGA

1ECOELECTRIC335,20BIOMASA

2ECUDOS427,60BIOMASA

3SAN CARLOS430,60BIOMASA

TOTAL 1193,40

1.15. Centrales de generacin elica.La matriz energtica en el campo de generacin elica est dando sus primeros pasos as tenemos:Tabla 8 Generacin Elica No.CENTRAL UNIDADESPOTENCIA (MW)TECNOLOGA

1VILLONACO 1116,50ELICA

TOTAL 1116,50

1.16. Centrales interconectadas al SIN del Ecuador.Tabla 9 Generacin Centrales interconectadas.No.CENTRAL POTENCIA (MW)TECNOLOGA

1COLOMBIA138,00INTERCONEXIN

2COLOMBIA230,00INTERCONEXIN

3PERU220,00INTERCONEXIN

TOTAL 588,00

1.17. Anlisis de la evolucin del consumo de energa en el Ecuador.De acuerdo al plan nacional es promover el uso industrial de la energa elctrica, es la incorporacin de diferenciacin horaria en este consumo de modo que los usuarios puedan reducir los costos, basndose en el crecimiento del pas donde estas curvas se consideran la incorporacin de industrias como las de la metalurgia y minera.

Figure 3 Curva de demanda

1.18. Demanda mxima de generacin.Tabla 10 Demanda mxima de generacin.MES2012%2013%2014

ENERO 2937,18,33182,14,33319,3

FEBRERO 2971,45,93147,05,63324,1

MARZO 3004,27,03214,14,83369,5

ABRIL 3078,95,03234,34,83390,5

MAYO 3084,13,33185,76,63396,9

JUNIO 3041,91,93101,28,63367,8

JULIO 2980,42,03039,110,03343,6

AGOSTO 2983,53,33080,56,93293,0Continua

SEPTIEMBRE 3058,95,23218,82,83308,0

OCTUBRE 3035,35,03187,65,23354,8

NOVIEMBRE 3113,95,23277,04,53423,5

DICIEMBRE 3206,73,73325,0

ANUAL 3.206,73,6893.325,03.423,5

1.19. Estudio de demanda del pasSiendo la energa elctrica el motor y eje fundamental del desarrollo del pas y coadyuvante principal del mejoramiento de la calidad de vida del ser humano, el Consejo Nacional de Electricidad (CONELEC. pone a disposicin de todas las instituciones y personas vinculadas con la actividad del sector elctrico, el FOLLETO MULTIANUAL 2004 - 2015 DEL SECTOR ELCTRICO ECUATORIANO, a fin de que ste constituya una herramienta de consulta para todas y cada una de las personas que de una u otra manera reconocen la importancia de este recurso estratgico (CONELEC).Tabla 11 Demanda de generacin.TipoTipo de empresaPotencia NominalPotencia Efectiva

(MW)(%)(MW)(%)

Generadora3787.4970.43641.6873,42

Distribuidora5986112.37498.0511,28

Auto generadora850.917.59675.5915,30

Total general5237,681005002.44100

1.20. Costo hidroelectricidadLa generacin de energa hidroelctrica es una tecnologa renovable madura que puede proporcionar electricidad, as como una variedad de otros servicios a bajo costo en comparacin con muchas otras tecnologas de energa. Existe una variedad de perspectivas de mejora de la tecnologa disponible actualmente, pero probablemente esto no se traduzca en una tendencia clara y sostenida de costos debido a otros factores de contrapeso.

Figure 4 Costos proyectados.

CAPITULO II2. ANLISIS Y DISEO2.1. Demanda mxima actual. Para el anlisis se utilizara la demanda mxima actual del pas, la potencia efectiva existente en el mismo, as como tambin se proceder a realizar el clculo para la demanda mxima en un enfoque de diez aos.Potencia efectiva total de generacin: 4274 MW (CENACE, 2014)Demanda mxima en potencia actual: 3423.5MW (CENACE, 2014)2.2. Calculo de demanda de potencia y energa proyectada a diez aosLa proyeccin de la demanda realizada para el presente Plan de Operacin, estima que se alcanzaran las siguientes tasas promedio de crecimiento para el perodo julio 2014 a junio 2015: 5,0% para la demanda de potencia, y 5,5% para la demanda de energa. Estos valores estn referidos a bornes de generacin (CENACE).2.2.1. Demanda en potencia Potencia efectiva total de generacin: 4274 MW (CENACE, 2014)Demanda mxima en potencia actual: 3423.5MW (CENACE, 2014)

Dnde: . .

2.3. Calculo del dficit.

= Dficit de la demanda elctrica. = Demanda mxima a un tiempo determinado. = Demanda de abastecimiento.

El dficit alcanzado al realizar el anlisis respectivo es de 1573.83 MW, este dficit alcanzara en el periodo de diez aos con lo cual la potencia efectiva instalada al momento no cubrir dicha demanda, por consiguiente nuestro proyecto est enfocado en cubrir parte de esa demanda as como tambin en crear fuentes de trabajo para la mejorar la matriz productiva del pas.2.4. Localizacin estratgica Si observamos la figura 10, el mayor crecimiento de demanda de potencia para el ao 2023 es en las ciudades de Quito y Guayaquil.

2.4.1. Estudio hidrogrfico para localizacin de central hidroelctricaUn aprovechamiento hidrulico necesita, para generar electricidad, un determinado caudal y un cierto desnivel. Se entiende por caudal la masa de agua que pasa, en un tiempo determinado, por una seccin del cauce y por desnivel, o salto bruto, la distancia, medida en vertical, que recorre la masa de agua diferencia de nivel entre la lmina de agua en la toma y en el punto donde se restituye al ro el caudal ya turbinado.Este salto puede estar creado por una presa, o conduciendo el agua, derivada del curso de agua, por un canal ms o menos paralelo a su curso, de muy poca pendiente con una prdida de carga pequea, hasta un punto desde el que es conducida a la o las turbinas por una tubera a presin, o tubera forzada. (ESHA)2.4.2. Ubicacin de los proyectos hidroelctricosEl rea prevista de servicio de estos proyectos se encuentra ubicada en parte de la provincia del napo, la ubicacin en el mapa geogrfico se encuentra en anexo 1. (INAMHI)Sus principales ros son: el Jatunyacu y el Napo Rocafuerte. La ubicacin geogrfica de estos ros se encuentra en los anexo1. (INAMHI)2.4.3. Hidrologa2.4.3.1. Curvas de duracin de caudalesCon la estadstica existente, debidamente procesada y transformada en serie de caudales promedios mensuales se procedi al anlisis de frecuencia basado en la determinacin de la curva de duracin general de caudales, La grafica se encuentra en el anexo 2. (INAMHI) 2.4.3.2. Caudal requeridoAl realizar una media de los caudales de los aos proporcionados por el (C. INAMHI)obtendremos el promedio de caudal requerido para el diseo de la central.2.4.3.3. Altura bruta.La capacidad de generacin mediante el empleo de agua est determinada por el salto o cada (energa potencial) que se pueda obtener, el mismo que depende de la topografa del terreno. A este salto se le conoce tambin como altura bruta y puede ser determinado.2.5. Propuesta de cobertura de demandaAl tener los factores principales para la creacin de una central hidroelctrica podemos proseguir con la determinacin de potencia de las mismas.En vista de el gran dficit de potencia que sufra el pas dentro de diez aos procesos a aceptar y trabajar con todas las propuestas de hidroelctricas planteadas anteriormente.2.5.1. Alcance del anlisis hidrolgicoSe presenta el estudio hidrolgico para determinar los caudales para su aprovechamiento y dimensionamiento de mquinas y obras, basado en datos de estaciones pluviomtricas, adems son mostradas de forma grfica para analizar el comportamiento hidrolgico de los recursos hdricos. (C. INAMHI)2.6. Central Hidroelctrica Jatunyacu2.6.1. Ubicacin de la centralLa central Hidroelctrica Jatunyacu estar ubicada cerca de la cabecera de la cuenca, tiene caudal ms bajo, de 247m3/s .

Figure 5 Caudales Medios Rio Jatunyacu2.6.2. Calculo de potencia de centralPara realizar los clculos de potencia es necesario contar con la altura neta que es la cada que tendr antes de llegar a la central que en este caso es 65 m.

Dnde: d = densidad

Aplicando lo mencionado anteriormente obtenemos lo siguiente:

2.7. Central Hidroelctrica Napo Coca2.7.1. Ubicacin de la centralLa central Hidroelctrica Napo Coca estar ubicada en la parte media de la cuenca en la ciudad de San Francisco de Orellana y presenta un caudal de 1134m3/s.

Figure 6 Caudales medios Rio Napo Coca.2.7.2. Calculo de potencia de centralPara realizar los clculos de potencia es necesario contar con la altura neta que es la cada que tendr antes de llegar a la central que en este caso es 70 m.

Dnde: d = densidad Aplicando lo mencionado anteriormente obtenemos lo siguiente:

2.8. Central Hidroelctrica Napo Rocafuerte.2.8.1. Ubicacin de la centralLa central Hidroelctrica Napo Rocafuerte est en el cantn Rocafuerte donde el caudal tiene un valor anual medio de 2227m3/s lo que indica que este es uno de los ros con mayor caudal del ecuador. (INAMHI)

Figure 7 Caudales Medios Rio Rocafuerte.

2.8.2. Calculo de potencia de centralPara realizar los clculos de potencia es necesario contar con la altura neta que es la cada que tendr antes de llegar a la central que en este caso es 60m.

Dnde: d = densidad

Aplicando lo mencionado anteriormente obtenemos lo siguiente:

2.9. Central trmica NayosLa central trmica Nayos estar ubicada en la provincia de Esmeraldas, teniendo como principal referencia la lnea de poliducto del pas que pasa por el cantn las Peas.

Figure 8 lnea a oleoducto.2.10. Primera propuesta planteadaUna vez establecidos los costos del MW en las secciones anteriores se procede a realizar el anlisis de costos de las centrales que cubrirn el dficit futuro del pas.Tabla 12 Propuesta 1Nombre CentralPotencia Efectiva (MW)Valor MW ($)Total costo Central ($)

Jatunyacu (H)157,72000000315400000

Napo Coca (H)20000001557435600

Napo rocafuerte (H)20000002621624400

2247.234494.46

Costo total de construccin de las tres centrales hidroelctricas es de 4494.46millones de dlares.2.11. Segunda propuesta planteadaUna vez establecidos los costos del MW en las secciones anteriores se procede a realizar el anlisis de costos de las centrales que cubrirn el dficit futuro del pas.Tabla 13 Propuesta 2Nombre CentralPotencia Efectiva (MW)Valor MW ($)Total costo Central ($)


Napo Coca (H)20000002621624400

2089.534179.06

Costo total de construccin de las tres centrales hidroelctricas es de 4179.06millones de dlares.2.12. Tercera propuesta planteadaUna vez establecidos los costos del MW en las secciones anteriores se procede a realizar el anlisis de costos de las centrales que cubrirn el dficit futuro del pas.Tabla 14 Propuesta 3Nombre CentralPotencia Efectiva (MW)Valor MW ($)Total costo Central ($)

Jatunyacu (H)157,72000000315400000


1468.51222937.02244

Costo total de construccin de las tres centrales hidroelctricas es de 2937.02244millones de dlares.

CAPITULO III3. Propuesta final3.1. Mi propuesta a recomendar.Los valores obtenidos de cada propuesta son: Primera: 2247.23MW; 4494.46 millones de dlares. Segunda : 2089.53MW ; 4179.06millones de dlares Tercera : 1468.5122MW ; 2937.02244 millones de dlaresDespus de haber realizado un anlisis de costos de construccin de cada propuesta he llegado a la elegir como mejor propuesta la tercera que cuenta con 1468.5122MW en potencia efectiva y tiene como monto de inversin 2937.02244 millones de dlares. Est propuesta cubrir nuestra demanda a 10 aos plazos as como tambin se aprovechara la energa primaria en un porcentaje muy elevado, construyendo centrales de pasada..

CAPITULO IV4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES4.1. Conclusiones Con la propuesta tercera se ha podido cubrir el dficit del SIN a un plazo futuro de 10 aos. Se puede aprovechar el mismo caudal si se conecta centrales en serie. Es necesario hacer un anlisis de los caudales medios anuales de cada afluente. Es factible utilizar una cuenca amplia la cual tenga ms de 3 afluentes. Las centrales trmicas tienen menor impacto ambiental que en la ejecucin una central hidroelctrica.4.2. Recomendaciones Se recomienda en el anlisis de los requerimientos de las centrales utilizar afluentes con caudales elevados, as como tambin las alturas requeridas. Construir centrales trmicas cerca de reas de paso de la lnea de oleoducto para mejor alimentacin de combustible. Utilizar en el anlisis datos estadsticos actuales ya que estos varan mensualmente por no decir diariamente.

5. BIBLIOGRAFIACENACE. CENACE. 18 de 12 de 2014. 03 de 03 de 2015 .Vzquez, J. R., & Vidal, L. B. (1990).Centrales elctricas: enciclopedia CEAC de electricidad. Ed. CEAC.. Plan de operacin del sistema nacional interconectao. Informe mensual (2015): 16.17.Santo Potess, E. (1971).Centrales elctricas. Gustavo Gili.CONELEC. Estadisticas de sector elctrico ecuatoriano. Conelec (2014): 32-44.ESPOL. Operacin econmica de los sistemas elctricos de potencia utilizando programacin dinmica. Marcos, Karina. Tesis de grado. Guayaquil: ESPOL, 2013. 97 - 150.IEE3372. volucin de costos ERNC. 01 de Junio de 2012. Martes de Marzo de 2015 .INAMHI. Anuario Hidrolgico. Anuario Inamhi (2011): All.INAMHI, C. Caudales de los principales rios de la provincia de Loja. Anuario Hidrico (2013): All.Ruiz, V., & Camacho, C. G. (1983). Centrales Electricas Termosolares. Energias Renovables y Medio Ambiente.CEOTMA, Madrid.

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