Propuesta para instalar un parque Eólico en Durango

1. Práctica individual con evaluación entre compañeros:
Propuesta para instalar un parque eólico en Durango.
CURSO: Smart Grid: fundamentos técnicos.
Tema 2: Energía eólica en una red inteligente.
Aprendiz
Carlos Rodríguez Cortez
2018

2. 2
Introducción
De acuerdo a la guía, el objetivo de la práctica individual con evaluación entre
compañeros es la de realizar una evaluación del entorno en el que se desea
realizar un proyecto sobre energía renovable, debido a que existen ciertas
características que se deben tomar en cuenta antes de decidir si un proyecto es
viable o no
Desarrollo
Realizar una propuesta que justifique y promueva la inversión de energía
renovable en México.
México es un país con un gran potencial para la generación de energía renovable,
por lo que un grupo de inversionistas te asignó un presupuesto para instalar un
parque eólico en alguna zona del territorio nacional.
Debido a esto, te solicitaron presentar una propuesta donde justifiques las
principales ventajas de instalar el parque en la zona de tu elección. En esta
propuesta se debe de considerar la selección de los aerogeneradores que
utilizarías, así como el punto geográfico donde se instalaría el parque
A continuación se presentan los resultados del análisis de la descripción de la
zona donde se propone instalar el parque Eólico, la ubicación geográfica donde se
ubicará y las comunidades cercanas, sus características, la disposición de los
recursos energéticos imperantes en la zona, y la propuesta de recurso sostenible,
que conlleven a apoyar la labor de convencimiento con el grupo de inversionistas.
1.- Ubicación de la región de México seleccionada para la instalación:
La región que comprende la zona de la comunidad seleccionada, que es en el
municipio de Canatlán en el estado de Durango, se encuentra inmersa en la región
central del estado de Durango, específicamente en los municipios de Canatlán y la
parte Noreste del municipio de Durango. El municipio de Canatlán limita al norte
con los municipios de Nuevo Ideal y Santiago Papasquiaro; al sur y sureste con el
municipio de Durango; al este con los municipios de San Juan del Río, Coneto de
Comonfort y Pánuco de Coronado; oeste y suroeste con el municipio de San
Dimas, mientras que el municipio de Durango limita al norte con los municipios de
Canatlán y Pánuco de Coronado; al noroeste con el de Guadalupe Victoria; al sur
con el de Pueblo Nuevo y Mezquital; al este con Nombre de Dios y Poanas, y al
oeste con los municipios de Pueblo Nuevo y San Dimas. Como referencia de la
localización de ambos municipios, ver el mapa 1.

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Mapa 1: Mapa estatal, división municipal
El municipio de Canatlán tiene una extensión territorial de 3,510.36 km2 que
representan el 2.9 % de la superficie total del estado. Por otra parte, el municipio
de Durango posee un territorio con una superficie de 9,259.71 km2, representando
el 7.65% de la superficie territorial del estado.
La mayor parte del municipio tiene un clima semifrío; la temperatura media anual
es de los 15.4°C y una precipitación anual media de 550 milímetros, con un
régimen de lluvias de junio a septiembre. El promedio de días con heladas al año
es de 60.4, presentándose la primera helada en octubre y la última en abril.
El municipio está constituido por terrenos del periodo cretáceo, de las erupciones
terciarias formadas por andecitas, rhyolitas y diovitas: notables son las
manifestaciones de la actividad volcánica en el periodo cuaternario, una inmensa
capa de lavas basálticas sin solución de continuidad.
El municipio presenta una inmejorable calidad de suelos que permiten la
explotación del manzano. La tendencia de la tierra presenta varias modalidades,
destacándose la pequeña propiedad, siguiéndole en orden de importancia la ejidal
y la comunal.
El territorio abarca parte de la Sierra Madre Occidental:
Sierra de Cacaria; Sierra de Magdalena; Sierra del Consuelo (2,750 m); Sierra el
Epazote (3,000 m); Sierra de El Durangueño (2,700 m); Sierra de la Silla; Sierra
de Santa Isabel; El Valle de Cacaria; Parte del Valle de Guatimapé

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2.- Dimensiones de la región que se utilizaría para la instalación:
Se propone realizar la instalación en la parte alta de la sierra de los predios de “El
Durangueño” (marcado en rojo en el mapa 3) en un área denominada "área
Núcleo", la cual abarcaría tres ejidos de la municipalidad de Canatlán. El polígono
del área núcleo (marcado en rojo en el mapa 2) abarcaría 2,000 hectáreas de
extensión
Mapa 2: Polígono del área núcleo (Instalación del parque Eólico)
Mapa 3: Área Núcleo (en rojo) en la parte occidental de la sierra "el Durangueño"

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3.- Velocidad del viento en la región seleccionada:
Esta sección trata sobre el vector de viento promedio por hora del área ancha
(velocidad y dirección) a 10 metros sobre el suelo. El viento de cierta ubicación
depende en gran medida de la topografía local y de otros factores; y la velocidad
instantánea y dirección del viento varían más ampliamente que los promedios por
hora.
La velocidad promedio del viento por hora en Canatlán tiene variaciones
estacionales leves en el transcurso del año. La parte más ventosa del año dura 5,2
meses, del 10 de diciembre al 16 de mayo, con velocidades promedio del viento
de más de 11,3 kilómetros por hora. El día más ventoso del año en el 19 de
marzo, con una velocidad promedio del viento de 13,6 kilómetros por hora. El
tiempo más calmado del año dura 6,8 meses, del 16 de mayo al 10 de diciembre.
El día más calmado del año es el 11 de octubre, con una velocidad promedio del
viento de 9,1 kilómetros por hora.
Fig.1: El promedio de la velocidad media del viento por hora (línea gris oscuro), con las bandas de
percentil 25º a 75º y 10º a 90º.
La dirección predominante promedio por hora del viento en Canatlán varía durante
el año. El viento con más frecuencia viene del este durante 4,9 meses, del 3 de
junio al 30 de octubre, con un porcentaje máximo del 70 % en 25 de agosto. El
viento con más frecuencia viene del oeste durante 7,1 meses, del 30 de octubre al
3 de junio, con un porcentaje máximo del 49 % en 1 de enero.

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Fig.2: El porcentaje de horas en las que la dirección media del viento viene de cada uno de los
cuatro puntos cardinales (norte, este, sur y oeste), excluidas las horas en que la velocidad media
del viento es menos de 2 km/h. Las áreas de colores claros en los límites son el porcentaje de
horas que pasa en las direcciones intermedias implícitas (noreste, sureste, suroeste y noroeste).
4.- Determinar si ya existe un parque eólico en esa región:
De acuerdo a datos de la AMDEE (Asociación Mexicana De Energía Eólica), aún
no existe un parque eólico en el estado de Durango. De acuerdo a la Fig. 3, el
parque eólico más cercano es el que está instalado en el estado de Zacatecas:
Fig.3: Parque Eólicos previstos o instalados al 2018

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5.- Indicar las distancias del parque existente, así como de las comunidades
más cercanas:
Como se mencionó anteriormente, en el estado de Durango no existe hasta la
fecha algún parque eólico; El parque eólico más cercano se encuentra en el
estado de Zacatecas, el cual está a una distancia aproximada de 355 kilómetros.
Fig.4: Distancia entre Durango y Zacatecas
Las comunidades más cercanas al área núcleo del proyecto (polígono de 2,000
hectáreas), son las siguientes:
Se deberá de realizar un estudio de impacto social en dichas comunidades, para
disminuir los impactos negativos que pudiera tener el proyecto (comunidades
indígenas, tenencia de la tierra, desplazamientos de población, etc.) y favorecer
aquellos impactos positivos (creación de fuentes de empleo, mejoramiento de la
infraestructura, etc.).
TOTAL INDIGENA
Bruno Martínez 756 0 0% No está en el catalogo No está en el catalogo Bajo
Venustiano Carranza 1259 1 0.08% Loc. con menos de 40% pobl. indígena dispersa Medio
Cd. Canatlán 11495 67 0.58% Loc. con menos de 40% pobl. indígena dispersa Bajo
San José de Gracia 1256 5 0.40% Loc. con menos de 40% pobl. indígena dispersa Bajo
Gral. Martín López 892 5 0.56% Loc. con menos de 40% pobl. indígena dispersa Bajo
Nogales 397 0 0% No está en el catalogo No está en el catalogo Bajo
J. Guadalupe Aguilera 1719 4 0.23% Loc. con menos de 40% pobl. indígena dispersa Bajo
Nicolás Bravo 1253 7 0.56% Loc. con menos de 40% pobl. indígena dispersa Bajo
Benjamín Aranda 332 2 0.60% Loc. con menos de 40% pobl. indígena dispersa Bajo
Veintidós de Mayo 258 0 0% No está en el catalogo No está en el catalogo Bajo
La Luz 545 0 0% No está en el catalogo No está en el catalogo
San Diego de Alcalá 266 2 0.75% Loc. con menos de 40% pobl. indígena dispersa Medio
Cieneguitas Canatlán 56 0 0.00% No está en el catalogo No está en el catalogo
TIPO DE MUNICIPIO
GRADO DE
MARGINACION
Canatlán
%
POBLACIONMUNICI
PIO
LOCALIDAD TIPO DE LOCALIDAD

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Como se puede ver en el mapa No. 4, las comunidades mencionadas en la tabla
anterior se encuentran ubicadas a una distancia que comprende un radio de 30 a
50 kilómetros del área de instalación de los aerogeneradores, por lo que no se ven
impactadas por algún riesgo ambiental (ruido, contaminación ambiental, etc.).
Mapa 4: Ubicación de comunidades más cercanas al área núcleo del proyecto eólico
6.- Indicar la capacidad de los aerogeneradores seleccionados:
a) Componentes de un aerogenerador
Un aerogenerador es un equipo que convierte la energía cinética del viento en
energía mecánica a través del movimiento de las aspas y esta energía mecánica
en energía eléctrica. Los principales componentes de un aerogenerador son los
siguientes:
Góndola. Es el recinto donde se ubica la caja de velocidad, generador,
transformador, equipamiento orientador y servicios de comunicación.
Aspas o palas de rotor. Las palas de rotor están fabricadas con los siguientes
materiales: un núcleo de madera de balsa recubierto con varias capas de fibra de
vidrio y, en las zonas más tensionadas, con fibra de carbono. Su tamaño es de 40
metros de largo.
Rotor. Sistema de rotación compuesto por un cubo con el eje que sostiene las
palas.

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Equipamiento orientador. Este mecanismo permite que el rotor esté
perpendicular a la dirección del viento cuando está en funcionamiento y paralelo a
la dirección del viento cuando el mismo es de gran intensidad; esto se logra a
través de motores eléctricos y caja reductoras. La información necesaria para la
orientación la proporciona la estación de medida de velocidad y direccionamiento
del viento incorporada sobre la góndola.
Torres. Las torres son tronco-cónicas (con el fin de aumentar su resistencia), de
acero, compuestas por secciones de entre 20 y 30 metros, bridadas en los
extremos. Las secciones se unen con pernos en el lugar de emplazamiento. El
diámetro y altura varía según la potencia del aerogenerador.
b) Características de los equipos a instalar
Los aerogeneradores son equipos de eje horizontal, con rotores tripala a
barlovento.
Origen: España
Frecuencia nominal: 60 Hz

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Potencia nominal: 2 MW
N° de aerogeneradores: 40
Potencia total: 80 MW
Diámetro del rotor: 80 m
Velocidad de giro nominal: 16,7 rpm
Número de palas: 3
Longitud de palas: 40 m
Altura de las torres: 67 m
Distancia mínima entre torres: 240 m (equivalente a 3 diámetros de rotor)
Tensión de generación: 690V
Tensión de salida nominal entre: 31,5 kV
Factor de planta neto esperado: 35 %.
La propuesta del parque eólico, es la de realizar la instalación de 40
aerogeneradores de 2 MW de capacidad individual dentro del área núcleo del
proyecto, totalizando una capacidad de 80 MW (mega watts).
El parque eólico estará ubicado en la ladera Occidental de la Sierra El
Durangueño, en un terreno inclinado que se modifica altitudinalmente a medida
que se aleja de la base de y donde la velocidad del viento varía de 8.0 m/seg en
el lado oeste del parque a 8.7 m/seg en el mástil ubicado en el sector este (más
cerca de la punta de la cordillera) del parque. El diseño de la disposición y la
distancia entre aerogeneradores procura obtener el mejor provecho de la
topografía y recurso eólico ya que las filas están distribuidas considerando la
proximidad a la ladera de la cordillera y las partes más altas de la sierra. La
propuesta están basadas en la disponibilidad de tierra y en un mínimo de distancia
entre los aerogeneradores.
En el Mapa No.5 se presenta el diseño de distribución de los aerogeneradores y
caminos del parque eólico para generar 80 MW. Estos contienen la ubicación y
distribución espacial de los aerogeneradores.

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Mapa 5: Ubicación y distanciamiento de los aerogeneradores
7.- Determinar si existe un acceso de acuerdo a las dimensiones de los
aerogeneradores seleccionados:
Debido a que el proyecto se llevaría a cabo en la parte alta de la sierra de los
predios de “El Durangueño”, actualmente no hay caminos adecuados para el paso
de maquinaria, de los tramos largos de las palas, de las torres de los generadores
eólicos y para instalar la línea de transmisión de la energía eléctrica generada
hacia la subestación eléctrica cercana. Para ello se requiere establecer una
servidumbre de paso de los ejidos de Nicolás Bravo, 22 de Mayo y Benjamín
Aranda. La línea de servidumbre de paso para el camino y la línea de transmisión
de energía eléctrica, se muestra en la línea de color amarillo en el mapa 6.
Mapa No. 6: Servidumbre de paso para camino y línea de transmisión

12. 8.- Tipo de conexión a utilizar
De acuerdo a la
Energía), en cuan
distribución estable
Canatlán, se tiene u
lo que el parque eó
de dicha red.
Fig.4: Red
9.- Normas determinadas para su instalación
A continuación se me
consulta:
Marco Regulatorio CRE
1) Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE)
http://www.cre.gob.mx/documento/46.pdf
2) Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financi
de la Transición Energética (LAERFTE)
http://www.cre.gob.mx/documento/1523.pdf
3) Reglamento de la LSPEE
http://www.cre.gob.mx/documento/47.pdf
4) Reforma al Reglamento de la LSPEE, 25 de julio de 1997
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Tipo de conexión a utilizar:
información del CENACE (Centro Nacional de Control de
nto al sistema eléctrico nacional, la
ecida en la zona del noreste de los mu
una red de transmisión de 230 kV (línea r
ólico deberá ser interconectado a la sub
d de transmisión de 230 kV a interconectar con e
(fuente: CENACE)
Normas determinadas para su instalación:
A continuación se menciona el marco regulatorio y los enlaces respectivos para su
Marco Regulatorio CRE
Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE)
http://www.cre.gob.mx/documento/46.pdf
Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financi
de la Transición Energética (LAERFTE)
http://www.cre.gob.mx/documento/1523.pdf
Reglamento de la LSPEE
http://www.cre.gob.mx/documento/47.pdf
Reforma al Reglamento de la LSPEE, 25 de julio de 1997
Centro Nacional de Control de
red de transmisión y
unicipios de Durango y
roja de la Figura 4), por
bestación mas cercana
el parque eólico
nciona el marco regulatorio y los enlaces respectivos para su
Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE)
Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento
Reforma al Reglamento de la LSPEE, 25 de julio de 1997

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http://www.cre.gob.mx/documento/48.pdf
5) Reglamento de la LAERFTE
http://www.cre.gob.mx/documento/1570.pdf
6) Reglas Generales de Interconexión al Sistema Eléctrico Nacional para
Energías Renovables y Cogeneración Eficiente
http://www.cre.gob.mx/articulo.aspx?id=396
7) Directrices para los Modelos de Contrato entre el Suministrador y
Generadores Renovables
http://www.cre.gob.mx/documento/1785.pdf
8) Disposiciones Generales para Regular el Acceso de Nuevos Proyectos de
Generación de Energía Eléctrica con Energías
http://www.cre.gob.mx/articulo.aspx?id=346
9) Contrato de Interconexión y Convenio para el Servicio de Transmisión
a. Metodología para la Determinación de los Cargos correspondientes a los
Servicios de Transmisión que preste el Suministrador a los Permisionarios con
Centrales de Energía Eléctrica con Fuente de Energía Renovable o Cogeneración
Eficiente
http://www.cre.gob.mx/documento/1327.pdf
b. Contrato de Interconexión para Centrales de Generación de Energía
Eléctrica con Energía Renovable o Cogeneración Eficiente.
http://www.cre.gob.mx/documento/1328.pdf
c. Convenio para el Servicio de Transmisión de Energía Eléctrica para Fuente
de Energía
http://www.cre.gob.mx/documento/1329.pdf
d. Anexo IB-RC
http://www.cre.gob.mx/documento/1330.pdf
e. Anexo TB-RC

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http://www.cre.gob.mx/documento/1757.pdf
f. Anexo F-RC
http://www.cre.gob.mx/documento/1331.pdf
REGLAMENTO CFE
10) POISE 2007-2016
http://www.cfe.gob.mx/ConoceCFE/1_AcercadeCFE/Lists/POISE%20docume
ntos/Attachments/6/POISE20072016jun.pdf
11) POISE 2014 2028
CENACE
12) Criterios de Interconexión
13) Estatuto Orgánico de CENACE
10.- Cantidad total de generación de electricidad:
Después de tomar la decisión de dónde ubicar el aerogenerador, y estimada la
disponibilidad del viento, el paso siguiente consiste en determinar la cantidad de
energía que el aerogenerador puede generar, para entonces saber si satisface las
necesidades energéticas que se plantean. Un procedimiento sencillo es el
conocido como el «método del área de barrido».
Este es un método con el cual, con rapidez, se puede calcular la energía anual
producida (EAP) por un aerogenerador.
1. Determinar la densidad de potencia (P/A) en watt por metro cuadrado del área
de barrido del rotor (W/m2), en el sitio y a la altura del eje del aerogenerador que
se prevé instalar.
2. Calcular el área de barrido (A) del rotor del aerogenerador en metros cuadrados
(m2).
3. Asumir un valor adecuado del factor de planta del sistema eólico
(adimensional). Este rendimiento, o eficiencia total, incluye la eficiencia del rotor, la
de la transmisión mecánica (en caso de que exista) y la del generador.
De esta forma, la energía anual producida (EAP) en kWh/año, se determina por la
fórmula siguiente:

15. 15
EAP = (P/A) x (A) x (FP) x (8 760 h/año) / (1x109
W/GW)
Donde:
(P/A) Densidad de potencia
(A) Área de barrido del rotor
(FP) Factor de Planta (adimensional)
Entonces, la energía anual producida por 1 generador eólico de los propuestos
para el proyecto y tomando los datos de los puntos anteriores, es:
EAP = (73.3 W/m2 * 5026.5 m2 * 35% * 8760 horas/año) / 1x109
W/GW =
EAP = 1.13 GWh/año por Aerogenerador.
Para todo el parque eólico = 1.13 GWh/año * 40 aerogeneradores = 45.2 GWh/año
11.- Costo total de la inversión:
El total de las inversiones en el parque eólico es de USD$ 103, 038,105.25
(Dólares Americanos), los cuales se detallan en el cuadro a continuación:
Concepto Monto (US$)
Costo de las turbinas 53,750,000.00$
Transporte 5,625,000.00$
Gastos y honorarios de importación 268,750.00$
Inicio y supervisión de la construcción 3,000,000.00$
Instalación de turbinas 5,000,000.00$
Transformadores 2,500,000.00$
Subestación principal 12,000,000.00$
Obras civiles 3,500,000.00$
Torres meteorológicas 150,000.00$
O&M instalación 500,000.00$
Ingeniería 650,000.00$
Costos del desarrollo 1,000,000.00$
Capital y deuda exploraciones 100,000.00$
Honorarios por financiamiento 2,260,537.50$
Intereses durante la construcción 4,121,630.25$
Honorarios desarrollador 4,347,187.50$
Manejo de permisos 350,000.00$
Gastos legales 1,500,000.00$
Misceláneos y contingencias 2,415,000.00$
Total de la inversión 103,038,105.25$