ESTUDIO DE VIABILIDAD PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UNA MICROCENTRAL HIDROELÉCTRICA EN LA FINCA “SAN RAFAEL”

1. DANIEL STEVEN CAPERA MORALES
BRAYAN FABIAN IRREÑO PERDOMO
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS Y AGRONOMÍA
PROGRAMA TÉCNICO PROFESIONAL EN MANTENIMIENTO
ELECTRÓNICO
DICIEMBRE 2022

2. La piscicultura en la finca San Rafael, es una actividad productiva
que se ve afectada, debido a que no cuenta con un medio
óptimo para la oxigenación de los lagos, ya que, se realiza por
riego, y, cuando no hay agua, debido a que se les este haciendo
mantenimiento a los lagos o porque los lagos se hayan tapado
por fuertes lluvias se lleva a cabo de forma manual con un balde.
Siendo un método y alternativa deficientes, que no les
proporciona la oxigenación adecuada a los peces, afectando o
retrasando su desarrollo y en otros casos les causa la muerte, lo
que ocasiona baja productividad y pérdidas económicas.

3. La hidroelectricidad
es la fuente de energía
renovable más
importante del
planeta cerca del 16%
de demanda global de
electricidad La finca San Rafael tiene
entre sus afluentes el río
Vichía, el cual tiene una
caída de agua de más de
30m, siendo una fuente
potencial para la
implementación de una
microcentral hidroeléctrica.
Actualmente, las
plantas
hidroeléctricas
representan el
68% de la oferta
energética en
Colombia

4. Determinar la viabilidad de un sistema de aprovechamiento
hidroeléctrico para la Finca San Rafael, ubicada en el
corregimiento La Aurora perteneciente al municipio Cunday,
Tolima.

5. Recolectar la información necesaria sobre las microcentrales
hidroeléctricas.
Relacionar las características geográficas de la finca San Rafael con
el rio Vichía para la implementación de microcentral hidroeléctrica.
Examinar los parámetros a tener en cuenta para el diseño de la
microcentral hidroeléctrica.
Analizar la información recolectada.

6. La presente investigación se desarrolló en 3 etapas
Etapa 1. Revisión bibliografía relacionada con temas
afines al proyecto como: energías renovables y
limpias, tipos de energías renovables y limpias,
energía en Colombia, hidroeléctrica, tipos de
hidroeléctrica según su clasificación, ventajas y
desventajas.
Etapa 2. Caracterización de
la zona y diseño de la
microcentral hidroeléctrica,
teniendo en cuenta los
parámetros de diseño del
sistema hidráulico, los
parámetros de dirección del
generador al blower y la
viabilidad del proyecto
costos y presupuesto.
Etapa 3. Análisis
del proyecto de
investigación en
general,
respondiendo a la
pregunta problema y
generando las
respectivas
conclusiones.

7. Es una instalación que permite el aprovechamiento de las
masas de agua en movimiento que circulan por los ríos,
para transformarlas en energía eléctrica, utilizando turbinas
acopladas a generadores.

8. Figura 1. Central Hidroeléctrica
Fuente: Ingfocol Ltda

9. Picocentrales: capacidad instalada entre 0,5 y 5 kW.
Microcentrales: capacidad instalada entre 5 y 50 kW.
Minicentrales: capacidad instalada entre 50 y 500 kW.
Hidroeléctricas (PCH): capacidad instalada entre 500 y 20.000
kW.
Centrales hidroeléctricas (CH): capacidad instalada mayor de
20 MW.

10. Es una energía renovable, cuya fuente es prácticamente
inagotable.
Es segura, no genera residuos tóxicos, lo que la hace una energía
limpia y respetuosa con el medio ambiente.
Produce energía en función de las necesidades, es decir, su
producción es flexible. Se trata de una de las principales
diferencias con otras fuentes de energía.

11. Es estable, no depende de la lluvia para producir electricidad, ya
que existen reservas importantes de agua. La energía solar, por
ejemplo, depende directamente de la situación del cielo.
Es económica. Lo más costoso es la construcción de la central
hidroeléctrica. Si hablamos de la fuente de energía, esta se
renueva gratuitamente y no depende de las fluctuaciones del
mercado.

12. Puede afectar negativamente al medio ambiente, en lo que
respecta a la construcción de las centrales hidroeléctricas y los
cambios que genera en el ecosistema.
Las temporadas de muchas sequías pueden suponer un problema.
Es complicado encontrar el mejor lugar para sacar el máximo
partido a esta energía renovable.
Construir una central hidroeléctrica es muy costoso.

13. Figura 2. Finca San Rafael
Fuente: Imagen satelital, tomada de Google Earth.

14. Figura 3. Lagos Piscícolas
Fuente: propia

15. Figura 4. Lago Piscícola No. 1
Fuente: propia

16. Figura 5. Lago Piscícola No. 2
Fuente: propia

17. Figura 6. Ubicación del proyecto
Fuente: propia

18. Parámetros de diseño del sistema hidráulico
Parámetros de dirección del generador al blower

19. MATERIALES PARA EL SISTEMA HIDRÁULICO
MATERIALES PARA EL SISTEMA HIDRÁULICO DE LA MICROCENTRAL
HIDROELÉCTRICA
MATERIALES CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
VALOR TOTAL
Tubo PVC presión 4” X 6 m 3 $265.000 $795.000
Unión PVC presión 4” 2 $36.000 $72.000
Tee PVC presión 4” 1 $90.900 $90.900
Brida PVC 4” 4 $72.500 $290.000
Buje presión soldado 4” x 2” 1 $24.400 $24.400
Tubo PVC presión 2” 4 $71.000 $284.000
Tee presión 2” 4 $12.000 $48.000
Manguera PVC jacuzzi 2” x 15.24m 1 $350.900 $350.900
Tubo PVC presión 6” 1 $336.000 $336.000
Codo presión 6” 1 $124.300 $124.300
Soldadura PVC 1/4 2 $ 51,500 $ 103,000
Limpiador PVC 1/4 1 $ 40,500 $ 40,500
Válvula mariposa 4” 2 $324.000 $648.000
Total $3´207.000

20. MATERIALES DE OBRA CIVIL PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LAS CAJAS
DONDE ESTARÁN UBICADAS LA TURBINA GENERADORA Y LAS
VÁLVULAS DE CORTE
MATERIALES DE OBRA CIVIL PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LAS CAJAS DONDE ESTARÁN
UBICADAS LA TURBINA GENERADORA Y LAS VÁLVULAS DE CORTE
MATERIALES CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
VALOR TOTAL
Cemento Holcim 50Kg 10 $39.900 $399.000
Varilla Corrugada 3/8” 20 $14.300 $286.000
Flejes 1/4" 10 x 15cm (60 unds) 1 $62.900 $62.900
Alambre Galvanizado No. 14 x 5Kg (100m) 1 $60.000 $60.000
Total $807.900

21. MATERIALES ELÉCTRICOS
MATERIALES ELÉCTRICOS PARA EL DISEÑO DE LA MICROCENTRAL HIDROELÉCTRICA
MATERIALES CANTIDAD VALOR UNITARIO VALOR TOTAL
Turbina micro generador de energía hidroeléctrica 5KW 1 $2´110.000 $2´110.000
Gabinete plástico 600 x 400 x 220mm 1 $420.000 $420.000
Totalizador industrial trifásico 30amp 1 $110.000 $110.000
Blower de 1 Hp (bifásico 220v) 6,5amp 1 $1´350.000 $1´350.000
Cable 7 hilos calibre 10 1 $4.500 $4.500
Contador tripolar Chint 25amp 1 $45.000 $45.000
Bloque contacto Auxiliar 2na + 2nc 1 $18.000 $18.000
Rele térmico No. 2 – 25 7 – 10ª Marca Chint 1 $35.000 $35.000
Selector de muletilla metálico 3 posiciones 1 $12.000 $12.000
Testigo 22mm verde (marcha) 1 $5.000 $5.000
Testigo 22mm rojo (parada) 1 $5.000 $5.000
Señal riesgo eléctrico 18 x 12cm 1 $11.000 $11.000
Protector de voltaje a 220v 1 $120.000 $120.000
Cable eléctrico encauchetado 3 x 12 awg negro x 50m 2 $240.000 $240.000
Temporizador Semanario 220 V 1 $ 92,000 $ 92,000

22. VALOR TOTAL
VALOR TOTAL PARA LA ELABORACIÓN DE LA MICROCENTRAL
HIDROELÉCTRICA
DESCRIPCIÓN VALOR TOTAL
Materiales para el sistema hidráulico de la microcentral
hidroeléctrica
$3´207.000
Materiales de obra civil para la construcción de las cajas
donde estarán ubicadas la turbina generadora y las válvulas
de corte
$807.900
Materiales eléctricos para la microcentral hidroeléctrica $4´583.900
Total $ 8´598.800

23. La recuperación de la inversión se realiza dividiendo el
valor de la inversión ($ 8´598.800) por el valor del
consumo anual del blower ($ 2,482,200 anuales) = 3,5
años.
Es decir, que el tiempo que se necesita para recuperar
la inversión es de 3,5 años, es decir, 41 meses.

24. La viabilidad técnica para la implementación de la microcentral
hidroeléctrica de la finca San Rafael del corregimiento La Aurora del
municipio de Cunday – Tolima es factible, teniendo la capacidad de operar
(24/7), con intervalos de descanso de 1 hora, generando 21.600 kW al año.
El impacto ambiental que genera la implementación del proyecto es muy
mínimo, ya que, al ser una microcentral hidroeléctrica, la instalación,
construcción y adecuación de tuberías, cuarto de máquinas y blower
respectivamente, no afectarían tanto el ambiente, debido a que el impacto
más notorio seria la construcción del cuarto de máquinas, que necesitaría
quitar la cobertura vegetal. Es importante mencionar, que está microcentral
hidroeléctrica no necesita embalse o presa, ya que el caudal que genera el
río es lo suficientemente fuerte.

25. La incorporación de la microcentral hidroeléctrica y el blower, al proceso
productivo de los lagos piscícolas, garantiza la oxigenación optima de los
mismos, lo que evitaría la muerte de los peces y les proporcionaría las
condiciones adecuadas para que tengan un buen desarrollo.
Según el estudio de viabilidad costo y presupuesto, para llevar a cabo la
implementación de la microcentral hidroeléctrica en la finca San Rafael, se
necesita una inversión de $ 8´598.800 pesos colombianos, teniendo en
cuenta los materiales para el sistema hidráulico de la microcentral
hidroeléctrica, los materiales de obra civil para la construcción de las cajas
donde estarán ubicadas la turbina generadora y las válvulas de corte, y, los
materiales eléctricos que requiere el proyecto.

26. Aunque los costos de implementación del proyecto son elevados, la
recuperación de la inversión se realizaría a mediano plazo en
aproximadamente 41 meses (3 años y 5 meses). Sin tener en cuenta de la
posibilidad a futuro de que la microcentral suministre energía eléctrica a la
finca, reduciendo el tiempo de recuperación.
Lo anterior, responde satisfactoriamente a la pregunta problema del
presente proyecto, ya que, la construcción de una microcentral
hidroeléctrica en la finca San Rafael podrá mejorar la productividad en los
cultivos piscicolas, al ser la fuente constante de energía eléctrica que
necesita el blower, para poder oxigenar de forma óptima los lagos
piscícolas. Dicha acción evitará que los peces se mueran y les
proporcionaran las condiciones óptimas para su desarrollo, mejorado la
productividad que se tiene actualmente.

27. Por otro lado, la generación de energía renovable y limpia de la
microcentral hidroeléctrica de la finca, brinda la posibilidad a
largo plazo de abastecer de energía a la finca en general,
disminuyendo así, el costo económico que asume
mensualmente con la empresa que le proporciona actualmente
la energía eléctrica, la cual suele, ser costosa y de forma
intermitente y mejorando con ello, la calidad de vida de las
personas que viven en ella.

28. CASTELLANO, Jaime y TORRENT, Marcel. Centrales eléctricas microhidráulicas: aplicación en
una zona rural subdesarrollada. Página inicial de UPCommons [En línea]. (2014). [Consultado el
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