Estudio de factibilidad para la construcción de una pequeña central hidroeléctrica (PCH) para el parque ecológico Juan Curí ubicado en zona rural del municipio del Paro Santander
El objetivo del siguiente trabajo de grado es establecer la viabilidad financiera para el diseño de una pequeña central hidroeléctrica que tiene como objetivo, satisfacer las necesidades energéticas del Parque Ecológico Cascadas de Juan Curí, ubicado en el departamento de Santander, Colombia. Se est...
- Autores:
-
Cadena Núñez, Juan Guillermo
López Mancilla, Juan Pablo
Flórez Basto, Juan Carlos
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2015
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
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- Acceso en línea:
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- Palabra clave:
- Ecological park
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El objetivo del siguiente trabajo de grado es establecer la viabilidad financiera para el diseño de una pequeña central hidroeléctrica que tiene como objetivo, satisfacer las necesidades energéticas del Parque Ecológico Cascadas de Juan Curí, ubicado en el departamento de Santander, Colombia. Se establecen condiciones de estudio detallado de los diferentes componentes de la pequeña central hidroeléctrica, con el fin de garantizar una correcta selección financiera. El levantamiento topográfico del terreno, la obtención de medidas para poder trazar un corte vertical y una vista superior del terreno así como los datos del caudal que presenta la cascada son necesarios para realizar los cálculos de diseño, los cuales son parte fundamental para obtener un buen desarrollo financiero. Los temas desarrollados en este trabajo, hacen referencia básicamente a las energías alternativas, la situación actual en los proyectos de generación de energía a nivel mundial y en Colombia, los estudios eléctricos y mecánicos del sistema de generación de energía eléctrica y los impactos ambientales del proyecto nos llevan a desarrollar la viabilidad financiera que desarrollan las energías limpias |
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Cadena Núñez, Juan Guillermo, López Mancilla, Juan Pablo, Flórez Basto, Juan Carlos (2015). Estudio de factibilidad para la construcción de una pequeña central hidroeléctrica (PCH) para el parque ecológico Juan Curí ubicado en zona rural del municipio del Paramo Santander. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB APUNTES PARA UN MANUAL DE DISEÑO, ESTANDARIZACIÓN Y FABRICACIÓN DE EQUIPOS PARA PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS, Volumen II, Olade. AYRES, Q. La erosión del suelo y su control. 1960. CATALOGO DE CORREAS Y POLEAS, Baldor – Maska. CATALOGO PROCABLES – cables instrumentación, control y fuerza CATÁLOGO DE TRANSMISIÓN INDUSTRIAL, Dunlop. CATALOGO WL41-520/3 SB- Rodamientos FAG. CORCHO, F. Acueductos Teoría y Diseño (Segunda ed.). Medellín, Colombia: Universidad de Medellín. 2005 CORPOEMA – UPME. Formulación de un plan de desarrollo para las fuentes no convencionales de energía en Colombia (PDFNCE) Avance 1. pág. 3-17, 2010. CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DE SANTANDER, CAS, esquema E.O.T (esquema de ordenamiento territorial), municipio del paramo Santander. CRANE COMPANY, FLOW OF FLUIDS, Tech. Paper 409, Mayo 1992. 87 DIAGNOSTICO DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL, Municipio del Páramo Santander. ENCINAS, M, P, 1975, Turbomáquinas hidráulicas: principios fundamentales, Limusa. ESCHER WYSS, Catalogo Turbinas, Abril 2012. ESSA, Electrificadora de Santander S.A E.S.P. 2012. INSTITUTO DE CIENCIAS NUCLEARES Y ENERGIAS RENOVABLES 2002 (E.Torres, G Parga) Actualizado E. Torres 2009). INSTITUTO DE HIDROLOGIA, METEREOLOGIA Y ESTUDIOS AMBIENTALES, IDEAM, Ministerio del medio ambiente y desarrollo sostenible, 2012. INTERNATIONAL ENERGY AGENCY (IEA), 2012. LA EROSION DEL SUELO Y SU CONTROL. Ayres, Q. 1960. Barcelona, Ediciones Omega S.A. 1960 MANUAL DE MINI Y MICROCENTRALES HIDRÁULICAS, Intermediate Technology Development Group, ITDG, Perú, 1994, MANUAL PARA LA EVALUACION DE LA DEMANDA, RECURSOS HIDRICOS, DISEÑO E INSTALACION DE MICROCENTRALES HIDROELECTRICAS, Centro de demostración y capacitación en energías renovables, 2010. 88 M. Beghini, L. Bertini, V. Fontanari. Evaluation of the stress–strain curve of metallic materials by spherical indentation. International journal of solids and structures 43, 2006. MECÁNICA DE FLUIDOS Y MÁQUINAS HIDRÁULICAS. MATAIX, Claudio 662 págs. Rústica. MORA NAVARRO, Diego Camilo, HURTADO LIEVANO, Jorge Mauricio. Guía de prefactibilidad de pequeñas centrales hidroeléctricas como parte de sistemas híbridos. Tesis (Ingeniero Civil). Bogotá, DC: Universidad Pontificia Javeriana, Facultad de Ingeniería, 2004. MOTT Robert L, MECANICA DE FLUIDOS APLICADA, PRENTICE HALL, 1996. ONUDI MINI HYDRO POWER STATIONS, UNIDO/OS 225, Viena 1961. ORTIZ Flores, Ramiro, Pequeñas centrales hidroeléctricas, McGraw Hill, 2001. RENEWABLE ENERGY POLICY NETWORK FOR THE 21ST CENTURY. Renewable Global Status Report. 2011. SHIGLEY, Joseph, Diseño en Ingeniería Mecánica, tercera edición, McGraw-Hill, 1983 XM COMPAÑIA DE EXPERTOS EN MERCADOS S.A E.S.P. Composición del Sistema Eléctrico Colombiano. 2012 |
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El levantamiento topográfico del terreno, la obtención de medidas para poder trazar un corte vertical y una vista superior del terreno así como los datos del caudal que presenta la cascada son necesarios para realizar los cálculos de diseño, los cuales son parte fundamental para obtener un buen desarrollo financiero. Los temas desarrollados en este trabajo, hacen referencia básicamente a las energías alternativas, la situación actual en los proyectos de generación de energía a nivel mundial y en Colombia, los estudios eléctricos y mecánicos del sistema de generación de energía eléctrica y los impactos ambientales del proyecto nos llevan a desarrollar la viabilidad financiera que desarrollan las energías limpiasINTRODUCCIÓN 13 1. GENERALIDADES 14 1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 14 1.2. JUSTIFICACIÓN 14 1.3. OBJETIVOS 15 1.3.1. General 15 1.3.2. Específicos. 16 2. MARCO TEÓRICO 17 2.1. ENERGÍAS ALTERNATIVAS 17 2.2. PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS 23 2.2.1. Clasificación de las PCH 25 2.2.2. Ventajas y desventajas de una PCH. 26 2.2.3. Esquema general de una PCH 27 2.3. ESTUDIOS TÉCNICOS EN LA ZONA DEL PROYECTO 27 2.3.1. Ubicación geográfica 27 2.3.2 Limites 28 2.3.3. Vías de acceso 28 2.4. DIMENSIÓN AMBIENTAL 29 2.4.1. Clima 29 2.4.2. Brillo Solar 30 2.4.3. Caracterización climática 30 2.4.3.1. Distribución temporal de la precipitación 31 2.4.3.2. Distribución espacial y temporal de la temperatura 31 2.5. HIDROLOGÍA 32 2.5.1. Generalidades 32 2.5.2. Subcuenca del Río Fonce 33 2.5.2.1. Quebrada La Chorrera 33 2.6. CARACTERISTISCAS CONSTRUCTIVAS DE UNA PCH 34 2.6.1. Competitividad tecnológica 34 3. METODOLOGÍA GENERAL 36 3.1. FUENTES 36 3.2. INSTITUCIONALES 37 3.3. FASES 37 3.3.1 Demanda energética. 38 3.3.2. Información topográfica. 38 3.3.3. Datos hidrológicos 38 3.3.4. Prefactibilidad 38 3.3.5. Factibilidad 38 4. DESARROLLO DEL PROYECTO 40 4.1. ESTUDIO DE DEMANDA Y POTENCIA 40 4.2. MEDICIÓN DE CAUDAL 41 4.2.1. Datos obtenidos 41 4.3. TRAZADO DEL TERRENO 42 4.4. CÁLCULOS DE DISEÑO 44 4.4.1. Dimensionamiento del canal 44 4.4.2. Dimensionamiento del desarenador 48 4.4.3. Ancho del desarenador 49 4.4.4. Longitud del desarenador 50 4.4.5. Profundidad del desarenador 51 4.4.6. Longitud de entrada del desarenador 52 4.4.7. Dimensionamiento del tanque de almacenamiento 53 4.4.7.1. Calculo de las paredes del tanque 54 4.4.7.2. Volumen del tanque almacenamiento 55 4.4.7.3. Cálculo del diámetro interior de tubería de presión 56 4.4.7.4. Altura mínima de agua sobre la tubería de presión 57 4.4.7.5. Selección de tubería de presión 59 4.4.8. Altura neta. 61 4.4.9. Potencia hidráulica 62 4.4.10.1. Rendimiento total. 62 4.4.9.2. Potencia total 64 4.5. CASA DE MÁQUINAS 65 4.6. DISEÑO TURBINA PELTON 66 4.6.1. Velocidad del inyector 66 5. CÁLCULOS ELÉCTRICOS 67 5.1. CORRIENTE DE SALIDA GENERADOR 68 5.2. SELECCIÓN DE TRANSFORMADOR DE POTENCIA 70 5.3. PERFIL DE CONSUMO ENERGETICO 71 6. ANÁLISIS FINANCIERO 72 6.1. COSTOS DIRECTOS 72 6.1.1. Diseño. 72 6.1.2. Construcción y montaje 72 6.2. COSTOS INDIRECTOS 72 6.2.1. Diseño. 72 6.2.2. Construcción y montaje 72 6.3. RETORNO DE LA INVERSIÓN 74 6.4. COSTO PROMEDIO PONDERADO DE CAPITAL (WACC: WEIGHTED AVERAGE COST OF CAPITAL). 80 6.5 ANÁLISIS DE COSTO DE OPORTUNIDAD 81 6.5.1 Retorno de la Inversión 82 7. RESULTADOS 83 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 84 BIBLIOGRAFÍA 86EspecializaciónThe aim of this work is to establish degree of financial viability for the design of a small hydroelectric plant that aims, meeting the energy needs of the Waterfalls of Juan Curi Ecological Park, located in the department of Santander, Colombia. Detailed conditions of the various components of the small hydroelectric plant, in order to ensure sound financial selection study are established. Surveying the land, obtaining measures to draw a vertical section and a top view of the terrain as well as flow data presented by the waterfall are necessary for the design calculations, which are fundamental for a good financial development. The themes developed in this work, basically refer to alternative energies, the current situation in power generation projects worldwide and in Colombia, studies electrical system and mechanical power generation and environmental impacts of the project they lead us to develop the financial viability of developing clean energyapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEstudio de factibilidad para la construcción de una pequeña central hidroeléctrica (PCH) para el parque ecológico Juan Curí ubicado en zona rural del municipio del Paro SantanderFeasibility study for the construction of a small hydroelectric plant (PCH) for the Juan Curí ecological park located in the rural area of ??the municipality of Paro SantanderEspecialista en Gerencia de Recursos EnergéticosUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaEspecialización en Gerencia de Recursos Energéticosinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEcological parkAlternative energiesHydrologyCostsPhysicomechanical EngineeringEnergy resource managementHydroelectric plantsEnergy generationResearchAnalysisIngenierías fisicomecánicasGerencia de recursos energéticosCentrales hidroeléctricasGeneración de energíaInvestigacionesAnálisisParque ecológicoEnergías alternativasHidrologíaCostosCadena Núñez, Juan Guillermo, López Mancilla, Juan Pablo, Flórez Basto, Juan Carlos (2015). Estudio de factibilidad para la construcción de una pequeña central hidroeléctrica (PCH) para el parque ecológico Juan Curí ubicado en zona rural del municipio del Paramo Santander. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABAPUNTES PARA UN MANUAL DE DISEÑO, ESTANDARIZACIÓN Y FABRICACIÓN DE EQUIPOS PARA PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS, Volumen II, Olade.AYRES, Q. La erosión del suelo y su control. 1960.CATALOGO DE CORREAS Y POLEAS, Baldor – Maska.CATALOGO PROCABLES – cables instrumentación, control y fuerzaCATÁLOGO DE TRANSMISIÓN INDUSTRIAL, Dunlop.CATALOGO WL41-520/3 SB- Rodamientos FAG.CORCHO, F. Acueductos Teoría y Diseño (Segunda ed.). Medellín, Colombia: Universidad de Medellín. 2005CORPOEMA – UPME. Formulación de un plan de desarrollo para las fuentes no convencionales de energía en Colombia (PDFNCE) Avance 1. pág. 3-17, 2010.CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DE SANTANDER, CAS, esquema E.O.T (esquema de ordenamiento territorial), municipio del paramo Santander.CRANE COMPANY, FLOW OF FLUIDS, Tech. Paper 409, Mayo 1992. 87DIAGNOSTICO DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL, Municipio del Páramo Santander.ENCINAS, M, P, 1975, Turbomáquinas hidráulicas: principios fundamentales, Limusa.ESCHER WYSS, Catalogo Turbinas, Abril 2012.ESSA, Electrificadora de Santander S.A E.S.P. 2012.INSTITUTO DE CIENCIAS NUCLEARES Y ENERGIAS RENOVABLES 2002 (E.Torres, G Parga) Actualizado E. Torres 2009).INSTITUTO DE HIDROLOGIA, METEREOLOGIA Y ESTUDIOS AMBIENTALES, IDEAM, Ministerio del medio ambiente y desarrollo sostenible, 2012.INTERNATIONAL ENERGY AGENCY (IEA), 2012.LA EROSION DEL SUELO Y SU CONTROL. Ayres, Q. 1960. Barcelona, Ediciones Omega S.A. 1960MANUAL DE MINI Y MICROCENTRALES HIDRÁULICAS, Intermediate Technology Development Group, ITDG, Perú, 1994,MANUAL PARA LA EVALUACION DE LA DEMANDA, RECURSOS HIDRICOS, DISEÑO E INSTALACION DE MICROCENTRALES HIDROELECTRICAS, Centro de demostración y capacitación en energías renovables, 2010. 88M. Beghini, L. Bertini, V. Fontanari. Evaluation of the stress–strain curve of metallic materials by spherical indentation. International journal of solids and structures 43, 2006.MECÁNICA DE FLUIDOS Y MÁQUINAS HIDRÁULICAS. MATAIX, Claudio 662 págs. Rústica.MORA NAVARRO, Diego Camilo, HURTADO LIEVANO, Jorge Mauricio. Guía de prefactibilidad de pequeñas centrales hidroeléctricas como parte de sistemas híbridos. Tesis (Ingeniero Civil). Bogotá, DC: Universidad Pontificia Javeriana, Facultad de Ingeniería, 2004.MOTT Robert L, MECANICA DE FLUIDOS APLICADA, PRENTICE HALL, 1996.ONUDI MINI HYDRO POWER STATIONS, UNIDO/OS 225, Viena 1961.ORTIZ Flores, Ramiro, Pequeñas centrales hidroeléctricas, McGraw Hill, 2001.RENEWABLE ENERGY POLICY NETWORK FOR THE 21ST CENTURY. Renewable Global Status Report. 2011.SHIGLEY, Joseph, Diseño en Ingeniería Mecánica, tercera edición, McGraw-Hill, 1983XM COMPAÑIA DE EXPERTOS EN MERCADOS S.A E.S.P. Composición del Sistema Eléctrico Colombiano. 2012ORIGINAL2015_Tesis_Juan_Guillermo_Cadena_Nuñez .pdf2015_Tesis_Juan_Guillermo_Cadena_Nuñez .pdfTesisapplication/pdf1663431https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1197/1/2015_Tesis_Juan_Guillermo_Cadena_Nu%c3%b1ez%20.pdfa505c261be4b14d29513fb21cea3f01aMD51open accessTHUMBNAIL2015_Tesis_Juan_Guillermo_Cadena_Nuñez .pdf.jpg2015_Tesis_Juan_Guillermo_Cadena_Nuñez .pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5158https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1197/2/2015_Tesis_Juan_Guillermo_Cadena_Nu%c3%b1ez%20.pdf.jpg36f26748660eb2554e36702f8f462fc8MD52open access20.500.12749/1197oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/11972021-03-16 09:40:17.596open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co |