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Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Mecánica

“Caracterización de los recursos energéticos de las regiones del Maule y Bío – Bío”

Seminario de Título presentado en conformidad a los requisitos para obtener el título de Ingeniero de Ejecución en Mecánica.

Profesor Guía: Sr. Osvaldo Amigo Riquelme

Daniela Mafalda Condell Muñoz Michael Alfredo Pereira Pereira

Año 2014

Universidad del Bío-Bío. Sistema de Bibliotecas - Chile

ÍNDICE

Resumen ..................................................................................................................... 1

Introducción ................................................................................................................. 2

Objetivos ..................................................................................................................... 4

CAPITULO 1: Antecedentes........................................................................................ 5

1.1 Generación de electricidad ................................................................................... 6

1.2 Los sistemas eléctricos de Chile .......................................................................... 6

1.3 Tipos de energías existentes en las regiones del Maule y Bío - Bío ..................... 7

1.3.1 Energía hidroeléctrica:........................................................................................ 7

1.3.2 Centrales hidroeléctricas existentes en las regiones VII Y VIII. .......................... 8

1.3.3 Centrales termoeléctricas. ............................................................................... 10

1.3.4 Centrales termoeléctricas existentes en las regiones VII Y VIII. ...................... 11

1.4 Potencial del recurso eólico en Chile ................................................................. 12

1.5 Potencial de energía hídrica en Chile. ................................................................ 13

1.6 Potencial de energía solar en Chile. ................................................................... 13

1.7 Evolución de los precios de la energía en Chile. ................................................ 14

1.7.1 Precio de un nudo de energía. ........................................................................ 15

CAPITULO 2: Recursos disponibles en las regiones a estudiar ............................... 16

2.1 Situación nacional recursos solares ................................................................... 17

2.1.1 Radiación solar en Chile .................................................................................. 18

2.1.2 Potencial de radiación solar en Chile por regiones. ........................................ 18

2.1.3 Radiación en distintos desiertos del mundo .................................................... 19

2.2 Nuestra realidad hídrica ..................................................................................... 20


2.3 Situación nacional sobre recursos eólicos. ......................................................... 22

2.3.1 Energía eólica en las regiones ........................................................................ 22

2.3.2 Parque eólico Negrete - Cuel .......................................................................... 22

2.4 Potencial ERNC en Chile ................................................................................... 24

CAPITULO 3: Estudio geográfico de posibilidades de energía ................................. 25

3.1 Análisis Geográfico ............................................................................................ 26

3.1.1 Región del Biobío ............................................................................................ 26

3.1.2 Región del Maule ............................................................................................ 28

3.2 Generación hidráulica pais v/s region del Bío - Bío ............................................. 28

3.3 Generación Hidráulica: Participación por región periodo 2012 ........................... 32

CAPITULO 4: Determinación de recursos energéticos y análisis de posibles

utilizaciones .............................................................................................................. 33

4.1 Recursos Hídricos y posibles utilizaciones. ........................................................ 34

4.2 Tipos de centrales posibles: ............................................................................... 37

4.2.1 Centrales hidroeléctricas de pasada. .............................................................. 37

4.2.2 Centrales hidroeléctricas con embalse de reserva. ......................................... 37

4.2.3 Centrales hidroeléctricas de bombeo .............................................................. 38

4.3 Recursos solares y posibles utilizaciones. ......................................................... 39

4.3.1 Energía solar fotovoltaica ................................................................................ 40

4.3.2 Energía solar fototérmica ................................................................................ 41

4.3.3 Energía solar termoeléctrica ............................................................................ 42

4.4 Recursos eólicos ................................................................................................ 43

4. 5 La energía en el viento: densidad del aire y área de barrido del

rotor ........................................................................................................................... 44


CAPITULO 5: Agua .................................................................................................. 47

5.1 Importancia del agua en el planeta .................................................................... 48

5.1.1 ¿Qué tan importante es el agua para las industrias? ....................................... 49

5.2 Usos del agua directos e indirectos .................................................................... 50

5.2.1 Diferentes usos del agua ................................................................................. 50

5.3 Tipos de agua ..................................................................................................... 52

CAPITULO 6: Posibles centrales generadoras ........................................................ 55

6.1 Centrales de energía. ......................................................................................... 56

6.2 Tipos de centrales de energía. ........................................................................... 56

6.3 Centrales hidroeléctricas .................................................................................... 56

6.3.1 Tipos de centrales hidroeléctricas. .................................................................. 57

6.3.2 Las turbinas hidráulicas las podemos clasificar en dos grupos: ...................... 58

6.4 Centrales eólicas. ............................................................................................... 61

6.4.1 Tipos de aerogeneradores. ................................................................................ 63

6.5 Centrales solares. .............................................................................................. 64

6.5.1 Energía solar térmica ........................................................................................ 64

6.5.2 Energía solar fotovoltaica .................................................................................. 65

6.5.3 ¿Qué es una central solar? .............................................................................. 66


CAPITULO 7: Cálculos y estimaciones ..................................................................... 67

7.1 Energía solar ....................................................................................................... 68

7.1.1 Potencial para generar energía eléctrica a través de radiación solar. .............. 68

7.1.2 Cálculo de parque solar para Concepción. ...................................................... 71

7.2 Energía Eólica .................................................................................................... 74

7.2.1 Factor Betz ...................................................................................................... 75

7.2.2 Obtención de energía de un flujo de aire. ........................................................ 76

7.2.3 Tabla de resultado del estudio de potenciales eólicos para la generación de

energía ...................................................................................................................... 77

7.2.4 Cálculo de un parque eólico en Faro Carranza Constitución .......................... 78

7.2.5 Cálculo de un parque eólico en María Dolores Los Ángeles. .......................... 79

7.3 Energía hídrica .................................................................................................... 80

7.3.1 Análisis cuantitativo de potenciales hídricos ................................................... 80

7.3.2 Analizaremos los casos especiales en los cuales obtendremos la mayor

cantidad de energía. .................................................................................................. 83

7.3.4 Propuestas de posibles tipos de centrales ...................................................... 96

7.3.5 Tabla de Caudales medidos en meses ........................................................... 97

7.3.6 Análisis para definir tipo de central y tipo de turbina en los ríos en estudio. . 101

Conclusiones ........................................................................................................... 114

Bibliografía .............................................................................................................. 116

Anexos .................................................................................................................... 117


1

Resumen

En el siguiente Seminario de Titulo se presenta un estudio e investigación respecto

de los recursos energéticos existentes en dos regiones del país, la Región del Maule

y la Región del Bío – Bío de acuerdo a sus potenciales geográficos.

Se realiza un estudio de las diferentes fuentes de generación energética que se

utilizan hoy en día en dichas zonas.

Se apreciarán los problemas energéticos que enfrenta hoy el país, sus posibles

alternativas de solución y la estrategia a utilizar de acuerdo a lo planteado por el

gobierno en base a cubrir un porcentaje de la matriz de energía con Energías

Renovables No Convencionales (ERNC) como son la solar, eólica e hídrica.

Como tema tangencial, se estudian los tipos de recursos de agua existentes, sus

usos e importancia.

Se cuantificará, en forma preliminar la cantidad de energía disponible y la que se

podrían obtener a través de ERNC (gracias a los recursos de radiación solar,

potenciales eólicos y recursos hídricos con los que contamos).

Además, se presentan la posible ubicación de centrales generadoras y sus

capacidades.


2

Introducción

Se sabe que Chile se enfrenta al desafío de contar con recursos energéticos

suficientes y competitivos para solucionar los problemas de energía actuales y

alcanzar el anhelado desarrollo en las próximas décadas. Para ello, es necesario

plantear el tema energético como necesidad País.

La tarea es gigantesca al considerar los altos precios de la energía y el precio

de la electricidad actual. Es más, nuestro país tiene uno de los precios para la

energía eléctrica más altos de América Latina, superiores al promedio del resto de

países de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos),

lo que le resta competitividad.

Debemos partir por preguntarnos, ¿Qué energía queremos? Si bien es

indudable que el país requiere más energía, requiere de energías que además sean

limpias y renovables, que además se encuentra en abundancia en el país, como es

la generación hídrica y las ERNC.

Las necesidades energéticas que tiene Chile, llevan el debate nuevamente la

creación de nuevas fuentes de energía, eso sumado a los altos índices de

contaminación existentes y a la ausencia de la implementación de energías

renovables.

Por otra parte, no podemos prescindir de la energía térmica que permite

contar con energía estable y segura para al suministro.

A pesar de que todo el tema energético es un problema país, se hará un

estudio para dar a conocer el potencial energético de las regiones del Maule y del

Bio – Bio.


3

En el presente trabajo se darán a conocer las diversas energías existen en las

ya mencionadas regiones, con el objeto de conocer las formas gracias a las cuales

hoy en día logramos obtener la energía que utilizamos diariamente y a su vez

cuantificarlas.

Además, se analizará la geografía de las regiones para determinar las

distintas posibilidades energéticas que se pudiesen aprovechar según sus tipos de

geografías, principalmente se verán caudales y alturas de los ríos, potenciales de

radiación solar y potenciales eólicos.

También se deberá considerar los tipos de centrales generadoras que se

podrían utilizar en cada uno de los casos a estudiar, cuáles serían más convenientes

según los tipos de geografías y ubicación.

En la medida que nuestro país crece, mayor energía requiere, produciéndose

un natural acoplamiento entre economía y energía. El desafío que hoy se presenta

en Chile es contar con los recursos energéticos suficientes para apoyar este

desarrollo.

Es muy importante que nuestro país desarrolle una matriz energética

diversificada y que se desarrolle sobre la base de los recursos energéticos con los

que se cuenta.


4

Objetivos

Objetivo general:

• Identificar los recursos energéticos de las regiones del Maule y Bío – Bío. • Cuantificar preliminarmente el potencial energético.

Objetivos específicos:

• Recopilar antecedentes acerca de los tipos de energías disponibles a objeto de cuantificarlas.

• Realizar un análisis geográfico, identificando los recursos hídricos.

• Analizar y cuantificar el potencial de radiación solar.

• Identificar el potencial energético (hidráulico y eólico) de las regiones a estudiar.

• Evaluar la aplicabilidad de los distintos tipos de generaciones de energía eléctrica.


5

CAPITULO 1

ANTECEDENTES


6

1.1 Generación de electricidad.

En Chile el principal recurso de generación de energía eléctrica es el hidráulico,

seguido por los combustibles de origen fósil, principalmente carbón, en centrales

termoeléctricas.

Las centrales hidroeléctricas se caracterizan por su alta disponibilidad y bajo costo

de operación, en tanto que las termoeléctricas requieren de un costo de operación

mucho más elevado en comparación con las anteriores.

En cuanto a las centrales hidroeléctricas generan aproximadamente el 70% del

suministro eléctrico del país.

1.2 Los sistemas eléctricos de Chile. Existen en Chile cuatro sistemas eléctricos interconectados.

• Sistema Interconectado del Norte Grande (SING), que comprende el territorio

entre las ciudades de Arica y Antofagasta con un 28.06% de la capacidad

instalada en el país.

• Sistema Interconectado Central (SIC), se extiende entre las localidades de

Taltal y Chiloé con un 71.03% de la capacidad instalada en el país.

• Sistema de Aysén que atiende el consumo de la Región con un 0.29% de la

capacidad instalada.

• Sistema de Magallanes, que abastece la Región con un 0.62% de la

capacidad instalada en el país.


7

1.3 Tipos de energías existentes en las regiones del Maule y Bío – Bío.

1.3.1 Energía hidroeléctrica:

Es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial

de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía

verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla,

en caso contrario es considerada solo una forma de energía renovable.

Se puede transformar a muy diferentes escalas, Existen desde hace siglos

pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río, con una pequeña presa,

mueve una rueda de palas y genera un movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos

rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las centrales

hidroeléctricas de presas, aunque estas últimas no son consideradas formas de

energía verde por el alto impacto ambiental que producen.

Figura 1.2

Figura 1.1Central de embalse Figura 1.2


8

1.3.2 Centrales hidroeléctricas existentes en las regiones VII Y VIII.

Tabla 1.1

Región Nombre Tipo de

central

Tipo de

turbina

Cantidad de

turbinas

Capacidad

instalada (MW)

VII Hidroeléctrica

Cipreses Embalse Pelton 3 106

VII Hidroeléctrica

Colbún Embalse Francis 2 400

VII Hidroeléctrica

Curillinque Pasada Francis 1 89

VII Hidroeléctrica

Isla Pasada Francis 2 70

VII Hidroeléctrica

Loma Alta Pasada Francis 1 40

VII Hidroeléctrica

Machicura Embalse Kaplán 2 90

VII Hidroeléctrica

Pehuenche Embalse Francis 2 566

VII Hidroeléctrica

San Ignacio Pasada Kaplán 1 37

VIII Hidroeléctrica

Abanico Pasada Francis 6 136


Antuco Pasada Francis 2 320


Mampil Pasada Francis 2 49


Pangue Embalse Francis 2 467


Peuchén Pasada Francis 2 77


9


Rucúe Pasada Francis 2 170


El Toro Embalse Pelton 4 450


Ralco Embalse Francis 2 690

Figura 1.3 Central Hidroeléctrica Cipreses


10

1.3.3 Centrales termoeléctricas.

Son fuentes generadoras de energía eléctrica que funcionan mediante la

combustión de carbón, petróleo o gas natural. Sin importar mayormente cual sea el

tipo de combustible utilizado el funcionamiento es casi el mismo, salvo por pequeñas

diferencias en el tratamiento previo del combustible al ingresar a la caldera.

Figura 1.4 Central termoeléctrica

Figura 1.5 Central termoeléctrica


11

1.3.4 Centrales termoeléctricas existentes en las regiones VII Y VIII.

Tabla 1.2

Región Nombre Empresa

Capacidad

instalada

(MW )

Turbina a base

de:

Numero

de

turbinas

VII Termoeléctrica

Celco

ARAUCO GENERACIÓN

S.A 13

Licor negro, biomasa,

petróleo diesel nro. 6

2

VII Termoeléctrica

Constitución ENERGÍA VERDE

S.A. 10

Desechos forestales

1

VIII Termoeléctrica

Arauco

ARAUCO GENERACIÓN

S.A 15

Licor negro, biomasa,

petróleo diesel nro. 6

1


Bocamina ENDESA 128 MW Carbón 1


Laja ENERGÍA VERDE

S.A 10

Vapor , desechos forestales

1

VIII PetroPower PETROPOWER

S.A 75

Derivados del petróleo

1


Coronel

PSEG Generación y energía Chile

Ltda. 45.7 Gas 1


Cholguán

ARAUCO GENERACIÓN

S.A 9

Desechos forestales

1

Figura 1.6 Termoeléctrica Bocamina en Coronel


12

1.4 Potencial del recurso eólico en Chile

Una de las características de este recurso es su condición aleatoria y variable, por

cuanto depende de condiciones atmosféricas. Esto lleva a que se requieran

exhaustivas mediciones como condición previa para el desarrollo de proyectos

destinados a su aprovechamiento.

La Región del Bío - Bío cuenta con uno de los mayores potenciales eólicos, tanto

en la zona cercana a Los Ángeles como en la provincia de Arauco, por lo que se

espera que en los próximos diez a quince años se materialicen proyectos que

aportarían cerca de 1.000 MW al sistema.

Figura 1.7

Figura 1.8 Parque eólico


13

1.5 Potencial de energía hídrica en Chile.

La hidroelectricidad, al igual que la energía eólica y solar, es un recurso energético

"limpio" y renovable, cuyo adecuado aprovechamiento tiene un bajo impacto

ambiental y se utiliza como importante recurso energético en casi todos los países

del mundo.

La potencia obtenida a través de los recursos hidráulicos depende del volumen de

agua que fluye por unidad de tiempo y de la altura de caída de ésta. Una central

hidroeléctrica es un conjunto de obras destinadas a convertir la energía cinética y

potencial del agua, en energía utilizable como es la electricidad. Esta transformación

se realiza a través de la acción que el agua ejerce sobre una turbina hidráulica, la

que a su vez le entrega movimiento rotatorio a un generador eléctrico.

1.6 Potencial de energía solar en Chile.

Recibe el nombre de energía solar aquella que proviene del aprovechamiento

directo de la radiación del sol, y de la cual se obtiene calor y electricidad. El calor se

capta mediante colectores térmicos, y la electricidad a través de paneles

fotovoltaicos.

En los sistemas de aprovechamiento térmico, el calor recogido en los colectores

solares puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades, como por ejemplo:

obtención de agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para fines de

calefacción, aplicaciones agrícolas, entre otras.

Los paneles fotovoltaicos, que constan de un conjunto de celdas solares, se utilizan

para la producción de electricidad, y constituyen una adecuada solución para el

abastecimiento eléctrico en las áreas rurales que cuentan con un recurso solar

abundante. La electricidad obtenida mediante los sistemas fotovoltaicos puede

utilizarse en forma directa, o bien ser almacenada en baterías para utilizarla durante

la noche.


14

Figura 1.9 paneles solares

1.7 Evolución de los precios de la energía en Chile.

En los últimos años se ha verificado un aumento nacional e internacional

del precio de la energía.

Gráfico 1.1 evolución precio nudo de energía


15

1.7.1 Precio de la energía en un nudo.

El precio de la energía eléctrica en su ?? se fijan semestralmente, en los meses de

abril y octubre de cada año. Su determinación es efectuada por la Comisión Nacional

de Energía (CNE), quien a través de un Informe Técnico comunica sus resultados al

Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción, el cual procede a su fijación,

mediante un Decreto publicado en el Diario Oficial.

La política de costos reales y la ausencia de economías de escala en el segmento

generación, permiten fijar como precio el costo marginal de suministro, constituido

por dos componentes:

• Precio básico de la energía

Promedio en el tiempo de los costos marginales de energía del sistema eléctrico

operando a mínimo costo actualizado de operación y de racionamiento, durante el

período de estudio.

• Precio básico de la potencia de punta

Costo marginal anual de incrementar la capacidad instalada del sistema eléctrico

considerando las unidades generadoras más económicas, determinadas para

suministrar potencia adicional durante las horas de demanda máxima anual del

sistema eléctrico, incrementado en un porcentaje igual al margen de reserva de

potencia teórico del sistema eléctrico.


16

CAPITULO 2

RECURSOS DISPONIBLES EN LAS REGIONES A ESTUDIAR


17

2.1 Situación nacional recursos solares Como lo mencionamos anteriormente la energía solar es aquella energía que se

obtiene directamente de la radiación solar.

De la radiación solar podemos obtener naturalmente calor, pero además podemos

obtener electricidad mediante el aprovechamiento de la radiación en dispositivos

ópticos o de otro tipo. Por lo que construye un tipo de energía renovable y limpia.

En los tiempos actuales, el sol entrega cerca de 4000 veces más energía que la que

nosotros utilizamos. Dependiendo de las condiciones atmosféricas, la potencia de la

radiación solar varia en la superficie de la tierra. En promedio, y en condiciones

favorables se estima que la potencia de radiación o irradiación sería de 1000 W/m2

en la superficie de la tierra.

Por el aprovechamiento tanto térmico como energético (electricidad) se puede

satisfacer múltiples necesidades ya sea domésticas, industriales, aminorando la

dependencia del petróleo o de otras alternativas que son contaminantes y agotables.

Por lo tanto, es muy importante desarrollar las tecnologías de captación, acumulación

y distribución de la energía solar, para que este tipo de energía finalmente sea

competitiva.

Chile es un país especialmente favorecido en el ámbito de la energía solar, porque

cuenta con condiciones geográficas y climatológicas privilegiadas, que no todos los

países cuentan, convirtiéndonos en potenciales explotadores de esta energía a nivel

mundial.

Chile cuenta con un potencial solar estimado en 37.000 MW (Ref: “independencia

energética sustentable” de Mainstream renewable power. 2008)


18

2.1.1 Radiación solar en Chile

Lugar Intensidad solar

máxima W/m2

Irradiación solar

anual KWh/m2

San Pedro de Atacama 890 2.331

Pudahuel, Santiago, 800 1.661

Concepción 851 1.631

Tabla 2.1

2.1.2 Potencial de radiación solar en Chile por regiones.

Región Radiación

Kcal/(m2/día)

Región Radiación

Kcal/(m2/día)

Región Radiación

Kcal/(m2/día)

I 4.554 RM 3.570 X 2.626

II 4.828 VI 3.676 XI 2.603

III 4.346 VII 3.672 XII 2.107

IV 4.258 VIII 3.475 Antártica 1.563

V 3.520 IX 3.076

Tabla 2.2


19

2.1.3 Radiación solar en distintos desiertos del mundo

Figura 2.1 Desierto de Atacama

Desierto Ubicación Radiación

(W/m2)

Km2 para

generar 3 TW

Sahara África 260 144.2

Great Sandy Australia 265 141.5

Arábigo Medio Oriente 270 138.9

Atacama Chile 275 136.4

Great Basin EE.UU. 220 170.5

Tabla 2.3

La tabla muestra la radiación en los 5 desiertos seleccionados entre los lugares de

mayores índices del mundo.

Destaca el desierto de Atacama como el número uno. Es, por lo tanto, el lugar del

globo donde menor superficie e inversión se requiere para generar una unidad de

energía.


20

2.2 Nuestra realidad hídrica.

Chile cuenta con 1.251 ríos, los que se emplazan en las 101 cuencas principales

existentes en el país. Además, hay más de 15.000 lagos y lagunas de todo tipo de

formas y tamaños que constituyen un invaluable activo medio ambiental y turístico.

En general, los recursos hídricos presentes en ellos contienen agua de buena

calidad y son importantes reguladores de los flujos en las cuencas.

Dentro del contexto mundial, Chile podría ser calificado como un país privilegiado

en materia de recursos hídricos. Al considerar todo el territorio chileno, el volumen de

agua procedente de las precipitaciones que escurre por los cauces es de 53.000 m3

por persona al año, superando en 8 veces la media mundial (6.600

m3/habitante/año), y en 25 veces el mínimo de 2.000 m3/habitante/año que se

requiere desde la óptica de un desarrollo sostenible.

Gráfico 2.2 Disponibilidad de agua en Chile por regiones, año 2009.

El sostenido crecimiento económico y desarrollo social de las últimas décadas ha

generado y seguirá generando demandas cada vez mayores sobre los recursos

hídricos por parte de los diferentes tipos de usuarios.


21

Gráfico 2.3 Oferta y demanda de agua en Chile, año 2011.

Para asegurar la calidad y cantidad del recurso hídrico para las generaciones futuras

es fundamental la gestión eficiente y sustentable del agua. Una gestión sustentable

debe considerar el aprovechamiento de los recursos existentes para satisfacer las

distintas demandas sobre el agua, garantizando el acceso a ella por parte de las

poblaciones humanas y la satisfacción de los usos tradicionales (agua potable, riego,

industria, minería e hidroelectricidad) como aquellos considerados menos

tradicionales (protección de los ecosistemas fluviales, recreación, pesca y

navegación, entre otros), asegurando la preservación y conservación de los recursos,

en cantidad y calidad.


22

2.3 Situación nacional sobre recursos eólicos.

Chile cuenta con un potencial eólico estimado en 44.000 MW (Ref: “independencia

energética sustentable” de Mainstream renewable power. 2008)

Los lugares de mayor interés se encuentran en los sectores costeros de la IV a la

XII regiones.

2.3.1 Energía eólica en las regiones.

La energía eólica se origina del movimiento de las masas de aire, es decir, el viento.

Corresponde a una fuente energética renovable que se encuentra disponible con un

potencial significativo a nivel mundial.

Al igual que la mayoría de las fuentes de energías renovables, proviene del sol, ya

que son las diferencias de temperaturas entre las distintas zonas geográficas de la

tierra las que producen la circulación del aire.

2.3.2 Parque eólico Negrete - Cuel

Este año 2014 comenzó a operar el más grande parque eólico del sur de Chile, que

permite inyectar 33 MW al Sistema Interconectado Central a partir de energía

renovable no convencional.

Se trata del complejo Negrete-Cuel, ubicado en la comuna de Los Ángeles, donde

se instalaron 22 equipos con capacidad para generar 1,5 MW cada uno y cubrir

anualmente la energía equivalente al consumo de 50.000 familias.


23

Se ha señalado que esta es una zona que tiene una gran fuente de recursos

eólicos, porque hay un interesante canal de viento costero y, a la vez, existe una

gran demanda de energía en la zona.

“La Región del Bío - Bío cuenta con uno de los mayores potenciales eólicos, tanto en

la zona cercana a Los Ángeles como en la provincia de Arauco, por lo que

esperamos que en los próximos diez a 15 años se materialicen proyectos que

aportarían cerca de 1.000 MW al sistema”.

Figura 2.2 Parque eólico Negrete - Cuel


24

2.4 Potencial ERNC en Chile.

Chile presenta una riqueza natural envidiable por cualquier país desarrollado, su

variada geografía permite que se propicien condiciones ideales para la producción de

diversos tipos de ERNC, destacando:

• Energía eólica: Este tipo de energía renovable es resultado de las diferencias

de temperatura en la tierra, la cual genera diferencias de densidades en el aire

lo que finalmente provoca masas de vientos que se desplazan por diferencias

de presión.

• Energía solar: La Energía solar es aquella que proviene del aprovechamiento

directo de la radiación emitida por el sol, transformándola mediante colectores

térmicos en calor o a través de celdas fotovoltaicas en energía eléctrica.

• Mini centrales hidráulicas: Dentro de esta categoría entran las centrales

hidroeléctricas con capacidad instalada inferior a 20MW. Actualmente existen

alrededor de 110 instalaciones de este tipo en el país

• Energía geotérmica: La energía geotérmica corresponde a la energía calórica

contenida en el interior de la tierra, transmitida por procesos de conducción

térmica hacia la superficie.

• Energía proveniente de la Biomasa: Actualmente la biomasa se utiliza en

procesos de producción de vapor, biogás y generación de electricidad en

localidades rurales aisladas

Tabla 2.1


25

CAPITULO 3

ESTUDIO GEOGRAFICO DE POSIBILIDADES DE ENERGÍA


26

3.1 Análisis Geográfico |

3.1.1 Región del Biobío

Hidrografía

Las cuencas hidrográficas más significativas de la región son:

• Río Itata: se ubica al norte de la región y drena una cuenca de unos 11.090

km². Nace en las cercanías del poblado de Cholguán, de la confluencia de los

ríos Cholguán y Huépil. Las subcuencas de estos afluentes del Itata se

originan en la Cordillera de los Andes. Así, el Cholguán tiene sus nacientes en

el cerro Calas (2.200 msnm), y el Huépil, que viene de más al sur.

Ochenta kilómetros aguas abajo, el Itata recibe a su principal tributario, el río

Ñuble, que drena una cuenca de 5.100 km² y tiene sus orígenes en la ladera

este del volcán Chillán. A 40 km de su origen recibe al río Los Sauces, su

principal afluente.

Tras recibir las aguas del Ñuble, el río Itata continúa hacia la costa sin recibir

otros aportes de importancia, salvo los del río Lonquén y del estero

Quilpolemu. En este último tramo, de unos 50 km, el cauce del río se

ensancha y su profundidad disminuye, formándose las Vegas del Itata.

El carácter hidrológico del río Itata es mixto. Los tributarios de cordillera tienen

un marcado carácter nival.

• Río Biobío: posee la tercera cuenca más extensa del país, después de los

ríos Loa y Baker, abarcando 24.000 km². Nace en las lagunas cordilleranas

Gualletué e Icalma, ubicadas en la Región de la Araucanía, para luego iniciar

su recorrido hacia el norte, a través de un valle intermontano de origen glacial,

recibiendo el aporte de cursos menores, como los ríos Liucura, Pehuenco,

Gualyepulli, Pedregoso, Mitrauquén, Rahue y Lonquimay. En su curso medio


27

recibe las aguas del río Bureo, Culenco, Tavoleo, Guaqui y Laja. Este último

es considerado su principal afluente y nace en la laguna del Laja.

En su curso inferior, el Biobío arrastra una gran cantidad de sedimentos y

alcanza un ancho superior a los 2 km. Desemboca en las cercanías de

Concepción, tras recorrer una extensión de 380 km.

Otros importantes cuerpos de agua de la región son la laguna de la Laja, el

lago Lanalhue y el Lleulleu. La primera se ubica en las faldas del volcán

Antuco, a 1.400 msnm y es considerado el embalse natural más grande del

país. En tanto, el lago Lanalhue se ubica entre Cañete y Contulmo y destaca

como atractivo turístico de la región, al igual que el lago Lleulleu, ubicado un

poco más al sur que el anterior. Ambos son de origen albuférico, quiere decir

un curso de agua cuya desembocadura fue cerrada por arena en una época

anterior.

• Cordillera de los Andes: pierde altura a medida que se avanza hacia el sur,

sobrepasando solo en algunas oportunidades los 3.000 msnm. Entre las que

se pueden mencionar están el Nevado de Chillán (3.212 msnm), el volcán

Chillán (3.122 msnm), el volcán Callaqui (3.164 msnm) y el cerro Las Minas

(3.005 msnm).

Otras alturas relevantes son las del volcán Antuco (2.985 msnm), volcán

Copahue (2.969 msnm) y el Tolhuaca (2.780 msnm), casi en el límite con la

Región de la Araucanía.


28

3.1.2 Región del Maule

• Cordillera de los Andes: la zona precordillerana es de origen sedimentario y

tiene 420 km de extensión y un ancho que va entre los 30 y 45 km; además,

presenta elevaciones que fluctúan entre los 300 y 850 msnm. Es un territorio

de difícil topografía por sus laderas abruptas y ríos estrechos.

En tanto, el área cordillerana es más baja que la de la Región de O’Higgins, y

su promedio de la altitud apenas sobrepasa los 4.000 msnm. Los principales

volcanes son: Peteroa (4.090 msnm), Planchón (3.977 msnm), Descabezado

Grande (3.830 msnm), Cerro Azul (3.810 msnm), Descabezado Chico (3.250

msnm) y Quizapú (3.050 msnm).

Hidrografía, alimentación nivopluvial

La alimentación de los ríos de esta región sigue siendo de carácter nivopluvial, pero

las lluvias comienzan a tener más importancia debido al descenso de las alturas en

la cordillera de los Andes, lo que hace que la cantidad de nieve acumulada sea

menor. Los sistemas hídricos son:

• Río Mataquito: Su cuenca hidrográfica alcanza los 6.200 km² y se origina a

12 km al oeste de Curicó, en la confluencia de los ríos Teno (que nace de la

unión de los ríos Malo y Nacimiento) y Lontué (que se forma de la unión de los

ríos Los Patos de San Pedro y Colorado y de otros esteros, como el Upeo y

Potrero Grande).

Luego de recorrer 95 km, el Mataquito desemboca cerca del balneario de

Iloca.

• Río Teno: Se origina en la Cordillera de los Andes, de la confluencia de los

ríos Malo y Nacimiento. El primero drena las lagunas de Teno, junto al volcán

Planchón, y el segundo, más pequeño, viene desde el norte.


29

• Río Lontué: Tiene una cuenca mayor que la del Teno y proviene de más al

sur. Se forma por la confluencia del río Los Patos y del Colorado. Sólo recibe

pequeños tributarios, entre los que cabe mencionar los esteros Upeo y Potrero

Grande.

• Río Maule: Su cuenca es mucho mayor que la del Mataquito, puesto que

cubre alrededor de 20.600 km². Su cauce tiene un caudal medio de 544 ��/�,

pero en el mes de Julio puede superar los 2.000 ��/ �.

Nace en la laguna del mismo nombre, que se encuentra en la cordillera a

2.200 msnm, cerca del paso internacional Pehuenche.

En su avance hacia la costa se le suman los cauces de los ríos Puelche,

Colorado, Cipreses y Melado. Luego de ello es represado en Colbún.

Más abajo, en la depresión intermedia, el Maule recibe los aportes de los ríos

Claro y Loncomilla y en su cauce inferior el estero Los Puercos desagua en él.

Luego de recorrer casi 250 km, desemboca en el mar al norte de la ciudad de

Constitución.


30

Un informe entregado por el Instituto Nacional de Estadísticas dio a conocer

los totales de generación y consumo de energía eléctrica que presentó la zona.

Actualmente la región del Bio – Bio aporta un 24,5% de la electricidad total del país.

De acuerdo a cifras entregadas por el Instituto Nacional de estadísticas (INE), en

2013 en la Región del Biobío se generaron 16.702 GWh de energía eléctrica, lo que

significó un crecimiento de 9,9% respecto al año pasado, alcanzando el 24,5% del

total nacional.

Tabla 3.1


31

Tabla 3.2

3.2 Generación hidráulica país v/s Región del Bio –Bio

Gráfico 3.1


32

3.3 Generación Hidráulica: Participación por región periodo 2012

Gráfico 3.2


33

CAPITULO 4

DETERMINACIÓN DE RECURSOS ENERGÉTICOS Y ANÁLISIS DE

POSIBLES UTILIZACIONES.


34

Chile vive un momento crucial en su historia, se enfrenta al enorme desafío de

generar las condiciones adecuadas para llegar a ser un país desarrollado en la última

década.

En el año 2013 Chile dio un paso fundamental, se publicó la Ley 20.698, que

establece que al año 2025, el 20% de la energía comercializada debe provenir de

fuentes de ERNC.

4.1 Recursos hídricos y posibles utilizaciones. En nuestro país el 70% del agua es utilizada por el sector agrícola, más de un 65%

del universo de regantes son pequeños productores, un 30% medianos y sólo un 5%

grandes.

La planificación del uso de los recursos hídricos es un tema que está tomando cada

vez más importancia, considerando que el agua es, en una gran parte del planeta, un

recurso escaso, algunos cientistas sociales hablan incluso de posibles guerras

futuras por el acceso al agua. Por lo tanto es plenamente justificado cualquier

esfuerzo por optimizar su utilización, y si posible reutilizarlo.

Las prioridades de uso generalmente admitidas dependen y varían de país en país,

por ejemplo acá mostramos una escala de prioridades.

• Consumo humano, como agua potable.

• Riego.

• Generación hidroeléctrica, en casos particulares cuando compite en el uso de

espacio de almacenamiento en los embalses de uso múltiple.

• Uso industrial y minería.


35

Gráfico 4.1

Se debe pensar en una gestión eficiente y sustentable para así poder aprovechar el

recurso hídrico asegurando satisfacer la demanda, también se debe proteger la

calidad de los recursos hídricos reduciendo al máximo la posible contaminación de

estos.


36

Riego de cultivos

Este sector productivo conformado por las actividades agrícolas, ganaderas y

forestales representa un 73% de las extracciones consuntivas de agua, lo que

permite el riego de 1,1 millones de hectáreas que se localizan principalmente entre

las regiones de Coquimbo y Los Lagos.

El desafío del agua en este sector lo constituye principalmente el aumento de la

eficiencia en el uso, lo que se traduce en un incremento en la tecnificación del riego y

en la ejecución de obras de conducción y almacenamiento de aguas, dado que en

promedio el riego tecnificado permite reducir el consumo de agua por hectárea en un

50%.

Generaciones hidroeléctricas

El uso no consuntivo del agua para la producción de energía eléctrica ha crecido

fuertemente fruto del continuo desarrollo de la economía en el tiempo.

Este sector cuenta con una potencia instalada de aproximadamente 17.000 MW, del

cual el sector hidroeléctrico representa un 34%. El componente hidroeléctrico de la

matriz deberá crecer sostenidamente siendo la principal fuente de generación

eléctrica de Chile en las próximas décadas. Tomando en cuenta la tendencia de

crecimiento económico al año 2020, se proyecta un aumento en el consumo eléctrico

en torno a 6% o 7%, lo que requerirá aumentar la oferta de electricidad.

Dado el enorme potencial hidroeléctrico que tiene Chile, particularmente desde la

Región del Maule hacia el sur, se plantea utilizar en forma preponderante este tipo de

energía.


37

4.2 Tipos de centrales posibles:

4.2.1 Centrales hidroeléctricas de pasada.

Una central de pasada es aquella en que no hay acumulación apreciable de agua

para accionar las turbinas, en una central de este tipo las turbinas deben aceptar el

caudal natural del río, con sus variaciones de estación en estación. Si este es mayor

a lo necesario el agua sobrante se pierde por rebalse, situación que puede ser

revertida con la construcción de un pequeño embalse.

Este tipo de central requiere un caudal suficientemente constante para asegurar

una potencia determinada durante el año.

4.2.2 Centrales hidroeléctricas con embalse de reserva.

Con embalses de reserva puede producirse energía eléctrica durante periodos

prolongados aunque se presente una hidrología seca, lo cual sería imposible con una

central de pasada. Según su tamaño, puede hacerse una regulación semanal (por

ejemplo Rapel) o incluso anual (El Toro), condicionando la operación del sistema a

través del valor estratégico del agua acumulada en distintas hidrologías.

En este tipo de proyectos se represa un volumen considerable de agua, mediante la

construcción de uno o más embalses que forman lagos artificiales. Estos permiten

graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen almacenado

depende la cantidad que puede pasar por las turbinas.

Este tipo de generación exige una inversión de capital mayor que en las centrales

de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía disponible.


38

4.2.3 Centrales hidroeléctricas de bombeo.

Corresponden a un tipo especial de centrales hidroeléctricas que posibilitan un

empleo más racional de los recursos hidráulicos del país, disponen de dos embalses

situados a distinto nivel, cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo

nivel durante el día, las centrales de bombeo funcionan como una central

convencional.

Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, se hace caer el rodete de la

turbina asociada a un alternador. Tras ello, el agua queda almacenada en el embalse

inferior. Durante las horas del día en que la demanda de energía es menor, el agua

es bombeada hacia el embalse superior para continuar el ciclo productivo

nuevamente, para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o,

alternativamente, sus turbinas son reversibles, de manera que puedan funcionar

como bombas y los alternadores como motores.

También se deben ver los distintos tipos de turbinas que se pudieran utilizar según

cada uno de los casos, puesto a que va a depender del caudal, la altura a la cual se

encuentre el rio, lago, entre otros.

• Turbina Pelton : son utilizadas en saltos grandes y caudales pequeños

• Turbina Francis : se emplean cuando existen saltos más reducidos y un

caudal mayor

• Turbina Kaplan : su uso es apto para cuando el salto es pequeño y el caudal

muy grande


39

4.3 Recursos solares y posibles utilizaciones.

Gracias a los avances tecnológicos y la investigación continua, actualmente los

costos de instalaciones de placas son cada vez más bajos y los datos más optimistas

que proporciona Greenpeace, aseguran que para el año 2030 este tipo de energía

podría dar cobertura eléctrica a dos tercios de la población mundial.

Otras alternativas a las placas solares además de los paneles solares, existen los

conocidos como sistemas fototérmicos, estos se basan en la recolección de la

energía solar para poder proporcionar calefacción y agua caliente en nuestra vida

diaria, y también generar electricidad, aunque dependiendo del tipo de colectores

térmicos, esta electricidad será más o menos abundante.

Aprovechar la radiación es uno de los recursos energéticos ilimitados de que

disponemos y usamos desde siempre.

La tierra, todos los días, recibe una cantidad inmensa de energía del sol, esta

energía calienta e irradia la superficie terrestre y es la responsable entre otras cosas

de la vida y los flujos de la atmósfera y los mares.


40

4.3.1 Energía solar fotovoltaica

Paneles solares

Los paneles solares son la forma más conocida a nivel popular para el

aprovechamiento de la energía solar.

Las células fotovoltaicas están formadas por diodos semiconductores

especialmente dispuestos para recibir los rayos solares, estos semiconductores, son

materiales que no son buenos conductores ni aislantes, sin embargo al ser

contaminados con otros materiales, adquieren propiedades especiales. Estas

propiedades permiten usar los semiconductores para atrapar los fotones de la luz

liberando de ellos electrones, creando una carga eléctrica.

Uniendo muchas de esas células y sumando en serie sus cargas, obtenemos

cantidades significativas de electricidad que luego puede acumularse y convertirse

en corriente alterna.

Figura 4.1 Paneles solares fotovoltaicos


41

4.3.2 Energía solar fototérmica

Colectores térmicos solares

Los colectores solares reciben el calor del sol y lo transfieren a un fluido, un ejemplo

son los colectores de agua caliente, tanques preparados para tener máxima

exposición al sol y calentar el agua que contienen. Hay variedad de diseños con

diversos niveles de complejidad, y dependiendo del calor que reciban (clima,

ubicación, época del año) consiguen calentar agua hasta 65 grados Celsius.

Esa agua caliente sirve para usos como ducharse, calefaccionar ambientes y

piscinas, estos sistemas se usan cada vez más en regiones ecuatoriales donde el

nivel de radiación solar es alta durante todo el año.

Los hornos solares son otro tipo de colectores solares, pero en este caso el fluido al

que se transfiere el calor es el aire del recipiente, que luego calienta el contenido.

En muchos de los casos este tipo de colectores tienen un sistema parabólico, que

mediante espejos concentra los rayos solares para obtener mayores temperaturas.

Figura 4.2 Colectores solares térmicos


42

4.3.3 Energía solar termoeléctrica

Centrales térmicas solares

Se denomina “energía solar termoeléctrica” a la aplicación de la energía solar

fototérmica para generar energía eléctrica.

Las centrales térmicas solares utilizan grandes sistemas de espejos móviles

llamados helióstatos que concentran rayos solares en un punto específico,

generando altas temperaturas y calentando un fluido, ese fluido luego se puede

utilizar para producir electricidad mediante un generador. Hay diseños que canalizan

el calor sobre un motor Stirling, y tienen un gran rendimiento.

Figura 4.3 paneles solares


43

4.4 Recursos eólicos

Desde el punto de vista de la energía eólica, la característica más importante del

viento, es su variabilidad, tanto desde el punto de vista geográfico como temporal, a

gran escala, la variabilidad espacial describe el hecho de que en el mundo existen

diferentes zonas climáticas, algunas con mayor disponibilidad de recursos que otras,

determinadas fundamentalmente por su latitud.

Dentro de una región específica, existen variaciones en menor escala, dictadas

fundamentalmente por las condiciones geográficas (cercanía al mar, extensión del

terreno, presencia de montañas, etc.). El tipo de vegetación también es un factor

determinante, las características topográficas, sin duda, afectan la cantidad de viento

en una escala más local.

Para una zona determinada, la variación temporal de largo plazo significa que la

intensidad de viento puede variar en una escala de años o décadas. En la actualidad,

este tipo de variaciones no es bien entendido, por lo que es difícil predecir con gran

precisión el desempeño económico a largo plazo de parques eólicos. Estudios

realizados en Dinamarca revelan que este tipo de variación está en torno al 9 o 10%.

En escalas de tiempo menores que un año, las variaciones estacionales son mucho

más predecibles y dependiendo de la localidad, es posible encontrar variaciones

considerables, incluso, a lo largo del día. Estas últimas son extremadamente

importantes desde el punto de vista de la integración de los sistemas eléctricos.


44

4. 5 La energía en el viento: densidad del aire y área de barrido del rotor

Un aerogenerador obtiene su potencia de entrada convirtiendo la fuerza del viento

en un par (fuerza de giro) actuando sobre las palas del rotor, la cantidad de energía

transferida al rotor por el viento depende de la densidad del aire, del área de barrido

del rotor y de la velocidad del viento.

Densidad del aire

La energía cinética de un cuerpo en movimiento es proporcional a su masa (o

peso), así la energía cinética del viento depende de la densidad del aire, es decir, de

su masa por unidad de volumen.

En otras palabras, cuanto "más pesado" sea el aire más energía recibirá la turbina.

A presión atmosférica normal y a 15° C el aire pesa unos 1,225 kilogramos por metro

cúbico, aunque la densidad disminuye ligeramente con el aumento de la humedad.

Además, el aire es más denso cuando hace frío que cuando hace calor. A grandes

altitudes (en las montañas) la presión del aire es más baja y el aire es menos denso.

Área de barrido del rotor

Un aerogenerador típico de 1.000 KW tiene un diámetro del rotor de 54 metros, lo

que supone un área del rotor de unos 2.300 metros cuadrados. El área del rotor

determina cuanta energía del viento es capaz de capturar una turbina eólica. Dado

que el área del rotor aumenta con el cuadrado del diámetro del rotor, una turbina que

sea dos veces más grande recibirá cuatro veces más energía.


45

Usos del recurso eólico

La energía eólica ha sido utilizada por la humanidad desde tiempos muy remotos,

sus primeras aplicaciones fueron las velas de los barcos, de las que se tiene noticias

en el año 5.000 a.C. en Egipto y Mesopotamia.

En Europa, en especial en los Países Bajos e Inglaterra, la energía eólica fue

utilizada intensamente durante los siglos XVI y XVII a través de molinos de viento

artesanales para la molienda de granos y bombeo de agua.

Tecnología

La tecnología se ha desarrollado rápidamente y actualmente es posible encontrar

turbinas de menor costo, más potentes y eficientes, la altura de las torres ha

aumentado considerablemente, al igual que el largo de las aspas; logrando una

mayor utilización viento y así producir más energía.

La tabla siguiente muestra la evolución de los generadores eólicos en los últimos

20 años; se puede ver que actualmente existen unidades de 5 MW con torres de

altura superior a 120 metros.

Tabla 4.1

Año 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Diámetro

rotor (m) 15 20 40 50 80 124

Potencia

(kW) 50 100 500 600 2000 5400


46

Figura 4.4 parque eólico


47

CAPITULO 5

EL AGUA


48

La creciente demanda por materias primas ha provocado una perturbación

progresiva sobre los ecosistemas, lo que ha dificultado cada vez más el manejo de

los recursos naturales. El agua, elemento esencial de los ecosistemas y que sostiene

todas las actividades humanas, se encuentra en un estado particularmente crítico

producto del agotamiento de acuíferos y desecación de aguas superficiales. Esta

situación es agravada en un contexto de cambio climático, ya que altera y agrega

incertidumbre a las dinámicas de los sistemas naturales. Dicho escenario obliga aún

más a planificar las estrategias de uso y extracción de los recursos de la naturaleza.

En Chile, la heterogeneidad en la distribución de los recursos hídricos se ve

reflejada en los estados y la disponibilidad en que se encuentra el agua a lo largo del

territorio, de igual modo varía la demanda, calidad y el tipo de uso que se le da al

agua, además de la cantidad de población que la necesita.

5.1 Importancia del agua en el planeta.

El planeta Tierra, también llamado el planeta Azul, tiene la característica de poseer

un 70 % de agua en su superficie, siendo el otro 30 % tierra firme. Ahora bien, toda el

agua del planeta no puede usarse ni para el consumo humano, ni para la industria, ni

para la agricultura, ya que el 97,5 % de dicho agua es agua salada. El agua restante

es agua dulce, pero el 75% de dicho agua potable se encuentra inaccesible en forma

de hielo en los casquetes polares, en Groenlandia y en el Océano Antártico.

La minúscula proporción de agua dulce que nos queda es justo la que necesitamos

para la vida y es la que resulta verdaderamente importante para los procesos vitales

del planeta.

Cabe destacar que el agua dulce, dos tercios es agua polar y un tercio es agua de

lluvia. Estamos hablando de unos 70.000 millones de metros cúbicos de agua que se

evaporan sin interrupción y que caen en cualquier parte del planeta donde llueva.


49

Figura 5.1

5.1.1 ¿Qué tan importante es el agua para las industrias?

La industria por lo general suele necesitar y de hecho consume la mayor parte del

agua potable destinado a los seres humanos, infinidad de productos necesitan de

grandes cantidades de agua para ser fabricados. La industria por su parte contamina

y necesita del agua para diluir los contaminantes y expulsarlos al mar.

Otro tipo de industrias hacen uso del agua como vehículo o como trasporte, como

es el caso de las industrias de mercancías que se mueven utilizando el barco o las

gabarras para operar en los ríos.

Otras industrias utilizan el agua para generar electricidad, por ejemplo esta el caso

de la energía limpia obtenida de las mareas, o de la energía nuclear que utiliza

grandes depósitos de agua para almacenar residuos radiactivos.


50

5.2 Usos del agua directos e indirectos.

Figura 5.2

5.2.1 Diferentes usos del agua

El uso que se hace del agua va en aumento en relación con la cantidad de agua

disponible. Los seis mil millones de habitantes del planeta ya se han adueñado del

54 por ciento del agua dulce disponible en ríos, lagos y acuíferos subterráneos. En el

2025, el hombre consumirá el 70 por ciento del agua disponible. Esta estimación se

ha realizado considerando únicamente el crecimiento demográfico. Sin embargo, si el

consumo de recursos hídricos por cápita sigue creciendo al ritmo actual, dentro de 25

años el hombre podría llegar a utilizar más del 90 por ciento del agua dulce

disponible, dejando sólo un 10 por ciento para el resto de especies que pueblan el

planeta.


51

• Uso domestico: Comprende el consumo de agua en nuestra alimentación, en

la limpieza de nuestras viviendas, en el lavado de ropa, la higiene y el aseo

personal.

• Uso público: En la limpieza de las calles de ciudades y pueblos, en las

fuentes públicas, ornamentación, riego de parques y jardines, otros usos de

interés comunitario, etc.

• Uso en agricultura y ganadería: En agricultura, para el riego de los campos.

En ganadería, como parte de la alimentación de los animales y en la limpieza

de los establos y otras instalaciones dedicadas a la cría de ganado.

• Uso del agua en la industria: En las fábricas, en el proceso de fabricación

de productos, en los talleres, en la construcción

• Uso del agua como fuente de energía : Aprovechamos el agua para

producir energía eléctrica (en centrales hidroeléctricas situadas en los

embalses de agua).En algunos lugares se aprovecha la fuerza de la corriente

de agua de los ríos para mover máquinas

• Uso del agua como vía de comunicación: Desde muy antiguo, el hombre

aprendió a construir embarcaciones que le permitieron navegar por las aguas

de mares, ríos y lagos. En nuestro tiempo, utilizamos enormes barcos para

transportar las cargas más pesadas que no pueden ser transportadas por

otros medios.


52

Los recursos naturales renovables son aquellos que se pueden utilizar una y otra vez

y que se reponen fácilmente en un periodo de tiempo razonable. El agua y los

árboles son ejemplos de recursos renovables que están a nuestra disposición en el

planeta tierra. Al ser bien utilizados, estos recursos le proveen grandes beneficios al

ser humano y a todo ser vivo.

Sin embargo, si se utilizan en exceso o se desperdician, los recursos renovables

pueden escasear hasta el punto de ocasionar catástrofes para los humanos. Si nos

falta el agua dulce o apta para beber, viviremos muy poco tiempo. Es por eso que

tenemos que conservar ese recurso tan importante para la vida.

5.3 Tipos de agua

Agua líquida: como lo decíamos, este tipo de agua es el más común y la más

utilizada por el hombre. Se puede utilizar en muchos sentidos, desde el consumo

humano hasta para la agricultura. Asimismo, en el estado de la lluvia.

Agua sólida: el agua en estado sólido es lo que popularmente conocemos como

hielo. Se caracteriza por ser agua congelada, por ser fría al tacto y por tener un color

blanco. En este caso, el frío provoca un cambio en la organización de las partículas

del agua, lo que provoca que estas la endurezcan. El hielo es muy utilizado para

mantener frescos y en buen estado distintos productos o alimentos como el pescado.

Agua vapor: el vapor de agua es otro de los estados de esta sustancia. Se trata de

un gas que se obtiene gracias a la ebullición del agua líquida o a la sublimación del

hielo. El vapor es inodoro e incoloro, aunque su presencia es fácilmente reconocible

dado a que produce humedad. El vapor de agua ha tenido un uso industrial,

principalmente como medio para la producción de energía.


53

Agua dulce: como su nombre lo indica, es el agua que contiene muy pocas

cantidades de sales. Por lo tanto, se trata de un tipo de agua que puede ser

consumida por el humano, siempre y cuando la someta a un proceso de

potabilización.

Agua salada: como su nombre lo dice, este tipo de agua es lo contrario al agua

dulce. Por lo tanto, el agua salada contiene una gran cantidad de sales, lo que le da

un sabor característico. En realidad, este tipo de agua no es óptima para el consumo

humano, aunque es posible someterla a un proceso para quitarle la mayor cantidad

posible de sales. Sin embargo, es un proceso costoso. Por el contrario, el agua

salada se utiliza para obtener precisamente sal que sí puede ser consumida por el

humano. El mejor ejemplo de este tipo de agua es la del mar.

Agua potable: el agua potable es el tipo de agua que es ideal para el consumo

humano. Es por lo tanto un tipo de agua baja en sales y muy limpia. No contiene

agentes nocivos, aunque sí puede contener bacterias que son dañinas para el ser

humano. Es por ello que este tipo de agua se debe someter a un proceso de filtrado

o purificación que elimine por completo todas las bacterias. No obstante, el agua

potable como tal puede ser usada en otras cosas como la agricultura o para

bañarnos.

Agua blanda: el agua blanda es otra manera de referirse al agua dulce. Por lo tanto,

es un agua que contiene niveles muy bajos de sales. En algunos casos, cuando el

agua no contiene ningún tipo de sal se denomina agua destilada. Como sabemos,

este tipo de agua se encuentra sobre todo en lagos, ríos y glaciares, por lo que se

puede presentar de distintas formas.

Agua dura: este tipo de agua es la contiene una gran cantidad de material mineral,

principalmente partículas de sales de magnesio y calcio. Es por lo tanto un tipo de

agua opuesta al agua blanda o dulce. Su consumo no es recomendado para

humanos.


54

Aguas negras y residuales: este tipo de agua proviene principalmente de la

actividad humana. En términos generales se trata de aquella agua altamente

contaminada y que fue usada para realizar alguna tarea en específico. Por ejemplo,

puede ser agua que se utilizó para bañarse, de drenaje o el agua que expulsan las

empresas o fábricas. Por lo tanto, es agua muy peligrosa para el ser humano, gracias

a que un mal manejo de ella puede provocar serios daños a la salud. Evidentemente

no es apta para el consumo humano.


55

CAPITULO 6

POSIBLES CENTRALES

GENERADORAS


56

6.1 Centrales de energía.

Una central productora de energía es cualquier instalación que tenga como función

transformar energía potencial en trabajo.

Las centrales eléctricas son las diferentes plantas encargadas de la producción de

energía eléctrica y se sitúan, generalmente, en las cercanías de fuentes de energía

básicas (ríos, yacimientos de carbón, etc.)

También pueden ubicarse próximas a las grandes ciudades y zonas industriales,

donde el consumo de energía es elevado.

6.2 Tipos de centrales de energía.

Los tipos de centrales existentes dependen principalmente de las materias primas

para la obtención de la energía eléctrica.

6.3 Centrales hidroeléctricas

Una central hidroeléctrica es una instalación que permite aprovechar las masas de

agua en movimiento que circulan por los ríos para transformarlas en energía

eléctrica, utilizando turbinas acopladas a los alternadores.

Según la potencia instalada, las centrales hidroeléctricas pueden ser:

• Centrales hidráulicas de gran potencia: más de 10MW de potencia eléctrica.

• Mini centrales hidráulicas: entre 1MW y 10MW.

• Micro centrales hidroeléctricas: menos de 1MW de potencia.


57

El costo de construcción de estas centrales es elevado pero se compensan con los

bajos gastos de explotación y mantenimiento luego la puesta en marcha de las

mismas. Como consecuencia de esto, las centrales hidráulicas son las más rentables

en comparación con los restantes tipos.

Estas centrales suelen ubicarse lejos de los grandes centros de consumo y el lugar

de asentamiento de las mismas está condicionado por las características del terreno.

6.3.1 Tipos de centrales hidroeléctricas.

Hay muchos tipos de centrales hidroeléctricas, ya que las características del

terreno donde se sitúa la central condicionan en gran parte su diseño. Se pueden

clasificar en tres tipos.

Centrales de agua fluyente: En este caso no existe embalse, el terreno no tiene

mucho desnivel y es necesario que el caudal del río sea lo suficientemente constante

como para asegurar una potencia determinada durante todo el año. Durante la

temporada de precipitaciones abundantes, desarrollan su máxima potencia y dejan

pasar agua excedente. En cambio, durante la época seca, la potencia disminuye en

función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en verano.

• Centrales de embalses: Mediante la construcción de una o más presas que

forman lagos artificiales donde se almacena un volumen considerable de agua por

encima de las turbinas.

El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Con el

embalse puede producirse energía eléctrica durante todo el año aunque el río se

seque completamente durante algunos meses, cosa que sería imposible con una

central de agua fluyente.


58

• Centrales de bombeo o reversibles: Son un tipo especial de centrales que

hacen posible un uso más racional de los recursos hidráulicos.

Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda diaria

de energía eléctrica es máxima, estas centrales trabajan como una central

hidroeléctrica convencional: el agua cae desde el embalse superior haciendo girar las

turbinas y después queda almacenada en el embalse inferior.

Durante las horas del día de menor demanda, el agua es bombeada al embalse

superior para que vuelva a hacer el ciclo productivo.

6.3.2 Las turbinas hidráulicas las podemos clasificar en dos grupos:

• Turbinas de acción: Son aquellas en las que la energía de presión del agua se

transforma completamente en energía cinética. Tienen como característica

principal que el agua tiene la máxima presión en la entrada y la salida del rodillo.

Un ejemplo de ellas seria las turbinas Pelton.

• Turbinas de reacción: Son las turbinas en que solamente una parte de la

energía de presión del agua se transforma en energía cinética. En este tipo de

turbinas, el agua tiene una presión más pequeña en la salida que en la entrada.

Un ejemplo de ellas seria las turbinas Kaplan.

Las turbinas que se utilizan actualmente con mejores resultados son

las turbinas Pelton, Francis y Kaplan. A continuación se enumeran sus

características técnicas y sus aplicaciones más destacadas:

• Turbina Pelton: También se conoce con el nombre de turbina de presión. Son

adecuadas para los saltos de gran altura y para los caudales relativamente

pequeños. La forma de instalación más habitual es la disposición horizontal del

eje.


59

Figura 6.1 Turbina Pelton

• Turbina Francis: Es conocida como turbina de sobrepresión, porque la presión

es variable en las zonas del rodillo. Las turbinas Francis se pueden usar en saltos

de diferentes alturas dentro de un amplio margen de caudal, pero son de

rendimiento óptimo cuando trabajan en un caudal entre el 60 y el 100% del caudal

máximo.

Pueden ser instaladas con el eje en posición horizontal o en posición vertical pero,

en general, la disposición más habitual es la de eje vertical.

Figura 6.2 Turbina Francis


60

• Turbina Kaplan: Son turbinas de admisión total y de reacción. Se usan en saltos

de pequeña altura con caudales medianos y grandes. Normalmente se instalan

con el eje en posición vertical, pero también se pueden instalar de forma

horizontal o inclinada.

Figura 6.3 Turbina Kaplan


61

6.4 Centrales eólicas.

Estas centrales utilizan a los vientos o corrientes de aire para generar la energía

eléctrica.

Su utilización se limita a situaciones especiales debido a que la obtención de

energía eléctrica a través de estas centrales, tiene un elevado costo.

El viento es un efecto derivado del calentamiento desigual de la superficie de la

Tierra por el Sol, puede ser aprovechado a partir de ciertas velocidades (mínima 3

m/s), solo en las centrales eólicas de un tamaño considerable.

La energía eólica es un recurso abundante renovable, limpio y ayuda a disminuir

las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base

de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin

embargo, el mayor problema de este tipo de energía es que se posee una

intermitencia, debido a esto la energía eólica no puede ser utilizada como energía

única y debe ser respaldada con otros tipos de energías como pueden ser

hidroeléctricas, terminas, nucleares, etc.

Figura 6.4


62

Para aprovechar la energía eólica e utilizan aerogeneradores.

Figura 6.5 imagen de un aerogenerador

Un aerogenerador es un generador de electricidad activado por la acción del viento,

el viento mueve la hélice y a través de un sistema mecánico de engranajes hace girar

el rotor de un generador, que produce la corriente eléctrica.


63

6.4.1 Tipos de aerogeneradores.

Actualmente existe una gran variedad de modelos de aerogeneradores que se

diferencian entre ellos por su potencia, por el número de palas o incluso por la

manera de producir energía eléctrica atendiendo a diferentes criterios:

Por la posición del aerogenerador:

• Eje vertical: su característica principal es que el eje de rotación se encuentra en

posición perpendicular al suelo:

o Darrieus: consisten en dos o tres arcos que giran alrededor del eje.

o Panemonas: cuatro o más semicírculos unidos al eje central.

o Sabonius: dos o más filas de semicilindros colocados de forma opuesta.

• Eje horizontal: son los más habituales y en los que se ha invertido un mayor

esfuerzo para su mejora en los últimos años. Se les denomina también “HAWTs”.

Por la orientación respecto al viento:

• A sobre viento. La mayoría de los aerogeneradores tienen este diseño. En este

tipo de aerogeneradores el viento empieza a desviarse de la torre antes de llegar,

aunque la torre sea redonda y lisa.

• A bajo viento. Las máquinas de corriente baja tienen el rotor situado en la cara de

bajo viento de la torre. Pueden ser construidos sin un mecanismo de orientación.


64

6.5 Centrales solares.

El Sol se comporta como un reactor nuclear que transforma la energía nuclear en

energía de radiación, energía que llega a la Tierra. Sin embargo, no toda la energía

que se produce en el Sol llega a la superficie terrestre. Al atravesar la atmósfera, la

radiación pierde intensidad a causa de la absorción, la difusión y la reflexión por

acción de: gases, vapor de agua y partículas en suspensión de la atmósfera.

Así, la radiación que la tierra recibe del Sol se puede dividir en:

• Radiación directa: es la que atraviesa la atmósfera sin sufrir ningún cambio en su

dirección.

• Radiación dispersa o difusa: es la que recibimos después de los fenómenos de

reflexión y difusión.

Podríamos decir que a la Tierra llega una gran cantidad de energía solar en forma

de radiaciones. Por eso, la energía solar es un recurso energético importante a tener

en cuenta.

Actualmente, existen dos vías principales de aprovechamiento de la energía solar:

6.5.1 Energía solar térmica.

El aprovechamiento de la energía solar térmica consiste en usar la radiación del

Sol para calentar un fluido que, en función de su temperatura, se utiliza para producir

agua caliente, vapor o energía eléctrica.

Los sistemas para aprovechar la energía solar por la vía térmica se pueden dividir

en tres grupos:


65

• Sistemas a baja temperatura: El calentamiento del agua se produce por debajo de

su punto de ebullición, es decir, 100ºC. La mayor parte de los equipos basados en

esta tecnología se aplican en la producción de agua caliente sanitaria y en

climatización.

• Sistemas a media temperatura: Se utilizan en esas aplicaciones que

necesitan temperaturas entre 100 y 300ºC para calefacción,

proporcionando calor en procesos industriales, suministro de vapor, etc.

• Sistemas a alta temperatura: Se utilizan en aplicaciones que

necesitan temperaturas superiores a 250 o 300ºC como, por ejemplo, para

producir vapor o para la generación de energía eléctrica en centrales termo

solares.

6.5.2 Energía solar fotovoltaica.

La energía solar fotovoltaica se aprovecha transformándola directamente en

electricidad mediante el efecto fotovoltaico. Esta transformación se lleva a cabo

mediante células fotovoltaicas.


66

6.5.3 ¿Qué es una central solar?

Las centrales solares son instalaciones destinadas a aprovechar la radiación del sol

para generar energía eléctrica. Existen 2 tipos de instalaciones con las que se puede

aprovechar la energía del Sol para producir electricidad:

• En la central termo solar se consigue la generación eléctrica a partir del

calentamiento de un fluido con el cual, mediante un ciclo termodinámico

convencional, se consigue mover un alternador gracias al vapor generado de él.

• En la instalación fotovoltaica la obtención de energía eléctrica se produce a través

de paneles fotovoltaicos que captan la energía luminosa del Sol para

transformarla en energía eléctrica. Para conseguir la transformación se emplean

células fotovoltaicas fabricadas con materiales semiconductores.


67

CAPITULO 7

CÁLCULOS Y ESTIMACIONES


68

7.1 Energía solar.

7.1.1 Potencial para generar energía eléctrica a través de radiación solar.

Tabla 7.1

Concepción Mes

Promedio Diario W/m2

Enero 522,1

Febrero 442,6

Marzo 348,4

Abril 284,3

Mayo 172,1

Junio 145,4

Julio 184,1

Agosto 234,3

Septiembre 339,5

Octubre 392,5

Noviembre 479,2

Diciembre 507,0 Calama

Enero 577,8

Febrero 543,5

Marzo 484,9

Abril 482,9

Mayo 425,2

Junio 376,1

Julio 406,2

Agosto 495,2

Septiembre 557,1

Octubre 562,5

Noviembre 603,9

Diciembre 617,5 Punta Arenas

Enero 76,9

Febrero 81,0

Marzo 84,3

Abril 88,8

Mayo 91,5

Junio 96,0

Julio 93,3

Agosto 89,3

Septiembre 85,7

Octubre 85,0

Noviembre 70,5

Diciembre 75,6


69

.

Grafico 7.1

El grafico 7.1 muestra las distintas potencias brutas existentes en 3 locaciones

de nuestro país, medidas mes a mes por un año.

Para poder calcular la cantidad de energía que podemos obtener a través de la

radiación solar se debe definir un área de estudio para la instalación de los paneles

fotovoltaicos, también debemos ver el tipo de panel y para qué queremos utilizar la

energía generada, ver los tamaños y el ángulo de inclinación que tendrán para poder

hacer una correcta instalación y que al transcurso del día ningún panel genere

sombra para los siguientes, para así poder aprovechar al máximo la radiación

entregada y obtener el máximo de energía.

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

700,00

Radiación (W/m2)

Concepción Calama Pta. Arenas


70

Tabla 7.2

Concepción Mes Angulo de inclinación Latitud

Potencia inclinada

Índice de transparencia atmosférica

Energía de radiación en

superficie inclinada

W/m2

kWh/m2 mes

Enero -36° -36° 1040 0.69 228,1

Febrero -36° -36° 940 0.66 192,9

Marzo -36° -36° 820 0.64 195,9

Abril -36° -36° 620 0.59 156,5

Mayo -36° -36° 430 0.52 122,8

Junio -36° -36° 360 0.50 105

Julio -36° -36° 420 0.54 122,6

Agosto -36° -36° 530 0.56 143,6

Septiembre -36° -36° 720 0.61 172

Octubre -36° -36° 850 0.62 195,5

Noviembre -36° -36° 960 0.65 206,3

Diciembre -36° -36° 1000 0.66 219,1


71

7.1.2 Cálculo de parque solar para Concepción.

Concepción se encuentra en la latitud -36° aproximadamente, por esto se

tomarán las mediciones inclinadas a dicho ángulo y la posición de los paneles

también será a -36°para poder aprovechar de una mejor forma la radiación durante

las horas de sol. Aproximadamente se tomarán 12 horas de radiación solar al día, ya

que en Concepción puede variar de 14 horas en temporada de verano a 9 horas en

invierno.

Se utilizará un panel con células monocristalinas de una dimensión 1636 x

992 mm (sacado de catálogo), en un área de 10000 �� para poder hacer la

instalación de los paneles, se dará una distancia de separación aproximada de 1.8

metros entre cada fila de paneles para que no se hagan sombra a ninguna hora del

día y su instalación será a -36°.

Figura 7.1


72

Cálculo de cantidad de paneles en el área propuesta

Dimensiones de paneles: 1,636m x 0, 992 m

Distancia entre filas de paneles: 1,8m

Área del panel proyectada a la superficie: 1,324m

Área propuesta: 10000 ��

Angulo de inclinación de los paneles: 36 °

Tenemos una distancia de 100 metros y un ancho de panel de 0.992 metros por lo

tanto:

100m/ 0.992m = 100 paneles aproximadamente por fila

Como el área de estudio es un cuadrado tenemos los mismos 100 metros y un largo

proyectado a la superficie de 1.324 metros más la distancia de separación para que

los paneles no se hagan sombra que será de 1.8 metros lo que nos da:

100m/ (1.8 + 1.324) m = 32 paneles aproximadamente por columna

Por lo tanto en nuestra área de 10000 �� se podrían poner aproximadamente 3200

paneles fotovoltaicos a trabajar durante 12 horas solares, no siempre con la misma

cantidad de radiación.

Figura 7.2


73

Esquema sobre la distribución de los paneles solares en el terreno de 100 x 100

metros. Por un tema de espacio no se ha completado su distribución, solo se

muestra la forma de ubicación.

Cálculo potencia instalable

Área de cada panel solar : 1,636 m x 0,992 m = 1,622912 ��

Cantidad de paneles en un espacio de 10000 �� = 3200 paneles fotovoltaicos

Superficie utilizada por los paneles para la captacion de radiación :

1,622912 ��x 3200 = 5193 ��

Potencia medida en forma inclinada a 36° x área de captación de radiación x factor

de transparencia atmósferica = 1040 W/�� x 5193�� x 0.69= 3726496 W

Potencia bruta que llega a los paneles : 3726 KW

La eficiencia de las celdas solares está alrededor del 15% de la potencia bruta que

llega a los paneles, por esto la potencia instalable final es de:

3726 KW x 0.15 = 559 KW

Cálculo de la energía total en el parque solar en un año

Sumatoria energía de radiación en la superficie inclinada: 2060,3 kWh/ ��año

Índice de transparencia promedio: 0,60

Eficiencia de las celdas solares: 15%

Área de captación de radiación: 5193 ��

2060, 3 kWh/ �� año x 5193�� x 0,60 x 0,15 = 962922 kWh /año

Se estima que en un año se podrían producir 963 MWh.


74

7.2 Energía Eólica.

Análisis cuantitativo de potenciales eólicos

Para la obtención del potencial energético se deben hacer ciertos cálculos, los

cuales se obtendrán a través del Principio de Bernoulli, este considera los siguientes

factores:

• La presión estática a la que está sometido el fluido (�)

• Peso específico del fluido (�)

• Velocidad de flujo del fluido ()

• Valor de la aceleración de la gravedad (g) (9.81 �/�� en la superficie de la

Tierra)

• Altura sobre un nivel de referencia (�)

� =�

�+ � +

��

��

Sin embargo para el caso de flujos eólicos solo ocupamos la velocidad:

� =��

��

Potencia bruta generada por un flujo de aire

� = �� ∗ � ∗ �

Pero tenemos que � =��

�� , el caudal expresado así; � = ∗

Entonces nos queda la potencia de la siguiente manera:

� = �� ∗ ∗�

2"

En el cual: �� = 11.7

&

'(


75

Consideraremos 20 m de diámetro para el área de paso del flujo de aire, lo que nos

da = ) ∗*� , con un radio de 10 m nos queda un área de 314 ��

7.2.1 Factor Betz.

El físico Albert Betz concluyó que cualquier turbina eólica, sin importar su

diseño, no puede superar un rendimiento de 16/27 (59%) en la transformación de

energía eólica en mecánica, por lo cual a la potencia bruta generada por el flujo de

aire se le disminuye un 41% del total de la potencia teórica.

Gráfico 7.2

También podemos calcular la potencia teórica del viento a través de la

siguiente fórmula:

+, = 1

2∗ - ∗ ∗ �

Donde: Po = potencia teórica en Watt d = densidad del aire 1,2 ."/ �� A = área donde sale el viento en �� V = velocidad del viento en �/�

Potencia aprovechable = 0,59 * Po


76

Figura 7.3

En la figura se aprecia que una turbina eólica solo es capaz de absorber como

máximo un 59% de la velocidad real del viento.

7.2.2 Obtención de energía de un flujo de aire.

Para obtener la energía de un flujo de aire basta con considerar un valor de

tiempo en el cual suceda el paso de aire por una determinada área y con una cierta

potencia.

A modo de ejemplo consideraremos un flujo de viento con velocidad de 5 m/s

y en un área de paso de 300��.

Aplicamos fórmula para la potencia:

� = 11.7�

��∗ 300�� ∗

5� ��

��

2 ∗ 9.81��

= 22362.3856) = 22.365.6)

O bien

Po = 7

�∗ 1,2

9�

'(∗ 300�� ∗ 55�/�)� = 22500 (W)

Evaluamos según el criterio de Betz para corrientes eólicas;

� = 0.59 ∗ 22.55.6) = 13.25.6)

Finalmente si consideramos un flujo de aire continuo y estable durante todo un

año tenemos:


77

:;<*"í= = 87605ℎ,*=�) ∗ 13.25.6) = 115632.6ℎ

=ñ,= 115,6

?6ℎ

ñ,

7.2.3 Tabla de resultado del estudio de potenciales eólicos para la generación de energía.

Tabla 7.3

Sector Viento Promedio (m/s)

Potencia bruta kW

Potencia aplicando

Factor Betz (59%) (kW)

Energía MW Año

General Freire, Curicó 3,2719 6,58 3,881 13,97

Faro Carranza Constitución 6,17 44,18 26,068 93,84

Bernardo O’Higgins Chillan 2,8192 4,21 2,483 8,94

Carriel Sur Concepción 3,8480 10,70 6,313 22,73

María Dolores, Los Ángeles 4,5683 17,90 10,563 38,03

Faro Hualpén 5,70 34,81 20,538 73,94

Talcahuano 3,56 8,46 4,992 17,97

Isla Mocha 6,13 43,27 25,528 91,90

Isla Quiriquina 4,84 21,35 12,596 45,35

Para la obtención de estos resultados se consideró un tiempo de 10 horas al día, lo

que genera un resultado anual de 3600 horas si consideramos 30 días al mes y un

área de 300��.

Además las mediciones de vientos son fueron realizadas diariamente, con lo cual se

genera un valor medio representativo mensual y anual considerando las variaciones

de velocidades.

La velocidad media del viento define la calidad de un lugar de emplazamiento:

• Bajo 4 m/s: no sirve

• 4-6 m/s: regular

• 6-8 m/s: bueno

• 8-10 m/s: muy bueno

• Sobre 10 m/s: excelente


78

7.2.4 Cálculo de un parque eólico en Faro Carranza Constitución

Primero que todo este terreno actualmente mantiene solo una pequeña dotación de

la armada y sirve principalmente para generar reportes meteorológicos, por tanto no

existe mayor complicación en poner una mayor cantidad de aerogeneradores por no

existen personas viviendo de forma constante, además se estima que frente al mar

existe un 20% más de recurso eólico que respecto a la tierra.

Datos:

Velocidad promedio del viento: 6,17 m/s

Densidad del aire: 1,2 kg/��

Para este cálculo se considerará diámetro del rotor de 45 metros, y se estimará una

cantidad de aerogeneradores de 35.

Área: ) ∗ *� = ) ∗ 522,5)� = 1590 ��

Po = 7

�∗ 1,2

9�

'�∗ 1590�� ∗ 56,17�/�)� = 224080 W

Potencia según criterio de Betz = 0,59 * 224080 = 132207 W

132207 W * 35= 4627245 W = 4627 kW

Si nuestro parque trabajara las 24 horas del día por 30 días al mes la potencia que

idealmente se podría obtener según Betz es:

4627 kW * 24 h * 30 días * 12 meses = 39977280 kWh/año = 40GWh/año


79

7.2.5 Cálculo de un parque eólico en María Dolores Los Ángeles.

Esta situación es diferente a la anterior ya que aquí si existe una población de

gente que vive a los alrededores por tanto no se debería interferir en gran parte con

su día a día, debemos ser conscientes que no podremos llenar de aerogeneradores.

Datos: Velocidad promedio del viento: 4,5683 m/s

Densidad del aire: 1,2 kg/��

Para este cálculo se considerará diámetro del rotor de 35 metros, y se estimará una

cantidad de aerogeneradores de 15.

Área: ) ∗ *� = ) ∗ 517.5)� = 962 �� Po =

7

�∗ 1,2

9�

'�∗ 962�� ∗ 54,5683�/�)� = 55028W

Potencia según criterio de Betz = 0,59 * 55028 = 32466W

32466 W * 15= 486990 W = 487kW

Si nuestro parque trabajara 12 horas al día por los 30 días al mes la potencia según

el criterio de Betz seria:

487 kW * 12 h * 30 días * 12 meses = 2103840 kWh/ año= 2,1 GWh/ año

Se sabe que se deben considerar las pérdidas y que el criterio de Betz es ideal, ya

que aproximadamente un aerogenerador tiene un rendimiento de un 40%

Su posicionamiento depende principalmente de la dirección del viento, la

separación entre aerogeneradores en un parque eólico es de 5 a 9 diámetros de

rotor en la dirección de los vientos dominantes, y de 3 a 5 diámetros de rotor en la

dirección perpendicular a los vientos dominantes.

La pérdida de energía típica es de alrededor del 5 a 10%


80

7.3 Energía hídrica.

7.3.1 Análisis cuantitativo de potenciales hídricos.

Para la obtención del potencial energético son necesarios cálculos, basados en el

Principio de Bernoulli. En el presentado aquí se consideran 5 factores los cuales son:

� =�

�+ � +

�

2"

• La presión estática a la que está sometido el fluido (�)

• Peso específico del fluido (�)

• Velocidad de flujo del fluido ()

• Valor de la aceleración de la gravedad (g) (9.81 m/�� en la superficie de la

Tierra)

• Altura sobre un nivel de referencia (�)

Sin embargo para el caso de flujos hídricos solo se considera la cota de altura en una caída

de agua.

� = � = A

Figura 7.4


81

En el cual el valor H corresponde a la diferencia de alturas entre una superficie y

otra, y está expresada en metros.

Potencia bruta generada por un flujo de agua.

� = ��B� ∗ � ∗ �

Pero tenemos que � = A El caudal �

Entonces nos queda la potencia (*) de la siguiente manera:

� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(

El caudal Q expresado en '(

C

La altura H expresada en metros (m)

Obtención de energía de una caída de agua:

Para estimar la energía de una corriente en caída de agua es necesario primero

obtener la potencia bruta generada por dicho flujo

A modo de ejemplo consideraremos una caída de agua cuya diferencia de alturas

sea de 10 metros y un caudal constante de 15 '(

C


82

Aplicamos fórmula para la potencia (*):

� = 9800�

�� ∗ 15

��

�∗ 10� = 14700005D) = 1.47?6

Obteniendo así una potencia instalable de 1.47 ?6 de potencia

Finalmente para obtener una cifra energética, y si, consideramos un flujo de agua

continúo y estable durante todo un año tenemos:

:;<*"í= = 87605ℎ,*=�) ∗ 1.475?6) = 12877.2?6ℎ

=ñ,


83

7.3.2 Analizaremos los casos especiales en los cuales obtendremos la mayor

cantidad de energía.

Matriz Canal Maule Sur:

Región del Maule

Cauce natural: Rio Maule

Coordenadas de ubicación en bocatoma superior:

Longitud: 71,341°

Latitud: 35,675 °

Este cauce cuenta con un caudal promedio de 60 '(

C para generación de energía y

una altura bruta de 67 m en su totalidad.

Aplicamos fórmula para obtener potencia:

� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C


Por lo tanto:

� = 9800�

�� ∗ 60

��

�∗ 67� = 393960005D) = 39.39?6

Obteniendo así una potencia instalable de 39.39 ?6


84

Finalmente para obtener el valor de energía y considerando un caudal

aproximadamente estable durante 5 meses lo que implican 3600 horas de

generación de energía:

:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 39.395?6) = 141.804?6ℎ = 141.8E6ℎ

Resultando así una generación energética de 141.8 GWh al año.


85

Maule norte bajo:

Región del Maule



Longitud: 71,262°

Latitud: 35,642°



una altura bruta de 55.4 m en su totalidad.


� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C

La altura H expresada en metros

Por lo tanto: � = 9800&

'( ∗ 40

'(

C∗ 55.4� = 217168005D) = 21.77?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 21.775?6) = 78372?6ℎ = 78.37E6ℎ



86

Canal alimentador Digua:

Región del Maule

Cauce natural: Digua


Longitud: 71,538°

Latitud: 36,258°





� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C



'( ∗ 25

'(

C∗ 41� = 100450005D) = 10.045?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 10.0455?6) = 36162?6ℎ = 36.16E6ℎ



87

Canal Zañartu caída al rio Huepil km 19.7:

Región del Bío Bío

Cauce natural: Rio Laja


Longitud: 71,651°

Latitud: 37,302°





� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C



'( ∗ 35

'(

C∗ 29� = 99470005D) = 9.94?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 9.945?6) = 35784?6ℎ = 35.78E6ℎ



88

Canal Colicheo:


Cauce natural: Estero Ranchillos


Longitud: 72,271 °

Latitud: 37,031 °





� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C



'( ∗ 45

'(

C∗ 21� = 92610005D) = 9.26?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 9.265?6) = 33336?6ℎ = 33.33E6ℎ



89

Canal Collao:


Cauce natural: Rio Laja


Longitud: 71,651 °

Latitud: 37,302 °





� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C



'( ∗ 12

'(

C∗ 77� = 90552005D) = 9.055?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 9.0555?6) = 32598?6ℎ = 32.59E6ℎ



90

Canal Bío Bío Negrete caída en el km 15:


Cauce natural: Rio Bío Bío


Longitud: 72,365 °

Latitud: 37,573 °





� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C



'( ∗ 18

'(

C∗ 42.5� = 74970005D) = 7.49?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 7.495?6) = 26964?6ℎ = 26.96E6ℎ



91

Cumpeo:

Región del Maule

Cauce natural: Rio Lontue


Longitud: 71,030 °

Latitud: 35,266 °





� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C



'( ∗ 7

'(

C∗ 106.3� = 72921805D) = 7.29?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 7.295?6) = 26244?6ℎ = 26.24E6ℎ



92

Melado en el km 18:

Región del Maule

Cauce natural: Melado


Longitud: 70,974 °

Latitud: 35,972 °





� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C



'( ∗ 10

'(

C∗ 60.9� = 59682005D) = 5.96?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 5.965?6) = 21456?6ℎ = 21.45E6ℎ



93

Mariposas:

Región del Maule



Longitud: 71,258 °

Latitud: 35,593 °





� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C



'( ∗ 10

'(

C∗ 56.7� = 55566005D) = 5.55?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 5.555?6) = 19980?6ℎ = 19.98E6ℎ



94

Canal Bío - Bío sur caída en el km 103:

Región del Bío - Bío

Cauce natural: Rio Bío - Bío


Longitud: 71,901 °

Latitud: 37,707 °





� =��B� ∗ � ∗ A

En el cual:

�� = 9800&

'(


C



'( ∗ 7

'(

C∗ 75� = 51450005D) = 5.14?6





:;<*"í= = 36005ℎ,*=�) ∗ 5.145?6) = 18504?6ℎ = 18.5E6ℎ



95

7.3.3 Tabla resumen del estudio de potenciales hídricos.

La tabla siguiente muestra en resumen los resultados de potencia y energía en los

casos más favorables de obtención de energía.

Tabla 7.4

Nombre del canal

Caudal Q (m3/s)

Desnivel bruto H

(m)

Potencia bruta (MW)

Energía (MWh)

Energía (GWh)

Matriz canal Maule sur 60 67 39,39 141804 141,8

Maule norte bajo

40 55,4 21,71 78156 78,15

Canal alimentador

Digua 25 41 10,045 36162 36,16

Canal Zañartu

caída al rio Huepil km

19.7

35 29 9,94 35784 35.78

Canal Colicheo

45 21 9,26 33336 33,33

Canal Collao 12 77 9,05 32580 32,58

Canal Bío Bío Negrete caida en el

km 15

18 42,5 7,49 26964 26,96

Cumpeo 7 106,3 7,29 26244 26,244 Melado

caída en el km 18

10 60,9 5,96 21456 21,45

Mariposas 10 56,7 5,55 19980 19,98

Canal Bío Bío sur

caída en el km 103

7 75 5,14 18504 18,5


96

Para la obtención de energía se consideraron caudales constantes solo en los

meses de más precipitación del año, lo que significa una producción de energía de 5

meses (desde Mayo a Septiembre) equivalente a 3600 horas o un 41% del año.

En la tabla anterior están considerados los flujos de aguas que más potencia

instalable generaban, partiendo de 5 MW hacia arriba.

7.3.4 Propuestas de posibles tipos de centrales.

Los caudales mostrados anteriormente corresponden a caudales promediados

anualmente generando así un problema, ya que en la realidad esto varia día a día,

además es claro que se genera un cambio significativo en las cantidades de agua si

comparamos mes a mes o si consideramos las estaciones del año, por lo que es

necesario estimar de manera representativa los caudales ya que en base a estos

podemos tener la información más clara y optar por decisiones de manera correcta.

Es necesario conocer o tener cierta referencia de como varían los flujos de agua,

ya que según sean las lluvias, así como también los deshielos es como se general

los caudales distintos a través de los meses y años. Para tener una idea clara de

esto, se reunieron caudales mensuales de distintos ríos pertenecientes a las

Regiones Séptima y Octava para así dar con factores representativos que nos

muestren como varían los caudales aproximadamente.


97

7.3.5 Tabla de Caudales medidos en meses.

En la siguiente tabla se muestran algunos ríos representativos y sus caudales

promedio mensual. ('(

C)

Tabla 7.5

Año Mes

Río Tinguiririca

en Los Briones

Río Teno

Río Claro en Rauquen

Río Maule en Armerillo

Río Ñuble

en San

Fabián

Río Biobio en

Rucalhue

2014 Mayo 27,4 39,3 75,6 229,2 112 382 2014 Abril 23,9 21,5 40,8 99,2 31,6 153 2014 Marzo 40,1 29,2 40,9 108,4 24,3 118 2014 Febrero 66,6 43,5 34,9 142,5 32,2 135 2014 Enero 97,6 64,5 36,7 201,6 52 187 2013 Diciembre 97,7 92,2 50,9 322,8 96,4 347 2013 Noviembre 77,3 95,4 74,9 388,9 137,8 520 2013 Octubre 49,1 71,9 81,3 315,4 151,7 625 2013 Septiembre 38,5 60 120,8 270,2 138,7 607 2013 Agosto 37,7 61 158,4 293,7 133 595 2013 Julio 34,4 60,9 161,6 295 152,6 733 2013 Junio 35,9 63,8 175,7 301,8 168,5 679 2013 Mayo 24,9 36,6 76,1 193 117 380,5 2013 Abril 22,7 21,9 48,3 125 37,9 151,4 2013 Marzo 37 28,4 39,4 123 26,4 120 2013 Febrero 61,4 41,6 33,5 164 35,8 146 2013 Enero 91,8 65,6 35 267 58,9 203 2012 Diciembre 101,8 96,3 50,9 445 120,9 385,3 2012 Noviembre 77,6 97,2 67,4 487 163,3 578 2012 Octubre 48,5 71,5 73,5 350 166,6 659 2012 Septiembre 37 56,8 98 250 137,8 614 2012 Agosto 36 58,8 125 251 136,3 638,7 2012 Julio 35,4 59,9 174,8 259 157 733,5 2012 Junio 32,6 56 144 247 163,1 699 2012 Mayo 24,9 36,6 76,1 193 117 380,5 2012 Abril 22,7 21,9 48,3 125 37,9 151,4 2012 Marzo 37,7 28,4 39,4 123 26,4 120 2012 Febrero 61,4 41,6 33,5 164 35,8 146,1


98

2012 Enero 91,8 65,5 35 267,1 58,9 203,2

Teniendo estos caudales podemos analizar y observar como varían en el tiempo,

para sacar algunas conclusiones.

La siguiente tabla nos muestra un resumen, indicándonos el promedio de los

caudales ('(

C) de cada rio, además el valor máximo que alcanzan y el valor mínimo a

lo largo de tiempo de estudio.

Tabla 7.6

Río Tinguiririca en Los Briones

Río Teno Río Claro

en Rauquen

Río Maule en Armerillo

Río Ñuble en

San Fabián

Río Bío Bío en

Rucalhue

Promedio en los meses

de estudio

50,74 54,75 77,61 241,44 97,51 392,78

Caudal máximo 101,8 97,2 175,7 487 168,5 733,5

Caudal mínimo

22,7 21,5 33,5 99,2 24,3 118

Acá nos damos cuenta la manera en que varían los caudales en base a un

promedio, y con esto calcular el porcentaje de variación, ya sea a caudal máximo

como caudal mínimo.

La tabla siguiente nos muestra los porcentajes en que crecen o disminuyen los

caudales según su promedio '(

C, es decir, basándonos en el caudal promedio y en

los valores máximos y mínimos que alcanzan los caudales determinamos el

porcentaje en el que llegan a variar.


99

Tabla 7.8

Río

Tinguiririca

en Los

Briones

Río

Teno

Río Claro

en

Rauquen

Río Maule

en

Armerillo

Río Ñuble

en San

Fabián

Río Bío Bío

en Rucalhue

% de

aumento

de

caudal

según el

promedio

50,16 43,67 55,83 50,42 42,13 46,45

% de

baja de

caudal

según el

promedio

55,26 60,73 56,84 58,91 75,08 69,96

Podemos darnos cuenta que los porcentajes de aumento y baja de caudal

mantienen ciertos valores similares, siendo así y como una forma más clara de

estudiar los casos de energía, determinaremos un factor de crecimiento de caudal de

50 % del valor promedio, y un factor de 60 % bajo el promedio para determinan así la

baja de caudal.

Ahora si tomamos los ríos de interés, los cuales han sido seleccionados para

generación de energía y le aplicamos los factores recién determinados obtendremos

cifras significativas para tomar decisiones.


100

Tabla 7.9

Nombre del canal

Caudal para

generación (m3/s)

Aumento de

caudal

Disminución de caudal

Variación máxima (aum. De caudal – dism. De caudal)

Matriz canal Maule sur 60 90 24 66

Maule norte bajo 1 sección

40 60 16 44

Canal alimentador

Digua 25 37,5 10 27,5

Canal Zañartu caída al rio

Huepil km 19.7 35 52,5 14 38,5

Canal Colicheo 45 67,5 18 49,5 Canal Collao 12 18 4,8 13,2 Canal Bío Bío

Negrete caída en el km 15 de su

trazado

18 27 7,2 19,8

Cumpeo 7 10,5 2,8 7,7 Melado caída en el km 18 de su

trazado 10 15 4 11

Mariposas 10 15 4 11 Canal Bío Bío sur

caída en el km 103 antes rio

Renaico

7 10,5 2,8 7,7

Podemos decir que el valor de aumento de caudal se considera como el caudal

máximo que logra el cauce en algún momento del año, contrario a éste, el valor de

disminución es el caudal mínimo que logra el canal en cierta época del año.

Como se aprecia en la tabla anterior al hacer la diferencia entre el aumento de

caudal y la disminución de caudal, obtenemos la variación que se genera en los

cauces productos de distintos fenómenos naturales del ciclo del agua.


101

Gracias a contar con cifras aproximadas de la variación de caudal que se genera en

estos ríos además de saber su altura de caída y el caudal promedio será posible

decidir el tipo de central hidráulica sería más conveniente y también que tipos de

turbinas son las más adecuadas a cada caso.

7.3.6 Análisis para definir tipo de central y tipo de turbina en los ríos en

estudio.

La siguiente tabla muestra el resumen de lo realizado anteriormente, con estos

valores es posible analizar cada caso y decidir el tipo de central y el tipo de turbina

útil para cada caudal y altura.

Tabla 7.10

Nombre del canal

Altura bruta (m)

Caudal para generación

(m3/s)

Aumento de

caudal (Qmáx)

Disminución de caudal

(Qmín)

Variación máxima de

caudal (m3/s)

1 Matriz canal Maule sur 67 60 90 24 66

2 Maule norte bajo 55,4 40 60 16 44

3 Canal

alimentador Digua

41 25 37,5 10 27,5

4 Canal Zañartu

caída al rio Huepil km 19.7

29 35 52,5 14 38,5

5 Canal Colicheo 21 45 67,5 18 49,5

6 Canal Collao 77 12 18 4,8 13,2

7 Canal Bío Bío Negrete caída

en el km 15 42,5 18 27 7,2 19,8

8 Cumpeo 106,3 7 10,5 2,8 7,7

9 Melado caída en el km 18 60,9 10 15 4 11

10 Mariposas 56,7 10 15 4 11


102

11 Canal Bío Bío sur caída en el

km 103 75 7 10,5 2,8 7,7

Matriz Canal Maule Sur.



una altura bruta de 67 m en su totalidad

Caudal máximo: 90 '(

C

Caudal mínimo: 24 '(

C

Variación de caudal: 66 '(

C

Considerando los valores de caudal y en la manera en que varía podemos

recomendar que para este caso lo mejor sería tener una central de tipo embalse, ya

que su caudal varía considerablemente y de esa manera asegurar un caudal más

regular tanto en caudal como también en horas de operación de la central.

De acuerdo a relación altura y caudal podemos señalar que se recomienda para

este uso una(s) turbina(s) del tipo Francis, ya que éstas están diseñadas para

caudales y alturas medias, correspondientes a las de este caso.


103

Maule norte bajo.





C


C


C

En este caso la variación de caudal es menor al anterior sin embargo

recomendaremos de todas maneras una central de tipo embalse para asegurar un

flujo constante de agua.

Observando la relación de caudal y altura, afirmamos que una buena elección sería

una turbina Francis, ya que el caudal y la altura están dentro de los parámetros que

se recomienda para este tipo de turbinas.


104

Canal alimentador Digua




Caudal máximo: 37.5 '(

C


C

Variación de caudal: 27.5 '(

C

Si analizamos la variación de caudal, podemos darnos cuenta que tiene una

variación sin embargo para este caso recomendamos una central de paso, ya que los

caudales están dentro de los rangos en los cuales trabajan las centrales de paso

Observando la relación de caudal y altura, afirmamos que una buena elección sería

una turbina Francis, ya que el caudal y la altura están dentro de los parámetros que

se recomienda para este tipo de turbinas.


105

Canal Zañartu caída al rio Huepil km 19.7





C


C


C

Si analizamos la variación de caudal, podemos darnos cuenta que tiene una

variación sin embargo para este caso recomendamos una central de paso, ya que los

caudales están dentro de los rangos en los cuales trabajan las centrales de paso

De acuerdo a la relación de caudal y altura, recomendamos para este caso turbinas

del tipo Francis, ya que el caudal y la altura están dentro de los parámetros que se

recomienda para este tipo de turbinas.


106

Canal Colicheo.





C


C


C

Considerando que la variación de caudal es casi de 50 '(

C recomendaremos una

central de embalse para así asegurar un caudal más estable a lo largo del año.

Teniendo en cuenta que la altura de la caída es más baja que en otros casos, es

preferible recomendar turbinas Kaplan que resulta más conveniente para estos

parámetros.


107

Canal Collao.





C


C


C

Considerando que la variación de caudal es casi de 50 '(

C recomendaremos una

central de embalse para así asegurar un caudal más estable a lo largo del año.


preferible recomendar turbinas Kaplan las cuales resultan más conveniente para

estos parámetros.


108

Canal Bío Bío Negrete caída en el km 15





C

Caudal mínimo: 7.2 '(

C


C

Para este caso recomendaremos una central de paso ya que el caudal en general

no es mucho y su variación es menor.

Teniendo en cuenta que la altura de la caída es más baja que en otros casos, se

prefiere recomendar turbinas Kapla que resulta más conveniente para estos

parámetros.


109

Cumpeo





C


C


C

Si observamos detenidamente nos damos cuenta que el caudal máximo no supera

las 11 '(

C y varía de manera leve, por lo tanto recomendamos para éste caso una

central de paso preferibles para caudales más constantes.


preferible recomendar turbinas Kaplan que resulta más conveniente para estos

parámetros.


110

Melado caída en el km 18.





C


C


C

En este caso recomendamos como opción una central del tipo de pasada, ya que

este cauce no tiene gran variación de su caudal.

Teniendo en cuenta que la altura de la caída, es preferible recomendar turbinas

Kaplan que resulta más conveniente para grandes alturas y caudales más pequeños.


111

Mariposas.





C


C


C

En este caso recomendamos como opción una central del tipo de pasada, ya que

este cauce no tiene gran variación de su caudal.

Teniendo en cuenta la altura de la caída, es más preferible recomendar turbinas

Kaplan que resulta conveniente para grandes alturas y caudales más pequeños.


112

Canal Bío - Bío sur caída en el km 103





C


C


C

En este caso recomendamos una central de pasada, ya que el canal no posee una

gran variación en su caudal a lo largo del año

Para este caso es más preferible recomendar turbinas Kaplan ya que resulta más

conveniente para grandes alturas y caudales más pequeños como lo son en este

cauce.


113

A modo de comparación, las regiones del Maule y Bío - Bío se llevan la mayor parte

en la repartición de potencial, en relación al resto de regiones.

Tabla 7.11

Región Del Bío Bío 80,03415 Región Del Maule 162,725472

III Región 5,6 IV Región 7,3 V Región 11,3 VI Región 62,2 IX Región 21

RM 24,2

Potencial Nacional (MW) 374,359622

Grafico 7.4

Región Del Bio

Bio

3%

Región Del

Maule

62%

0%III

Región

1%

IV Región

2%

V Región

3%

VI Región

17%

IXRegión

6%RM

6%

Proporcion de Regiones


114

Conclusiones.

1.- En este Seminario de Titulo se quiso exponer sobre un tema actual y de un

fuerte impacto tanto para la economía Chilena como para cada una de las

personas que vivimos este proceso de escasez energética, en Chile ya se están

creando programas destinados a tener alternativas para afrontar un problema que

se está viviendo hoy, pero que se agravara con el paso de los años. En estos

planes se exige que al año 2025 un 20% de las energías provengan de ERNC.

2.- Chile cuenta con una geografía privilegiada en a lo que recursos naturales se

trata, entre la Región del Maule y la Región del Bio – Bio se concentran una gran

cantidad de ríos, lagos y lagunas que pueden ser aprovechados para la

generación de energía creando centrales de pasada o embalse según sea lo más

conveniente, en la parte económica como en lo que es la intervención de la

geografía, estas regiones también poseen una alta radiación solar que podría ser

aprovechada para generar electricidad que podría aportar al SIC y así disminuir

los costos de la electricidad, la creación de parques eólicos en la zona se está

volviendo cada vez más frecuente ya que es un recurso que se encuentra de

forma ilimitada en lugares específicos, como por ejemplo en áreas cercanas al

mar.

3.- También se pudo apreciar la importancia que tiene el agua como recurso

natural tanto para la generación de energía como para riego de cultivos y uso

como agua potable, las actividades humanas influyen de muchas formas en el

ciclo del agua y es necesario comprender y cuantificar sus efectos para conseguir

una gestión responsable y sostenible de los recursos hídricos.

4.- Hoy en día con el proceso que Chile y el mundo vive de escasez de energía

se sabe que ya no se pueden desaprovechar los recursos de ningún tipo, por ello

se deben buscar maneras de crear energía con los recursos que existen en cada

zonas para así lograr optimizar su uso.


115

5.- Además se logró dar una cuantificación de los potenciales energéticos que se

podrían obtener en diferentes locaciones, logramos apreciar que hay recursos

que generan una mayor cantidad de energía por lo cual en algunas situaciones

podríamos considerarlos como más rentables a corto plazo, pero finalmente se

concluyó que tenemos recursos disponibles para la generación de energía que

son de forma ilimitados por tanto se debe lograr generar conciencia de que estos

deben ser utilizados de una forma más masiva.


116

Bibliografía y referencias.

• Compendio energético de Chile año 2013 (revista electricidad)

• Estrategia nacional de recurso hídricos 2012 – 2025 (Gobierno de chile)

• Estrategia nacional de energía 2012 – 2030 (Gobierno de chile)

• Comisión Nacional de Energía y Comisión Nacional de Riego – Estimación

potencial hidroeléctrico asociado a obras de riego existentes o en proyecto

(Gobierno de Chile)

• La Cuenca del Río Biobío: Historia Natural de un Ecosistema Publicaciones

Centro EULA 2006.

• Enfoque generación y distribución de energía eléctrica (Instituto Nacional de

estadísticas, Chile)

• Avances en el desarrollo de la energía solar en Chile (Comisión nacional de

energía)

• Proyectos eólicos, guía para evaluación ambiental energías renovables no

convencionales (Comisión Nacional de energía)

• Irradiancia solar en territorios de la republica de Chile (Gobierno de Chile)


117

Anexos


118

Energía solar Tabla con datos de irradiación global mensual y anual en Concepción con una latitud de 36.83° sur, medidos en MJ/��.


119

Tabla con datos de irradiación global mensual y anual en Concepción con una latitud de 36.83° sur, medidos en kWh/��.


120

Tipos de paneles solares fotovoltaicos marca Tritec.


121

Energía eólica

Proyectos operativos, en construcción, en calificación, no calificados y aprobados

de parques eólicos en Chile.


122


123

Energía hídrica

Centrales hidroelectricas en operación al 31 de Diciembre de 2012 en el SIC.


124


125

Tabla con los resultados de los ríos investigados, incluidos los cauces y alturas evaluadas anteriormente.

Tabla con todos los datos obtenidos, también están indicados todos los resultados

de potencias instalables, ya que para el estudio en sí, solo se consideraron los

cauces con potencia instalable por sobre los 5 MW, se calculo la producción de

energía para 3600 horas al año.

Regió

n

Cauce

central

Nombre del

canal

Cauda

l

(m3/s)

Desniv

el bruto

(m)

Potenci

a bruta

(W)

Potenci

a bruta

(MW)

Energía

MWh

Energí

a GWh

Maule Rio Maule Matriz canal

Maule sur 60 67

3939600

0 39,4 141825,6 141,83

Maule Rio Maule

Maule norte

bajo 1

sección

40 55,4 2171680

0 21,7 78180,48 78,18

Maule Sist Digua

Canal

alimentador

Digua

25 41 1004500

0 10,0 36162 36,16

Maule Rio Lontue Cumpeo 7 106,3 7292180 7,3 26251,84

8 26,25

Maule Sistema

Melado

Melado caida

en el km 18

de su

trazado

10 60,9 5968200 6,0 21485,52 21,49

Maule Rio Maule Mariposas 10 56,7 5556600 5,6 20003,76 20,00

Maule Rio Maule Maule norte

tronco 50 7,8 3822000 3,8 13759,2 13,76

Maule Rio Maule

Maule norte

bajo 2

sección

caída en km

10 de su

trazado

24 16 3763200 3,8 13547,52 13,55

Maule Rio Maule

Maule norte

alto 2

sección

6 60 3528000 3,5 12700,8 12,70


126

caída en km

10 de s

trazado

Maule Rio Teno

Teno-

Chimbarong

o

65 5 3185000 3,2 11466 11,47

Maule Rio Teno

Teno-

Chimbarong

o

65 5 3185000 3,2 11466 11,47

Maule Sistema

Melado Melado 20 14,7 2881200 2,9 10372,32 10,37

Maule Rio Teno La Cañada 9,2 31 2794960 2,8 10061,85

6 10,06

Maule Rio Maule Machicura 11,5 23 2592100 2,6 9331,56 9,33

Maule Rio Maule Esperanza

sur 10 26 2548000 2,5 9172,8 9,17

Maule Rio Maule

Maule norte

bajo 2

sección

24 9,2 2163840 2,2 7789,824 7,79

Maule Rio Maule Canal

Chivato 4 54 2116800 2,1 7620,48 7,62

Maule Rio Lontue Pelarco

buena unión 4,5 47 2072700 2,1 7461,72 7,46

Maule Rio

Longavi

Quinta alto

(arriba) 4,2 47 1934520 1,9 6964,272 6,96

Maule Rio Maule Silva

Henriquez 7 28 1920800 1,9 6914,88 6,91

Maule Rio Maule Prado 4,5 40 1764000 1,8 6350,4 6,35

Maule Rio Maule

Lircay

unificado

primeros 5

km

10 17 1666000 1,7 5997,6 6,00

Maule Rio Lircay

Bocatoma y

canal Lircay -

Providencia

10 16 1568000 1,6 5644,8 5,64

Maule Rio Lircay Santa Rita 4 40 1568000 1,6 5644,8 5,64

Maule Rio Maule Maule norte 23 6,9 1555260 1,6 5598,936 5,60


127

alto 1

sección

Maule Rio Teno El membrillo 6,3 25 1543500 1,5 5556,6 5,56

Maule Rio Maule Colbun 6,5 23,4 1490580 1,5 5366,088 5,37

Maule Rio Maule Taco

General 25 6 1470000 1,5 5292 5,29

Maule Rio

Longavi San Nicolás 5,3 27 1402380 1,4 5048,568 5,05

Maule Rio Maule

Toma

Chequen

Pichingal

4 34 1332800 1,3 4798,08 4,80

Maule Rio Maule Abranquil 4 34 1332800 1,3 4798,08 4,80

Maule Rio Teno

Qunta Santa

Rosa y

Graneros

15 9 1323000 1,3 4762,8 4,76

Maule Rio Maule Duao y

Zapata 5,5 24 1293600 1,3 4656,96 4,66

Maule Rio Claro

Galpon

Donoso

caída en el

km 14 de su

trazado

5 25 1225000 1,2 4410 4,41

Maule Rio Claro

Galpon

Donoso

primeros 5

km

5 23 1127000 1,1 4057,2 4,06

Maule Rio Maule Peñuelas 3,9 29 1108380 1,1 3990,168 3,99

Maule Rio Maule Romero 4,5 25 1102500 1,1 3969 3,97

Maule Rio Maule

Lircay

unificado

caída en km

10 de su

trazado

10 11 1078000 1,1 3880,8 3,88

Maule Rio Teno Quinta de

teno 4 24 940800 0,9 3386,88 3,39

Maule Rio Lontue Purisima

concepcion 4,7 17 783020 0,8 2818,872 2,82


128

Maule Rio

Longavi

Primera (C-

primera

abajo paine)

4,6 16 721280 0,7 2596,608 2,60

Maule Rio Lontue La Patagua y

Cáceres 8 9 705600 0,7 2540,16 2,54

Maule Rio Maule San Vicente

mariposas 4 17,3 678160 0,7 2441,376 2,44

Maule Rio Lontue

Peumo viejo

y nuevo los

niches

5 13 637000 0,6 2293,2 2,29

Maule Rio Maule

Maule norte

bajo 3

sección

11,6 5,6 636608 0,6 2291,788

8 2,29

Maule Rio Maule Cauce queri 2,5 24 588000 0,6 2116,8 2,12

Maule Sist Digua

Canal

Perquilauque

n - Cato

4 13 509600 0,5 1834,56 1,83

Maule Rio

Putagan

Canal

Putagan 4 13 509600 0,5 1834,56 1,83

Maule Sist Digua

Canal matriz

Digua y Per-

fiscal caída

en el km 25

de su

trazado

6,2 7 425320 0,4 1531,152 1,53

Maule Sist Digua

Canal matriz

Digua y Per-

fiscal

6,2 6,4 388864 0,4 1399,910

4 1,40

Maule Rio Lircay Pencahue 12 3,2 376320 0,4 1354,752 1,35

Maule Rio

Loncomilla Copihue uno 7,6 4 297920 0,3 1072,512 1,07

Maule Rio Maule Sandoval 6,8 4 266560 0,3 959,616 0,96

Maule Rio Claro Cumpeo 5 5 245000 0,2 882 0,88

Maule Rio

Loncomilla

Alimentador

llepo 5,9 4 231280 0,2 832,608 0,83

Maule Estero

Machicura San Rafael 4 3 117600 0,1 423,36 0,42


129

Maule Rio Lontue Rio seco

(estero seco) 5 2 98000 0,1 352,8 0,35

Maule Sist Digua

Canal

Perquilauque

n - Ñiquen

4,5 2 88200 0,1 317,52 0,32

Maule Rio

Putagan

Canal

melozal 8 0,6 47040 0,0 169,344 0,17

Maule Rio Maule Mariposas

bajo 5,8 0 0 0,0 0 0,00

Maule Rio Maule Maule norte

ato 2 sección 12 0 0 0,0 0 0,00

Maule Rio Maule Distribuidor 27 0 0 0,0 0 0,00

Maule Rio Claro Pelarco

buena unión 4 0 0 0,0 0 0,00

Maule Rio Lontue Purisima

tronco 5,6 0 0 0,0 0 0,00

BÍO-

BÍO Rio Laja

Canal

Zañartu

caída al rio

huepil km

19.7

35 29 9947000 9,9 35809,2 35,81

BÍO-

BÍO

Estero

Ranchillos

(Rio Itata)

Canal

Colicheo 45 21 9261000 9,3 33339,6 33,34

BÍO-

BÍO Rio Laja Canal Collao 12 77 9055200 9,1 32598,72 32,60

BÍO-

BÍO

Rio Bio-

Bío

Canal BIO-

BÍO Negrete

caida en el

km 15 de su

trazado

18 42,5 7497000 7,5 26989,2 26,99

BÍO-

BÍO

Rio Bio-

Bío

Canal BIO-

BÍO sur

caida en el

km 103

antes rio

Renaico

7 75 5145000 5,1 18522 18,52


130

BÍO-

BÍO Rio Laja

Canal Laja

Diguillin

caída en km

14 de su

trazado

40 9,2 3606400 3,6 12983,04 12,98

BÍO-

BÍO Rio Ñuble Virguin 10 36 3528000 3,5 12700,8 12,70

BÍO-

BÍO Rio Laja

Canal Rio

Mirrihue o

Pinochet

8 45 3528000 3,5 12700,8 12,70

BÍO-

BÍO Rio Laja

Canal Laja

sur caida en

km 11 de su

trazado

42 6,6 2716560 2,7 9779,616 9,78

BÍO-

BÍO Rio Ñuble

Municipal de

Ñuble

primeros 5

km

6 41 2410800 2,4 8678,88 8,68

BÍO-

BÍO

Rio

Niblinto

Canal

Navarrete

uno

5 49 2401000 2,4 8643,6 8,64

BÍO-

BÍO Rio Ñuble

Greene y

Maira caída

en el km 8.5

de su

trazado

4,4 51 2199120 2,2 7916,832 7,92

BÍO-

BÍO Rio Ñuble Zemita 4,5 40,5 1786050 1,8 6429,78 6,43

BÍO-

BÍO Rio Ñuble

Greene y

Maira

primeros 5

km

7 24 1646400 1,6 5927,04 5,93

BÍO-

BÍO Rio Ñuble Canal Arrau 4,4 36 1552320 1,6 5588,352 5,59

BÍO-

BÍO

Rio

Duqueco

Canal Coreo

caida en el

km 20 de su

4,2 36,4 1498224 1,5 5393,606

4 5,39


131

trazado

BÍO-

BÍO

Estero

Coihueco

Canal matriz

nro 3 7,5 20 1470000 1,5 5292 5,29

BÍO-

BÍO Rio Laja

Canal Laja

sur 42 3,1 1275960 1,3 4593,456 4,59

BÍO-

BÍO

Rio Bío-

Bío

Canal BÍO-

BÍO sur I y II

etapa

45 2,8 1234800 1,2 4445,28 4,45

BÍO-

BÍO Rio Ñuble

Canal

Chacayal

oriente

4 30 1176000 1,2 4233,6 4,23

BÍO-

BÍO Rio Ñuble

Municipal de

Ñuble caida

al inicio de

su trazado

6 19 1117200 1,1 4021,92 4,02

BÍO-

BÍO Rio Ñuble Moreira 4,4 22 948640 0,9 3415,104 3,42

BÍO-

BÍO

Estero

Coihueco

Canal Matriz

nro3 caida

en el km 11

de su

trazado

3,8 25 931000 0,9 3351,6 3,35

BÍO-

BÍO

Rio Bío-

Bío

Canal BIO-

BÍO Negrete

primeros 5

km

18 5 882000 0,9 3175,2 3,18

BÍO-

BÍO

Rio

Duqueco

Canal

Duqueco

cuel caída en

el km 27 de

su trazado

3,3 26,7 863478 0,9 3108,520

8 3,11

BÍO-

BÍO

Rio

Duqueco Canal Coreo 8,3 7,7 626318 0,6

2254,744

8 2,25

BÍO-

BÍO Rio Laja

Canal La

Aguada 5,2 12 611520 0,6 2201,472 2,20

BÍO-

BÍO Rio Laja

Canal Laja

Diguillin 40 1,4 548800 0,5 1975,68 1,98


132

BÍO-

BÍO

Rio

Duqueco

Canal

Duqueco

cuel

primeros 5

km

6,5 4 254800 0,3 917,28 0,92

BÍO-

BÍO Rio Itata

Canal

Quillón 5,8 4 227360 0,2 818,496 0,82

BÍO-

BÍO Rio Laja

Canal La

Mancha 4,5 2 88200 0,1 317,52 0,32

BÍO-

BÍO

Rio

Huequecur

a

Canal

alimentador 5 0 0 0,0 0 0,00


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