minihidraulica

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Comisión Nacional para el Ahorro de Energía

Coordinación Técnica

Dirección de Energías Renovables

Programas Estatales de Minihidráulica

JULIO, 2002



1

INDICE Pag.

Introducción ......................................................................................................................... 3

Capítulo 1.- Procedimiento para la evaluación del recurso minihidráulico.......................... 5

1.1.- Resumen de procedimiento de cálculo ............................................................ 13Capítulo 2.- Beneficios económicos y sociales al desarrollar

proyectos minihidráulicos................................................................................ 15

Capítulo 3.- Criterios para la determinación de los sitios con mayorviabilidad económica....................................................................................... 17

Capítulo 4.- Entorno socioeconómico de la zona de influenciade los proyectos.............................................................................................. 20

Capítulo 5.- Los diversos participantes de los proyectos...................................................... 22

Capítulo 6.- Estrategia de promoción de proyectos, barrerasy acciones recomendadas............................................................................... 24

6.1 Identificación de barreras.................................................................................... 246.2 Acciones recomendadas..................................................................................... 25

Capítulo 7.- Panorama Internacional ................................................................................... 29

Capítulo 8.- Panorama Nacional .......................................................................................... 33

8.1- Centrales en operación o fuera de servicio........................................................ 348.2.- Estudios ............................................................................................................ 35

Capítulo 9.- Proyectos demostrativos. Experiencias y lecciones aprendidas...................... 37

9.1.- Ubicación geográfica y características principales............................................ 379.2.- Programas de construcción............................................................................ 419.3.- Experiencia operativa inicial (2 años)............................................................. 439.4.- Costo de obras y financiamiento....................................................................... 449.5.- Evaluación económica y comparación de costos

con otras formas de generación (CFE 2000).................................................. 469.6.- Planta Metlac Orizaba Ver ............................................................................ 489.7 .- Planta Jalapilla Orizaba Ver ........................................................................... 52

Referencias .......................................................................................................................... 55



2

Anexo I Bases legales para la asociación de empresas privadas y entidades públicascon fines de generación eléctrica.

Anexo II Aspectos básicos a considerar en la planeación de proyectos Minihidráulicos.

Anexo III Tablas

Tabla 9-1................................................................. Proyectos minihidraúlicos DOE (EEUU)Tabla 9.2............................................................................... Obras realizadas por ProyectoTabla 9.3..................................................................Datos Principales de casa de máquinasTabla 9-4....................................................................................Datos de TurbogeneradoresTabla 9-5 ..........................................................................................Datos de ConstrucciónTabla 9.6................................................................... Datos de operación (primeros 2 años)Tabla 9.7...................................................................................... Costos reales de inversiónTabla 9.8............................................................................................ Evaluación económica



3

Introducción

El aprovechamiento de la energía hidráulica en pequeñas centrales en nuestro país hasido una práctica común desde principios del siglo XX. Las zonas montañosas con

buena precipitación de lluvia son las adecuadas para su desarrollo. Así en algunaspartes de los estados de Puebla, Veracruz, Chiapas, Michoacán y Oaxaca se tieneconocimiento de una serie de centrales que sirvieron y/o que aún operan en industriascomo la papelera, la textil, la cervecera o la del café.

En 1960 cuando por decreto del presidente Adolfo López Mateos se nacionalizó laindustria eléctrica, pasaron a poder del Estado unas 60 centrales minihidráulicas (< 5MW) con una potencia instalada total de 75 MW que eran operadas por diversascompañías en el centro y sur del territorio nacional. La legislación cambió de tal forma quesolamente a la CFE y LyF se les permitió generar, transmitir y distribuir electricidad confines públicos.

Se suspendió así la evaluación del potencial minihidráulico nacional y la CFE enfocasus esfuerzos al desarrollo del potencial macrohidráulico en los grandes ríos del paíscomo son el Grijalva, Balsas ó Papaloapan y desde luego a la construcción de grandescentrales termoeléctricas. En estas condiciones, la búsqueda de nuevas centrales seabandona a nivel nacional tanto las de carácter público como las de particulares.

La nueva Ley del Servicio Publico de Energía Eléctrica de 1992 permite la producciónde electricidad por particulares en sus modalidades de Autoabastecimiento, PequeñoProductor o Productor Independiente. Gracias a esta nueva legislación es que laMinihidráulica resurge como una opción a considerar dentro de las formas de producirfluido eléctrico.

Es ahora que se hace necesario retomar aspectos tan importantes como:

• La evaluación del potencial minihidráulico nacional• La promoción de la Minihidráulica a nivel Estatal• El apoyar la realización de proyectos demostrativos• La difusión de los casos exitosos

Desde 1992 la CONAE ha hecho esfuerzos en este sentido. Se ha estudiado la situaciónque guarda actualmente la minihidráulica a nivel nacional, se ha determinado el potencialque es posible explotar en forma económica en una región de los Estados de Puebla yVeracruz. Asimismo se cuenta con una Metodología para la evaluación preliminar desitios minihidráulicos.

La CONAE ha organizado una serie de seminarios y eventos que promueven el uso delas fuentes de energía renovable como es el caso de la minihidráulica



4

Es así como se decidió elaborar este documento dirigido a todas aquellas personas quetoman decisiones en proyectos de inversión. El título del programa de promoción sedenomina “Programas Estatales de Minihidráulica” . El objetivo central es poderdifundir las bondades de la minihidráulica y cómo pueden contribuir al desarrolloeconómico y social de diversas regiones del país.

Los usuarios potenciales de la energía minihidráulica son :

• Diversos grupos industriales o agroindustriales quienes buscan reducir de algunaforma sus costos de producción.

• Los gobiernos municipales que se ven en dificultades para cubrir los pagos porservicio de energía eléctrica para alumbrado público o bombeo.

El documento pretende ser una guía o primer contacto con los diversos actores queintervienen en el desarrollo de este tipo de proyectos buscando que se puedan aclararlas dudas que se tengan sobre esta forma de generar electricidad.

Al termino de su lectura deben quedar resueltas preguntas como :

1. ¿Que es la minihidráulica?2. ¿Cuanto potencial hay en México y cuánto se ha explotado?3. ¿Cómo se compara México con el resto del mundo en este tema?4. ¿Cómo se evalúa una posible planta?5. ¿Qué beneficios económicos y sociales se pueden esperar?6. ¿Quiénes son los actores principales que intervienen en su desarrollo?7. ¿Qué impide su desarrollo y qué hacer para lograrlo?8. ¿Qué casos exitosos se pueden referir?9. ¿Cuáles han sido las lecciones aprendidas de ellos?

La CONAE presenta así este documento con la esperanza de tener unaretroalimentación de sus lectores, reconociendo que quizás representa solo el primerescalón de una serie de esfuerzos que habrán de realizarse en el futuro cercano. Seránbienvenidos todos los comentarios que permitan mejorar el contenido del documentoasí como sugerencias para profundizar en alguno de los temas presentados.



5

Capítulo 1.- Procedimiento para la evaluación del

recurso minihidráulico

La energía hidráulica de un río o arroyo esta formada por el flujo de agua que corre por su cauce y por los desniveles o “caídas “ a lo largo de su longitud, desde las partesaltas o montañosas hasta las planicies costeras.

Una central minihidráulica (< 5 MW) buscará aprovecharparte de la energía hidráulica total del río o arroyo.Convencionalmente las centrales minihidráulicas seclasifican atendiendo a la caída (carga) de agua queaprovechan.

Tipo de central Caída Gasto

Baja Carga 5 a 20 m 30 a 300 m3 /sMedia Carga 20 a 100 m 3 a 30 m3 /sAlta Carga mayor a 100 m menos de 3 m3 /s

Por lo general las centrales que son de Baja Carga aprovechan gastos importantes perodesniveles de poca magnitud y por el contrario, las de Alta Carga utilizan gastosmenores y desniveles importantes.

Las partes principales de una central minihidráulica son :

• La presa derivadora .- Obra que sirve para desviar parte del flujo del río hacia laplanta.

• El canal y/o túnel.- Se utiliza paraconducir el flujo captado por la presa.

• Un tanque de carga.- Se utiliza paracontrolar el agua que llega del canal ypermite operar satisfactoriamente a latubería a presión.

• Tubería de presión.- Este elemento seubica entre el tanque de carga y la casade máquinas, es decir a lo largo de lacaída o desnivel por aprovechar.

• La casa de máquinas.- Es laconstrucción que sirve para instalarla(s) turbina(s) y generador(es)eléctricos. Incluye la subestación.

• La línea de transmisión.- La instalaciónque se utiliza para enviar la electricidadal centro de consumo.

Fig. 1.1 Componentes de una minihidraúlica



6

El agua después de haber sido utilizada, se regresa al río o arroyo por medio de uncanal de desfogue.

Existen dos niveles de estudio que es necesario seguir en orden:

a) Identificación del sitiob) Anteproyecto

A continuación se presentan los aspectos que cada uno de dichos estudios debe cubrir. Altermino de dichos estudios se estará en la posibilidad de clasificar una serie de sitiosdesde el punto de vista económico y posteriormente decidir por cuál sitio conviene iniciarel proyecto ejecutivo y la construcción de la obra.

a) Identificación del sitio

Con el apoyo de un ingeniero o personal técnico calificado en hidráulica se realizanlos siguientes trabajos :

•

Se determina la cuenca del proyecto .- Cuando de construye una pequeña presa ,el área de captación del agua esta formada por los lados del cauce de un ríodesde el propio río hasta el “parte aguas de la cuenca”, es decir la parte mas alta endonde si una gota de agua cae ahí, un 50 % drena hacia la cuenca y el otro 50 %drenará hacia otra cuenca. Se mide en Km2

• Se obtiene la información hidrométrica.- La Comisión Nacional del Agua (CNA) y laComisión Federal de Electricidad (CFE) tienen una red de estaciones hidrométricasa lo largo de los ríos importantes del país y sus afluentes principales. Estos registrosson en su mayoría producto de medir por mas de 25 años de forma que suestadística es de suma importancia para la viabilidad técnica de los proyectos.

•

Se localizan las obras civiles: (presa derivadora, canal, tanque de carga, tubería depresión, casa de maquinas)



7

Fig. 1.2 Cuenca de sitio y líneas topográficas

b) Anteproyecto de la central.- en esta etapa se determinará lo siguiente:

• El gasto económico a instalar• Las dimensiones principales de las obras civiles

• El número y tamaño de turbinas y generadores• La evaluación de los costos de inversión• La evaluación económica del proyecto

Como apoyo al desarrollo de los trabajos de la etapa deanteproyecto , la CONAE desarrolló en el año de 1999 unametodología para evaluar centrales minihidroeléctricas(1).En este documento se tratan paso a paso los aspectosimportantes a considerar por el personal que este realizando el anteproyecto. Lametodología se apoya a su vez en un modelo por computadora que facilita los cálculos.

Se presenta a continuación un ejemplo de los datos de “entrada” y los resultados o

“salida” de dicho modelo. Se trata del anteproyecto Hueytamalco que se localiza en elestado de Veracruz.

Parte aguasde la cuenca



8

Fig. 1.3 Ejemplo de algunos datos de entrada para anteproyectos

Como se puede ver , en los datos de entrada se consignan datos relevantes de la obra decaptación (presa derivadora, cotas sobre el nivel del mar (m.s.n.m) entre el tanque decarga y la casa de máquinas (caída aprovechable), la longitud del canal o canales,caminos, etc. También se da entrada a los gastos o flujos mensuales del río en estudio,

DATOS GENERALES

Nombre Hueytamalco Estado Veracruz

RíoMaría de la torre Latitud Norte19º 57"

Río principal Bobos Long.Oeste 97º 16

No. de captaciones 1

Long. de canal (e 1.58 Km. Long. de tunel(es) 0.25 Km.

Cota de carga 740 m.s.n.m Long. camino acceso 3.7 Km.

Cota de generación 600 m.s.n.m Long. de línea de transm. 1.5 Km.

Voltaje de línea de transm. 34.5 Kv.

Obra de Ca tación

Presa derivadora Hidrologia

1 Area de la cuenca Ap 126.54Km2

Material (es)

en grava/arena 0 0miles de M3

Area de cuenca de estación hidrom. Aeh 1466.70Km2

Mampostería 2,000 13,650miles de M3

Nombre de estación hidrométrica tz de la Torre

Concreto 300 0miles de M3

Clave de estación hidrométrica 0

l. de excavación 0 1,500miles de M3

Gasto inicial de ro ecto 4.77m3 /s

Gastos medios mensuales y anual delanteproyecto( m3 /s)

Enero 3.51Febrero 3.08

Marzo 2.69

Abril 2.47

Mayo 2.38

Junio 4.13

Julio 4.03

Agosto 4.06

Septiembre 8.65

Octubre 6.44

Noviembre 6.12

Diciembre 3.99

Medio anual 4.30

Alternativa

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

m 3 / s

E n e r o

F e b r e r o

M a r z o

A b r i l

M a y o

J u n i o

J u l i o

A g o s t o

S e p t i e m b r e

O c t u b r e

N o v i e m b r e

D i c i e m b r e



9

El modelo realiza diversos cálculos para determinar los parámetros principales delanteproyecto como se dijo anteriormente. A continuación se presentan algunos de loscuadros de salida o de resultados de la evaluación.

Fig. 1.4 Resultados del modelo: Cálculo de obras civiles y equipos principales

Volúmen de excavació 5,118 m3 Volúmen de excavació 1,804 m3

Volúmen de concreto 999 m3 Volúmen de concreto 649 m3

125 ton.

Volúmen de excavació 2285.04 m3

Volúmen de concreto 334.74 m3

33.47 ton.

Potencia 5836.95 Kw 6485.5 Kva

Voltaje de generación 13.8 Kv

Voltaje de transmisión 34.5 Kv

No. de unidades 3

Tan ue de car a

cero de refuerzo (tanque de carga)

Resultados para Equipo electromecánico

Resultados de la cubicación de Obras civiles

Canal Tunel

Acero de refuerzo (canal y tunel)



10

El modelo tiene la forma de encontrar cual es el gasto económico a instalar . Lo hacetomando en cuenta las variables económicas principales de cualquier proyecto, es decirel valor presente neto VPN, la relación beneficio – costo (B/C), el tiempo derecuperación de la inversión y la tasa interna de retorno TIR en %.

Fig. 1.5 Resultados del modelo: Cálculo del costo de inversión

Las figuras 1.6 y1. 7 presentan gráficamente la evaluación económica del anteproyectoen estudio.

Nombe

Concepto Unidad P.unitario Cantidad Importe Hueytamalco$ M.N 10 . . Gasto m3/s)

OBRA CIVIL 4.77

a) Obra de contención

Excavación a cielo abierto m3

193.84 1,500 0.291

Volumen total Alternativa 1 550 13,650 7.508

m3

0.000

Subtotal 7.798

b) Canal/túnel de conducción


75.68 20,714 1.568

Terrenos (derecho de vía 15 m ancho) km2

70,000,000 0.027 1.922

Concreto hidráulico m3

1,592 3,903 6.213

Excavación en túnel m3

340 6,007 2.042

Acero de refuerzo t 9,332 321 2.992Subtotal 14.737

c) Tanque de carga


75.68 2,736 0.207

Concreto hidráulico m3

1,592 2,222 3.537

Acero de refuerzo t 9,332 222 2.074

Rejillas y compuertas lote 9,500 1 0.0095

Subtotal 5.621

d) Planta hidroeléctrica

Casa de máquinas lote 1,500,000 1.00 1.500

e) Derecho de vía linea transm. 20 m. Km2

50,000,000 0.030 1.500

f) Camino de acceso km. 1,500,000 3.70 5.550

Subtotal 8.550 Inv. dep. de Q(m3/s)

TOTAL OBRA CIVIL: 36.706 48.519

EQUIPO ELECTROMECANICO 9.704

g) Tubería a presión t 36,600 4.99 0.183 58.223

h) Potencia total instalada (Mw ) 8.733i) Turbina, generador, grúa viajera lote/Mw 4,750,000 5.6 26.450 66.956

compuertas y equipo auxiliar. 3.348

j) Subestación elevadora lote 5,512,000 0.60 3.307 70.304

k) Línea de transmisión km. 95,400 1.5 0.143

TOTAL DE OBRA ELECTROMECANICA : 30.083 Inv. No depend. Q(m3/s)

TOTAL OBRA PARCIAL : 66.789 18.270

Indirectos (20%) 13.358 3.654

Costo parcial 80.147 21.924

Utilidad (15% ) 12.022 3.289

Subtotal 92.169 25.212

Proyecto (5%) 4.608 1.261

Costo total de la inversión 96.777 26.473

* Fuente de precios unitarios : CFE Catalogo de precios índice a nivel de

Pre viabilidad y Viabilidad . El precio de equipos electromecánicos se actualizó del estudio de CONAE

"La situación de la minihidráulica nacional y potencial en una reg. de los Edos. de Puebla y Veracruz ( 1994)"

Presu uesto recios unitarios medios de 1998 *



11

Fig. 1.6 Ejemplo de evaluación económica : VPN , Inversión y recuperación de inversiónSito : Hueytamalco Ver

Para este ejemplo (Hueytamalco), se observa que el gasto económico esta alrededorde Q = 3.75 m3 /s , pues en este punto se obtiene el máximo de valor presente netoVPN, es también el punto que presenta el menor tiempo de recuperación de la inversión.Para complementar esta evaluación, se presenta la Fig. 7 con la determinación de latasa interna de retorno TIR (%) y la relación beneficio / costo B/C. Véase también la fig.8 (capítulo 3)

Valor Presente Neto e Inversión para diferentes gastos

($100.00)

($50.00)

$0.00

$50.00

$100.00

$150.00

$200.00

$250.00

2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

Gasto (m3/s)

M i l l o n e

s d e p e s o s ( 1 9 9 8 )

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

Valor presente

netoInversión

Recup.Invers.(años)



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Fig. 1.7 Ejemplo de evaluación económica : Tasa interna de retorno TIR (%) yRel. B/C. Sitio Hueytamalco Ver.

Estas dos variables vienen a complementar la evaluación económica del anteproyecto.Para el ejemplo presentado, efectivamente se refuerza el resultado de que el gastoeconómico a instalar es de 3.75 m3 /s pues para dicho gasto se maximiza tanto la TIR(16.20 % ) y la relación beneficio / costo (1.28).

Así el modelo cumple su función de simular rápidamente diversos esquemas deaprovechamiento e incluso hacer modificaciones a un mismo anteproyecto hasta llegar aloptimo. Una vez que se hayan estudiado y optimizado una serie de sitios, se puede estaren la posibilidad de elegir de entre ellos alguno, para pasar a su etapa final de diseño yconstrucción.

Tasa Interna de Retorno y Rel. B/C para diferentes gastos

0.00%

2.00%

4.00%

6.00%

8.00%

10.00%

12.00%

14.00%

16.00%

18.00%

2 . 0 0

2 . 5 0

3 . 0 0

3 . 5 0

4 . 0 0

4 . 5 0

5 . 0 0

5 . 5 0

6 . 0 0

6 . 5 0

7 . 0 0

7 . 5 0

8 . 0 0

8 . 5 0

9 . 0 0

9 . 5 0

1 0

. 0 0

1 0

. 5 0

Gasto ( m3/s)

T I R

( % )

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

TIR

Rel. B/C



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1.1 Resumen de procedimiento de cálculo

Para facilitar la comprensión del procedimiento de cálculo se presenta a continuación un

diagrama de flujo ilustrativo(1):

Identificación del sitio

§ Cuenca de proyecto§ Datos hidrométricos (CNA)§ Localización de obras civiles

Gasto inicial (Q1) en m3 /s

(puede ser el gasto medio anual)Q = Q1

Diseño preliminar

§ Presa(s) derivadora(s)§ Canal(es) y/ o túnel(es)§ Tanque(s) de carga

§ Tubería(s) a presión§

Presupuesto § Obras civiles§ Equipos electromecánicos§ Subestación y línea de transmisión

§ Caminos de acceso, terrenos y derechosde vía

α



14

NO

SI

Evaluación económica § Valor presente neto§ Relación Beneficio- Costo§ Tasa interna de retorno§ Tiempo de recup. de la inversión.

¿Es Q eloptimo?

Variación delGasto inicial

Q2 < Q1

y/oQ2 > Q1

Datos finales de anteproyecto

§ Dimensiones de Obras civiles§

Capacidad de equipos electromecánicos § Presupuesto de Inversión

§ Rentabilidad económica esperada

α



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Capítulo 2.- Beneficios económicos y sociales aldesarrollar proyectos minihidráulicos

La energía minihidráulica es renovable y por tanto tiene como un beneficio inherente el noproducir gases invernadero como el CO2. De alguna forma también influye en la reduccióndel consumo de combustibles fósiles como el carbón o el combustóleo. De la experienciade países que han desarrollado con éxito programas para la construcción de centralesminihidráulicas como es el caso de China ó la India(2) , se pueden sintetizar los principalesbeneficios económicos y sociales de la forma siguiente:

a) Se reducen los riesgos por inundaciones .- En aquellas regiones en donde lapendiente de los ríos es pronunciada, en época de lluvias, se presentaninundaciones importantes en las partes bajas, cerca de las planicies costeras. Este

fenómeno además es muy rápido lo que no permiteprevenir a la población ribereña del peligro. Hace unpar de años (1999) se presento esta situación en ladesembocadura de los ríos Cazones y Tecolutla en elEstado de Veracruz. La construcción de pequeñascentrales hidráulicas a lo largo de los principalesafluentes de estos ríos (de hecho ya localizados porCONAE(3) en 1995), permitiría modificar lascaracterísticas de las avenidas que se presentan,proporcionando una cierta capacidad de regulación,además de cambiar los tiempos de concentración delescurrimiento. Se sabe que la Comisión Nacional delAgua (CNA) ha realizado algunas obras de contenciónsobre los ríos mencionados, es decir pequeñas presas

derivadoras que cumplen la función ya descrita. Vale la pena buscar la coordinacióncon esta dependencia para estudiar a detalle las posibilidades de hacer las obraselectromecánicas complementarias que requiere una central minihidráulica.

b) Se ayuda a evitar la erosión de la cuenca .- Una serie de pequeñas presas a lo largode un arroyo permite disminuir el grado de erosión que en forma natural dichoarroyo va ocasionando a lo largo de su cauce. Esto a su vez permite que el suelo quecircunda a la corriente de agua tienda a no ser arrastrado por las crecientes que sepresentan en época de lluvias.

c) Se mejoran las labores agrícolas .- En las centrales “alhilo del agua” (sin embalse), las pequeñas presasderivadoras (Aprox. 10m de altura) pueden proveer deun almacenamiento modesto de agua susceptible de seraprovechado para fines agrícolas. La energía eléctrica sepuede usar en parte para el bombeo de agua, para lairrigación respectiva. En otras sitios, la presa con fines



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agrícolas puede ya existir y en este caso solo se requiere la construcción de la obraelectromecánica. Esta energía es muy útil en distritos de riego “presurizados”, es deciren donde la irrigación se efectúa preferentemente por medio de bombeo y donde engeneral se encuentran problemas de suministro seguro y económico de fuerzaeléctrica.De la experiencia reportada en el caso de China, se ha visto que en las zonasmontañosas en donde se han construido centrales minihidráulicas en tan solo unadécada, se han registrado incrementos de la producción de granos hasta en un 38%.Esto se debe básicamente a que una vez construida la central, se mejora lainfraestructura existente en materia de caminos de acceso, almacenes y serviciosasistenciales a la población.

d) Se propicia el desarrollo agroindustrial .- El nivel de industrialización es un indicadordel grado de desarrollo de las zonas rurales. Las centrales minihidráulicas reducen oeliminan las carencias de electricidad en estas zonas y propician el desarrollo deactividades agro industriales. En zonas montañosas puede acelerar elaprovechamiento planeado de recursos forestales e incluso ser una actividad demayor importancia que las actividades agrícolas . Para el caso de China, en unadécada en las 318 comunas en donde se ha llevado a cabo la electrificación rural abase de minihidráulica, se ha logrado la creación de unos 5 millones de empleo y engeneral se ha visto un incremento en la calidad de vida de sus habitantes. Para elcaso de comunidades rurales aisladas (menos de 500 habitantes), el uso de laenergía hidráulica, además de la energía eléctrica, se puede enfocar hacia laconversión a energía mecánica para mover molinos, telares, bombeo de agua yotras actividades comunitarias de las que depende en buena medida la economía dedichas comunidades

e) Desarrollo económico de la industria metalmecánica .- Deimplantarse un programa para desarrollar la minihidráulicaen México es probable que muchas de las turbinas,generadores y equipos auxiliares se puedan fabricarlocalmente a través de convenios de transferencia detecnología con diversos fabricantes en el extranjero. Dehecho ya existen en el país algunas fábricas con estaposibilidad.

f) Derrama económica por la construcción y operación.-Durante la etapa de construcción de las centrales seemplea mano de obra de la región adyacente al sitioconsiderado. Se estima que una central minihidráulicarequiere de al menos dos años para su construcción.Posteriormente se requiere de cierto personal para sumantenimiento y operación. En ambos casos se tiene unaexcelente oportunidad de capacitación de personal y

derrama económica regional.

g) Arraigo en las zonas rurales y capacitación .- La actividad económica propiciada porlas centrales minihidráulicas puede influir en aumentar el arraigo de personas queregularmente emigran a EEUU en busca de mejores oportunidades de trabajo.



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Asimismo es previsible el incremento en sus niveles de capacitación por el tipo delabores a realizar.

Capítulo 3.- Criterios para la determinación de lossitios con mayor viabilidad económica

En el capítulo 1 se mencionó la forma de evaluar la viabilidad económica deanteproyectos minihidráulicos con el apoyo de un modelo para computadora.

Los criterios que determinan dicha viabilidad son:

• El valor presente neto VPN ( Millones de pesos)• El tiempo de recuperación de la inversión (años)• La relación beneficio / costo ( B/C)• La tasa interna de retorno TIR en %

El modelo de computo referido, hace uso de una “macro” o herramienta de computo,desarrollada por la CONAE en 1994, que precisamente hace los cálculos de lasvariables económicas indicadas .

Para que un anteproyecto se considere viable desde el punto de vista económico se debecumplir lo siguiente:

a) Que el valor presente neto VPN sea positivo . - En realidad el VPN es una funciónque se va calculando para cada año (ver Fig. 8) , a lo largo del período de análisis ovida útil del proyecto. Para una central minihidráulica es típico utilizar 30 como losaños de vida operativa. En la realidad se ha visto que éste tipo de centrales puedendurar cerca de 100 años en servicio, desde luego haciendo varias rehabilitaciones alo largo de este tiempo.

b) Que la inversión se recupere en un tiempo razonable.- Los inversionistas deseanrecuperar la inversión lo antes posible. Para una central minihidráulica hablar de 8 a10 años para recuperar la inversión puede ser lo adecuado o razonable. Si seobserva de nuevo la fig. 8 se verá que el punto de la función del VPN en donde sehace positivo es precisamente el tiempo en que se recupera la inversión. A partir deeste punto dicho valor crece hasta alcanzar un punto de equilibrio hacia el final de lavida útil.

c) Que la relación B/C sea positiva .- Ningún anteproyecto se puede considerar viable sison mayores los costos que los beneficios esperados. Para el ejemplo del sitioHueytamalco este parámetro se ubicó en 1.28.

d) Que la Tasa interna de retorno TIR (%) sea atractiva .- Los capitales siempre sepueden invertir en diversos instrumentos bursátiles o bancarios. La TIR para laopción de inversión en una minihidráulica debe competir favorablemente con otras



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tasas de rendimiento. En este ejemplo esta tasa alcanzó un valor de 16.28 % lo queubica bien a esta opción de inversión para las actuales condiciones del mercado.

Para terminar de dar un panorama general de la evaluación económica, a continuaciónse presentan los resultados obtenidos en el estudio realizado por CONAE de evaluacióndel potencial minihidráulico en los Estados de Veracruz y Puebla(3) en el año 1994.

Se hizo la evaluación de 100 anteproyectos que fueron clasificados como “atractivos”,”regulares” y “malos” atendiendo a dos de las variables económicas; la relaciónbeneficio/costo (B/C) y la recuperación de la inversión en años.

B/C * Rec. (años)*• 26 Proyectos (atractivos)......................2.03 4.3• 36 Proyectos ( regulares).....................1.28 7.0• 38 Proyectos ( malos).......................... 0.67 15.0

* Valores promedio



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Fig. 8 Ejemplo de cálculo de viabilidad económica

Alternativa 1 Hueytamalco Q =.3.75 m3/s

Datos de Entrada Tasa Mensual de Descuento 0.80%

Año Flujo de dinero VPN

Medida: 1 0 -88500000 0 (88,500,000.00)

1 18500000 18500000 1 ($71,681,818.18)

Descripción: Hueytamalco Alternativa 1, Qi = 3.75 m3/s 2 18500000 18500000 2 ($56,392,561.98)

3 18500000 18500000 3 ($42,493,238.17)

Inversión: 88,500,000.00$ 4 18500000 18500000 4 ($29,857,489.24)

5 18500000 18500000 5 ($18,370,444.77)

Ahorro Anual: 18,500,000.00$ 6 18500000 18500000 6 ($7,927,677.06)

7 18500000 18500000 7 $1,565,748.13

Tasa de Rentabilidad: 10% anual 8 18500000 18500000 8 $10,196,134.66

9 18500000 18500000 9 $18,041,940.60

No. de Períodos: 30 años 10 18500000 18500000 10 $25,174,491.46

11 18500000 18500000 11 $31,658,628.60

12 18500000 18500000 12 $37,553,298.72

Resultados 13 18500000 18500000 13 $42,912,089.75

14 18500000 18500000 14 $47,783,717.95

Valor Presente Neto $25,174,491.46 15 18500000 18500000 15 $52,212,470.8716 18500000 18500000 16 $56,238,609.88

Tasa Interna de Rendimiento 16.28% anual 17 18500000 18500000 17 $59,898,736.25

18 18500000 18500000 18 $63,226,123.87

Relación Beneficio-Costo $1.28 19 18500000 18500000 19 $66,251,021.70

20 18500000 18500000 20 $69,000,928.82

Período de Recuperación de Inversión 6.83 años 21 18500000 18500000 21 $71,500,844.3822 18500000 18500000 22 $73,773,494.89

23 18500000 18500000 23 $75,839,540.81

24 18500000 18500000 24 $77,717,764.37

25 18500000 18500000 25 $79,425,240.34

26 18500000 18500000 26 $80,977,491.22

27 18500000 18500000 27 $82,388,628.38

28 18500000 18500000 28 $83,671,480.34

29 18500000 18500000 29 $84,837,709.40

30 18500000 18500000 30 $85,897,917.64VPN

(100,000,000.00)

(80,000,000.00)

(60,000,000.00)

(40,000,000.00)

(20,000,000.00)

-

20,000,000.00

40,000,000.00

60,000,000.00

80,000,000.00

100,000,000.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

VPN

Años



20

Capítulo 4.- Entorno socioeconómico de la zonade influencia de los proyectos

Los proyectos minihidráulicos por su naturaleza se ubicanal fondo de cañadas, al pie de alguna presa pequeña dealmacenamiento ó un canal de riego. Dichos sitios seencuentran regularmente alejados de centros urbanosimportantes, es decir su entorno es principalmente rural.La energía generada se puede transportar por medio deuna línea de transmisión construida ex profeso o bienpagar un porteo por el uso de líneas existentes.

El atractivo principal de la minihidráulica es la posibilidad de reducir costos. Se puede esperar en forma conservadora que los ahorros vayan de un 20 a un 30 % respecto a las tarifas eléctricas que cobran las compañías públicas de electricidad.

Bajo estas circunstancias , los interesados en el uso de la energía minihidráulica sepueden clasificar de la siguiente forma :

a) Grupos Industriales ó agroindustriales .- En función de la cantidad de energía que sepueda extraer en forma rentable de una minicentral (1 a 5 MW) es posible que variosindustriales o agroindustriales ubicados en la región ó zona de influencia del proyecto,puedan ser alimentados parcial o totalmente con esta forma de energía. Lo anteriorcon el apoyo del la figura del “auto-abasto”, prevista en la Ley del Servicio Público deEnergía Eléctrica. No existe una definición precisa de la “zona de influencia” delproyecto pero desde luego habrá que balancear la ubicación de las industrias oagroindustrias vs. el pago por el porteo o transporte del fluido eléctrico.

b) Los gobiernos municipales .- Es un hecho que muchos gobiernos municipales delpaís se ven limitados e incluso en ocasiones imposibilitados de cubrir sus adeudos ala empresa pública de electricidad (CFE) en lo relativo al alumbrado público y albombeo de agua. En este sentido es posible que un gobierno municipal se asocie con un desarrollador de minihidraúlica para concretar la construcción de una central

que le permita un abasto parcial o total deenergía eléctrica para estos servicios. Elgobierno municipal se puede convertir en unsocio minoritario, estipulando por escrito lagarantía de que consumirá la producción dela minicentral al menos por el tiempo de

recuperación de la inversión que puede serde unos 10 años. También se especifica quesu precio de venta será inferior a la tarifaalternativa vigente de la empresa pública de

electricidad (CFE). Los esquemas que se visualizan como los mas atractivos son deltipo BOT o por sus siglas en español COT (construir, operar y transferir). Losmunicipios tienen a su cargo los sistemas de abasto de agua potable. En este sentido,tienen personal experimentado en la construcción, operación y el mantenimiento dedichos sistemas.



21

Las centrales minihidraúlicas tienen mucha similitud con los sistemas deabastecimiento de agua potable, es decir sus componentes eléctricos y mecánicosson muy similares entre si; las bombas son en esencia turbinas operando en sentidoinverso de rotación y los motores son muy similares a los generadores. Lo anteriorfavorece los aspectos de capacitación y asimilación tecnológica que se requierenpara el éxito operativo deseado.

En resumen los beneficios esperados son:

• Un ahorro importante en el pago de la energía, sin que se demerite la calidad delos servicios.

• No se requiere que los municipios ni los gobiernos a nivel estatal ó federalrealicen inversiones.

• Se promueve el uso de energía limpia no contaminante.

• Los precios de la electricidad que pagan los municipios dejan de depender de ladisponibilidad de los hidrocarburos y siempre serán inferiores a los precios dela CFE.

• Los municipios no toman riesgos ni garantizan los pagos a los bancos. Dichospagos los realiza la empresa desarrolladora ; solamente se comprometen apagar la energía que consuman.

En el anexo I se presentan las bases legales para que dicha asociación se puedarealizar(4).

c) Las comunidades rurales aisladas .- Existen comunidades quepor su lejanía a los centros urbanos, se les cataloga como de“aisladas”. En dichas comunidades puede o no haber servicioeléctrico. La economía de estas comunidades se centra

principalmente en labores agrícolas. También existe unacultura del trabajo productivo en forma comunitaria. Para elmejor desempeño de dichas labores comunitarias se requierede fuentes energéticas accesibles. Es en este sentido que laopción minihidráulica puede representar un factor importantepara apoyar la economía de estas zonas. La energíahidráulica se puede emplear como fuerza o como fluidoeléctrico



22

Capítulo 5.- Los actores en eldesarrollo de proyectos

La identificación de los actores principales en el desarrollo de los proyectos de energíasalternativas implica poder definir el rol que ellos juegan en este proceso así como suinfluencia y las etapas en que participan.

En general se pueden distinguir los siguientes actores y el rol que principalmentedesempeñan(5) :

Actor Acción(es) en que participa

Gobierno Federal Financiar el desarrollo de los proyectos a través de asignarlespresupuesto y realizar las negociaciones pertinentes paraconseguir la ayuda internacional para los programas encuestión.

Gobiernos Estatales Financiar el desarrollo de los proyectos a través de asignarlespresupuesto

Gobiernos Municipales Están involucrados en los aspectos relativos a lainfraestructura y desarrollo de la zona.

Agencias u Organismosde Desarrollo

Financiar la promoción y el desarrollo de los proyectos pilotoa través de programas regionales para países en desarrollo.

Comunidades rurales Se organizan según sus usos y costumbres y sonbeneficiarios directos del desarrollo de proyectos

Organizaciones noGubernamentales ONG´s

Apoyan el desarrollo de proyectos buscando disminuir lageneración de gases de efecto invernadero

Sector Privado a) Como inversionista : destina recursos a proyectos queofrecen adecuados márgenes de recuperación de lainversión.

b) Como empresario : es también un beneficiario directomediante la reducción de costos a través del sistema deauto-abasto

Cooperativas Agrupamiento de productores / consumidores. Se puedenconvertir en dueños de empresas de generación y recibir losbeneficios de reducir costos de electricidad

Instituciones deFinanciamiento

Invierten en proyectos que ofrecen adecuados márgenes derecuperación de la inversión.

Instituciones Educativas Su participación se relaciona con la inversión en la mano deobra y el capital humano (capacitación, mejor nivel educativo)

Empresa pública deelectricidad

orientadas a un propósito y misión específicos

Empresarios Regionales Buscar negocios con niveles adecuados de gananciaEmpresarios locales Gestionan la obtención a financiamiento y tecnología

adecuados .



23

a) El rol del Gobierno

Sin duda alguna el papel del gobierno en el desarrollo e impulso de las energíasalternativas es de vital importancia. El rol que juega este actor en los tres niveles en que

se ubica ( federal, estatal y municipal ) se refleja de forma importante en elfinanciamiento que destina para la construcción o desarrollo de los proyectos referidos,mediante la asignación de presupuesto hacia ellos.

Otro aspecto en que actúa el gobierno es a través del establecimiento de políticas y metasrelacionadas con las energías renovables así como concientizando a los actores delproyecto de las ventajas y potencialidades del mercado para este tipo de energías en lanación.

El gobierno además puede favorecer el desarrollo de estos proyectos mediante lacreación de incentivos de tipo fiscal, comercial etc. que los hagan atractivos para laparticipación del sector privado al alentar su participación .También al facilitar el

desarrollo de un ambiente propicio a través de una adecuada estructura institucional,reglamentos, infraestructura de soporte , leyes relativas etc. se puede favorecer laparticipación de organismos privados por ejemplo a través de joint ventures.

b) El rol del Sector Privado

El rol principal de este actor es el de invertir ; para que esto se dé es necesario que existacertidumbre sobre la rentabilidad de los proyectos. El sector privado también juega unpapel importante en la concientización del uso de energías renovables y del desarrollo dela confianza en su uso por parte de los consumidores así como del efecto que estopuede tener en el crecimiento de este mercado.

c) El rol de las Agencias de Ayuda

Su papel principal es asegurarse de que los recursos destinados a estos proyectos sedestinen con apego al desarrollo de los mismos y alentar que en los países en que serecibe dicha ayuda pueda tenerse una mayor transparencia en los costos de lageneración de la energía.También alientan el uso de insumos locales y favorecen el desarrollo de habilidades yconocimiento locales contribuyendo en este sentido a su enriquecimiento .

d) El rol de la Inversión Extranjera

El rol de la inversión extranjera privada es muy importante en estos proyectos. Latecnología utilizada en la aplicación de las energías renovables es por lo generalpropiedad de compañías y no de gobiernos; es por esto que deberán existir incentivosque alienten y permitan que estas compañías deseen tomar parte en el proceso dedesarrollo de estos proyectos .



24

Capítulo 6.- Estrategia de promoción de proyectos,barreras y acciones recomendadas

6.1 Identificación de barreras

A través de las experiencias acumuladas en diversos proyectos de aplicación de energíasrenovables, se han podido ubicar una serie de problemas o barreras a los que debenenfrentarse los promotores de la aplicación de este tipo de energías. De acuerdo alcriterio de Wilkings(5) dichas barreras de pueden clasificar de la siguiente forma :

a) Barreras relacionadas con las políticas y programas nacionales. Son aquellas barrerasque se derivan de :

§ La ausencia de planes y metas claras por parte del gobierno en lo relativo al desarrollode la energía renovable.

§ La carencia de políticas fiscales adecuadas y mecanismos de apoyo(impuestos, obligaciones, precios etc.).

§ La falta de claridad y cambios en los planes de las redes de electrificación.§ La falta de acceso a la red.§ La carencia de una planeación integrada entre las necesidades de energía y el

desarrollo de los lugares o regiones.§ La falta de consistencia en las políticas adoptadas y burocratismo para la

implementación de dichas políticas.§ La falta de enfoque hacia el desarrollo de las energías renovables por particulares

b) Barreras relacionadas con el intercambio de información, educación y capacitacióntécnica.

Estas barreras son aquellas que obstaculizan el acceso a la información relativa alpotencial y servicios que se pueden obtener al desarrollar los proyectos propuestos. Laausencia de información confiable respecto a costos, financiamiento, beneficios, potencialde ahorro de energía, necesidades de mantenimiento, especificaciones de equipos,situación financiera de los posibles socios, etc, son de hecho las barreras que propician laincertidumbre con respecto a los proyectos. La falta de personal suficientementeentrenado y capacitado y en ocasiones, el deficiente intercambio de ideas y experienciascon respecto a proyectos ya realizados, permite que se pierdan experiencias muy

valiosas.

c) Barreras relacionadas con la propiedad intelectual y normatividad existente.

Estas barreras se refieren a la ausencia de leyes claras en el ámbito de la propiedadintelectual, lo que dificulta la transferencia de tecnologías de energías renovables. Para elcaso de México, en lo relativo a minihidráulicas, el impacto de esta barrera es menor yaque se considera que la tecnología empleada en ellas está dominada, es madura y



25

conocida desde los ámbitos de la planeación, la manufactura de equipos y la operación deestos..

d) Barreras relacionadas con el financiamiento de los proyectos.

Dentro de estas barreras se ubican todos aquellos problemas que se presentan para laobtención de capitales e inversiones para la ejecución del proyecto,

Es necesario que se conozcan las opciones o alternativas de financiamiento a nivelnacional ( NAFINSA, BANOBRAS, programas privados, etc) y a nivel mundial 8UNDP,Banco Interamericano de Desarrollo, Banco Mundial, etc), así como los mecanismos parasolicitarlos. Así mismo es necesario conocer detalladamente las etapas, condiciones yprocedimientos de presentación de la documentación para reducir en lo posiblerechazos por deficiencias en este rubro.

e) Barreras relacionadas con las estructuras institucionales.

Entre estas barreras se identifican la falta de planeación coordinada e integrada entre lasdiferentes instituciones y organismos del sector en donde se pudieran ubicar este tipo deproyectos. Las dificultades y burocracia que se deben enfrentar para la obtención depermisos (véase el caso de la planta Metlac en Orizaba Cap. 9.6). La falta de u marcoregulatorio adecuado que apoye y promueva el desarrollo de estos proyectos es tambiénun obstáculo importante, en donde se pudieran ubicar este tipo de proyectos, la falta deinvolucramiento con el proyecto.

f) Barreras relacionadas con los aspectos sociales.

En este rubro las barreras están constituida principalmente por la falta de aceptación de lasociedad a este tipo de proyectos debido fundamentalmente a la inadecuada, nula ódeficiente información con que cuente la comunidad y a la ausencia de participación en elproceso de plantación e implementación del mismo.

g) Otras barreras

§ En el caso de comunidades rurales, la capacidad de pago de la población así como sudisposición a pagar los servicios.

§ La existencia de grupos cuyos intereses políticos y/o económicos pueden verseafectados con la adopción de este tipo de proyectos

6.2 Acciones recomendadas

Existe un potencial promisorio para que la tecnología de energías renovables contribuyaal desarrollo sustentable en las naciones en proceso de desarrollo. El suministro deenergía para centros de salud, escuelas, agua potable, salubridad, así como lageneración de empleos y derrama de ingresos que pueden generar este tipo de proyectoses atractivo. A continuación se presentan varios cuadros sinópticos que permitenvisualizar las acciones recomendadas para lograr vencer las barreras antes referidas.

Los personajes y actores que pueden influir sobre el desarrollo de los proyectos incluye apolíticos, desarrolladores, financieros, consultores, industria eléctrica instituciones



26

académicas etc. Los participantes en estos proyectos pueden ser agrupados de la manerasiguiente:

• Gobiernos de países en proceso de desarrollo (a nivel nacional y local) incluye apolíticos, cuerpos legislativos y reguladores, financieras empresas estatales einstituciones académicas.

•

Gobiernos de países desarrollados• ODA (Overseas Development Assistance).- Agencias bilaterales y multilaterales de

ayuda y organizaciones internacionales no gubernamentales.• Organizaciones privadas incluye a desarrolladores, compañías constructoras,

fabricantes, instituciones financieras, consultores y empresas privadas de electricidad

Cada participante tiene su rango de influencia sobre el éxito en los proyectos de energíarenovable y la transferencia de tecnología.

Acciones a realizar Gobiernode país en

desarrollo

ODA SectorPrivado

Gobierno depaís

desarrolladoPolíticas y programas nacionales

Establecer políticas y metas clarasrespecto de la energía renovable (ER)Eliminar o reducir la deuda porimportación e impuestos sobretecnología de ERPlanes ,metas y políticas claras ydefinidas con respecto a la electrificaciónrural.Creación de mecanismos de apoyo que

ayuden al fondeo de proyectosdemostrativos o pilotoPlaneación integral de la energía y eldesarrollo económico de la región.Revisión de las normas de planeaciónpara agilizar los proyectos de ERCrear un departamento de ER u otroorganismo que sea el responsable de lacoordinación, desarrollo y planeación dela EREliminar o reducir los subsidios acombustibles fósiles y tarifas eléctricas.Reestructuración del mercado eléctrico,(transparencia de los costos )

Acción principal

Acción de soporte, asistencia



27

Acciones a realizar Gobiernode país endesarrollo

ODA SectorPrivado Gobierno depaísdesarrollado

Intercambio de información, educacióny capacitación

Evaluación de recursos

Evaluación del mercado

Estudios de e-viabilidad y viabilidad

Recopilación, análisis, y difusión de

información relativa a la ER por elorganismo encargado. El objetivo esreconocer la importancia del mercadopotencial para las ER. Se busca crearconfianza entre los diferentes actoresPropiciar la colaboración y cooperaciónentre diversos bancos de información anivel nacional e internacionalrelacionadas con ER.Elevar la percepción de la industriarespecto de la potencialidad de losmercados de ER en los piases en

proceso de desarrollo.Educación y elevación de la percepciónde las empresas públicas de electricidadrespecto del potencial de los sistemas deER para contribuir a la electrificaciónrural.Introducir conceptos de ER en laeducación en las escuelas y educacióntécnica específica en las universidades.Capacitación de instructores

Elevar la concientización en laslocalidades a través de los medios decomunicación adecuados.Entrenamiento de lugareños enhabilidades técnicas y de mantenimiento.

Acción principal




28

Acciones a realizar Gobiernode país endesarrollo

ODA SectorPrivado

Gobierno depaísdesarrollado

Propiedad intelectual y normasexistentes

Fortalecimiento de instituciones legales

Fortalecimiento de la legislaciónnacional respecto de los derechos depropiedad intelectualCumplimiento de los reglamentos de laOrganización Mundial de Comercio

Establecimiento de normas para lastecnologías ER y equipos o aparatos en

corriente continua, como guía paralos usuarios, instaladores ydesarrollados.Financiamiento e InversiónObtención de concesiones y prestamosblandos para los proyectos piloto odemostrativosObtención de concesiones y prestamosblandos para la implementación de losproyectosa gran escala.Capacitación a instituciones financieras

en la evaluación de los proyectos de ER(determinación del riesgo) y paquetesde microfinanciamientos.Obtención de respaldos y garantías depréstamos para los usuarios de zonasrurales.

O t r o sDesarrollo de infraestructura de apoyopara los sistemas de ER (personalcapacitado, disponibilidad derefacciones etc.)

Tecnología de ER , Investigación ydesarrollo

Establecimiento de “Joint Ventures”para la fabricación local contransferencia de tecnología

Acción principal



29


Capítulo 7 Panorama Internacional

En pleno principio de milenio, se desconoce a ciencia cierta el potencial minihidráulicomundial. En muchos países hacen falta planes o políticas para incentivar su desarrollo ypor lo tanto los gobiernos u otras organizaciones realizan pocos o nulos esfuerzos porsaber el potencial que se puede explotar técnica y económicamente.

Hacia los últimos años del siglo 20, la Agencia Internacional de Energía quien es partede la organización OECD, se fijó como uno de sus objetivos principales el de promover eldesarrollo de fuentes renovables de energía.

Desde el punto de vista minihidráulico, se formó un comité con representantes de lossiguientes países: Canadá, China, Finlandia, Francia, Japón, Noruega, España, Suecia,Inglaterra y los EEUU. Los objetivos de este grupo son :

a) El mejoramiento de los aspectos técnicos e institucionales de la industriaminihidráulica.

b) Propiciar el incremento del uso de la energía minihidráulica mundial bajo condicionesde sustentabilidad económica, social y ambiental .

Es así como se decide hacer un llamado a todos los países para formar una base dedatos confiable respecto a la minihidraúlica. Con apoyo del Internet, se ha empezado adar forma al llamado “Atlas Mundial de la minihidraúlica”. El sitio se encuentra enwww.small-hydro.com . El objetivo fundamental del atlas es el de mejorar lacomunicación y promover el desarrollo de la industria minihidráulica. Cuando esté

terminado, se podrá saber por país, el número, localización geográfica y característicasprincipales de sitios potenciales , así como de centrales en operación.

Se tiene programado para fines del año 2002 haber recopilado una buena parte de lainformación de los países con mayores posibilidades de desarrollo minihidráulico. ParaMéxico, se espera que aparezcan los datos de los sitios potenciales identificados porCONAE en los estados de Puebla y Veracruz en 1995. También se publicarán losproyectos minihidráulicos que se encuentran en operación.

Para desarrollar el presente documento se ha hecho una revisión de los datos publicadospor diversas fuentes con relación al potencial minihidráulico mundial(6,7). Después deconsultar dichas fuentes, se encontró que existe mas o menos concordancia entre las

cifras publicadas.

El potencial mundial minihidroeléctrico técnica y económicamente viable, se ubicaalrededor de los 1,000 TWh / año. Dicho potencial se ha desarrollado en un 15 % hasta elaño 2,000, es decir que en la actualidad se producen del orden de 150 TWh / año degeneración eléctrica a base de minihidráulica en todo el mundo ( fig. 7.1)



30

Figura No. 7.1 Estimación del potencial minihidráulico mundial y su explotación

Fuente : CONAE 1995 + actualización al 2,000

En las décadas por venir, el Consejo Mundial de Energía(7) ha estimado en al rededor deun 4 % de incremento de este valor por año en el período 2,000 - 2020, es decir 5.5TWh/año o su equivalente en potencia de 1,500 MW /año, para llegar a un total de 240TWh (en promedio). Esto significa la construcción anual de unas 300 pequeñas centraleshidráulicas en forma global. (fig. 7.2). En términos monetarios se trata de un mercado de2,250 millones de dólares anuales, que como se verá mas adelante puede representar unfactor determinante en el desarrollo económico de vastas regiones principalmente rurales en donde prevalecen actualmente condiciones de pobreza y marginación.

Por sus características hidro-topográficas y por las políticas que se han implantado , se

estima que dicho desarrollo se dará principalmente en países como China, Norteaméricay Europa Occidental (fig. 7.3). Cabe destacar que la antigua URSS, ahora Comunidad deEstados Independientes ó CIS por sus siglas en Inglés (Comunity of IndependientStates), aunque tiene el mayor potencial minihidráulico mundial (33%) y un modesto 1.1% de dicho potencial desarrollado, no parece tener planes a largo plazo para un agresivoprograma de construcción de este tipo de centrales de generación eléctrica

Potencial desarrollado:al año 2,000

Ant. URSS…….. 1.1 %China ………… 34.0 % América Latina .. 1.6 %Europa Occ… … 28.0 %EUA y Can……. 22.0 %India ………….. 1.0 % Otros……...…… 21.0 %

Equivalente a 7 veces la

producción de CFE en 1995

Japón y otros

países de Asia

5%

Países selec.

Europa

14%

.

Africa yOceanía

1%

Paises selec

A. Latina

17%

EUA y Can

6%

China (total)

24%

Antigua URSS

(CIS)

33%

Potencial minihidráulico mundial1,030 TWH/ año



31

0

100

200

300

400

1990 2000 2005 2010 2020

Año

Con tendencias actuales Con tendencias ecológicas

Figura No. 7.2 Pronostico del desarrollo minihidráulico mundial

Fuente : WEC, (1993)(7).

0 20 40 60 80 100

America del Norte

America Latina

Europe Occidental

Europe Oriental y CIS

Medio Este y N. Africa

Africa Sub-Sahara

Pacifico

China

Asia

Generación anual (TWh)

Con tendencias actuales Con tendencias ecológicas

Figura No. 7.3 Pronostico de desarrollo minihidráulico por regiones al 2020

Fuente : WEC, (1993)(7).



32

Aun así se espera que hacia el año 2020 se haya incrementado la generaciónminihidráulica en unas cuatro veces respecto al nivel del año 2,000, pasando de 1.06 a3.7 TWh/año.

En forma similar, se espera que los países latinoamericanos logren multiplicar por ocho la actual capacidad instalada en minihidráulica (de 2.8 a 22 TWh /año ), es decir su potencialeconómicamente explotado pasaría del 1.6 % a un 12 %. Esto requerirá cerca de 500millones de dólares/año lo que se ve como un gran reto.

Para la cristalización de estos planes, la participación de organismos internacionalescomo la UNDP, la ONU ó el Banco Mundial serán decisivos, pues como se trata masadelante, un beneficio adicional en ésta forma de generación es el evitar la producción degases de efecto invernadero. De la referencia 8, se sabe que, en una termoeléctricaconvencional a base de combustóleo se requieren 1,925 barriles equivalentes de petróleo(bep) para producir 1 GWh. Asimismo esta producción de electricidad dejará escapar a laatmósfera unas 835 ton de CO2 Con esto en mente, si para el año 2020 la producciónmundial de energía eléctrica con minihidráulica llega a los 240 TWh/año (240,000 GWh)ya referidos, en términos de ahorro de combustible fósil y beneficios ecológicos setendría:

• Evitar consumir .................................................462 millones de bep/año• Evitar gases CO2 a la atmósfera por ................200 millones de ton/año

A nivel mundial existe la tendencia a la “generación distribuida”, es decir que en el futurocada vez habrá menos “grandes centrales” que desde lugares remotos transmitanbloques importantes de potencia y habrá muchas “pequeñas centrales” que produzcanel fluido eléctrico cerca de los centros de consumo, incluso llegando al “auto-abasto”individual para una sola empresa o conjuntos habitacionales. Bajo esta premisa, laminihidráulica se ve como una de las alternativas mas atractivas en aquellos sitios con

recursos hidráulicos susceptibles de ser explotados con estos fines.

En algunos países ya se promueven reformas al sistema de tarifas de electricidad afavor de cobrar un impuesto por usar combustible de origen fósil. La idea es ir tendiendoel puente hacia la no dependencia de hidrocarburos para la generación de electricidad ymotivar el desarrollo de nuevas fuentes energéticas. En este sentido, también laminihidráulica tendrá un atractivo mas para su desarrollo. Por otro lado, desde el puntode vista ecológico, las pequeñas centrales hidroeléctricas podrían causar la interrupciónde la migración de peces en aquellos arroyos o ríos de mediana importancia en dondesea necesario construir una pequeña presa. Las especies en peligro podrían ser pecescomo el salmón o la trucha .

A este respecto los diseños modernos de pequeñas presas ya prevé la construcción de un“paso de peces” . Se trata de una especie de “escalera” sobre la presa que le permite aaquellas especies migratorias que vienen subiendo, remontar la estructura de dicha presaen intervalos o escalones desde la parte inferior a la superior y de esta forma continuar sucamino hacia aguas arriba y no romper su ciclo reproductor. Para mayor información sobre los beneficios de las centrales minihidráulicas, ver capítulo 2



33

Capítulo 8 Panorama Nacional

El panorama nacional de la minihidráulica se puede dividir en varios conceptos para suanálisis: Centrales públicas y privadas que se encuentran en operación y/o las que poralguna causa, están fuera de servicio, estudios realizados para la rehabilitación o

modernización de centrales en operación (CFE 1992-93), estudios de nuevos sitios ó elaprovechamiento de infraestructura hidráulica existente (CFE-CNA 1993-95) y losesfuerzos realizados por la CONAE en 1999 para el desarrollo de una metodología deevaluación de anteproyectos que permite, vía programas de cómputo, determinar lasvariables económicas mas significativas como son: la relación beneficio / costo (B/C), elperíodo de recuperación de la inversión y la tasa interna de retorno TIR.

La tabla 8.1 presenta un resumen del estado que guarda la minihidráulica nacional,

Tabla 8.1 Resumen nacional de la minihidráulica

Concepto No. decentrales

Potencia(MW)

Gen.Mediaanual(GWh)

Gen.Mediaanual(%)

Centrales públicas en operación conestudios de rehabilitación omodernización (1992-94)

7 13.30 39.20 10.20

Centrales públicas en operación sinestudios de rehabilitación omodernización

15 24.30 63.00 16.35

Subtotal 22 37.60 102.20 27.00

Centrales privadas en operación 61 43.57 155.00* 40.00

Centrales publicas fuera de servicio 36 (-36.8) (-128.00)* 33.00

Total 119 118 385.20 100.00

Estudios de pre-viabilidad de sitios coninfraestructura hidráulica existente(presas y/o canales) 1993 - 95

17 255.26 1,000.00 16.7

Estudios muy preliminares de sitios coninfraestructura hidráulica existente(presas y/o canales) 1993

51 381.00 900.00 15.0

Estudio de viabilidad Río PescadosVer. 1994

11 88.00 600.00 10.0

Estudio de potencial Veracruz/ Puebla

1995

100 411.00 3,500.00 58.3

Total 179 1,135 6,000 100.00

* Estimada



34

8.1 Centrales en operación o fuera de servicio

Hasta el año que se tiene como referencia para el estudio de la minihidráulica (1995), lageneración total por este medio, a nivel nacional (tabla 8.1) fue de 257.2 GWh / año(0.257 TWh / año) . Este valor representa el 2.2 % del potencial estimado por CONAE(3) (11.41 TWh/año); es decir que en nuestro país solo se ha explotado un poco mas del 2 % del potencial probable .

Las centrales minihidráulicas públicas a cargo de la Comisión Federal de Electricidad(CFE) y la Compañía de Luz y Fuerza del Centro (CL y F) se localizan mayoritariamenteen los estados de Veracruz, Puebla, Edo. de México, Querétaro, SLP, Michoacán, Jalisco,Tepic. En menor medida en Oaxaca y Chiapas. El diseño y construcción se dio en lasdécadas de los años 20´s a 50´s. Su desarrollo se debió a las necesidades de electrificarel centro del país.

Al decretarse la expropiación de la industria eléctrica en la década de los 60, aquellascentrales minihidráulicas pertenecientes a particulares pasaron a ser parte de la CFE, sinembargo por el crecimiento acelerado de la demanda de energía, la CFE dirigió susesfuerzos para lograr la explotación de las grandes centrales hidroeléctricas de los ríosBalsas y Grijalva y desde luego las centrales termoeléctricas en otras partes del territorionacional. Así se suspendieron los estudios y la construcción de pequeñas hidroeléctricasy desde entonces, solo se les ha dado mantenimiento a las 22 centrales referidas en latabla No. 8.1.

La mayoría estas plantas han operado por mas de 60 años. Al inspeccionarlas se puedeadvertir que acusan decrementos importantes en la capacidad de sus unidades y que encontados casos se ha procedido a su rehabilitación o automatización integral. Sugeneración representa el 27 % de todas las centrales minihidráulicas en servicioactualmente (ver fig. 8.1) y tienen una capacidad promedio de 1.2 MW por unidad.

Se sabe que la CFE es responsable del desarrollo de centrales generadoras cuyageneración sea superior a 45 GWh /año por central. Como este no es el caso en ningunade la minihidráulicas públicas, es recomendable promover su des incorporación y permitir su modernización , en esquemas COT (construir, operar y transferir). Como se verá masadelante, los municipios podrían ser los principales beneficiados con este tipo de energíapara reducir las tarifas que actualmente pagan por los servicios de alumbrado público ybombeo.

Por su parte las centrales privadas representan la mayoría, con el 40 % de la generaciónactual. El numero registrado de éstas, triplica a las centrales públicas y se encuentrandando servicio tanto de fuerza eléctrica como de fuerza mecánica en muchas fincascafetaleras, zonas mineras, industrias y ranchos del país. Las obras civiles y los equiposelectromecánicos que las forman son mantenidos y rehabilitados con relativa frecuenciapara tratar de conservar su confiabilidad y eficiencia. Muchos de los trabajos demantenimiento de los equipos se realizan en talleres locales lo que representa ahorrosimportantes y reducción de la indisponibilidad de unidades .



35

Por ultimo, las centrales fuerade servicio dejaron deproducir cerca de 130 GWh loque representa el 33 % deltotal. Estas centrales salieronde servicio en su mayoría porobsolescencia de equipos,altos costos de operación y enalgunos casos por falta deagua.

Es recomendable hacer losestudios respectivos en todasestas centrales para identificaraquellas que son viables de poner en servicio nuevamente. Cabe resaltar que alrehabilitar o modernizar una vieja central, según los resultados reportados por CONAE (3),es posible incrementar casi al doble la generación media anual originalmente producida.

Desde luego los nuevos diseños contemplan materiales estructurales de bajo costo ydiversos grados de automatización de la central hasta llegar a la operación remota,logrando así una muy importante reducción en los costos de operación respectivos.

8.2 Estudios

Aunque no se conoce aun el potencial minihidráulico nacional total, las estimacionesrealizadas por CONAE(3) apuntan a un valor ligeramente superior a los 10 TWh/año degeneración media anual y unos 3,200 MW de capacidad instalada. Los valoresreportados en la tabla No. 3.1 comprenden por un lado, diversos estudios en los estadosde Veracruz y Puebla (CFE y CONAE) y por otro, lo relativo al equipamiento deinfraestructura hidro-agrícola de la CNA . Tan solo en términos de generación, los 6,000GWh (6 TWh) indicados representan el 60% del potencial nacional estimado .

La figura 8.2 ilustra lo antes dicho y pone de manifiesto la importancia de continuar con los esfuerzos de evaluación de potencial minihidráulico en diversos estados del país,principalmente hacia el sudeste.

Es previsible que al estudiar el potencial de estados como Chiapas, el resto de Veracruz,Tabasco, Oaxaca, Guerrero, Jalisco y Nayarit, el valor estimado tienda a crecer. La figura3.3 presenta las siete regiones consideradas como mas importantes para promover lacuantificación de sus recursos minihidráulicos en el futuro inmediato. Se trata de 130 ríoso afluentes de 2º orden, es decir afluentes perennes que llegan al río principal y que asu vez son alimentados de numerosos afluentes de menor importancia con gastos óflujos intermitentes dependiendo de la época del año. Los estudios de potencial podríantomar unos seis meses por región para llegar a la cuantificación buscada.

Figura No. 8.1 Generación minihidráulica

producida y fuera de servicio (1995) 385.20

GWh

27%

40%

33%

Centrales públicasen operación

Centrales privadasen operación

Centrales publicasfuera de servicio



36

Fig. No. 8.2 Estudios de potencial minihidráulico

( 995) 6 TWh / año

32%

10 %

58 %

Estudios paraequipamiento

hidroagrícolaEstudio RioPescados Ver. 1994

Estudio de potencialVeracruz/ Puebla1995

Fig. 8.3 Zonas potenciales para Minihidráulica

130 ríos o afluentes de 2º orden

Sitiospotencialesen Veracruz

y puebla

El surestedel país es lazona masrica



37

Capítulo 9 Proyectos Demostrativos.Experiencias y lecciones aprendidas

Como se indicó en el capítulo 7, en las ultimas décadas algunos países han destacadopor el decidido apoyo a sus programas nacionales para el desarrollo de la minihidráulica.Entre ellos destacan China, la India, países de Europa Occidental y los Estados Unidos.Para un país como México con la posibilidad de impulsar en el futuro cercano undesarrollo sostenido de ésta fuente energética, era importante buscar “casos exitosos”que permitieran saber los aspectos fundamentales desde la planeación, laconstrucción y la operación de las minicentrales hidráulicas. La información deberíacontener sobre todo datos de experiencia para poder hacer comparaciones entre loplaneado y lo real, con énfasis en aspectos económicos , financieros y sociales.

Desde luego no es fácil que este tipo de información se encuentre publicada. Por ejemplopara las minicentrales mexicanas de la CFE o la CLyF, se tienen los registros delmantenimiento preventivo y correctivo realizado, al menos en los últimos 20 años, sinembargo, como ya se dijo, estas plantas en general ya estaban construidas cuandoocurrió la expropiación de la industria eléctrica y por tanto los datos del costo de capital olos datos financieros de dichas plantas son muy escasos o inexistentes,independientemente de que dichas obras se realizaron hace 60 años o mas. Para elcaso de las centrales privadas, el esfuerzo de recabar información desde luego es aúnmás difícil.

Afortunadamente de entre los países antes mencionados, los Estados Unidos, a través desu Departamento de Energía (DOE), se propuso la realización y la documentaciónmetódica de 23 proyectos demostrativos. Estos proyectos ya contaban con los estudiosprevios a su construcción, misma que se realizó, en 17 de ellos entre 1981 y 1985. ElInstituto EPRI(8) público los resultados en 1987, presentando una comparación entre losdatos proyectados (estudios preliminares y ejecutivos) y los obtenidos. Lo anteriorpermite conocer la magnitud de la incertidumbre que se puede esperar al realizar dichasobras

En la primera parte de este capítulo, se presenta un resumen del informe EPRI. En lasegunda se hace referencia al caso de la planta mexicana METLAC propiedad de unaempresa privada en Orizaba Veracruz

9.1.- Ubicación geográfica y características principales

Los proyectos reportados por EPRI se localizan tanto en el Este como en el Oeste deEE.UU. (ver fig. 9.1). En su mayoría se trata de equipamientos a infraestructura hidráulica existente , es decir se construyó la casa de máquinas y se instalaron losturbogeneradores, controles y subestación. Las línea de transmisión ya existían y solo encinco de los casos hubo necesidad de hacer las líneas requeridas. En tres de losproyectos se rehabilitó la casa de máquinas que ya existía y se cambiaron los antiguosequipos turbogeneradores. En otros casos se requirieron trabajos de rehabilitación enpresas, canales de fuerza, obras de excedencias, etc. Las características principales delos proyectos y el detalle de lo que se realizó en cada uno de ellos se presentan en las



38

tablas 9.1 y 9.2 respectivamente (ver anexo II). La capacidad de los proyectosconstruidos hasta 1985 fue de 95.5 MW aunque el programa indica una capacidad total de130 MW. La base de datos es rica o completa en 13 de los 23 casos reportados.

Fig. 9.1 Ubicación de proyectos

Otro de los objetivos de EPRI fue el de comparar los resultados de experiencia de losproyectos demostrativos con una base de datos de 240 estudios de viabilidad de otrostantos sitios minihidráulicos ubicados a lo largo de todo su territorio. Se buscó así teneruna mejor idea de las diferencias o porcentajes entre lo planeado y lo realizado. Como severá mas adelante dichas comparaciones en verdad resultan muy valiosas para evaluarel ordene de magnitud de la incertidumbre que se puede esperar entre los estudios o

proyectos ejecutivos y la realidad al llevar a cabo las obras respectivas .

Para su análisis, los proyectos se clasificaron atendiendo a cualquiera de las siguientesvariables: La capacidad instalada en Megawatts (MW), la caída bruta aprovechada enmetros (m) ó el gasto medio del río en metros cúbicos por segundo (m3 /s). Los rangosresultantes son:



39

• Capacidad instalada

§

De 0 a < 1 MW§ De 1 a < 5 MW§ De 5 a < 10 MW§ Mayor a 10 MW

• Caída bruta

§ Ultra baja ............. menor a 5 m§ Baja...................... de 5 a < 20 m§ Media................... de 20 a < 100 m§ Alta ...................... mayor a 100 m

• Gasto medio

§ Menor a 3 m3 /s§ De 3 a < 30 m3 /s§ De 30 a < 300 m3 /s§ Mayor a 300 m3 /s

La figura 9.2 presenta la distribución porcentual por característica principal entre losestudios y los proyectos construidos , es decir : Capacidad, Caída brutas y Gasto medio.

Fig. 9.2 Comparación de características principales

0 10 20 30 40 50 60 70

Mayor a 300 m3/s

De 3 a < 30 m3/s

Gasto medio

Media de 20 a < 100 m

Ultra baja < 5 m

Mayor a 10 Mw

De 1 a < 5 Mw

Capacidad

( % )

Proyectosconstruidos

Estudios



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Se puede ver por ejemplo que la mayoría de los proyectos estudiados o construidostiene una capacidad de hasta 5 MW. Cabe recordar que al menos en los estudioshechos para la CONAE, la denominación de “minihidráulica” es sinónimo de centralesde hasta 5 MW de capacidad. Atendiendo a la caída por aprovechar la mayoría sonaprovechamientos de baja carga. En cuanto al gasto medio del río, se nota una diferenciaimportante, es decir, el 55 % de los estudios se ubicaron en el rango de entre 3 y 30m3 /s, mientras que los proyectos construidos solo totalizaron el 40 % en esta categoría;para el rango siguiente de 30 a 300 m3 /s (aunque el promedio es de 67 m3 /s, ver Tabla4.1), la situación es al revés. Los sitios estudiados no llegan al 30 % mientras que losproyectos ejecutados son ligeramente superiores al 50% del total.Es típico de las minicentrales de baja carga que el gasto sea de mayor importancia quela caída o desnivel topográfico disponible. En México se han identificado cerca de 70sitios de baja carga, básicamente asociados a infraestructura hidro-agrícola existentecomo son canales o presas de almacenamiento (ver Tabla 8.1). Desde luego la muestrade proyectos que se presenta también abarca sitios con caídas medias y altas de 100m. o más. En el estudio de potencial minihidráulico de CONAE(3) , el promedio de caídaaprovechable en los 100 sitos ubicados es de 135 m .

Como se aprecia en la figura 9.3, el 70 % de los proyectos se realizó aprovechando laexistencia de una presa y en un 30 % haciendo uso de canales o bordos de riego.

Fig. 9.3 Estado global de obras

0 20 40 60 80 100 120

Presa derivadora

Canal de fuerza

Tubería a presión

Desfogue

Línea de transmisión

Generadores

Turbinas

Casa de máquinas

Bordos

Canal

Presa

(%)

Nueva

Existente

Rehabilitación

No se requiere



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Respecto a la casa de máquinas y los equipos principales, en alrededor de un 80% delos casos se trató de nuevas construcciones o la fabricación respectiva y en el 20%restante se trató de trabajos de rehabilitación. Respecto a la líneas de transmisión, hubonecesidad de construir el 50 % de ellas. En su mayoría, el voltaje de operación fue de13.8 KV. y su longitud no fue superior a 1.6 Km.

Muy pocos de los proyectos construidos requirieron de tuberías a presión, canales defuerza o presas derivadoras pues como ya se apuntó, se trata de sitios que aprovechanuna baja o ultra baja caída y que la casa de máquinas se construyó a “pie de presa”, obien son minicentrales que aprovechan una alta caída pero utilizando tuberías depresión existentes, como es el caso de un sistema de abastecimiento de agua potable.

El factor de planta (f.p. = Gen total / Gen Max), varía año con año dependiendo,principalmente de la disponibilidad de agua para generación y las horas de operación delas unidades. Los estudios indicaron en promedio un 50% para éste parámetro, mientrasque para los proyectos construidos se estimó en un 66%. Mas adelante se proporcionanlos datos del factor de planta durante los primeros dos años de operación. La tabla 9.3(anexo 1) presenta los datos principales de la casa de máquinas para cada uno de losproyectos construidos y la tabla 9.4 contiene los correspondientes a las unidadesturbogeneradoras. En la mayoría de los sitios se instalaron una o dos de estas unidades.

9.2- Programas de construcción

La mayoría de los proyectos fueron construidos bajo un esquema “convencional” , esdecir, recurriendo a diversas fuentes de financiamiento, vía uno o varios contratos. Lasobras civiles y/o los equipos principales con sus sistemas auxiliares se licitaron. Laminoría de las plantas se realizó con recursos propios o bajo el esquema de “llave enmano”. La tabla 9.5 ( anexo II) presenta los datos relevantes de la construcción de estasobras. De dicha tabla se puede ver que en promedio por proyecto se registro la siguienteestadística :

• No. de contratos ....................................... 5• No. de planos para concurso.................... 44• No. de planos de construcción.................149• Periodo de desarrollo .............................. 49 meses• Periodo de licenciamiento........................ 11 meses• Período de entrega de turbinas............... 16 meses

• Período de construcción............................ 19 meses

El período de desarrollo se refiere al comprendido entre la terminación del proyectoejecutivo y la fecha de puesta en servicio de la planta. En la tabla 9.5 también se presentala variación (en meses y en porcentaje) al comparar el período de desarrollo real vs. elplaneado. La estadística muestra que en promedio el período de desarrollo real fue un 23 % superior al supuesto en los estudios (8 meses). En tres de los proyectos se tuvouna terminación temprana llegando a un mínimo de -18%. La máxima desviación se



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registró en la planta Elk Rapids con un + 106 %, es decir se emplearon 38 meses masde los 36 que se supusieron originalmente, para un período de desarrollo total de 74meses.Las causas probables de mayores períodos de desarrollo se ubican en :

1. Los retrasos inesperados en la fase de licenciamiento (tramites burocráticos)2. Las negociaciones en los convenios de compra – venta de energía y3. Los aspectos financieros

En este sentido se puede afirmar que para estos proyectos se obtuvo una mayorcertidumbre solo en la predicción de los siguientes períodos :

1.- El de construcción2.- El de fabricación y entrega de equipos

Al respecto de los tiempos de fabricación de turbinas se presenta una tendenciacreciente en función de la capacidad de ellas. Así para fabricar una turbina de hasta 1MW se requieren solo 6 meses, para una de hasta 5 MW el período aumenta a cerca de15 meses y para una de 10 MW el tiempo puede llegar a ser de 20 meses. Como ya seapuntó anteriormente el promedio reportado fue de 16 meses.



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9.3 Experiencia operativa inicial (2 años)

Se cuenta con los principales datos operativos de 10 de los proyectos demostrativos quese han presentado en este capítulo. La tabla 9.6 (anexo II) presenta dicha información.Las plantas fueron entrando en servicio entre 1980 y 1984. La producción total ascendióa 323 GWh para el primer año y a 299 GWh para el segundo. La generación promedioreal de cada central durante los dos primeros años de operación se apegó bien a lospronósticos de producción de electricidad que se hicieron en los estudios. En forma globalla predicción llegó a un 82 % de lo previsto, alcanzando un valor de 31.1 GWh contra37.8 GWh estimados. Los datos de operación que faltan en algunas plantas se debe aque aún no se contaba con los dos años completos de operación al realizar lainvestigación encomendada a EPRI(8)

El factor de planta real también mostró una buena correlación con las prediccioneshechas en los estudios. En promedio para los casos reportados, este valor fue del 54%contra el 61 % estimado.

Con respecto al gasto medio anual del río, la información solo se recabó en tres de lasplantas que entraron en servicio. La tabla 9.6 reporta que el gasto medio real que enpromedio se presentó en éstas centrales excedió en un 11 % a lo pronosticado. Ladisponibilidad de las unidades alcanzó un promedio de prácticamente el 80 %.

La mayoría de las centrales están automatizadas lo cual reduce sensiblemente elpersonal requerido de operación y mantenimiento.

Los problemas mas frecuentes que se presentaron durante los dos primeros dos años deoperación fueron:

a) Algunos defectos menores en los sistemas de control eléctrico o de monitoreob) La remoción de basura en las rejillas de la obra de tomac) El taponeo de filtros para agua de enfriamientod) Diversas fugas de aceite y agua

Aunque de menor frecuencia pero de mayor importancia se reportan las siguientes fallaspor central:

b) Planta Sawnmill .- La fractura de una flecha de turbina, avería mayor en la caja deengranes que aumenta la velocidad del generador y la perdida de un eje de rodete deturbina. Problemas con hielo en el invierno. Se reportan menores valores de eficienciaen las turbinas con respecto a lo ofrecido por el fabricante.

c) Planta Idaho Falls.- Falla en devanados del generador.

d) Planta Shawmut.- Problemas con balero principal de turbina (ruido y vibraciones). Sereportan menores valores de eficiencia en las turbinas con respecto a lo ofrecido porel fabricante.



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e) Planta Gravins Falls y Uper River Dam.- Problemas hidrodinámicos en el canal dellamada (obra de toma). Problemas con hielo en el invierno

9.4 Costo de obras y financiamiento

El costo total, también denominado “de capital” de los 13 proyectos construidos con finesdemostrativos por el DOE (Departamento de Energía de EEUU), entre 1980 y 1984 fuede $ 163 millones de dólares ( ver tabla 9.7 del anexo II):

El costo total a su vez esta formado por el costo directo, el costo indirecto y el costofinanciero. Los valores promedio por planta y su porcentaje aproximado fueron:

• Costo directo........................ $ 8.75 millones de dólares (65%)• Costo indirecto..................... $ 2.03 “ “ (15%)• Costo financiero................... $ 2.80 “ “ (20%)• Costo total o de capital........ $12.54 “ “ (100%)

El costo unitario promedio fue de $ 1,607 US /KW , registrando un mínimo de $ 601US/KW para la planta Fries y un máximo de $ 2,682 US/KW en la planta UpperMechanicville...Se puede observar de la tabla 9.7 que algunos rubros de costos nos fueron reportados enla estadística recabada. Esto obliga a hacer algunas aproximaciones, pero queproporcionan un buen orden de magnitud para ser considerado en proyectos futuros.

Los conceptos principales del costo directo y su importancia relativa se indican acontinuación:

• Estructuras nuevas o remodeladas ...................................30%• Embalses , terrenos y derechos de vía ............................ 20%• Turbinas y generadores.................................................... 35%• Sistemas eléctricos auxiliares, Servicios propios,

Subestación y línea de transmisión................................. 10%• Caminos, puentes y otros................................................ 5%

Al comparar las cifras del costo de capital real con el pronostico que aparece en losestudios se llega a la conclusión de que, en promedio, hubo un incremento del 29 % .

Atendiendo a las diversas categorías de las centrales, se observa que los mayoresincrementos se presentaron en aquellas plantas de mayor capacidad instalada, de menor

caída aprovechable y de mayor gasto medio en el río.

La investigación permitió conocer que las principales causas del incremento sedebieron a:

a) Inflación .- Los proyectos se construyeron en un período de variaciones importantesdel índice inflacionario de EE UU lo que no se consideró en los estudios.



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b) Cambios de diseño.- En muchos casos se presentaron cambios de diseño imprevistosdurante el desarrollo de las obras.

c) Condiciones del sitio.- En varios proyectos hubo necesidad de realizar mayoresexcavaciones, mayor obra civil o trabajos temporales de construcción. También sepresentaron contingencias como inundaciones o problemas laborales.

d) Demoras.- Muchos de los proyectos experimentaron retrasos no planeados debido aproblemas en las áreas de : Licenciamiento, contratos de compraventa de energíaeléctrica o de financiamiento. Estas demoras combinadas con la inflaciónincrementaron el costo de capital.

e) Inexperiencia y optimismo.- En varios proyectos los costos estimados fueron bajosdebido a la falta de experiencia. Muchos de los conceptos de la construcción NOfueron incluidos en las estimaciones ó los precios unitarios utilizados no fueron losapropiados para trabajos de MINIHIDRAULICAS.

f) Estimación inadecuada para imprevistos.- La experiencia demostró que las partidaspresupuéstales destinadas a imprevistos fueron insuficientes. Los trabajos de obracivil representaron el mayor grado de incertidumbre. En el caso de los equiposelectromecánicos la incertidumbre fue relativamente menor.



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9.5 Evaluación económica y comparación de costos con otras formas degeneración (CFE 2000)

Como el período de construcción de las diferentes plantas abarca unos cinco años, de1980 a 1984, se decidió ajustar el valor del dólar tomando como base el año de 1983.Así se logró tener una misma base de comparación entre proyectos.

La tabla 9.8 presenta la evaluación económica de 9 de los 13 proyectos estudiados a laluz de los dos primeros años de operación.

Tabla 9.8 Evaluación económica

Nombre delproyecto

Gen. Med.Anual*

Inversión**

Costo deProducc.

Preciode Venta

Beneficioanual

Rec. deinv.

B/C TIR

C E F ( F-E)/CGWh Mill de

Dol.Dol/MWh Dol/MW

hDol. años %

1 Fries 13 13 26.6 46.2 254,800 8.4 1.12 12.72 Garland Canal 9.7 9.7 47.3 35.0 -119,310 n.r3 Garvins Falls 21.8 21.8 43.3 83.24 877,232 28.6 0.66 1.254 Goodyear

Lake7.6 7.6 65.1 32.0 -251,560 n.r

5 Idaho Falls 169.8 169.8 51.7 32.0 -3,345,000 n.r

6 Sawnmill 20 20 32.3 68.2 718,000 13.5 0.85 6.347 Shawmut 31 31 22.7 51.8 902,100 10.2 0.99 9.768 South

Consolidated5.9 5.9 58.5 21.5 -218,300 n.r

9 Turlock 11.2 11.2 58.4 28.2 -339,300 n.r

* Valor típico esperado durante su vida útil** Valores ajustados a dólaresde 1983

Se observa que bajo las condiciones prevalecientes en el mercado en éstos primeros dos

años de operación, solo 4 de los 9 proyectos obtuvieron signos económicos positivos conperíodos de recuperación de la inversión que van de 8.4 a 28.6 años. Lo anterior se debefundamentalmente a los precios de venta de la producción eléctrica en comparación conlos costos de producirla.

Las centrales Fries, Granvins Falls, Sawnmill y Shawmut se ubican el la zona Este de losEEUU ( ver Fig. 9.1) , es decir en una región altamente poblada e industrializada. Endicha región los precios de la electricidad son mas altos que en la zona del Medio Oeste oel Oeste donde se ubican el resto de las centrales construidas.



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Desde luego sería interesante conocer los datos del precio de venta para todos loscasos presentados a lo largo de los siguientes años operativos (1985 al 2,000) y desdeluego sus costos de producción para tener una visión completa desde el punto de vistaeconómico.

En particular la planta Idaho Falls se presenta como un caso crítico pues como se ve dela tabla 9.8 con un precio de venta de 32 Dl/MWh contra un costo de producción de 51.7Dl/MWh le produce perdidas anuales por mas de 3 millones de dólares.Finalmente en el reporte de EPRI(8) se presenta el costo de producción de centralesminihidráulicas, con otras fuentes energéticas. Estas cifras suponen duplicar los costosvariables de operación y mantenimiento hacia el futuro y lo analizan bajo tasas de interéscompuesto de 5 , 10 y 15 %. También presentan tres precios unitarios del kilowattinstalado, es decir:

Minihidráulicas Precio de producción ( Dl/ MWh)*5% 10% 15%

1,000 Dl / KW 16.5 26.0 35.52,000 Dl/ KW 26.0 45.1 64.13,000 Dl/ KW 35.5 64.1 92.6

* Dólares de 1982

Con el objeto de comparar estos precios con los publicados por la CFE en el año 2,OOO ,se presenta a continuación estos mismos valores pero ahora con dólares de 2,OOO

Minihidráulicas Precio de producción ( Dl/ MWh)*5% 10% 15%

1,000 Dl / KW 29.4 46.4 63.42,000 Dl/ KW 46.4 80.5 114.43,000 Dl/ KW 63.4 114.4 165.3

* Dólares de 2000

En la tabla 9.9 ( Anexo II) , se presentan los datos que publica la CFE de costosunitarios de generación ( o nivelados) para el año 2,000.

Se puede ver que para centrales minihidráulicas de 2,000 Dl/KW instalado, que esquizás el valor actualizado de este tipo de proyectos (en forma conservadora), para unatasa de descuento del 10 %, el costo nivelado de producción es de 80.5 Dl/MWh. Enestas circunstancias la minihidráulica es competitiva con centrales de Turbogasaeroderivadas a gas de 1 x 42.3 MW ó 1 x 85 MW e incluso con una Turbogas industrialgas H de 1 x 184 MW.

Desde luego habrá que ver en el futuro cercano los valores de mercado para este tipo decentrales y es probable que el rango de costo unitario se ubique entre 1,500 y 2,000 Dl



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/ KW. Si este fuera el caso, también los precios nivelados de generación fluctuarían(para el caso citado) de 46.4 a 80.5 Dl/MWh. Esto acercaría a los proyectoMinihidráulicos a precios similares a centrales termoeléctricas convencionales de 2 x 350MW.

En ninguno de los supuestos, los precios nivelados de las minihidráulicas es inferior a losque se obtienen al generar con plantas de ciclo combinado pues dichas plantas se ubicanen la banda de los 33 Dl / MWh

9.6 Planta Metlac, Orizaba Ver (Cervecería Moctezuma Cuauhtémoc)

La planta minihidráulica Metlac de 6 MW de capacidad comprende instalacioneslocalizadas en los municipios de Chocamán, Sta. Ana Atzacan e Ixtaczoquitlan Veracruz(fig. 9.4). La casa de máquinas esta ubicada en la barranca del río Metlac, aguas abajodel puente de la autopista Orizaba-Córdoba.

Aprovecha las aguas de los ríos Metlac, Tocula y Sonso. La caída útil es de 125m. Escapaz de generar 1,600 KWh en época de estiaje y hasta 5,000 KWh en época de lluvias,con una generación media anual de 24,500,000 KWh. Se tiene concesionado el uso delagua de los ríos Metlac, Tocuila y Sonso. Se interconecta con una planta termoeléctricapara alimentar conjuntamente a la cervecería.



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Fig. 9.4 Obras principales de la central Metlac Ver

Esta integrada por las obras siguientes:

• Presas derivadoras (3).- Con muros de protección, vertedores de alivio de crecidas,vertederos de excedencias, desarenador, compuertas de control, construidas sobremampostería. Su construcción data entre los años 1934 y 1953.

• Canales de conducción (2) .- El canal mas largo es el denominado Canal Metlac con

una capacidad de 1,500 lps y una longitud de 7 Km. Este canal permite llevar aguadel río Metlac al río Tocula. El segundo es el canal Tocula que aumenta su capacidada 2,000 lps y recorre 3 Km entre el río Tocula y el río Sonso. Las pendientes enambos casos son del 0.5 %. Su construcción es en mampostería y datan de 1953.

• Tuberías de presión (2) .- Construidas de acero al carbón con capacidad de 2,160lps c/u, con rejilla de protección en la bocatoma, diámetros de 1.10 al inicio y 0.90 m alfinal, cuentan con dispositivos de purga de aire y cierre por velocidad excesiva, cruzanun cerro a través de un túnel de 190 m de largo. instaladas en 1934 y 1951.

CROQUIS DelSISTEMAHIDRAULICO

RIOMETLAC

CANALMETLAC

RIO TOCUILA

RIO SONSO

ARROYOPUENTECILLA

CANALTOCUILA

PRESA DERIVADORADE SUMIDERO

CASA DEMAQUINAS

FORTIN

ORIZABA

DOS RIOS



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• Turbinas (3).- Son tipo Francis de eje horizontal marca Voith, con un gasto de diseño

de 2,160 lps, velocidad síncrona de 900 r.p.m., 3,000 HP de potencia, para una caídade 125 m. regulador de velocidad acoplado por bandas, instaladas en 1934 (2) y1951(1).

Se puede observar que la planta en su primera etapa (1934) fue concebida para operardos unidades de 2 MW . Cada tubería servía a una unidad turbogeneradora. En 1951 sedecidió instalar la tercera unidad solo como respaldo para el caso de avería omantenimiento de alguna de las dos unidades originales.

• Generadores (3) .- Son marca Westinghouse, de 2,500 KVA (2,000 KW), de 6,900V, 60 cps, de tipo abierto enfriados por aire.

• Tablero de control de los generadores .- Están formados por interruptores enpequeño volumen de aceite, protecciones de sobrecorriente instantánea y tiempo,reguladores de voltaje y consola de sincronización. Este tablero fue modernizado en 1984.

• Subestación elevadora .- Es del tipo intemperie, con 4 transformadores principalesmonofásicos (uno de reserva) de 6,900 a 16,600 V. 2,000 KVA, transformador paraservicios propios de 45 KVA. Cuenta también con un interruptor del tipo “granvolumen de aceite” y otro del tipo “pequeño volumen”.

• Líneas de transmisión (2) .- 3 hilos c/u 1/0 awg, de 14 km de largo.

En opinión del personal técnico de la Cervecería Moctezuma Cuauhtémoc, lasprincipales ventajas y desventajas de una central Minihidráulica son las siguientes:

Ventajas

• El costo de producción representa el 63 % del costo de la tarifa de CFE

• No contamina:

a) Su producción equivale a dejar de quemar 7.5 millones de lts. de combustible poraño.

c) Solo se utiliza la energía potencial/cinética por lo que el agua no sufre deterioro enel proceso.

• Estimula la actividad económica de la región ya que proporciona empleo en zonas

que por lo regular son marginales. Estos empleos pueden ser temporales por laconstrucción o permanentes por operación y mantenimiento.

• Se cuenta con buen soporte para el mantenimiento de los equipos en forma local. Estose debe a que en la zona de Orizaba tradicionalmente se han aprovechado las aguasde afluentes de varios ríos para generación hidroeléctrica entre ellos el Río Blancodesde principios del siglo XX. Esto ha propiciado la demanda de servicios dereparación de componentes mecánicos y eléctricos de las centrales minihidráulicas.



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Desventajas

• Elevado costo inicial

• Producción estacional .- Por la variación de volúmenes disponibles en los ríos

• Dificultades para la obtención de permisos

• Problemas político-sociales con los ejidos

• Disminución de volúmenes de agua para abastecer zonas urbanaslegislación complicada



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9.7 Planta Jalapilla, Orizaba Ver ( Papelera Veracruzana SA de CV)

Esta planta aprovecha las aguas del Río Blanco directamenteen la población de Orizaba. La central data de 1929. En eseentonces se instaló una máquina tipo Francis de eje horizontalpara 24.5 m de caída estática y gasto de 4 m3 /s. La capacidad delgenerador era de 530 KVA. En el año de 1999 se hizo lamodernización de la antigua central, instalando una nuevaunidad Francis de eje horizontal pero con un diseño de altaeficiencia y controles automáticos. El gasto aprovechable seincrementó de 4 a 7.5 m3 /s, estas modificaciones permitieron unincremento en potencia instalada de 530 KVA a 1,000 KVA, casi el doble de la original .Esta planta es un ejemplo de que un sitio se desarrolla en función de las necesidades deenergía que se tengan en ese momento y que se puede aumentar la capacidad (si lopermite el sitio) en el futuro al crecer los requerimientos de fuerza electromotriz

La central se compone de una presa derivadora de solo 3m de altura y 3.5 m de ancho. Esto permite alimentar a uncanal de 2.5 Km de largo de sección rectangular (3.42 mancho x 4.15 m de profundidad) que remata en un tanquede carga hecho de mampostería. La tubería a presión es de1,800 mm de diámetro ( 71 “) y tiene una longitud de 126m . La línea de transmisión opera a un voltaje de 13.8 KV ytiene una longitud de 2 Km.

El costo de inversión fue de 10.6 millones de pesos (1999)mas un financiamiento de 540 mil dólares (5.4 millones depesos) para un total de 16.0 millones de pesos. Lageneración anual del año 2,000 fue de 6.62 GWh. El costoanual de producción fue de 2.51 millones de pesos para el

primer año de operación y se reportan ahorros anuales de 2.36 millones de pesos al sustituir el suministro de CFE en tarifa HM. Se estima recuperar la inversión en 10 años

Los dos ejemplos presentados son solo una muestra de lo que las centralesMinihidráulicas pueden representar en aquellas zonas del país con característicasadecuadas para su instalación. La zona de Orizaba tiene varios sitios de antiguascentrales hidráulicas privadas que están fuera de servicio por obsolescencia de equipos yque sin embargo el recurso hidráulico aun esta presente. Algo similar ocurre en la zonatextilera de Atlixco en Puebla.

Es pues muy importante la campaña de promoción que ha iniciado la CONAE endiversos estados de la república para servir de catalizador e ir haciendo realidad lamodernización y/o construcción de este tipo de centrales en aquellos casos en que searentable su realización .



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CONCLUSIONES

1.- Se define una central minihidráulica como aquella que aprovecha la energía hidráulicade ríos o arroyos y cuya capacidad instalada es del orden de 5 MW.

2.- El potencial mundial minihidráulico viable de explotar es de 1,000 THW / año.Actualmente dicho potencial se ha desarrollado en un 15 %. En este rubro cabe destacarel caso de China y la India que han establecido planes agresivos de construcción decentrales hidráulicas pequeñas a un ritmo de alrededor de 1,500 MW /año.

2.- En México se estima un potencial minihidráulico de 3,000 MW en estados comoVeracruz, Puebla, Chiapas y Oaxaca principalmente. La CONAE ha identificado solo el10 % de dicho potencial, por lo que es necesario continuar con el proceso de cuantificarel potencial referido. En el país solo se ha explotado el 2 % del potencial mencionado.

3.- .- El país cuenta con 22 centrales públicas y 61 centrales privadas de este tipo. Lamayoría de ellas con altos niveles de obsolescencia en sus equipos . Existen otras 36centrales fuera de servicio. El recurso energético en la mayoría de ellas esta aúndisponible e incluso con posibilidades de incrementarse.

4.- Se sabe de casos exitosos tanto en otros países como en México. Recientemente unaempresa en Orizaba Ver realizó la rehabilitación de su central minihidráulica de 2 MW yen otra industria vecina se reportan ahorros de hasta el 63 % respecto a la tarifa de CFEen la operación de una central similar que tiene mas de 40 años en servicio.

5.- Existen procedimientos establecidos por la CONAE (metodología) para auxiliar en la

determinación del recurso minihidráulco desde el punto de vista técnico y económico.

6.- Los principales beneficios económicos, sociales y ambientales de esta fuenteenergética son:

§ Se producen ahorros en la tarifa eléctrica ( 20 –30%)§ Se evita la generación de gases de efecto invernadero§ Se propicia el desarrollo económico§ Se generan fuentes de empleo

5.- Las principales barreras que impiden el desarrollo de la minihidráulca son:

§ La falta de planes y metas claras (gobierno) en este tema§ La falta de información, educación y capacitación§ La falta ó carencia de financiamiento y apoyo de ONG´s§ Los excesivos tramites ante autoridades y/o falta de coordinación institucional§ La falta de aceptación social por carencia de información a comunidades.§ La falta de capacidad y disposición de pago por la energía eléctrica



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6.- Acciones recomendadas

§ Establecer políticas y metas claras así como los mecanismos que propicien suejecución.

§ Continuar con la evaluación del potencial minihidráulico y los posiblesmercados.

§ Propiciar el intercambio de información y colaboración entre especialistasnacionales e internacionales.

§ Difundir a través e escuelas, industrias y autoridades estatales y municipaleslas ventajas de esta fuente renovable de energía.

§ Realizar proyectos piloto con fines demostrativos (en especial para municipios)



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REFERENCIAS

1. Valdez Luis H, “Metodología para Evaluar Centrales Minihidráulicas”. CONAE. Jun1999

2..Agencia Internacional de Energía. “Atlas Mundial de Minihidráulicas 2001”www.smallhydro.com

3. Valdez Ingenieros S.A. de C. V, “Situación de la Minihidraúlica en México y Potencial enlos Estados de Veracruz y Puebla” . CONAE 1995

4. Corporación Mexicana de Hidroelectricidad S.A. de C. V. “Autoabastecimiento. UnaOportunidad de Ahorro en Energía Eléctrica”. Enero 2000

5.- Willkins Gill. “Keys to the Success of Fun Renewable Energy for Rural Development”2000-2001 APEC Energy R&D and Technology Transfer Seminar. Morelos, Mexico. Oct30-31 , 2000

6.- Tung, T P, Adams, R D, and Barraud, C, (1993). “Small Hydro DevelopmentOpportunities, Constraints and Technology Outlook”, Proceedings of an IEA Conferenceon Hydropower, Energy and the Environment, Stockholm, 14-16th June, 1993.

7.- WEC, (1993). “Renewable Energy Sources: Opportunities and Constraints 1990-2020”, World Energy Council, London.

8.- Energy Power Research Institute “ Small Hydro Development. The Process, PitfallsAnnual Experience. EM 4036 Vol. 3 1987

minihidraulica

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