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UNIVERSIDAD DE CHILEFACULTAD DE CIENCIAS FíSICAS Y MATEMÁTICASDEPARTAMENTO DE INGENIERíA ELÉCTRICA
PROYECTO ELECTRIFICACiÓN RURAL, LOCALIDAD DE CÁMAR, 11REGIÓN, ANTOFAGASTA
MEMORIA PARA OPTAR AL TíTULO DE INGENIERO CIVIL ELECTRICISTA
PABLO DANIEL HIDALGO
PROFESOR GUíA:RODRIGO PALMA BEHNKE
MIEMBROS DE LA COMISiÓN:LUIS VARGAS DIAZ
FRANCO ACEITUNO GANDOLFO
SANTIAGO DE CHILEOCTUBRE 2006
ÍNDICE
ÍNDICE DE TABLAS..........................................................................................................5
ÍNDICE DE FIGURAS........................................................................................................7
1-. INTRODUCCIÓN.......................................................................................................... 8
1.1. MOTIVACIÓN............................................................................................................................ 8
1.2. OBJETIVOS GENERALES......................................................................................................... 9
1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS........................................................................................................9
1.4. ALCANCE……………………………………………………………………………………… 9
1.4. ESTRUCTURA DEL TRABAJO................................................................................................. 10
2. ANTECEDENTES GENERALES DEL PROYECTO................................................ 11
2.1. ENERGIZACIÓN EN LOCALIDADES AISLADAS……………………………..................... 11
2.1.1. Electrificación Rural en Chile………………………………………………………. 11
2.1.2. Energías Renovables……………………………………………………………........13
2.1.3. Energías no Renovables…………………………………………………………...... 14
2.2. ANTECEDENTES LOCALIDAD CÁMAR…………………………………………….......... 15
2.2.1. Descripción Comuna San Pedro de Atacama……………………………………….. 15
2.2.2. Descripción Localidad de Cámar…………………………………………………… 16
3. DISPONIBILIDAD Y ANÁLISIS DE RECURSOS ENERGÉTICOS……………....... 19
3.1. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………….......19
3.2. ENERGÍA EÓLICA…………………………………………………………………………………………........... 19
3.3. ENERGÍA HIDRÁULICA……………………………………………………………….………………............. 19
3.4. ENERGÍA SOLAR…………………………………………………………….…………………………………….20
3.4.1. Análisis Detallado del Recurso Solar en Cámar……………….…………………………….. 20
4. ANÁLISIS DE LA DEMANDA…………………………………………...…………………........ 24
4.1. INTRODUCIÓN……………………………………………………………………..……………………………....24
4.2. ESTIMACIÓN DEMANDA ACTUAL………………………………………………..…………………….... 24
4.2.1. Categoría Residencial…………………………………………………..………………………........ 25
4.2.2. Categoría Comunitaria…………………………………………………...………………………..... 26
4.2.3. Categoría Productiva………………………………………………………...…………………......... 26
4.2.3. Medición Demanda Actual……………………………………………………..………….............. 27
4.3. ESTIMACIÓN DEMANDA CON PROYECTO…………………………………………………..…......... 28
4.3.1. Categoría Residencial……………………………………………………….…………………......... 28
4.3.2. Categoría Comunitaria………………………………………...………………………….................. 29
4.3.3. Categoría Productiva……………………………………………………...………………………..... 31
4.3.4. Resumen Demanda con Proyecto………………………………………………………………... 32
4.4. ESTIMACIÓN CURVA POTENCIA MÁXIMA………………………………………………………...... 33
4.4.1. Consumos Residenciales……………………………………………………………………………. 33
4.4.2. Consumos Comunitarios y Productivos………………………………………..………….......... 34
4.4.3. Consumo Total…………………………………………………………………………………............ 35
5. ANÁLISIS ALTERNATIVA SUMINISTRO ELÉCTRICO……………………….......... 37
5.1. INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................37
5.2. ESTRUCTURA DE EVALUACIÓN…………………………………………………………………………. 37
5.2.1. Proyección del Consumo………………………………………………………….……………...... 37
5.2.2. Estructura de Costos……………………………………………………………..…………………... 38
5.3. GENERADOR DIESEL, FUNCIONAMIENTO 24 HORAS………………………………….……...... 39
5.4. FOTOVOLTAICO-BATERÍAS, GENERADOR DIESEL USO PROLONGADO…………......... 39
5.5. FOTOVOLTAICO-BATERÍAS, GENERADOR DIESEL USO HORAS PUNTA……….…….... 39
5.6. FOTOVOLTAICO-BATERÍAS, GENERADOR RESPALDO……………………………….…......... 40
5.7. ANÁLISIS COMPARATIVOS-SENSIBILIDADES…………………………………………………...... 40
5.8. SISTEMA CON ALUMBRADO PÚBLICO EFICIENTE…………………………………….. 43
5.8.1. Tecnología LED…………………………………………………………………....... 44
5.8.2. Análisis Alumbrado Público LED…………………………………………………... 45
6. ELECCIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA SUMINISTRO ELÉCTRICO..... 48
6.1. INTRODUCCIÓN........................................................................................................................ 48
6.2. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA……………………………………………………………..... 48
6.2.1. Descripción Generación Fotovoltaica………………………………………………..49
6.3. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA………………………………………………………………........ 49
6.4. CONEXIÓN Y FUNCIONAMIENTO ENTRE COMPONENTES………………………………....... 51
6.5. IDENTIFICACIÓN DE BENEFICIOS……………………………………………………….... 53
6.5.1. Precio Actual de la Energía……………………………………………………....... 53
7. METODOLOGÍA PROPUESTA……………………………………………………………....... 55
8. CONCLUSIONES……………………………………………………………………………..…....... 59
REFERENCIAS……………………………………………………………………………..…. ............. 62
2
ANEXOS
ANEXO A. CÁLCULO FACTORES DE GANANCIA PARA SUPERFICIE INCLINADA...64
ANEXO B. MEDICIÓN DEMANDA ACTUAL........................................................................... 66
ANEXO C. EVALUACIÓN ECONÓMICA SISTEMAS SUMINISTRO.................................. 67
ANEXO D. RESUMEN ENCUESTAS ........................................................................................... 73
ANEXO E. PLANO LOCALIDAD DE CÁMAR……………………………………………….. 76
ANEXO F. RECOMENDACIONES PARA EL USUARIO……………………………………. 77
3
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Distribución rural según tipo de abastecimiento al año 2002................................. 12
Tabla 2. Población urbana y rural comuna San Pedro de Atacama...................................... 15
Tabla 3. Evolución cobertura electrificación rural comuna San Pedro de Atacama............. 16
Tabla 4. Irradiación solar diaria en superficie horizontal.......................................................20
Tabla 5. Factores de ganancia para distintas inclinaciones.................................................... 22
Tabla 6. Energía irradiada anualmente sobre superficie inclinada.........................................23
Tabla 7. Comparación energía irradiada anual.......................................................................23
Tabla 8. Demanda estimada para la categoría residencial en situación actual.......................25
Tabla 9. Estimación consumo de artefactos en vivienda promedio actual.............................26
Tabla 10. Demanda del alumbrado público en situación actual.............................................26
Tabla 11. Valores estimados de energía mediante Data-Logger............................................27
Tabla 12. Demanda estimada para la categoría residencial en situación con proyecto..........28
Tabla 13. Estimación consumo de artefactos en vivienda promedio con proyecto................29
Tabla 14. Demanda estimada para escuela en situación con proyecto...................................29
Tabla 15. Consumo de artefactos en escuela con proyecto....................................................30
Tabla 16. Demanda estimada para el alumbrado público en situación con proyecto............ 30
Tabla 17. Demanda estimada para espacios comunitarios en situación con proyecto........... 30
Tabla 18. Artefactos y consumo productivos estimados........................................................31
Tabla 19. Demanda estimada para trabajos productivos generados.......................................31
Tabla 20. Demanda estimada total para situación con proyecto............................................ 32
Tabla 21. Factores de carga para distintos factores de coincidencia……………………… 36
Tabla 22. Proyección consumo total...................................................................................... 38
Tabla 23. Proyección potencia punta total............................................................................. 38
Tabla 24. Valor actual sistema generador diesel puro............................................................39
Tabla 25. Valor actual sistema fotovoltaico-baterías, generador diesel.................................39
Tabla 26. Valor actual sistema fotovoltaico-baterías, generador diesel horas punta............. 40
Tabla 27. Valor actual sistema fotovoltaico-baterías, generador diesel respaldo.................. 40
Tabla 28. Potencias horario punta con distintos factores de coincidencia............................. 42
Tabla 29. Ahorro energético alumbrado público eficiente...................................................45
Tabla 30. Diferencias valor actual A. P. actual - A. P. LED................................................. 46
Tabla 31. Consumo proyectado año 20................................................................................. 49
4
Tabla 32. Energía requerida por baterías............................................................................... 50
Tabla 33. Cálculo Wp. campo fotovoltaico........................................................................... 50
Tabla 34. Especificaciones eléctricas paneles solares 175 Wp.............................................. 51
Tabla 35. Gastos mensuales promedios por vivienda en energía.......................................... 54
Tabla 36. Factores de pérdida para superficie horizontal.......................................................64
Tabla 37. Factores de pérdida para distintos ángulos de inclinación ....................................64
Tabla 38. Factores de ganancia para distintas inclinaciones.................................................. 65
Tabla 39. Mediciones promedio mediante Data-Logger....................................................... 66
Tabla 40. Inversiones generales............................................................................................. 67
Tabla 41. Costo de operación y mantenimiento generales.....................................................67
Tabla 42. Encuesta artefactos eléctricos actuales.................................................................. 73
Tabla 43. Encuesta artefactos futuros ................................................................................... 73
Tabla 44. Tarifa actual por vivienda.......................................................................................74
5
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Mapa comuna San pedro de Atacama…………………………………………… 17
Figura 2. Irradiación con diferentes inclinaciones............................................................... 22
Figura 3. Curva potencias promedio medidas con Data-Logger.......................................... 27
Figura 4. Detalle consumo energético durante el día........................................................... 32
Figura 5. Curva carga diaria categoría residencial............................................................... 34
Figura 6. Curva carga diaria categoría comunitaria & trabajos productivos........................ 35
Figura 7. Curva carga diaria total......................................................................................... 35
Figura 8. Sensibilidad precio diesel -valor actual costo....................................................... 41
Figura 9. Sensibilidad tasas crecimiento -valor actual costos.............................................. 42
Figura 10. Intensidades luminosas para luminarias LED a distintas alturas......................... 45
Figura 11. Comparación valores actuales alumbrado público eficiente.................................46
Figura 12. Comparación curva cargas para distintos alumbrados públicos............................47
Figura 13. Distribución consumo a lo largo del día............................................................... 48
Figura 14. Diagrama general de conexión............................................................................. 51
Figura 15. Diagrama de flujo de metodología propuesta…………………………………. 55
Figura 16. Formulario encuesta suministro eléctrico………………………………………. 74
Figura 17. Plano localidad Cámar………………………………………………………… 76
6
1. INTRODUCCIÓN
1.1. MOTIVACIÓN
El gobierno de Chile, a través de la Comisión Nacional de Energía (CNE), está co-ejecutando el
programa de Electrificación Rural (PER), el cual tienen como meta de Gobierno cumplir con una
cobertura del 90% de electrificación rural en cada una de las regiones del País. Por este motivo,
CNE y el Solar-Institut Jülich (SIJ), Alemania, con el apoyo del Programa de Naciones Unidas
para el Desarrollo (PNUD), y el Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF), han llevado a
cabo iniciativas para ejecutar en la localidad de Cámar, ubicada en la comuna de San Pedro de
Atacama, II Región de Antofagasta, el proyecto energético integral que considere la utilización de
la energía solar para el suministro eléctrico continuo las 24 horas del día, debido a que actualmente
existe suministro eléctrico parcial por 4 horas al día1.
En el marco de la cooperación del SIJ, se contó con la estadía del Ingeniero Olaf Sierck durante el
año 2005, con el cual se realizaron los estudios y evaluaciones iniciales. Además, se tuvo la
posibilidad de llevar a cabo en conjunto una visita a terreno, apoyada por la CNE y el PNUD,
donde se analizaron las características técnicas y socio-económicas que presenta la localidad de
Cámar.
La zona donde se ubica la localidad de Cámar cuenta con un muy buen recurso solar, considerado
como uno de los mayores en el mundo, que se puede explotar adecuadamente para mejorar la
calidad de vida de los beneficiarios del proyecto. Asimismo, el hecho de desarrollar un proyecto
que considere energías limpias, está acorde a los acuerdos internacionales para estabilizar las
concentraciones de gases de efecto invernadero que se emiten a la atmósfera en generación de
electricidad.
1 Términos de referencia aportados por la CNE.
7
1.2. OBJETIVOS GENERALES
El objetivo general de este trabajo de título es contribuir al proceso de electrificación rural en Chile
y al consiguiente mejoramiento de la calidad de vida de lugares aislados, a través de la realización
de estudios y evaluaciones necesarias para el abastecimiento de energía eléctrica en la localidad
específica de Cámar en el norte de Chile.
1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
A partir del objetivo general antes definido, se identifican los siguientes objetivos específicos:
- Adquirir una visión del programa de electrificación rural de la CNE y de las metodologías
utilizadas en la actualidad.
- Conocer los desarrollos tecnológicos y metodológicos asociados a la electrificación rural.
- Conocer la disponibilidad de recursos energéticos en la localidad de Cámar, enfocado
principalmente en el recurso Solar.
- Conocer en detalle la demanda eléctrica actual y potencial de cada una de las viviendas y
establecimientos comunitarios en Cámar.
- Definir la mejor alternativa, desde el punto de vista técnico - económico, para abastecer de
electricidad las 24 horas del día a la localidad.
- Desarrollar una metodología de evaluación de proyectos de electrificación rural, para
localidades aisladas.
1.4. ALCANCE
Para este proyecto se han definido los siguientes criterios y enfoques tendientes a definir el alcance
del mismo:
- El análisis de los recursos energéticos disponibles en la localidad de Cámar, se enfoca en el
recurso Solar. Sin embargo, se deja la posibilidad abierta de realizar futuros estudios en otros
recursos renovables de la zona, como el recurso eólico, geotérmico e hídrico.
8
- Para la evaluación de las alternativas de suministro eléctrico de la localidad de Cámar, se hará
uso de la metodología general utilizada actualmente por el programa de electrificación rural de
la CNE. Lo anterior, no invalida la posibilidad de introducir mejoras o modificaciones
pertinentes a esta metodología.
- La solución propuesta no se limita a un uso exclusivo de recursos renovables, sino que debe
incorporar, en la medida que tenga sentido técnico y económico, alternativas de generación con
combustibles fósil.
- El presente proyecto contempla sólo los estudios y evaluaciones para el suministro de energía
eléctrica. No es parte la etapa de implementación e ingeniería de detalle.
1.5. ESTRUCTURA DEL TRABAJO
El presente trabajo se estructura en ocho capítulos principales, comenzando con la introducción,
dónde se muestran la motivación, el objetivo general, objetivos específicos y alcances del
proyecto. En el segundo capítulo se presenta el contexto actual de la electrificación rural en Chile y
antecedentes generales de Cámar, respectivamente. Luego, en el capítulo tercero se analiza la
disponibilidad de los recursos energéticos en la zona, realizando un estudio detallado del recurso
solar. En el capítulo cuarto se estudia la demanda de energía eléctrica sin proyecto y con proyecto,
así como la proyección en un horizonte de 20 años. Con esto, en el capítulo quinto, se desarrolla un
análisis de cuatro alternativas para el suministro eléctrico, además de comparar el alumbrado
público actual con uno eficiente. Así, se llega al sexto capítulo donde se describe el sistema
escogido para el abastecimiento eléctrico. En el capítulo séptimo se muestra la metodología
general propuesta para la evaluación de estas localidades aisladas. Finalmente, en el capítulo
octavo se concluye sobre los resultados obtenidos y se realizan recomendaciones para trabajos
futuros.
9
2. ANTECEDENTES GENERALES DEL PROYECTO
2.1. ENERGIZACIÓN EN LOCALIDADES AISLADAS
Prácticamente todos los países en desarrollo poseen un porcentaje entre el 10% y 60% de
población rural, generando elevadas desigualdades económicas [17]. Esto se debe a que la mayor
parte de las políticas de desarrollo se dirigen al crecimiento económico que activa la industria y no
al desarrollo rural que es donde se originan muchos de los recursos fundamentales para la sociedad
en conjunto. Una de las áreas donde las desigualdades se hacen manifiestas es en la satisfacción de
las necesidades vinculadas al uso de la energía. Por esto, la mayor parte de los países ha puesto en
marcha programas de electrificación rural con variados grados de éxito [16].
El reto de la electrificación rural en los países en vías de desarrollo es acentuado por algunas
características específicas, tales como:
- Gran dispersión de los consumidores con reducida demanda.
- Concentración de la demanda en un breve periodo del día.
- Limitado poder de compra de los consumidores para el consumo de electricidad.
Por estas características, en muchos casos la electrificación rural no tiene interés económico para
inversiones privadas y requiere consecuentemente de subsidios públicos.
2.1.1. Electrificación Rural en Chile
En Chile, Población Rural se define como un asentamiento humano concentrado o disperso con
1000 o menos habitantes, o entre 1001 y 2000 habitantes en los que menos del 50% de la
población económicamente activa se dedica a actividades secundarias [4]. A pesar de que Chile es
un país tendiente a la urbanización, cifras censales del año 2002 mantienen una tasa de ruralidad
aproximada de un 13% con respecto a su población [2].
Gracias a la conciencia de que el crecimiento con equidad requiere integrar al proceso de
desarrollo económico a los sectores postergados, el gobierno impulsa un conjunto de políticas y
10
programas destinados a asumir este desafío, dando como resultado que en 1994 la CNE, junto con
otras entidades gubernamentales, desarrollen un trabajo destinado a incrementar significativamente
la cobertura de los servicios energéticos en el medio rural. Esto dio origen al Programa de
Electrificación Rural (PER), cuyo objetivo es apuntar a solucionar las carencias de electricidad de
viviendas y centros comunitarios en el medio rural. En su primera fase, la meta del PER fue
alcanzar un 75% de cobertura eléctrica en viviendas rurales a nivel nacional al año 2000,
cumpliéndose plenamente conforme a los datos proporcionados por el Censo de Población y
Vivienda del año 2002. Posterior al 2000, la meta es alcanzar una cobertura de 90% de viviendas
rurales electrificadas a nivel nacional y regional al año 2006, y mejorar la calidad del
abastecimiento de energía en comunidades aisladas impulsando el uso de energías renovables. De
esta manera, se ha podido, en diez años, pasar de una cobertura de electrificación rural nacional del
53,15% a una del 85,71% [2], ubicando a Chile junto a Costa Rica como el país de más alta
cobertura de América Latina.
El tipo de abastecimiento de las viviendas rurales electrificadas es mayoritariamente mediante
sistemas de redes manejadas por empresas eléctricas de distribución, que operan con tarifas no
subsidiadas y reguladas por ley. Las viviendas rurales que se abastecen con sistemas de
autogeneración son minoría y se debe a la distancia que presentan de las redes de distribución
eléctrica o a la no disponibilidad de recursos para solventar el suministro eléctrico.
Tabla 1. Distribución rural según tipo de abastecimiento al año 2002 [2]
Tipo de Abastecimiento Rural N° de Viviendas %
Red Pública (Empresa Eléctrica) 440.562 95,2
Generador Diesel 19.636 4,2
Panel Solar 2.398 0,5
El abastecimiento mediante generadores diesel, que como se puede apreciar en Tabla 1, alcanza a
un 4,2% del abastecimiento total del sector rural, es operado por lo general mediante los
municipios, quienes subsidian las tarifas y costos de operación. Su uso es restringido a algunas
horas al día, mientras que en cuanto a los paneles solares, son mayoritariamente individuales por
vivienda y el costo de operación y mantenimiento está a cargo de los propios usuarios.
11
2.1.2. Energías Renovables
En Chile, existe un potencial importante para el desarrollo de las energías renovables.
Históricamente, Chile ha tenido en su matriz energética una vasta experiencia con el desarrollo de
la energía hidroeléctrica a gran escala, que se enmarca en las energías renovables convencionales.
Como energías renovables no convencionales (ERNC), se encuentran la energía eólica, solar,
geotérmica, biomasa e hídrica en pequeña escala [9].
El marco en el cual se ha desarrollado la explotación de las energías renovables es el mismo que se
aplica a las energías tradicionales. Su utilización depende de la competitividad en términos de
precio y calidad. Así, las ERNC se encuentran en desventaja debido a los altos costos necesarios
para su desarrollo.
Desde fines del 2001, con el apoyo del GEF y el PNUD2, el gobierno está llevando a cabo un
amplio programa para fomentar el uso de energías renovables no convencionales en proyectos de
electrificación rural para comunidades aisladas o viviendas dispersas. Sin embargo, esta acción se
ve limitada debido a las fuertes barreras que se presentan ante el uso de estas tecnologías. A
continuación, se presenta una lista de las barreras identificadas al uso de las ERNC:
-Altos costos de inversión; Los proyectos con ERNC presentan un alto costo de inversión con
respecto a proyectos con generadores diesel, llevando a que la empresa privada privilegie estos
últimos proyectos, aunque presenten mayores costos de operación.
-Desconocimiento general; Existe un desconocimiento general de las tecnologías asociadas a las
ERNC, negando la posibilidad de tener una clara percepción de sus beneficios operativos,
ambientales y de sustentabilidad con respecto a otras alternativas de autogeneración como los
grupos electrógenos diesel.
-Normativas para los equipos; La ausencia de un marco técnico legal que normalice las exigencias
mínimas en la calidad de los equipos en los diseños de las obras, en la seguridad de las
instalaciones y montajes de los equipos, ha generado una barrera de entrada para el sector privado
en el mercado de las ERNC [9].
2 Proyecto GEF-PNUD-CNE “Remoción de Barreras al Uso de las Energías Renovables en Electrificación Rural”
12
A pesar de la presencia de estas barreras, se ha podido desarrollar una variada cartera de proyectos
de electrificación rural con aprovechamiento de energías renovables no convencionales
concentrado principalmente en las regiones I, II, III, IV, V, VII, X, XI. Destaca en estas iniciativas,
la ejecución del proyecto de micro-centrales hidroeléctricas en Socaire, Talabre y Río Grande,
comunidades pertenecientes a las II región, beneficiando a 121 viviendas. Además, cabe mencionar
el proyecto fotovoltaico para la IV Región que contempla 3064 sistemas de generación individual
[9]. De esta manera, el país se proyecta a estar en condiciones de superar ampliamente la meta de
cobertura del 90% hacia fines del presente año.
2.1.3. Energías no Renovables
Condicionado por una visión más bien de corto plazo que se ha tenido para el abastecimiento
energético en zonas rurales, se han llevado a cabo soluciones diesel para la generación de
electricidad, capaces de alimentar la totalidad de la demanda máxima del consumo más un
porcentaje de crecimiento de ella. Generalmente, el esquema de operación utilizado considera que
el equipo no estará funcionando las 24 horas del día y por lo tanto la comunidad no dispondrá de
energía eléctrica en aquellos lapsos de tiempo en que la demanda es pequeña.
Un inconveniente que se presenta con el uso del diesel es el costo elevado y variable en el tiempo y
un mantenimiento constante de los generadores, implicando una no fiable predicción del
comportamiento de cualquier sistema que dependa de esta fuente. Además, se provoca que los
recursos energéticos no renovables propios de cada zona sean postergados, produciendo la no
sustentabilidad en el tiempo del abastecimiento eléctrico.
13
2.2. ANTECEDENTES LOCALIDAD CÁMAR
2.2.1. Descripción Comuna San Pedro de Atacama
La comuna San Pedro de Atacama creada en 1980, se ubica a 1.650 [km] por tierra al norte de la
Capital, Santiago de Chile y a 280 [km] de Antofagasta, capital de la II Región. Se encuentra en el
altiplano, rodeada de altas cumbres de la Cordillera de los Andes, limitando sus fronteras con
Argentina y Bolivia, a 2.436 metros sobre el nivel del mar, con una extensión de 23.439 [km2].
Posee 4.969 personas que habitan en 1.300 viviendas [2], agrupadas en 8 poblados; San Pedro de
Atacama, Toconao, Peine, Cámar, Río Grande, Socaire, Machuca y Talabre. Un 20% de la
población no vive permanentemente en la comuna y cerca de 50.000 turistas visitan el área cada
año. Esta comuna presenta indicadores de desarrollo humano deficientes, de acuerdo a una
combinación de variables de ingreso, educación y salud de la población, ubicándola en el
penúltimo lugar de la II Región3.
Tabla 2. Población urbana y rural comuna San Pedro de Atacama [2]
Área N° de Personas
Participación Porcentual
Urbana 1.938 39%
Rural 3.031 61%
De Tabla 2 se puede apreciar que sobre el 60% de la población se localiza en el sector rural. La
población del sector urbano se concentra en el poblado de San Pedro de Atacama, capital de la
comuna, con una población cercana a los 2.000 habitantes, lo que corresponde a 552 viviendas [2].
Cabe destacar que el 70% de la población comunal se declara perteneciente a la etnia atacameña,
residente principalmente en el sector rural.
Históricamente, el abastecimiento energético en el poblado de San Pedro de Atacama fue mediante
generadores diesel, con lo cual por razones del alto costo de operación y mantenimiento, no era
posible el suministro de electricidad las 24 horas del día. Sin embargo, con la llegada del gas
natural a la zona, a finales del año 2003, entran en operación 2 generadores a gas natural,
permitiendo un abastecimiento continuo de energía eléctrica y posteriormente la extensión de las
redes a la localidad de Toconao, obteniendo cerca del 40% de la población total electrificada
mediante una red pública.
3 Datos elaborados por PNUD.
14
En cuanto a la cobertura de electrificación rural, en los últimos años se ha visto incrementada
notoriamente, como se puede aprecia en Tabla 3. Sin embargo, a pesar de que en su gran mayoría
cuentan con tendido eléctrico, al ser abastecidos principalmente por generadores diesel, el
suministro se ve limitado a lo largo del día por los altos costos de operación.
Tabla 3. Evolución cobertura electrificación rural comuna San Pedro de Atacama [2]
Año CensalTotal Viviendas
Rurales Ocupadas
Total Viviendas Rurales
Electrificadas
Cobertura Viviendas Rurales
Electrificadas
1992 738 461 62,50%
2002 704 562 79,80%
Sin embargo, la comuna sigue empeñada en hacer más eficientes sus sistemas de abastecimiento de
energía, planificando renovadas estrategias con un fuerte apoyo de la CNE. Es así como surge el
proyecto de tres micro-centrales hidroeléctricas, ubicadas en las localidades de Socaire, Talabre y
Río grande, abasteciendo de energía eléctrica las 24 horas del día a 121 viviendas y
establecimientos rurales.
2.2.2. Descripción Localidad Cámar
La localidad de Cámar se encuentra entre el salar de Atacama y los pies del volcán Nazca, a una
distancia aproximada de 70 [km] al Sur-Este del poblado San Pedro de Atacama, sobre el trópico
de Capricornio como se observa en Figura 1. Posee un clima seco denominado Desértico Marginal
de Altura, presentando medias anuales de temperatura de 10°C y lluvias esporádica debido al
invierno boliviano [10].
15
Figura 1. Mapa comuna San pedro de Atacama [18]
En este poblado, la actividad económica se refiere específicamente a la agricultura basada en
cultivos de terraza para el autoconsumo de maíz, trigo, zapallo y alfalfa. Gracias a la actividad
minera que se realiza en el salar de Atacama, donde se extraen sales mixtas como litio y yodo, un
grupo reducido de personas poseen trabajo estable y en cuanto a la artesanía trabajan la piedra
volcánica.
Debido al escaso recurso hídrico presente en la zona y a la falta de condiciones para vivir
adecuadamente, la migración a poblados cercanos en busca de mejores condiciones se ha visto
incrementada. Actualmente en Cámar existen 16 viviendas, una escuela que otorga jornada escolar
completa entre 1° y 6° básico, una posta rural, una iglesia y una sede comunitaria. Sin embargo,
16
debido a la migración mencionada anteriormente, sólo hay 10 viviendas habitadas con 59
residentes en total. (Ver Anexo D y E).
En el pasado la demanda de energía eléctrica de Cámar fue satisfecha por medio de una micro
central hidroeléctrica de 5,5 [kW], pero, debido al escaso recurso hídrico, actualmente el
suministro de energía eléctrica se lleva a cabo mediante un generador trifásico diesel de 12 [kW],
con importantes problemas asociados a este tipo de generación, como son el costo variable del
combustible y el transporte, la constante mantención y los daños ambientales asociados a las
emisiones. Estos costos son subsidiados en parte por la municipalidad de San Pedro de Atacama
con el suministro de 200 [litros/mes] de combustible y el resto se financia con los aportes de las
familias, que en promedio es de $2.245 mensuales. Esto lleva a que la generación eléctrica esté
limitada a alrededor de 4 horas diarias.
En Cámar, existe una instalación eléctrica en buen estado y cada vivienda dispone de un empalme
en baja tensión. Cuentan con un alumbrado público compuesto por 25 luminarias de sodio que
opera en las horas que el generador suministra energía. En general, las viviendas poseen artefactos
eléctricos típicos como televisores, radios e iluminación, presentando una gran necesidad del uso
de refrigeradores para almacenar alimentos.
17
3. DISPONIBILIDAD Y ANÁLISIS DE RECURSOS ENERGÉTICOS
3.1. INTRODUCCIÓN
La comunidad de Cámar se ubica en una zona cordillerana del poblado de San Pedro de Atacama.
De esta manera, la factibilidad de conectarse a la red de sistemas eléctricos existentes significa
asumir inversiones inaceptables para estos pequeños y dispersos consumos. La actual situación de
abastecimiento energético es a partir del uso de combustibles fósiles, específicamente petróleo
diesel y gas licuado, lo que conlleva un alto costo asociado a la operación, negando la posibilidad
de cumplir la necesidad de obtener un suministro eléctrico continuo las 24 horas. Por esto, se
analizan fuentes de energías renovables disponibles en la zona para la implementación de un
sistema de autogeneración.
3.2. ENERGÍA EÓLICA
Esta energía se produce con el movimiento de las masas de aire originado por las diferencias de
presiones existentes en la Tierra. En Chile existe un gran potencial uso de esta energía debido a su
gran extensión, pero se ha visto limitado el uso debido a que se necesitan exhaustivos estudios
como condición previa.
Existen estudios hechos en la zona de Calama y San Pedro de Atacama sobre el recurso eólico [6],
dando un considerable potencial uso de esta energía. Sin embargo, en Cámar no existe un estudio
detallado eólico por lo que en este momento esta solución es económicamente inviable. No
obstante, no se descartan evaluaciones futuras para el uso de esta energía en la zona.
3.3. ENERGÍA HIDRÁULICA
El recurso hídrico en pequeña escala ha traído muchos beneficios para la generación eléctrica en
localidades aisladas. Hace algunos años, en Cámar operó una turbina hidroeléctrica de 5,5 [kW],
que funcionaba gracias a un estanque de regulación aguas abajo de la localidad. Pero debido a que
el uso principal de este pequeño caudal, que en la actualidad es de aproximadamente 20 [l/s] [11],
es usado para abastecer el riego de los cultivos y consumo domiciliario, este tipo de generación se
18
hace inviable. Por tal motivo, se descarta la utilización de energía hidráulica para abastecimiento
eléctrico en la localidad de Cámar.
3.4. ENERGÍA SOLAR
La fuente generadora de esta energía es la estrella más cercana a la tierra llamada Sol. La radiación
que atraviesa la superficie del Sol se estima que es aproximadamente 62.5 [MW/m2], llegando al
tope de la atmósfera terrestre sólo algo más de 1.37 [kW/m2] [7]. Este valor es conocido como la
constante solar y se la define como la energía proveniente del sol que, por unidad de tiempo, es
recibida en la unidad de área por una superficie perpendicular a la radiación ubicada en el espacio a
la distancia media Sol-Tierra. A medida que la radiación atraviesa la atmósfera terrestre sufre
atenuación por los procesos de absorción, reflexión y refracción, quedando de manifiesto la
importancia de las condiciones atmosféricas y elevación solar4.
Dado que la II Región de Chile se ubica entre 20° 56´ - 26° 05´ de latitud sur y desde 67° 00 al
océano pacífico de longitud oeste, el potencial solar es uno de los más elevados del mundo y más
aún, cuando en el altiplano se presentan cielos claros durante gran parte del año, el uso de energía
solar se ve muy favorecido tanto para la generación eléctrica mediante celdas fotovoltaicas como
para aplicaciones térmicas.
3.4.1. Análisis Detallado del Recurso Solar en Cámar
En San Pedro de Atacama existe una estación con la cual se han medido las intensidades de
radiación solares a lo largo del año, y debido a la cercanía con la localidad de Cámar, se utilizan
como datos válidos para el análisis. En Tabla 4 se pueden ver los valores promedios mensuales de
irradiación solar diaria medido sobre una superficie horizontal, teniendo un promedio de 6.166
[kWh/m2-día] a lo largo del año.
Tabla 4. Irradiación solar diaria en superficie horizontal
4 La elevación Solar es la altura angular del Sol sobre el horizonte del observador.
19
Debido al movimiento aparente del sol en el transcurso del año, la irradiación sobre la superficie
varía considerablemente. La corriente generada por una celda fotovoltaica varía con el ángulo,
relativo a la normal del plano de la celda, de incidencia de la radiación solar [3]. Representándose
de la siguiente manera:
I = Io x Cos (θ´)
Donde Io, es la corriente entregada cuando los rayos inciden perpendicularmente y θ´ es el ángulo
de incidencia, con respecto a la normal de la celda, de los rayos solares. Este comportamiento de la
corriente entregada I, se cumple aproximadamente hasta un θ´<50°. Más allá de 50° esta ley del
coseno no cumple su aproximación, ya que la celda reduce fuertemente su corriente de salida [3].
De esta manera, la inclinación del plano irradiado toma una importancia crítica, pudiéndose
aumentar la potencia entregada en el caso que sean paneles solares fotovoltaicos. Como criterios
generales para establecer el ángulo de inclinación se encuentran5:
- Una inclinación igual a la latitud del lugar, maximiza la radiación promedio anual.
- Una inclinación igual a la latitud + 15°, maximiza la radiación promedio durante los meses de
invierno.
- Una inclinación igual a la latitud – 15°, maximiza la radiación promedio durante los meses de
verano.
A continuación, en Tabla 5 se muestran los factores de ganancia calculados a lo largo del año para
distintas inclinaciones, destacando los máximos para cada mes. (Ver Anexo A).
5 Datos proporcionados por CNE.
20
Tabla 5. Factores de ganancia para distintas inclinaciones
>° Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic5° 0,999 1,011 1,029 1,052 1,075 1,089 1,083 1,062 1,038 1,018 1,0027 0,996
10° 0,991 1,015 1,05 1,097 1,142 1,169 1,158 1,117 1,068 1,027 0,9977 0,985
15° 0,976 1,011 1,063 1,133 1,201 1,241 1,224 1,162 1,09 1,029 0,9852 0,966
20° 0,952 0,999 1,068 1,16 1,25 1,303 1,281 1,199 1,104 1,024 0,9651 0,94
*23,4° 0,933 0,986 1,067 1,174 1,278 1,339 1,314 1,219 1,108 1,015 0,9473 0,918
30° 0,885 0,952 1,054 1,188 1,319 1,397 1,365 1,245 1,106 0,989 0,9032 0,867
35° 0,84 0,918 1,035 1,189 1,339 1,428 1,391 1,254 1,094 0,96 0,8618 0,82
40° 0,79 0,877 1,007 1,18 1,349 1,448 1,407 1,254 1,074 0,924 0,8138 0,767
45° 0,733 0,829 0,973 1,163 1,348 1,458 1,412 1,243 1,046 0,881 0,7597 0,708
50° 0,671 0,775 0,93 1,137 1,337 1,456 1,407 1,224 1,01 0,831 0,6997 0,644
55° 0,604 0,715 0,881 1,102 1,316 1,443 1,39 1,195 0,966 0,775 0,6344 0,574
La ponderación de estos factores con los valores de irradiación en plano horizontal permite
observar, a lo largo del año, las ganancias o pérdidas del plano inclinado. En la Figura 2, se tiene la
comparación de irradiación con la ponderación de estos factores.
Figura 2. Irradiación con diferentes inclinaciones
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
[kW
h/m
2 -día
]
5°
10°
15°
20°
23,4°
30°
35°
40°
45°
50°
55°
0°
De la Figura 2, se aprecia la ganancia que se produce a medida que se aumenta el ángulo de
inclinación entre Abril y Septiembre, y la pérdida entre Noviembre y Marzo. Con esta información
21
se optimiza la energía entregada por los paneles fotovoltaicos con distintas posiciones. En Tabla 6,
se tienen los valores de energía irradiada en un año para distintos ángulos de inclinación fijos:
Tabla 6. Energía irradiada anualmente sobre superficie inclinada
>° [kWh/m2-año]
0° 2250,53
5° 2320,84
10° 2373,49
15° 2408,08
20° 2424,34
*23,4° 2424,86
30° 2401,52
35° 2362,62
40° 2305,73
45° 2231,30
50° 2139,89
55° 2032,19
Con un ángulo de inclinación, orientado hacia el norte astronómico, fijo sobre la horizontal igual a
la latitud, 23,4°, se obtienen aproximadamente 2424,9 [kWh/m2-año], siendo la máxima energía
irradiada durante un año. De la Tabla 7 se observa que al variar mensualmente el ángulo de
inclinación sobre la horizontal, de manera que se optimice el factor de ganancia a lo largo del año,
se obtienen aproximadamente 2527,5 [kWh/m2-año], generando una ganancia de 102.6 [kWh/m2-
año].
Tabla 7. Comparación energía irradiada anual
Horizontal 2250,5 [kWh/m2-año]Inclinación igual a
Latitud, 23.4°2424,9 [kWh/m2-año]
Inclinación óptima para cada mes
2527,5 [kWh/m2-año]
Se comprueba, que en la localidad de Cámar se dispone de una gran cantidad de energía solar a lo
largo del año, siendo este, el mejor recurso energético renovable para generar electricidad de
manera sustentable y eficiente.
22
4. ANÁLISIS DE LA DEMANDA
4.1. INTRODUCCIÓN
Uno de los aspectos fundamentales para la elaboración de un sistema de generación es la
evaluación de la demanda existente en la zona. Con esto, es posible realizar un dimensionamiento
adecuado de los distintos equipos y así diseñar un sistema eficiente, confiable y óptimo para la
demanda existente. Para la adecuada estimación de la demanda se contó con la realización de una
encuesta en terreno cuyo objetivo fue detallar cada artefacto eléctrico presente en las viviendas y
zonas comunitarias, preguntar sobre la cantidad de fuentes energéticas alternativas que consumen
los habitantes, registrando principalmente número de velas y pilas. (Ver Anexo D). También, se
analizó el comportamiento de la comunidad en cuanto a sus consumos, horas de uso y las
necesidades más importantes que presentan. Se contó con la colaboración del profesor a cargo de
la escuela primaria en Cámar, para estimar el consumo eléctrico que presenta el trabajo docente
además de observar los posibles trabajos productivos que se generarán en la zona.
El estudio de la demanda actual y futura se realiza dividiendo en categoría residencial, categoría
productiva y categoría comunitaria, incluyendo el alumbrado público en esta última. Así se podrá
realizar una mejor diferenciación de los entes consumidores, estimando una curva de carga
diferente para cada sector.
4.2. ESTIMACIÓN DEMANDA ACTUAL
En la actualidad, las viviendas están conectadas a un generador trifásico diesel de 12 [kW], cuyo
costo de operación es subsidiado principalmente por la municipalidad, la subvención equivale a
alrededor de 200 [lt/mes] de diesel y al transporte del mismo. Las viviendas no poseen medidor de
energía y pagan el consumo según los puntos de luz y enchufes con que cuenten. El generador
opera aproximadamente 4 horas diarias, entre las 19:00 y 24:00 horas, abasteciendo consumos
residenciales y comunitarios.
Según la Metodología de Preparación y Evaluación de Proyectos de Electrificación Rural de
Mideplan, se debe encuestar como mínimo a un 20% de las viviendas, salvo que la localidad tenga
más de 100, en cuyo caso se podrá reducir la muestra a un 10%. Debido a que Cámar es un
23
poblado muy pequeño, se hizo una encuesta detallada para cada residencia, escuela, posta, iglesia y
sala comunitaria, registrando cada artefacto eléctrico existente, el número de habitantes, el tipo de
actividad que ellos realizan y cual sería el primer artefacto a adquirir con suministro continuo. (Ver
Anexo D).
La estimación de la demanda residencial se realiza tomando una vivienda promedio, es decir, se
calculan los consumos de artefactos presentes en una vivienda con 5 habitantes. Esto se justifica
debido a la homogeneidad que presenta el sector residencial en cuanto a consumos.
4.2.1. Categoría Residencial
Todo consumidor cuyo requerimiento de energía se orienta principalmente a la iluminación de
viviendas y el uso de aparatos electrodomésticos, está dentro de esta categoría. Más
específicamente, son las 10 viviendas habitadas que poseen cargas fáciles de clasificar, como
iluminación, electrodomésticos y artefactos de audio/video.
Consumo promedio vivienda: Con las encuestas realizadas a las 10 viviendas habitadas se obtiene
el consumo diario de cada artefacto en una vivienda promedio. Como se observa en Tabla 9, este
consumo diario se obtiene multiplicando las potencias de los artefactos con sus respectivos
factores y tiempos de uso. Obteniendo así la demanda estimada para la categoría residencial de
Cámar en la situación actual.
Tabla 8. Demanda estimada para la categoría residencial en situación actual
Energía Diaria 12,815 [kWh]
Energía Mensual 384,45 [kWh]
Energía Anual 4,677 [MWh]
Potencia Instalada 23 [kW]
24
Tabla 9. Estimación consumo de artefactos en vivienda promedio actual
Hab
itant
es
Ilum
inac
ión
Tel
evis
ión
Col
or
Tv
Sec
unda
ria
Rad
io
Vid
eo (
VH
S/D
VD
)
Equ
ipo
Son
ido
Ref
riger
ador
Lav
ador
a
Pla
ncha
Tot
al
Cantidad 5 4 1 1 1 1 1 0 1 1
Potencia Unitaria [W] 60 150 60 20 30 100 180 700 1000
Tiempo de Uso [h] 4 3 1 4 1 1 4 0,75 0,1
Factor de Uso 0,5 0,9 0,9 0,75 0,5 0,5 0,2 0,3 0,6
Energía Diaria [Wh] 480 405 54 60 15 50 0 157,5 60 1281,5
4.2.2. Categoría Comunitaria
En esta categoría se encuentran los consumos de los servicios públicos; Escuela, posta, iglesia, sala
comunitaria y alumbrado público. Generalmente, en las horas que el generador opera el único
consumo de esta categoría es el alumbrado público, que consiste en 25 focos sodio de 70 [W] cada
uno. En Tabla 10, se muestra la demanda del alumbrado público para un uso diario promedio de 4
horas.
Tabla 10. Demanda del alumbrado público en situación actual
Energía Diaria 7 [kWh]
Energía Mensual 210 [kWh]
Energía Anual 2,555 [MWh]
Potencia Instalada 1,75 [kW]
4.2.3. Categoría Productiva
En la situación actual, los consumos productivos son prácticamente nulos. Esto se debe a la
restricción que sufre el generador diesel para proveer energía durante el día.
25
4.2.4. Medición Demanda Actual
Se contó con un Data-Logger6 proporcionado por la Comisión Nacional de Energía, para la
medición de la demanda en las horas que el generador opera. Esta medición consistió en registrar
cada 10 minutos, en cada fase del generador, un promedio del voltaje, corriente, y potencias
durante 3 días distintos. En el Anexo B se presentan los detalles de las mediciones. A continuación,
en la Figura 3, se observa la curva de potencias promedio.
Figura 3. Curva potencias promedio medidas con Data-Logger
4,004,50
5,005,50
6,006,50
7,00
18:3
018
:50
19:1
019
:30
19:5
020
:10
20:3
020
:50
21:1
021
:30
21:5
022
:10
Hora
Po
ten
cia
[kW
]
Se aprecia de la Figura 3, que entre 18:30 y 19:30 horas, el sistema presenta una potencia mayor
con respecto al periodo restante. Esto se debe entre otras cosas al gran consumo inicial que
requiere el encendido del alumbrado público. En Tabla 11 se muestran los valores promedios de
energía y potencia calculados a partir de las mediciones hechas por el dispositivo.
Tabla 11. Valores estimados de energía mediante Data-Logger
Energía Diaria 19,05 [kWh]
Energía Mensual 579,03 [kWh]
Energía Anual 6,953 [MWh]
Potencia Promedio 5,19 [kW]
Se observa una concordancia entre la estimación a partir de una vivienda promedio de la demanda
hecha mediante el análisis de las encuestas más el consumo del alumbrado público y los valores
mostrados en Tabla 11.
6 Dispositivo electrónico capaz de almacenar mediciones.
26
4.3. ESTIMACIÓN DEMANDA CON PROYECTO
Una vez que la comunidad posea suministro continuo de energía eléctrica, la demanda tendrá un
comportamiento característico a comunidades rurales. Se generarán nuevas alternativas
productivas, por lo tanto nuevos consumos. La escuela podrá utilizar sus artefactos para el
adecuado desarrollo docente y los habitantes podrán adquirir nuevos dispositivos eléctricos para
llevar una vida más satisfactoria.
4.3.1. Categoría Residencial
Gracias a la información otorgada por los habitantes, se estima que una vez estando con suministro
continuo de energía dos familias volverían a Cámar en un futuro cercano, teniendo así 12 viviendas
a evaluar.
Consumo promedio vivienda: En las encuestas realizadas se preguntó, además de registrar todos
los artefactos actuales, cuales son las necesidades más urgentes en cuanto a artefactos eléctricos se
refiera, para así estimar adecuadamente los artefactos que se adquirirán una vez teniendo
suministro continuo. Con esta información se resuelve el consumo promedio de una vivienda con
suministro continuo, como lo muestran la Tabla 12 y 13. Las potencias de los artefactos, factores7 y
tiempos de uso fueron determinados gracias a la inspección en terreno.
Tabla 12. Demanda estimada para la categoría residencial en situación con proyecto
Energía Diaria 22.116 [kWh]
Energía Mensual 663.48 [kWh]
Energía Anual 8.072 [MWh]
Potencia Instalada 27,84 [kW]
7 Factor medio de utilización de la potencia máxima del artefacto.
27
Tabla 13. Estimación consumo de artefactos en vivienda promedio con proyecto
Hab
itant
es
Ilum
inac
ión
Tel
evis
ión
Col
or
Tv
Sec
unda
ria
Rad
io
Vid
eo (
VH
S/D
VD
)
Equ
ipo
Son
ido
Ref
riger
ador
Lav
ador
a
Pla
ncha
Tot
al
Cantidad 5 4 1 1 1 1 1 1 1 1
Potencia Unitaria [W] 20 150 60 20 30 100 180 700 1000 Tiempo de Uso [h] 5 3 1 6 1 1 24 0,5 0,1 Factor de Uso 0,5 0,9 0,9 0,75 0,5 0,5 0,2 0,3 0,6
Energía Diaria [Wh] 200 405 54 90 15 50 864 105 60 1843
4.3.2. Categoría Comunitaria
Como se dijo anteriormente, en esta categoría se encuentran los consumos de los servicios
públicos; escuela, posta, iglesia, sala comunitaria y alumbrado público.
Escuela: Con la encuesta realizada en terreno se obtuvo en detalle la cantidad de artefactos
eléctricos presentes. Sus potencias, factores y tiempo de uso se estimaron con la colaboración del
profesor encargado de la escuela, que controla las actividades docentes y el uso de artefactos como
computadores, impresoras, TV, etc. Cabe destacar que el consumo producido por la escuela se
presenta sólo de lunes a viernes. En Tabla 15 se observa el detalle del consumo por artefacto y en
Tabla 14 se muestra la demanda estimada para la escuela en la situación con proyecto.
Tabla 14. Demanda estimada para escuela en situación con proyecto
Energía Diaria 0,646 [kWh]
Energía Mensual 12,92 [kWh]
Energía Anual 155,04 [kWh]
Potencia instalada 2,185 [kW]
28
Tabla 15. Consumo de artefactos en escuela con proyecto
Salas de clases Cocina
Ilum
inac
ión
TV
DV
D/V
ideo
Vid
eo p
roye
ctor
Com
puta
dor
Impr
esor
a
Ilum
inac
ión
Jug
era
Tot
al
Cantidad 2 1 2 1 2 4 2 2
Potencia [W] 45 175 30 150 250 80 45 400
Tiempo de uso [h] 2 0,5 0,5 0,2 0,8 0,1 2 0,2
Factor de Uso 0,5 0,9 0,5 0,9 0,8 0,3 0,5 0,5
Energía diaria [Wh] 90 78,8 15 27 281,3 4 90 60 646
Alumbrado Público: El alumbrado público tiene una potencia de 1750 [W]. Dependiendo de la
cantidad de horas, que se estime conveniente para el uso del alumbrado, se tendrá un consumo
específico. En Tabla 16 se muestra la demanda estimada para un uso promedio de 11 horas diarias
a lo largo del año.
Tabla 16. Demanda estimada para el alumbrado público en situación con proyecto
Energía Diaria 19,25 [kWh]
Energía Mensual 577,5 [kWh]
Energía Anual 7,026 [MWh]
Potencia Instalada 1,75 [kW]
Sala Comunitaria, Iglesia y Posta: Con la encuesta realizada se obtuvo el detalle de los artefactos
eléctricos que poseen estos espacios comunitarios. Tanto la sala comunitaria como la iglesia y la
posta se ocupan máximo 4 veces por mes durante 2 horas y poseen sólo dos ampolletas. En Tabla
17 se muestra la demanda estimada para estos espacios comunitarios.
Tabla 17. Demanda estimada para espacios comunitarios en situación con proyecto
Energía Mensual 6 x 20 [W] x 8 [h] 960 [Wh]
Energía Anual 11,52 [kWh]
Potencia Instalada 120 [W]
29
4.3.3. Categoría Productiva
Esta categoría comprende aquellos usuarios que utilizarán la energía eléctrica para fines
productivos a través de la transformación de los recursos existentes en la zona. Con un sistema de
suministro continuo y confiable de energía eléctrica estas actividades productivas se verán
beneficiadas notablemente. Se encuestó a los habitantes obteniendo los posibles consumos
productivos, dentro de los cuales están los trabajos con metales, madera y piedra. Los artefactos a
usar junto con sus respectivas potencias y consumos estimados se muestran en Tabla 18.
Tabla 18. Artefactos y consumo productivos estimados
Se estima, gracias al análisis hecho en terreno, que 4 familias poseerán estos artefactos productivos
en un futuro cercano. Considerando un uso racional de energía, se calcula que el uso diario por
artefacto productivo oscilará entre 0.5 y 1 hora. En Tabla 19 se tiene la demanda estimada para los
trabajos productivos, asumiendo que inicialmente se tendrá un artefacto por familia productiva8.
Tabla 19. Demanda estimada para trabajos productivos generados
Energía Diaria 1,12 [kWh]
Energía Mensual (25 días) 28 [kWh]
Energía Anual 336 [kWh]
Potencia Instalada 2,5 [kW]
8 Familia que generará trabajos productivos
30
4.3.4. Resumen Demanda con Proyecto
Con los análisis y estimaciones hechos previamente se calcula la demanda total que presentará la
localidad de Cámar en la situación con proyecto. En Tabla 20, se muestra la demanda total
estimada incluyendo la categoría residencial, comunitaria y productiva.
Tabla 20. Demanda estimada total para situación con proyecto
Energía Diaria 43,164 [kWh]
Energía Mensual 1,283 [MWh]
Energía Anual 15,6 [MWh]
Potencia instalada 34,4 [kW]
Del análisis realizado, para estimar los consumos energéticos de las categorías residencial,
comunitaria y productiva, se desprende el detalle de consumo a través de las horas del día.
.
Figura 4. Detalle consumo energético durante el día
19,25
9,192
12,892
1,120,678
0
5
10
15
20
25
30
35
6:00 a 19:00 19:00 a 6:00Hora
En
erg
ía [
kWh
]
Consumos Productivos Consumos Comunitarios Consumo Residencial
Se aprecia en la Figura 4, que la mayor cantidad de energía que se consume a lo largo del día es en
el horario nocturno de 19:00 a 6:00 horas, abarcando el 75% aproximadamente del total del
consumo diario. También, se observa el gran consumo que presenta el alumbrado público con 11
horas de funcionamiento promedio, alcanzando aproximadamente el 45% del consumo total.
31
4.4. ESTIMACIÓN DE LA CURVA DE POTENCIA
La estimación de la curva de carga o potencia, representa el comportamiento de la demanda del
sistema en régimen de funcionamiento. La conducta del sector rural está definida por las
costumbres de sus habitantes y el ritmo de vida que llevan, esperando así, una curva de carga diaria
máxima típica durante la vida útil del sistema. No obstante, existirán cambios periódicos que se
deben al crecimiento productivo, a la adquisición de aparatos electrodomésticos y a la sustitución
de otras fuentes de energía por energía eléctrica. Estas fluctuaciones son debidamente analizadas y
consideradas en los análisis de consumo y carga. A continuación, se presenta el análisis hecho para
un día de alto consumo tanto para la categoría residencial como para los consumos productivos.
4.4.1. Consumos Residenciales
Como se puede ver en Tabla 13, gracias al estudio hecho en terreno se estima el uso diario de los
artefactos presentes en las viviendas con sus respectivos factores de uso. El comportamiento
durante un día típico se resuelve de la siguiente manera:
- Refrigerador mediano/pequeño: Uso continuo, compresor funciona alrededor del 20% del
tiempo.
- Televisores: Uso aproximado de 3 horas diarias. Generalmente, entre 20:00 y 23:00 horas
y entre 7:00 y 9:00 horas.
- Radio: Uso aproximado de 6 horas diarias. Generalmente, entre 6:00 y 8:00 horas, entre
12:00 y 14:00 horas y ente 19:00 y 22:00 horas.
- Equipo Sonido & Video: Uso aproximado de 1 hora diaria. Generalmente, entre 16:00 y
20:00 horas.
- Iluminación: Uso aproximado de 5 horas diarias. Generalmente, entre 20:00 y 2:00 horas y
entre 6:00 y 8:00 horas.
- Lavadora: Uso aproximado dos veces por semana, 2 horas. Generalmente, entre 11:00 y
13:00 horas.
- Plancha: Uso aproximado dos veces por semana, 45 minutos. Generalmente, entre 14:00 y
18:00 horas.
Con este comportamiento se obtiene una curva de carga para la categoría residencial en un día de
alto consumo, es decir, tomando en cuenta uso de lavadora y plancha. No obstante, este uso estará
32
limitado debido a su gran potencia. El factor de coincidencia entre las viviendas recomendado por
[1] es 0.5. En la Figura 5, se muestra el comportamiento de la curva diaria para la categoría
residencial.
Figura 5. Curva carga diaria categoría residencial
0
5001000
15002000
25003000
3500
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
Hora
Po
ten
cia
[W]
De la Figura 5, se aprecia que entre las 18:00 y 21:00 horas se produce el mayor consumo para la
categoría residencial con un valor aproximado de 3 [kW].
4.4.2. Consumos Comunitarios y Productivos
Como se puede ver en Tablas 15 y 18, gracias al estudio hecho en terreno, se estima el uso diario
de los artefactos presentes en estas categorías con sus respectivos factores de usos. Las cargas
productivas realizadas en las horas del día de bajo consumo se calculan con un factor coincidencia
de 0,5 [1]. En la Figura 6, se observa el comportamiento para estas categorías, incluido el
alumbrado público.
33
Figura 6. Curva carga diaria categoría comunitaria & trabajos productivos
0
500
1000
1500
2000
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
Hora
Po
ten
cia
[W]
De la Figura 6, se observan los 1750 [W] aportados por el alumbrado público entre las 19:00 y las
6:00 horas. Los trabajos productivos se estima que se producen a partir de las 8:00 hasta las 18:00
horas con un intervalo entre 13:00 y 15:00 horas referido a la hora de almuerzo. El consumo de la
escuela, que toma en cuenta la sala de clases y la cocina, se manifiesta entre las 8:000 y las 14:00
horas aproximadamente.
4.4.3. Consumo Total
Con los análisis hechos previamente de las curvas diarias de cargas para los consumos
residenciales, comunitarios y productivos, se obtiene la curva total de demanda para un día de alto
consumo en la comunidad de Cámar.
Figura 7. Curva carga diaria total
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
Hora
Po
ten
cia
[W
]
34
De la Figura 7, se observa que el consumo punta de potencia se encuentra entre las 19:00 y 21:00
horas, con un valor de 4,81 [kW]. La energía consumida diaria se estima en 43,164 [kWh], dando
una demanda promedio, en 24 horas, de 1,8 [kW]. Con estos valores se calcula el factor de carga
para un día de alto consumo:
Factor de Carga = 1,8 [kW] / 4,81 [kW] = 0,374 ≈ 37%
Se obtiene un factor de carga aproximado de 0.374, lo que da cuenta de la eficiencia de los equipos
con respecto a sus potencias nominales. Sin embargo, como se dijo anteriormente, la potencia en
horario punta es calculada con un factor de coincidencia de 0.5. A continuación, en la Tabla 21, se
muestran los distintos factores de carga para distintos factores de coincidencia en horario punta.
Tabla 21. Factores de carga para distintos factores de coincidencia
Fc [kW] Factor Carga
0,5 4,81 0,37
0,6 5,422 0,33
0,7 6,034 0,30
0,8 6,646 0,27
35
5. ANÁLISIS ALTERNATIVAS SUMINISTRO ELÉCTRICO
5.1. INTRODUCCIÓN
Del capítulo 3, se concluye que de los recursos disponibles en la zona de Cámar, la energía solar es
el recurso renovable con mayor abundancia. No obstante, se dispone de petróleo diesel para
generar electricidad mediante generadores. Con estos recursos energéticos disponibles se propone
analizar 4 alternativas para el suministro eléctrico continuo:
-Sistema 1: Generador Diesel, funcionamiento continuo las 24 horas.
-Sistema 2: Fotovoltaico-Baterías con generador diesel uso prolongado.
-Sistema 3: Fotovoltaico-Baterías con generador diesel en horas punta.
-Sistema 4: Fotovoltaico-Baterías con generador diesel como respaldo.
5.2. ESTRUCTURA DE EVALUACIÓN
Con el estudio hecho de la demanda para la situación con proyecto, y las tasas de crecimiento
energético y crecimiento poblacional, se tiene la proyección del consumo para cada año. Con esto
se calculan las necesidades de generación, estimando inversión y costos de operación y
mantenimiento para cada sistema a lo largo de un horizonte de 20 años, que es el recomendado
para este tipo de proyectos. Con una tasa de descuento del 10% [1] se calcula el costo total
actualizado de las diferentes alternativas. En el Anexo C se muestra el detalle de la evaluación para
cada sistema.
5.2.1. Proyección del Consumo
Inicialmente, la proyección del consumo se calcula con tasas recomendadas por la metodología de
Mideplan [1], no obstante, para el análisis de los sistemas se realiza una variación de éstas. En
Tabla 22 se observa la proyección del consumo energético total anual con un crecimiento
poblacional anual de 1.5% y un crecimiento energético anual de 0.8%, llegando a tener un
consumo aproximado de 19.36 [MWh] al año 20.
36
Tabla 22. Proyección consumo total
La proyección de la curva de potencia se calcula con una tasa de crecimiento del 0.8% anual y un
factor de coincidencia residencial en horario punta de 0.5 [1]. En Tabla 23 se aprecia la proyección
de potencia en el horario punta estimada entre 19:00 y 21:00 horas, incluyendo el alumbrado
público.
Tabla 23. Proyección potencia punta total
Año 1 5 10 20Potencia horario punta: 4,810 4,909 5,311 6,200 [kW]
5.2.2. Estructura de Costos
En el inicio del proyecto se estima un costo de inversión y a lo largo de los años se calculan costos
de operación y mantenimiento, así como nuevas inversiones dependiendo de la vida útil de cada
artefacto. Para los 4 sistemas se tiene lo siguiente:
Costo Inversión: Costo de la inversión necesarias a los largo del horizonte de evaluación.
Costo Mantenimiento del Sistema: Costo que principalmente se refiere al uso del generador diesel,
tomando un valor de 2 [US$/h].
Sueldo Operario: Se considera el sueldo mínimo de $ 1.620.000 anuales para la operación y
mantención del sistema.
Costo Diesel: El costo del combustible diesel se toma inicialmente a $500/litro con una tasa de
incremento anual del 2%.
37
5.3. GENERADOR DIESEL, FUNCIONAMIENTO 24 HORAS
Sistema con el cual se genera electricidad solo mediante combustión de diesel durante las 24 horas
del día. A continuación, en Tabla 24 se pueden apreciar los valores actualizados de las inversiones
y costos. Ver Anexo C para los detalles del cálculo.
Tabla 24. Valor actual sistema generador diesel puro
Valor Actual Inversión
Valor Actual Op. & Man.
Valor Actual Combustible Valor Actual Total
$ 16.348.621 $ 94.337.097 $ 41.760.054 $ 152.445.771
5.4. FOTOVOLTAICO-BATERÍAS, GENERADOR DIESEL USO PROLONGADO
Sistema con el cual se genera electricidad mediante una combinación de los paneles fotovoltaicos y
el generador diesel. El 30% del consumo es generado por los paneles fotovoltaicos y
proporcionado por las baterías, el 70% restante es proporcionado por el generador diesel. A
continuación, se presentan los valores actuales para este sistema.
Tabla 25. Valor actual sistema fotovoltaico-baterías, generador diesel
Valor Actual Inversión
Valor Actual Op. & Man.
Valor Actual Combustible Valor Actual Total
$ 46.676.805 $ 54.064.535 $ 29.232.038 $ 129.973.377
5.5. FOTOVOLTAICO-BATERÍAS, GENERADOR DIESEL HORAS PUNTA
Sistema con el cual se genera la electricidad mediante una combinación de los paneles
fotovoltaicos y el generador diesel. El consumo de horas punta equivale a aproximadamente al
50% de la energía consumida en el día, esto se infiere del análisis hecho en la estimación del
consumo residencial y del Gráfico 3, que muestra el consumo diario en distintas horas. Entre 19:00
y 6:00 horas el alumbrado público consume 19,25 [kWh] y el sector residencial aproximadamente
12,9 [kWh] entre 19:00 y 1:00 hrs. Con esto, se define el horario punta como el tramo entre las
19:00 y las 1:00 hrs., donde se produce un consumo aproximado de 21,9 [kWh], con potencias
máximas. Esta energía en horario punta es suministrada por el generador diesel y el 50% restante
38
suministrado por las baterías a lo largo del día según sean los requerimientos. A continuación, se
presentan los valores actuales para este sistema.
Tabla 26. Valor actual sistema fotovoltaico-baterías, generador diesel horas punta
Valor Actual Inversión
Valor Actual Op. & Man.
Valor Actual Combustible Valor Actual Total
$ 68.379.046 $ 33.928.254 $ 20.880.027 $ 123.187.327
5.6. FOTOVOLTAICO-BATERÍAS, GENERADOR DIESEL RESPALDO
Sistema con el cual se genera la electricidad mediante la conversión fotovoltaica de los paneles
solares y es almacenada en baterías para ser suministrada cuando se requiera. Esta energía es
suministrada por las baterías a lo largo de las 24 horas del día, y en ocasiones de respaldo
suministra el generador diesel. En el Anexo C se calcula el detalle para los costos e inversiones a
los largo del horizonte de evaluación. En Tabla 27 se aprecian los costos actualizados para este
sistema.
Tabla 27. Valor actual sistema fotovoltaico-baterías, generador diesel respaldo
Valor Actual Inversión
Valor Actual Op. & Man.
Valor Actual Combustible Valor Actual Total
$ 131.978.140 $ 15.116.003 $ 686.467 $ 147.780.609
5.7. ANÁLISIS COMPARATIVOS-SENSIBILIDADES
Los sistemas evaluados anteriormente toman para la proyección del consumo tasas fijas
recomendadas, y el pronóstico del precio del diesel es incierto. Debido a esto, se realiza una
variación de los valores mencionados con respecto al valor actual total del costo de cada sistema
para así, poder observar su comportamiento en diferentes escenarios.
Tasa Crecimiento Precio Diesel: El precio del diesel inicialmente se tomó con un crecimiento anual
del 2%, debido a la incertidumbre de este crecimiento se muestran las variaciones que sufrirían los
valores actuales de los 4 sistemas frente a tasas hasta un 7% de crecimiento anual del precio.
39
Figura 8. Sensibilidad precio diesel -valor actual costo
$ 100.000.000
$ 110.000.000
$ 120.000.000
$ 130.000.000
$ 140.000.000
$ 150.000.000
$ 160.000.000
$ 170.000.000
$ 180.000.000
2 3 4 5 6 7
Tasa Crecimiento Precio Anual Diesel (%)
Val
or
Act
ual
Co
sto
sSistema 1
Sistema 2
Sistema 3
Sistema 4
De la Figura 8, se aprecia notoriamente que el sistema 1, con generación las 24 horas mediante
diesel, presenta una fuerte relación de su valor actual con el precio del diesel. En contra parte el
sistema 4 con generación pura fotovoltaica mantiene su valor actual casi constante mostrando la
clara independencia al precio del diesel. Los sistemas mixtos 2 y 3, presentan un incremento
similar del su costo actual.
Tasa Crecimiento Poblacional y Energético: En un principio se tomaron tasas de crecimiento
poblacional y energético anuales de 1.5% y 0.8% respectivamente, que son las recomendadas por
[1]. Sin embargo, en comunidades rurales a veces estos valores pueden presentar grandes
diferencias debido a los beneficios que presenta un suministro continuo de energía eléctrica
mejorando sustancialmente la calidad de vida. A continuación, se muestran los valores actuales de
los 4 sistemas frente a distintas tasas de crecimiento.
40
Figura 9. Sensibilidad tasas crecimiento -valor actual costos
$ 100.000.000
$ 110.000.000
$ 120.000.000
$ 130.000.000
$ 140.000.000
$ 150.000.000
$ 160.000.000
$ 170.000.000
$ 180.000.000
1,5 / 0,8 2 / 1,2 2,5 / 1,6
Tasa Crecimiento Anual Poblacional & Energético (%)
Val
or
Act
ual
Co
sto
s
Sistema 1
Sistema 2
Sistema 3
Sistema 4
Al sobre-estimar las tasas de crecimiento energético y poblacional, se observa que el sistema 4 se
encarece considerablemente, esto debido a que se hace necesaria una mayor inversión en paneles
solares y baterías para satisfacer la demanda. Por otro lado el costo del sistema con generador puro
se mantiene prácticamente constante. Los sistemas 2 y 3, que mantienen una generación mixta, se
comportan de una manera similar a los cambios de las tasas de crecimiento poblacional y
energético.
Factor de Coincidencia Horario Punta: El factor de coincidencia utilizado para calcular la potencia
pico en horario punta es de 0.5 [1]. Sin embargo, en localidades rurales es común que todos los
habitantes tengan un similar comportamiento y este factor se vea incrementado en el horario punta.
Tabla 28. Potencias horario punta con distintos factores de coincidencia
Fc 1 5 10 20 Año
0,5 4,810 4,909 5,311 6,200 [kW]
0,6 5,422 5,541 6,024 7,090 [kW]
0,7 6,034 6,173 6,736 7,980 [kW]
0,8 6,646 6,805 7,448 8,870 [kW]
De Tabla 28, se aprecian las distintas potencias puntas presentes para variados factores de
coincidencia a lo largo del horizonte de evaluación, con un crecimiento del 0.8% anual [1]. En los
41
sistemas 1, 2 y 3 el generador diesel opera en las horas punta pudiendo abastecer sin problemas las
potencias con los distintos factores de coincidencia, sin embargo el sistema 4, donde el suministro
es completamente mediante baterías que se abastecen con paneles fotovoltaicos, necesitará una
gran inversión en baterías y un inversor capaz de soportar las potencias en horario punta.
Recurso Solar: En la zona donde se ubica Cámar, es posible que se presenten días nublados
produciendo una reducción de la radiación incidente en los paneles fotovoltaicos, y en
consecuencia, se produce una merma en la generación de energía eléctrica. El costo que tendrá esta
reducción del recurso solar, será mayor para el sistema 4 y sucesivamente menor para el sistema 3,
2 y 1. Esto debido a las distintas dependencias de los sistemas de suministro al recurso solar.
5.8. SISTEMA CON ILUMINACIÓN PÚBLICA EFICIENTE
En general, los municipios en Chile financian los gastos de energía para la iluminación pública y
para el caso de la municipalidad de San Pedro de Atacama, torna especial importancia debido a que
en las comunidades rurales además se subsidia parte del consumo domiciliario.
El consumo del alumbrado público presente en Cámar consiste en 25 luminarias con focos sodio
de 70[W] cada una, es decir, se tiene una potencia de 1750 [W] con un consumo energético actual
promedio diario de 7 [kWh]. Con la evaluación, una vez establecido el sistema de generación las
24 horas, el consumo energético promedio diario estimado para la iluminación pública es de 19,25
[kWh], que equivale al 50% aproximadamente del consumo total inicial de Cámar.
En el año 1999 entró en vigencia un decreto cuyo objetivo es proteger la calidad astronómica de
los cielos de la II, III y IV regiones mediante la regulación de la Contaminación Lumínica. El
objetivo se cumple impidiendo la emisión de luz hacia el cielo por medio de la utilización de
luminarias apantalladas y sin inclinación, como también, evitando el empleo de lámparas que
emitan luz en el rango no visible para el ojo humano, ya que este espectro de luz afecta la
observación astronómica. A continuación, se presentan algunos de los objetivos específicos de la
Norma de Emisión para la Regulación de Contaminación Lumínica [12]:
42
-Regularizar el sistema de alumbrado público, dando cumplimiento a Norma.
-Obtener los máximos ahorros energéticos posibles en el sistema de alumbrado público y los
menores costos de mantención.
-Aumentar la percepción de seguridad y confort en la población al mejorar la calidad de la
iluminación.
-Prevenir y corregir el resplandor luminoso nocturno.
Bajo esta perspectiva y contexto, el análisis de un alumbrado público eficiente toma una especial
importancia, pudiendo reducir considerablemente el gasto energético como mejorar la calidad de
iluminación
5.8.1. Tecnología LED
La tecnología LED, del acrónimo inglés Light Emitting Diode, consiste básicamente en chip
semiconductor con una región cargada positivamente y otra cargada negativamente. Al aplicar un
voltaje suficiente entres estas regiones se genera un flujo de electrones capaces de atravesar la
diferencia de potencial impuesta por la juntura. Una vez que los electrones entran en la zona
cargada positivamente, el efecto de la fuerza de Coulomb hace que las cargas positivas y negativas
se atraigan. Cuando estás cargas están lo suficientemente cerca, se produce el fenómeno llamado
recombinación, donde se transforma la energía potencial eléctrica en energía electromagnética. Por
cada recombinación de una carga negativa con una carga positiva se libera una cierta cantidad de
energía en forma de fotón, con un rango de frecuencia limitado que va desde el infrarrojo hasta el
ultravioleta dependiendo de las características del material semiconductor [15].
Los avances tecnológicos a lo largo de los años han podido mejorar de manera significativa la
calidad y fiabilidad de los dispositivos LED, permitiendo que en la actualidad existan LEDs de alto
brillo con emisiones de luz blanca y así, existiendo la posibilidad de aplicar esta tecnología a usos
domésticos e iluminación pública.
43
5.8.2. Análisis Alumbrado Público con Luminarias LED
Las luminarias LED escogidas son el modelo SLL006-400-XCW 220VAC, de LEDTRONICS,
INC®, con una potencia de 20 [W] y flujo luminoso de 1200 lúmenes. En la figura siguiente se
puede observar la intensidad alcanzada a distintas alturas [8].
Figura 10. Intensidades luminosas para luminarias LED a distintas alturas [8]
Adaptando las 25 luminarias existentes a esta tecnología, se obtiene una potencia total de
alumbrado público de 500[W]. En Tabla 29, se aprecia el ahorro energético producido mensual y
anual para un uso promedio de 11 horas diarias.
Tabla 29. Ahorro energético alumbrado público eficiente
Alumbrado Publico Actual [W] 1750
Energía Mensual [kWh/men]: 577,5
Energía Anual [MWh/año]: 7,026
Alumbrado Público LED [W] 500
Energía Mensual [kWh/men]: 165
Energía Anual [MWh/año]: 2,008
Ahorro Energético [MWh/año] 5,019
Al evaluar los 4 sistemas, analizados en el capítulo 6, con esta reducción de energía y con la nueva
inversión necesaria que equivale a $12.000.000 [8], se tiene la siguiente comparación con respecto
a sus valores actuales.
44
Figura 11. Comparación valores actuales alumbrado público eficiente
$ 80.000.000$ 90.000.000
$ 100.000.000$ 110.000.000
$ 120.000.000$ 130.000.000
$ 140.000.000$ 150.000.000
$ 160.000.000
Sistema 1 Sistema 2 Sistema 3 Sistema 4
Distintos Sistemas
Val
or
Act
ual
Co
sto
s
A.P Actual
A.P. Led
De la Figura 11, se aprecia claramente, que para un horizonte de 20 años la inversión en un
alumbrado público con tecnología LED de bajo consumo genera una reducción del valor actual
para los 4 sistemas, observándose las siguientes diferencias:
Tabla 30. Diferencias valor actual A. P. actual - A. P. LED
Sistema 1 $ 12.463.844
Sistema 2 $ 16.024.651
Sistema 3 $ 18.368.012
Sistema 4 $ 24.444.402
El sistema 4, compuesto por un sistema fotovoltaico puro, es el que presenta una mayor ganancia
al uso de luminarias LEDs, esto se debe a que al aminorar drásticamente el consumo energético se
reduce la inversión inicial costosa en paneles solares. En contra parte, el sistema 1, compuesto
estrictamente por generación diesel presenta la menor ganancia.
Como se puede observar en la Figura 12, con un alumbrado público de 500 [W] la curva de carga
para un día de alto consumo típico se ve reducida de manera considerable a lo largo de las horas
nocturnas, además la potencia punta se reduce a aproximadamente 4 [kW] para un factor
coincidencia 0.5.
45
Figura 12. Comparación curva cargas para distintos alumbrados públicos
0100020003000
400050006000
00:0
0:00
02:0
0:00
04:0
0:00
06:0
0:00
08:0
0:00
10:0
0:00
12:0
0:00
14:0
0:00
16:0
0:00
18:0
0:00
20:0
0:00
22:0
0:00
Hora
Po
ten
cia
[W]
Con A.P.Actual
Con A.P.LED
Se comprueba que la utilización de esta tecnología para el alumbrado público en la localidad de
Cámar es favorable en muchos sentidos, presentando las siguientes ventajas:
- Las luminarias LED tienen una vida útil de 50.000 horas aproximadamente [8], sin
depreciación del flujo luminoso. Estos conlleva a una importante reducción de los costos de
mantenimiento.
- Producción lumínica muy eficiente, sin generación de frecuencias no aprovechables (ultra
violeta e infrarrojos).
- Ahorro energético aproximado de 5,02 [MWh] por año, para un uso promedio de 11 horas
diarias.
- No generan picos de corriente al ser energizadas, evitando daño a equipos.
- Adecuado cumplimiento Norma de Emisión para la Regulación de la Contaminación Lumínica
[12], gracias a que la tecnología de las luminarias LED permite dirigir el flujo luminoso sin
necesidad de reflectores.
- Cumplimiento de los niveles recomendados de iluminancia por la Norma NSEG 21, que para
zonas residenciales peatonales de bajo tráfico son de 0,1 [ft-cd].
46
6. ELECCIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA SUMINISTRO
ELÉCTRICO
6.1. INTRODUCCIÓN
Del análisis realizado en el capítulo precedente, se concluye que el sistema 3 es el óptimo para
suministrar energía eléctrica durante las 24 horas a la comunidad, ya que presenta un menor valor
del costo actualizado, mostrando además una menor dependencia a las posibles alzas del precio del
diesel y tasas de crecimiento poblacional y energético. (Ver Figuras 8 y 9).
6.2. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA
El sistema se compone principalmente por un campo de paneles fotovoltaicos, baterías, un inversor
y un generador diesel, mediante los cuales entregarán la energía requerida para lo localidad. A
continuación en Figura 13, se aprecia la distribución del consumo a lo largo del día y sus
porcentajes.
Figura 13. Distribución consumo a lo largo del día
1:00 - 6:00 hrs; 20%
19:00 -1:00 hrs; 50%
6:00 -19:00 hrs; 30% 6:00 -19:00 hrs
19:00 -1:00 hrs
1:00 - 6:00 hrs
El generador diesel suministra la energía en horas punta, que refiere al consumo entre 19:00 y 1:00
horas. Este consumo equivale a aproximadamente al 50% de la energía consumida en el día. El
50% restante es suministrado por las baterías, que son abastecidas por la generación fotovoltaica, a
lo largo del día según sean los requerimientos.
47
6.2.1. Descripción Generación Fotovoltaica
La generación fotovoltaica, es la conversión directa de la luz en electricidad a nivel atómico.
Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico, que hace que
absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el
resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad. Un arreglo de varias
celdas fotovoltaicas conectadas eléctricamente unas con otras y montadas en una estructura de
apoyo, se llama módulo fotovoltaico. Los módulos están diseñados para proveer un cierto nivel de
voltaje, donde la corriente producida dependerá directamente de la cantidad de luz incide en el
módulo [13].
Actualmente, existen 3 tecnologías de módulos fotovoltaicos. Los módulos policristalinos, que se
trata de células finas cortadas de un lingote de silicio policristalino. Los módulos mono-cristalinos,
donde las células se obtienen de un lingote de silicio mono-cristalino, permitiendo alcanzar un
grado de eficiencia fotovoltaica mayor con respecto al silicio policristalino. Y los módulos
amorfos, dónde las células se elaboran con silicio amorfo, obteniendo una eficiencia fotovoltaica
menor con respecto a los módulos cristalinos [14].
6.3. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA
El sistema es evaluado con el consumo proyectado en el año 20, en Tabla 31, se observa el detalle.
Tabla 31. Consumo proyectado año 20
Diaria [kWh] 53
Mensual [kWh] 1591,14
Anual [MWh] 19,36
La energía que debe proporcionar el sistema de baterías diariamente, calculada para el año 20 es
26,5 [kWh]. Estimando una profundidad de descarga del 80%, un factor de eficiencia de la
conversión electroquímica del 75% y una eficiencia del inversor del 90%, se tiene que la energía
en baterías necesaria es:
48
Tabla 32. Energía requerida por baterías
Diaria [kWh] 49
Mensual [kWh] 1473
Anual [kWh] 17925
Conforme a los datos obtenidos en el análisis de la disponibilidad de recursos energéticos, se
calcula la cantidad de Watts peak9 necesarios para el campo fotovoltaico con la siguiente ecuación;
Horas solares pico anuales x Fe x Wp = Energía anual requerida por baterías.
Con Fe = 0.7, factor eficiencia. Se tiene;
Tabla 33. Cálculo Wp. campo fotovoltaico
Factor Eficiencia Wp: 0,7 Inclinación Cantidad Wp
Horas Sol Pico anuales [kWh/m2]: 2425 23,5° 10560
Horas Sol Pico anuales [kWh/m2]: 2527 ° opt.var. 10133
La potencia y energía generada por los paneles solares es entregada a las baterías y luego a las
cargas, mediante un inversor cargador. Se estima, debido a que su uso será en horas de bajo
consumo, una potencia de 5.5 [kW]. El generador diesel proporciona la energía y potencia
necesaria durante las horas punta estimadas. De Tabla 23, se proyecta para el año 20 una potencia
peak de 6.2 [kW], para un factor coincidencia residencial 0.5. No obstante, debido a que este factor
puede ser mayor en ocasiones, y que los 3500 metros de altura, dónde se ubica Cámar, produce una
pérdida de potencia de alrededor del 30%10, se dimensiona una potencia nominal de 15[kW].
Paneles Solares: Se evalúan Paneles solares de 175 Wp, como se puede apreciar en el Anexo C,
obteniendo una cantidad de 60 paneles ubicados en superficie inclinada constante. En la siguiente
Tabla se pueden apreciar algunas características eléctricas.
9 Término inglés para "pico", que indica la potencia nominal de los módulos en condiciones estándar de prueba. Estas están fijadas con una potencia de irradiación de 1000 watts sobre una superficie de en 1m2, con una temperatura de las células de 25º C y una masa atmosférica de 1,5. Esto último significa que el rayo de sol atraviesa 1,5 veces el grosor de la atmósfera terrestre.10 Dato proporcionado por el distribuidor Lureye.
49
Tabla 34. Especificaciones eléctricas paneles solares 175 Wp
Potencia Peak 175 WattsVoltaje Peak 34,4 VoltsCorriente Peak 4,95 AmpsVoltaje Circuito Abierto 44,6 VoltsCorriente Corto Circuito 5,43 AmpsVoltaje Nominal 24 Volts
Inversor: Inversor, cargador de baterías 5.5 [kW]. Ofrece corriente AC de onda sinusoidal pura
para los aparatos electrodomésticos y corriente DC para cargar batería. Puede arrancar cargas de
gran demanda como las posibles herramientas productivas, ver Tabla 18. Además posee un sistema
que controla la operación del generador diesel para el uso adecuado en las horas punta definidas
anteriormente.
Baterías: De la energía requerida diaria por las baterías, se calcula la necesidad de 24 baterías de 6
[V], 420 [Ah]. Con una energía de 60,48 [kWh] en total. Obteniendo de esta manera profundidades
de descarga menores y así, una prolongada vida útil. (Ver Anexo C).
6.4. CONEXIÓN Y FUNCIONAMIENTO ENTRE COMPONENTES
Como se mencionó anteriormente, los componentes del sistema son un generador diesel de
corriente alterna, un campo de paneles fotovoltaico, un banco de baterías y un inversor/cargador. A
continuación, se presenta un diagrama de bloques general de conexión.
Figura 14. Diagrama general de conexión
50
El inversor funciona con dos formatos, como inversor autónomo (convirtiendo CC en CA), o como
cargador (convirtiendo CA en CC), En el modo de inversor, sólo se crean formas de onda de 50
[Hz]. Esta salida, con escalonamiento múltiple, se forma mediante modulación de la tensión por
medio de la mezcla de transformadores en un orden determinado, generando entre 34 y 52
escalones por ciclo de CA. Cuanto mayor es la carga o menor es la tensión de entrada de CC, la
forma de onda tendrá más escalones. Es decir, a medida que sube la tensión del banco de baterías,
se generan formas de onda progresivamente con menos pasos [5].
Como se mencionó previamente en la descripción general del sistema, el generador diesel opera en
las horas punta del día, proporcionando aproximadamente el 50% de la energía consumida total en
el día. El inversor controla el encendido y apagado, en las horas punta definidas, del generador
transfiriendo las cargas AC adecuadamente. Luego en las horas en que el generador diesel no
opera, el inversor transforma la corriente continua proporcionada por las baterías a corriente
alterna para las cargas. Sin embargo, el generador diesel puede arrancar en el periodo que no opera,
si se ha llegado a un valor definido límite de voltaje en las baterías o que las cargas de CA superen
un cierto amperaje. Siempre que el generador arranque automáticamente basándose en tensión baja
de batería o en el amperaje de la carga, se desconectará automáticamente una vez hayan terminado
las etapas de carga de la batería, o si la corriente de carga cae por debajo de un cierto valor [5].
Cuando se enciende el generador diesel, el inversor sincroniza su onda de salida con la disponible
por el generador, mediante un seguimiento de la frecuencia de la fuente de CA. Una vez cumplido
los parámetros el inversor se desconecta transfiriendo las cargas al generador. En caso que las
baterías posean un voltaje reducido y necesiten ser cargadas, el inversor funciona como
rectificador, cargando el banco de baterías. Se suele emplear un contacto normalmente abierto para
mantener en paralelo la salida del inversor y la fuente de CA. [5].
51
6.5. IDENTIFICACIÓN DE BENEFICIOS
Uno de los aspectos fundamentales en las evaluaciones de electrificación rural es la identificación
de beneficios que se presentan. Al introducir el servicio de energía eléctrica durante las 24 horas
del día se originan una serie de efectos como;
- Sustitución de otras fuentes de energías, como es el caso principalmente de velas y pilas, con una
mejora significativa en la calidad del producto final.
- Se generan nuevos usos específicos de la energía eléctrica que anteriormente no estaban al
alcance de la comunidad, como el funcionamiento de refrigeradores, herramientas productivas y
artefactos para el desarrollo escolar.
Estos efectos mencionados previamente producen diversos beneficios sociales no valorables en
términos monetarios, tales como la generación de una mayor cohesión y equidad social,
mejoramiento de los servicios públicos, creación de nuevas oportunidades de trabajo, se eleva el
nivel de conocimiento al tener mayores posibilidades de información a través de radios y
televisión, los niños incrementan sus habilidades teniendo una mejor calidad de enseñanza
accediendo a la computación y a la posibilidad de realizar actividades recreativas propias de su
edad, además de permitir que estudien en horas nocturnas con una adecuada iluminación. En
general el acceso a las comunicaciones modernas reduce la marginalidad rural reduciendo el
descontento y las diferencias entre las áreas rurales y urbanas.
6.5.1. Precio Actual de la Energía
Actualmente en Cámar existen 10 viviendas con un total de 59 habitantes que pagan una tarifa
mensual dependiente de la cantidad de puntos de conexión que presente cada vivienda, en total las
10 viviendas pagan $22450 pesos mensuales dando una tarifa mensual promedio de $2245 pesos
para un consumo aproximado de 38,45 [kWh/mes] por vivienda. (Ver Anexo D).
Los gastos adicionales en fuentes de energía complementarias registrados mediante la encuesta en
terreno son de 154 velas y 90 pilas mensuales para todo el sector residencial, obteniendo un
52
promedio aproximado de 16 velas y 9 pilas por vivienda. A continuación, en Tabla 35 se aprecian
los gastos incurridos promedios por vivienda para el abastecimiento energético.
Tabla 35. Gastos mensuales promedios por vivienda en energía11
Fuente Gasto Mensual
Tarifa Generación Diesel $ 2.245
Pilas $ 2.250
Velas $ 600
Total: $ 5.095
En suma, los habitantes de Cámar incurren en un gasto promedio aproximado de $5.095 pesos
mensuales por vivienda para el abastecimiento energético, siendo poco más del 50% en pilas y
velas. Con un consumo de 38,45 [kWh/men] por vivienda se tiene un costo promedio aproximado
equivalente de 132.5 [$/kWh].
Este costo aproximado por energía que poseen los habitantes de Cámar, está relacionado a un
estándar de vida deficiente, no pueden almacenar alimentos refrigerados, la iluminación doméstica,
en horas donde el generador no opera, es ineficaz y contaminante, las posibilidades de realizar
trabajos productivos son prácticamente nulas. Con el suministro continuo de energía eléctrica, los
habitantes de Cámar, tendrán un estándar de vida mayor. Se reducirán los gastos en velas y pilas, y
podrán generar recursos gracias a la posibilidad de realizar actividades productivas. Es decir, su
capacidad adquisitiva en energía se verá incrementada.
11 Los costos de las pilas y velas son valores aproximados estimados a partir de la información entregada por los habitantes.
53
7. METODOLOGÍA PROPUESTA
Actualmente en Chile las evaluaciones de proyectos de electrificación rural se rigen con la
metodología desarrollada por el Ministerio de Planificación [1]. Al ser esta metodología genérica
para todos los posibles proyectos de electrificación rural, pierde claridad para las evaluaciones de
pequeñas localidades aisladas. Asimismo, si bien esta metodología permite incorporar los
beneficios sociales asociados a la llegada de electrificación continua, en la práctica esta evaluación
se torna compleja.
Del trabajo realizado, se desprende una metodología general de evaluación de electrificación rural
para comunidades aisladas. A continuación, en la Figura 15, se aprecia el diagrama de flujo de la
metodología propuesta de evaluación.
Figura 15. Diagrama de flujo de metodología propuesta
54
1. Análisis de recursos energéticos en la zona; Realizar un estudio acabado de las posibles fuentes
renovables de generación presentes en la zona a lo largo del año, generando un inventario de
recursos. Como mecanismo de priorización, se toma la factibilidad técnica-económica que
presente cada recurso.
2. Evaluación de la demanda; Una estimación adecuada de la demanda es clave para cualquier
planificación de infraestructuras energéticas ya que tienen gran influencia en su viabilidad
económica. Pequeños errores en esta tarea pueden tener importantes consecuencias, por esto se
propone realizar un estudio detallado de la demanda antes del proyecto, de la demanda una vez
establecido el proyecto y la proyección futura a lo largo de un horizonte de 20 años.
Para una adecuada estimación de la demanda se diferencian los consumos en categoría
residencial, categoría comunitaria y categoría productiva, registrando cada artefacto eléctrico
presente y consultando sobre necesidades futuras mediante encuestas energéticas detalladas
(Ver Anexo D). En lo que se refiere a actividades productivas se debe tener especial énfasis en
las posibles actividades generadas una vez que el suministro eléctrico esté disponible,
identificando con precisión el tipo de actividad que se presenta en la zona, ya que en general
estas manifiestan un consumo relativamente alto.
Se requiere un análisis adecuado de la curva de carga diaria que se presentará una vez se
realice el abastecimiento continuo de electrificación, ya que así se puede estimar de manera
precisa la potencia necesaria de los equipos de generación y distribución. Para esto se necesita
un estudio del comportamiento diario de los habitantes y una estimación de las horas de uso de
cada artefacto.
3. Alternativas para el suministro eléctrico : Con el estudio hecho de los recursos energéticos
presentes en la localidad a evaluar y la proyección detallada de la demanda, se analizan
distintas alternativas de suministro eléctrico para abastecer de manera confiable a la localidad
continuamente durante las 24 horas del día. Con las distintas alternativas tecnológicas de
generación eléctrica, se propone definir sistemas que difieran en la cantidad de horas de
generación mediante diesel y fuentes alternativas renovables.
55
4. Definición de Escenarios: Se propone definir distintos escenarios con respecto a la evaluación
de la demanda y disponibilidad de recursos energéticos. En cuanto a las tasas anuales de
crecimiento poblacional y energético, que influyen directamente en la estimación futura de la
demanda, se recomienda hacer evaluaciones para distintos valores que varíen
aproximadamente entre 1,5% – 3 % y 0,8% – 1.6% respectivamente. Asimismo, hacer un
análisis para distintos factores de coincidencia en horas punta.
5. Evaluación Alternativas de Suministro Eléctrico y Escenarios: Con la definición de las
alternativas tecnológicas para el suministro eléctrico y escenarios posibles de demanda y
disponibilidad energética, se propone hacer un análisis basado principalmente en la
comparación de las siguientes variables:
- Inversiones necesarias a través del tiempo.
- Costos de operación y mantenimiento.
- Valores actuales de los costos e inversiones, para un horizonte de 20 años.
- Sensibilidad de los valores actuales frente a distintos escenarios de demanda y recursos
energéticos.
- Sensibilidad del precio del diesel.
6. Selección del sistema de suministro eléctrico : Con las evaluaciones hechas de las distintas
alternativas de suministro eléctrico frente a los distintos escenarios de tasas de crecimientos
energéticos, poblacionales y precios del diesel a lo largo del horizonte de evaluación, se
selecciona el sistema adecuado para la localidad. El criterio general propuesto para definir la
mejor alternativa es:
- Sistema que presente menor valor actual total de sus costos e inversiones a lo largo de un
horizonte de 20 años.
- Sistema que presente un uso eficiente de la tecnología, posibilitando la explotación racional
de los recursos naturales renovables y no renovables, evitando así, contaminación o
degradación ecológica.
56
7. Evaluación Posterior y Monitoreo del Proyecto: Una vez realizado y puesto en marcha el
sistema de generación eléctrica, se recomienda generar un plan de control y monitoreo sobre el
funcionamiento a lo largo del tiempo. Se propone generar información sobre el funcionamiento
del sistema de la electrificación, tomando en cuenta los siguientes aspectos:
- Registrar las horas en que el sistema no es capaz de suministrar energía, así como la
sensación de conformidad de los habitantes.
- Registrar los eventuales problemas que los usuarios puedan tener con el uso de sus artefactos.
Promoviendo el uso de recomendaciones. (Ver Anexo F).
Además, se propone revisar y comparar los estudios y experiencias realizadas en localidades
aisladas similares, para así, ir mejorando el conocimiento con respecto a la generalidad de estos
sistemas de autogeneración. Con esto, se plantea el concepto de calidad como un objetivo a
lograr, más allá del objetivo de cobertura que actualmente tienen las metodologías de
electrificación rural.
57
8. CONCLUSIONES
Gracias a la realización del presente trabajo, se pudo conocer y analizar en profundidad los
procesos de electrificación rural que se aplican actualmente en Chile. Con el desarrollo y
utilización de una metodología adaptada, se contribuye al mejoramiento de los métodos
evaluativos de proyectos de electrificación rural para localidades aisladas.
Al estudiar, analizar y evaluar las distintos tópicos relacionados al suministro eléctrico para la
localidad de Cámar, se adquirió una visión completa del programa de electrificación rural
desarrollado por Mideplan. Asimismo, se permitió conocer los desarrollos tecnológicos asociados
a fuentes energéticas renovables para la electrificación de localidades aisladas.
Se contó con la posibilidad de llevar a cabo una visita a terreno, apoyada por la CNE y el PNUD,
pudiéndose desarrollar de manera satisfactoria los estudios y evaluaciones necesarias para adquirir
los conocimientos de la disponibilidad de recursos energéticos. El potencial solar presente en la
zona es de 2424.9 [kWh/m2-año] para una superficie con 23.4° de inclinación hacia el norte. De
esta forma se comprobó que el recurso solar, en la localidad de Cámar, es óptimo para generar
electricidad a lo largo del año.
Gracias al desarrollo de una encuesta detallada en cada vivienda y espacio comunitario se logró
estimar la demanda actual y futura de la localidad de Cámar. La energía consumida actualmente, en
las 4 horas diarias en las que el generador diesel opera, medida con un dispositivo electrónico a la
salida del generador es de 19,05 [kWh] diarios, con una potencia instalada aproximada de 23 [kW]
para 10 viviendas y 1,75 [kW] para el alumbrado público. Se estimó que una vez que el proyecto
de abastecimiento continuo de energía eléctrica entre en operación, 2 familias retornan a la
comunidad, obteniendo una demanda diaria aproximada para la categoría residencial, comunitaria
y productiva de 43,16 [kWh], con una potencia instalada aproximada de 34,4 [kW]. Además, con
el análisis del comportamiento de los habitantes en cuanto a hábitos de consumo, se calculó que
para un día de alta demanda, la potencia punta se encuentra entre las 19:00 y 21:00 horas con un
valor aproximado de 4,81 [kW]. Esto calculado con un factor de coincidencia 0,5, que es el valor
recomendado por la metodología de Mideplan [1].
58
Se analizaron 4 alternativas para distintos escenarios de suministro eléctrico, diferenciándose en el
porcentaje de generación mediante diesel y conversión fotovoltaica. Se evaluaron sus valores
actuales de costos e inversiones en un horizonte de 20 años. El sistema escogido es donde el
generador diesel opera en horas punta lo que equivalente aproximadamente al 50% de la energía
total consumida en el día por la localidad y el 50% restante es suministrado por baterías, que
almacenan la energía generada por el campo fotovoltaico, según sean los requerimientos. Este
sistema es el que presenta un menor valor actual, además de una menor dependencia a las posibles
alzas del precio del diesel y tasas de crecimiento poblacional y energético.
El estudio de un alumbrado público eficiente, mediante el uso de tecnología LED, da como
resultado un ahorro energético aproximado de 5,02 [MWh/año], reduciendo la potencia de 1750
[W] a 500 [W]. La evaluación económica para el sistema escogido permite una reducción del valor
actual de sus costos e inversiones cercana al 5.5%, concluyendo la gran viabilidad que posee esta
tecnología aplicada a Cámar.
Se entrega una versión adaptada de la metodología de electrificación rural propuesta por Mideplan
[1] al caso de Cámar, dónde el suministro de energía eléctrica mediante extensión de red es
inviable debido a su lejanía y baja demanda, siendo su rentabilidad privada infactible. Así, se
propone una metodología simple que contemple un análisis de distintas alternativas de suministro
evaluadas con su valor actual de costos de operación, mantenimiento e inversiones a lo largo de un
horizonte de 20 años. Además, se promueve una evaluación posterior al proyecto generando la idea
de calidad y monitoreo de los proyectos realizados.
Los beneficios que se generan al incorporar un sistema de abastecimiento continuo de energía
eléctrica en la localidad de Cámar son diversos, produciendo nuevas oportunidades de trabajo,
mayor equidad social y por consiguiente una mejor calidad de vida. Actualmente, los habitantes en
Cámar poseen un gasto promedio en energía aproximado de $5.090 pesos mensuales por vivienda,
donde cerca del 55% de este gasto es debido al consumo de pilas y velas.
Como trabajos futuros relacionados, se propone extender el proyecto realizado a un concepto
energético más amplio, visualizando la incorporación del recurso solar para satisfacer
requerimientos de calefacción y cocina de la comunidad. También, la incorporación de nuevas
tecnologías de generación eléctrica, como colectores solares de motor Stirling y generadores
59
eólicos, posibilitando la creación de una red local de abastecimiento para comunidades vecinas.
Asimismo, se propone continuar perfeccionando la metodología de evaluación propuesta, de
manera de poder generalizarla para cualquier proyecto de abastecimiento energético de zonas
aisladas.
60
REFERENCIAS
[1] MIDEPLAN, “Metodología de Formulación y Evaluación de Proyectos de Electrificación
Rural.”.2004.
http://bip.mideplan.cl/bipconsultas/SEBI/2006/metodologias/metodologiaelectrificacion.pd
f
[2] INE, Instituto Nacional de Estadísticas, “Censo Población y Vivienda 2002”,
http://www.ine.cl
[3] Mukund R. Patel, Ph.D., P.E., “Wind and Solar Power System”, 1999 - CRC Press LLC.
[4] CEPAL, “Proyecto Distribución Espacial y Urbanización en América Latina y el Caribe”,
http://www.eclac.cl/Celade/publica/LCR1999/LCR1999def00e.htm
[5] Inversores/Cargadores de la serie SW, “Manual del Propietario”. Nº Ref. 2031-5, Feb 2001.
[6] Proyecto EOLO, “Evaluación del Potencial Eólico Nacional”, Depto. Geofísica, Facultad
Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Stgo. 1993.
[7] Curso Energía Solar Fotovoltaica, http://solar.ujaen.es/home_main_frame/02_radiacion/
[8] LEDTRONIC, INC. Cobrahead M-250 LED Streetlight Luminaires.
http://www.ledtronics.com/ds/M250/default.asp
[9] CNE/GEF/PNUD, “Proyecto Electrificación Rural Con Energías Renovables, Chile”
www.renovables-rural.cl
[10] Municipalidad San Pedro de Atacama, http://www.sanpedroatacama.com/clima.htm
[11] CADE-IDEP, “Diagnóstico y Clasificación de los Cursos y Cuerpos de Agua Según
Objetivos de Calidad, Cuenca Salar de Atacama”, Diciembre 2004.
http://www.sinia.cl/1292/articles-31018_Atacama.pdf
61
[12] OPCC, Oficina de Protección de la Calidad del Cielo Norte de Chile, http://www.opcc.cl/
[13] Ciencia NASA, “¿Cómo Funcionan las Celdas Fotovoltaicas?”,
http://ciencia.nasa.gov/headlines/y2002/solarcells_spanishA.htm
[14] DONAUER Solartechnik, Tecnología Modular, http://www.donauer-solar.de/es_Energia-
fotovoltaica-FV_Tecnologia-fotovoltaica_Tecnologia-modular.php
[15] WIKIPEDIA, la enciclopedia libre. Diodo LED. http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_LED
[16] FAO, “Pasos hacia la Modernización en el Sector Rural”: La Energización como Polo
Central”. http://www.fao.org/sd/SPdirect/EGre0042.htm
[17] ITU, “Acceso Universal en Latinoamérica: Situación y desafíos”. http://www.itu.int/ITU-
D/ict/statistics/material/Acceso_universal_2006.pdf
[18] Ediciones TURISCOM, www.turistel.cl
62
ANEXO A. CÁLCULO FACTORES DE GANANCIA PARA SUPERFICIES INCLINADAS
La relación que cumple la corriente entregada por el panel fotovoltaico es [3];
I = Io x Cos (θ´)
Siendo θ´ el ángulo de incidencia, con respecto a la normal de la celda. De esta manera, se
calculan las elevaciones solares para cada mes y su correspondiente complemento θ´, en el caso
que la celda fotovoltaica este horizontal. Así, θ´ = 90° - θ, con θ = elevación solar, que se define
como el ángulo entre el horizonte y la dirección del Sol.
Tabla 36. Factores de pérdida para superficie horizontal
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicElevación Solar en grados
θ 87,87 80,22 69,42 57,19 47,81 43,29 45,08 52,82 64,38 76,2 85,75 89,94
θ´=90-θ 2,13 9,78 20,58 32,81 42,19 46,71 44,92 37,18 25,62 13,8 4,25 0,06
Cos(θ´) 0,999 0,985 0,936 0,84 0,741 0,686 0,708 0,797 0,902 0,971 0,997 1
Con, θ = arcos [ (senδ x cosα) – (cosδ x senα) ] , siendo δ la declinación solar en la mitad de cada
mes y α = -23.4° , Latitud.
La Tabla 36, mediante el cos(θ´) muestra el factor de pérdida a medida que la elevación solar varia
durante el año, en una superficie horizontal. Al variar el ángulo de inclinación hacia el norte
astronómico de la superficie a irradiar, se tiene una nueva diferencia entre el ángulo de elevación
solar y el ángulo de la normal y por ende nuevos factores de pérdida a lo largo del año.
Tabla 37. Factores de pérdida para distintos ángulos de inclinación
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
5° de inclinaciónθ´ 2,87 4,78 15,58 27,81 37,19 41,71 39,92 32,18 20,62 8,8 0,75 4,94
Cos(θ´) 0,999 0,997 0,963 0,884 0,797 0,747 0,767 0,846 0,936 0,988 1 0,996
10° de inclinación
θ´ 7,87 0,22 10,58 22,81 32,19 36,71 34,92 27,18 15,62 3,8 5,75 9,94
Cos(θ´) 0,991 1 0,983 0,922 0,846 0,802 0,82 0,89 0,963 0,998 0,995 0,985
15° de inclinación
θ´ 12,87 5,22 5,58 17,81 27,19 31,71 29,92 22,18 10,62 1,2 10,75 14,94
Cos(θ´) 0,975 0,996 0,995 0,952 0,889 0,851 0,867 0,926 0,983 1 0,982 0,966
20° de inclinación
θ´ 17,87 10,22 0,58 12,81 22,19 26,71 24,92 17,18 5,62 6,2 15,75 19,94
Cos(θ´) 0,952 0,984 1 0,975 0,926 0,893 0,907 0,955 0,995 0,994 0,962 0,9423.4° de inclinación, Latitud
θ´ 21,27 13,62 2,82 9,41 18,79 23,31 21,52 13,78 2,22 9,6 19,15 23,34
Cos(θ´) 0,932 0,972 0,999 0,987 0,947 0,918 0,93 0,971 0,999 0,986 0,945 0,918
63
30° de inclinación
θ´ 27,87 20,22 9,42 2,81 12,19 16,71 14,92 7,18 4,38 16,2 25,75 29,94
Cos(θ´) 0,884 0,938 0,987 0,999 0,977 0,958 0,966 0,992 0,997 0,96 0,901 0,867
35° de inclinación
θ´ 32,87 25,22 14,42 2,19 7,19 11,71 9,92 2,18 9,38 21,2 30,75 34,94
Cos(θ´) 0,84 0,905 0,968 0,999 0,992 0,979 0,985 0,999 0,987 0,932 0,859 0,82
40° de inclinación
θ´ 37,87 30,22 19,42 7,19 2,19 6,71 4,92 2,82 14,38 26,2 35,75 39,94
Cos(θ´) 0,789 0,864 0,943 0,992 0,999 0,993 0,996 0,999 0,969 0,897 0,812 0,767
45° de inclinación
θ´ 42,87 35,22 24,42 12,19 2,81 1,71 0,08 7,82 19,38 31,2 40,75 44,94
Cos(θ´) 0,733 0,817 0,911 0,977 0,999 1 1 0,991 0,943 0,855 0,758 0,708
50° de inclinación
θ´ 47,87 40,22 29,42 17,19 7,81 3,29 5,08 12,82 24,38 36,2 45,75 49,94
Cos(θ´) 0,671 0,764 0,871 0,955 0,991 0,998 0,996 0,975 0,911 0,807 0,698 0,644
55° de inclinación
θ´ 52,87 45,22 34,42 22,19 12,81 8,29 10,08 17,82 29,38 41,2 50,75 54,94
Cos(θ´) 0,604 0,704 0,825 0,926 0,975 0,99 0,985 0,952 0,871 0,752 0,633 0,574
Relacionando los factores de pérdida de las distintas inclinaciones con el factor de pérdida de la
superficie horizontal, generamos un factor de ganancia para cada inclinación, a lo largo del año.
Factor Ganancia = Factor pérdida superficie inclinada / Factor pérdida superficie horizontal
Como se aprecia en Tabla 38, se tienen los factores de ganancia o pérdida de corriente fotovoltaica,
para distintas inclinaciones.
Tabla 38. Factores de ganancia para distintas inclinaciones
>° Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic5° 0,999 1,011 1,029 1,052 1,075 1,089 1,083 1,062 1,038 1,018 1,0027 0,996
10° 0,991 1,015 1,05 1,097 1,142 1,169 1,158 1,117 1,068 1,027 0,9977 0,985
15° 0,976 1,011 1,063 1,133 1,201 1,241 1,224 1,162 1,09 1,029 0,9852 0,966
20° 0,952 0,999 1,068 1,16 1,25 1,303 1,281 1,199 1,104 1,024 0,9651 0,94
*23,4° 0,933 0,986 1,067 1,174 1,278 1,339 1,314 1,219 1,108 1,015 0,9473 0,918
30° 0,885 0,952 1,054 1,188 1,319 1,397 1,365 1,245 1,106 0,989 0,9032 0,867
35° 0,84 0,918 1,035 1,189 1,339 1,428 1,391 1,254 1,094 0,96 0,8618 0,82
40° 0,79 0,877 1,007 1,18 1,349 1,448 1,407 1,254 1,074 0,924 0,8138 0,767
45° 0,733 0,829 0,973 1,163 1,348 1,458 1,412 1,243 1,046 0,881 0,7597 0,708
50° 0,671 0,775 0,93 1,137 1,337 1,456 1,407 1,224 1,01 0,831 0,6997 0,644
55° 0,604 0,715 0,881 1,102 1,316 1,443 1,39 1,195 0,966 0,775 0,6344 0,574
64
ANEXO B. MEDICIÓN DEMANDA ACTUAL
Medición realizada durante 2 días con un dispositivo electrónico, Data-Logger, posicionado a la
salida del generador en cada fase. El dispositivo se configuró de manera que registrara los datos
cada 10 minutos, obteniendo de esta manera una medición fiable. A continuación, se presentan los
promedios de potencias registradas en 3 días para un consumo normal en Cámar.
Tabla 39. Mediciones promedio mediante Data-Logger
Día 1 Día 2 Día 3Tiempo Registro kW promedio kW promedio kW promedio
kW promedio 3 días
18:30:00 7,602 5,685 6,134 6,47418:40:00 7,083 6,561 5,665 6,43618:50:00 6,217 6,340 5,543 6,03319:00:00 5,536 5,334 5,053 5,30819:10:00 5,416 5,679 5,478 5,52419:20:00 6,453 5,763 5,646 5,95419:30:00 5,605 5,231 5,448 5,42819:40:00 5,516 5,279 5,296 5,36419:50:00 5,293 5,001 5,058 5,11720:00:00 5,334 4,803 4,892 5,01020:10:00 5,245 5,047 4,608 4,96720:20:00 5,244 5,196 4,570 5,00320:30:00 5,172 4,965 4,433 4,85720:40:00 5,270 4,904 4,429 4,86820:50:00 5,294 4,830 4,396 4,84021:00:00 5,224 4,821 4,429 4,82521:10:00 5,144 4,677 4,524 4,78221:20:00 5,183 4,673 4,779 4,87821:30:00 5,212 4,675 4,826 4,90421:40:00 5,086 4,650 4,755 4,83021:50:00 4,892 4,566 4,790 4,74922:00:00 4,759 4,527 4,617 4,63422:10:00 4,683 4,406 4,663 4,584
65
ANEXO C. EVALUACION ECONÓMICA DE SISTEMAS DE SUMINISTRO
Inversiones:
Tabla 40. Inversiones generales
Sala máquina y accesorios $ 2.700.000 Generador Monofásico T17KM 15kW $ 6.400.000 www.lureye.cl
Baterías trojan L16h-c, 6v 390 A-h,c8 $ 320.000 www.gami.cl
Paneles Solares 175-pc, shell solar US$1350
Inversor/cargador Xantrex SW5548 plus US$3855Monturas ajustables RV mount 52", 2 módulos US$170
www.affordable-solar.com
Los valores expresados en dólares (1US=$540) incluyen la internación y transporte. El factor
calculado es de un 50% sobre el valor factura en www.affordable-solar.com. EEUU.
Costos:
Se considera el costo de un operador para cada sistema. El costo del combustible se toma
inicialmente como $500/litro, con una tasa de incremento anual en su precio del 2% y el consumo
del generador se estima como un valor promedio de 0.5 [litros/kWh]. La mantención del generador
se estima con un valor de US$ 2/hora, cifra recomendada por CNE;
Tabla 41. Costo de operación y mantenimiento generales
Operador: $ 1.620.000
Mantención Generador diesel ~2 [us$/h] ~2 [US$/h]
Consumo 0,5 [lt/kWh]
Precio lt año 0: $ 500
Incremento anual(%): 2
Los costos de operación y manutención de los paneles solares, baterías e inversor están tomados en
cuenta en el costo del operador, ya que los costos en reemplazos de partes son menores.
66
Cálculo Potencia Generador diesel:
En altura los generadores diesel pierden eficiencia, debido a que existe menor concentración de
oxígeno. Por esto, para los 4 sistemas se evalúa con una potencia nominal de 15[kW]
Cálculo Watts Peaks:
Cada sistema tendrá una necesidad diferente de Wp, la fórmula a aplicar es la siguiente:
Energía Requerida Baterías = Horas Solares Pico x Factor eficiencia x Wp
Con Factor eficiencia = 0.7.
Cálculo Baterías:
Para calcular la energía que necesitan recibir las baterías se aplica la siguiente fórmula:
Energía = Energía a entregar / ηb x ηi x profundidad descarga
Con ηb = eficiencia bateria, ηi = eficiencia inversor
-SISTEMA 1: Generador Diesel, 24 horas
INVERSION COSTOS Generador $ 6.400.000 Operador: $ 1.620.000
Sala máquina & accesorios: $ 2.700.000 ~2 [US$/h]: $ 9.460.800
Total: $ 9.100.000 Consumo lt/kWh: 0,5
Precio lt año 0: $ 500
Tasa Descuento(%): 10 Incremento anual(%): 2
Valor Actual: $ 152.445.771
año Consumo-MWh InversionCosto O&M
Consumo Litros Costo Diesel Valor Actual
0 9100000 0 0 0 9100000
1 15,61 0 11080800 7804 3980073 13691703
2 15,68 0 11080800 7838 4077532 12527547
3 15,75 0 11080800 7873 4177442 11463743
4 15,82 0 11080800 7908 4279868 10491543
5 15,89 0 11080800 7943 4384874 9602967
67
6 15,96 6400000 11080800 7978 4492527 12403370
7 16,73 0 11080800 8367 4805533 8152201
8 16,81 0 11080800 8406 4924393 7466540
9 16,89 0 11080800 8445 5046269 6839452
10 16,97 0 11080800 8484 5171242 6265866
11 17,05 6400000 11080800 8524 5299392 7984318
12 17,86 0 11080800 8931 5663624 5335290
13 17,95 0 11080800 8975 5804933 4891195
14 18,04 0 11080800 9018 5949858 4484705
15 18,13 0 11080800 9063 6098494 4112586
16 18,97 6400000 11080800 9486 6511113 5221339
17 19,07 0 11080800 9534 6674789 3512849
18 19,16 0 11080800 9582 6842681 3223696
19 19,26 0 11080800 9630 7014899 2958791
20 19,36 0 11080800 9679 7191557 2716069
-SISTEMA 2: Fotovoltaico-Baterías con generador diesel uso prolongado
INVERSION Cantidad US $ c/u US $Total $ Total
Paneles Solares: 31 900 27952 $ 22.641.199
Baterías: 16 $ 5.120.000
Inversor: 1 2570 2570 $ 2.081.700
Monturas, 2 mod. 16 113 1808 $ 1.464.480
Generador 1 $ 6.400.000Sala Máquina & accesorios: 1 $ 2.700.000
Total: $ 44.433.644
Tasa Descuento(%): 10
COSTOSOperador: $ 1.620.000 Consumo lt/kWh: 0,5
~2 [us$/h]: $ 4.730.400 Precio lt año 0: $ 500
Incremento anual(%): 2
Valor Actual: $ 129.973.377
año Consumo-MWh InversionCosto Op &
Man*Consumo
LitrosCosto Diesel Valor Actual
0 0 44433644 0 0 0 44433644
1 15,61 0 6350400 5463 2786051 8305865
2 15,68 0 6350400 5487 2854272 7607167
3 15,75 0 6350400 5511 2924210 6968152
4 15,82 0 6350400 5536 2995908 6383654
5 15,89 0 6350400 5560 3069412 5848962
6 15,96 0 6350400 5585 3144769 5359775
7 16,73 0 6350400 5857 3363873 4984958
8 16,81 0 6350400 5884 3447075 4570594
68
9 16,89 0 6350400 5911 3532389 4191267
10 16,97 0 6350400 5939 3619870 3843971
11 17,05 6400000 6350400 5967 3709574 5769121
12 17,86 0 6350400 6252 3964537 3286657
13 17,95 0 6350400 6282 4063453 3016522
14 18,04 0 6350400 6313 4164901 2769007
15 18,13 0 6350400 6344 4268945 2542187
16 18,97 0 6350400 6640 4557779 2373938
17 19,07 0 6350400 6674 4672352 2180793
18 19,16 0 6350400 6707 4789877 2003677
19 19,26 0 6350400 6741 4910429 1841236
20 19,36 0 6350400 6776 5034090 1692232
-SISTEMA 3: Fotovoltaico-Baterías con generador diesel en horas punta.
INVERSION Cantidad US $ c/u US $Total $ Total
Paneles Solares: 52 900 46587 $ 37.735.332
Baterías: 24 $ 7.680.000
Inversor: 1 2570 2570 $ 2.081.700
Monturas, 2 mod. 26 113 2938 $ 2.379.780
Generador 1 $ 6.400.000Sala Máquina & accesorios: 1 $ 2.700.000
Total: $ 65.687.253
Tasa Descuento(%): 10
COSTOSOperador: $ 1.620.000 Consumo lt/kWh: 0,5
~2 [us$/h]: $ 2.365.200 Precio lt año 0: $ 500
Incremento anual(%): 2
Valor Actual: $ 123.187.327
año Consumo-MWh InversionCosto Op &
Man*Consumo
LitrosCosto Diesel Valor Actual
0 0 65687253 0 0 0 65687253
1 15,61 0 3985200 3902 1990037 5432033
2 15,68 0 3985200 3919 2038766 4978484
3 15,75 0 3985200 3936 2088721 4563427
4 15,82 0 3985200 3954 2139934 4183549
5 15,89 0 3985200 3972 2192437 3835827
6 15,96 0 3985200 3989 2246264 3517499
7 16,73 0 3985200 4184 2402767 3278037
8 16,81 0 3985200 4203 2462196 3007758
9 16,89 0 3985200 4222 2523135 2760169
10 16,97 0 3985200 4242 2585621 2533336
69
11 17,05 7680000 3985200 4262 2649696 5017284
12 17,86 0 3985200 4466 2831812 2172110
13 17,95 0 3985200 4487 2902467 1995112
14 18,04 0 3985200 4509 2974929 1832820
15 18,13 0 3985200 4531 3049247 1683991
16 18,97 0 3985200 4743 3255557 1575800
17 19,07 0 3985200 4767 3337395 1448736
18 19,16 0 3985200 4791 3421340 1332131
19 19,26 0 3985200 4815 3507449 1225108
20 19,36 0 3985200 4840 3595779 1126864
-SISTEMA 4: Fotovoltaico-Baterías con generador diesel como respaldo
INVERSION Cantidad US $ c/u US $Total $ Total
Paneles Solares: 104 900 93174 $ 75.470.663
Baterías: 40 $ 12.800.000
Inversor: 1 2570 2570 $ 2.081.700
Monturas, 2 mod. 52 113 5849 $ 4.737.881
Generador 1 $ 6.400.000Sala Máquina & accesorios: 1 $ 2.700.000
Total: $ 117.480.899
Tasa Descuento(%): 10
COSTOSOperador: $ 1.620.000 Consumo lt/kWh: 0,5
~2 [us$/h]: $ 155.520 Precio lt año 0: $ 500
Incremento anual(%): 2
Valor Actual: $ 147.780.690
año Consumo-MWh InversionCosto Op &
Man*Consumo
LitrosCosto Diesel Valor actual
0 117480899 0 0 0 117480899
1 15,61 0 1775520 128 65426 1673587
2 15,68 0 1775520 129 67028 1522767
3 15,75 0 1775520 129 68670 1385567
4 15,82 0 1775520 130 70354 1260757
5 15,89 0 1775520 131 72080 1147214
6 15,96 12800000 1775520 131 73850 8269187
7 16,73 0 1775520 138 78995 951659
8 16,81 0 1775520 138 80949 866056
9 16,89 0 1775520 139 82952 788174
10 16,97 0 1775520 139 85007 717314
11 17,05 12800000 1775520 140 87113 5139164
12 17,86 0 1775520 147 93101 595400
70
13 17,95 0 1775520 148 95424 541946
14 18,04 0 1775520 148 97806 493305
15 18,13 0 1775520 149 100249 449044
16 18,97 12800000 1775520 156 107032 3195351
17 19,07 0 1775520 157 109723 372985
18 19,16 0 1775520 158 112482 339574
19 19,26 0 1775520 158 115313 309166
20 19,36 0 1775520 159 118217 281492
71
ANEXO D. RESUMEN ENCUESTAS
A continuación, en Tabla 42 y 43 se muestran los resúmenes de los datos obtenidos de la encuesta
realizada en terreno. Seguido de esto, en la Figura 16, se presenta el formulario “Encuesta de
Suministro Eléctrico” proporcionado por la CNE. El cual sirvió de guía para la obtención de los
datos.
Tabla 42. Encuesta artefactos eléctricos actuales
Núm
ero
de V
ivie
nda
Hab
itant
es
Am
polle
tas
Vel
as M
ensu
ales
Pila
s M
ensu
ales
Tele
viso
res
Rad
ios
Vid
eo (
VH
S/D
VD
)
Equ
ipo
Son
ido
Ref
riger
ador
Lava
dora
Pla
ncha
1 1 5 8 16 2 2 0 0 0 0 0
2 4 5 20 12 2 1 1 0 0 0 0
3 7 6 8 0 2 1 1 0 1 1 0
4 6 5 6 16 2 1 0 0 0 1 1
5 6 5 6 6 2 1 0 0 0 1 1
6 4 4 0 0 1 1 0 0 0 1 0
7 4 5 0 0 1 1 0 0 1 1 1
8 6 6 30 4 2 2 2 0 0 1 1
9 7 5 16 12 2 1 1 1 1 1 1
10 14 8 60 24 2 1 0 1 1 1 1
Total 59 54 154 90 18 12 5 2 4 8 6
Tabla 43. Encuesta artefactos futuros
Núm
ero
de V
ivie
nda
Tele
viso
r
Rad
ios
Vid
eo (
VH
S/D
VD
)
Equ
ipo
Son
ido
Ref
riger
ador
Lava
dora
Pla
ncha
1 0 0 0 0 0 1 0
2 0 0 0 0 1 0 0
3 0 0 0 0 0 0 0
4 0 1 0 0 1 0 0
5 0 0 0 0 1 0 0
6 1 0 0 0 0 1 0
7 0 0 0 0 0 0 0
8 0 0 0 0 1 0 0
9 0 0 0 0 1 1 0
10 0 0 0 0 0 0 0
Total 1 1 0 0 5 3 0
72
Tabla 44. Tarifa actual por vivienda
Núm
ero
de V
ivie
nda
Pag
o A
ctua
l ( $
)
1 1.700
2 2.500
3 2.500
4 2.450
5 1.750
6 2.450
7 1.400
8 3.500
9 2.100
10 2.100
Total $ 22.450Promedio $ 2.245
Figura 16. Formulario encuesta suministro eléctrico
73
74
ANEXO E. PLANO LOCALIDAD DE CÁMAR
A continuación, se muestra el plano de la localidad de Cámar realizado con información obtenida
en terreno, destacándose las principales construcciones y caminos.
Figura 17. Plano localidad de Cámar
75
ANEXO F. RECOMENDACIONES PARA EL USUARIO
1. Introducción:
El concepto de energización rural, debe ser asociado al concepto de uso racional de la energía, por
lo cual la energización rural no necesariamente implica incrementos en el uso de energéticos, sino
que puede significar ahorros de energía y sustitución entre fuentes.
Este Anexo contiene recomendaciones para los usuarios de energía domésticos y productivos,
basadas principalmente en la información otorgada por el Grupo de Eficiencia Energética de la
Universidad Técnica Federico Santa María. El propósito, es garantizar el mayor y más eficiente
empleo de la capacidad instalada, el uso racional de la energía, y asegurar unas instalaciones
domésticas confiables y sin riesgos.
En este contexto se identifican los siguientes problemas relacionados a la desinformación de los
usuarios:
- Desconocimiento de opciones más eficientes y ahorradoras.
- Uso poco eficiente de la iluminación y electrodomésticos en el hogar.
- Selección de equipos no adecuados para actividades productivas, empleo ineficiente o derroche
de energía.
- Desconocimiento de conceptos de consumo de energía y costo por kWh.
La sección 3 busca servir de guía escrita para los habitantes de Cámar o de cualquier pueblo donde
se implemente un proyecto de electrificación rural.
A continuación, se proporciona información sobre los artefactos presentes en las viviendas,
dirigida principalmente a los usuarios de energía eléctrica en sistemas aislados de autogeneración.
76
2. Consumo de artefactos:
Los artefactos eléctricos presentan distintas potencias y dependiendo del tiempo de uso producen
un gasto energético. En la Tabla siguiente, se presenta el consumo energético calculado de un mes
para una vivienda promedio en Cámar (5 habitantes);
Potencia [W] Consumo Promedio Mensual [kWh]
Iluminación 80 5,6Refrigerador 180 24,2
Lavadora de ropa 700 2,94Plancha 1000 1,68
Pequeños Electrodomésticos 360 17,2
En el gráfico siguiente, se observa, que el mayor gasto energético lo produce el funcionamiento del
refrigerador seguido del consumo de los pequeños electrodomésticos como la televisión, radio y
equipos de audio-video.
77
3. Consejos para el uso racional y eficiente de la energía:
Para un buen uso de sus aparatos eléctricos le recomendamos:
Iluminación
La iluminación constituye un importante porcentaje en el consumo de la categoría residencial, es
por esto que se recomienda el uso de ampolletas fluorescentes compactas (CFL), que consumen
menos energía y su vida útil es mayor que las lámparas incandescentes, entregando una
iluminación de gran calidad. A continuación, se presentan consejos para el uso eficiente y racional
de la iluminación doméstica:
• Aprovechar al máximo la luz del Sol, abriendo cortinas y en lo posible utilizar colores
claros para las paredes internas, las cuales aprovechan mejor la luz natural y artificial.
• Utilizar luz artificial estrictamente cuando sea necesario Apagar las luces cuando no las
necesite.
• Mantener limpias las bombillas y las pantallas de las lámparas, que a su vez deben ser
claras.
• Poner atención en la ubicación de los puntos de luz en la vivienda, ubicando las lámparas y
bombillas en función de las necesidades reales.
Uso de Lavadora de ropa
El uso de la lavadora de ropa es determinante en cuanto al consumo residencial debido a que
consume una potencia mayor con respecto a los otros artefactos domésticos. A continuación, se
presentan consejos para su uso eficiente y racional:
• Acumular una carga de ropa completa para hacer el lavado.
78
• Lavar en lo posible sólo con agua fría, usando detergentes para agua fría. Recordar que el
mayor consumo energético de la lavadora se produce al calentar el agua.
• No exceder en el secado de la ropa, aprovechar el Sol del día para secar la ropa.
• Realizar un mantenimiento adecuado de la lavadora.
Uso del Refrigerador
El refrigerador es una de las necesidades primordiales, y debido a que su uso es constante, toma
importancia el manejo eficiente de este artefacto. A continuación, se presentan consejos para su uso
eficiente y racional:
• No adquirir un refrigerador más grande de lo necesario, debido a que consumirá más
energía de la necesaria. Y en lo posible, que posea sello o etiquetado de bajo consumo.
• Ubicar el refrigerador en un lugar ventilado y donde no le lleguen rayos del Sol, alejado de
cualquier fuente de calor.
• Revisar que el refrigerador esté nivelado, ya que si su base o el piso están desnivelados, la
puerta sellará mal y dejará entrar aire caliente.
• Mantener abierta la puerta del refrigerador el menor tiempo posible.
• Realizar una mantención adecuada, poniendo énfasis en el estado de las gomas que sellan
las puertas y la limpieza de la parte posterior.
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Uso de Plancha
El uso de la plancha aunque sea esporádico requiere de una especial atención, ya que posee una
potencia alta con respecto a los otros artefactos domésticos. A continuación, se presentan consejos
para su uso eficiente y racional:
• Planchar la ropa que requiere de menos a más calor.
• Planchar la mayor cantidad de ropa en cada ocasión.
• No dejar enchufada la plancha innecesariamente.
• Revisar la superficie de la plancha procurando que esté limpia, así se transmitirá el calor de
manera uniforme.
• Revisar que el cable y el enchufe estén en buenas condiciones.
Pequeños Electrodomésticos
Dentro de esta categoría se ubican los televisores, radios, reproductores de video y equipos de
sonido principalmente. Aunque sus potencias son menores con respecto a los otros artefactos, su
uso adecuado es importante. A continuación, se presentan algunos consejos para el uso eficiente y
racional de estos artefactos:
• Desconectar o apagar la televisión, la radio, los equipos de sonido y video, cuando no se
estén ocupando.
• Si se posee más de un televisor en la vivienda, tratar de restringir el uso simultáneo.
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• Adquirir nuevos artefactos sólo cuando sea estrictamente necesario, evitando
electrodomésticos de gran potencia como secadores de pelo, aspiradoras, microondas, y
hervidores de agua principalmente.
• Hacer uso de los posibles ahorros energéticos que poseen los artefactos nuevos, por
ejemplo, el uso de timers en televisores.
Artefactos para uso productivo
Los artefactos para uso productivo en general presentan grandes potencias y presentan una especial
atención, ya que su utilización genera recursos económicos. A continuación, se presentan algunos
consejos para el uso eficiente y racional de estos artefactos.
• Adquirir artefactos de la potencia necesaria y que su uso sea moderado y estrictamente
restringido a la actividad productiva.
• Realizar el mantenimiento recomendado por el fabricante del artefacto.
• Evitar la adquisición de soldadoras de arco, ya que generan consumos insostenibles para el
sistema de generación presente.
Coordinación de la comunidad
La coordinación de la comunidad, con respecto al uso de los artefactos de gran potencia, es muy
importante. Esto debido a que en ocasiones se pueden producir el colapso del sistema de
suministro A continuación, se presentan algunos consejos:
• Evitar que los usuarios de artefactos productivos operen sus herramientas simultáneamente.
• Evitar el uso simultáneo de la lavadora de ropa y plancha.
• Promover la realización de calendarios para el uso de estos artefactos mencionados
anteriormente.
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