Integrantes:
Integrantes:
DEMANDA ELECTRICAHIDALGO RAMIREZ EDUARDOZAPATA ESPINOZA
MADELEINEPAULO MORENOJULIO ALBITRES INFANTESRENGIFO FERNANDEZ
RODOLFO
CURSO:
ESTRUCTURAS HIDRAULICAS
{ESTRUCTURAS HIDRAULICASAproximadamente dos de cada tres
personas en el mundo solo tienen que pulsar un interruptor para
prender las luces, el televisor, computadoras, herramientas,
maquinaria y otros muchos aparatos. Esta simple accin les permite
estar informadas y entretenidas, participando en el mundo
productivo. UPAOPero el resto de la poblacin mundial,
aproximadamente unos 1 650 millones de personas, mayoritariamente
en el mbito rural, no tienen acceso a las ventajas y oportunidades
que la energa elctrica supondra para su desarrollo.INTRODUCCIONEl
anlisis de la demanda es un aspecto importante para el diseo o
estudio de una micro o minicentral hidroelctrica. Sus resultados
deben aportar el consumo actual de la poblacin a la que se desea
suministrar energa, y con estos, proyectar la demanda durante un
periodo de tiempo segn necesidad. Por tratarse de un anlisis en
zonas rurales aisladas, donde las poblaciones se encuentran
alejadas de los grandes servicios interconectados y muchas veces an
sin servicio elctrico alguno, no es posible aplicar los mtodos
tradicionales para la estimacin de la demanda futura de un pas como
la extrapolacin de la demanda anterior o modelos economtricos en
base a indicadores nacionales o departamentales. Cada regin aislada
tiene sus propias caractersticas de densidad, crecimiento
poblacional, infraestructura, servicios existentes, recursos
naturales y potenciales de produccin. ESTIMACION DE LA DEMANDA PARA
ZONAS RURALES
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAO Trabajo en gabinete: Bsqueda de
mapas de ubicacin y topografa de la zona de trabajo Ubicacin e
identificacin de las vas de acceso y las facilidades de
transporteUbicacin y levantamiento de informacin estadstica sobre
la poblacin de las localidades involucradas en el proyecto, nmero
de viviendas, servicios bsicos existentes y otrosPreparacin de
fichas de encuestas: caractersticas domiciliarias, principales
actividades, produccin, ingresos, gasto actual en energa, acceso de
la poblacin Tema 1 20 / Evaluacin de la demanda, recursos hdricos,
diseo e instalacin de micro centrales hidroelctricas
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOTrabajo de campo:Coordinacin con las
autoridades, lderes locales y representantes de las organizaciones
de base Entrevistas a las autoridades para conocer sus planes de
desarrolloEvaluacin del grado de organizacin de las diferentes
instancias que participan en el proceso EncuestasIdentificacin de
las instituciones pblicas, servicios bsicos existentes, negocios e
industrias Realizacin de talleres de identificacin de necesidades y
demandasPreparacin de la poblacin para un adecuado uso de la
electricidad en la mejora de las actividades tradicionales de la
comunidad Verificacin de los proyectos ejecutados y en gestin
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOEl suministro de energa elctrica
tiene el propsito mejorar las condiciones de vida del usuario al
ofertar energa para el uso domstico y productivo con un servicio
confiable durante todo el ao. Por esta razn, es necesario que se
tenga una idea clara del estado energtico la comunidad, adems de
otros factores como la situacin econmica, productividad y
perspectivas para el desarrollo de esta, pues la energa elctrica
trae no solamente beneficios paras los usuarios, sino tambin
obligaciones. > Informacin bsica Ortiz (2001), sugiere que, con
el fin de identificar la demanda actual de la comunidad o centro
poblado al que se planea suministrar energa, se debe conocer
informacin que refleje el consumo energtico:Poblacin Tasa de
crecimiento intercensalNmero de viviendas o usuarios Capacidad
instalada en negocios, talleres, servicios, industria ESTIMACIN DE
LA DEMANDA ACTUAL ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOEn pequeos sistemas
aislados rurales, la estimacin de la demanda actual se realiza
generalmente en base a la potencia, es decir a la demanda mxima de
potencia. A continuacin se presentan dos mtodos basados en la
potencia y un mtodo que incluye un anlisis mayor en trminos de
consumo de energa.CLCULO DE LA DEMANDA ACTUAL
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOMTODO DE NOSAKI
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOESTRUCTURAS
HIDRAULICASUPAOESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAO
El mtodo considera cuatro tipos de cargas, con los siguientes
detalles: Demanda domstica: demanda residencial, estimando una
potencia de entre 250 y 400 W/vivienda. Se toma en cuenta su
ubicacin geogrfica, tamao promedio de las viviendas, nmero y tipo
de focos a utilizar, equipos electrodomsticos y otros Demanda
institucional: se estima una potencia en base a las instituciones
existentes (escuelas, postas de salud, municipio, local comunal,
iglesia)Demanda industrial: se basa en las industrias y su posible
tecnificacin con el apoyo de la energa elctrica (bodegas, hoteles,
carpinteras, aserraderos, peladoras de arroz). En pequeos centros
poblados, esta demanda es mnima o nula, sin embargo de acuerdo a
las caractersticas del centro poblado, su ubicacin y produccin se
puede estimar una demanda de potenciaAlumbrado pblico: esta carga
est compuesta por el nmero de luminarias que se quiere instalar
para este servicio
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOMTODO DESARROLLADO POR SOLUCIONES
PRCTICASToda esta informacin es vaciada en una tabla en la que se
incluirn factores de simultaneidad y uso (ver tabla 2). No todas
las demandas se producen simultneamente y es claro que de acuerdo
al grado de pobreza o desarrollo, el consumo industrial variar
durante la noche. Esto nos lleva a considerar una demanda diurna y
una nocturna. Hay dos factores a considerar:Factor de simultaneidad
(fs): es la posibilidad de que un nmero de usuarios utilicen el
mismo equipo en el mismo momento, vara entre 0 y 1Factor de uso
(fu): es la intensidad en el uso de los equipos, vara entre 0 y
1
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOUPAO
Al resultado final, la mayor potencia hallada en uno de los
horarios (diurno o nocturno), se suman las prdidas en las redes de
transmisin elctrica (entre 5 y 10 %), lo que nos dar la demanda
actual a considerar en el diseo del sistema
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOMetodologa ms rigurosa, que requiere
mayor informacin acerca de las actividades de la comunidad o centro
poblado:Actividades en el hogar: hora de acostarse, levantarse,
preparar los alimentos, etc. Actividades industriales y
comerciales: agricultura, industria maderera, pesca, ganadera,
minera, bodegas, restaurantes, hoteles y otrosServicios pblicos:
colegios, escuelas, salud, comunicaciones, agua y saneamientoCon la
informacin recabada se obtiene una visin de las necesidades de la
comunidad y puede asignarse una demanda o potencia elctrica a cada
una de ellas, en lo que respecta a cada uno de los sectores:Demanda
residencial: se debe tomar una vivienda representativa y
proyectarla hacia el total de las viviendas. La informacin de la
demanda residencial se dividir en: iluminacin; conservacin y
preparacin de alimentos y; recreacin y comodidades
MTODO DE DEMANDA DE ENERGA DESARROLLADO POR ORTIZ (2001)
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAODemanda industrial y comercial: se
pueden prever casos individuales de acuerdo al tipo de industria y
considerar, segn sea el caso, una muestra representativa de una
industria mayoritaria, si fuera necesario. Algunos datos de la
demanda industrial se pueden ver en la tabla 3Servicios pblicos: la
energa elctrica aportar soluciones en materia de salud, educacin,
comunicaciones y alumbrado pblicoESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAO
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOEl horario de uso (24 horas), est
dividido en periodos segn la actividad de la comunidad. Esta
divisin se obtiene de la informacin recogida en campo. En la tabla
5 se consider la siguiente distribucin:
La demanda potencial en un periodo correspondiente a una
actividad dada en la tabla 5 se obtiene como el producto de la
potencia del equipo elctrico usado en ese periodo por el
coeficiente de la simultaneidad, multiplicado por el nmero de
usuarios. El total de la demanda potencial del periodo en mencin
ser la suma de todas las demandas potenciales, de forma que al
final se obtendr el total de la demanda en cada periodo de horas,
denominndose la hora de mayor valor demanda pico. Clculo de la
demanda con el mtodo REA El mtodo de la REA (Administracin de
Electricidad Rural) basa en dos factores:Factor A: Nmero de
familias beneficiadas de la siguiente manera:
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAODnde: N = nmero de familias
beneficiadas por categora Factor B: Consumo especfico por
beneficiario
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAO
La demanda para el ao de inicio se obtiene multiplicando ambos
factores
En cuanto al consumo de energa por ao (consumo anual), se
obtiene a partir de la siguiente ecuacin:
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOEjemplo: calcular la demanda de la
categora residencial para la comunidad de San Antonio de Lpez
(Potos, Bolivia): En primer lugar, se debe hallar el consumo
especfico por beneficiario de la siguiente manera:
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOEl consumo especfico se determina de
la siguiente manera: Cesp = 1.36 kWh/da-beneficiario x 30 das =
40.8 [kWh/mes-beneficiario] El factor de demanda se determina en
base al uso de los equipos, esto depende de las costumbres de la
poblacin. Con el consumo especfico y el nmero de beneficiarios, se
determina la demanda mxima. En el ejemplo, El factor A ser: Fac A =
68El factor B ser: Fac B = 0.16A continuacin, se muestra la demanda
para la zona del proyecto en la categora residencial: Pot. Mx. = 68
x 0.16 = 10.8 [kW]En cuanto al consumo de energa por ao es: E = 12
x 60 x 40.8 = 29 376 [kWh/ao] De la misma manera se determina la
demanda para las otras categoras. En el siguiente cuadro se muestra
la demanda de potencia y energa del sistema para la comunidad de
San Antonio de Lpez:
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOClculo de la demanda propuesto por
PPL/GTZPara determinar la demanda a travs de este mtodo se deben
considerar varios factores, como la curva de demanda en base a los
requerimientos, el factor de simultaneidad, ndice de cobertura y
tiempo de utilizacin de los artefactos. La determinacin del factor
de simultaneidad del conjunto de equipos que poseen una determinada
familia se realiza a partir de la potencia instalada y la potencia
mxima de utilizacin, con la siguiente frmula:
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAO
Para un mayor consumo, las curvas de demanda de los consumidores
individuales se solapan y forman una curva global. La curva de
punta de red no es idntica a la suma de las cargas de punta
individuales, porque la probabilidad de que todos los consumidores
conectados a la red consuman energa al mismo tiempo es casi nula.
La relacin entre la potencia mxima que se establece en un instante
y la suma de las potencias mximas individuales de todos los
abonados conectados se denomina factor de simultaneidad del
sistema. Para una red utilizada por consumidores similares
(suponiendo la misma potencia y el mismo periodo de conexin:
categora residencial), se tiene la siguiente relacin:
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAO
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAODonde: N = nmero de usuarios Pinst =
potencia instalada Fsn = factor de simultaneidad del conjunto de
consumidoresSiguiendo el ejemplo anterior, se determinar la demanda
actual de la categora residencial para la comunidad de San Antonio
de Lpez. En primer lugar, se debe hallar el factor de simultaneidad
por familia, para luego hallar el factor de simultaneidad del
conjunto y con este valor determinar la demanda mxima. Con datos
del cuadro 1, calculamos el factor de simultaneidad por familia: Fs
= 200/240 = 0.83 El factor de simultaneidad del conjunto de
beneficiarios es: Fsn = 0.83 + (1 - 0.83)/600.5 = 0.85Dmx = 12.2
[kW] Como se puede apreciar, cualquiera sea la metodologa
utilizada, la determinacin de la demanda es vlida. De la misma
manera se determina la demanda para las otras categoras. En el
cuadro 3 se muestra la demanda de potencia y energa del sistema
para la comunidad de San Antonio de Lpez:ESTRUCTURAS
HIDRAULICASUPAO
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAO1.2.3. Estimacin de la demanda futura
La demanda futura es el pronstico del crecimiento de la demanda
potencial o actual en energa o potencia en un periodo de tiempo
preestablecido por el diseador del sistema (micro o minicentral
hidroelctrica). El crecimiento de la demanda debe calcularse de
forma cuidadosa, ya que se realiza en base a estimados de
natalidad, mortalidad, migracin, perspectivas de desarrollo y
otros. a. Frmula estadstica Un mtodo sencillo para la estimacin de
la demanda futura es la aplicacin de frmulas estadsticas que
incluyen como variables la demanda actual, tasa de crecimiento y el
nmero de aos de proyeccin. El mtodo considera un crecimiento
uniforme a lo largo del periodo considerado
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAODonde: Pn = Potencia proyectada al ao
n (kW) Po = Potencia estimada para el ao 0 (kW) i = ndice o tasa de
crecimiento considerado n = Nmero de aos de proyeccin (10 a 30 aos)
Es posible, por ejemplo, en base a la tabla 4, estimar o calcular
la demanda futura ao a ao, incluyendo una tasa de crecimiento por
ao, en particular para los primeros cinco aos, donde es posible que
la tasa de crecimiento vare por el hecho de la puesta en servicio
del sistema elctrico (ver tabla 6).
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOMtodo Momenco Se trata de una
metodologa formulada por la compaa consultora canadiense Monenco
(Montreal Engineering Company), vlida para localidades de menos de
20 000 habitantes. La metodologa comprende el anlisis de los
siguientes rubros: Proyeccin de la poblacin Proyeccin del nmero de
viviendas Proyeccin del nmero de abonados domsticos Proyeccin de
los consumos de energa unitario y neto en el sector domstico
Proyeccin del consumo de energa en el sector comercial Proyeccin
del consumo de energa en el sector alumbrado pblico Proyeccin del
consumo de energa en el sector industrial Proyeccin del consumo de
energa de cargas especiales Proyeccin del consumo neto total
Proyeccin de la mxima demanda Cada rubro contiene parmetros o
tablas para la obtencin de valores numricos a cada proyeccin.
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAO. Curva de carga Tambin se tiene
presente la curva de carga, que representa el comportamiento de la
demanda del sistema y est sujeta normalmente a fluctuaciones
peridicas y cambios tendenciales. En el caso de las fluctuaciones
peridicas, pueden ser de mayor importancia las variaciones
originales en las horas del da (maana, tarde y noche), de la semana
o fluctuaciones estacionales. La causa de cambios tendenciales
puede ser: Sustitucin de otras fuentes de energa por la corriente
elctrica Creciente mecanizacin en el sector productivo (si lo
tuvieran) Creciente tecnificacin en los hogares ESTRUCTURAS
HIDRAULICASUPAOEl comportamiento del sector rural est definido por
las costumbres de sus habitantes y el ritmo de vida que ellos
llevan, por lo que se puede esperar una curva de carga tpica
durante todo el proyecto. En base a una planilla de carga diaria y
estableciendo el tiempo de utilizacin de energa durante el da en
cada categora, se tienen curvas de demanda diarias. Solapando las
diferentes curvas, se determina la demanda total del sistema. 32 /
Evaluacin de la demanda, recursos hdricos, diseo e instalacin de
microcentrales hidroelctricas De esta manera se determinan las
situaciones de mayor simultaneidad posible, a fin de obtener una
curva que exija la mayor potencia al sistema y que se deba adoptar
como representativa. A partir de esta, se proceder a proyectar la
curva de carga para cada quinquenio y de esta manera tener una
visin ms clara del comportamiento de la demanda.
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOMETODOS DE OPERACIN DE UN CONTROLADOR
Mtodo de carga instantnea Mtodo de la demanda acumulada Proyeccin
de la curva de demanda
ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOLa potencia de demanda se mide
continuamente y se compara con el punto de referencia Se recomienda
en instalaciones con rgimen de operacin continuaEl nivel de
operacin normal est muy cerca del punto de referencia superior
preseleccionadoDesventaja: cada vez que entra alguna nueva carga,
el controlador acta poniendo fuera alguna otra carga.
METODO DE CARGA INSTANTANEA ESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOEst
basada en la relacin de la demanda acumulada y los limites de alta
y baja demanda permisible Por lo tanto las lneas de referencia
(superior o inferior) no son horizontales sino inclinadas
METODO DE DEMANDA ACUMULADAESTRUCTURAS HIDRAULICASUPAOPrediccin
del valor de la demanda en un tiempo t+1 de manera que el
controlado se anticipa al momento de rebasar el punto de
referenciaAl tomar acciones anticipadas, se asegura prcticamente
que en ningn momento se rebase el lmite superior de referenciaSe
recomienda en instalaciones donde las caractersticas del proceso
presentan variaciones continuas en el nivel de la demanda
METODO DE DEMANDA ACUMULADAEstudio de la demanda de una
ciudad
Hoja1
aoPoblacionRR Prom20016300.0484.61%20026600.045T
20036900.0581520047300.04020057590.040Pob20067890.035203320078170.04020088500.04820098910.04720109330.04820119780.057Potencia
hab+20121034180400080200081.652033
Potencia para el pueblo81.65kW
