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RED LATINOAMERICANA DE MICRO HIDROENERGÍA

Estimados lectores:

Nos volvemos a encontrar a través de laspáginas de HIDRORED; escenario que nosha servido para intercambiar diversas ex-periencias en el campo de la microhidroenergía; y precisamente para prose-guir con esta sana y productiva costum-bre, hemos incluido en este número unartículo sobre Turbinas de Río: Una Alter-nativa Energética para la Amazonía, el mis-mo que hace referencia a la tecnología de-sarrollada por el investigador británicoPeter Garman junto a ITDG,promocionando la utilización de la fuerzade la corriente de los ríos a través de lallamada Turbina Garman.

Y como de las experiencias se aprende,hemos considerado conveniente compar-tir con ustedes el desarrollo de las activi-dades durante la puesta en funcionamien-to de la MCH Pallaco en Chile, cuyo nom-bre fue tomado del de la comunidad indí-gena donde se levanta.

Debido a la extrema condición de aisla-miento y lejanía a la red eléctrica conven-cional, era imposible dotarla de energíapor lo que, como resultado de diversasevaluaciones, se pudo determinar que elrecurso hídrico se constituía en una fuen-te potencial de energía renovable.

Finalmente, esperamos que disfruten dela información proporcionada sobre el re-gulador de frecuencia inteligente paramicro centrales hidraúlicas, que no es sinoun dispositivo electrónicomicrocontrolado destinado a regular la fre-cuencia por absorción de carga; sistemade bajo costo y mantenimiento, de altaconfiabilidad y además, de gran versatili-dad.

HIDRORED los invita a seguirintercambiando experiencias, por lo queesperamos seguir contando con sus genti-les contribuciones, y como no, con suamable preferencia.

El Comité Editorial

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2/2002ISSN 0935 - 0578

HIDR RED

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RESUMEN

El presente artículo describe undispositivo electrónico microcontroladodestinado a regular la frecuencia porabsorción de carga en microcentraleshidráulicas. El regulador de frecuenciaelectrónico basa su funcionamiento en elmicrocontrolador 68HC11 de Motorola,el cual mide la frecuencia de línea yadecúa el valor de la carga secundaria(resistencias) para mantener la frecuenciaconstante. Es posible programar diferentesparámetros del regulador en función delcomportamiento global del sistemagenerador e incorporar dispositivosauxiliares (indicadores, instrumentos demedición, alarmas). Las principalesventajas de este sistema de regulación sonsu bajo costo y mantenimiento, altaconfiabilidad y gran versatilidad.

INTRODUCCIÓN

Un microaprovechamiento es la formamás adecuada tecnológicamente paraproducir energía eléctrica en áreasaisladas donde se hallen recursoshidráulicos disponibles. Sus ventajas másimportantes son:

- El impacto ambiental es mínimo.- Poseen muy bajos costos de operación.- Tienen un buen retorno de las inversio-

nes.- Han sido experimentados y ensayados

por décadas.- No existe la necesidad de transporte y

uso de combustibles fósiles.- Proveen oportunidades para la indus-

tria local.

En el marco donde resulta atractiva laimplementación de microcentrales, elcosto de capital es una limitación severa yla confiabilidad, mantenimiento ysimplicidad de operación son de extremaimportancia. El costo de capital de lainstalación debe mantenerse en un niveltal que el costo final de la energía seacomparable (y preferentemente menor)que las alternativas más inmediatas, quenormalmente serían la extensión de lalínea o un generador diesel.

El regulador de frecuencia es un compo-nente básico de cualquier sistema de ge-neración de energía eléctrica por lo quesus características (costo, confiabilidad,mantenimiento, simplicidad) deben amol-

Regulador de frecuencia inteligente paramicrocentrales hidráulicasJosé Mare, Leonardo Odello

darse a las del sistema generador en suconjunto.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

La regulación de la Central Generado-ra es fundamental en un Sistema de Po-tencia para asegurar la continuidad delservicio y la calidad de los parámetrosfundamentales, frecuencia y tensión. Loanterior adquiere relevancia al tratarsede generadores hidráulicos ubicados enpequeños flujos de agua o microcentra-les, donde se manifiestan variaciones decaudal y de carga importantes que ha-cen necesaria la regulación de los pará-metros mencionados mediante sistemasde bajo costo, rápida respuesta y granconfiabilidad.

Se distinguen dos tipos de regulaciónpara turbinas hidráulicas:

a) Regulación de velocidad a caudal varia-ble. En este tipo de regulación, la poten-cia generada está definida exclusiva-mente por el consumo, esto es:

Potencia Generada = PotenciaConsumida (1)

Este tipo de regulación se utiliza tantoen grandes como en pequeñas máquinas,y consiste en adecuar la potenciagenerada a la potencia consumidavariando el flujo de agua que ingresa a laturbina.

b) Regulación a caudal constante. Estetipo de regulación se realiza mantenien-do el caudal constante y modificandoel valor de carga secundaria necesariapara que la potencia que ésta disipa,junto con la potencia consumida, seaigual a la potencia generada.

Potencia Generada = PotenciaConsumida + Potencia disipada en la

Carga Secundaria (2)

Este principio se aplica a máquinaspequeñas, donde la potencia generada(potencia nominal de la máquina odefinida por el caudal disponible)mantiene su relación con la carga segúnla expresión anterior. Es decir, unaumento de la potencia consumida por lacarga primaria se traduce en unadisminución de la potencia disipada porla carga secundaria y viceversa.

Los métodos más difundidos pararealizar este tipo de regulación son:

- Absorción de carga mediante resisten-cias eléctricas.

- Absorción de carga por freno deFoucault.

El regulador de frecuencia que sedescribe a continuación se basa en elprincipio de absorción de carga medianteresistencias eléctricas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

La variación de velocidad del generadorse manifiesta en la frecuencia de la ondade tensión a través de la conocidarelación:

p

fn .60= (3)

donde n = vueltas [r.p.m] f = frecuencia [Hz] p = pares de polos

El regulador de frecuencia tratado aquíes un dispositivo electrónico que controlala velocidad de la turbina sobre la base dela siguiente premisa:

«La variación de velocidad de la turbinaes compensada por la conexión odesconexión de carga secundaria(resistencias eléctricas) en forma decontrol integral por pasos relacionadoscon la variación de velocidad».

En la Figura 1 se ilustra de manerasimple el principio de funcionamiento delregulador de frecuencia a caudalconstante. Como puede apreciarse,cualquier modificación en la cargaprimaria o en la carga hidráulica setraduce en una variación de la velocidadde la máquina. Es aquí donde actúa elsistema regulador, conectando cargasecundaria si la frecuencia se encuentradebajo del límite inferior establecido (porejemplo 49.5 Hz), o disminuyendo elvalor de ésta si la frecuencia excedió ellímite superior programado (por ejemplo50.5 Hz). Si el valor de la frecuencia seencuentra dentro del rango mencionado,no se modifica la cantidad de cargasecundaria conectada al sistema. Todasestas acciones tienen como objetivo

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mantener la velocidad de la máquina ensu valor nominal y corregir las posiblesvariaciones en la frecuencia de la línea.

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

El HardwareEl dispositivo está compuesto prin-

cipalmente por los s iguientes ele-mentos:

- Microcontrolador- Placa de Potencia y Señal- Interfaz de Visualización y Control- Dispositivos Auxiliares- Cargas Secundarias (Resistencias)

El esquema que se presenta acontinuación ilustra la forma en que sehallan conectadas las distintas partes delsistema.

El MicrocontroladorEl microcontrolador es el componente

más importante de todo el dispositivoregulador. Su función primordial es la demedir en forma permanente la frecuenciade la tensión generada y administrar lascargas secundarias de manera tal que esposible mantener la frecuencia dentro deun rango preestablecido.

El microcontrolador utilizado es elMC68HC711E9, cuyas característicasprincipales son:

- Microcontrolador de 8 bits.- Tecnología HCMOS (CMOS de Alta

Densidad).- Memoria RAM, EEPROM y EPROM.- Watchdog Timer.- Conversor A/D.- Bajo Costo.- Bajo Consumo.

Placa de Potencia y SeñalUna plaqueta de circuito impreso aloja

un único circuito en el que se distinguentres partes:

- Alimentación. Se adecúa la tensión ge-nerada para proveer de tensión conti-nua a todos los componentes del regu-lador.

- Señal. Un circuito detector de cruce porcero genera un tren de pulsos angostosde frecuencia doble que la frecuenciade la señal que se intenta medir. Estospulsos tienen una amplitud de 5V e in-gresan al microcontrolador para queéste determine el valor de la frecuenciade la señal original.

- Potencia. Cuando el algoritmo imple-mentado en el microcontrolador consi-dera necesario conectar o desconectarcarga secundaria para mantener la fre-cuencia dentro de los límites requeri-dos, coloca en una o varias salidas unnivel de tensión alto (5V) o bajo (0V)para cumplir con este propósito. La pla-ca posee tantas entradas (para el con-trol de potencia) como resistencias decarga secundaria se estén utilizando.Un nivel de tensión alto en una de estasentradas dispara, a través de un circuitooptoacoplado, un interruptor estático(Triac) que conecta la carga deseada.Los optoacopladores (optotriac´s) aís-lan eléctricamente los circuitos de con-trol y potencia y, además, están provis-tos de llaves de cruce por cero para evi-tar la aparición de radio frecuencias enla línea.

Interfaz de Visualización y ControlLa interfaz de usuario del regulador de

frecuencia está integrada por un indicadorintermitente de funcionamiento, cuatroindicadores luminosos de alarmas, tresteclas multifunción y un displayinteligente de cristal líquido (LCD).

La gran capacidad de presentarinformación que posee el displayinteligente permite simplificar el diseño yla operación de esta interfaz, la cual poseesólo tres pulsadores multifunción parallevar a cabo la programación de diversosparámetros y la selección de lainformación a ser visualizada.

Dispositivos AuxiliaresLos dispositivos auxiliares que el

regulador de frecuencia permiteincorporar son: indicadores luminosos oseñales audibles (alarmas), instrumentosde medición del tipo 4-20 mA o 0-5 V(tensión, velocidad, temperatura, nivelesde líquido, etc.).

Carga SecundariaLa carga secundaria está integrada

por un banco de resistencias diseña-

Figura 2. Diagrama en bloques del Sistema Regulador

Figura 1. Esquema del Principio de Funcionamiento

Velocidad Nominal

Variación de Carga Primaria Variación de Carga Hidráulica

Variación de Velocidad

REGULACIÓN

Variación de Carga Secundaria

Velocidad Nominal

Variación de Carga Primaria Variación de Carga Hidráulica

Variación de Velocidad

REGULACIÓN

Variación de Carga Secundaria

Generador

Carga Primaria Carga Secundaria

Microcontrolador 68HC11

Interfaz de Visualizacióny Control

Dispositivos Auxiliares

Placa de Potencia y Señal

Generador

Carga Primaria Carga Secundaria

Microcontrolador 68HC11

Interfaz de Visualizacióny Control

Dispositivos Auxiliares

Placa de Potencia y Señal

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das individualmente para disipar unvalor distinto de potencia (en aire oagua). La potencia disipada por cadaresistencia es tal que, cuando se co-nectan todas ellas, se disipa una po-tencia cercana a la potencia nominaldel sistema generador. Las distintascombinaciones de resistencias confor-man los pasos posibles de potencia se-cundaria a conectar o desconectar.Para una potencia nominal de 2 kW yun número de 16 pasos, por ejemplo,se utiliza un banco de 4 resistencias(125, 250, 500 y 1000 W), las cualessumadas totalizan 1875 W.

El SoftwareEl software es un conjunto de instruc-

ciones que conforman la lógica necesa-ria para llevar a cabo todas las funcio-nes del dispositivo regulador. El micro-controlador se programa utilizando elLenguaje Assembler propio del mismo,conformado por alrededor de 90 ins-trucciones diferentes. El software que go-bierna el regulador consta de aproxima-damente 1000 líneas (2 kB).

El programa está integrado por unbloque principal donde se chequean lasentradas del microcontrolador y seinvocan diferentes subrutinas en funciónde los valores que éstas asumen.

Las subrutinas más importantes son:- Determinación del valor de frecuencia

de la onda de tensión generada.- Corrección de carga secundaria.- Modificación de parámetros del siste-

ma.- Diagnóstico del sistema.- Lectura de Entradas Analógicas.- Comunicación con PC a través de inter-

faz RS-232

Además del bloque de programa prin-cipal y las subrutinas, se emplea la fun-ción TOI (Timer Overflow Interrupt) delmicrocontrolador. Esta función interrum-pe periódicamente la ejecución normaldel programa para llevar a cabo un con-junto de instrucciones, entre las que seencuentra la lectura de las entradas ana-lógicas.

Síntesis del Bloque Principal del Progra-ma

Las operaciones que realiza el reguladorde frecuencia son esencialmente tres:

1. Detección de pulsos. La detección depulsos se realiza mediante la funciónInput Capture del microcontrolador.Esta función setea un bit cada vez quese detecta el flanco de un pulso (as-cendente, descendente o ambos, se-gún se configuren los registros de lafunción) en una de las entradas del mi-

crocontralodor. La presencia de pulsosse advierte leyendo el contenido deese bit.

2. Determinación de la frecuencia de lospulsos. Con el temporizador de carreralibre (free-running counter) se mide elperiodo entre los flancos ascendentesde los pulsos generados por el detectorde cruce por cero. El periodo, calcula-do como la diferencia entre las dos lec-turas del contador del temporizador,queda expresado en números de ciclosde máquina del microcontrolador y lue-go se realiza una conversión a frecuen-cia [Hz].

3. Corrección de la carga secundaria enfunción de la frecuencia determinada.La frecuencia medida se compara conuna frecuencia de referencia, presen-tándose tres posibles casos:

a) Frecuencia de Línea < Frecuenciade Referencia Mínima: se disminuyela cantidad de carga secundaria co-nectada para acelerar la máquina.

b) Frecuencia de Línea > Frecuenciade Referencia Máxima: se aumentala cantidad de carga secundariapara disminuir la velocidad de lamáquina.

c) Si la Frecuencia de Línea se en-cuentra entre los valores de Fre-cuencia de Referencia Máximo yMínimo, la carga secundaria no semodifica.

A estas tres funciones básicas seagregan otras asociadas a la operaciónde la interfaz de usuario, tales como elmanejo de los pulsadores y el display decristal líquido. Además, se realiza lacomunicación permanente con la PC a

través del puerto serie. Esta última estádestinada al almacenamiento de losdatos adquiridos por el sistema enplanillas de cálculo de Excel, lo cual sehace de manera automática medianteuna aplicación desarrollada en VisualBasic.

El diagrama de flujo al pie de página dauna visión más detallada del software.

Protección del SoftwareUn regulador de frecuencia aplicable a

microcentrales hidráulicas debe diseñarsepara ser instalado en lugares aislados enlos que los usuarios, en general, noposeen conocimientos para detectar ocorregir desperfectos del dispositivo. Porlo tanto, el sistema debe contar conautonomía suficiente como parafuncionar correctamente durante tiemposprolongados, prescindiendo de laintervención de personal capacitado.

A este respecto, el regulador cuenta conuna protección contra fallas queocurrieran durante la ejecución delsoftware, la cual se realiza mediante lafunción Computer Operating Properly(COP) watchdog system que incluye elmicrocontrolador y que reinicia elprograma - en caso de una eventual falla -a partir de una posición predeterminadapor el programador, recuperando losdatos válidos que le permitan seguirejecutando instrucciones.

Por otra parte, el microcontroladoralmacena todos aquellos datos queresultan importantes para el correctofuncionamiento del regulador defrecuencia en posiciones de memoriaEEPROM (no volátil). De este modo, unainterrupción momentánea o prolongadaen el suministro de energía eléctrica de

Detección de Pulsos

Determinaciónde Frecuencia

Lectura de Entradas

Analógicas

Envío de Datos a PC

Activación deAlarmas

Actualización de Datos en

Display LCD

Inicio

Correcciónde Carga

Secundaria

Modificación de Parámetros

Selección de Parámetrosa Visualizar

Figura 3. Diagrama de flujo sintético del software

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alimentación no se traduce en trastornosfuturos en la configuración del sistema deregulación.

Visualización, Control y DiagnósticoVarias partes del software están

encargadas de responder a los comandosque el usuario ingresa a través de lainterfaz que se provee a tal fin y a mostrarinformación en el display inteligente.

En lo que respecta a las alarmas, laprimera condición de alarma se presentacuando la frecuencia de la tensióngenerada excede el límite superior de labanda muerta (banda de no-regulación) yya ha sido conectada toda la cargasecundaria. La segunda condición dealarma se da cuando la frecuencia esmenor que el límite inferior de la bandamuerta y ya se ha desconectado toda lacarga secundaria. En cuanto a las dosalarmas restantes, pueden configurarsecomo alarmas de máximo o de mínimo (eincluso desactivarse), y responden al valorpresente en dos de las entradasanalógicas.

Las tres teclas multifunción permiten,como ya se mencionó, modificar o

visualizar distintos parámetros paraadecuar el funcionamiento del dispositivoregulador a muy variados requisitos. Losparámetros configurables del sistema son:

- Banda Muerta (0.2 Hz a 9.8 Hz alrede-dor del valor de la Frecuencia de Refe-rencia de 50 Hz).

- Pasos de Carga Secundaria (1, 2, 4, 8,16 ó 32 pasos).

- Velocidad de Respuesta (1 a 99 ciclos).La modificación de este valor evita osci-laciones del sistema y permite lograr es-tabilidad en la regulación.

Los datos que pueden visualizarse en eldisplay inteligente son: el valor defrecuencia de la tensión generada, elporcentaje de carga secundaria conectaday los valores de las entradas analógicas (0a 100 %). Además, puede accederse aotros valores almacenados en memoriacon el fin de realizar un diagnósticoacerca de la existencia o no de fallas en elgenerador y/o en el regulador, resultandoesta prestación de vital importancia enaquellos casos en los que el control de losequipos por parte de personal de

mantenimiento no puede ser realizadofrecuentemente.

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Seis equipos han sido fabricados hastael momento; cinco de ellos correspon-den a un primer prototipo y fueron cons-truidos a comienzos del año 1998; elsexto dispositivo pertenece a un segundodesarrollo, aún no finalizado.

Uno de los primeros reguladores seencuentra funcionando desde hace másde dos años sin que se hayan presentadoanomalías. El dispositivo regula lafrecuencia de una microcentral hidráulicade 2 kW que abastece de energía eléctricaa la Escuela N° 252 ubicada en el parajePaimún, en la cordillera neuquina.

El último prototipo incluye mejorassignificativas con respecto a sus prede-cesores. Estas mejoras apuntan al redise-ño de la interfaz de Visualización y Con-trol, la optimización del software, la in-corporación de protecciones eléctricasdentro del equipo, la comunicación delregulador con una PC, etc. Además detodo lo anterior, se pretende llevar a

Foto 1 y 2: Regulador de frecuencia inteligente para microcentrales hidraúlicas y su puesta en funcionamiento.

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Electrificación rural utilizando energíarenovable, microcentral hidroeléctrica dePallaco, ChileLuis Costa Villegas

cabo diferentes pruebas sobre este equi-po para evaluar su perfomance en dife-rentes condiciones de funcionamiento yno sólo de forma cualitativa, como sehabía hecho hasta el momento. Paraello se lo someterá a condiciones realesde funcionamiento en un banco depruebas del Laboratorio de Ensayos Hi-dráulicos de esta Facultad. Es nuestroobjetivo presentar la evaluación mencio-nada en el presente congreso.

CONCLUSIONES

Gracias a la tecnología desarrollada eneste microcontrolador, las operacionesque ejecuta el regulador de frecuenciapueden ser modificadas y adecuadas adistintos requerimientos de diseño. Estosrequerimientos, que pueden provenirtanto del cliente (indicaciones, medicio-nes, condiciones de alarma, etc.) comodel sistema generador (potencia instala-da, pasos de carga secundaria, rango defrecuencia, etc.) pueden implementarsesin que ello ocasione mayores inconve-

nientes en el desarrollo del software yhardware necesarios. Todo esto le otorgaal regulador de frecuencia inteligente unaconsiderable versatilidad que redundaen una mayor utilidad ante las necesida-des de cada usuario (o sistema) y un bajocosto a la hora de llevar a cabo tales mo-dificaciones.

El regulador de frecuencia por absor-ción de carga simplifica el diseño mecá-nico de la turbina, evita el golpe de arie-te, no necesita volante de inercia y poseeuna alta velocidad de respuesta. Su bajocosto, mínimo mantenimiento y alta con-fiabilidad lo hacen el dispositivo idealdesde el punto de vista tecnológico parala regulación de frecuencia en microcen-trales hidráulicas.

REFERENCIAS

1. Marchegiani A. (1998), «Los pequeñosaprovechamientos hidroeléctricos», La-boratorio de Mediciones Hidráulicas(LA.M.HI.) - Departamento de Mecánica- Facultad de Ingeniería - Universidad

Nacional del Comahue.2. Motorola (1996), MC68HC11 Referen-

ce Manual.3. Quazza G., «Función de la regulación

de centrales en la operación del siste-ma», Ricerca di Automatica - Milán - Ita-lia.

4. Quiroga J., Fernández R., Monte G., Ri-vera C., Tissier C. (1996) «Regulaciónde velocidad por absorción de cargapara microcentales hidráulicas», 19naReunión de Trabajo ASADES (Asocia-ción Argentina de Energía Solar).

5. Roland R., Noviembre (1986) «Machi-nery and equipment for micro hydroplants», Water Power and Damp Cons-truction.

Mayores informes:José Mare, Leonardo OdelloCoordinación: Ing. Juan Jorge QuirogaDepartamento de Electrotecnia -Facultad de Ingeniería - UniversidadNacional del ComahueBuenos Aires 1400 - (8300) Neuquén -ArgentinaE-mail: jquiroga@uncoma.edu.ar

Pallaco es una comunidad indígena con87 habitantes ubicada en la ribera sur delLago Lleu, comuna de Tirua, a 230kilómetros de Concepción, capital de laVIII Región del Bio Bio. Cuyo terreno de20 hectáreas se haya rodeado de prediosde explotación forestal como el pinoinsigne y eucalipto.

Debido a esta condición de aislamientoy lejanía de la red eléctrica convencional,la única opción posible para dotar deenergía a la comunidad era contar conalgún sistema de generación in situ queutilizara una tecnología renovable. Ygracias a las evaluaciones realizadas sepudo determinar que el recurso hídricopresentaba el mejor potencial deutilización.

El objetivo principal al cual se apuntabaera promover el desarrollo de laComunidad Indígena de Pallaco, a travésde la instalación de una microcentralhidroeléctrica de 15 KW, que abastezcade electricidad a la totalidad de loshogares y permita el desarrollo deactividades productivas, como lainstalación de cultivos en invernadero y

talleres comunitarios relacionados conactividades propias de la cultura mapucheu otros, utilizando para este fin las horasde baja demanda de energía eléctrica.

Es así que se consiguió financiar elproyecto íntegramente por el Gobierno deJapón, dentro del marco del tratado decooperación entre las economías de Asiay el Pacífico (APEC), el mismo quepersigue como fin acelerar el proceso deelectrificación rural en los paísesasociados a dicho tratado, uno de susmiembros es Chile. La donación, deUS$101.467 para este proyecto, se hizoefectiva a través de la División de Energíadel Programa de las Naciones Unidaspara el Desarrollo (PNUD).

CONTEXTO, ACTORES YESTRATEGIA

La Comunidad Indígena de Pallaco esuna de las veintidos comunidades ma-puches existentes en la Comuna de Ti-rua. En estas comunidades los nivelesde analfabetismo, principalmente adul-to, alcanzan a un 19.4% y los niveles de

pobreza del 47.5% superan con crecesla media nacional de un 26%. Por otrolado, la zona de emplazamiento del pro-yecto se encuentra en un área de con-flicto histórico entre el pueblo Mapuchey el Estado chileno, debido al procesode reivindicación de tierras que llevanadelante las comunidades indígenas delsur de Chile. Todo lo mencionado ante-riormente, aunado al gran índice de ru-ralidad existente (más del 65% de la po-blación comunal), dificultan la imple-mentación de cualquier tipo de proyec-to, por lo que se hace necesario y rele-vante el desarrollo de estrategias partici-pativas, que permitan asegurar el cum-plimiento de los objetivos, diseñando,planificando, implementando y ejecu-tando el proyecto, desde el interior de lacomunidad beneficiada.

Para lograrlo se aprovechó al máximo elnivel de organización existente en lacomunidad, el estrecho lazo con laMunicipalidad de Tirua, y la garantía queles brinda el trabajo con una organizaciónneutra como las Naciones Unidascomprometida con la reivindicación de

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los derechos de los pueblos indígenas.Este contexto permitió organizar el trabajoy definir los roles particulares de cadaactor involucrado en el proyecto. Estosroles se describen a continuación:

1. La Comunidad constituida legalmentecomo Comunidad Indígena de Pallaco,personería jurídica N° 35, debería cola-borar en todas las fases del proyectoaportando con mano de obra, y capaci-tándose en la operación, mantenimien-to y administración de la microcentral.

2. La Municipalidad de Tirua sería el enla-ce entre la comunidad indígena y el res-to de los actores involucrados, princi-palmente en la relación con los contra-tistas encargados de la ejecución de lasobras. Además, deberían mantener unrol relevante desde el inicio de la opera-ción de la microcentral, apoyando per-manentemente a la comunidad en ma-terias técnicas y administrativas.

3. La Secretaría Regional de Planificacióny Coordinación (SERPLAC), junto con laComisión Nacional de Energía (CNE),serían las encargadas de proporcionarla asistencia y supervisión técnica a loscontratos desarrollados durante la eje-cución del proyecto.

4. El Programa de las Naciones Unidaspara el Desarrollo (PNUD), realizaría elseguimiento, evaluación y coordina-ción general de todas las actividadesdel proyecto. Además, dado su rol deagencia de implementación se encarga-ría de la administración operativa y fi-nanciera del proyecto, subcontratandolos servicios, obras e insumos necesa-rios para la ejecución.

ACTIVIDADES, RESULTADOS EIMPACTOS

Una vez que el proyecto estuvooperativo, se necesitaron 24 meses parasu ejecución. Las distintas etapasdefinidas en el plan de trabajo, así comosus alcances se describen a continuación.

La construcción de la Microcentral co-mienza

Tanto el desarrollo de la ingenieríanecesaria como la ejecución de las obrasfueron considerados inicialmente comoprincipales actividades del proyecto, lasmismas que estaban destinadas a lograr laelectrificación de la localidad de Pallaco.Como resultado de las actividadesanteriores, desde el 2 de julio del 2001 laComunidad Indígena de Pallaco cuentacon energía eléctrica, entregandosuministro eléctrico a la totalidad de loshogares de la localidad (17), una sedecomunitaria, la escuela, y un centro decocinería. Además, la capacidad de

generación eléctrica de la microcentral,también posibilita el desarrollo deactividades de tipo productivo. Algunasde las actividades específicas e hitos deeste proceso se describen a continuación.

Desarrollando el estudio de factibilidadtécnica del proyecto

El estudio de ingeniería del proyectose desarrolló a través de un proceso delicitación privado. Principalmente seabordaron dos aspectos, el primero erareferente a un estudio hidrológico, queasegurara la existencia del recurso hí-drico y de un caudal mínimo para lageneración durante los 12 meses delaño, y el segundo, el desarrollo de laingeniería básica y de detalle para eje-cutar el proyecto. Paralelamente, unavez dimensionado el recurso, se asegu-ró el caudal de generación solicitandolos derechos de aprovechamiento deaguas de uso consultivo a nombre de laComunidad Indígena, los que permitenel uso permanente y continuo del re-curso, en este caso, para la generaciónde energía.

Manos a la obraLas obras para la construcción de la mi-

crocentral se dividieron en dos: las de ge-neración de energía y las de distribución(redes eléctricas e instalaciones interio-res). Para su ejecución fueron contrata-das dos empresas a través de un procesode licitación desarrollado por el PNUD yla CNE. En ambos casos, la CNE realizólas inspecciones técnicas y visó los esta-dos de pago respectivos. Por otro lado,una vez definido el equipamiento elec-tromecánico, el PNUD realizó la adquisi-ción y despacho los equipos a la locali-dad para su instalación.

La comunidad también participaLa participación de la comunidad fue

fundamental en todas las etapas delproyecto, siendo involucrada incluso enlas etapas de diseño, control y monitoreo.Esta participación comunitaria se diosobre la base del desarrollo de un dialogolibre y abierto, y de una interacción y

relación permanente entre todos losbeneficiarios con la directiva de lacomunidad, y el resto de los actoresinvolucrados en el proyecto.

La comunidad también participó en laejecución de parte de las obras y en latoma de algunas decisiones estratégicaspara el éxito del proyecto. Para la tomade decisiones por parte de la comuni-dad, la estrategia fue ir entregando, a tra-vés del diálogo, todos los antecedentesde carácter técnico, administrativo y degestión necesarios. Para ello se realiza-ron talleres de planificación, con la parti-cipación conjunta de la Municipalidad,la Comisión Nacional de Energía y elPNUD, en reuniones informativas y deplanificación con todos los miembros dela comunidad. Algunos temas tratadosfueron la coordinación de los aportes enmano de obra, los plazos de los diversoscontratos realizados, entre otros. Comoresultado se logró una comunidad com-prometida y activa con los objetivos delproyecto.

Otra instancia de participación comu-nitaria, especialmente de la directiva,tuvo relación con el diálogo para defi-nir los estatutos administrativos que re-girán el proyecto. La participación detodos los actores involucrados en unaserie de talleres de trabajo desarrolla-dos (directiva de la comunidad, CNE,PNUD y Municipio) fue fundamental.Como resultado se generó el documen-to denominado: «Contrato de Suminis-tro de Energía Eléctrica, MicrocentralHidroeléctrica de Pallaco, Comuna deTirua», que rige todos los aspectos ad-ministrativos, operativos y técnicos delproyecto, y asigna responsabilidadesconcretas.

Los principales acuerdos sancionados,se relacionan con los siguientes temas:

I. ServicioLa Comunidad se compromete a ope-

rar y mantener el sistema de generaciónhidroeléctrico, es decir: obras civiles,equipos, líneas de distribución eléctrica,empalmes e instalaciones interiores, se-gún las condiciones técnicas exigidaspor la Superintendencia de Electricidady Combustibles (SEC), reglamentos deoperación y mantenimiento de la micro-central y normas de seguridad en el su-ministro eléctrico.

II. Operación y MantenimientoLa operación y mantenimiento del

sistema eléctrico de generación ydistribución de energía eléctrica es deexclusiva responsabilidad de LACOMUNIDAD. La instalación interior esde responsabilidad de cada USUARIO.

La operación y mantenimiento del

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sistema eléctrico serán efectuadas poroperadores pertenecientes a la localidadcontratados y supervisados por LACOMUNIDAD con cargo a la cuentabancaria de administración1, quienescontarán con el entrenamiento y losconocimientos de operación necesariospara efectuar todas las actividades demantenimiento y operaciones básicas dela microcentral2.

LA COMUNIDAD será responsable dela seguridad contra hurto, intromisiones yprevención de accidentes. Dejandoexpreso la prohibición total a losoperarios de laborar bajo el efecto delalcohol, sin perjuicio de las accioneslegales que correspondan y sancionesque la comunidad determine.

LA COMUNIDAD tendrá la responsa-bilidad de informar, cuando sea necesa-rio, de las suspensiones temporales delservicio eléctrico en alguna parte o de latotalidad de la red para efectuar el man-tenimiento, reparación, ampliación, co-nexiones de nuevos clientes o mejorade las mismas, deberá ser previamenteprogramada e informada a los USUA-RIOS afectados con al menos 24 horasde anticipación. Estas suspensiones de-berán ser efectuadas, siempre que ellosea posible, en los días y horas que pro-voquen menos efecto sobre los serviciosde los USUARIOS.

LA COMUNIDAD se reserva el derechode limitar y/o suspender los consumoseléctricos de los USUARIOS que norespeten las cláusulas del contrato, encuanto a potencia, o energía eléctrica, oen cuanto al oportuno pago del valor detarifa correspondiente, asimismo laincorporación de un nuevo usuario seráconsiderada en asamblea de lacomunidad previo análisis técnicoexhaustivo.

En caso de no pago del servicio, laMUNICIPALIDAD podrá cortar el su-ministro de energía, no antes de trans-curridos dos meses impagos, aplican-do una multa de US$ 0,77 por cadames de retraso. Una vez cancelada ladeuda, la MUNICIPALIDAD contarácon 3 días hábiles para restablecer elservicio.

LA COMUNIDAD deberá mantenerun libro de anotaciones y reclamos en

la casa de máquinas del operador paraque el USUARIO notifique cualquierdesperfecto que afecta su servicio eléc-trico, como también a quienes se les hainterrumpido el servicio eléctrico.Cuando el desperfecto se solucione y/ola reconexión al sistema del USUARIOdesconectado se efectúe, deberá que-dar consignado en el libro.

Será de absoluta responsabilidad deLA COMUNIDAD todos los costos oca-sionados por el mantenimiento y/o re-paración de desperfectos que se pro-duzcan en el sistema cualquiera sea lacausa. La COMUNIDAD deberá tomartodos los resguardos necesarios paraevitar daños a las instalaciones a conse-cuencia de caídas de árboles, lluvias,avenidas, etc.

En caso de que los sellos de seguridadde las instalaciones sean violados porparte del USUARIO con resultado dedaño o deterioro, todos los gastosasociados a la reparación de losdesperfectos serán a costo del USUARIO.

III. AdministraciónLa administración de los fondos obte-

nidos por concepto de tarifas, multas, in-gresos para reparación y otros aportespara la operación y mantenimiento ade-cuado de la microcentral hidroeléctricay líneas eléctricas serán de responsabili-dad de la MUNICIPALIDAD en conjuntocon los representantes de la COMUNI-DAD, quienes recibirán el nombre deConsejo de Administración.

Para efectos de administrar adecuada-mente los recursos financieros recauda-dos por la operación del sistema eléctri-co, LA MUNICIPALIDAD y un represen-tante de LA COMUNIDAD abrirán ymantendrán una cuenta de ahorro ban-caria bipersonal donde se realicen losingresos y egresos para el mantenimien-to y operación del sistema eléctrico.

La notificación de consumo de energíaeléctrica y cuentas por pagar se efectuaráel primer día lunes de cada mes a todosLOS USUARIOS mediante boletas depago. LA COMUNIDAD, mediante eloperador tendrá la responsabilidad deefectuar la lectura de registros de cadames. LA MUNICIPALIDAD, tendrá laresponsabilidad de realizar los cobros por

el suministro mediante recaudación en eltercer lunes de cada mes en un lugarhabilitado de la localidad de Pallaco.

Las recaudaciones obtenidas seingresarán a la cuenta bancaria a mástardar dentro de la semana en que fueroncobradas. LA COMUNIDAD Y LAMUNICIPALIDAD deberán poseer unacopia del ingreso realizado en el banco.

LA COMUNIDAD deberá manteneractualizado un libro de contabilidad deregistros de ingresos y pagos de las re-caudaciones y sus respectivos docu-mentos que fundamentan el registro.(cobro de tarifas, pago de reparaciones,asistencias técnicas, etc.).

Estos fondos se utilizarán exclusiva-mente para financiar el mantenimientoy operación correcta de la microcentralhidroeléctrica, obras civiles y líneas dedistribución. Para el caso de las instala-ciones domiciliarias cada USUARIO de-berá cubrir los gastos de reparación ymantenimiento de los mismos.

IV. Fiscalización de la AdministraciónPara fiscalizar adecuadamente la

administración de los fondos, LACOMUNIDAD formará un comité defiscalización formado por el presidente dela Comunidad, quien presidirá estecomité, el secretario de LA COMUNIDADquien llevará actualizado el libro deregistros de ingresos y pagos y unrepresentante de LA MUNICIPALIDAD.

Este comité tendrá la responsabilidadde aprobar todos los egresos de lacuenta bancaria para gastos de mante-nimiento, compra de repuestos, pagode reparaciones, pago de asistenciastécnicas, etc.

LA MUNICIPALIDAD podrá recomen-dar a la COMUNIDAD, la asistencia téc-nica más adecuada para el correctomantenimiento del sistema.

Este comité tendrá la obligación deefectuar rendiciones de cuentas semes-trales a LA COMUNIDAD del uso delos fondos recaudados para el mante-nimiento y la operación del sistemaeléctrico.

V. Los precios de Suministro y Cláusulasde Reajustabilidad

Para financiar los costos de operación ymantenimiento del sistema, todos LOSUSUARIOS serán incluidos en unaestructura tarifaria que se comprometerána pagar, en consideración a lo indicadoen el punto segundo y de acuerdo a laTabla 1.

Los precios incluidos en el siguientecontrato se reajustará anualmente, elprimer día de cada año, de acuerdo conla variación que hubiese experimentadoel índice de precios al consumidor (IPC)

Tabla Nº 1 Estructura Tarifaria

Tarifas Límites de Potencia en vivienda Cargo Fijo Mensual Cargo variableKw US$/mes US$/kwh/mes

Básica 0 - 3,5 1,23 0,1

Especial 3,5 ó más 2,31 0,1

92002 HIDRORED

durante los 12 meses acumulados delúltimo reajuste.

LA MUNICIPALIDAD entregará unaboleta de pago mensual a cada USUARIOque efectúe su cancelación.

VI. Propiedad de las InstalacionesLas instalaciones que incluyen: obras

civiles de bocatoma, cámara de carga,tuberías de presión, casa de máquinas,equipamiento en la casa de máquinas,líneas de distribución eléctrica son depropiedad de LA COMUNIDAD, una vezentregado en Comodato dado por elRepresentante del Programa de lasNaciones Unidas para el Desarrollo(PNUD). La instalación interior y empalmeson de propiedad de cada USUARIO.

Los 6 puntos anteriores tratados formanparte del documento, «Contrato deSuministro de Energía Eléctrica,Microcentral Hidroeléctrica de Pallaco,Comuna de Tirua», que posee carácterlegal, y está firmado por el Alcalde de laMunicipalidad de Tirua, por el Presidentede la Comunidad Indígena, y por cadauno de los usuarios.

Siguiendo con el desarrollo de aspec-tos del proyecto asociados a la participa-ción de la comunidad, con un trabajomás dirigido a los grupos familiares, secapacitó a la comunidad en el manejoeficiente de esta nueva fuente de energía.Cabe señalar que el cambio experimenta-do por los miembros de la comunidad,entre el uso, principalmente de velas,lámparas a parafina y gas, pilas, etc. y laelectricidad es inmenso3. Por esta razón,y particularmente a través de visitas casaa casa, se detallaron y explicaron a las fa-milias los usos correctos de la energía,los beneficios de ésta asociados a las ac-tividades cotidianas de cada hogar, y lasproyecciones y potenciales nuevos usos

tanto en los hogares, como en el desarro-llo de otro tipo de actividades. En esta ta-rea se dio especial énfasis a la participa-ción de mujeres y niños, que en la prácti-ca son quienes más tiempo conviven conla energía domiciliaria.

Finalmente, como resultado de estasactividades y talleres, los miembros de laComunidad Indígena de Pallaco adqui-rieron los conocimientos necesarios paraimplementar un sistema de administra-ción comunitaria de la microcentral hi-droeléctrica, en términos de su opera-ción, mantenimiento y administracióndel suministro eléctrico.

MECANISMO DE EVALUACIÓN DELIMPACTO SOCIOCULTURAL YECONÓMICO DE ESTE TIPO DEPROYECTOS

Con el propósito de diseñar esquemasóptimos de administración y gestión deproyectos, y para definir alternativas dedesarrollo productivo que consideren lasposibilidades locales, sus formas de rela-ción y acceso a mercados, además delvalor agregado que tienen a partir decontar con abastecimiento eléctrico, elproyecto desarrolló un diagnóstico, se-guimiento y evaluación de los efectos dela electrificación en la comunidad indíge-na.

Para ello, por un lado, el PNUD y laCNE llevaron a cabo el seguimiento yevaluación de cada una de las activida-des del proyecto, con mediciones cuanti-tativas de sus resultados, y por otro, unaempresa consultora especializada y ex-terna al proyecto (URVE ConsultingGroup), diseñó un instrumento de diag-nóstico y evaluación para medir los efec-tos de la electrificación en la comunidadrural indígena.

Refiriéndonos a los efectos esperadospor la construcción de la microcentral enla comunidad, y definiendo como efectosa aquellos cambios que se producen unavez que las familias de la localidad yacuentan con la energía eléctrica, noencontramos de forma general con elmejoramiento de la calidad de vida.

Para realizar una medición de estosefectos se requiere de una evaluaciónprevia, de manera tal que se puedanidentificar las variables y/o indicadoressobre los cuales se prevé influir. Bajo estediseño y atendiendo a la ausencia de estaevaluación previa, se reconstruyó lasituación inicial de la comunidad, y apartir de un diagnóstico descriptivorealizado desde los sujetos, determinandoasí las expectativas de cambio en torno ala obtención de energía eléctrica.

El instrumento diseñado en este caso,tuvo entre sus objetivos particulares cuan-tificar los cambios en la calidad de vida dela comunidad Indígena de Pallaco, a partirde la obtención de energía eléctrica domi-ciliaria, objetivar dichos cambios respectode la obtención de energía eléctrica, y co-nocer los efectos no previstos productode la electrificación identificados por lacomunidad indígena de Pallaco.

En este apartado se describe lametodología utilizada en el diseño delinstrumento de evaluación, y no losresultados de su aplicación, ya que aún noha terminado el proceso de sistematizaciónde la información recopilada.

Indicadores de Impacto y Variables delInstrumento

Los indicadores definidos en laevaluación se dividen en:

� Aquellos que tienen un impacto directoasociado a la energización1. Horas de trabajo productivo (sea de

autoconsumo o de comercializa-ción), sean hombres o mujeres enedad productiva

2. Diversificación de las actividadesproductivas.

3. Horas de estudio por alumno.4. Rendimiento escolar.5. Consumo de energía eléctrica por

familias

� Aquellos que miden impactos que mo-difican la vida cotidiana de los habitan-tes de la comunidad:1. Consumo de Televisión.2. Consumo de Radio.3. Aumento de la actividad asociativa.4. Visualización de oportunidades la-

borales.5. Adquisición de electrodomésticos6. Migración.

10 2002 HIDRORED

Ahora bien, dada las característicaspropias de la comunidad, y los objetivosdefinidos en esta evaluación, sedeterminó medir las siguientes variables:

� Productividad: aumento de ingresos; di-versificación de actividades producti-vas; incorporación de herramientas omaquinarias.

� Rendimiento: número de horas de estu-dio; aumento en la calificación escolarde los niños.

� Mejoramiento de la calidad de vida: ac-ceso y uso de electrodomésticos.

� Cultura: cambios en los roles identifica-dos en la organización; mantenimientoy/o disminución de la lengua originaria;identificación de aspectos y/o cambiosen las mujeres.

� Migración: se considera que el accesoa la TV, podría implicar como efecto noprevisto la necesidad de migración.

Publico Objetivo y Características delInstrumento

Aunque el público objetivo es la totali-dad de la comunidad de Pallaco, las entre-vistas fueron realizadas a hombres y muje-res mayores de 16 años, por considerarque las personas a partir de esa edad estánen condiciones de entregar información yopiniones respecto a los temas abordadospor el instrumento, especialmente si consi-deramos que de acuerdo a las característi-cas sociales de la comunidad, las personasa partir de esa edad ya realizan actividadeslaborales y productivas remuneradas, noremuneradas, de autoconsumo, subsisten-cia y/o comercialización.

El instrumento contempla un conjuntode variables sociodemográficas que per-miten realizar los cruces y tabulacionesque sean posibles en el marco de la totali-dad de las otras variables consideradas,pudiendo comparar, por ejemplo deacuerdo al género y la edad, el mejora-miento de la calidad de vida. En todo casoantes de proceder a la construcción de loscruces entre variables que permiten am-pliar la capacidad descriptiva y compren-siva del estudio, se recomienda realizaruna descripción general univariada para,una vez establecido el comportamientode cada una de las variables, proceder arecategorizaciones y/o refundiciones entrevariables que se estime puedan potenciarla calidad de los cruces que se trabajen.

CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES

La ejecución de este proyecto, hapermitido que se aborden dos temáticascomplicadas en Chile. Primero lautilización exitosa de una energía

renovable en el ámbito de la electrificaciónrural, y en segundo lugar, la definición deun sistema de administración autónomodirigido por la comunidad local, más aúncuando se refiere a una comunidadindígena territorialmente ubicada en zonade conflicto.

A continuación van algunas recomen-daciones, que a nuestro juicio debenconsiderarse dentro de una estrategiaparticipativa de desarrollo:

1. El proyecto será más eficiente y lograrámejores resultados, aceptación y senti-do de pertenencia, si quienes lo imple-mentan, solicitan e involucran a los be-neficiarios en el diseño y la identifica-ción de las necesidades, capacidades,oportunidades y limitaciones localesfrente al proyecto.

2. Los aspectos fundamentales de diseñodel proyecto, su justificación, las metaspropuestas, objetivos y resultados espe-rados, deben ser comprendidos por to-dos los actores involucrados, incluyen-do a los donantes, instituciones asocia-das, grupos objetivo, y otros gruposque pudieran verse afectados por las in-tervenciones que el proyecto realice.

3. La participación de los actores, durantetodo el proceso de diseño y definiciónfinal del proyecto, ayuda a la consisten-cia global de éste, y facilita la identifica-ción de los participantes claves para laetapa de implementación.

En lo relacionado a la sostenibilidad delproyecto, ésta dependerá, en buenamedida, del éxito en la administración quetenga la comunidad. Para ello, se diseñó unesquema de administración (el queconsidera el pago de los usuarios por elservicio eléctrico), en conjunto con lamunicipalidad, la CNE y la comunidadindígena, que asegurará su sostenibilidaden el tiempo. Con la tarifa propuesta,además de cubrir los costos de operación ymantenimiento de la microcentral, los queincluyen un pequeño salario para eloperador, existe además un beneficio socialeconómico importante que da laposibilidad real de generar ahorros a lasfamilias en el gasto por concepto de energía.

Por otro lado, importante dentro del es-quema administrativo diseñado, funda-mental para la sostenibilidad operativa delproyecto de la administración, es la co-ad-ministración de la microcentral entre lacomunidad y el municipio.

Cabe señalar también que la princi-pal barrera que ha debido derribar elproyecto en su etapa de ejecución, tie-ne que ver con el proceso de interven-ción física de actores externos (contra-tistas) en la comunidad, los que en al-gunos casos no cumplieron con cier-

tos códigos propios de la cultura ma-puche, lo que significó un grado deconflicto que requirió de la interven-ción y coordinación de la Municipali-dad para interceder y generar acuer-dos entre la comunidad y los contratis-tas que ejecutaban las obras en la lo-calidad, para finalizar exitosamente lostrabajos.

Las posibilidades de replicar este pro-yecto a otras localidades son muchas siconsideramos la existencia de miles deviviendas que aún no cuentan con ener-gía en las zonas rurales de Chile, y quemuchas de éstas además correspondena comunidades indígenas. Pero sinduda, lo importante de este proyecto, esque el modelo de administración comu-nitario desarrollado, puede también re-plicarse en otro tipo de comunidades,asociaciones y organizaciones de usua-rios en general. Con este objetivo, la ofi-cina del PNUD de Chile, ya está traba-jando en el sector de Alto Bio Bio, en laOctava Región, cajón montañoso, habi-tado solamente por comunidades indí-genas, para lograr una opción de energi-zación con tecnologías limpias, que per-mita superar y mejorar la calidad devida a unas 500 familias.

Para finalizar, es importante destacarque la misión del Programa de las Na-ciones Unidas para el Desarrollo es ayu-dar a los países a conseguir un Desarro-llo Humano Sostenible. En ese marco,una de las vías es la protección y rege-neración del medio ambiente. Los vín-culos que este proyecto tiene con el de-sarrollo sostenible son claros, si enten-demos como energía sostenible la ener-gía producida y utilizada de forma quesustente el Desarrollo Humano en todassus dimensiones sociales, económicas ymedioambientales.

1 Ver detalle en apartado referido a la Ad-ministración2 Para ello, durante el período de marchablanca del proyecto, fue realizado un tallerde capacitación en la operación y manteni-miento de la microcentral, a 3 miembros dela comunidad, y en mantenimiento preventivoa personal técnico de la Municipalidad, quie-nes mantendrán directa supervisión sobre losoperadores locales.3 Las familias llevaban 35 años viviendo eneste sector rural aislado sin acceso a la elec-tricidad.

Mayores informes: Ingeniero LuisCosta VillegasÁrea Medio Ambiente, Grupo PolíticasPúblicasPrograma de las Naciones Unidas parael Desarrollo, ChileAv. Dag Hammarskjold 3241, Vitacura,Santiago de ChileE-mail: luis.costa@undp.org

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1. INTRODUCCIÓN

La idea de utilizar la �fuerza de lacorriente de los ríos� no es nueva,existen muchas propuestas de diseñode turbinas para aprovechar este re-curso a pequeña y gran escala1 . Sinembargo, en la realidad, poco se co-noce sobre experiencias de aplica-ción masiva, más allá de algunos mo-delos artesanales de aplicación muyrestringida (modelos ad-hoc paracada caso). La experiencia más desta-cable conocida por su largo esfuerzode desarrollo ha sido el caso de la tur-bina Garman, diseñada por el Británi-co Peter Garman, un investigadorquien inició en ITDG sus actividadesen el tema.

A inicios de los 80´s, la oficina deITDG en United Kingdom, realizó algu-nos trabajos sobre las turbinas de ríoutilizando un rotor de eje vertical tipoDarrieus. Un prototipo de 4m2 fue di-señado e instalado en el río Nilo al surde Sudán con resultados satisfacto-rios2 .

La falta de fondos hizo que ITDGdescontinuara la investigación. Entre1988 y 1994, Peter Garman, el inge-niero responsable del proyecto inicia-do por ITDG continuó con el trabajopor cuenta propia desarrollando unaturbina de eje inclinado respecto a lahorizontal (aprox. 30º) para el bombeode agua, diseño que obtuvo el premioa la �Tecnología Apropiada� en19903 .

El desarrollo, mejoras y pruebas dela turbina han sido continuos, actual-mente se fabrica y comercializa en Su-dán, Egipto, Somalia y otros países delAfrica. Una de las características de es-tos equipos es que pueden operar convelocidades del río entre 0.6 y 1.5 m/s,pudiendo irrigar hasta 12 hectáreas devegetales en 14 horas de trabajo dia-rio. La máxima altura de bombeo es de25 m.

2. LA EXPERIENCIA DE ITDG-PERU

2.1. Actividades de desarrollo de turbi-nas de río en el Perú

En 1996, el Programa de Energía deITDG-Perú, inició algunas actividadesconjuntas con Peter Garman para adap-

Turbinas de rio: una alternativa energéticapara la AmazoníaSaúl Ramírez y Rafael Escobar

tar su diseño �la turbina Garman�, en lageneración de electricidad en peque-ñas potencias y así satisfacer las peque-ñas demandas de energía en las peque-ñas comunidades ribereñas de la selvaperuana, con la posibilidad de que unavez probado su funcionamiento, sepueda transferir dicha tecnología aotras regiones donde existan recursoshídricos utilizables mediante esta má-quina.

Algunas de las actividades conjuntasfueron las visitas de prospección derecursos en los ríos, Napo, Amazonas yHuallaga, encontrándose viable el uso deesta máquina para una gran cantidad depequeñas comunidades de la selvaperuana, especialmente en aquellos ríoscuyo gradiente es un poco mayor como esel caso del río Napo.

Durante los siguientes años con la co-laboración de organismos de coopera-ción técnica se logró financiar e instalarun modelo de 500W de potencia en lacomunidad El Paraíso, y que actualmen-te sirve como unidad piloto, en la cualel Programa de energía continua su tra-bajo de investigación y adaptación de latecnología.

2.2. La turbina de río de la comunidad�El Paraiso�

Tomando en consideración lasevaluaciones previas del potencialenergético, la evaluación del nivel deorganización de las comunidades, elgrado de interés y la cercanía a Iquitos loque facilitaba el montaje, pruebas ymonitoreo, se decidió la instalación delprototipo en la Comunidad Centro UniónParaíso.

a) Ubicación del proyecto: La Comuni-dad de Paraíso se encuentra a orillasdel río Napo, distrito de Mazán, provin-cia de Maynas, departamento de Lore-to. El acceso a esta comunidad se reali-za en transporte bi-modal partiendo delPuerto de Productores en Iquitos en losllamados rápidos4 hasta el Puerto deVaradero en Mazán (1 hora de viajepor el río Amazonas), se continua víaterrestre en motocar hasta el Puerto deMazán, para finalmente cruzar el ríoNapo, normalmente en pequepeque5 ,hasta la comunidad de Paraíso. El tiem-po total de viaje efectivo es de aproxi-madamente 1.5 horas.

Foto 1: Turbina Garman para bombeo de agua

12 2002 HIDRORED

b) El acceso a la energía: La comunidad ElParaíso como la gran mayoría de comu-nidades rurales de la selva peruana tie-ne problemas muy serios para el acce-so a la energía; especialmente en lo quese refiere al alumbrado, ya que cuentacon limitadas opciones energéticas; suposibilidad de acceso a la red nacionales nula, no existen (o si existen sonmuy escasos) lugares donde se puedautilizar energía hidráulica bajo la ópticay las tecnología existentes en el medio(mini o microcentrales hidráulicas),existen abundantes recursos de bioma-sa en base a una muy rica y variada flo-ra de la zona, sin embargo este recursono se puede utilizar sólo para la coc-ción de alimentos, pues su uson o via-bilidad en la generación de energía apequeña escala está aún en investiga-ción, la energía solar fotovoltaica esuna alternativa pero todavía sigue sien-do costosa.El uso de baterías ha servido actual-mente para satisfacer pequeñas deman-das de energía (radio, TV, iluminación).La desventaja, en este sentido, es el altocosto que implica el servicio de recar-ga, el cuál sólo se puede realizar en lasgrandes ciudades o capitales de distrito,con el consiguiente gasto en tiempo (enalgunos hasta dos días de viaje) y dine-ro (pasaje, alimentación y el costo delservicio). Dependiendo del lugar y laoferta, el costo por recargar una bateríavaría entre S/. 3 a S/.7.No obstante, las comunidades ribere-ñas de la selva tiene la oportunidad deutilizar un recurso natural existente enlos ríos, potencial que ha sido confir-mado por ITDG en una breve evalua-ción de campo, en las que se realizaronmediciones de la velocidad en algunosríos de la selva alta y baja del Perú6 .

c) Instalación del primer prototipo: Lainstalación de un equipo en calidad deprueba fue la primera fase del desarro-llo, este equipo fue donado en su totali-dad por Thropton Energy Systems (TES-UK). El equipo estaba compuesto porun rotor tripala (fibra de vidrio), un ge-nerador eléctrico acoplado directamen-te a un generador multipolo a través deun eje tubular y un tablero de controlde carga de baterías.

Los resultados del modelo instaladosirvieron como una fuente importante deinformación en el proceso de aprendizajedel equipo técnico, no solamente en eltema técnico sino en el tema social, sirviópara obtener información valiosa para eldesarrollo de un nuevo modelo bajo elconcepto de tecnología apropiada,utilizando materiales locales así comoconocimientos y habilidades locales.

Ese proceso de desarrollo se inició enAgosto de 1999, con la instalación delprimer prototipo por el equipo Técnicodel Programa de Energía de ITDG y lospobladores de la comunidad de Paraí-so. El funcionamiento de la máquinaprototipo instalada fue altamente irregu-lar, entre otras cosas debido a que lamáquina donada no había sido proba-da en campo. Las fallas fueron tanto enlos componentes eléctricos y electróni-cos, así como en los componentes me-cánicos.

A pesar de ello, en el poco tiempo queestuvo funcionando el equipo losresultados fueron alentadores:

- La comunidad comprendió que estetipo de tecnología es una opción realpara acceder a la energía eléctrica, portanto el entusiasmo por continuar in-vestigando conjuntamente con ITDGfue en aumento.

- Durante los cortos períodos que llego afuncionar la máquina prototipo, los po-bladores de comunidades vecinas y deMazán7, recurrían a Paraíso para recar-gar sus baterías, tanto por el costocomo por la rapidez del servicio.

- El costo del servicio de cargado de ba-terías en comunidades vecinas habíabajado sustancialmente, en Mazán, porejemplo el costo inmediatamente se re-dujo al 50%8.

El proceso de adaptación de la tecno-logía se aceleró con el lamentable falle-cimiento de Peter Garman (Propietariode TES-UK), puesto que al desaparecerel principal investigador e inventor deesta máquina en UK, ITDG continuósolo en el proceso. Este hecho implicoun trabajo mayor de gabinete no previs-to inicialmente9, desarrollo pormenori-zado de cada una de los componentes,pasando por cálculos teóricos, diseños

Fig. 1: Esquema de instalación de la turbina de río

Foto 2: Equipo donado por TES, montaje del generador

132002 HIDRORED

de ingeniería, construcción y pruebasde un nuevo modelo.

3. LA NUEVA TURBINA DE RIO

3.1. Diseño de los alabes

Para el diseño aerodinámico de losalabes se ha aplicado la teoría del alautilizada en el diseño de aerogenerado-res, con la salvedad de que en este casose trata de una máquina sometida aeventuales esfuerzos mayores y obvia-mente con otro tipo de fluido (agua).Para el cálculo del diámetro del rotor seutilizó la ecuación de potencia de lasturbinas eólicas:

( ) ηρ ⋅⋅⋅⋅⋅= pCVAP 3

2

1

⋅⋅⋅⋅

⋅=ηρπ pCV

Pd

3

8

⋅=

4

2dA π

Donde:d: Diámetro del rotor de la turbina de

río (m)P: Potencia de diseño del aerogenera-

dor (W)r: Densidad del agua (kg/m3 )V: Velocidad del agua o río (m/s)A: Area barrida por la turbina (m2)Cp: Coeficiente de potencia (adimensio-

nal)h: Eficiencia del generador

DD V

dN

V

U

60

d

VN D60

Donde:N: Velocidad de giro del rotor (r.p.m.)U: Velocidad tangencial al extremo de

la pala (m/s)VD: Velocidad de diseño (m/s)l: Celeridad

a) El Rotor- Tres alabes fabricados en fibra de

vidrio- Diámetro nominal, 1.75 m.- Velocidad de giro, 45 r.p.m. a 1 m/s

de la velocidad del río- Dos platos de sujeción en acero

inoxidables para el montaje de losalabes

b) El Generador: Siempre con el objetivode reducir costos y contar con una tec-

nología que pueda ser fabricado local-mente, ITDG comenzó a trabajar en eldesarrollo de un generador de imanespermanentes, los que permitieron redu-cir la velocidad de generación, por unlado y por el otro, obtener un bajo cos-to del equipo10 el mismo que pudieraser adaptado al rotor de la turbina derío y finalmente proceder a su fabrica-ción y pruebas. Los principales compo-nentes del sistema son: Generación decorriente alterna que a través de un sis-tema de diodos rectificadores transfor-ma el voltaje a 12 V y potencia, 250 Wa 360 r.p.m.

c) Árbol de transmisión- Consiste en un tubo de acero galva-

nizado de 1.5� de diámetro nomi-

nal. Esta acoplado directamente alrotor.

- Este tubo va encapsulado en otrode las mismas características con2.5� de diámetro nominal, que sirvede soporte y protección.

d) Otros- Fajas y poleas: componente inter-

medio entre el árbol de transmisióny el generador, es un amplificadorde velocidad.

- Tablero de control: cuenta con losinstrumentos de medición básicos(voltímetro y amperímetro), y los res-pectivos diodos rectificadores para12 V.

- Balsa flotante, de fabricación localpor los propios pobladores.

Foto 3: Primer prototipo en funcionamiento

Foto 4: Alabes del rotor

14 2002 HIDRORED

El equipo se terminó de instalar enabril del 2002 y viene brindando elservicio de carga de baterías en lacomunidad de Paraíso. ITDG continúacon el monitoreo del equipo,habiéndose realizado la última visita enOctubre del 20021, después de 6 mesesde funcionamiento, en la que se pudocomprobar que el equipo vienefuncionando normalmente siendo lomás importante que los pobladores hanasimilado y apropiado la tecnologíapudiendo fácilmente realizar lasoperaciones de mantenimiento, montajey desmontaje del sistema.

3.2. La organización de la comunidad

Si bien el proyecto tenía esencialmenteobjetivos técnicos y por lo tanto lamáquina de carácter �piloto�, debíamostrar principalmente resultados sobresu comportamiento. El equipo encargadodel desarrollo consideró de muchaimportancia trabajar en el tema de laorganización, tanto para el apoyonecesario de la comunidad durante todala etapa de desarrollo así como para lafutura operación y mantenimiento delequipo y el uso de la energía.

Fue así que se realizó un estudiosocioeconómico de la comunidad con laparticipación activa de la población a finde identificar las principales necesidadesbásicas, el nivel de organización y elgrado de instrucción y habilidades de lospobladores. En base a este estudio seconsideró muy importante trabajar en eltema de creación de la capacidad local yde la organización para el correctomanejo de los equipos y el eficiente usode la energía.

Un tema importante fue definir el tipode organización que tendría a cargo laresponsabilidad del manejo y adminis-tración del sistema en su conjunto (ge-neración, cargador de baterías, TV, VHSy refrigerador). Después de un análisisconjunto entre la población, autorida-des e ITDG se llegó a la decisión de for-mar un COMITÉ DE ADMINISTRACIONY GESTION, que se encargaría de darcuenta del manejo del sistema en suconjunto, así como de velar por su buenestado.

3.3. La capacitación en O&M

Los miembros del Comité y losencargados de la operación del equipodebían ser capacitados para el manejo yadministración de los servicios instalados.En consecuencia la capacitación se dio endos rubros: técnico y administrativo.

En la capacitación se utilizó conbastante insistencia el principio de�aprender haciendo�, es decir en lamedida en que se hacía la instalación lasautoridades y pobladores intervenían enel montaje de los equipos; estametodología tuvo importantes resultados,ya que al final del proceso de instalaciónse podía contar con un grupo importantede pobladores con el conocimiento yhabilidad necesarias para el montaje ydesmontaje de la turbina en su conjunto.

La capacitación no se limita a laformación de los comuneros a cargo de laoperación y mantenimiento de losequipos, sino a toda la población, porcuanto era imprescindible que lospobladores conozcan algunos temascríticos como la capacidad de generaciónde los equipos y por ende la capacidad

de suministro de energía, la necesidad decuidado en términos de operación ymantenimiento y la necesidad de contarcon sistemas sostenibles en el tiempo.

3.3. Los impactos en la población

El proyecto durante su desarrollo, talcomo se ha indicado, atravesó etapas deincertidumbre, sin embargo pese a ello laorganización comunal continuó impul-sando el desarrollo total del mismo. El li-derazgo de los representantes de la co-munidad ha sido muy importante paracontar con la mano de obra local, asícomo el apoyo brindado a la instalaciónde los equipos. Esto ha servido para queotras comunidades como Petrona se ha-yan beneficiado con la implementaciónde otros equipos, como parte de este pro-yecto.

La economía de las familias de Paraísose ha visto favorecida ya que es posiblebrindar el servicio de cargado de bateríasen la propia comunidad y a un costomenor en relación a Mazán, sin incluir losgastos en transporte o tiempo dedicadopara este efecto. Se estima que cadafamilia que hacía uso de este servicioestaría ahorrando un promedio de 6 solespor cada recarga que realice.

El impacto de los servicios de educa-ción y salud han servido para identificardos factores importantes. La utilización dela energía para el alumbrado de aulas y elfuncionamiento de TV y VHS son impor-tantes, ya que no sólo han mejorado elservicio de iluminación sino que los do-centes tienen la oportunidad de utilizarlos equipos de audio video en el procesode enseñanza � aprendizaje, mejorandoasí el aprovechamiento de los educandos.

La salubridad, beneficiada también porla iluminación en el tópico, es la quehace posible que la atención se realiceen condiciones más favorables. De igualmanera, el equipamiento con un refrige-rador permite tener en condiciones útilesvacunas y otras sustancias que sirvenpara curaciones como mordeduras de ví-boras (que son muy permanentes) y tam-bién para campañas de vacunación, pre-viniendo diversas enfermedades, espe-cialmente en niños y jóvenes.

4. CONCLUSIONES

- Se ha logrado desarrollar y probar conéxito un prototipo de la turbina de río,el que después de 6 meses de instaladoviene funcionado sin ningún problemabeneficiando a los pobladores de Paraí-so y comunidades vecinas con el servi-cio de carga de baterías.

- Los principales componentes de la tur-bina de río (rotor, generador y otros)

Foto 5: Generador de imanes permanentes

152002 HIDRORED

pueden ser fácilmente transferidos a pe-queños talleres locales. De hecho yaexiste una pequeña empresa que ha re-cibido esta transferencia de tecnología.

- Es necesario continuar el trabajo de in-vestigación y desarrollo de esta tecnolo-gía, puesto que quedan pendientes res-ponder a importantes preguntas sobreel comportamiento de estas máquinas alargo plazo, especialmente tratándosede ríos cuyos caudales varían fuerte-mente durante las épocas de lluvias yestiaje. El comportamiento de las má-quinas frente al arrastre de sólidos flo-tantes de gran tamaño (frecuentes en es-tos ríos), las implicancias sobre la nave-gación, y otros puntos deben ser tam-bién analisados.

- La selva peruana cuenta con importantesrecursos hídricos para la aplicación deesta tecnología la misma que puede satis-facer las demanda básica de energía delos pobladores rurales de la zona que di-fícilmente podrían contar con un serviciode energía en el mediano y largo plazo.

- La organización de un Comité de Admi-nistración y Gestión ha permitido forta-lecer a la comunidad, dotándole de ha-bilidades y destrezas en el manejo eco-nómico y en la planificación de sus ser-vicios.

5. BIBLIOGRAFIA

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� ITDG, Informes del proyecto conjuntocon PROPERU �Electrificación de uncentro educativo y una posta médicamediante SFV en Paraíso-Iquitos, Perú,2002

� ITDG, Informe final del proyecto �Turbi-na de río en la amazonía, un proyectodemostrativo�, Perú, 1999

� Tesis para optar el grado de IngenieroMecánico, Bombas de desplazamientopositivo para molinos de viento, Teodo-ro Sánchez C., Lima, Perú, 1986

� Curso internacional para la implemen-tación de sistemas eólicos de energía,ECN (Energy Center Foundation), Ho-landa 1994

1 Se han hecho propuestas de diseño parala generación de decenas de MW2 �Water Current Turbines, A Field WorkersGuide�, Peter Garman, ITDG, UK.3 Shell/Financial Times Environment Awardfor Appropriate Technology, 19904 Botes pequeños con motores fuera de bor-da de 60 a 120 HP de potencia, es el trans-porte usual entre Iquitos y Mazán, tambiénse les conoce como deslizadores.5 Son botes o canoas fabricadas localmentecon motores pequeños (entre 5 a 12 HP depotencia), llevan este nombre al sonido ca-racterístico de sus motores.6 En Abril de 1996, un equipo técnico delPrograma de energía de ITDG y el Ing. PeterGarman de Thropton Energy System (UK),realizaron las primeras mediciones de cam-po en algunos ríos de la selva: Huallaga,Napo y Amazonas.7 Mazán es la capital del distrito y la ciudadmás cercana que cuenta con servicio eléctri-co, 4 horas al día a través de un sistema die-sel. Se encuentra a 15 minutos de Paraíso enpequepeque8 El costo inicial por el servicio de carga debaterías en Mazán era de 7.0 soles, redu-ciéndose entre 2.5 y 3.0 soles.9 La idea original fue que una vez probadala tecnología, Peter Garman haría la transfe-rencia a través de ITDG, esto con el objetivode optimizar los siempre escasos recursosexistentes para investigación.10 El Programa de energía de ITDG entre1999 y el 2001, desarrollo un aerogeneradorde 100 W cuyo sistema de generación utilizala tecnología de los imanes permanentes yque se aplicó para el caso de la turbina derío.11 Se realizó una visita conjunta con repre-sentantes de la Dirección Regional de Ener-gía y Minas de Loreto, Ings. Guillermo Ruck yGonzalo Marina. La DREM-Loreto esta inte-resado en la diseminación de esta tecnologíaen comunidades de la selva.

Mayores informes:Programa de energía de ITDGenergia@itdg.org.pe

Foto 6: Instalación actual de la turbina de río

Foto 7: Sistema de TV/VHS en el Centro Educativo Paraíso, Iquitos.

16 2002 HIDRORED

ITDG es un organismo de cooperación técnica internacional quecontribuye al desarrollo sostenible de poblaciones de menoresrecursos mediante la investigación, aplicación y difusión detecnologías apropiadas.En el mundo, ITDG tiene oficinas en ocho países de África, Asia,Europa y América Latina.En el Perú, trabaja a través de sus programas de Energía,Agroprocesamiento, Riego y Desastres, y las áreas deInvestigaciones y Comunicaciones.

IMPRESSUM

HIDRORED es una revista internacional para ladivulgación de información sobre técnicas y experiencias

en microhidroenergía.HIDRORED es publicada dos veces al año por el

Programa de Energía de ITDG-Perú.

Comité EditorialTeodoro Sánchez, ITDG-PerúWalter Canedo, CINER-Bolivia

Carlos Bonifetti, MTF-ChileMauricio Gnecco, FDTA-Colombia

CorresponsalesArgentina (Misiones):

Jorge SennBolivia (Cochabamba):

Walter CanedoColombia (Villavicencio):

Mauricio GneccoEcuador (Quito):Milton Balseca

Honduras (Comayagüela):Jorge F. RiveraPerú (Lima):

Teodoro Sánchez

EditoresPrograma de Energía-ITDG

Av. Jorge Chávez 275, Lima 18 - PerúTelf. (511) 447-51274467-324 444-7055Fax (511) 446-6621

E-mail: energia@itdg.org.pewww.itdg.org.pe

CoordinaciónSaúl Ramírez

ProducciónLourdes Chuquipiondo

DiagramaciónJosé Rodríguez

El comité editorial no se responsabiliza porel contenido de los artículos

DISTRIBUCIÓNGRATUITA

X Encuentro Latinoamericano y del Caribesobre Pequeños Aprovechamientos

HidroenergéticosPoços de Caldas – Minas Geräis, Brasil

4 – 8 Mayo 2003

El objetivo del encuentro será reunira investigadores y profesionales delárea a fin de presentar diversostrabajos y proyectos de diseño dedesarrollo e innovación, tecnología eingeniería en el campo de lospequeños aprovechamientosenergéticos.

Además, realizar debates sobre larealidad de los pequeñosaprovechamientos energéticos a nivel

nacional e internacional.

Finalmente, otro de los objetivos del encuentro será el depromover una mayor interelación entre universidades,industrias e instituciones tanto gubernamentales como nogubernamentales.

Mayores informes: Organiza:

Visite nuestro sitio web! Centro de Referencia de Pequeñaswww. xelpah.unifei.edu.br Centrales Hidroeléctricas

cerpch@cpd.efei.br

Efectivamente, Poços de Caldas en Mi-nas Geräis, Brasil será la sede que acogeráal grupo de profesionales, investigadorese interesados en el tema de los pequeñosaprovechamientos hidroenergéticos, del 4al 8 de mayo del presente.

Como en oportunidades anteriores la fi-nalidad del mismo es la de presentar di-versos trabajos y proyectos de diseño dedesarrollo e innovación, tecnología e in-geniería en el campo mencionado a nivelnacional e internacional.

Se trata de una interesante oportunidadpara intercambiar experiencias, debatir so-

bre el tema y promover una mayor intere-lación académica y profesional.

Entre los temas de tratar podemos ennu-merar los siguientes:

- Tecnología y desarrollo- Aspectos legales e institucionales

- Aspectos económicos y financieros- Generación y medio ambiente- Energías alternativas

Los invitamos a participar en este en-cuentro para lo cual podrán acceder amayor información en el siguiente sitioweb: www.elpah.unifei.edu.br

X ELPAH:Esta vez el encuentro será en Brasil