UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

MINISTERIO DE ENERGA Y MINAS

CONVENIO ESPECFICO N 005-2011-MEM-CARELEC-UNCP/FIM

MAESTRA EN TECNOLOGA ENERGTICA

Programa de investigacin:

EFICIENCIA ENERGTICA EN LA CENTRAL HIDROELCTRICA INGENIO (1 MW)

Lnea de investigacin:

ENERGA POTENCIAL EFICIENTE PRODUCTO DE LA CAPTACIN, CONDUCCIN Y ALMACENAMIENTO DEL CAUDAL PTIMO EN LA CENTRAL HIDROELCTRICA DE INGENIO

Presentado por:

Luis Enrique Caldern Fernndez

Huancayo-05 de enero de 2012

NDICE

NDICE2

1ANTECEDENTES3

2JUSTIFICACIN4

3OBJETIVOS Y METAS6

3.1Objetivo general6

3.2Objetivos especficos7

3.3Metas8

4AREAS PROBLEMATICAS CENTRALES8

4.1POLTICAS DE INVESTIGACIN12

4.2PROGRAMA DE INVESTIGACIN13

4.3LNEA DE INVESTIGACIN13

4.3.1Caja Negra Individual13

4.3.2Matriz de Funciones13

4.3.3Sntesis de Funciones15

4.3.4Caja Blanca16

4.3.5Denominacin17

4.3.6Objetivo17

4.3.7Problemas17

5CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES19

6FUNDAMENTOS DEL DESARROLLO20

7SOPORTE20

7.1Capital humano20

7.2Materiales, equipamiento e instrumentos21

8PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN21

9REFERENCIA BIBLIOGRAFICA22

ANEXO: FORMATO DE TEMA DE TESIS23

ANTECEDENTES

Como parte de la Maestra en Tecnologa Energtica, el curso de Sistemas Problemticos, se ha constituido en la base para el inicio del proceso de elaboracin del Estudio de Investigacin que es el objetivo final del programa. En tal sentido, en atencin a las necesidades del programa, como primera parte de la investigacin, se debe presentar el tema de la Tesis de Grado a desarrollar para la obtencin del grado de la Maestra que se viene desarrollando.

El objetivo del programa es la formacin del Magster en Tecnologa Energtica, con un perfil que lo lleve a innovar y gestionar la sostenibilidad para la produccin y aplicacin energtica, utilizacin ptima de recursos, con responsabilidad y creatividad, mediante la investigacin cientfica y tecnolgica.

Para tal efecto el CARELEC ha sugerido Lneas de Investigacin que se desarrollarn para los Programas de Estudios de Postgrado que financia como son:

Tecnologas Energticas

Desarrollo Energtico Sostenible

Energas Renovables

Energtica

Energa Hidrulica

Energa Elctrica

Energa Trmica

Uso Eficiente de la Energa

JUSTIFICACIN

Considerando que el CARELEC del Ministerio de Energa y Minas tiene como objetivo la de promover el desarrollo de los recursos energticos, de manera racional, eficiente y competitiva, en un contexto de descentralizacin, desarrollo regional e inclusin social, hemos elegido la lnea de investigacin en EficienciaEnergtica, para lo cual evaluamos los sistemas elctricos que operan en el mbito de Electrocentro S.A.

Para Identificar el problema, se realiz la exploracin de un sistema elctrico de Electrocentro S.A, la misma que est conformado por subsistemas de generacin, transmisin, distribucin y utilizacin. Con la finalidad de delimitar el estudio se dirigi el anlisis al sistema de generacin y especficamente a la central hidroelctrica de Ingenio, donde se evalu sus diferentes componentes susceptibles de ser intervenidos a fin de alcanzar la eficiencia de sus funciones. La Caja Negra constituido por el objeto de estudio Central Hidroelctrica de Ingenio de 1.0 MW, tiene como entrada Recursos Hidroenergticos, y como salida Generacin Eficiente de Energa Elctrica

Ubicacin dentro del plan de estudios:

La lnea de investigacin estar orientada a aplicar bsicamente los cursos de la Maestra como son:

Sistemas Problemticos

Diseos de Tecnologa Energtica

Planeamiento de la Investigacin

Investigacin y Experimentacin

Turbomquinas

Ecodiseo

De igual manera la investigacin se desarrollara dentro del periodo programado en el calendario del plan de estudios y se cumplirn con la presentacin del Plan de Tesis, el diseo de la Tesis, el borrador de Tesis, la publicacin y la correspondiente sustentacin ante el jurado designado.

Importancia:

La investigacin a realizar tiene singular importancia, debido a que siendo el agua un elemento que viene escaseando, es necesario obtener el mayor beneficio que pueda brindar este elemento, para aportar al sistema elctrico nacional, mayor cantidad de energa proveniente de fuentes renovables.

Realizar una investigacin en esta central hidroelctrica es importante, por cuanto es una central que tiene caractersticas que con modificaciones de orden tecnolgico, se puede incrementar su eficiencia y de esta manera obtener ms energa con el mismo suministro de agua.

El agua que se usa en esta central no se pierde por cuanto regresa al cauce del rio, manteniendo el suministro de agua para la vida natural como son los criaderos de truchas que operan a lo largo del rio.

Conexin del Programa de investigacin con una lnea de investigacin del CARELEC:

El Programa de investigacin se conecta con las lneas de investigacin sugeridas por el CARELEC de Tecnologas Energticas Eficiencia Energtica.

OBJETIVOS Y METAS

0. Objetivo general

El objetivo de la investigacin se orienta a la obtencin de una mejora sustancial en la eficiencia general de la Central Hidroelctrica de Ingenio de Electrocentro S.A. interviniendo en cada uno de los elementos que la conforman.

Para el efecto, se inici el trabajo, con la Identificacin del problema, para lo cual se realiz la exploracin de un sistema elctrico de la empresa concesionaria de servicio pblico de electricidad de la zona central del Per, Electrocentro S.A.

Como sucede normalmente, el sistema elctrico est conformado por subsistemas de generacin, transmisin, distribucin y utilizacin. Con la finalidad de delimitar el estudio se dirigi el anlisis al sistema de generacin y especficamente a la central hidroelctrica de Ingenio, donde se evalu sus diferentes componentes susceptibles de ser intervenidos a fin de alcanzar la eficiencia de sus funciones. La Caja Negra constituido por el objeto de estudio Central Hidroelctrica de Ingenio de 1.0 MW, tiene como entrada Recursos Hidroenergticos, y como salida Generacin Eficiente de Energa Elctrica.

(Variable DependienteVariable IndependienteGENERACIN EFICIENTE DEENERGA ELCTRICA CENTRAL HIDROELECTRICA INGENIORECURSOS HIDROENERGTICOS)

Figura N 1: Caja Negra del Grupo

0. Objetivos especficos

Los objetivos especficos se han establecido por cada componente de la Central Hidroelctrica de Ingenio:

Obtener eficiencia en la conduccin de agua a travs de las obras civiles de la Central Hidroelctrica Ingenio.

Obtener eficiencia en la conduccin de agua a travs del conducto forzado de la Central Hidroelctrica Ingenio.

Obtener eficiencia en la generacin de energa elctrica en el conjunto turbina generador de la Central Hidroelctrica Ingenio.

Obtener eficiencia en la generacin de energa elctrica mediante la optimizacin del sistema de control de la Central Hidroelctrica Ingenio.

Obtener eficiencia en la generacin de energa elctrica mediante la optimizacin del sistema de proteccin de la Central Hidroelctrica Ingenio.

Obtener eficiencia en la generacin de energa elctrica mediante la optimizacin del sistema de Transformacin de la Central Hidroelctrica Ingenio.

.

0. Metas

La meta consiste en obtener un incremento global de la eficiencia de alrededor del 30% en la produccin de energa elctrica, adicional a la que actualmente se genera anualmente.

AREAS PROBLEMATICAS CENTRALES

El rea problemtica global lo constituye la Central Hidroelctrica de Ingenio representado por la caja negra siguiente:

(Variable DependienteVariable IndependienteGENERACIN EFICIENTE DEENERGA ELCTRICA CENTRAL HIDROELECTRICA INGENIORECURSOS HIDROENERGTICOS)

Figura N 2: Caja Negra del Grupo

Matriz de Funciones:

En el proceso de identificacin de problemas de ineficiencia en la Central Hidroelctrica de Ingenio, el objeto se fragmenta en sus 6 elementos principales las mismas que se muestran en la Tabla N 1, asimismo se definen las funciones que cumple cada elemento dentro de la Central Hidroelctrica Ingenio.

Considerando un enfoque sistmico, estos elementos se constituyen en subsistemas que tienen ntima relacin entre si para cumplir con el objetivo de generar energa elctrica a partir de la capacidad energtica del agua. Estos subsistemas sern de por s, objetos de investigacin

Tabla N 1 Identificacin de elementos y sus funciones

ITEM

ELEMENTOS

FUNCIONES

1

Obras Civiles

Infraestructura y Elementos que permiten la captacin, conduccin y control de caudal para generacin hidroelctrica.

2

Conducto Forzado

Tubera de presin que gua el caudal a las turbinas hidrulicas, suelen ser de acero con refuerzos regulares a lo largo de su longitud o de cemento armado reforzado con espiras de hierro que deben estar ancladas al terreno mediante solera adecuadas. Debe tener el dimetro ptimo

3

Sistema de Control

Sistemas que gobiernan la turbina, el generador y controlan la operacin de los grupos de generacin, en funcin a la disponibilidad de caudal.

4

Turbina Generador

Equipamiento electromecnico que convierte la energa cintica del agua en energa elctrica.

5

Sistema de Proteccin

Sistemas que protegen la turbina, el generador y transformador en funcin a los parmetros de operacin, aislando del sisma elctrico e hidrulico ante condiciones anormales.