CONTRIBUCIÓN DE LA FACULTAD DE MINAS
AL DESARROLLO DE LA
HIDROELECTRICIDAD EN COLOMBIA
Darío Valencia Restrepo
Universidad Nacional de Colombia
Sede Medellín
Cátedra Sesquicentenario
Auditorio Gerardo Molina
Medellín, 26 de septiembre de 2017
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TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
1. La hidroelectricidad en el mundo
• La energía hidroeléctrica proporciona el 71 % del total de electricidad generada por fuentes renovables en el mundo (2016).
• Con 1.064 GW de capacidad instalada genera el 16,4 % del total mundial de electricidad generada por las diferentes fuentes (2016).
• Entre 2005 y 2015 creció con una tasa anual promedia cercana a 4 %.
Fuentes de generación eléctricaen el mundo (2012)
Tendencias en el consumo de energía en el mundoTomado del World Energy Outlook (2014)
TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
2. La hidroelectricidad en Colombia
• La generación hidráulica participa con el 67 % del total de electricidad generada en Colombia. El restante 33 % es de origen térmico (UPME 2015).
• Entre el 2012 y el 2015 la participación de la generación hidráulica pasó de 79 % a 67 %.
• Según pronósticos de la UPME para la matriz de consumo de energía, entre 2010 y 2020 la participación de la electricidad permanecerá más o menos constante, aumentará el consumo de carbón y disminuirá el de petróleo y derivados.
Participación de fuentes en la generación de electricidad en Colombia según la UPME
2012 2015
Consumo energético por fuentesen Colombia (2010-2020)
TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
3. Energía eléctrica y desarrollo
• Apenas podemos vislumbrar lo que pudo significar la llegada del alumbrado a los sitios públicos y domésticos
• Las amenidades
• La educación y la investigación
• La salud
• El impulso a la industria y el comercio
• El transporte
CRECIMIENTO DEL PIB Y LA ELECTRICIDADTasas anuales en Colombia (1975-2016)
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1975 - 79 1980 - 84 1985 - 89 1990 - 94 1995 - 99 2000 - 06 2007 - 11 2012 - 16
PO
RC
ENTA
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NU
AL
AÑOS
Crecimiento Producto Interno Bruto
Crecimiento demanda eléctrica
GUADALUPE I: UN CASO CÉLEBRE1930 1932 1938 1939 1943 1945
Entradas deGuadalupe I
(MW)10 10 10 10
Consumo industrial(MW-h)
3.058 ND 24.232 29.854 38.501 53.644
Consumo comercial(MW-h)
5.282 ND 12.077 13.358 18.315 21.495
Crecimiento del consumo industrial entre 1930 y 1945 = 1754% (21% anual)Crecimiento del consumo comercial entre 1930 y 1945 = 407% (10% anual)
OTROS FACTORES: Ahorro de comerciantes, cafeteros y mineros
Capacidad de emprendimiento
Existencia de profesionales, peritos y obreros
Ferrocarril y navegación
… Fuente: Revista EPM, Vol. IV, No.3
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1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?
PRESA Y EMBALSE
TUBERÍA DE PRESIÓN
CASA DE MÁQUINAS
TRANSFORMACIÓN
TRANSMISIÓN
DOS CONVERSIONES
FUNDAMENTALES:
De energía potencial a energía cinética
De energía cinética a energía eléctrica
EL SALTO DEL RÍO
GUADALUPE
Ya en 1932 hizo
posible un primer
aprovechamiento
hidroeléctrico del río.
Se observa la tubería
de presión, la casa de
máquinas y, abajo, la
descarga del agua
turbinada al río.
El embalse con mayor capacidad de regulación en Colombiaes El Peñol, situado en el oriente de Antioquia, ya que
Puede pasar agua de años lluviosos a años secos.
PRESA Y EMBALSE
Embalse, presa y descarga en elproyecto hidroeléctrico Guavio
(departamento de Cundinamarca)
PRESA Y EMBALSE
Presa del proyecto Miel I188 m de altura
(departamento de Caldas)
De energía potencial a energía cinética
• Cuando el agua pierde altura, la energía potencial se convierte en energía cinética.
• La energía cinética adquirida por el agua es proporcional al peso del agua que cae y al cambio de altura.
• La potencia aprovechable del salto es la energía cinética por unidad de tiempo.
• Hay pérdidas.
• Los kilovatios-hora de la cuenta de servicios.
TURBINA PELTON
08/02/2001 5ELECTRABEL GENERATION
Hydropower • diagramHydropower • diagram
upper tanksupper tanks
gravitational energygravitational energy
kinetic energykinetic energy(running water)(running water)
turbineturbinegeneratorgenerator
electricityelectricity
lower tankslower tanks
Energía Potencial
Tanque Superior
Energía Cinética(caída de agua)
Turbina
Generador
Electricidad
Taque Inferior
ESQUEMA SIMPLIFICADO DE LAGENERACION HIDROELÉCTRICA
De energía cinética a energía eléctrica
• El chorro de agua hace girar una turbina.
• Se ha aprovechado la energía cinética del agua.
• La turbina hace rotar un generador.
• Como los conductores del generador se mueven en un campo magnético, se induce electricidad en aquellos.
El fenómeno electromagnéticoy la generación de electricidad
Guadalupe I
TIPOS DE CASA DE MÁQUINAS
La Tasajera
SUBTERRÁNEASSUPERFICIALES
Transformación y distribución
• La electricidad generada es transformada.
• Se eleva su voltaje.
• Unas líneas de transmisión llevan la energía hasta los centros de distribución.
• De dichos centros pasa a los consumidores.
Transformación Subestación
ESQUEMA DEL SERVICIO ELÉCTRICO
TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
5. LOS PRINCIPALES PROYECTOSEN ANTIOQUIA
AÑO DE ENTRADA PROYECTO Capacidad total (MW) Capacidad inicial (MW)
1898 Santa Elena 0,5 0,25
1921 Piedras Blancas 10
1932 Guadalupe I 40 10
1952 Riogrande 75 25
1963 Guadalupe III 270 90
1979 Guatapé 560 280
1985 Guadalupe IV 213
1987 San Carlos 1240 620
1988 Playas 200
1988 Jaguas 170
1993 La Tasajera 303
2001 Porce II 392
2011 Porce III 660
2014 37 centrales < 20 MW 306
2018 Hidroituango (construcción) 2400
CRECIMIENTO DE LA CAPACIDAD INSTALADAEN ANTIOQUIA
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1000
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CAPACIDAD INSTALADAEN ANTIOQUIA Y EN COLOMBIA (MW EN 2014)
Antioquia posee el 35 % de la capacidad instalada en el país. Y el 47 % si se considera sólo la hidroelectricidad.
En Antioquia se están construyendo (en 2014) 6 centrales hidroeléctricas con un total de 3.503 MW. Se destaca la central Hidroituango, la mayor del país, con 2.400 MW.
Tipo de generación ANTIOQUIA COLOMBIA
HIDRÁULICA 4.571 (91 %) 9.706 (67 %)
TÉRMICA 455 (9 %) 4.688 (33 %)
TOTAL 5.026 (100 %) 14.394 (100 %)
TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
6. Cultura empresarialde lo público
• Empresas Públicas de Medellín (EPM) como ejemplo nacional e internacional
• Varios servicios integrados
• Una entidad pública que ha sido manejada pulcra y eficientemente
• La empresa colombiana del siglo XX
• Patrimonio y ahorro considerables
MOMENTOS HISTÓRICOSEN LA VIDA DE EPM
AÑO HITO
1890 Compañía Antioqueña de Instalaciones Eléctricas
1920 Empresas Públicas Municipales
1955 Constitución de las Empresas Públicas de Medellín
1967 Interconexión Eléctrica S. A.
1994 Competencia en los servicios públicos domiciliarios
2006 Separación de telecomunicaciones (UNE)
2007 Extensión del servicio eléctrico al departamento (adquisición de EADE)
2013 Consolidación Grupo Empresarial EPM. Expansión internacional
TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
7. Un encuentro interdisciplinario
• Más allá de la retórica
• Cómo facilitar el trabajo interdisciplinario
• Numerosas disciplinas y profesiones concurren en la preparación y realización de un proyecto hidroeléctrico
• La necesidad de la cultura científica y técnica
FASES DE UN PROYECTO HIDROELÉCTRICO
1• RECONOCIMIENTO
2• PREFACTIBILIDAD
3• FACTIBILIDAD
4• DISEÑO
5• CONSTRUCCIÓN E
INTERVENTORÍA
6• OPERACIÓN
Iniciales (estudios) Finales
PRINCIPALES DISCIPLINAS Y PROFESIONES
ClimatologíaHidrologíaGeologíaMatemáticaEstadísticaGeografíaEcologíaHistoriaArqueologíaSociología…
Ingenierías:CivilMecánicaEléctricaElectrónicaForestalde Sistemas…
EconomíaAdministración…
TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
8. cultura científica y técnica
• Escuela de capacitación para profesionales, empleados y obreros.
• Apoyo a la investigación
• Fortalecimiento académico
• Avance de disciplinas y profesiones
• Entidades estatales más cercanas a la ciencia y a la técnica
PRINCIPALES DISCIPLINAS Y PROFESIONES
ClimatologíaHidrologíaGeologíaMatemáticaEstadísticaGeografíaEcologíaHistoriaArqueologíaSociología…
Ingenierías:CivilMecánicaEléctricaElectrónicaForestalde Sistemas…
EconomíaAdministración…
AVANCE DEL CONOCIMIENTO EN:
• Descripción y aprovechamiento del territorio
• Hidrología regional y colombiana• Caracterización de suelo y subsuelo• Propiedades físicas de materiales• Planeamiento, diseño e interventoría• Evaluación y gerencia de proyectos• Optimización y simulación de sistemas• Técnicas de construcción y montaje
TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
9. Avance de la ingeniería y dela consultoría
• Inicialmente, se dependió mucho de valiosa asesoría del exterior.
• Con posterioridad, hubo transferencia y apropiación de tecnología.
• Finalmente, desarrollos propios.
• La consultoría nacional ha incursionado allende las fronteras.
• Se ha modernizado la ingeniería: más base científica y mejor tecnología.
TEMARIO
1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas
10. LA PARTICIPACIÓN DE LAFACULTAD DE MINAS
• Trabajo pionero de egresados de la Facultad de Minas
• Participación en algunas áreas de interés
• Presencia de otras facultades de la región
• Trabajo de profesores y estudiantes
EL PROGRAMA DE POSGRADO ENAPROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS
• Creación de una maestría en 1984
• Primer doctorado en ingeniería del país en la década de 1990
• Áreas relacionadas con los proyectos hidroeléctricos
• Nuevos desarrollos transdisciplinarios
• Un programa de excelencia
APORTE DE TESIS DE MAESTRÍA YPROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y EXTENSIÓN
• Aportes a la hidroelectricidad• Tesis de maestría en ingeniería: 32, siete de las cuales
fueron declaradas “Meritorias”.• Proyectos de investigación y extensión: 27.• Primera tesis doctoral en ingeniería del país: efectos
sobre la hidrología colombiana de fenómenos macroclimáticos que ocurren en escalas de tiempo interanuales, tales como El Niño y La Niña (1998).
• Ver mayores detalles en el antes citado complemento de la conferencia: (http://valenciad.com/PaginaAuxiliar/MinasHidroelectricidad.pdf).
MUCHAS GRACIAS