universidad nacional de trujillo escuela de post … · v. conclusiÓn ... ambiental de un...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
ESCUELA DE POST GRADO
Programa Doctoral en Ciencias e Ingeniería
Evaluación económica ambiental de un aerogenerador
prototipo instalado en un edificio multifamiliar en la ciudad
de Trujillo.
Tesis para obtener el grado académico de
Doctor en Ciencias e Ingeniería
Autor: M.Sc. Guillermo Alberto Linares Luján
Asesor: Dr. Raúl Benito Siche Jara
Doctor en Ingeniería de Alimentos
TRUJILLO, PERU
2016
Registro N°……
i
JURADO DICTAMINADOR
Dr. Anselmo Humberto Carrasco Silva
PRESIDENTE
Dr. Victor Javier Vásquez Villalobos
SECRETARIO
Dr. Raul Benito Siche Jara
MIEMBRO
ii
A mi familia.
iii
AGRADECIMIENTOS
Al Doctor Raúl Benito Siche Jara, asesor del presente informe por las enseñanzas y
correcciones realizadas durante el proceso de ejecución y redacción del mismo.
iv
Índice 1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 1
ENERGÍA EÓLICA ................................................................................................... 5
Turbinas Eólicas ..................................................................................................... 6
Ingeniería de sistemas de conversión de energía eólica....................................... 7
SUSTENTABILIDAD O SOSTENIBILIDAD ........................................................ 8
Bienes Ambientales ................................................................................................. 9
Valoración Económica de los Bienes Ambientales .............................................. 9
Métodos de Valoración ......................................................................................... 10
II. MATERIAL Y METODOS ................................................................................. 15
2.1 Cálculo e Instalación de Aerogenerador ...................................................... 15
2.1.1 Estudio previo a la selección de la potencia ......................................... 15
2.1.2 Selección de la potencia del aerogenerador .......................................... 16
2.1.3 Adquisición, Instalación y Montaje ...................................................... 17
2.1.4 Puesta a punto e instalación definitiva ................................................. 18
2.2 Valoración Ambiental .................................................................................... 18
2.2.1 Método emergético ................................................................................. 18
2.2.2 Procedimiento de evaluación Emergética.................................................. 19
2.2.3 Indicadores Emergéticos ........................................................................ 19
2.3 Valoración Económica Clásica ..................................................................... 21
2.4 Análisis de Sostenibilidad .............................................................................. 22
III. RESULTADOS ..................................................................................................... 23
3.1 Cálculo e Instalación de Aerogenerador. ..................................................... 23
3.1.1 Estudio previo a la selección de la potencia ......................................... 23
3.1.2 Selección de la potencia del aerogenerador .......................................... 24
3.1.3 Adquisición, instalación y Montaje: Descripción del Caso ................. 25
3.1.4 Puesta a punto e instalación definitiva. ................................................ 26
3.2. Valoración Ambiental .................................................................................... 27
3.2.1 Método emergético ................................................................................. 27
3.2.2 Indices Emergéticos de la Mini Planta Eólica. ..................................... 31
3.3 Valoración Económica Clásica ..................................................................... 32
IV. DISCUSIÓN .......................................................................................................... 40
V. CONCLUSIÓN ..................................................................................................... 47
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................... 48
VII. ANEXOS ............................................................................................................... 52
v
RESUMEN
El propósito de este estudio fue determinar la sustentabilidad económica y
ambiental de un aerogenerador horizontal prototipo instalado en un edificio
multifamiliar en la ciudad de Trujillo – Perú. La sustentabilidad ambiental se
determinó a través de indicadores emergéticos mientras que la sustentabilidad
económica se evaluó a través de indicadores de economía tradicional.
El análisis emergético aplicado permitió la estimación de indicadores tal como PR
(porcentaje de renovabilidad; 0,248), EYR (tasa de rendimiento de emergía; 1,33),
ELR (tasa de carga ambiental; 3,03), ESI (índice de sustentabilidad emergética;
0,438), EIR (relación de inversión emergética; 3,03), EER (tasa de intercambio
emergético; 0.18), indicando una elevada dependencia del sistema respecto a
maquinarias importadas, eficiencia media respecto al aprovechamiento de
recursos locales en beneficio de la sociedad, bajo impacto ambiental y emisiones
al medio ambiente y un costo de producción medio respecto a otros procesos de
producción de electricidad. Desde el punto de vista económico clásico, para un
tiempo estimado de 25 años de vida útil, el proyecto no es rentable por presentar
VAN y TIR con valores negativos, representado una pérdida de inversión de
2971,04 dólares.
Palabras clave: análisis emergético, emergía, turbina eólica, aerogenerador.
vi
ABSTRACT
The purpose of this study was to determine the economic and environmental
sustainability of a prototype horizontal wind turbine installed in a multifamily building
in Trujillo - Peru. Environmental sustainability was determined using emergy-based
indices while economical sustainability was assessed using traditional economic
indices. The emergy analysis applied allowed the estimation of indices such as PR
(percentage of renewability; 0,248), EYR (emergy yield ratio; 1,33), ELR
(environmental loading ratio; 3,03), ESI (emergy sustainability index; 0,438) EIR
(emergy investment ratio; 3,03), EER (emergy exchange ratio; 0,18), which are highly
dependent system regarding to imported machineries, plus a medium efficiency over the
use of local resources for society benefits, low environmental impact and emissions, and
medium cost production compared to other electricity production processes. From the
classical point of view, for 25 years useful life, the project is economically unprofitable,
it presents negative NPV and IRR values, with a 2971,04 dollars of investment loss.
Keywords: emergy analysis, wind turbine, wind power, emergy.
1
1. INTRODUCCIÓN
En algunos países de Latinoamérica, hasta antes de los años 80 no existía ningún
movimiento dedicado a la preservación del medio ambiente y es así que en ese
entonces la construcción de centrales hidroeléctricas era considerada una ideología
de modernización sin que los sectores responsables se preocupasen por la alteración
que pudiera sufrir el medio ambiente. En ese momento era prioridad cubrir la
demanda energética necesaria para el desenvolvimiento social de un país provocando
grandes alteraciones y cambios medio ambientales en las localidades y regiones en
donde se encontraban estos proyectos. Fue a partir de la década de los 80, con la
creación de instituciones dedicadas a la conservación del Medio Ambiente, que
tenían como fin definir e implementar la política nacional de Medio ambiente, que
los daños ambientales pasan a ser considerados, no solo para la construcción de
centrales hidroeléctricas sino también para toda actividad que pudiera causar
modificaciones en el Medio ambiente (Goncalves, 2006).
La construcción de Hidroeléctricas trajo consigo daños al medioambiente, algunos de
los Impactos ambientales más importantes ocasionados por la construcción de
centrales hidroeléctricas son: inestabilidad de las costas, sedimentación, inundación
de depósitos de materiales en las riberas, cambio en las condiciones y concurrencia
de aguas subterráneas, elevación del nivel de napa freática en zonas aledañas al
reservorio, posibilidad de contaminación del acuífero por agro tóxicos, reducción de
la calidad de vida de las poblaciones ribereñas, aumento de moscas y agentes
transmisores de enfermedades, destrucción del patrimonio cultural, etc. La tendencia
de los países desarrollados es aumentar paulatinamente la utilización de energías
renovables a excepción de la hidroeléctrica (Goncalves, 2006).
Debido a las crecientes preocupaciones sobre la demanda en alza de energía y el
cambio climático, el mundo está prestando mucha más atención a un futuro
energético sostenible. La energía renovable puede servir como alternativa factible y
ambientalmente responsable para reducir la dependencia de los combustibles fósiles,
mejorar la flexibilidad del suministro eléctrico local, y proporcionar un enorme
potencial para la mitigación del cambio climático (Dincer, 2000). Académicos y
responsables de legislar políticas públicas continúan debatiendo los beneficios y
costos de fuentes de energía alternativas (Siche et al., 2008; Siche y Agostinho,
2015).
2
Como la mayoría de las energías renovables, la eólica tiene su origen en el sol. Éste
es el responsable de que se produzca el viento, el recurso energético utilizado por
esta fuente de energía. La energía eólica es considerada como rentable desde un
punto de vista medioambiental, es limpia y renovable, además de ser independiente
(Engardio, 2007). La atmósfera de la Tierra absorbe la radiación solar de forma
irregular debido a diversos factores (diferencias entre la superficie marina y la
continental, elevación del suelo, alternancia del día y la noche, nubosidad, etc.) y esa
irregularidad hace que haya masas de aire con diferentes temperaturas y, en
consecuencia, presiones. A su vez, las diferentes presiones provocan que el aire
tienda a desplazarse desde las zonas de alta presión hacia las de baja presión,
generando el movimiento del aire, es decir, el viento. Se calcula que entre el 1 y el
2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento. Si se excluyen las áreas
de gran valor ambiental, esto supone un potencial de energía eólica de 53 TW-h/año
en el mundo, cinco veces más que el actual consumo eléctrico en todo el planeta. Por
tanto, en teoría, la energía eólica permitiría atender sobradamente las necesidades
energéticas del mundo. En la práctica, la tecnología actual permite aprovechar, casi
exclusivamente, los vientos horizontales. Esto es, los que soplan paralelos y
próximos al suelo y siempre que su velocidad esté comprendida entre determinados
límites (a partir de unos 3 m/s y por debajo de los 25 m/s) (Mosquera, 2010).
Los modernos aerogeneradores recuperan rápidamente toda la energía gastada en su
fabricación, instalación, mantenimiento y desmantelamiento. Los parques eólicos son
compatibles con otros usos y son instalaciones que, tras su clausura y
desmantelamiento, no dejan huella y el suelo recupera su apariencia original. Los
aerogeneradores no requieren un suministro de combustible posterior. Por tanto, son
idóneos para los países en vías de desarrollo, contribuyendo a su crecimiento y a
luchar contra la pobreza (Mosquera, 2010).
Las grandes turbinas pueden resultar inadecuadas para determinados
emplazamientos. En zonas donde la red eléctrica es débil, por ejemplo, los pequeños
aerogeneradores pueden resultar mucho más interesantes, ya que hay menos
fluctuación en la electricidad de salida de un parque eólico compuesto de varias
máquinas pequeñas. El coste de usar grandes grúas, y de construir carreteras
adecuadas para transportar los componentes de la turbina, puede hacer, asimismo,
que en algunas áreas las máquinas pequeñas resulten más económicas. Los
aerogeneradores de pequeña o mediana potencia se utilizan con muchos otros fines:
3
generación de electricidad en lugares aislados de la red (casas, explotaciones
agrarias, refugios de alta montaña, etc.), en pequeñas instalaciones industriales, para
bombeo y riego, para alimentar repetidores aislados de telefonía o televisión, cargar
baterías o faros, mover embarcaciones, en sistemas de alarma. También se empezó a
plantear su uso en conexión a red al igual que las grandes instalaciones. La energía
eólica no deja ningún tipo de residuos ni de emisiones dañinas para el medio
ambiente. Cada kW-h producido con energía eólica tiene 26 veces menos impactos
que el producido con lignito, 21 veces menos que el producido con petróleo, 10
veces menos que el producido con energía nuclear y 5 veces menos que el producido
por gas (Mosquera, 2010).
El Plan de desarrollo Regional Concertado de la Región La Libertad 2010 – 2021
dentro de sus objetivos estratégicos plantea conservar y aprovechar sosteniblemente
la diversidad biológica, los recursos naturales renovables y no renovables de la
región y presenta como meta al 2016 que el 5% del consumo de energía regional
deberá ser abastecido por energías renovables generadas en la región excluyendo la
hidroeléctrica, al 2021 la meta es lograr el 10% de participación (CERPLAN-GRLL,
2009).
En la evaluación de la sostenibilidad de un sistema, son por lo menos tres aspectos
los que deben tenerse en cuenta: (a) costo económico que determina la inversión,
operación y el mantenimiento del sistema, (b) la eficiencia de entrada/salida que es
esencial para la asignación de recursos escasos, y (c) el "costo ecológico" (definido
como "el consumo total de la exergía de los recursos naturales en todos los procesos
relativos que llevan al producto determinado") de la restauración que es importante
para evaluar la interacción entre la biosfera y la sociedad humana. No existe un
método de evaluación generalmente aceptado para evaluar la sostenibilidad. Sin
embargo, ciertos métodos tienen sus propias ventajas que proporcionan una imagen
integrada de la sostenibilidad del sistema desde diferentes perspectivas (Chen Z. X.,
2010).
El análisis económico clásico ha sido utilizado para analizar las inversiones en
plantas eólicas de gran envergadura, por ejemplo, Welch (2009) reporta valores de
Tasa Interna de Retorno (TIR) del 11,01% ; Valor Actual Neto (VAN) de 46,59
millones de dólares y periodos de recuperación de inversión de 5,87 años. Sin
embargo, otros autores resaltan que el tema ambiental y económico deben ser
conciliados (Florida y Davison, 2001; Welch, 2009; Ouammi et al., 2010). De allí
4
que hace falta profundizar el estudio en la evaluación de proyectos eólicos, pero
considerando el aspecto ambiental, además del económico.
Como uno de los métodos más prometedores de la economía ecológica, el análisis
emergético introducido por Howard Odum en sistemas ecológicos (Odum, 1983), se
puede utilizar para evaluar la relación integrada entre el sistema económico y el
medio ambiente. Para ello, el análisis de emergía puede servir como un enfoque
válido y complementario para determinar la sostenibilidad ambiental de las
tecnologías renovables (Zhou, 2009). El análisis emergético ha sido utilizado para el
estudio de la sustentabilidad de diversos proyectos de producción de energías
renovables como en parques eólicos (Yang, 2013; Ouammi et al., 2010; Iribarren et
al., 2014), plantas solares (MeiMei et al., 2012), mini plantas hidráulicas (Mingyue
et al., 2015), plantas térmicas (Sha y Markku, 2012), plantas geotérmicas
(Buonocore et al., 2015), producción de electricidad a partir de biogás (Xiaolong et
al., 2014); pero es necesario que este enfoque se analice también desde un punto de
vista económico que permita tener mayor información para una mejor toma de
decisiones. Emergía se define como la suma de la energía disponible consumida en
transformaciones, directa e indirectamente, para hacer un producto o servicio (Odum,
1996).
La energía solar es considerada como la principal fuente de energía que impulsa
diversos sistemas ecológicos y económicos de la tierra. Mediante la conversión de
todas las formas de energía, recursos y servicios humanos en una base común
conocidos como “emjoules solares” (abreviado seJ), las principales aportaciones de
la economía humana y la contribución de los ecosistemas pueden ser integradas para
analizar las actuaciones ambientales y dar soporte a recomendaciones en leyes y
políticas. Los Flujos de emergía que conducen un sistema se clasifican de diferentes
maneras, recursos renovables y no renovables, disponibles a nivel local e insumos
importados. Un conjunto de índices de emergía se pueden utilizar para evaluar la
sostenibilidad y la eficiencia termodinámica de todo el sistema, así como sus
interacciones con el entorno externo. En general conceptos, principios y
metodologías de análisis de emergía, así como los índices basados en emergía, se han
desarrollado extensamente y han sido ilustrados intensamente (Yang, 2013).
Welch (2009), estudio la doble sustentabilidad de la energía eólica definiendo doble
sustentabilidad como aquella que satisface una sustentabilidad ambiental y
5
económica simultáneamente y llamándola adicionalmente “sustentabilidad
verdadera”.
El propósito de este estudio es determinar la sustentabilidad económica y ambiental
de un aerogenerador horizontal prototipo instalado en un edificio multifamiliar en la
ciudad de Trujillo – Perú. La sustentabilidad económica se evaluó a través de
indicadores de economía tradicional, mientras que la sustentabilidad ambiental se
determinó a través de indicadores emergéticos.
ENERGÍA EÓLICA
La energía cinética del viento por unidad de volumen obtenida a una velocidad de
viento determinada es:
𝑬𝒄 =𝟏
𝟐𝝆𝑽𝟐 Ecuación 1
donde la masa específica del aire es aproximadamente 1,2 kg/m3.
entonces la potencia eólica disponible es:
𝑃𝑒 =1
2𝜌. 𝐴. 𝑉3 Ecuación 2
donde A es el área barrida por el rotor eólico.
Es posible demostrar que apenas una parte de esta energía cinética es convertible, el
aire debe conservar una velocidad que permita su flujo a través del rotor de una
turbina eólica. La mejor conversión de energía se da cuando la velocidad del rotor es
a 1/3 de la velocidad del viento incidente. La potencia mecánica, teóricamente
recuperable de una instalación eólica, corresponde a un máximo de 59,3% (Limite de
Betz) de la potencia disponible incidente, existiendo normalmente eficiencias de
conversión mucho menores.
Diversos estudios sobre localidades de alto potencial eólico indican que:
o Altos potenciales eólicos ocurren normalmente en regiones costeras o próximas a
grandes lagos.
o Altos potenciales eólicos ocurren en regiones planas.
o Altos potenciales eólicos pueden ser observados en regiones accidentadas cuando
la geomorfología de la región favorece los canales de circulación de los vientos.
La cantidad de potencia que puede ser extraída de un régimen de viento depende de
la cantidad de energía disponible y de las características operativas del equipamiento
de conversión de energía eólica. La potencia de salida de un sistema de conversión
de energía eólica es:
6
𝑃𝑡 =1
2𝐶𝑝. 𝜌. 𝐴. 𝑉3 Ecuación 3
Donde Cp es llamado coeficiente de potencia, y representa la eficiencia aerodinámica
de la turbina eólica y depende de la velocidad de viento y de la velocidad rotacional
del rotor eólico.
Turbinas Eólicas
Una turbina eólica está formada esencialmente por un conjunto de palas sometidas a
la acción del viento. Las fuerzas ejercidas sobre esta pala hace que estas giren
alrededor de un eje. La acción del viento sobre un cuerpo puede ser definida por dos
componentes de fuerzas: de arrastre y de sustentación. La fuerza de arrastre es la
componente en la dirección relativa del viento, y la fuerza de sustentación es la
componente perpendicular a esta dirección.
Figura 1. Vectores de Fuerzas sobre un perfil aerodinámico
Las aspas de los molinos de viento se construyen usando planos aerodinámicos de
diseño moderno para producir un alto coeficiente de elevación. Una superficie
aerodinámica tiene un borde de ataque y fuga de un borde, la distancia entre sus
extremos es la cuerda del perfil. Los perfiles de las turbinas eólicas modernas
generalmente son de tipo plano-convexo (Gotinga) o biconvexos (NACA). A lo largo
de la estructura de la hoja, esto puede presentar una torsión para asegurar un ángulo
de ataque más o menos constante a lo largo de toda su longitud.
7
Algunas turbinas tienen una variación del ángulo de inclinación del dispositivo con
el fin de controlar la velocidad, y por lo tanto el poder, lo que reduce el ángulo de
ataque al aumentar el ángulo de paso.
El diseñador de turbinas eólicas, tiene muchas herramientas a su alcance para
garantizar un buen diseño aerodinámico, es decir, alta sustentación con bajo arrastre
(resistencia). Para un sistema de energía eólica en su conjunto, el diseño estructural
es vital para garantizar un funcionamiento fiable durante períodos prolongados (más
de 20 años), con bajo costo de la construcción.
Ingeniería de sistemas de conversión de energía eólica
Las ventajas de la conversión de la energía eólica en energía eléctrica son numerosas,
entre ellos están:
- el generador eléctrico puede ser diseñado para proporcionar una gran eficacia en
una amplia gama de velocidades, con una alta fiabilidad y bajo mantenimiento;
- La energía generada se puede transmitir hasta el punto de consumo con
eficiencia y bajo costo;
- Energía eléctrica pueden ser acondicionada, modulada y convertida en otras
formas de energía.
En base al análisis de sistemas, planes de conversión de los sistemas de viento-
eléctricos se pueden clasificar en velocidad constante y frecuencia constante (VCFC)
sistemas de velocidad variable y frecuencia variable (VVFV) y sistemas velocidad
variable y frecuencia constante (VVFC). Esta clasificación cubre la gran mayoría de
los sistemas hasta ahora propuestos y estudiados.
Los regímenes de VCFC generalmente utilizan generadores síncronos, de imanes
permanentes o asincrónicos conectados directamente a la red electrica.
La principal característica de los sistemas VVFC es la conexión indirecta a la red,
que suele ser ejecutado por convertidores estáticos.
En esta categoría se distinguen: la estructura clásica de conexiones indirectas
(turbina-alternador, rectificador inversor de conmutación a los recursos naturales de
la red) y el esquema con generador de inducción con recuperación de energía del
rotor.
8
Figura 2. Tipos de Sistemas de Conversión de Energía (SCEE)
Los sistemas VVFV generalmente utilizan turbinas de paso variable que accionan
generadores sincrónicos o asincrónicos y se puede subdividir en sistemas con carga a
frecuencia constante y carga a frecuencia variable. Los esquemas con carga a
frecuencia constante tienen un cierto nivel de control de frecuencia y el voltaje y
proveen una fase intermedia de almacenamiento (por ejemplo, baterías). Tiene sus
aplicaciones en estaciones repetidoras, estaciones de señalización, suministro de
electricidad a pequeñas comunidades rurales o aisladas, entre otros. Los sistemas
VVFV, que funcionan con carga a frecuencia variable, presuponen que el nivel de
almacenamiento es precedido de otra forma energética que la energía eléctrica, y por
lo tanto la carga está sujeta a variaciones naturales en el aprovechamiento de la
energía eólica. Estos sistemas son adecuados para transformar la energía eléctrica en
energía térmica (por ejemplo, la calefacción de locales, fincas, etc.) o para el bombeo
de agua o sistemas de refrigeración (Villarrubia, 2013).
SUSTENTABILIDAD O SOSTENIBILIDAD
Proceso de racionalización de las condiciones sociales, económicas, educativas,
jurídicas, éticas, morales y ecológicas fundamentales que posibiliten la adecuación
del incremento de las riquezas en beneficios de la sociedad sin afectar al medio
ambiente, para garantizar el bienestar de las generaciones futuras.
9
Se refieren al equilibrio de una especie con los recursos de su entorno. Por extensión
se aplica a la explotación de un recurso por debajo del límite de renovación del
mismo. Desde la perspectiva de la prosperidad humana y según el Informe
Brundtland de 1987, la sostenibilidad consiste en satisfacer las necesidades de la
actual generación sin sacrificar la capacidad de futuras generaciones de satisfacer sus
propias necesidades.
Cuando se excede el límite de la sostenibilidad, es más fácil seguir aumentando la
insostenibilidad que volver a ella (Barla, 2008).
Bienes Ambientales
Los bienes ambientales son aquellos bienes que permiten producir y comercializar
materias primas, insumos, bienes de capital y bienes de consumo en general bajo
condiciones tecnológicas y ecológicamente racionales, que permitan cumplir con los
requisitos ambientales en los mercados internacionales, dirigidos a conservar y
proteger el ambiente, la salud de las personas, las plantas y los animales. Esto
incluye tecnologías y productos menos contaminantes que disminuyan los riesgos
para el medio ambiente y reduzcan al mínimo la contaminación y uso de recursos.
Para facilitar el análisis, Los BSA de un ecosistema específico pueden ser separados.
Los servicios ambientales son funciones eco sistémicas y los Bienes Ambientales son
las Materias Primas que utiliza el hombre en sus actividades económicas. Ambos se
valoran económicamente utilizando las mismas metodologías de valoración siendo
que el comportamiento de bienes públicos y su uso ocasiona externalidades
observables y la vez medibles en un mercado específico (Barzev, 2002).
Valoración Económica de los Bienes Ambientales
La determinación del valor económico del aporte de los BSA adquiere más
relevancia como parte de las estrategias de desarrollo de los países. Estas estrategias
reconocen que las actividades socioeconómicas dependen de la oferta de BSA de la
naturaleza. Mientras que algunos de esos BSA son obvios para la sociedad (tales
como el agua o la belleza escénica), otros son procesos menos perceptibles (como la
regulación climática y la producción de suelo), pero todos son igualmente
importantes para el funcionamiento del planeta. En el esfuerzo por integrar la
comprensión de los procesos ecológicos a la lógica económica, existen dos
10
tendencias. Una (la economía ambiental) trata de establecer metodologías para
asignarle precio a servicios que carecen de un valor efectivo en el mercado La otra
(llamada economía ecológica) busca definir los límites que determina la oferta de
BSA para el desarrollo de las actividades socio productivas (INBio).
Métodos de Valoración
Existen dos formas de valoración de los BSA, según la economía ambiental (EA) y
según la economía ecológica (EE). Estas formas de valoración se aplican según las
necesidades del investigador y del lugar donde se realizara el estudio. Entre los
métodos de valoración de la (EA) figuran: Coste de viaje, precios hedónicos, coste de
prevención de daños, coste de conservación, método de valoración contingente y el
método de la preferencia formulada.
Según la (EE) los métodos son: Análisis energéticos, el análisis emergético (Emergy
Analysis) y el análisis multicriterio (Lomas et al, 2005).
Método Emergético
El método emergético, la idea de este enfoque es describir los sistemas mediante
flujos de energía. Pero, al existir más de un tipo de energía, como por ejemplo la
energía eólica, la energía eléctrica, la energía de las mareas, petróleo, etc., se utiliza
un sólo tipo de energía: la energía solar. Para lograr esto, se requiere un
transformador que deje todos los tipos de energía en términos de unidades solares.
Dicho transformador recibe el nombre de “Transformidad” (T).
Hablar de emergía implica aclarar dos conceptos. Por una parte, el concepto de
calidad de energía, y por otra, el de transformidad. Siguiendo los principios teóricos
de la ecología y la energética de sistemas, H.T. Odum observaba que en procesos de
auto-organización de sistemas complejos, la segunda ley de la termodinámica
implica que la energía que pasa de un nivel a otro del sistema es menor en cada
escalón; pero, la energía necesaria para la construcción de niveles más altos de la
auto-organización es cada vez mayor conforme el sistema se hace más complejo. Es
decir, la energía se concentra conforme se avanza en niveles de auto-organización y
complejidad.
Esta observación implica que 1 joule de energía solar, 1 joule de carbón o 1 joule de
electricidad aunque representan la misma cantidad, no representan la misma calidad
de energía, en el sentido del potencial que tienen para actuar sobre el sistema, y en la
11
necesidad que el sistema tiene de aportar mayores o menores cantidades de energía
menos concentrada para generar cada una de ellas. La conclusión obvia es que existe
una jerarquía de energías según su calidad.
Así, y con el objetivo de tener en cuenta los distintos tipos de energía que guían los
procesos físicos, y en último término, la Economía, Odum comenzó a usar el término
energía incorporada para denominar a la cantidad de energía de un tipo necesaria
para generar otra más concentrada. Posteriormente, y a sugerencia de David
Scienceman, la definió como emergía, o cantidad de energía útil (exergía) poco
concentrada necesaria para generar una cantidad de energía más concentrada (Odum,
1988a; 1996), con el objetivo de distinguirla del concepto anterior, que ya estaba
siendo empleado con otro significado, y de diferenciarla de éste en su aspecto de
memoria energética (Brown y Ugliati, 2004).
La elección de la energía solar como referencia se explica dado que supone la
principal entrada de energía poco concentrada a la ecósfera. Así, la emergía solar
sería la cantidad de energía de calidad igual a la del sol que se necesitaría para
generar un determinado producto. Por tanto, las unidades de la emergía serían los
julios equivalentes solares (seJ). Nótese que no se habla de una cantidad de energía
de origen solar, sino de una cantidad de energía (cualquiera que sea su origen) con
calidad referida a la de la energía solar. Para poder transformar las diferentes
calidades de energía o materia a la calidad de energía solar correspondiente (o
emergía), se usaría un factor de equivalencia, la transformidad o la energía
específica, respectivamente, que informan de qué cantidad de energía con calidad
equivalente a la solar es necesaria para generar una unidad de energía o materia de
mayor calidad (Odum, 1988a). Por tanto, la transformicidad tendría unidades de
seJ/unidad de energía, y la energía específica de seJ/unidad de masa.
Así, en el álgebra Emergético:
Em = Tr * Ex Ecuación 4
Em = emergía (seJ),
Tr = Transformicidad (seJ/unidad),
Ex = Exergía o masa (unidad).
Por otra parte, si se toma una referencia temporal, se suele emplear el concepto de
potencia emergética, es decir, el flujo de emergía por unidad de tiempo (seJ/unidad
de tiempo), y así:
12
𝑃𝑒 = 𝑑𝐸𝑚
𝑑𝑡 Ecuación 5
Utilizando este último concepto, Odum tomó las ideas de A.J. Lotka ligadas a la
importancia de la energía en el proceso evolutivo (el denominado Principio de
Máxima Potencia), y las transformó para dar lugar al Principio de Máxima Potencia
Emergética (Odum, 1996; Odum, 2001; Cai et al., 2004; Hall, 2004), que establece
que, en la competición entre procesos auto-organizativos prevalecen las relaciones y
diseños que maximizan la captura y el uso de la potencia emergética.
El significado físico de estos conceptos de emergía y transformidad, así como la
validez del principio de máxima potencia emergética, son todavía hoy algunos de los
principales temas de investigación, crítica y discusión del método (Hau y Bakshi,
2004). En este sentido, desde la física se atribuye a la emergía esa capacidad
dinámica de la que carecen otros indicadores, ya que en su cálculo encierra la
historia, en términos de aportación de materia o energía con calidad solar, del
producto generado.
Para calcular la transformidad de un producto se evalúan los distintos tipos de
energías previamente utilizadas, directa e indirectamente, para hacerlo, y los flujos
de energía que salen.
Flujos de energía utilizados para
generarlo
Proceso, producto, etc
Trabajo máximo que puede ser aprovechado
Energía
Figura 3. Flujos de Energía en el análisis de un producto, proceso, etc.
ANÁLISIS ECONÓMICO CLÁSICO
La evaluación de un proyecto se realiza con dos fines posibles a) tomar una decisión
de aceptación o rechazo, cuando se estudia un proyecto específico o b) decidir el
ordenamiento de varios proyectos en función de su rentabilidad. Cuales quiera sea el
caso las técnicas empleadas son las mismas, entre las principales técnicas de
medición de la rentabilidad de un proyecto individual se encuentran el criterio del
valor actual neto (VAN) y el criterio de la tasa interna de retorno (TIR).
13
El criterio del Valor Actual Neto
Este criterio plantea que el proyecto debe aceptarse si su valor actual neto (VAN) es
igual o superior a 0, donde el VAN es la diferencia entre todos sus ingresos y egresos
expresados en moneda actual
𝑉𝐴𝑁 = ∑𝑌𝑡
(1+𝑖)𝑡𝑛𝑡=1 − ∑
𝐸𝑡
(1+𝑖)𝑡𝑛𝑡=1 − 𝐼0 Ecuación 6
donde, Yt expresa el flujo de ingresos del proyecto, Et sus egresos e Io la inversión
inicial en el momento cero de la evaluación. La tasa de descuento se representa
mediante i.
Si bien es posible aplicar directamente esta expresión, la ecuación se puede
simplificar a una sola actualización mediante:
𝑉𝐴𝑁 = ∑𝑌𝑡+𝐸𝑡
(1+𝑖)𝑡𝑛𝑡=1 − 𝐼0 Ecuación 7
que es lo mismo que:
𝑉𝐴𝑁 = ∑𝐵𝑁𝑡
(1+𝑖)𝑡𝑛𝑡=1 − 𝐼0 Ecuación 8
donde, BNt representa el beneficio neto del flujo en el periodo t, obviamente BNt
puede tomar un valor negativo o positivo.
Al aplicar un criterio del VAN se puede hallar un resultado igual a cero. Esto no
significa que la utilidad del proyecto sea nula. Por el contrario, indica que
proporciona igual utilidad que la mejor inversión de alternativa. Esto se debe a que la
tasa de descuento utilizada incluye el costo implícito de la oportunidad de la
inversión. Por lo tanto si se acepta un proyecto con VAN igual cero, se estará
recuperando todos los desembolsos más la ganancia exigida por el inversionista, que
está implícita en la tasa de descuento utilizada
El criterio de la Tasa Interna de Retorno
El criterio de la Tasa Interna de Retorno (TIR) evalúa el proyecto en función de una
única tasa de rendimiento por periodo por la cual la totalidad de los beneficios
actualizados son exactamente iguales a los desembolsos expresados en moneda
actual. Como señalan Bierman y Smidt, la TIR “representa la tasa de interés más alta
que un inversionista podría pagar sin perder dinero, si todos los fondos para el
financiamiento de la inversión se tomarán prestados y el préstamo (principal e interés
acumulado) se pagara con las entradas en efectivo de la inversión a medida que se
fuesen produciendo”. Aunque esta es una apreciación muy particular de estos autores
14
(no incluye los conceptos de costo de oportunidad, riesgo ni evaluación del contexto
de la empresa en conjunto), ella sirve para aclarar la intención del criterio.
La tasa interna de retorno puede calcularse aplicando la siguiente ecuación:
∑𝑌𝑡
(1+𝑟)𝑡𝑛𝑡=1 = ∑
𝐸𝑡
(1+𝑟)𝑡𝑛𝑡=1 − 𝐼0 Ecuación 9
donde r es la tasa interna de retorno. Si simplifico y agrupo los términos tengo lo
siguiente:
∑𝑌𝑡−𝐸𝑡
(1+𝑟)𝑡𝑛𝑡=1 − 𝐼0 = 0 Ecuación 10
que es lo mismo que:
∑𝐵𝑁𝑡
(1+𝑟)𝑡𝑛𝑡=1 − 𝐼0 = 0 Ecuación 11
comparando esta ecuación con la del Valor Actual Neto puede apreciarse que este
criterio es equivalente a hacer el VAN igual a cero y determinar la tasa que permite
que al flujo actualizado ser cero.
La tasa asi calculada se compara con la tasa de descuento de la empresa. Si la TIR es
igual o mayor que esta, el proyecto debe aceptarse y si es menor debe rechazarse.
La consideración de aceptación de un proyecto cuyo TIR es igual a la tasa de
descuento, se basa en los mismos aspectos que la tasa de aceptación de un proyecto
cuyo VAN es cero (Sapag y Sapag, 1991).
15
II. MATERIAL Y METODOS
Etapas
El siguiente diagrama de flujo detalla los principales pasos a llevarse a cabo
para la realización de este proyecto de tesis.
Figura 4. Diagrama de Flujo de Procesos realizados durante el desarrollo del
Proyecto
Descripción de las Etapas
2.1. Cálculo e Instalación de Aerogenerador
Esta primera etapa está constituida por el cálculo de ingeniería, adquisición,
instalación provisional, puesta a punto e instalación definitiva, las cuales se detallan
a continuación:
2.1.1. Estudio previo a la selección de la potencia
Para poder definir las prestaciones del aerogenerador fue necesario estudiar la
potencia eléctrica necesaria del edificio multifamiliar a la que se abastecería de
electricidad y la potencia eólica de la zona de ubicación.
Estudio energético de la vivienda
El estudio de la potencia eléctrica consistió en sumar las potencias que consumen
todos los aparatos de iluminación del edificio, pero debido a que no estarán
CALCULO E INSTALACIÓN DE UN AEROGENERADOR
HORIZONTAL
VALORACION ECONOMICA CLASICA
VALORACION ECONOMICA AMBIENTAL: Método
emergético
ANALISIS DE SOSTENIBILIDAD
16
encendidos todos las luminarias a la vez, hay que ponderar éste valor por un
coeficiente de simultaneidad F.
La Tabla 13 (anexo 1) lista los equipos de iluminación detallando la potencia que
consumen y las horas estimadas de consumo, para un edificio multifamiliar de 4
pisos de 2 departamentos dúplex. Conociendo la potencia que consumen y el
tiempo medio que están conectados por día se calcula en la misma tabla la
energía media consumida por cada uno de ellos.
Estudio eólico
Una vez realizado el estudio de potencia eléctrica es necesario conocer qué
cantidad de potencia será capaz de suministrar el emplazamiento elegido para
instalar el aerogenerador.
La potencia eólica de una zona se determina mediante la ecuación 12 y ésta
depende de la densidad del aire, de la velocidad del viento y del área barrida por
las palas.
P eólica = 1
2 * ρ * A * v3 Ecuación 12
La zona donde se instalará el aerogenerador se encuentra en el distrito de
Trujillo, provincia de Trujillo, zona urbana al este de la ciudad de Trujillo. Esto
nos servirá para hacer una estimación de la media de la velocidad del viento.
La ecuación 13 nos permite corregir el dato de velocidad media obtenida
respecto a la altura real a la que se acondicionó el equipo.
V h2 = V h1 * ( ℎ2
ℎ1 ) b Ecuación 13
2.1.2. Selección de la potencia del aerogenerador
A la vista de los cálculos obtenidos se definirá el diámetro del área de barrido
por las palas óptimo para esta aplicación ya que con este se obtiene la potencia
eléctrica mínima. Pero aún se puede ajustar más la potencia del aerogenerador
teniendo en cuenta que la demanda de electricidad de la vivienda no es siempre
la potencia mínima calculada (ecuación 20) y si además se cuenta con un sistema
de baterías, el tamaño del aerogenerador se puede reducir.
17
Como se verá más adelante se selecciona un alternador, por ello es necesario
instalar a la salida de éste un rectificador para poder cargar las baterías. El
rectificador es un convertidor de corriente alterna a corriente continua. A la
salida de las baterías hay que instalar un ondulador que convierte la corriente
continua en alterna.
El consumo total de energía por de día debe ser suministrado por las baterías.
Pero hay que tener en cuenta que a este valor hay que sumarle el consumo de
energía del sistema eléctrico, que se estima en el 10% del consumo total de
energía.
Suponiendo que cada día el viento sopla a la velocidad ponderada calculada en
la ecuación 21 durante 13 horas y sabiendo el consumo energético por día de la
vivienda calculado en Tabla 13, se calcula la potencia mínima eléctrica del
aerogenerador.
Para calcular el tamaño del aerogenerador (diámetro palas) en la Tabla 1 se ha
calculado la potencia eólica (ecuación 12) y la potencia eléctrica (ecuación 22)
para distintos valores de diámetros.
2.1.3. Adquisición, Instalación y Montaje
Se realizó la compra de un aerogenerador horizontal prototipo de con palas
situadas a barlovento tipo NACA, con mecanismo de orientación de rotor.
La zona donde se instaló el aerogenerador se encuentra ubicada al este de la
ciudad de Trujillo en el distrito y provincia del mismo nombre. En la Figura 9 se
observan los datos sobre la ubicación de la instalación: Latitud 8°5´47´´S;
longitud 79°1´20´´O; altitud 54 m.s.n.m. con una velocidad de viento medio de
2,7186 m/s. (datos reportados en marzo del 2013) según el atlas eólico del Perú
desarrollado por el proyecto FONER (Ministerio de energía y minas) (datos
medidos a 10 metros de altura sobre el nivel del suelo). Además de ello se
cuenta con los datos referentes a las velocidades medias mensuales y la media
anual (Tabla 14) recogidas en el periodo de mayo del 2011 a abril del 2012 por
el Senamhi en la Estación Meteorológica – Tipo convencional ubicada en
Laredo (Senamhi, 2011-2012), ubicación que según el atlas eólico del Proyecto
Foner tiene las mismas características del emplazamiento indicado para la
18
instalación (Figura 10), la cual reporta una velocidad promedio de 6,41 m/s (30
m sobre suelo).
La ecuación 13 nos permite corregir el dato de velocidad media obtenida
respecto a la altura real a la que se acondicionó el equipo.
2.1.4. Puesta a punto e instalación definitiva
Se realizó la corrección y mejora del funcionamiento del sistema. Luego, se
procederá a instalar de manera definitiva el sistema en un edificio multifamiliar
de 4 pisos, esto implicará el realizar la conexión al tablero de iluminación del
edificio.
2.2. Valoración Ambiental
En esta etapa se aplicó el método de valoración emergética.
2.2.1. Método emergético
Análisis Emergético es un método de contabilidad ambiental para ilustrar la
posición relativa de diferentes portadores energéticos en la jerarquía
termodinámica de la biosfera. Este enfoque eco céntrico mide todos los insumos
necesarios para sostener una proceso (de inicio a fin) sobre una base común
como la emergía solar. De esta manera, los diferentes tipos de productos,
servicios y trabajo ambiental se pueden cuantificar por medio de una relación de
transformación denominada “transformidad” que representa la eficiencia de la
conversión de un sistema en los términos de la jerarquía global de energía
(Odum, 1988b). La transformidad se define como "la emergía de un tipo
necesaria para hacer una unidad de energía de otro tipo " (Odum, 1996) teniendo
como unidad los emjoules solares por joule (abreviado seJ/J). Por lo tanto, el
total de emergía de cualquier servicio o producto puede calcularse multiplicando
su energía propia por su transformidad. Transformidades solares para una amplia
variedad de bienes y servicios pueden ser obtenidos a partir de estudios previos
para facilitar el análisis emergético. Sin embargo, la transformidad de un objeto
dado de la misma categoría puede tener diferentes valores debido al proceso de
producción específico y su ubicación geográfica. En este trabajo,
transformidades de materiales y recursos relacionados con el aerogenerador
estudiado se adoptan principalmente de Zhou (2008) , además de valores
19
considerados adecuados para la economía peruana provenientes de otros estudios
(Ortega, 2002; Siche y Ortega, 2007). Esta base de datos evita la elección de
transformidades dispersas e inadecuadas, y por lo tanto garantiza la exactitud del
análisis emergético en este estudio.
2.2.2. Procedimiento de evaluación Emergética
El procedimiento de evaluación emergética del proyecto eólico consta de los
siguientes pasos. En primer lugar, la evaluación se inicia con una diagramación
general para identificar recursos y salidas en las redes interactivas de un sistema.
Los diagramas se construyen utilizando un lenguaje emergético especial de
símbolos inventados por Odum (1983). En la Figura 5 se muestra un diagrama
del sistema de emergía del proyecto eólico. Ya que un sistema eólico contiene
ecosistemas naturales así como obras de ingeniería asociados con insumos
renovables y no renovables de energía y recursos, toda esta energía y materiales
se pueden clasificar y dividir, como se muestra en la Figura 6. El segundo paso
es establecer una tabla de evaluación energética que lista todos los artículos y los
datos que son considerados en el sistema. Los artículos incluyen no sólo el
material inicial y la inversión de capital para la instalación del sistema y las
entradas continuas de operación y mantenimiento, sino también factores como
mano de obra y servicios. Diferentes valores de los flujos de la tabla se
multiplican por las transformidades correspondientes para convertirlos en
emergía solar. Todos los valores de transformidad en este estudio son relativos a
la línea base emergética de 15,83E+24 seJ/año que representa le emergía total de
la biosfera (Yang et al., 2013). El paso final es calcular índices de emergía sobre
la base de los índices de la tabla de evaluación. Estos índices han demostrado ser
particularmente útiles para fomentar un patrón sostenible para sistemas
dominados por el hombre, donde muchos factores que influyen son ajustables y
tales decisiones tienen que hacerse con cautela (Ugliati, 1998).
2.2.3 Indicadores Emergéticos
Todas las entradas del sistema son generalmente clasificados en tres tipos:
recursos locales renovables (R), como la luz del sol, el viento y la lluvia; recursos
no renovables locales (N), se refiere a los disponibles en limitada cantidad dentro
de los límites del sistema, tales como la erosión del suelo y agua subterránea, etc.;
20
importación de bienes y servicios (F), que incluye a aquellos recursos comprados
por la economía, como la electricidad, la maquinaria y la mano de obra, etc. Como
se muestra en la figura 2, el grupo F a veces se divide en Entradas renovables
(FR) y entradas no renovables (FN). El uso total de emergía (U) es igual a la suma
de las entradas de emergía (N + R + F), que determina el coste total de emergía
que conduce el sistema. Sobre la base de las características anteriores de los flujos
de emergía, varios índices emergéticos fueron propuestos para investigar la
eficacia y la sostenibilidad de diferentes sistemas (Ugliati, 1998; Brown, 1997;
Yang, 2013).
(1) Porcentaje de uso de Energía Renovable (PR): nos indica que porcentaje
del total de emergía utilizable proviene de recursos renovables. Un sistema
que utiliza una elevada fracción de recursos renovables es considerado más
sustentable a largo plazo.
𝑃𝑅 =(𝑅+𝐹𝑅+𝑆𝑅)
𝑈=
𝑅
𝑈 Ecuación 14
(2) Razón de Rendimiento Emergético (EYR): mide la eficiencia del proceso
al incorporar insumos adquiridos de la economía para explotar recursos
locales. Cuanto mayor sea el EYR mayor será la contribución a la economía
por unidad de emergía invertida.
𝐸𝑌𝑅 =𝑈
(𝐹𝑁+𝑆𝑁) Ecuación 15
(3) Carga Ambiental (ELR): ELR = mide la relación entre los recursos no
renovables (N), y la fracción no renovable de los insumos adquiridos por la
economía (FN + SN) con los recursos renovables empleados en el sistema
(R+FR+SR), esto incluye la fracción renovable de los insumos importados.
Este valor indica el potencial impacto ambiental y estrés del ecosistema
debido al proceso de transformación. En la medida que ELR aumenta el
sistema es menos sustentable.
𝐸𝐿𝑅 =(𝑁+𝐹𝑁+𝑆𝑁)
(𝑅+𝐹𝑅+𝑆𝑅) Ecuación 16
(4) Razón de Inversión Emergética (EIR): es el ratio de inversión de recursos
importados fuera del sistema respecto de los recursos locales. Relaciona la
emergía procedente de la economía con la que procede del medio ambiente.
A mayor valor mayor dependencia de la economía y menos de los recursos
internos. Este indicador evalúa si el sistema es un usuario de recursos de la
21
economía en comparación a otras alternativas. Por lo tanto un sistema con
una relación menor tiene más probabilidades de prosperar en el mercado.
𝐸𝐼𝑅 =(𝐹𝑁+𝑆𝑁)
(𝑅+𝐹𝑅+𝑆𝑅+𝑁) Ecuación 17
(5) Índice Emergético de Sustentabilidad (ESI): Índice de sostenibilidad
energética que mide la contribución potencial de un proceso por unidad de
carga ambiental. Este índice refleja la sostenibilidad general de un proceso
de producción, lo que representa tanto la compatibilidad económica y
ecológica.
𝐸𝑆𝐼 =𝐸𝑌𝑅
𝐸𝐿𝑅 Ecuación 18
(6) Tasa de Intercambio Energético (EER): Es s la relación existente entre el
flujo de emergía total utilizado en el proceso respecto al flujo de energía útil
producida transformada en seJ. Y nos indica la cantidad de emergía
entregada y recibida en el intercambio entre productor y usuario.
𝐸𝐸𝑅 =𝑈
(𝐸𝑥𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎)(𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜)(𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑) Ecuación 19
2.3. Valoración Económica Clásica
Instalado el equipo se procedió a la toma de muestras respecto a la potencia
producida y consumida por el aerogenerador. La metodología utilizada fue la de
mantener el equipo en carga durante 13 horas de trabajo continuo en promedio
de 10 a.m. a 11 p.m. Posterior a este periodo de tiempo se realizaba la conexión
a través de una llave térmica colocada en el tablero de control de uno de los
departamentos y encendiendo la totalidad de las luces del mismo y registrando
por medio de un Controlador convencional (como los utilizados por las empresas
abastecedoras de luz) el gasto en kW-h de consumo. El inversor de corriente
conectado al sistema está equipado con un sistema de auto apagado, de tal
manera que cuando las baterías disminuyen su voltaje por debajo del
programado (21V) a la entrada del inversor, este corta la salida de corriente
alterna a 220 V. La prueba se realizó durante todo un año (2012) semanalmente
y semestralmente para los dos años siguientes.
Los ingresos anuales fueron estimados en base al precio de 1kW-h establecido
por la empresa Abastecedora del servicio en la Ciudad de Trujillo “Hidrandina”
22
el cual es 0,51 nuevos soles incluido IGV para el año 2012 y a los años
subsiguientes se les aplicó el promedio de inflación de 2% anual.
Posteriormente se determinaron los Costos directos e indirectos de instalación y
funcionamiento del proyecto. Asimismo se evaluó el nivel de inversiones a
realizar así como los financiamientos utilizados. La metodología además incluye
el cálculo de la depreciación de bienes tangibles y la amortización de Intangibles
para el proyecto.
La inversión total del proyecto asciende a 7614,57 dólares para las
especificaciones del equipo ya mencionadas. Esta inversión aplicable al proyecto
fue subvencionada por parte de una empresa constructora y ha sido considerada
como aporte propio al 100% sin ninguna estructura de financiamiento.
Posteriormente se analizó la proyección de Costos y el flujo de caja del proyecto
para poder determinar los indicadores económicos necesarios para el análisis de
sustentabilidad: Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Retorno (TIR).
2.4. Análisis de Sostenibilidad
Para el análisis de se aplicó el concepto de sostenibilidad realizando la
descripción y caracterización del bien en aspectos, económicos y ambientales.
Para ello se hizo uso de los indicadores ambientales: porcentaje de energía
renovable (PR), razón de rendimiento emergético (EYR), carga ambiental
(ELR), razón de inversión energética (EIR), Índice emergético de sustentabilidad
(ESI), Tasa de intercambio energético (EER); además de los indicadores
económicos: valor actual neto (VAN) y tasa interna de retorno (TIR); aplicando
las reglas de decisión de cada uno de ellos.
23
III. RESULTADOS
3.1. Cálculo e Instalación de Aerogenerador.
3.1.1 Estudio previo a la selección de la potencia
Estudio energético
Se obtuvo una potencia instalada de 3,03 kW con un consumo total aproximado
de 7,05 kW-h. La potencia que consumen todos los aparatos o potencia instalada
no corresponde con la potencia mínima que ha de ser capaz de suministrar el
aerogenerador. La potencia mínima es la potencia eléctrica total ponderada por
un coeficiente de simultaneidad F. Se estima un coeficiente de simultaneidad del
50% por lo tanto:
Pminina = F . Pinstalada = 0,5 x 3,030 KW = 1,52 KW Ecuación 20
Estudio eólico
El rotor del aerogenerador se situó a 16 m de altura, considerando que la zona
donde se ubicará es rugosa (b = 0,20) la velocidad corregida es la que se
muestra.
V 16m = 6,41 * ( 16
30 ) 0,20 Ecuación 21
V 16 m = 5,66 m/s
Luego de realizarse los cálculos respectivos, para obtener la potencia eléctrica
requerida por el edificio multifamiliar, se tomó la velocidad y densidad del aire
(1,255 kg/m3); variando el diámetro del área de barrido de las palas. En la Tabla
1 se muestran los valores de potencias eólicas extraíbles en función de distintos
valores de diámetros de palas a considerar.
En la ecuación 22 se muestra la expresión para transformar la potencia eólica a
potencia eléctrica.
𝑃𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 𝑛𝑠𝑖𝑠𝑡.𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜. 𝐶𝑝. 𝑃𝑒ó𝑙𝑖𝑐𝑎 Ecuación 22
Para el cálculo de la potencia eléctrica, asumimos un coeficiente de potencia de
0,55 (el máximo teórico que se puede conseguir según la Ley de Betz es de
Cp=0,593), es decir, el aerogenerador aprovechará el 55% de la energía eólica
disponible. Asimismo se supuso un rendimiento del sistema eléctrico del 0,95.
24
En la Tabla 1 se muestran también las potencias máximas eléctricas que será
capaz de suministrar el aerogenerador para distintos diámetros de barrido de las
palas.
3.1.2. Selección de la potencia del aerogenerador
A la vista de los cálculos corregidos de la Tabla 1, el diámetro del área de
barrido por las palas óptimo para esta aplicación es de 6 m ya que con ese valor
se obtendrá la potencia eléctrica mínima. Pero aún se puede ajustar la potencia
del aerogenerador teniendo en cuenta que la demanda de electricidad de la
vivienda no es siempre la potencia mínima calculada en la ecuación 20. Y si
además se cuenta con un sistema de baterías, el tamaño del aerogenerador se
puede reducir. Para esto es necesario instalar a la salida de este un rectificador
para poder cargar las baterías. El rectificador es un convertidor de corriente
alterna a corriente continua. Además, a la salida de las baterías hay que instalar
un ondulador o inversor de corriente que convierte la corriente continua a
alterna.
El consumo total de energía por día es según la Tabla 13; 7,05 KW-h/dia y por
lo tanto las baterías han de ser capaces de suministrar este valor. Pero hay que
tener en cuenta que a este valor hay que sumarle el consumo de energía del
sistema eléctrico, que se estima en el 10% del consumo total de energía.
Según el senhami cada día el viento sopla a la velocidad ponderada calculada en
ecuación 21 durante 13 horas y conociendo el consumo energético por día de la
vivienda calculado en Tabla 13, se calculó la potencia mínima eléctrica del
aerogenerador.
𝑃𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎−𝑎𝑒𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 =𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔é𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑣𝑖𝑒𝑛𝑑𝑎 (
𝑊−ℎ
𝑑í𝑎)
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑎 𝑙𝑎 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (ℎ
𝑑í𝑎) Ecuación 23
𝑃𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎−𝑎𝑒𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 =7055 𝑊 − ℎ
𝑑𝑖𝑎⁄
13 ℎ𝑑𝑖𝑎⁄
= 542𝑊
Para calcular el tamaño del aerogenerador (diámetro palas) en la Tabla 1 se ha
calculado la potencia eólica (Ecuación 12) y la potencia eléctrica (Ecuación 22)
para distintos valores de diámetros.
Por lo tanto el diámetro seleccionado de las palas del aerogenerador se encuentra
entre 3 y 4 m ya que en estas dimensiones la potencia eléctrica extraíble se ajusta
25
bien a la potencia mínima que tendría que tener el aerogenerador para las
condiciones del emplazamiento.
Tabla 1. Potencia Eólica y eléctrica aproximada calculada a partir del
diámetro del Rotor
D (m) P eólica (KW) P eléctrica (KW)
1 0,0894 0,047
2 0,3574 0,187
3 0,8043 0,420
4 1,4298 0,747
5 2,2341 1,167
6 3,2170 1,681
7 4,3787 2,288
8 5,7192 2,988
3.1.3. Adquisición, instalación y Montaje: Descripción del Caso
En la Tabla 2 se resumen las características de la mini planta eólica instalada.
El emplazamiento del proyecto eólico se encuentra ubicado en el sector este de
la ciudad de Trujillo (Latitud 8° 5'´47" S Longitud 79° 1' 20" O, altitud 54
m.s.n.m.), Provincia de Trujillo Región La Libertad - Perú. Las características
principales del proyecto eólico representado en la Tabla 2. Está compuesto por
1 aerogenerador tripala con palas situadas a barlovento, con mecanismo de
orientación de rotor, con una capacidad de generación nominal de 1,8 kW, con
mecanismo de orientación de rotor, una altura de rotor de 16 m (instalado en la
quinta planta de un edificio con un tubo de fierro galvanizado de 6 m) y
diámetro de palas de 3,25 m (un total de 19,25 metros de altura). Toda la
turbina presenta un peso aproximado de 225 kg, y está formado por tres
componentes: rotor, góndola, y la torre. La góndola se sienta encima de la torre
y alberga el generador, caja de cambios, eje motor y el sistema de orientación,
etc. El rotor está atornillado a la góndola y se compone de tres cuchillas, el
cubo y el cono de la nariz. Cada cuchilla es de 1,58 m de largo, pesa 4,2 kg y
está hecho de fibra de vidrio y material de resina. La torre es 100% fierro
galvanizado. La torre de la turbina eólica está conectada a una caja
transformadora de 1,8 kW. La torre está instalada sobre un anclaje para postes
móviles sujetado al techo de la construcción mediante soldadura con la
estructura del edificio, este anclaje sujeta la torre sin que esta asiente en el piso
26
del edificio, permitiendo un movimiento pivotante que facilita la instalación y
desinstalación del mismo. El recurso viento en este emplazamiento se evaluó
según los datos de Senamhi mencionados anteriormente, los resultados
mostraron que la velocidad del viento media anual es de 5,66 m / s, y la
densidad promedio de la energía eólica es 120,3 W/m² a la altura del rotor
instalado en el emplazamiento. La velocidad de trabajo de la turbina eólica es
de 3,0 m / s a 20 m / s y se estimó un tiempo de trabajo de 4745 h por año.
Sobre la base de los reportes de SENHAMI (13 horas diarias por 365 días al
año) de la ubicación, la producción de energía bruta anual del proyecto eólico
se calcula en 7,42E + 03 kW-h. Así, la energía eléctrica conectada a la red
anual para la turbina será 2,37E + 03kW-h.
Tabla 2. Características de la Mini Planta eólica
Tipo de Turbina
Diámetro de Aspas
Altura de la góndola
Velocidad de viento promedio (a 16m)
Densidad energética promedio
Velocidad de trabajo de turbina
Tiempo de Trabajo
Terreno ocupado
Tiempo de operación
Producción de Electricidad (25 años)
Factor de Capacidad
Tripala 1,8 kW
3,25 m.
16 sobre el suelo
5,66 m/s
113,78 W/m2
3,0 a 20 m/s
4745 h/año
16 m2
25 años
49861,71 kW-h
29%
3.1.4. Puesta a punto e instalación definitiva.
Se realizó la corrección y mejora del funcionamiento del sistema. Luego, se
instaló de manera definitiva el sistema en un edificio multifamiliar de 4 pisos,
esto implicó el realizar la conexión al tablero de iluminación de los
departamentos del edificio. La instalación se realizó en octubre del 2012. La
producción y consumo de la energía eléctrica se realizó simulando un consumo
prolongado hasta agotar el sistema de baterías y midiendo los kW-h consumidos
27
a través de un medidor convencional utilizado por la empresa Hidrandina S.A.
para el cálculo de los montos mensuales facturables.
3.2. Valoración Ambiental
3.2.1 Método emergético
En la Figura 5 se muestra el diagrama energético del sistema. Las líneas
punteadas muestran el ingreso de dinero producido por la venta de la electricidad
(o dinero ahorrado del consumo de la red pública) y la salida del mismo para la
obtención de bienes y servicios. Basados en este diagrama, los flujos de emergía
detallados se presentan en la Tabla 3. Esta tabla incorpora diferentes categorías
de recursos como mano de obra, materiales e inversión en equipos. La emergía
solar se obtuvo multiplicando el monto bruto por el valor de transformidad.
Mini Planta Eólica
Fabricación del Equipo
Transporte
Producción de Agua Potable
Reservoriode agua Suelo Bienes
DesechosTratamiento de
desechos
$
Viento
Lluvia
Superficies de agua
Procesos Geológicos
Combustibles Fosiles
ElectricidadBienes y
Maquinarias
Mano de Obra y Servicios
Electricidad
Figura 5. Diagrama del Sistema Emergético de la Mini Planta Eólica en estudio.
El uso total de emergía (U) del parque eólico durante 25 años de vida es 7,70E+15 seJ.
Como se describe en la Tabla 4, la electricidad bruta producida por la mini planta eólica
es 1,39E+04 J. Por lo tanto, la transformidad de la electricidad producida por el viento
en este proyecto es de 5,56E+11 seJ/J, lo que indica que la energía eólica requiere
5,56E+11 seJ de emergía solar para generar 1 J de electricidad.
28
Sistema de Energía Eólica
N
R
FN
FR
$
Recursos Locales Disponibles
Importaciones de la Economia
Producción Energía electrica
Recursos
Interaccion
Almacenamiento
Flujo de Capital
Flujo de Material y energía
Disipador de Calor
Figura 6. Diagrama de Flujo de Emergía agregados de la Mini planta eólica
estudiada.
La mayor entrada de emergía pueden atribuirse a los recursos de la economía,
principalmente a la mano de obra utilizada (servicios) ocupando un 66,8% de la entrada
total de emergía, (Ver Figura 7). La entrada total de emergía importada (F) es de 7,32E
+15 seJ, lo cual representa el 92,6% de la emergía total. En cuanto a materiales para
instalar y mantener la planta de energía eólica, la caseta de control (11,80%) y la turbina
de viento (9,10%) son los dos mayores contribuyentes a las entradas de emergía. La
Entrada de emergía renovable (R + FR) alcanza un total de 1,96E + 15 seJ (24,8%); de
este valor el 29,9% se debe a la energía del viento (recurso local), y el 70,1% restante
representan las renovabilidades parciales de recursos importados principalmente mano
de obra (26% FR).
29
Figura 7. Fracciones de entradas de Emergía para la Mini Planta Eólica estudiada
En base a los datos de flujo y tomando los valores de transformidad, se obtienen los
flujos de emergía renovables y no renovables, así como la emergía total del sistema, con
lo cual se calcularon algunos de los indicadores que nos permitieron determinar la
sustentabilidad del proyecto.
Viento (energía cinética); 7,4%
subestación; 4,4%
Transporte; 0,45%
Caseta; 11,8%
Mano deObra; 66,8%
rotor; 1,4%
Gondola; 3,4%
torre; 4,3%
Otros; 9,1%
30
Tabla 3. Análisis Emergético de la Mini Planta Eólica instalada en Edificio
Multifamiliar durante el periodo del proyecto (25 años).
N Ren(i)
Parcial
Items Componentes Monto
Bruto
U
Transf.
solar (seJ/u)
Ref Emergía
Solar (seJ)
Recursos locales
1 100%R Viento (energía cinética) 2,39E+11 J 2,45E+03 a 5,86E+14
Turbina eólica
2 100%FN Rotor
Pernos,
arandelas, etc
Nariz
Hélices
Eje central
Hierro Fundido
Fibra de vidrio
Fibra de vidrio
Hierro Fundido
2,05E-03
5,95E-04
1,18E-02
1,18E-03
Tn
Tn
Tn
Tn
3,23E+15
8,07E+15
8,07E+15
3,23E+15
b
b
b
b
6,62E+12
4,80E+12
9,50E+13
3,80E+12
3 100%FN Góndola
Componentes
del motor
Soportes
metálicos
Cola
Elementos de
cola, pernos,
tuercas, etc.
Acero
Cobre
Sílice
Hierro Fundido
Madera
Hierro Fundido
2,72E-02
1,20E-02
1,51E-03
8,12E-03
2,02E+00
8,08E-03
Tn
Tn
Tn
Tn
Kg
Tn
3,23E+15
1,01E+16
5,05E+15
3,23E+15
3,46E+04
3,23E+15
b
b
b
b
c
b
8,79E+13
1,21E+14
7,62E+12
2,62E+13
6,99E+04
2,61E+13
4 100%FN Torre
Soporte
central
Cables
Base
Sujeciones
Hierro Fundido
Acero
Hierro Fundido
Hierro Fundido
7,24E-02
4,50E-03
1,35E-02
1,48E-02
Tn
Tn
Tn
Tn
3,23E+15
3,23E+15
3,23E+15
3,23E+15
b
b
b
b
2,34E+14
1,45E+13
4,36E+13
4,79E+13
Subestación
5 100%FN Inversor
DC/AC
Computador
4,76E-02 Tn 5,77E+14 b 2,75E+13
6
100%FN Sist. de
Control/rect.
Computadora 1,42E-02
Tn
5,77E+14 b 1,28E+14
7
8
100%FN
100%FR
Disipador de
calor
Sist. de
Alm.energ.
Sílice
Cobre
Acero
Plomo
Plástico
Agua
8,91E-03
4,11E-03
6,85E-03
4,26+E+02
6,55E-02
1,64E+05
Tn
Tn
Tn
kg
Tn
g
5,05E+15
1,01E+16
3,23E+15
4,80E+11
9,68E+09
4,80E+04
b
b
b
d
e
e
4,5E+13
4,15E+13
2,21E+13
2,04E+14
6,34E+08
7,86E+09
Transporte
9 Combustible Diesel 2,50E-02 Tn 1,41E+15 B 3,53E+13
Materiales de Construcción e Instalación
10
100%FN
100%FR
Caseta Concreto
Barras Fierro
Arena
Agua
2,0E+00
5,00E-03
3,10E+05
2,50E+05
m3
Tn
g
g
3,03E+14
3,23E+15
1,00E+09
4,80E+04
b
b
f
e
6,06E+14
1,62E+13
3,10E+14
1,20E+10
Mano de Obra y Servicios
74% FN
74% FN
Mantenim.
Obras civiles
Baterías/equip.
Sist. control
Caseta y otros
4,29E+02
3,57E+02
1,14E+02
$
$
$
5,87E+12
5,87E+12
5,87E+12
g
g
g
2,52E+15
2,10E+15
6,71E+14
Producción de Electricidad
Prod. 25 años Electricidad 1,39E+04 J H
Emergía total Utilizada seJ U H 7,90E+15
Transformidad de Energía Eólica 5,71E+11 seJ/J H
a. Odum, 1996. b. Zhou , 2008 c. Shu-Li y Odum, 1991 d. Yu et al, 2016 e. Pan y Li, 2016
f. Ulgiati et al., 1994 g. Yang et al., 2010, h. Este estudio i. Yang et al., 2013
31
Tabla 4. Flujos de Emergía Agregados
Ite
m
Recursos Flujo de emergía Total seJ
Flujo de emergía
renovable seJ
Flujo de emergía No renovable
seJ
CONTRIBUCIONES DE LA NATURALEZA
Recursos Renovables 5,86E+14
1 Viento 5,86E+14
CONTRIBUCIONES DE LA ECONOMIA
7,32E+15
1,37E+15 5,94E+15
Materiales 2,04E+15 4,60E+07 2,04E+15
2 Turbina eólica Subestación Transporte Caseta
7,19E+14 3,49E+14 3,53E+13 9,32E+14
-- 7,86E+09
-- 1,20E+07
1,83E+15 3,49E+14 3,53E+13 9,32E+14
Servicios 5,28E+15 1,37E+15 3,91E+15
Mantenimiento Obras Civiles
4,61E+15 6,71E+14
1,20E+15 1,74E+14
3,41E+15 4,96E+14
Emergia total 7,70E+15
3.2.2. Índices Emergéticos de la Mini Planta Eólica.
A partir de los datos de la Tabla 4 se pueden extraer los siguientes los siguientes
valores.
Tabla 5. Componentes del Método Emergético para el presente estudio.
Flujo valor Unidad
Renovables ( R) 5,86E+14 SeJ
Recursos económicos ( F) 7,32E+15 SeJ
Emergía total (U) 7,90E+15 SeJ
Dólares Emergéticos (Em$) 1346,49 Em$
Exergía de los Productos (Ep) 49861,71 kW-h
Y a partir de estos datos se calcularon los indicadores de sustentabilidad
emergéticos, que se presentan a continuación:
Tabla 6. Índices de Sustentabilidad Emergética para el presente estudio.
INDICE Calculo Valor
Renovabilidad PR=(R+FR+SR /U) 0,248
Tasa de rendimiento de emergía EYR=U/(FN+SN) 1,33
Tasa de carga ambiental ELR= (N+FN+SN)/(R+FR+SR) 3,03
Tasa de inversión de emergía EIR=(FN+SN)/(R+FR+SR+N) 3,03
Indice de Sustentabilidad ESI =EYR/ELR 0,438
Tasa de intercambio energético EER=U/($*(SEJ/$)) 0,18
Precio Justo/kW-h (Ambiental) Em$/kW-h 0,03
32
El precio justo se calculó como la relación entre los Dólares emergéticos consumidos en
el proyecto (tabla 2) y la exergía obtenida durante el funcionamiento de la Mini Planta
Eólica.
3.3 Valoración Económica Clásica
Instalado el equipo se procedió a la toma de muestras respecto a la potencia
producida y consumida por el aerogenerador. La prueba se realizó durante todo un
año encontrándose un promedio de producción de energía de 5,928 kW-h/día.
Asimismo se continuó con la evaluación durante los dos años posteriores
encontrándose una devaluación en la producción de energía eléctrica del 4%
anual.
A partir de estos datos se proyectó la producción de energía eléctrica para 25 años
de proyecto, tal y como se muestra en la tabla siguiente:
Tabla 7. Producción de Energía eléctrica estimada para los 25 años del
proyecto.
Periodo Año KW-h/año producidos
Costo unitario
dólares/kW-h
INGRESOS anuales
1 2012 2163,72 0,146 315,28
2 2013 2077,17 0,149 308,61
3 2014 1994,08 0,151 301,96
4 2015 1914,32 0,154 295,35
5 2016 2163,72 0,157 340,01
6 2017 2077,17 0,160 332,35
7 2018 1994,08 0,163 324,75
8 2019 1914,32 0,169 322,7
9 2020 1837,74 0,171 315,04
10 2021 2163,72 0,174 377,11
11 2022 2077,17 0,177 367,96
12 2023 1994,08 0,180 358,93
13 2024 1914,32 0,186 355,52
14 2025 1837,74 0,189 346,55
15 2026 2163,72 0,191 414,2
16 2027 2077,17 0,197 409,5
17 2028 1994,08 0,200 398,82
18 2029 1914,32 0,203 388,33
19 2030 1837,74 0,209 383,3
20 2031 2163,72 0,211 457,47
21 2032 2077,17 0,217 451,04
22 2033 1994,08 0,220 438,7
23 2034 1914,32 0,226 432,09
24 2035 1837,74 0,229 420,05
25 2036 1764,23 0,234 413,33
33
Los ingresos anuales fueron estimados en base al precio de 1kW-h establecido por
la empresa Abastecedora del servicio en la Ciudad de Trujillo “Hidrandina” el
cual es 0,146 dólares incluido IGV para el año 2012 y a los años subsiguientes se
les aplicó el promedio de inflación de 2% anual.
Al realizar el análisis de costos directos del presente proyecto, tomando como
producto la energía eléctrica producida, encontramos que la materia prima que
utiliza el mismo, es el viento, el cual en este análisis económico clásico será
considerado con valor cero.
En cuanto a los materiales indirectos de Fabricación y los Servicios requeridos por
el proyecto. Encontramos que no se requieren materiales indirectos pero si se
requieren servicios: a) mantenimiento general y de sistemas de control (14,29
dólares/año), y b) mantenimiento de baterías (17,14 dólares/año).
Tabla 8. Costo de Servicios para el Capital de Trabajo para 25 años del
proyecto.
SERVICIOS Costo (S/.)
Mantenimiento de Baterías 428,57
Mantenimiento general y de sistemas de control
357,14
Total Mat. Indir. y Servicios 785,71
Las obras de civiles de construcción necesarias para la instalación del proyecto
representaron un monto de 171,43 dólares mientras que el espacio ocupado fue de
5 m2 en la azotea de un edificio, valorizado en 28,57 dólares por metro cuadrado
(142,85 dólares).
Las obras civiles solo incluyen la colocación de 4 pequeños muros de soporte para
las líneas de sujeción necesarias para el parante de 6 metros sobre el que se instala
el rotor del aerogenerador; así como la construcción de una caseta en donde se
instalaron el controlador y las baterías de almacenamiento. La instalación del
aerogenerador no inutiliza el piso en donde se instala, los ambientes alrededor del
mismo pueden ser utilizados para otras actividades.
Las Inversiones en Maquinaria y Equipos representaron un monto total de
7014,57 dólares. Asimismo el cálculo de la depreciación de Bienes Tangibles fue
de 261,73 dólares por año, y la amortización de Intangibles de 11,43 dólares por
año.
34
En la Tabla 9 se puede observar el resumen de la depreciación y amortizaciones
aplicadas anualmente a lo largo del proyecto, considerándose dentro de la
depreciación de equipos a la turbina (rotor, góndola y torre), inversor de corriente
y controlador. Mientras que en equipos auxiliares se ha considerado baterías,
repisas y herramientas.
Tabla 9. Depreciación y amortizaciones aplicadas para el proyecto
(dólares).
DESCRIPCIÓN Periodo1 a 25
Obras civiles 5,19
Maquinaria y equipo
- De equipo instalado 170,40
- De servicio y auxiliar 86,14
Gastos de organización y constitución
-
Estudios 11,43
TOTAL 273,16
La inversión total del proyecto asciende a 7614,60 dólares para las
especificaciones del equipo ya mencionadas. Esta inversión aplicable al proyecto
fue subvencionada por parte de una empresa constructora y ha sido considerada
como aporte propio al 100% sin ninguna estructura de financiamiento.
Figura 8. Representación de la Inversión
Terreno2%
Estudios4%
Obras civiles
2%
Equipo instalado
58%
Equipo de servicio y auxiliar
34%
Otros8%
35
Como se puede apreciar en la Figura 8 el mayor desembolso de dinero está
representado por la instalación del equipo (turbina, controlador e inversor de
corriente, 58%), sin embargo el equipo auxiliar representa también un desembolso
importante (34%) resaltando dentro de este rubro el costo de baterías que
representa el 97,3%.
Esta inversión fue desembolsada en una primera etapa durante la instalación del
equipo el cual se desarrolló en un periodo de 5 meses desde diciembre del 2011 a
abril 2012, a partir de este mes se procedió con las pruebas de utilización del
equipo.
Según el análisis del cuadro de Costos de fabricación y de la cantidad de
producción en kW-h estimados, obtenemos un costo de fabricación unitario de
0,17 dólares, y considerando una utilidad operativa del 10% y un impuesto
general a las ventas de 18% obtenemos un precio de venta de 0,22 dólares por
kW-h que es mucho mayor al valor de venta de la empresa abastecedora de
Electricidad en la ciudad de Trujillo (0,146 dólares/kW-h) lo cual nos da una idea
de la rentabilidad del proyecto.
A partir de los datos de la Tabla 11 podemos observar que en la mayoría de años
se obtienen saldos positivos, sin embargo al obtener el Valor actual Neto (VAN)
del proyecto obtenemos que este valor es de -2971,04 dólares; es decir el proyecto
no es viable económicamente si consideramos que el valor de la energía producida
debe competir en precios con los ofrecidos con la empresa abastecedora de la
ciudad de Trujillo. Otro indicador que se utiliza en el análisis económico clásico
es el valor de la Tasa interna de retorno (TIR), el cual indica la tasa de descuento a
la que se obtendría un VAN igual a cero y en este caso encontramos una TIR
negativa de 0,99 lo cual representa la pérdida de capital anual que involucra la
inversión en este proyecto.
36
Tabla 10. Proyección de Costos del Proyecto (dólares).
Concepto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1. MANTENIMIENTO
1.1 Insumos
- Baterias 502,86 0,00 0,00 0,00 502,86 0,00 0,00 0,00 0,00 502,86 0,00 0,00 0,00 0,00 502,86
- Grasas y Lubricantes 0,00 0,00 0,00 0,00 2,86 0,00 0,00 0,00 0,00 2,86 0,00 0,00 2,86 0,00 0,00
- Pintura 0,00 8,57 0,00 10,00 0,00 0,00 10,00 0,00 0,00 10,00 0,00 0,00 11,43 0,00 0,00
- Utiles de aseo 4,29 4,37 4,46 4,55 4,64 4,73 4,83 4,92 5,02 5,12 5,22 5,33 5,44 5,54 5,65
Costo Insum 507,14 12,94 4,46 14,55 510,35 4,73 14,83 4,92 5,02 520,84 5,22 5,33 19,72 5,54 508,51
1.2.Servicios 0,00 0,00
- Pintado 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
- Mantenim. 31,43 32,06 32,70 33,35 34,02 34,70 35,39 36,10 36,82 37,56 38,31 39,08 39,86 40,66 41,47
Costo Servicios 31,43 32,06 32,70 33,35 34,02 34,70 35,39 36,10 36,82 37,56 38,31 39,08 39,86 40,66 41,47
Costo de Mantenim. 538,57 45,00 37,16 47,90 544,37 39,43 50,22 41,02 41,84 558,40 43,54 44,41 59,58 46,20 549,98
2. GASTOS DE ADM.Y VENTAS 0,00 0,00
Total Gastos de Adm. y Ventas 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,29 0,27 0,26 0,25 0,29
3. DEPRECIACIÓN Y AMORTIZAC. 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16
4. COSTOS FINANCIEROS 0,00 0,00
Total Costos Financ. 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
TOTAL COSTOS 811,73 318,16 310,32 321,06 817,53 312,59 323,38 314,19 315,01 831,56 316,98 317,84 333,01 319,61 823,43
VACTUAL 795,82 305,81 292,42 296,61 740,47 277,57 281,52 268,16 263,58 682,17 254,94 250,62 257,42 242,23 611,82
37
Tabla 10. Continuación
Concepto 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
1. MANTENIMIENTO
1.1 Insumos
- Baterías 0,00 0,00 0,00 0,00 502,86 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
- Grasas y Lubricantes 2,86 0,00 0,00 2,86 0,00 0,00 2,86 0,00 0,00 2,86
- Pintura 11,43 0,00 0,00 11,43 0,00 0,00 12,86 0,00 0,00 0,00
- Útiles de aseo 5,77 5,88 6,00 6,12 6,24 6,37 6,50 6,63 6,76 6,89
Costo Insumos 20,05 5,88 6,00 20,41 509,10 6,37 22,21 6,63 6,76 9,75
1.2. Servicios 0,00 0,00
- Pintado 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
- Mantenimiento 42,30 43,14 44,01 44,89 45,79 46,70 47,64 48,59 49,56 50,55
Costo Servicios 42,30 43,14 44,01 44,89 45,79 46,70 47,64 48,59 49,56 50,55
Costo de Mantenimiento 62,35 49,03 50,01 65,29 554,89 53,07 69,85 55,21 56,32 60,30
2. GASTOS DE ADM.Y VENTAS 0,00 0,00
Total Gastos de Adm. y Ventas 0,27 0,26 0,25 0,24 0,29 0,57 0,55 0,53 0,51 0,57
3. DEPRECIACIÓN Y AMORTIZAC. 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16
4. COSTOS FINANCIEROS 0,00 0,00
Total Costos Financieros 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
TOTAL COSTOS 335,79 322,45 323,42 338,70 828,33 326,80 343,56 328,90 329,99 334,03
VACTUAL 244,60 230,28 226,45 232,49 557,44 215,62 222,23 208,58 205,16 203,60
38
Tabla 11. Flujo de Caja del Proyecto (dólares).
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
INGRESOS
Ingresos por Ventas 0,00 315,28 308,73 302,31 296,02 341,27 334,18 327,23 320,42 313,75 376,79 368,96 361,28
Ingresos Financieros 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Otros Ingresos 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Total Ingresos 0,00 315,28 308,73 302,31 296,02 341,27 334,18 327,23 320,42 313,75 376,79 368,96 361,28
EGRESOS 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Costos de Producción 0,00 538,57 45,00 37,16 47,90 544,37 39,43 50,22 41,02 41,84 558,40 43,54 44,41
Gastos de Administración y Ventas 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Depreciación y Amortización 0,00 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16
Total Egresos 0,00 811,73 318,16 310,32 321,06 817,53 312,59 323,38 314,19 315,01 831,56 316,70 317,57
UTILIDAD ANTES DE IMPUESTOS 0,00 -496,45 -9,43 -8,01 -25,04 -476,26 21,58 3,84 6,23 -1,25 -454,76 52,26 43,71
(+) Depreciación y Amortización 0,00 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16
(-) Inversión en el Proyecto 7614,57 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
(+) Valor Residual 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
FLUJO DE CAJA ECONOMICO -7614,57 -223,29 263,73 265,15 248,12 -203,10 294,74 277,01 279,39 271,91 -181,60 325,42 316,88
39
Tabla 11. Continuación.
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
INGRESOS
Ingresos por Ventas 353,77 346,41 416,01 407,36 398,89 390,59 382,46 459,31 449,76 440,40 431,24 422,27 413,49
Ingresos Financieros 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Otros Ingresos 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Total Ingresos 353,77 346,41 416,01 407,36 398,89 390,59 382,46 459,31 449,76 440,40 431,24 422,27 413,49
EGRESOS 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Costos de Producción 59,58 46,20 549,98 62,35 49,03 50,01 65,29 554,89 53,07 69,85 55,21 56,32 60,30
Gastos de Administración y Ventas 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Depreciación y Amortización 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16
Total Egresos 332,74 319,36 823,14 335,51 322,19 323,17 338,46 828,05 326,23 343,01 328,38 329,48 333,46
UTILIDAD ANTES DE IMPUESTOS 21,03 27,05 -407,13 71,84 76,70 67,42 44,01 -368,74 123,53 97,39 102,87 92,79 80,03
(+) Depreciación y Amortización 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16 273,16
(-) Inversión en el Proyecto 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
(+) Valor Residual 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 904,40
FLUJO DE CAJA ECONOMICO 294,19 300,21 -133,97 345,01 349,86 340,58 317,17 -95,58 396,69 370,56 376,03 365,95 1257,59
VAN = -2971,04
TIR = -0,99%
40
IV. DISCUSIÓN
La transformidad es un parámetro muy importante, que puede ser utilizado para
medir la eficiencia de transformación de los sistemas de producción desde el un
punto de vista medio ambiental. Aquellos procesos con transformidades altas
demandan mayor emergía para producir una misma cantidad de producto. La
transformidad de la electricidad de modernos plantas eólicas es mucho menor que
los típicos sistemas de producción de energía eléctrica (Yang, 2013). Los valores
de transformidad encontrados para plantas eólicas de 2,5MW es de 6,21E+04
(Brown y Ugliati, 2002), para turbinas italianas construidas en 1996, también se
reportan valores de 1,74E+04 (Yang, 2013) para plantas eólicas de 30 MW
construidas en el siglo XXI, lo cual demuestra que mientras más grande es la
capacidad de la planta eólica menores serán los costos emergéticos, además que
estos valores dan cuenta de la magnitud del avance de la tecnología en las últimas
décadas. Los valores encontrados para sistemas fotovoltaicos fueron de 8,92E+04
(Paoli, 2008), para una planta de concentración solar fue de 6,39E+04 en China
(Zhang et al., 2011), para una planta térmica (combustibles fósiles) fue de
1,71E+05 (Yang, 2013), además los valores reportados por Yang (2013) muestran
que la transformidad para el caso de plantas hidroeléctricas son similares a los
encontrados en plantas de concentración solar. El valor de transformidad
encontrado en este estudio fue de 5,71E+11 mucho mayor a todos los sistemas
existentes, esto se debe principalmente al tamaño del proyecto, ya que proyectos
de mayor envergadura reduce los costos de fabricación y mantenimiento y
mejoran la eficiencia de utilización del viento al encontrarse en emplazamientos
desérticos con velocidades de viento promedio que superan los 7,22 m/s (Yang,
2013). Así al tener una mayor velocidad de viento la exergía producida por el
sistema sería mayor y por ende la transformidad del proyecto reduciría su valor,
esto refuerza la importancia del emplazamiento correcto para la ubicación del
sistema.
A pesar de tener una transformidad mayor no es concluyente la comparación de
estos valores frente a los obtenidos en proyectos de mayor envergadura, sin
embargo, los índices emergéticos si pueden brindar una explicación más clara de
la utilización de la emergía de un sistema y proveer efectivamente información
acerca de la sostenibilidad ambiental individual de cada proyecto.
41
Estos indicadores emergéticos son posibles de definir, gracias a las distinciones
entre las entradas de fuentes renovables y no renovables, las cuales proveen las
herramientas para la toma de decisiones de sostenibilidad (Brown et al., 2012).
Los valores de los índices emergéticos están listados en la tabla 4, Tal y como
reporta Yang (2013) la energía eólica tiene los niveles más altos de renovabilidad
(PR) en comparación con la energía Solar térmica (0,15) y fotovoltaica (0,02),
este autor reporta un valor de 0,2; mientras que en el presente estudio se encontró
un valor de 0,248. Sin embargo los valores de PR obtenidos para la producción de
energía a partir de Biomasa son aún mayores, esto se debe principalmente a su
menor dependencia de recursos emergéticos no renovables importados de la
economía. Los sistemas con un alto porcentaje de emergía renovable tienen mayor
probabilidad de ser más sostenibles y prevalecer, es decir, tienen más capacidad
de sobrevivir a un estrés económico, que aquellos que usan una gran cantidad de
emergía no renovable (Cohen et al., 2006; Rydberg y Haden, 2006).
La tasa de rendimiento de emergía (EYR) de la energía eólica obtenida en el
presente estudio es de 1,33 valor muy próximo al encontrado por Yang (1,25) para
el mismo sistema y representa una tasa de rendimiento medio respecto a los
sistemas de producción de electricidad tradicionales (1,06 – 1,51) (Caruso et al.,
2001). Lo que demuestra que la mini planta eólica instalada en el presente estudio
es relativamente eficiente en el aprovechamiento de recursos locales para generar
un beneficio a la sociedad, esto respecto a otros sistemas para producción de
electricidad. Sin embargo Brown (2012), menciona que un valor menor a 2 indica
que no hay contribución significativa de recursos locales y el sistema está
asociado a procesos casi completamente manufacturados, en nuestro estudio esto
se puede corroborar en la Tabla 4; asimismo según Zhou (2010), esto indica un
bajo beneficio económico y una competencia de mercado débil. Es decir que al ser
bajo, la contribución de los recursos locales (renovables y no renovables) al
sistema es bajo, en otras palabras, no se utilizan de manera correcta los recursos
locales (Castellini et al., 2006), probablemente debido a que la capacidad del
proceso de explotar los recursos locales (renovables y no renovables) mediante la
inversión económica de recursos provenientes del exterior también es baja (Zhang
et al., 2010).
La tasa de carga ambiental (ELR) mide el impacto ambiental potencial del
sistema, permitiendo una mejor comprensión y análisis en conjunto con el EYR.
42
El valor de ELR de una planta fotovoltaica PV (48,93) es mucho mayor que el de
la energía eólica (4,0; Yang), (3,03; este estudio), energía solar térmica (5,54) y
que los sistemas de producción de biocombustibles (0,52-7,84). Se puede inferir
que la energía eólica, en comparación con PV, produce menos estrés ambiental
para generar la misma cantidad de electricidad. El ELR (Enviromental Loading
Ratio), tuvo un valor de 3,03; indicando que los procesos tienen un bajo impacto
ambiental o cuentan con un área muy grande para diluir el impacto ambiental,
cuando el ELR, se encuentra entre 3 y 10, el impacto es considerado moderado,
con entradas no renovables moderadas y así mismo con moderadas emisiones al
ambiente (Cao y Feng, 2007).
El rendimiento sostenible de la plantas eólicas se verifica además por poseer una
mayor ESI (Emergy Sustainable Indices), (0,31; Yang, 2013), (0,438; este
estudio), respecto a las tecnologías solares. ESI es una medida que relaciona EYR
y ELR para tener en cuenta tanto la compatibilidad económica (energética) y
ecológica. Sin embargo Cao (2007) menciona que cuando se obtiene un valor
menor a 1, el proceso no es sostenible a largo plazo.
Como se puede apreciar en la Tabla 12 los combustibles derivados de biomasa ,
especialmente el biogás obtenido por digestión anaerobia, muestran una mejor
performance ecológica y una mejor sostenibilidad ambiental respecto a las
tecnologías eólicas y solares.
Se puede notar que los valores de EIR (Emergy Investment Ratio) son semejantes
tanto para sistemas de producción eólico, solar y biodiesel. La razón es que estos
sistemas tienen una utilización insignificante de recursos no renovables locales
(N), que se puede derivar de las fórmulas de cálculo respectivas en Tabla 6. Zhang
(2007), refiere que cuanto menor sea este índice, más bajo es el costo económico
del proceso, en nuestro caso el valor obtenido es de 3,03; lo cual nos indica que el
costo económico del proceso es medio, a la vez, cuanto mayor sea esta relación,
mayor es el nivel de desarrollo económico del sistema.
En la Tabla 6 además podemos observar que se calculó la Tasa de Intercambio
Emergético (EER), la cual presentó un valor de 0,18; este valor es menor a 1, lo
cual indica que se suplió menos emergía al consumidor respecto a la que fue
recibida en el intercambio; es decir, el productor recibió más emergía de la que
fue utilizada para producir el bien (Agostinho et al., 2008).
43
Al comparar diferentes categorías de sistemas utilizando los índices emergéticos,
encontramos ciertas limitaciones. De hecho, la variación está intrínsecamente
arraigada en sus fracciones características de entradas de emergía y son diferentes
para cada sistema. Esto remarca la necesidad de una perspectiva más amplia para
evaluar la sostenibilidad relativa de los diferentes sistemas de producción. Sin
embargo, para el mismo tipo de sistema de producción, también se puede
encontrar discrepancias de índices de emergía. Por ejemplo, los índices de
emergía para la producción de bioetanol y biodiesel, que se enumeran en la Tabla
12, muestran cierta variación. Esto se atribuye principalmente a las diferencias en
la carga de alimentación, la eficiencia de producción y el proceso tecnológico
respectivo considerado en cada análisis. El periodo de tiempo, la fracción
renovable del trabajo y servicios cambia respecto al lugar en el que se realiza el
análisis, lo que afecta directamente a los índices de emergía del sistema
investigado (Yang, 2013).
Tabla 12. Comparación de índices emergéticos para sistemas renovables
Planta Ref Año
Pub.
PR EYR ELR EIR ESI
Eólico a
b
2016
2013
0,25
0,20
1,33
1,25
3,03
4,00
3,03
4,00
0,44
0,31
Solar Térmico c 2011 0,15 1,19 5,54 5,54 0,21
Fotovoltaico d 2008 0,02 1,03 48,93 37,27 0,02
Biocombustibles e 2010 0,25 1,05 3,02 0,95 0,35
Bioetanol
Trigo
Maíz
Caña
Yuca
f
f
g
h
2008
2008
2010
2011
0,20
0,11
0,31
0,28
1,24
1,14
1,57
1,07
4,05
7,84
2,23
2,55
2,38
5,36
1,44
2,47
0,31
0,15
0,71
0,42
Biodiesel
Ac. Vegetal
Ac. Soya
i
j
2007
2010
0,06
0,31
3,68
1,62
3,55
2,26
3,57
2,26
1,04
0,72
Biogas k 2011 0,66 2,93 0,52 0,52 5,67
a. Este estudio, b. Yang, c. Zhang, d. Paoli, e. Goh, f. Dong, g. Pereira, h. Yang, i.
Liu, j. Cavalett, k. Ciotola.
Aunque generalmente descuidado en el análisis de la energía tradicional, la mano
de obra representa una entrada importante del sistema en el análisis emergético.
Como se muestra en la Figura 7, el trabajo humano para la instalación de la
planta, operación y mantenimiento representa una parte considerable del uso total
de emergía 66,8%; este valor es comparable con el obtenido por Yang et al (2013)
quien encontró un 69,84% de gasto de emergía en mano de obra para
construcción, operación, mantenimiento y construcción de infraestructura. Este
44
autor menciona que la energía eólica se basa en gran parte en las aportaciones de
emergía de los servicios humanos, lo que refleja la necesidad de simplificar y
optimizar el proceso para que sea más rentable.
Por otro lado, la industria eólica ofrece considerables oportunidades de empleo
durante las diferentes fases de desarrollo de parques eólicos, como la fabricación
de la turbina, la construcción de la planta, operación y mantenimiento, tanto
empleo directo como indirecto. Según el Consejo Mundial de Energía Eólica, el
mercado anual de energía eólica crea 13 empleos por cada megavatio de nueva
capacidad en ese año, estimándose un total de 524000 personas en el sector de la
energía eólica al 2020 (Yang, 2013).
En cuanto al análisis económico, se obtuvo un VAN de -2971,04 dólares; lo cual
indica que durante la vida útil del proyecto, no se obtendrá utilidad. De acuerdo
con el criterio formal de selección y evaluación a través de este indicador, el
proyecto se determinó como no rentable. Esto concuerda con lo expresado por
(Muñante, 1995), el cual menciona que un análisis económico, en el cual el VAN
es menor a “0”, no es rentable. En el caso del TIR, se obtuvo un valor de -0,99; lo
cual indica que durante la vida útil del proyecto, no se recuperará la inversión y
adicionalmente se obtendrá una pérdida 0,99%. Se concluye por ende en que el
proyecto no es rentable.
Para que el proyecto sea rentable económicamente, el precio del kW-h debe ser
igual o superior a 0,21 dólares, ya que con este valor se obtendría un VAN de 3,89
y un TIR de 2% equivalente a la tasa de descuento económica tomada para el
presente proyecto. En la sección III de este informe se determinó un precio de
venta de 0,22 dólares por kW-h, con este valor de venta se obtendría un VAN de
549 dólares y un TIR de 2,49%.
La literatura de las finanzas públicas aborda el papel del gobierno en la
participación de iniciar y apoyar las inversiones y reasignar recursos cuando la
rentabilidad para los inversores privados es incierta, cuando la recompensa o el
beneficio social está más allá del rango normal y cuando inversores privados no
pueden captar todos los beneficios sociales. La energía eólica parece ser una
situación de este tipo que, ya que las inversiones son deseables desde el punto de
vista público, pero podría ser no rentable desde el punto de vista privado. Además
la literatura de finanzas corporativas sugiere que las inversiones en nueva
tecnología puede ser vista en el contexto del presupuesto de capital. Las reglas de
45
decisión son para invertir en cualquier proyecto con un VAN positivo, e invertir
con un TIR superior a la tasa de rendimiento de equivalente de las inversiones en
el mercado de capitales (Welch, 2009).
Debido entonces a la importancia de este tipo de proyectos, Hace 3 décadas el
departamento de Energía de Estados Unidos se planteó la meta de generar energía
eléctrica eólica equivalente al 5% de la energía eléctrica utilizada al 2020, la ley
de política regulatoria de servicios públicos de 1978 en este país alentó a la
generación alternativa de fuentes de energía a través de productores
independientes. El gobierno de Estados Unidos ofrece incentivos financieros a
Plantas eólicas a quienes se permite la depreciación acelerada para efectos fiscales
durante un período de 5 años a pesar de que su vida útil es de 20-25 años. Por otra
parte, se les otorga también un crédito fiscal a la producción, la cual fue incluida
originalmente en la Ley Nacional de Política Energética de 1992, y proporcionaba
un crédito de 1,5 centavos de dólar por kilovatio hora (kWh) de electricidad
generado a partir de turbinas eólicas en sus primeros 10 años de operación. El
crédito ha aumentado a 1,9 centavos de dólar por kWh con la inflación y se
extendió hasta el 31 de diciembre de 2007, por el Ley Política Nacional de
Energía del 2005. En diciembre de 2006, como parte de la política comercial, el
Congreso extendió el crédito hasta el 31 de diciembre de 2008 (Welch, 2009).
Este tipo de iniciativas que impulsen la creación y generación de proyectos
eólicos de mayor escala puede cambiar el panorama de rentabilidad del proyecto,
por ejemplo con una exoneración de impuestos a la importación de equipos y
plantas eólicas además de permitir una depreciación en periodos de 5 años podrían
afectar positivamente el proyecto económico. Esto sumado a que el costo de una
planta de mayor envergadura que la utilizada en este proyecto permite disminuir
costos de fabricación e instalación, los avances en la tecnología han sido
dramáticos reduciendo los costos de producción hasta en un 90% (Welch, 2009).
La capacidad de una turbina eólica puede incrementarse en función a la segunda
potencia del diámetro de palas, por lo que incrementando el tamaño de la turbina,
así como la altura de instalación podría obtenerse una mayor producción de
energía eléctrica para un aumento no significativo en la inversión.
La ubicación del proyecto también influye drásticamente en la rentabilidad
económica del proyecto, como se aprecia en la Figura 10 la ubicación propuesta
46
no fue la óptima, y recomendándose un emplazamiento ubicado hacia la zona Sur
Oeste de la ciudad.
47
V. CONCLUSIÓN
El propósito de este estudio fue determinar la sustentabilidad económica y
ambiental de un aerogenerador horizontal prototipo instalado en un edificio
multifamiliar en la ciudad de Trujillo – Perú. El método de análisis ambiental
empleado fue el método emergético, los resultados obtenidos concuerdan con los
estudios emergéticos aplicados sobre plantas eólicas de mayor envergadura y en
resumen confirman mayores beneficios y menor impacto ambiental de este tipo de
plantas productoras de electricidad respecto a plantas solares, hidroeléctricas y
térmicas que utilizan combustibles fósiles, sin llegar a superar la performance del
uso de biocombustibles y biogás. Desde el punto de vista económico el proyecto
no es sustentable para las condiciones del mismo, sin embargo, podría tener
resultados positivos bajo cambios en el emplazamiento (ubicación y altura de
montaje), y mejoras en la tecnología y tamaño del equipo, así como un ajuste en el
precio de venta de la electricidad producida. Por este motivo este estudio indica
que el proyecto de instalación de mini plantas eólicas en edificios inteligentes y
auto-sostenibles puede ser factible en las ciudades del Perú.
El análisis emergético aplicado permitió la estimación de indicadores tal como PR
(porcentaje de renovabilidad; 0,248), EYR (tasa de rendimiento de emergía; 1,33),
ELR (tasa de carga ambiental; 3,03), ESI (índice de sustentabilidad emergética,
0,438), EIR (relación de inversión emergética; 3,03), EER (tasa de intercambio
emergético; 0,18), lo cual reveló las características del sistema: elevada
dependencia respecto a maquinarias importadas, eficiencia media respecto al
aprovechamiento de recursos locales en beneficio de la sociedad, bajo impacto
ambiental y emisiones al medio ambiente y un costo de producción medio
respecto a otros procesos de producción de electricidad. Desde el punto de vista
económico clásico el proyecto no es rentable por presentar VAN y TIR con
valores negativos, representado una pérdida de inversión de 2971,04 dólares.
Los resultados obtenidos nos brindan datos que permitirán optimizar la instalación
y utilización de sistemas eólicos además de proponer políticas de estimulación
para lograr cumplir metas regionales futuras.
48
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Agostinho, F., Diniz, G., Siche, R., y Ortega, E. (2008). The use of emergy assessment
and the Geographical Information System in the diagnosis of small family farms
in Brazil. Ecological Modelling, 210(1), 37-57.
Alvarez, S. (2006). La Sintesis Emergética - Integrando Energía, Ecología y Economía.
(F. I. Naturales, Ed.) Recuperado el 15 de 2 de 2009, de
www.uam.es/otros/fungobe/doc/guia_sintesis.pdf
Bakshi, B. (2002). A thermodynamic framework for ecologically conscious process
systems engineering. Computers and Chemical Engineering, 269-282.
Barla, R. (2008). Glosario Ecológico. Maldonado-Punta del Este. Uruguay.
Barzev, R. (2002). Guía Metodológica de Valoración económica de Bienes, Servicios e
Impactos Ambientales. Managua, Nicaragua: Corredor Biológico
Mesoamericano.
Brown, M. U. (1997). Emergy-based indices and ratios to evaluate sustainability:
monitoring economies and technology toward environmentally sound
innovation. Ecological Engineering, 9(1), 51-69.
Brown, M., y Ugliati, S. (2002). Emergy evaluations and environmental loading of
electricity production systems. Journal of cleaner production, 10(4), 321-334.
Brown, M., y Ugliati, S. (2004). Emergy analisis and environmental accounting.
Encyclopedia of energy.
Brown, M., Raugei, M., y Ugliati, S. (2012). Boundaries and investments in Emergy
Synthesis and LCA: A case of study on Thermal vs photovoltaic electricity.
Ecological Indicators, 15(1), 227-235.
Buonocore, E., Vanoli, L., Carotenuto, A., y Ulgiati, S. (2015). Integrating life cycle
assessment and emergy synthesis for the evaluation of a dry steam geothermal
power plant in Italy. Energy, 86, 476-487.
Cai, T., Olsen, T., y Campbell, D. (2004). Maximun (Em)power: a foundational
principle linking man and nature. Ecological modelling, 115-119.
Cao, K., y Feng, X. (2007). The Emergy Analysis of multi-product systems. Process
Safety and Environmental Protection, 85(5), 494-500.
Caruso, C., Catenassi, G., Marchettini, N., Principi, L., y Tiezzi, E. (2001). Emergy
based analysis of italian electricity production system. Journal of thermal
analysis and Calorimetry, 66(1), 265-272.
Castellini, C., Bastianoni, S. G., Bosco, A., y Brunetti, M. (2006). Sustainability of
poultry production using emergy approach: Comparison of conventional and
organic rearing systems. Agriculture, Ecosystems and Environment, 114, 343-
350.
Cavallet, O., y Ortega, E. (2010). Integrated environmental Assesment of biodiesel
production from soybean in Brazil. Journal of Cleaner Production, 18(1), 55-70.
CERPLAN-GRLL. (2009). Plan de Desarrollo Concertado Región La Libertad 2010-
2021. Centro Regional de Planeamiento Estratégico.
Chen, G. (2006). Scarcity of exergy and ecological evaluation based on embodied
exergy. Communications in nonlinear science and numercial simulation, 531-
552.
Chen, Z. X. (2010). Emergy based ecological assessment of constructed wetland for
municipal wastewater treatment: methodology and application to the Beijing
wetland. Journal of Environmental informatics, 15(2), 62-73.
49
Ciotola, R., Lansing, S., y Martin, J. (2011). Emergy analysis of biogas production and
electricity generation from small-scale agricultural digesters. Ecological
engineering, 37, 1681-1691.
Cohen, M., Brown, M., y Shepherd, K. (2006). Estimating the environmental costs of
soil erosion at multiple scales in Kenya using emergy synthesis. Agriculture,
Ecosystems and Environment, 114, 249-269.
Dincer, I. (2000). Renewable energy and sustainable development: a crucial review.
Renewable y Sustainable Energy Reviews, 4(2), 157-175.
Direccion General de Electricidad. (2006). Codigo Nacional de Electricidad. Normas
Técnicas. Perú: Ministerio de energía y Minas.
Dong, X., Ugliati, S., Yang, M., Zhang, X., y Gao, W. (2008). Energy and Emergy
evaluation of bioethanol production from wheat in Henan province, China.
Energy Policy, 36(10), 3882-3892.
Engardio, P. (2007). Beyond the green coorporation. Bussiness week january, 29, 50-64.
Florida, R., y Davison, D. (2001). Gaining from green management: environmental
management systems inside and outside the factory. California management
review, 43(3), 64-84.
Folke, C. (1996). Biological diversity, ecosystems and the human scale. Ecological
Applications, 1018-1024.
Goh, C., y Lee, K. (2010). Palm-based biofuel refinery (PBR) to substitute petroleum
refinery: an energy and amergy assesment. Renewable and Sustainable Energy
reviews., 14, 2986-2995.
Goncalves, C. e. (2006). Impactos ambientales causados por centrales Hidroeléctricas.
Universidad Federal de Minais Gerais.
Hall, C. (2004). The continuing importance of maximun power. Ecological modelling,
1-2.
Hau, J., y Bakshi, B. (2004). Promises and problems of emergy analysis. Ecological
modelling, 215-225.
INBio. (s.f.). Valoracion Económica de los bienes y servicios de la biodiversidad.
Recuperado el 20 de Agosto de 2015, de Centro digital de Información sobre
biodiversidad: OTUS: http://www.inbio.ac.cr/otus/valoracion.htm
Iribarren, D., Vasquez-Rowe, I., y Benedetto, R. (2014). On the feasibility of using
emergy analysis as a source of benchmarking criteria through data envelopment
analysis: A case study for wind energy. Energy, 67, 527-537.
Jorgensen, S. O. (2004). Emergy and exergy stored in genetic information. Ecologicail
modelling, 178(1-2), 11-16.
Liu, S., Sun, D., y Wan, S. (2007). Emergy evaluation of a kind of Biodiesel production
system and constrution of new emergy indices. Natural Science, 86(1-2), 111-
118.
Lomas, P., Di Donato, M., y Ulgiati, S. (2007). La sintesis emergética: una valoración
de los servicios de los ecosistemas con base termodinámica. Ecosistemas, 37-45.
Lomas, P., Martin-Lopez, B., Lobos, C., Montoya, D., Montes, C., y Alvarez, S. (2005).
Research Gate. Recuperado el 20 de Agosto de 2015, de
http://www.researchgate.net/publication/268285963_GUA_PRCTICA_PARA_
LA_VALORACIN_ECONMICA_DE_LOS_BIENES_Y_SERVICIOS_AMBIE
NTALES_DE_LOS_ECOSISTEMAS
McGovern, P. (2010). Adios a un annus horribilis. Energías Renovables, 22.
MeiMei, Z., Zhifeng, W., Chao, X., y Hui, J. (2012). Embodied energy and emergy
analysis of a concentrating solar power system. Energy Policy, 42, 232-238.
50
Mingyue, P., Lixiao, Z., Ulgiati, S., y Changbo, W. (2015). Ecological impacts of small
hydropower in China: Insights from an amergy analysis of a case plant. Energy
policy, 76, 112-122.
Ministerio de energía y minas. (s.f.). Proyecto Foner - Atlas Eolico. Recuperado el 25
de Marzo de 2013, de Dger.minem.gob.pe/atlaseolico/PeruViento.html
Mosquera, P. (2010). Energías Renovables para todos. Haya Comunicación.
Muñante, D. (1995). Indicadores de la evaluación económica de proyectos: VAN, B/C,
N/K, TIR. Definición de cálculo e interpretación. Chapingo, Mexico:
Universidad Autónoma de Chapingo.
Odum, H. (1983). System ecology. New York, USA: Wiley.
Odum, H. (1988b). Self Organization, transformity and information. Science, 242,
1132-1139.
Odum, H. (1996). Environmental accounting. Emergy and environmental decision-
making. New York USA: Wiley.
Odum, H. (Abril de 2000). Universidade Estadual de Campinas. Recuperado el 20 de
Agosto de 2015, de
http://www.unicamp.br/fea/ortega/htodum/emergyaccount.htm
Odum, H., y Odum, E. (2001). A prosperous way down: Principles and policies. San
Diego: University press of Colorado.
Odum, H., Odum, E., Brown, M., LaHart, D., Bersok, C., y Sendzimir, J. (1988a).
Sistemas ambientales y Políticas públicas. Gainesville.
Ortega, E., y Anami, M. (2002). Certification of food products using emergy analysis.
Research gate, 227-237.
Ouammi, A., Sacile, R., Zejli, D., y Mimet-Abdelaziz, B. (2010). Sustainability of a
wind power plant: Aplication to different Moroccan sites. Energy, 35, 4226-
4236.
Pan, Y., y Li, H. (2016). Sustainability evaluation of end-of-life vehicle recycling based
on emergy analysis: A case study of an end-of-life vehicle recycling in China.
Journal of Cleaner Production, Accepted Manuscript.
Paoli, C. V. (2008). Solar power: an approach to transformity evaluation. ecological
engineering, 34, 191-206.
Pereira, C., y Ortega, E. (2010). Sustainability assesment of large-scale ethanol
production from sugarcane. Journal of Cleaner Production, 18(1), 77-82.
Rydberg, T., y Haden, A. (2006). Emergy evaluations of Denmark and Danish
agriculture: Assessing the influence of changing resource availability on the
organization of agriculture and society. Agriculture, Ecosystems and
Environment, 117(2), 145-158.
Sapag, N., y Sapag, R. (1991). Preparación y evaluación de Proyectos Sapag. México:
McGraw-Hill.
Senamhi. (2011-2012). Servicio Nacional de Metereología e Hidrología del Perú.
Recuperado el 05 de 2012, de
http://www.senamhi.gob.pe/main_mapa.php?t=dHi
Sha, S., y Markku, H. (2012). Emergy evaluation of combined heat and power plant
processes. Applied thermal engineering, 43, 67-74.
Shu-Li, H., y Odum, H. T. (1991). Ecology and Economy. Journal of Environmental
Management, 32, 313-333.
Siche, R., y Agostinho, F. (2015). El indice de beneficio emergético (IBE) como
indicador de sostenibilidad de las exportaciones del sector agropecuario de un
país. Journal of agriculture and animal science, 4(2), 8-18.
51
Siche, R., y Ortega, E. (2007). Emergy-based sustainability of the Peruvian Economy.
En M. Brown, Emergy Synthesis 4: Theory and applications of the Emergy
Methodology (págs. 11.1-11.12). Gainesville, Florida: The Center for
Environmental Policy.
Siche, R., Agostinho, F., Ortega, E., y Romeiro, A. (2008). Sustainability of nations by
indices: Comparative study between environmental sustainability index,
ecological foot print and the emergy performance indices. Ecological
economics, 66, 628-637.
Ugliati, S. B. (1998). Monitoring patterns of sustainability in natural and man-maded
ecosystems. Ecological Modelling, 108(1), 23-36.
Ulgiati, S., Odum, H., y Bastianoni, S. (1994). Emergy use, environmental loading and
sustainability An emergy analysis of Italy. Ecological Modelling, 73, 215-268.
Villarrubia, M. (2013). Ingeniería de la energía Eólica. México: Alfaomega.
Welch, J. V. (2009). The dual sustainability of wind power. Renewable and sustainable
Energy Reviews, 13(5), 1121-1126.
Xiaolong, W., Yuanquan, C., Peng, S., y Wangsheng, G. (2014). Efficiency and
sustainability analysis of biogas and electricity production from a large scale
biogas project in China: an emergy evaluation based on LCA. Journal of
Cleaner Production, 65, 234-245.
Yang, H., y Chen, I. Y. (2011). Emergy analysis of cassava-based fuel ethanol in China.
Biomass and Bioenergy., 581-589.
Yang, Q. C. (2013). Environmental sustainability of wind power: An emergy analysis of
a chinese wind farm. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 25, 229-239.
Yang, Z., Jiang, M., Chen, B., Zhou, J., Chen, G., y Li, S. (2010). Solar emergy
evaluation for chinese economy. Energy Policy, 38, 875-886.
Yu, X., Geng, Y., Dong, H., Ulgiati, S., Liu, Z., Liu, Z., y otros. (2016). Sustainability
assessment of one industrial region: A combined method of emergy analysis and
IPAT (Human Impact Population Affluence Technology). Energy, 107, 818-
830.
Zhang, L., Yang, Z., y Chen, G. (2007). Emergy analysis of cropping-grazing system in
Inner Mongolia Autonomous Region, China. Energy Policy, 35, 3843-3855.
Zhang, M., Z., w., Xu, C., y Jiang, H. (2011). Embodied energy and emergy analyses of
a Concentrating Solar Power system. energy policy.
Zhang, X., Deng, S., Wu, J., y Jiang, W. (2010). A sustainability analysis of a municipal
sewage treatment ecosystem based on emergy. Ecological engineering., 36(5),
685-696.
Zhou, J. (2008). Embodied ecological element saccounting of nationa leconomy. PhD.
dissertation, Peking University, Beijing, China.
Zhou, J. J. (2009). Emergy evaluations for constructed wetland and conventional
wastewater treatments. Communications in nonlinear science and numercial
simulation, 14(4), 1781-1789.
Zhou, S., Zhang, B., y Cai, Z. (2010). Emergy analysis of a farm biogas project in
China: A biophysical perspective of agricultural ecological engineering.
Communications in nonlinear Science and Numerical Simulation, 15(5), 1408-
1418.
_______________________________ _____________________________
M.Sc. Guillermo A. Linares Luján Dr. Raúl Benito Siche Jara
Autor Asesor
52
VII. ANEXOS
ANEXO 1: POTENCIA ELÉCTRICA DE ILUMINACIÓN DE EDIFICIO
MULTIFAMILIAR
Tabla 13. Estudio de la potencia eléctrica instalada en Edificio Multifamiliar
Iluminación Potencia (W) Horas Consumo
Total
W-H /día
1er Planta
Baño 1 50 1,5 75
Cocina 70 2 140
Sala 200 2 400
Escritorio 150 6 900
Cochera 60 1 60
Patio 60 1 60
Pasillo 50 3 150
2da Planta
Baño 1 50 1,5 75
Baño 2 50 1 50
Habitación 1 60 3 180
Habitación 2 60 3 180
Habitación 3 60 3 180
Habitación 4 60 3 180
Pasillo 50 3 150
3era Planta
Baño 1 50 1,5 75
Baño 2 200 2 400
Habitación 1 300 2 600
Habitación 2 200 2 400
Habitación 3 200 2 400
Escritorio 200 2 400
Pasillo 100 3 300
4ta Planta
Sala 400 3 1200
Comedor 100 2 200
Cocina 50 2 100
Baño 50 1 50
Patio 150 1 150
Total 3030 7055
53
ANEXO 2: DATA DE VELOCIDAD DE VIENTO EN EL EMPLAZAMIENTO
SELECCIONADO
Tabla 14. Velocidades Medias mensuales en la zona del
proyecto (30m sobre el suelo)
Mes Vm (m/s)
Mayo 2011 6,1
Junio 2011 5,3
Julio 2011 4,8
Agosto 2011 4,4
Setiembre 2011 5,3
Octubre 2011 6,3
Noviembre 2011 7,3
Diciembre 2011 7,6
Enero 2012 7,8
Febrero 2012 7,4
Marzo 2012 7,4
Abril 2012 7,4
Media Anual 6,41
Fuente: (Senamhi, 2011-2012)
Figura 9. Ubicación del proyecto (Ministerio de energía y minas).
54
Figura 10. Distribución de zonas en base a la velocidad de viento promedio
(Ministerio de energía y minas).
55
ANEXO 3: SIMBOLOGÍA EMERGÉTICA
Tabla 15. Símbolos del lenguaje de flujos de energía para representar sistemas
emergéticos
Fuente: (Odum, 1996).
56
Tabla 16. Simbología de Indicadores Emergéticos
Letra Ítem
R Fuentes renovables (lluvia, mar, etc.)
N Fuentes no renovables
F Insumos Adquiridos de la economía
FN Porción No renovable de los Insumos adquiridos
FR Porción Renovable de los Insumos adquiridos
$ Dólares pagados por las importaciones
U Emergía total del sistema
Fuente: Odum, 1996; Yang, 2013.
57
ANEXO 4: CÁLCULOS PARA FLUJOS DE EMERGÍA DEL PROYECTO
1. VIENTO (ENERGÍA CINÉTICA)
Área rodeada por el rotor: 𝜋 ∗ 𝑟2=3,1416*(3,25/2m) 2*1 turbina= 8,3 m2
Velocidad promedia del viento= 5,66 m/s
Tiempo de trabajo anual= (13h/día)*365dias*3600s/h=1,7082*107s
Densidad del aire (promedio)= 1,255 kg/m3
Eficiencia máxima = 59,3%
Ciclo de vida = 25 años
Entrada de energía= 1
2∗ 𝜌 ∗ 𝐴 ∗ 𝑡 ∗ 𝑉3 ∗ 𝑛 ∗ 25 = 0,5 ∗ 1,255
kg
𝑚3∗ 8,3𝑚2 ∗
1,7082 ∗107s
año∗ 0,593 ∗ 25 años (5,66
𝑚
𝑠)
3
= 2,39 ∗ 1011 J
2. ROTOR
Masa total de tres hélices de fibra de vidrio: 1,18*10-2Tn
Masa de la nariz en forma de cono: 5,95*10-4Tn
Masa Eje central (fierro): 1,175*10-3Tn
Masa Pernos, arandelas, tuercas y topes: 2,05*10-3Tn
3. GONDOLA
Masa total del motor: 4,08*10-2Tn
- %sílice=3,7%, entonces Masa Sílice: 3,7%*4,08*10-2Tn=0,00151 Tn
- %Acero=66,7%, entonces Masa Acero: 66,7%*4,08*10-2Tn=0,0272 Tn
- %Cobre= 29,6%, entonces masa Cobre: 29,6%*4,08*10-2Tn=0,012 Tn
Masa dos soportes mecánicos: 8,12*10-3Tn
Cola de Madera para seguir orientación del aire= 2,02 kg
Masa total de madera= 2,02 * 1 aerogenerador= 2,02 kg
Elementos de cola: 0,00102 tn de fierro
8 pernos y 7 tuercas: 0,000415 tn de fierro
Timón: 0,00655 tn de fierro
Masa total de fierro = (0,00102+0,000415+0,00655) x 1 aerogenerador =
0,00808
4. TORRE
Soporte base: 0,01351 fierro
Sujeciones: 0,01482 fierro
Cables de estabilidad: Acero: 4,5 kg
Masa total de fierro = (0,01351+0,01482) x 1 aerogenerador = 0,02833 tn
Soporte central
o Diámetro interno del tubo: 3 pulgx0,0254=0,0762m
o Diámetro externo del tubo: 3,5 pulg x0,0254=0,0881m
o Altura del tubo= 6m
o Volumen interior= : 𝜋 ∗ 𝑟𝑖2 ∗ ℎ=: 𝜋 ∗ (0,0762
2)
2
∗ 6 = 0,0274𝑚3
58
o Volumen exterior= : 𝜋 ∗ 𝑟𝑒2 ∗ ℎ=: 𝜋 ∗ (0,0881
2)
2
∗ 6 = 0,0366𝑚3
o Volumen real del tubo= 0,0366-0,02774= 9,2*10-3𝑚3
o Densidad del fierro: 7874𝑚3/𝑘𝑔
o Masa total del tubo: 7874x= 9,2*10-3=72,411kg
5. INVERSOR DE CORRIENTE
Peso total del inversor: 47,6 kg
El inversor tiene una serie de componentes electrónicos similar a una
computadora.
6. SISTEMA DE CONTROL – RECTIFICADOR DE CORRIENTE
Peso total del Sistema de control: 14,2 kg
El sistema de control tiene una serie de componentes electrónicos similar a una
computadora.
7. DISIPADOR DE CALOR
Peso total del disipador de calor: 13,7 kg
Compuesto de 65% sílice, 30% cobre, 5% acero.
8. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
14 Baterías de 46,8 kg = 655,2 kg
Materiales componentes de baterías: plomo (65%), electrolito (agua, 25%),
plástico (10%)
Plomo: 0,65x655,2 = 426 kg
Agua: 0,25x655,2 = 164 kg
Plástico: 0,1x 655,2 = 65,6 kg
9. COMBUSTIBLE
Consumo de combustible en el transporte de materiales: 7,8 galones
7,8𝑔𝑎𝑙.3,78𝑥10−3𝑚3
1𝑔𝑎𝑙. 850
𝑘𝑔
𝑚3 = 25 𝑘𝑔 de petróleo diesel
10. CONSTRUCCIÓN DE CASETA DE CONTROL
Paredes de 2x2x0,2 (1); 0,60x2x0,2 (2)
Techo de 2x0,60x0,15 (unidades en metros)
Gasto de concreto en vaciado de techo y paredes para caseta de: 2 m3
Varillas de fierro utilizadas para armazón: 5 kg
Arena utilizada: 310 kg
Agua utilizada: 250 kg
59
ANEXO 5: DATA COMPLEMENTARIA ANÁLISIS ECONÓMICO
Tabla 17. Costo de Servicios para periodo de 1 año
SERVICIO UNIDAD DE
MEDIDA CANTIDA
CANTIDAD COSTO (S/.)
UNITARIO TOTAL
MANTENIMIENTO BATERIAS VEZ 1 60,00 60,00
MANTENIMIENTO GENERAL Y DE SISTEMAS DE CONTROL
VEZ* 1 50,00 50,00
TOTAL GENERAL 110,00
*El mantenimiento general y del sistema de control se realiza por periodos de 4 años,
siendo el costo de 200 nuevos soles.
Tabla 18. Obras civiles necesarias para el proyecto
CONSTRUCCIÓN
Costo de OBRAS CIVILES
TOTAL Montaje
caseta de control
banco baterías
anclajes
AREAS (m2) 0,5 2 2 0,5 5
Estructuras
Muros y columnas - 100,00 100,00 50,00 250,00
Techos - 50,00 50,00 - 100,00
Otros
Acabados
Pisos 50,00 25,00 25,00 - 100,00
Puertas y ventanas - 50,00 50,00 - 100,00
Instalaciones
Eléctricas 50,00 - - 50,00
Otros
TOTAL 100,00 225,00 225,00 50,00 600,00
COSTO TOTAL OBRAS CIVILES (Nuevos Soles)
100,00 225,00 225,00 50,00 600,00
Área Total Terreno = 5,00
Costo (S/./m2) = 100,00
Costo Total Terreno (S/.) = 500,00
60
Tabla 19. Inversiones realizadas en maquinaria y equipos
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
MERCADO NACIONAL
PRECIO DE VENTA (S/.)
VALOR DE VENTA(S/.)*
Maquinaria y Equipo de Procesamiento
1 Aerogenerador + control + instalación 12590,00 10323,80
1 inversor de corriente DC/AC 2kw 2916,00 2391,12
Costo Total de Maq. y Equipo 15506,00 12714,92
Maquinaria y Equipo de Servicio Auxiliar
1 Repisas de madera 120,00 98,40
1 Juego de herramientas 125,00 102,50
20 BATERIAS 8800,00 7216,00
Costo total de Equipo Auxiliar 9045,00 7416,90
TOTAL DE COSTO DE MAQUINARIA Y EQUIPO 24551,00 20131,82
* El precio de venta incluye el valor del impuesto general a las ventas.
Tabla 20. Depreciación de Obras Civiles y Maquinaria
DESCRIPCIÓN Monto Tiempo Vida Útil
Años
Depreciación Anual
Obras civiles 600,00 33,00 18,18
Maquinaria y equipo
- equipo instalado 15506,00 26 596,38
- De servicio y auxiliar 9045,00 30 301,50
TOTAL DEPRECIACION DE TANGIBLES 916,07
Tabla 21. Amortización de intangibles
DESCRIPCIÓN Monto Tiempo Vida Util
Años
Depreciación Anual
Gastos de organización y constitución - 0 -
Estudios 1000,00 25 40,00
TOTAL AMORTIZACION DE INTANGIBLES 40,00
61
Tabla 22. Inversión Total del Proyecto
INVERSIÓN MONTO APORTE
PROPIO S/. %
1. Inversión Fija
a) Inversión fija tangible
Terreno 500,00 1,9% 500,00
Obras civiles 600,00 2,3% 600,00
Maquinaria y equipo 24551,00 92,1%
- Equipo instalado 15506,00 15506,00
- De servicio y auxiliar 9045,00 9045,00
Total Inversión Fija Tangible 25651,00 96,2% 25651,00
b) Inversión fija intangible
Gastos de organización - 0,0% -
Estudios 1000,00 3,8% 1000,00
Intereses pre-operativos - 0,0% -
Total Inversión Fija Intangible
1000,00 3,8%
1000,00
TOTAL INVERSIÓN FIJA
26651,00 100,0%
26651,00
INVERSIÓN TOTAL
26651,00 100,0%
26651,00
Tabla 23. Calendario de inversiones en la etapa pre-operativa
CONCEPTO
M E S E S
TOTAL 1 2 3 4 5
1. INVERSIÓN FIJA
1.1 Inversión Fija Tangible
Terreno 500,00 500,00
Obras civiles 500,00 100,00 600,00
Maquinaria y equipo
- Equipo instalado 12590,00 2916,00 15506,00
- De servicio y auxiliar 9045,00 9045,00
Total Inversión Fija Tangible 500,00 500,00 12590,00 100,00 11961,00 25651,00
1.2 Inversión fija tangible
Gastos de organización -
Estudios 1000,00 1000,00
Total Inversión Fija Intangible 1000,00 - 1000,00
TOTAL INVERSIÓN FIJA 1500,00 500,00 12590,00 100,00 11961,00 26651,00
INVERSIÓN TOTAL 1500,00 500,00 12590,00 100,00 11961,00 26651,00
FINACIAMIENTO PROPIO 1500,00 500,00 12590,00 100,00 11961,00 26651,00