CONTRIBUCIÓN DE LA FACULTAD DE MINAS

AL DESARROLLO DE LA

HIDROELECTRICIDAD EN COLOMBIA

Darío Valencia Restrepo

Universidad Nacional de Colombia

Sede Medellín

Cátedra Sesquicentenario

Auditorio Gerardo Molina

Medellín, 26 de septiembre de 2017

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TEMARIO

1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

TEMARIO

1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

1. La hidroelectricidad en el mundo

• La energía hidroeléctrica proporciona el 71 % del total de electricidad generada por fuentes renovables en el mundo (2016).

• Con 1.064 GW de capacidad instalada genera el 16,4 % del total mundial de electricidad generada por las diferentes fuentes (2016).

• Entre 2005 y 2015 creció con una tasa anual promedia cercana a 4 %.

Fuentes de generación eléctricaen el mundo (2012)

Tendencias en el consumo de energía en el mundoTomado del World Energy Outlook (2014)

TEMARIO

1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

2. La hidroelectricidad en Colombia

• La generación hidráulica participa con el 67 % del total de electricidad generada en Colombia. El restante 33 % es de origen térmico (UPME 2015).

• Entre el 2012 y el 2015 la participación de la generación hidráulica pasó de 79 % a 67 %.

• Según pronósticos de la UPME para la matriz de consumo de energía, entre 2010 y 2020 la participación de la electricidad permanecerá más o menos constante, aumentará el consumo de carbón y disminuirá el de petróleo y derivados.

Participación de fuentes en la generación de electricidad en Colombia según la UPME

2012 2015

Consumo energético por fuentesen Colombia (2010-2020)

TEMARIO

1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

3. Energía eléctrica y desarrollo

• Apenas podemos vislumbrar lo que pudo significar la llegada del alumbrado a los sitios públicos y domésticos

• Las amenidades

• La educación y la investigación

• La salud

• El impulso a la industria y el comercio

• El transporte

CRECIMIENTO DEL PIB Y LA ELECTRICIDADTasas anuales en Colombia (1975-2016)

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1975 - 79 1980 - 84 1985 - 89 1990 - 94 1995 - 99 2000 - 06 2007 - 11 2012 - 16

PO

RC

ENTA

JE A

NU

AL

AÑOS

Crecimiento Producto Interno Bruto

Crecimiento demanda eléctrica

GUADALUPE I: UN CASO CÉLEBRE1930 1932 1938 1939 1943 1945

Entradas deGuadalupe I

(MW)10 10 10 10

Consumo industrial(MW-h)

3.058 ND 24.232 29.854 38.501 53.644

Consumo comercial(MW-h)

5.282 ND 12.077 13.358 18.315 21.495

Crecimiento del consumo industrial entre 1930 y 1945 = 1754% (21% anual)Crecimiento del consumo comercial entre 1930 y 1945 = 407% (10% anual)

OTROS FACTORES: Ahorro de comerciantes, cafeteros y mineros

Capacidad de emprendimiento

Existencia de profesionales, peritos y obreros

Ferrocarril y navegación

… Fuente: Revista EPM, Vol. IV, No.3

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4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?

PRESA Y EMBALSE

TUBERÍA DE PRESIÓN

CASA DE MÁQUINAS

TRANSFORMACIÓN

TRANSMISIÓN

DOS CONVERSIONES

FUNDAMENTALES:

De energía potencial a energía cinética

De energía cinética a energía eléctrica

EL SALTO DEL RÍO

GUADALUPE

Ya en 1932 hizo

posible un primer

aprovechamiento

hidroeléctrico del río.

Se observa la tubería

de presión, la casa de

máquinas y, abajo, la

descarga del agua

turbinada al río.

El embalse con mayor capacidad de regulación en Colombiaes El Peñol, situado en el oriente de Antioquia, ya que

Puede pasar agua de años lluviosos a años secos.

PRESA Y EMBALSE

Embalse, presa y descarga en elproyecto hidroeléctrico Guavio

(departamento de Cundinamarca)

PRESA Y EMBALSE

Presa del proyecto Miel I188 m de altura

(departamento de Caldas)

De energía potencial a energía cinética

• Cuando el agua pierde altura, la energía potencial se convierte en energía cinética.

• La energía cinética adquirida por el agua es proporcional al peso del agua que cae y al cambio de altura.

• La potencia aprovechable del salto es la energía cinética por unidad de tiempo.

• Hay pérdidas.

• Los kilovatios-hora de la cuenta de servicios.

TURBINA PELTON

08/02/2001 5ELECTRABEL GENERATION

Hydropower • diagramHydropower • diagram

upper tanksupper tanks

gravitational energygravitational energy

kinetic energykinetic energy(running water)(running water)

turbineturbinegeneratorgenerator

electricityelectricity

lower tankslower tanks

Energía Potencial

Tanque Superior

Energía Cinética(caída de agua)

Turbina

Generador

Electricidad

Taque Inferior

ESQUEMA SIMPLIFICADO DE LAGENERACION HIDROELÉCTRICA

De energía cinética a energía eléctrica

• El chorro de agua hace girar una turbina.

• Se ha aprovechado la energía cinética del agua.

• La turbina hace rotar un generador.

• Como los conductores del generador se mueven en un campo magnético, se induce electricidad en aquellos.

El fenómeno electromagnéticoy la generación de electricidad

Guadalupe I

TIPOS DE CASA DE MÁQUINAS

La Tasajera

SUBTERRÁNEASSUPERFICIALES

Transformación y distribución

• La electricidad generada es transformada.

• Se eleva su voltaje.

• Unas líneas de transmisión llevan la energía hasta los centros de distribución.

• De dichos centros pasa a los consumidores.

Transformación Subestación

ESQUEMA DEL SERVICIO ELÉCTRICO

TEMARIO

1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

5. LOS PRINCIPALES PROYECTOSEN ANTIOQUIA

AÑO DE ENTRADA PROYECTO Capacidad total (MW) Capacidad inicial (MW)

1898 Santa Elena 0,5 0,25

1921 Piedras Blancas 10

1932 Guadalupe I 40 10

1952 Riogrande 75 25

1963 Guadalupe III 270 90

1979 Guatapé 560 280

1985 Guadalupe IV 213

1987 San Carlos 1240 620

1988 Playas 200

1988 Jaguas 170

1993 La Tasajera 303

2001 Porce II 392

2011 Porce III 660

2014 37 centrales < 20 MW 306

2018 Hidroituango (construcción) 2400

CRECIMIENTO DE LA CAPACIDAD INSTALADAEN ANTIOQUIA

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MW

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CAPACIDAD INSTALADAEN ANTIOQUIA Y EN COLOMBIA (MW EN 2014)

Antioquia posee el 35 % de la capacidad instalada en el país. Y el 47 % si se considera sólo la hidroelectricidad.

En Antioquia se están construyendo (en 2014) 6 centrales hidroeléctricas con un total de 3.503 MW. Se destaca la central Hidroituango, la mayor del país, con 2.400 MW.

Tipo de generación ANTIOQUIA COLOMBIA

HIDRÁULICA 4.571 (91 %) 9.706 (67 %)

TÉRMICA 455 (9 %) 4.688 (33 %)

TOTAL 5.026 (100 %) 14.394 (100 %)

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1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

6. Cultura empresarialde lo público

• Empresas Públicas de Medellín (EPM) como ejemplo nacional e internacional

• Varios servicios integrados

• Una entidad pública que ha sido manejada pulcra y eficientemente

• La empresa colombiana del siglo XX

• Patrimonio y ahorro considerables

MOMENTOS HISTÓRICOSEN LA VIDA DE EPM

AÑO HITO

1890 Compañía Antioqueña de Instalaciones Eléctricas

1920 Empresas Públicas Municipales

1955 Constitución de las Empresas Públicas de Medellín

1967 Interconexión Eléctrica S. A.

1994 Competencia en los servicios públicos domiciliarios

2006 Separación de telecomunicaciones (UNE)

2007 Extensión del servicio eléctrico al departamento (adquisición de EADE)

2013 Consolidación Grupo Empresarial EPM. Expansión internacional

TEMARIO

1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

7. Un encuentro interdisciplinario

• Más allá de la retórica

• Cómo facilitar el trabajo interdisciplinario

• Numerosas disciplinas y profesiones concurren en la preparación y realización de un proyecto hidroeléctrico

• La necesidad de la cultura científica y técnica

FASES DE UN PROYECTO HIDROELÉCTRICO

1• RECONOCIMIENTO

2• PREFACTIBILIDAD

3• FACTIBILIDAD

4• DISEÑO

5• CONSTRUCCIÓN E

INTERVENTORÍA

6• OPERACIÓN

Iniciales (estudios) Finales

PRINCIPALES DISCIPLINAS Y PROFESIONES

ClimatologíaHidrologíaGeologíaMatemáticaEstadísticaGeografíaEcologíaHistoriaArqueologíaSociología…

Ingenierías:CivilMecánicaEléctricaElectrónicaForestalde Sistemas…

EconomíaAdministración…

TEMARIO

1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

8. cultura científica y técnica

• Escuela de capacitación para profesionales, empleados y obreros.

• Apoyo a la investigación

• Fortalecimiento académico

• Avance de disciplinas y profesiones

• Entidades estatales más cercanas a la ciencia y a la técnica

PRINCIPALES DISCIPLINAS Y PROFESIONES

ClimatologíaHidrologíaGeologíaMatemáticaEstadísticaGeografíaEcologíaHistoriaArqueologíaSociología…

Ingenierías:CivilMecánicaEléctricaElectrónicaForestalde Sistemas…

EconomíaAdministración…

AVANCE DEL CONOCIMIENTO EN:

• Descripción y aprovechamiento del territorio

• Hidrología regional y colombiana• Caracterización de suelo y subsuelo• Propiedades físicas de materiales• Planeamiento, diseño e interventoría• Evaluación y gerencia de proyectos• Optimización y simulación de sistemas• Técnicas de construcción y montaje

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1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

9. Avance de la ingeniería y dela consultoría

• Inicialmente, se dependió mucho de valiosa asesoría del exterior.

• Con posterioridad, hubo transferencia y apropiación de tecnología.

• Finalmente, desarrollos propios.

• La consultoría nacional ha incursionado allende las fronteras.

• Se ha modernizado la ingeniería: más base científica y mejor tecnología.

TEMARIO

1. La hidroelectricidad en el mundo2. La hidroelectricidad en Colombia3. Energía eléctrica y desarrollo4. ¿Qué es un proyecto hidroeléctrico?5. Los principales proyectos en Antioquia6. Cultura empresarial de lo público (EPM)7. Un encuentro interdisciplinario8. Cultura científica y técnica9. Avance de la ingeniería y de la consultoría10. La participación de la Facultad de Minas

10. LA PARTICIPACIÓN DE LAFACULTAD DE MINAS

• Trabajo pionero de egresados de la Facultad de Minas

• Participación en algunas áreas de interés

• Presencia de otras facultades de la región

• Trabajo de profesores y estudiantes

EL PROGRAMA DE POSGRADO ENAPROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS

• Creación de una maestría en 1984

• Primer doctorado en ingeniería del país en la década de 1990

• Áreas relacionadas con los proyectos hidroeléctricos

• Nuevos desarrollos transdisciplinarios

• Un programa de excelencia

APORTE DE TESIS DE MAESTRÍA YPROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y EXTENSIÓN

• Aportes a la hidroelectricidad• Tesis de maestría en ingeniería: 32, siete de las cuales

fueron declaradas “Meritorias”.• Proyectos de investigación y extensión: 27.• Primera tesis doctoral en ingeniería del país: efectos

sobre la hidrología colombiana de fenómenos macroclimáticos que ocurren en escalas de tiempo interanuales, tales como El Niño y La Niña (1998).

• Ver mayores detalles en el antes citado complemento de la conferencia: (http://valenciad.com/PaginaAuxiliar/MinasHidroelectricidad.pdf).

MUCHAS GRACIAS