El sistema MRT 33/19kV como alternativa para electrificar zonas rurales amplias – Caso Perú

El sistema MRT 33/19kV como alternativa para electrificar zonas rurales amplias – Caso Perú

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Anteriormente vimos en la primera parte de este artículo la historia de como el sistema MRT- Monofásico con retorno por tierra, se fue implementando en el mundo, ahora en esta segunda parte veremos con un poco más de detalle la historia de como este sistema se implementa en el Perú y como se convierte en una alternativa para la electrificación rural.

Para escribir este artículo logré entrevistarme con el ing. Luis Prieto, que como vimos en el artículo anterior es el precursor de la introducción de los sistemas MRT en el Perú, además es considerado como uno de los pocos expertos en el diseño de sistemas de electrificación rural económicamente adaptados.

Aunque muy pocas personas lo saben, el primer sistema MRT implementado en el Perú fue el sistema 34,5/20kV, un sistema ampliamente utilizado en Brasil, Canada y algunas zonas de USA, entonces queda por responder la pregunta ¿porque se estandarizó el 22,9/13,2kV en lugar del 34,5/20kV ó 33/19kV?. A continuación responderemos esta y otras interrrogantes.

Inicios de la Electrificación Rural en el Perú Fué en la década de 1970 que se iniciaron los primeros programas de electrificación rural. En ese entonces Electroperu era la única entidad que tenía a cargo la Electrificación Rural del Perú, para ello disponía de un reducido equipos de ingenieros y técnicos altamente capacitados; cuya responsabilidad era la de elaborar los estudios y ejecutar las obras de electrificación rural. Adicionalmente el equipo de ingeniería definía criterios que permitirían mejorar la calidad del servicio en las futuras zonas donde iban a trabajar, ya que en esa época no existían normas de Electrificación Rural.

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Redes de baja tensión de Huaraz – 1970

Este sistema de trabajo era bastante eficiente en cuanto a aspectos técnicos, ya que los equipos eran bastante autónomos para la toma de decisiones técnico-económicas. Además Electroperu no requería muchos equipos para manejar la electrificación rural, ya que debido a la limitada oferta del sistema eléctrico interconectado en zonas rurales, mayormente el grueso del trabajo se encontraba en electrificar las principales capitales provinciales y distritales del país.

Las tecnologías disponibles en ese entonces para electrificación rural eran: El sistema trifásico y el sistema bifásico. La oferta era proveida por el sistema eléctrico interconectado nacional , y en caso este se encuentre muy distante, se tenía que instalar un grupo térmico como fuente de generación.

Central Térmica a Vapor instalada por Electroperu – Iquitos 1982

Central Térmica a Vapor instalada por Electroperu – Iquitos 1982

El sistema MRT como alternativa para la Electrificación Rural

Uno de los equipos de trabajo de Electrificación Rural era el del Ing. Luis Prieto Gomez; un profesional que en ese entonces ya contaba con amplia experiencia en Electrificación rural y había visto experiencias en otros países como Brasil, México y Alemania; él se dio cuenta que se podía disminuir los costos de la electrificación rural y aumentar la cobertura del programa de electrificación usando un sistema aún desconocido en Perú, este era el sistema MRT-monofásico con retorno por tierra.

Fue en el año 1985 que al equipo del Ing. Prieto, le encargaron la electrificación de la localidad de Pira (Huaraz-Ancash-Perú); estaba previsto instalar un grupo térmico de 200kW a 3650msnm, (120kW efectivos), el proyecto iba a costar unos US$ 40000 (de la época), donde se tenia previsto que la Central Térmica (diesel) solo opere 8 horas al día y a un alto costo. Además de la localidad habían otros 5 distritos vecinos, con centros poblados, caseríos y anexos, que superaban las 30 localidades, con una demanda que podría superar los 250kW.

Considerando el área de electrificación y la cantidad de localidades, evaluó la posibilidad de llevar una línea MRT en lugar de instalar la Central Térmica. Se hizo la evaluación, y el proyecto costaba unos $ 50000, un poco mas, pero con la ventaja de tener energía del sistema interconectado, es decir, 24 horas al día.

El sistema MRT como alternativa de bajo costo para electrificación rural.

El sistema MRT como alternativa de bajo costo para electrificación rural.

Nace el primer sistema de electrificación rural MRT del Perú: Sistema Electrico Rural “Pira”

Es así que el Ing. Prieto le propuso la idea al entonces Gerente de Electrificación Rural de Electroperu, Ing. Luis Ampuero, a quien logró convencer luego de mostrarle los beneficios del sistema, aunque no todos en la institución estaban de acuerdo con la nueva propuesta, ya que consideraban que era riesgoso invertir en una tecnología en la que no se tenía experiencia, pero ello siempre ocurre en proyectos nuevos.

Es así que luego de evaluar el sistema 22,9/13,2kV y el 34,5/20kV, se decidió implementar el sistema MRT 34,5/20kV, osea 20kV-MRT, con una capacidad estimada de 270kW (con 15A). Esta alternativa brindaba los mejores resultados en cuanto a la regulación de tensión, teniendo en consideración los criterios del retorno por tierra, efecto ferranti y las corrientes de cortocircuito. Finalmente se hicieron las comprobaciones de los cálculos teóricos con las pruebas correspondientes cuando se inauguró la obra, resultando un éxito. Lo interesante fue obtener que el efecto ferranti compensaba la caída de tensión por efecto Joule, y la tensión de salida era la misma que la de llegada a plena carga, logrando increíblemente que un pueblo, que estaba ubicado en lo alto de la cordillera occidental, entre la costa y el callejón de Huaylas, tenga un mejor servicio que el que tenían los usuarios de la capital Huaraz. Si bien el proyecto terminó costando un 25% más, permitió electrificar una mayor cantidad de localidades, con un servicio de 24hs, con una tarifa de sistema interconectado más baja que la tarifa de sistema aislado, una mejor confiabilidad de servicio, y un 125% de capacidad de transmisión adicional.
Distrito Pira, Huaraz, Ancash. En la actualidad.

Distrito Pira, Huaraz, Ancash. En la actualidad.

Normalización del sistema MRT 

Luego del éxito del sistema eléctrico rural “Pira”, se procedió a hacer pruebas mas exigentes en los sistemas eléctricos existentes del Valle del Mantaro (Junín) y Valle Sagrado de Los Incas (Cusco), donde se utilizaron las instalaciones existentes trifásicas para energizarlas en el sistema 3ø/1ø-MRT: 34,5kV/20kV, 34,5kV en 3ø y 20kV en 1ø-MRT. Aquí se analizaron las alternativas de capacidad de transmisión de corriente y las tensiones de toque y paso. El detalle de esta experiencia la encontrará en la primera parte de este artículo.

Con los resultados obtenidos se obtuvo que el sistema mas conveniente en capacidad de transmisión, reducción de perdidas y caída de tensión era el 33/19 kV y en segundo lugar era el 22,9/13,2 kV, teniendo el primer sistema la desventaja de tener mayores costos de inversión. Por lo que el equipo técnico de Electroperú concluyó que se debería usar el 33/19 kV para las zonas rurales amplias y el 22,9/13,2 kV para las zonas rurales concentradas; ya que el sistema 33/19 kV logra un mayor radio de acción de electrificación que el 22,9kV/13,2 .

Inmediatamente Electroperu propone estos resultados a la Dirección General de Electricidad-DGE, entidad que en esos momentos era la encargada de normalizar los sistemas eléctricos usados en el país.

La DGE finalmente concluyó que debido a que la mayoría de los sistemas inmediatos a electrificar eran los de la zona sierra, en su mayoría sistemas de demanda concentrada, se proceda a normalizar primero el 22,9/13,2 kV, y dejando pendiente la aprobación del 33/19kV para una segunda etapa de normalización, debido a que se preveía su uso principalmente en la zona selva y no era prioridad la selva en esa época.
Sistema MRT – Monofasico con retorno por tierra – 13,2kV – Perú

Sistema MRT – Monofasico con retorno por tierra – 13,2kV – Perú

Frustración de una normalización del sistema MRT 33/19kV para zonas rurales Amplias y zonas de Selva

Electroperú en el periodo de 1985 a 1988 difundió con mucho éxito el sistema MRT 22,9/13,2 kV para electrificación rural, pero con la crisis económica de 1988 el programa de electrificación rural quedó paralizado hasta que finalmente en el año 1990 el gobierno desmanteló los “equipos de trabajo” de electrificación rural de Electroperu. Siendo estos equipos los únicos que tenían la experiencia de Electrificación Rural en 33/19kV.

A la izquierda el Sistema Eléctrico Rural 33/19kV usado en la selva de Pozuzo. A la derecha se puede observar una vieja línea de 10 ó 13,2kV en desuso.

A la izquierda el Sistema Eléctrico Rural 33/19kV usado en la selva de Pozuzo. A la derecha se puede observar una vieja línea de 10 ó 13,2kV en desuso.

Recién en el año 1992 se reactiva el programa de electrificación rural, pero esta vez a cargo del Ministerio de Energía y Minas, a través de la recién creada DEP/MEM (hoy DGER/MEM), y como solo se conocía la experiencia del sistema 22,9/13,2kV, esta entidad postergó nuevamente una posible normalización del sistema 33/19kV, hasta el día de hoy.

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El sistema MRT 33/19kV como alternativa para electrificar zonas rurales amplias

En zonas rurales donde los pueblos o ciudades están muy alejadas de la fuente de alta tensión del Sistema Interconectado Nacional-SEIN, el sistema 22,9/13,2 kV se queda corto dejando fuera de su radio a varios pueblos rurales.

Uno de los casos mas emblemáticos de este tipo es tal vez el del Sistema Eléctrico Rural Pozuzo-Palcazú, en la que tuve ocasión de formar parte del equipo dedicado al análisis técnico de las alternativas planteadas (33/19kV vs 22,9/13,2kV), y el diseño de las líneas de media tensión y redes de baja tensión. El sistema contaba con una extensión de mas de 200km, por lo cual desde el punto de vista técnico-económico era más conveniente la alternativa en 33/19kV frente a 22,9/13,2kV, ya que con la primera se lograba cubrir mas área con el mismo presupuesto; además el proyecto tenía la ventaja de tener financiamiento privado, por parte del “Programa de Desarrollo Alternativo apoyado por la Comunidad Europea”-PRODAPP (Programa de Cooperación Técnica), por lo que en coordinación con la DGER/MEM y Electrocentro (concesionaria de la zona), se aceptó como excepción a la norma su Electrificación con el sistema en 33/19kV, a fin de beneficiar a toda la zona rural de Pozuzo-Palcazú.

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A la derecha se puede apreciar una subestación monofásica con retorno por tierra de 19kV, conectado a un sistema 33kV aterrado; donde se puede apreciar que los suministros electromecánicos usados a excepción de los transformadores, cut-outs y pararrayos son practicamente los mismos que para un sistema 22,9/13,2kV. Localidad de Yuyapichis, Huánuco-Perú.

Es así que en el año 2008 se inaugura el primer sistema en 33/19kV, después de la normalización del sistema MRT, contando con 280km de líneas de media tensión y con una troncal de aproximadamente 140km, entre la Central Hidroeléctrica Delfín y Puerto Inca (localidad mas alejada del sistema). Actualmente este sistema viene operando mas de 8 años satisfactoriamente.

Inaugurado en el 2008, el Sistema Eléctrico Rural Pozuzo-Palcazú es el primer sistema eléctrico 33/19kV después de la normalización del sistema MRT en 1985. Tuvieron que pasar 23 años para que se vuelva a construir un sistema del tipo 34,5/20kV.

Inaugurado en el 2008, el Sistema Eléctrico Rural Pozuzo-Palcazú es el primer sistema eléctrico 33/19kV después de la normalización del sistema MRT en 1985. Tuvieron que pasar 23 años para que se vuelva a construir un sistema del tipo 34,5/20kV.

De esta misma manera el sistema 33/19kV se puede aplicar como una alternativa de bajo costo en la Electrificación Rural de la Zona Selva de las siguientes regiones:

  • Puerto Maldonado-Iberia-Iñapari de 220km,
  • Iquitos-Nauta-Requena de cerca de 300km,
  • Muyo-Seasme-Sarameriza-200km,
  • Jaén-San Ignacio-frontera con el Ecuador-120km,
  • Jaén-Lonya Grande, mayor a 200km, etc.
Sistema 33/19kV Pozuzo-Palcazu. Entre Yuyapichis y Puerto Inca.

Sistema 33/19kV Pozuzo-Palcazu. Entre Yuyapichis y Puerto Inca.

De esta forma se postergaría costosas inversiones en líneas de transmisión de alta tensión y se soluciona el problema de oferta de las concesionarias eléctricas en las zonas rurales mas alejadas, donde el sistema 22,9/13,2kV no puede llegar. Además se puede reutilizar algunas de las instalaciones existentes en 22,9/13,2 kV para disminuir los costos de inversión.

Con una visión hacia el futuro

  • Justo lo que falta por electrificar en el país son los lugares más aislados y alejados de los suministros de alta tensión, generalmente la zona de selva, por lo que sería un paso importante para el país que el Ministerio de Energía y Minas normalice del sistema 33/19kV, lo que nos proporcionaría una nueva alternativa de electrificación que podría competir de igual a igual con otras alternativas, como el sistema 22,9/13,2kV, los sistemas fotovoltaicos domiciliarios-SFD, laslíneas de transmisión rurales de alta tensión, etc.
  • Además se debería desarrollar una planificación tecnológica que permita optimizar los costos de la electrificación rural, tanto en la etapa de diseño, construcción y operación/mantenimiento.
  • Adicionalmente se debe complementar la electrificación rural con los programas de uso productivo de la electricidad, para que el poblador rural no solo utilice la electricidad para alumbrado nocturno, si no que también pueda emprender negocios en su misma tierra,  logrando poco a poco un mejor desarrollo socioeconómico de las zonas rurales.
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Uso productivo de la electricidad en la zona de Pozuzo-Palcazú. Taller de metalmecánica en Pozuzo.

Sistema eléctrico rural 33/19kV usado en la zona selva de Perú. Derivación Codo del Pozuzo.

Sistema eléctrico rural 33/19kV usado en la zona selva de Perú. Derivación Codo del Pozuzo.

Para terminar el artículo los dejo con una reflexión final del ing. Luis Prieto:

La Electrificación Rural “no sólo es extender líneas, sino introducir tecnología de punta para mejorar la confiabilidad y la calidad de servicio“. Sería un sueño que se logre desarrollar la electrificación rural en el Perú como se ha desarrollado en el Brasil, EE.UU. (padre de la electrificación rural en el mundo), Australia, Nueva Zelanda, Rusia, etc., y ver lo que vì hace mas de 30 años ya instalado en otros países . 

En la tercera parte de este artículo expondré las diferentes tecnologías y metodologías disponibles para el diseño de sistemas de electrificación rural economicamente adaptados a la geografía, puntos de suministro y ubicación de la demanda.

Se agradece al ingeniero Luis Prieto Gomez, Presidente de PRICONSA, por brindarnos los detalles técnicos acerca de la introducción del sistema MRT en el Perú.

Algunas referencias:

Sobre el autor:

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