Definición básica de equipamientos y evaluación económica de Mini Centrales Hidroeléctricas en la cuenca del Rio Sandia Puno
(EN PREPARACION)
Ing. Pablo Salazar Cossio
CIP 24228
Servicios Omega 4.0
Citar: J. PAIME, 2025, 3, 25-46
14 de junio de 2025
RESUMEN
El presente artículo recoge las conclusiones de un artículo publicado en la Revista Digital UNI PAIME75, 2024, 1, 12-25 {1}, en el cual se identificaron seis Aprovechamientos Hidroeléctricos, en la cuenca alta del rio Sandia. El presente artículo formula la evaluación técnica económica del conjunto de las seis Mini hidroeléctricas (MCH), pronosticando los gastos de construcción, operación y de los ingresos por venta de energía para una vida útil de 50 años, con un valor residual cero de los activos al final de ella. Los costos de construcción están basados por inferencia en la Metodología del Estudio del Consultor CONSORCIO HALCROW – OIST S.A, que detalla el presupuesto el estudio definitivo de la MCH Turumuy, ubicado en Cuenca Alta de rio San Gabán, colindante y similar al del rio Sandia de las provincias de Sandia y Carabaya, Región de Puno. La factibilidad se obtuvo con el valor actual neto (VAN) positivo, utilizando una tasa de interés del 1º% de financiamiento para un proyecto social. Se recomienda, formular una evaluación nueva, con una estimación de los gastos, tanto a nivel de capital inicial (CAPEX), como el de operación (OPEX), aproximando los cálculos a una ingeniería básica, para cotizaciones, con procedimientos constructivos que definen los precios de venta de energía en barra, como precio de distribución, que se utilizara durante la operación del sistema propuesto.
1.0 Ubicación del Proyecto
El proyecto se emplaza en la zona sur de Perú, región de Puno, cuenca del rio Sandia.

Figura 1 - Área de ubicación (marcado en amarillo) del Proyecto de Inversión Propuesto de seis mini centrales hidroeléctricas (MCH) en el Cuenca Alta del Rio Sandia-Puno
2.0 Introducción
El presente artículo, trata de la evaluación técnica económica del proyecto de inversión propuesto, para la construcción de seis nuevas Minicentrales Hidroeléctricas en la cuenca del rio Sandia, en Puno; cuya identificación de aprovechamientos expusiéramos en un artículo de la Revista Digital UNI PAIME75, 2024, 1, 12-25.
El planteamiento en el primer artículo, fue el de operar con un factor de planta, asociado a la media del caudal de periodo de estiaje de ocho meses anuales. En este artículo, tomamos los caudales mínimos anuales en periodo de estiaje, que permita un factor de planta seguro. El dimensionamiento del equipamiento, será definido, de forma de permitir una generación 10% mayor, cuando el caudal lo permita y con ello se compense eventuales situaciones con caudales dé picos muy bajos.
Para los propósitos de la determinación de las Inversiones en Construcción, utilizamos la metodología del Estudio del Consultor CONSORCIO HALCROW – OIST S.A {2}
Tomamos la Metodología para la determinación del potencial hidroeléctrico teórico, como una medida de los recursos hidrográficos, en la cuenca alta del rio Sandia, en Puno. Dicho potencial ha sido determinado y presentado en el primer artículo. Se ha tomado como base, las mediciones de los caudales turbinados en la MCH Shijisia, entregados por Electro Puno, y fueron inferidos con factores de correlación, obtenidos de los Estudios Hidrológicos realizados por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC), en los Estudio de Ampliación de la Carretera Ananea-Sandia, bajo es el Esquema Básico, siguiente:

Figura 2 - Esquema Hidrológico Básico, en la cuenca alta del rio Sandia, materia del Proyecto, donde las lecturas de caudales de la MCH existente de Electro sureste, está en el rio Sandia.
En el presente Artículo, se desarrolla la evaluación técnica económica y los fundamentos para decidir la inversión para la construcción y operación de los aprovechamientos hidro energéticos identificados.
El potencial hidro energético teórico es una medida de los recursos hidrográficos disponibles en la cuenca alta del rio Sandia; que requiere fundamentar con un índice económico de rentabilidad, denominado el Valor Actual Neto, que, aplicado al flujo de caja neto según los cronogramas de gastos e ingresos, basado en las inversiones necesarias y los volúmenes energéticos posibles de generarse.
Para establecer los costos de construcción, definimos los esquemas de las obras; y los costos de los aprovechamientos. Para estos últimos adoptamos, como referencia, el presupuesto detallado, de la MCH Tupuri, ubicado en la quebrada del mismo nombre, en cuenca del rio San Gabán, del cual inferimos costos unitarios correlacionados con los caudales y dimensiones, respecto de las seis MCH propuestas. Los presupuestos de cada aprovechamiento, tienen una estructura detallada de respaldo. El periodo de construcción es de 7 años:
Año (-7) Coordinaciones con autoridades, permisos, licencias, acuerdos sobre compensaciones prediales; y fundamentalmente el desarrollo de la ingeniería básica, definitiva y de detalle.
Año (-6) y año (-5) Construcción de las MCH 1 y MCH 2.
Año (-4) y año (-3) Construcción de las MCH 3 y MCH4
Año (-2) y Año (-1) Construcción de las MCH 5 y MCH 7
Concluidas las MCH 1 y MCH 2; se inicia la operación comercial, a partir de inicio del año (-4)
3.0 Disponibilidad Hidráulica

Cuadro 1. Disponibilidad hidráulica establecida de los estudios hidrológicos desarrollados por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones, en el año 2023. Como parte de los estudios de ampliación de la Carretera Ananea-Sandia
4.0 Proceso Constructivo
El Proyecto iniciaría el año (-7), con el desarrollo de las gestiones para permisos, autorizaciones, y licencias; así como la ingeniería definitiva e investigación sobre la procura. En el año (-6) y (-5); se ejecuta la ingeniería de detalle y la construcción, de las MCH 1 y MCH 2:

Figura 3 - Obras de captación MCH 1, con las dimensiones básicas identificadas en el aprovechamiento
Se iniciará la construcción de las obras civiles, de la MCH1, con las de bocatoma, barraje de roca, compuerta, ataguías y canal de aducción de 4,436 m de longitud, con una ruta paralelo y muy cercano a la carretera. Operará durante el periodo de estiaje anual, de 8 meses anuales; con caudal de 188 l/s, con altura neta de 290 m.

Figura 4 – Obras de conducción y casa de máquinas de MCH 1, con las dimensiones básicas identificadas en el aprovechamiento

Cuadro 2. Resumen del presupuesto de obras civiles y electro mecánicas de MCH 1
La casa de máquinas, del MCH 1 estará ubicada al pie de rio Punalaqueque, antes del empalme con el Rio Cuyocuyo, con un canal de descarga muy corto. A 1.3 Km, aguas abajo, del canal de descarga de MCH1, se ubica la bocatoma de MCH2.
Debemos precisar que la MCH 2 tiene una potencia efectiva de 287 kW; existe y está operativa, pero en condiciones precarias, con equipos reutilizados, propiedad de la Municipalidad de Cuyocuyo. En general, consideramos un equipamiento totalmente nuevo para MCH 2. El MCH 2, incluye un barraje de roca, bocatoma, compuerta, ataguía y canal de aducción de 1,148m. Con un desarenador y tubería forzada de altura neta de 100m; todas serán obras nuevas.
Debemos tener en cuenta, que la MCH 2, da el suministro eléctrico al distrito de Cuyocuyo y nueve centros poblados rurales; de manera que su reconstrucción no debería paralizar la MCH 2. Por ejemplo, la cámara de carga y tubería forzada, nuevas, se ubiquen en posiciones distintas a las actuales. La interrupción del servicio, deberá solo determinarse para la construcción de la bocatoma y el canal de aducción. En el periodo de interrupción, ingresaría la MCH 1, que debiera estar terminada antes de la paralización.

Figura 5 - Obras del MCH 2, con las dimensiones básicas identificadas en el aprovechamiento
A continuación, el resumen del presupuesto de construcción de las obras civiles y electro mecánicas, de MCH 2:

Cuadro 3. Resumen del presupuesto de obras civiles y electro mecánicas de MCH 2
Como se mencionó, la MCH 2, opera con caudal de estiaje, y sus instalaciones civiles y electromecánicas son precarias, aunque con alguna frecuencia, ha tenido reparaciones y repotenciaciones, con fondos de la Municipalidad de Cuyocuyo.
El presente Proyecto, considera obras nuevas, en bocatoma, canal de aducción; con cambio de la tubería forzada, y equipamiento de turbina-generador.
Las seis hidroeléctricas, materia del presente artículo, operaran con control remoto, con un centro de operación y control desde Juliaca.
A continuación, mostramos la MCH 3, con aguas turbinadas del MCH 2.

Figura 6 - Obras MCH 3, con las dimensiones básicas identificadas en el aprovechamiento
El proceso constructivo considera ejecutar la construcción de MCH3 y MCH4, en forma simultánea, los años (-4) y (-3); habiéndose concluido las MCH 1 y MCH 2; los años (-5) Y (-6). En el Año (-7), se desarrolla la ingeniería, permisos, licencias, y obras preliminares. El estudio de ingeniería definitiva y de detalle, deberá considerar un proceso constructivo continuo, es decir, la construcción de la MCH 4 simultáneamente con la construcción de las obras nuevas de MCH 3.
La MCH 3, tiene una potencia efectiva de 683 kW. Dimensionados para un factor de carga, asociada al caudal medio mensual, fuera de periodo de avenidas anuales.
A continuación, el presupuesto de construcción de las obras civiles y electro mecánicas, de MCH 3:

Cuadro 4. Resumen del presupuesto de obras civiles y electro mecánicas de MCH 3

Figura 7 - Obras de la MCH 4, con las dimensiones básicas identificadas en el aprovechamiento
El resumen del presupuesto, de las obras civiles y electro mecánicas, es:

Cuadro 5. Resumen del presupuesto de obras civiles y electro mecánicas de MCH 4
A continuación, mostramos la MCH 5, con aguas del rio Ñacoreque y Cuyocuyo.

Figura 8 – Obras MCH 5, con las dimensiones básicas identificadas en el Aprovechamiento
Nace en una bocatoma, que lleva las aguas por un canal, del lado derecho de la quebrada y termina, justo antes de la bocatoma, de la MCH 6, de Electro Puno. En el desarrollo de la ingeniería definitiva y de detalle, será posible, definir la utilización de las aguas turbinadas, del MCH 5, como alimentación del MCH 6, ingresando al túnel de aducción.
El presupuesto de obras civiles y electro mecánicas, del MCH 5, es:

Cuadro 6. Resumen del presupuesto de obras civiles y electro mecánicas de MCH 5
A continuación, mostramos la MCH 7, con aguas turbinadas de la MCH 6, de Electro Puno:

Figura 9 – Obras de MCH 7, con las dimensiones básicas identificadas en el Aprovechamiento
La MCH 7, tiene una potencia efectiva de 710 kW, con un canal de 3,000 m, a través de una tubería forzada de 102 m de altura neta. Dimensionados para un factor de carga, asociada al caudal medio mensual, fuera de periodo de avenidas anual. Para el cálculo de la energía vendida, se utiliza un factor de sobredimensionamiento de 1.05, durante 8 meses del periodo fuera de periodo de avenidas.
Nace del canal de descarga de la MCH 6, de Electro Puno, que lleva las aguas por un canal, del lado derecho de la quebrada y termina, justo en la cámara de carga, de la MCH 7.
En el desarrollo de la ingeniería definitiva y de detalle, será posible, definir la utilización de las aguas turbinadas, del MCH 6, como alimentación del MCH 7, ingresando a su canal de aducción. Este modo de operación, aseguraría una operación estable en periodos de avenidas, respecto de interrupciones por los efectos de grandes caudales, con palizada abundante.
El presupuesto de obras civiles y electro mecánicas del MCH 7, es:

Cuadro 7. Resumen del presupuesto de obras civiles y electro mecánicas de MCH 7
5.0 Factores de Planta de Operación Proyectada de las Nuevas seis MCH
El planteamiento del presente artículo, es para operar:
La MCH 1, con un factor de planta, de: =188/407= 0.462, para la MCH 1, asociado al caudal de estiaje, durante 8 meses al año promedio. Siendo 407 l/s, el caudal máximo en periodo fuera de avenidas, con estiaje de nueve meses
La MCH 2 y MCH 3, con un factor de planta, de: =359/862= 0.416, para la MCH 2 y MCH 3, asociado al caudal de estiaje, durante 8 meses al año promedio. Siendo 862 l/s, el caudal máximo en periodo fuera de avenidas, con estiaje de nueve meses
La MCH 4, con un factor de planta, de: =275/596= 0.461, para la MCH 4, asociado al caudal de estiaje, durante 8 meses al año promedio. Siendo 596 l/s, el caudal máximo en periodo fuera de avenidas, con estiaje de nueve meses.
La MCH 5, con un factor de planta, de: =634/1458= 0.435, para la MCH 5; asociado a la capacidad del túnel de aducción en roca, del MCH 6. Siendo 1,458 l/s, el caudal máximo en periodo fuera de avenidas, con estiaje de nueve meses.
La MCH 7, con un factor de planta, de: =724/1658= 0.437, para la MCH 7, asociado su canal de Aducción, al canal de descarga del MCH 6 y túnel de Aducción, adicionando 200 l/s, entre Bocatoma de MCH6 y la Descarga de MCH6, antes del inicio del canal de aducción del MCH 7.
Los valores de factor de planta, se explica por el equipamiento seleccionado con el valor de estiaje promedio mensual. El valor del factor de utilización real, en términos del equipamiento seleccionado, teniendo en cuenta el diagrama de carga en meses de estiaje típico, mostrado en la figura 10 y la hidrología mostrada en el Cuadro 01, nos da un valor de factor de planta intermensual de 0.50, para cinco meses del estiaje iniciales y de 1.00 para los otros cinco meses restantes del estiaje. De manera que la media en todo el periodo de estiaje, el Factor de Utilización es de 0.750; el cual consideramos en los cálculos de Venta de Energía, de dicho periodo. El año de referencia tomado, es el 2021, pues es el más “seco” de los últimos seis años, y por tanto la situación más conservadora.
Preliminarmente podemos presumir que esta situación, está asociada al cambio climático, que nos lleva a tener este resultado de la evaluación como un indicador para fundamentar acciones frente al mismo. Nos referimos a las políticas de desarrollo agrario, en la partes altas y bajas, de la cuenca del rio Sandia. Claramente tenemos dos partes que va (1) de la laguna de Saytacocha en los 4,300 msnm y los 2,100 msnm, en la ciudad de Sandia; y la otra de (2) de Sandia a la parte de inicio con la cuenca del rio Tambopata, en frontera de Madre de Dios.

Figura 10 - Diagrama de Carga de agosto 2021, típico de estiaje, en la MCH 6 Shijisia de Electro puno, en el rio Sandia
Equipamiento seleccionado de las MCH propuestas

Figura 11 - Ubicación de las MCH Propuestas. Las coordenadas son referenciales, utilizadas para determinar los Aprovechamientos. En este Articulo se sincerarán conservadoramente, para asegurar su operatividad; conforme se avanza hasta los Estudios Definitivos
Determinamos la Potencia con la relación aproximada:
P = 8 * Q * H
Donde:
P(kW): Potencia firme en eje del generador, incluyendo eficiencias de diseño y perdidas por fricción
Q(M3/s): Caudal de ingreso a la tubería forzada, luego de la cámara de carga
H(m): Altura neta, entre salida de cámara de carga y el eje de la turbina en casa de maquinas

Cuadro 8. Disponibilidad hidráulica en periodos de estiaje fuera de avenidas, de 9 meses, medidos como caudal mínimo nominal. Estamos tomando año 2021, por ser el año “seco” del periodo de análisis.
En esta parte debemos fundamentar el modo de determinar los caudales, aguas arriba de la MCH Shijisia, que inferimos como caudales netos, libre de perdidas. En el caso de la MCH 7, si debiera incluirse las perdidas, pero consideramos que compensaremos con aportes directamente del rio, en la zona de descarga de MCH Shijisia, al canal que va a la MCH 7.
6.0 Cronograma de inversiones directas de construcción ($)
Se presentan los valores, desde los años de construcción, desde (-07) hasta el (-01), previos al inicio de la operación comercial. Considerando que para fin del año (-05), se concluye con la construcción de las MCH 1 y MCH 2; de inicia la operación comercial de dichas MCH, se inicia en año (-04), conjuntamente con la continuación de la construcción de las MCH 3, MCH 4, para los años: (-04) y (-03), iniciando su operación comercial en inicio del año (-02). Se continua la construcción del MCH 5 y MCH 7; en los años, (-02 y (-01), con inicio de operación comercial, a inicio del año (01). En términos formales, la operación comercial del proyecto propuesto de las seis MCH Nuevas, el año (01), no obstante, el inicio de operación comercial de MCH 1, MCH 2, MCH 3 y MCH 4, previos al año (01).






Cuadro 9. Cronograma de inversiones directas en el periodo de construcción por cada MCH.
7.0 Cronograma de gastos incluyendo los indirectos de construcción y operación comercial ($)



Cuadro 10. Cronograma de gastos indirectos por construcción y operación, en el periodo de 50 años de vida útil
Consideramos los costos por (1) Seguros de riesgos de construcción, complementarias a las que pueda tener los contratistas de las obras; cuyo costo puede ser evaluado respecto de sus alcances; (2) Gestión de operación, que incluye todo costos de dirección, procura, asesorías y monitoreo; (3) Operación y mantenimiento, que incluye personal, mobiliarios, gastos corrientes operativos: (4) Intereses por costos del financiamiento de la construcción; y (5) Fondo de liquides mínimo de operación. Estos costos, deberán ser evaluados, en la siguiente etapa de la presente propuesta.
8.0 Cronogramas de ingresos por venta de energía ($)



Cuadro 11. Cronograma de ingresos totales durante el periodo de vida útil de 50 años, con precios en barra del 2025 en SE Azángaro 138 kV. En la celda final del flujo total del año 1; estamos considerando: (1) costos directos e indirectos del año 1; (2) costos directos e indirectos de los años de construcción (-4), (-3), (-2) y (-1); (3) costos directos de construcción de años: (-5), (-6) y (-7)
9.0 Flujo de caja neto durante el periodo de construcción y vida útil de 50 años de operación con valor residual cero contables.
FLUJO DE CAJA DE INGRESOS Y GASTOS TOTALES ($)


Cuadro 12. Flujo de caja del proyecto de inversión propuesto durante la vida útil
10.0 Valor actual neto del flujo de caja
Con los resultados del Flujo de Caja Económico, hemos calculado el Valor Actual Neto (VAN),

con un resultado positivo, de: VAN: $. 828,395.00, fundamentando la Rentabilidad del Proyecto.
Precisamos haber utilizado una Tasa de Interés del 1º% anual, el cual implica una evaluación social el Proyecto Propuesto. En nuestro primer ejercicio, con una Tasa del 12% anual, para formularlo como Proyecto Privado; no concluyo en indicadores positivos.
11.0 CONCLUSIONES
Con estos resultados, formulamos las siguientes conclusiones:
1.- Nuestra evaluación de las gestiones de permisos, para alcanzar las licencias de uso del agua para las seis minicentrales propuestas; así como las afectaciones prediales, para las infraestructuras de bocatoma, canales, tuberías y casa de máquinas; requiere la participación de Gobiernos Provinciales y Gobernación Regional; así como de la empresa concesionaria, Electro Puno.
A lo antes, explicado, debemos agregar la necesidad de alcanzar suscribir contratos de financiamiento, estimados en el flujo de caja. Esta situación, recomienda la conformación de una autoridad autónoma, que afronte estas responsabilidades, de construcción y operación del sistema a construir.
2.- En la evaluación tecnico económica practicada para obtener el flujo de caja neto, se utilizó la base de ingeniería básica a nivel de ficha técnica de cada aprovechamiento hidro energético identificado; de manera que su resultado requiere pasar a un nivel superior con datos técnicos de cada aprovechamiento, soportado en un nivel de ingeniería básica; para sustentar una propuesta de inversión sólida y convincente.
3.- En la evaluación económica practicada se utilizó la tasa del 1º% anual, con resultados positivos, porque se ha planteado el proyecto en términos Sociales.
4.- Por ello, consideramos necesario, reformular los cálculos de CAPEX (Inversiones de capital directo e indirecto) y del OPEX (Gastos de operación y mantenimiento), a fin de soportar un flujo de caja consistente y más detallado; para lo cual, se requiere revisar los gastos e ingresos del proyecto, bajo la lupa de una ingeniería básica a una ficha, con estándares de cotizaciones, respaldado de experiencias o proyectos similares.
Más detalles en el documento adjunto.
https://doc.uni75paime.org/Definicion_Evaluacion_Minicentrales_Sandia_Puno.pdf
12.0 REFERENCIAS
{1} Revista Digital PAIME, 2024, 1, 12-25
https://www.uni75paime.org/projects/flutter
{2} Metodología del Estudio del Consultor CONSORCIO HALCROW – OIST S.A presentado a la DIRECCION DE FONDOS CONCURSABLES de la DIRECCIÓN GENERAL DE ELECTRIFICACIÓN RURAL del MINISTERIO DE ENERGÍA Y MINAS, en enero 2011, desarrollado para la EVALUACIÓN PRELIMINAR DEL POTENCIAL HIDROELÉCTRICO – HIDROGIS, del PERU; por CONTRATO No 028‐2010‐MEM/DGER/DFC/GEF.
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