Curso: PROYECTOS DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA Curso: PROYECTOS DE INGENIERÍA “PIP: Formulación del Proyecto (1): Demanda y Oferta” Clase 4 Escuela Académico Profesional de Ingeniería en Energía

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Esquema de la Etapa de Formulación: UNS

Contenido: Horizonte de Evaluación Identificación del área de estudio y de la población afectada Determinación de la demanda actual Determinación de la oferta actual. Cálculo y proyección del déficit Cronograma de acciones UNS

HORIZONTE DE EVALUACIÓN: Se llama así al período que se establece para evaluar los beneficios y los costos atribuibles a un determinado PIP. Para definir este horizonte se debe considerar la suma de las etapas: DE INVERSIÓN + DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO. El SNIP tiene establecido que el Horizonte de Evaluación no debe ser mayor de 10 años para fines de evaluación de cada Alternativa de Solución. Sin embargo, la DGPM puede aceptar períodos mayores, con el debido sustento técnico del caso. UNS

Contenido: Horizonte de Evaluación Identificación del área de estudio y de la población afectada Determinación de la demanda actual Determinación de la oferta actual. Cálculo y proyección del déficit Cronograma de acciones UNS

Identificación del área de estudio y de la población afectada Antes del análisis de la demanda y oferta, se requiere: Definir el área de estudio o la población que padece la necesidad o situación carente. En el proceso de análisis podemos identificar, de mayor a menor, cinco tipos de poblaciones. UNS

HACIA LA POBLACION OBJETIVO Enfoque social (Inversión Pública) LA META DEL PROYECTO POBLACION AFECTADA ó CARENTE POBLACION DE REFERENCIA POBLACION APLAZADA POBLACION NO AFECTADA UNS

HACIA LA POBLACION OBJETIVO Enfoque de mercado (privado) DEMANDA EFECTIVA Con capacidad y con disposición a pagar DEMANDA POTENCIAL Con la necesidad, interesados POBLACION DEL AREA DE MERCADO Población sin disposición a pagar Población sin la necesidad, no interesados UNS

Criterios para focalizar la población objetivo Grado de Pobreza Vulnerabilidad Gravedad del Problema Valor del impacto Concentración geográfica de la necesidad Interés y compromiso Capacidad de contribución UNS

Definición del área de estudio Permite identificar los límites de referencia donde el problema afecta directa o indirectamente. Área de estudio: zona geográfica que sirve de referencia para contextualizar el problema, delimitar el análisis y facilitar su ejecución. Es decir: es el primer límite geográfico para cuantificar y dimensionar el problema en estudio. UNS

Población de referencia o de estudio Es una cifra de población global, que tomamos como marco de referencia para calculo, comparación y análisis de la demanda. UNS

Población afectada Es el segmento de la población de referencia que requiere de los servicios del proyecto para satisfacer la necesidad identificada UNS

Se requiere conocer adecuadamente la población afectada: En sus diferentes características En su dimensión geográfica En su dimensión temporal UNS

Características relevantes de la población afectada: Socioeconómicas Culturales Edades Grado de avance del problema Dimensiones geográficas: Zona donde esta ubicada Áreas de influencia correlacionadas con la demanda social UNS

Volumen actual de la población afectada Dimensión temporal: Volumen actual de la población afectada Estimación del crecimiento de dicha población durante los próximos años La dimensión geográfica, relaciona a la población con el área donde se encuentra ubicada. La dimensión temporal, requiere del conocimiento del comportamiento futuro de la población objetivo, del déficit en el servicio y de los bienes, por lo que se hace necesario la proyección de la misma. UNS

Población no afectada Es el segmento de población de referencia que no requiere los servicios del proyecto pues tiene satisfecha la necesidad identificada objetivo del proyecto. UNS

Población objetivo Es aquella parte de la población afectada a la que el proyecto, una vez examinados los criterios y restricciones, está en condiciones reales de ser atendidos. UNS

Población Aplazada Es la población que siendo afectada o carente por algún tipo de restricción no podrá ser atendida por el proyecto inmediatamente. UNS

Definición del área de estudio Área objeto del diagnostico Área afectada por el problema Área atendida por el proyecto UNS

Área de estudio o área objeto de diagnóstico Corresponde al área geográfica utilizada para el análisis de la situación actual, para contextualizar el problema, delimitar el análisis y facilitar su ejecución. En esta área se concentra la población de referencia. Es el primer limite geográfico para cuantificar y dimensionar el problema en estudio UNS

Área afectada Área geográfica en la que se concentra la necesidad identificada. En esta área se ubica la población afectada UNS

Área de influencia o atendida por el proyecto Área mas especifica, donde el problema afecta directamente a la población y donde deberá plantearse la alternativa de solución. Por lo general, es un subconjunto del área de estudio, aunque también pueden coincidir. UNS

Ejemplo: UNS

Pasos para determinar la Población Objetivo Paso 1: Identificar las fuentes de información estadística relevantes Paso 2: Fichar la información existente en cada fuente Paso 3: Determinar si es necesario hacer una investigación de campo Paso 4: Estimar la población de referencia Paso 5: Estimar la población afectada o demanda Paso 6: Estimar la población ya atendida u oferta Paso 7: Estimar el déficit o población carente Paso 8: Definir la población objetivo

Contenido: Horizonte de Evaluación Identificación del área de estudio y de la población afectada Determinación de la demanda actual Determinación de la oferta actual. Cálculo y proyección del déficit Cronograma de acciones UNS

Determinación de la demanda actual Definido el tipo de producto (bien o servicio) para satisfacer a la población objetivo, es necesario estimar la cantidad que deberá ser provista en un tiempo determinado. Para el calculo de la demanda es necesario definir un horizonte del proyecto: 20 años o mas para proyectos que involucran infraestructura; 5,10 o 15 años para proyectos de otra índole. UNS

Estimación de la población mediante datos censales; o Se proyectará el crecimiento de la población objetivo del proyecto, utilizando: Estimación de la población mediante datos censales; o Estimación de la población por medio de investigación de campo. UNS

Ejemplo de utilización de datos censales: Se requiere conocer la población de un distrito para el 2005. Supongamos que el penúltimo censo, realizado en 1993, arrojó una población de 69,275 habitantes. La tasa de crecimiento anual se estima en 1,7%. Se asume que la población tiene un crecimiento "geométrico", dado por la siguiente expresión: UNS

Pt = Población en el año “t”, que vamos a estimar Po = Población en el año “base” (conocida) r = Tasa de crecimiento anual t = Número de años entre el “año base” (año cero) y el año “t”. UNS

Ejemplo de utilización de datos censales: Para el ejemplo: Po = 69 275 (población en 1993), r = 1,7% = 0.017 = tasa intercensal. t = 12 años (2005 - 1993 =12) Pt = es la población que averiguaremos para 2005. Sustituyendo estos datos en la fórmula: UNS

Investigación de campo Delimitación geográfica Recopilación cartográfica Actualización cartográfica Sectorización Conteo de viviendas Diseño y selección de la muestra Encuesta muestral Procesamiento y expansión UNS

Ejemplo: Datos obtenidos del conteo y de la muestra: Total viviendas particulares: 4,850 Muestra del 10% = 485 viviendas Personas que habitan en las viviendas de la muestra (contadas en la encuesta) = 3,056 Relación de personas por vivienda = 3,056/485 = 6.3 Población en hogares particulares = 4,850 x 6.3 = 30,555 personas UNS

Además: Población en Hogares colectivos (Lugares Especiales de Alojamiento) = 268 personas POBLACION TOTAL = 30,555 + 268 = 30,823 UNS

El crecimiento de la población determinará un crecimiento de la demanda de los servicios que serán provistos por el proyecto. Es decir, el consumo o uso de los servicios del proyecto se verá incrementado en la misma proporción que crecerá la población. Por esta razón se traduce la proyección de la población a “unidades de consumo percápita” de los bienes o servicios del Proyecto. Si conocemos el total de la población demandante (que será atendida por el proyecto) y un coeficiente aceptable de consumo por persona (o por familia), es fácil cuantificar el volumen global del producto demandado para el proyecto. UNS

Determinación de la demanda actual: Objetivo: Demostrar y cuantificar la existencia de individuos, dentro de una unidad geográfica, que consumen o tienen la necesidad de un bien o servicio. Demanda total = demanda potencial + demanda atendida. Demanda potencial: relacionada con la población carenciada y potencial. Demanda atendida: relacionada con la población no carente. UNS

Demanda del proyecto = demanda actual + demanda proyectada. Determinación de la demanda actual: Demanda del proyecto cantidad del bien o servicio que efectivamente entregará el proyecto Se relaciona con la población objetivo en los diferentes períodos durante su vida útil. Demanda del proyecto = demanda actual + demanda proyectada. UNS

Determinación de la demanda actual: Demanda actual = cuantía de bien o servicio existente en el momento del estudio (año 0). Demanda proyectada = cantidad de bien o servicio que la población podría consumir en el futuro, durante la operación del proyecto (del año 1 hasta, usualmente, el año 10), considerando: cambios poblacionales, otros proyectos relacionados que puedan modificar los hábitos de consumo. UNS

Estimación de la Demanda: Con base en la población necesitada: Población necesitada = P Estándar de consumo percápita = C Demanda esperada = D D = P x C A partir de registros históricos de consumo: Definir una tendencia Ajustar sobre dicha tendencia Método común: Ajuste lineal Cuantitativamente Gráficamente UNS

Ejemplo de uso de registros históricos de consumo Recordemos que una recta está dada por la expresión donde: Y= variable que estamos analizando. X= variable cronológica (años). a y b son los "parámetros" que definen la recta. El propósito del ajuste es conocer “a” y “b”. UNS

La variable cronológica se puede transformar haciendo El método lineal de ajuste por mínimos cuadrados nos proporciona dos ecuaciones simultáneas para encontrar dichos valores, siendo “n” el número de datos de la serie: La variable cronológica se puede transformar haciendo Entonces, las ecuaciones anteriores se simplifican: UNS

Ejemplo de uso de registros históricos de consumo UNS

Ejemplo de uso de registros históricos de consumo Aplicando las fórmulas: Por tanto, la recta del mejor ajuste para esta serie de datos será: Para encontrar el valor estimado en el 2005, reemplazamos X por 4: UNS

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Ajuste y proyección de una serie histórica Consumo Valores proyectados ( se asume la tendencia) Registros históricos de consumo = + + + + + + + Función de ajuste = Interpreta la tendencia + Años UNS

Contenido: Horizonte de Evaluación Identificación del área de estudio y de la población afectada Determinación de la demanda actual Determinación de la oferta actual. Cálculo y proyección del déficit Cronograma de acciones UNS

Determinación de la oferta actual Oferta actual: capacidad de entregar servicios que serán distintos para cada proyecto, de acuerdo a las normas y estándares determinados por la autoridad que corresponda. La oferta debe incluir también los servicios públicos de dotación privada que complementen a las empresas públicas UNS

Determinación de la oferta actual Cuando se analiza la oferta de un servicio ya existente, se puede determinar: La oferta real del servicio La cantidad posible de personas a atender La calidad con que se entregan las prestaciones e Identificar dificultades por la que atraviesa un servicio UNS

Contenido: Horizonte de Evaluación Identificación del área de estudio y de la población afectada Determinación de la demanda actual Determinación de la oferta actual. Cálculo y proyección del déficit Cronograma de acciones UNS

Calculo y proyección del déficit Déficit = Demanda - Oferta Cuando la oferta es inexistente, el déficit corresponderá a la totalidad de la demanda estimada. Definido el tipo de producto (bien o servicio) para satisfacer a la población objetivo, es necesario estimar la cantidad que deberá ser provista (Deficit). UNS

Ejemplo: Proyección del déficit de agua potable La población urbana de un Municipio es actualmente (año 0) de 35,200 habitantes. La capacidad instalada tiene un promedio diario de 5,000 metros cúbicos/día, que ya es insuficiente para atender la población. Se requiere estimar la demanda insatisfecha para los próximos 20 años, tomando un estándar de consumo percápita de 250 litros/día. La tasa de crecimiento aproximada de la población es del 3% anual. UNS

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Proyección de Demanda, Oferta y Déficit UNS

Contenido: Horizonte de Evaluación Identificación del área de estudio y de la población afectada Determinación de la demanda actual Determinación de la oferta actual. Cálculo y proyección del déficit Cronograma de acciones UNS

CRONOGRAMA DE ACCIONES: ¿Cómo programo las acciones de las Alternativas de Solución? Primero: Se deben plantear las actividades necesarias para cumplir con cada una de las acciones definidas. Segundo: Se debe estimar el tiempo que consideramos necesario para poder llevar a cabo estas actividades. Tercero: Debemos fijarnos si estas actividades se llevarán a cabo de manera simultánea o acaso será necesario completar una para poder ejecutar la siguiente. UNS

CRONOGRAMA DE ACCIONES: UNS

CRONOGRAMA DE ACCIONES: UNS

CASO:Electrificación Rural a Nivel de Perfil En la etapa de formulación se recoge, organiza y procesa toda la información relacionada con cada una de las alternativas identificadas en el módulo anterior; esta información será el punto de partida para evaluar dichas alternativas y seleccionar la mejor. Los dos resultados principales que se deberán obtener en esta etapa son: * La definición de las metas de proyecto, en términos de los bienes y/o servicios que ofrecerá cada uno a la población objetivo; * La identificación y cuantificación de sus costos totales, a precios privados (o de mercado) y sociales, así como la organización en flujos.

HORIZONTE DE EVALUACIÓN El horizonte de evaluación del proyecto es importante por que determina la base temporal sobre la cual se proyectarán la oferta, la demanda y las necesidades de inversión de cada alternativa, este horizonte está definido por la vida útil del proyecto. Los formuladores deben considerar que las alternativas a evaluar deben tener el mismo horizonte temporal. Para fines de evaluación de proyectos, el SNIP establece que el horizonte de evaluación no sea mayor a 10 años. Sin embargo, para los proyectos de electrificación rural se puede considerar períodos mayores con el debido sustento técnico. Así por ejemplo, para casos de extensión de línea, El horizonte de evaluación esta determinado por el tiempo de vida útil de los activos. El horizonte recomendado por OSINERGMIN para proyectos de electrificación mediante extensión de línea, es de 30 años.

ANÁLISIS DE LA DEMANDA Es necesario precisar que para su identificación los formuladores deberán considerar la siguiente clasificación de abonados. a) Abonados domésticos .- Considera a los usuarios residenciales de la zona del proyecto. b) Abonados comerciales .- Incluye a los pequeños comercios que se ubican en la zona, tales como bodegas, farmacias, etc. c) Abonados de pequeña industria .- Considera industrias cuya demanda es mayor que un abonado comercial pero no llega a ser una carga especial, generalmente se refiere a talleres de carpintería, de calzado, etc, es decir, aquellos que manejen algún tipo de maquinaria pero su producción se de en pequeña escala. d) Abonados de uso general .- Aquí se encuentran cargas tales como centros de salud, colegios, iglesias, comisarías u otros. e) Abonados con cargas especiales .- Corresponde a cargas con grandes demandas de energía, en este rubro se pueden encontrar a cargas mineras, motobombas, aserraderos, grandes molinos, etc. Así también, son aquellas cargas cuya horas de utilización es fuera de las horas punta, generalmente se encuentran activas en horarios diurnos.

La metodología para la determinación y proyección de la demanda debe incluir como mínimo la evaluación de los siguientes indicadores: Parámetros Básicos: •Tasa de crecimiento anual de la población •Tasa de crecimiento anual de la población electrificada •Número de habitantes por abonado •Número de abonados domésticos •Número de abonados comerciales •Número de abonados peq. Industriales •Número de abonados uso general •Número de cargas especiales •Consumo unitario domestico por abonado para cada año del horizonte del proyecto •Tasa de crecimiento anual del consumo unitario domestico •Consumo unitario por abonado comercial para cada año del horizonte del proyecto •Tasa de crecimiento anual del consumo unitario del abonado comercial •Consumo unitario por abonado peq. Industria para cada año del horizonte del proyecto •Tasa de crecimiento anual del consumo unitario del abonado peq. Industria •Consumo unitario por carga de uso general para cada año del horizonte del proyecto •Consumo unitario de cada carga especial por cada año del horizonte del proyecto •Porcentaje de pérdidas de energía •Factor de carga •Número de habitantes electrificados •Coeficientes de electrificación inicial y final del proyecto •Consumo de alumbrado público (porcentaje del consumo total)

Para el Tamaño del Sistema: Para el consumo Total: • Consumo total de abonados domésticos para cada año del horizonte del proyecto •Consumo total de abonados comerciales para cada año del horizonte del proyecto •Consumo total de abonados peq. Industriales para cada año del horizonte del proyecto •Consumo total de cargas de uso general para cada año del horizonte del proyecto •Consumo total de cargas especiales para cada año del horizonte del proyecto •Consumo de alumbrado público para cada año del horizonte del proyecto •Consumo total (kwh) Para el Tamaño del Sistema: •Energía al ingreso del sistema (kwh) •Potencia al ingreso del sistema (kw) •Indicador: potencia al ingreso del sistema/ abonado

ANÁLISIS DE LA OFERTA En este se describen las alternativas de provisión de energía que se analizan en el proyecto y las variables más importantes, así como los supuestos utilizados en el cálculo de la oferta. El objetivo central de este análisis es evaluar el grado de cobertura de la demanda proyectada, en el horizonte de evaluación. En la mayoría de casos, el análisis de oferta comienza con la determinación de la oferta optimizada, la misma que se calcula bajo el supuesto de que no se realiza el proyecto. Para esto se optimiza la capacidad de oferta existente antes del proyecto, haciendo un mejor uso de los recursos disponibles y efectivamente utilizables. Con relación a la oferta con proyecto, se recomienda que se relacione con el potencial energético de la zona afectada, a fin de determinar cual es la tecnología idónea para el abastecimiento de energía. Cabe resaltar que cuando nos referimos a oferta sin proyecto, esta se refiere a la oferta optimizada disponible si no se lleva a cabo el proyecto, en caso de que las localidades cuenten con suministro de energía, de lo contrario la oferta sin proyecto es cero.

ANÁLISIS DE LA OFERTA En el caso que la alternativa seleccionada sea la extensión de red, se deberá incluir, como mínimo, la descripción y la sustentación del dimensionamiento de la alternativa planteada. Para tal efecto, se deberán tomar en cuenta las siguientes consideraciones: Sustentar el dimensionamiento de las líneas y redes primarias y especificar el dimensionamiento de las redes secundarias y capacidad de los transformadores. Para el caso de líneas primarias, anexar el trazo de ruta. Para las líneas primarias, resumen y conclusiones del cálculo de caída de tensión, estimación de pérdidas y determinación de la sección óptima del conductor, describir la metodología y/o software utilizado. Cuando corresponda, se deberá realizar análisis de compensación reactiva. Resúmen de la descripción geológica del área del proyecto, de acuerdo a la norma DGE «Especificacisones Técnicas para los estudios de Geología y Geotécnica para electroductos para Electrificación Rural». Resúmen de la descripción Geotécnica que permita estimar las características mecánicas del terreno para fines de cimentación. Se sugiere, cuando las características del proyecto lo justifiquen, desarrollar cálculos mecánicos.

ANÁLISIS DE LA OFERTA En este escenario vemos que existe una subestación de potencia que puede ser utilizada como fuente de energía en caso de que se desarrolle el proyecto, sin embargo, ésta no constituye la oferta sin proyecto, dado que aún no existen las redes de distribución. La oferta sin proyecto es cero, en caso no exista ninguna fuente por medio de la cual la población tenga iluminación, tales como grupos electrógenos u otros. Si existieran por ejemplo, grupos electrógenos, la oferta sin proyecto corresponde a la oferta optimizada de esos grupos (pequeños arreglos que los hagan factibles de operar por un tiempo adicional). En este segundo escenario, notamos que se ha propuesto una iniciativa de inversión para la electrificación de las localidades que en la actualidad no cuentan con servicio eléctrico. En este caso, la oferta con proyecto, correspondería a la potencia de la subestación de la cual se alimentarían estas localidades.

BALANCE OFERTA – DEMANDA DE POTENCIA En esta sección se debe estimar la diferencia entre la demanda y las cantidades ofertadas de cada una de las diferentes alternativas. Por ello se debe determinar: • La energía que serán potencialmente demandados al proyecto. • La energía que cada alternativa ofrecerá. Paso 1: Determinación del déficit o superávit del servicio eléctrico sin proyecto Considerando la proyección de la demanda en caso de que se implemente el proyecto, se debe hacer explícita la tendencia del déficit o superávit en el horizonte de evaluación.

BALANCE OFERTA – DEMANDA DE POTENCIA Paso 2: Determinación del déficit o superávit del servicio eléctrico con proyecto Se vuelve a desarrollar para cada alternativa pero esta vez se debe consignar la cantidad ofertada anual de energía eléctrica durante todo el horizonte de evaluación. De esta forma se verá en el tiempo cómo cada alternativa va satisfaciendo el déficit proyectado (o generando un superávit) de energía eléctrica que pueda abastecer a las zonas aledañas en futuros proyectos. Se debe considerar no solo la demanda actual del proyecto, sino también las del otras electrificaciones que son abastecidas por la sub estación de la cual tomará energía el proyecto. En caso se piensen desarrollar proyectos en el futuro, los cuales se alimentarán de la misma subestación, éstos deben señalarse en el documento a manera de comentario, a fin de justificar el superávit existente con el desarrollo del proyecto.

CRONOGRAMA DE ACCIONES: Conocida la demanda del proyecto, se debe realizar una lista de acciones a desarrollar para llevar a cabo las alternativas. Esta etapa permite conocer las fases de implementación del proyecto Metodología: 1. Definir una escala de tiempo: año, mes, día o una combinación de ellos. Se recomienda para los proyectos de electrificación rural, usar una escala en meses. 2. Listar las acciones que componen cada alternativa. 3. Determinar el tiempo de duración de cada acción. 4. El conjunto de acciones se debe distribuir en el tiempo en este cronograma. Se debe considerar que ciertas actividades son independientes entre si, por lo que no les afecta el orden de ejecución.

DIAGRAMA DE GANTT : La mejor metodología para presentar estos cronogramas es utilizando un DIAGRAMA DE GANTT, que es la representación en barras de las actividades a lo largo del horizonte de evaluación. Entre las múltiples ventajas de este Diagrama se resalta el hecho de que es muy sencillo y fácil de entender, da una representación global del proyecto y permite listar múltiples acciones sin dificultades. La forma más fácil de crear un Diagrama de Gantt es utilizando Microsoft Project, por lo que su uso es recomendable si se dispone de él.

GRACIAS UNS