30
Energía Micro y Mini-hidráulica La energía hidráulica se obtiene a partir de la energía cinética y/o potencial de un volumen de agua en movimiento y/o almacenada para salvar un desnivel que se refleja en una presión proporcional a ese desnivel (salto). Esta energía se transforma en energía eléctrica por medio de turbinas que son empujadas por la masa de agua que pasa por su interior. Las turbinas transmiten la potencia mecánica de su rotación mediante un eje a un generador de electricidad. La fuente de agua puede ser un arroyo, un canal u otra forma de corriente que pueda suministrar el volumen y la presión de agua suficiente y necesaria para generar electricidad. Una de las características del recurso hidráulico es su condición variable, por cuanto depende de condiciones atmosféricas. Igualmente y por lo mismo, puede considerarse como intermitente, aunque su presencia como caudal de un río o a través de su almacenamiento en represas puede permitir un servicio continuo. Para establecer el potencial de un sitio se requiere de información meteorológica hidrométrica y topográfica particular al sitio donde se establecerá la planta. La información meteorológica permite definir los volúmenes de precipitación en lo puede constituir una cuenca hidrológica, mientras que la información topográfica sirve para establecer los cauces y los volúmenes que pasan por un punto dado, además de permitir establecer la localización de una posible represa. Las centrales mini-hidráulicas para generación eléctrica pueden ser de dos tipos: a) Central de agua fluyente o en derivación: son aquellas en las que parte del agua del río se desvía de su cauce por medio de un azud (elevación) y de uno o varios canales, siendo devuelta al río aguas abajo. En este tipo de centrales, el caudal del agua varía durante el año, en función del régimen hidrológico del curso de agua. b) Central de embalse o de regulación: en este caso, se construye una presa en el cauce del río formándose un embalse en el que se almacena agua. Puede estar situada a pie de presa o más alejada para mejorar el salto.

3. Fuentes Micro y Minihidraulicas de Ge(1)

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Energia renovable

Citation preview

  • Energa Micro y Mini-hidrulica

    La energa hidrulica se obtiene a partir de la energa cintica y/o potencial de un volumen

    de agua en movimiento y/o almacenada para salvar un desnivel que se refleja en una

    presin proporcional a ese desnivel (salto). Esta energa se transforma en energa elctrica

    por medio de turbinas que son empujadas por la masa de agua que pasa por su interior. Las

    turbinas transmiten la potencia mecnica de su rotacin mediante un eje a un generador de

    electricidad.

    La fuente de agua puede ser un arroyo, un canal u otra forma de corriente que pueda

    suministrar el volumen y la presin de agua suficiente y necesaria para generar electricidad.

    Una de las caractersticas del recurso hidrulico es su condicin variable, por cuanto

    depende de condiciones atmosfricas. Igualmente y por lo mismo, puede considerarse

    como intermitente, aunque su presencia como caudal de un ro o a travs de su

    almacenamiento en represas puede permitir un servicio continuo.

    Para establecer el potencial de un sitio se requiere de informacin meteorolgica

    hidromtrica y topogrfica particular al sitio donde se establecer la planta. La informacin

    meteorolgica permite definir los volmenes de precipitacin en lo puede constituir una

    cuenca hidrolgica, mientras que la informacin topogrfica sirve para establecer los

    cauces y los volmenes que pasan por un punto dado, adems de permitir establecer la

    localizacin de una posible represa.

    Las centrales mini-hidrulicas para generacin elctrica pueden ser de dos tipos:

    a) Central de agua fluyente o en derivacin: son aquellas en las que parte del agua del ro se desva de su cauce por medio de un azud (elevacin) y de uno o varios

    canales, siendo devuelta al ro aguas abajo. En este tipo de centrales, el caudal del

    agua vara durante el ao, en funcin del rgimen hidrolgico del curso de agua.

    b) Central de embalse o de regulacin: en este caso, se construye una presa en el

    cauce del ro formndose un embalse en el que se almacena agua. Puede estar

    situada a pie de presa o ms alejada para mejorar el salto.

  • La potencia de una instalacin se determina mediante el producto del caudal de agua por el

    salto o desnivel que salva el curso. Las centrales minihidrulicas se localizan normalmente

    en lugares de caudales moderados y saltos pequeos. Los tipos de centrales minihidrulicas

    se pueden definir en base a criterios de funcionamiento o de potencia.

    Las centrales mini hidrulicas se clasifican, segn la cada de agua y el gasto que

    aprovechan estando estos inversamente relacionados como se muestra a continuacin:

    Los elementos bsicos de una central mini-hidrulica no difieren de los empleados en una

    central hidrulica de gran potencia. El elemento diferenciador de una central hidrulica lo

    constituye la turbina, que puede ser de accin (Pelton), en las que la energa de presin del

    agua se transforma ntegramente en energa cintica en la parte fija (inyector), o de

    reaccin (Francis, Kaplan), en las que la transformacin en energa cintica se produce

    tanto en la parte fija (caracol, distribuidor) como en la mvil (rodete).

    La turbina Pelton se emplea generalmente en centrales con grandes saltos; la Francis, en

    centrales con saltos comprendidos entre 30 y 550 metros; y la Kaplan, con saltos pequeos

    (por debajo de 70 metros) y grandes caudales.

  • Componentes de un sistema de Mini y Micro-hidrogeneracion

    En este tipo de centrales es necesario primero desviar el caudal del rio, hacia un canal

    abierto, despus para separar las partculas de arena del agua se usa un desarenador.

    Despus el agua ingresa a la cmara de carga (deposito) y posteriormente a una tubera

    cerrada (tubera forzada) la cual est conectada a una turbina que se utiliza para accionar un

    generador elctrico.

    A continuacin se muestran las eficiencias tpicas de una micro o minicentral operando a

    plena carga.

  • Estudios de Factibilidad Aplicados a Generacin Micro y Mini-hidrulica

    La regla de oro en un estudio de factibilidad es:

    Primero O+M, en segundo la economa y factor de planta y al final diseo de ingeniera.

    Donde:

    O+M: Gastos de Operacin total y mantenimiento

    Se recomienda que este factor de planta sea mayor que 0.4 para los primeros 2 aos y

    mayor a 0.6 para los subsecuentes.

    Es esencial seguir esta regla debido a que el xito del sistema depender, al final, de los

    procedimientos correctos de operacin y de la administracin efectiva del sistema cuando

    est operando.

  • Series de Tiempo

    Por serie de tiempo nos referimos a datos estadsticos que se recopilan, observan o registran

    en intervalos de tiempo regulares (diario, semanal, semestral, anual, entre otros). El trmino

    serie de tiempo se aplica por ejemplo a datos registrados en forma peridica y

    equiespaciada.

    Ejemplos de utilizacin de series de tiempo

    1. Economa: Precios de un artculo, tasas de desempleo, tasa de inflacin, ndice de

    precios, precio del dlar, precios de acciones, ingreso nacional bruto, etc.

    2. Meteorologa: Cantidad de agua cada, temperatura mxima diaria, Velocidad del viento

    (energa elica), energa solar, etc.

    3. Geofsica: Series sismolgicas.

    4. Qumica: Viscosidad de un proceso, temperatura de un proceso.

    5. Demografa: Tasas de natalidad, tasas de mortalidad.

    6. Marketing: Series de demanda, gastos, utilidades, ventas, ofertas.

    7. Telecomunicaciones: Anlisis de seales.

    8. Transporte: Series de trfico.

    a. Componentes de la serie de tiempo

    Supondremos que en una serie existen cuatro tipos bsicos de variacin, los cuales

    sobrepuestos o, contribuyen a los cambios observados en un perodo de tiempo y dan a la

    serie su aspecto errtico. Estas cuatro componentes son: Tendencia secular, variacin

    estacional, variacin cclica y variacin irregular.

    Supondremos, adems, que existe una relacin multiplicativa entre estas cuatro

    componentes; es decir, cualquier valor de una serie es el producto de factores que se

    pueden atribuir a las cuatro componentes.

    1. Tendencia secular: La tendencia secular o tendencia a largo plazo de una serie es

    por lo comn el resultado de factores a largo plazo. En trminos intuitivos, la tendencia de

    una serie de tiempo caracteriza el patrn gradual y consistente de las variaciones de la

    propia serie, que se consideran consecuencias de fuerzas persistentes que afectan el

    crecimiento o la reduccin de la misma, tales como: cambios en la poblacin, en las

    caractersticas demogrficas de la misma, cambios en los ingresos, en la salud, en el nivel

    de educacin y tecnologa. Las tendencias a largo plazo se ajustan a diversos esquemas.

    Algunas se mueven continuamente haca arriba, otras declinan, y otras ms permanecen

    igual en un cierto perodo o intervalo de tiempo.

    2. Variacin estacional: El componente de la serie de tiempo que representa la

    variabilidad en los datos debida a influencias de las estaciones, se llama componente

    estacional. Esta variacin corresponde a los movimientos de la serie que recurren ao tras

    ao en los mismos meses (o en los mismos trimestres) del ao poco ms o menos con la

    misma intensidad. Por ejemplo: Un fabricante de albercas inflables espera poca actividad

  • de ventas durante los meses de otoo e invierno y tiene ventas mximas en los de

    primavera y verano, mientras que los fabricantes de equipo para la nieve y ropa de abrigo

    esperan un comportamiento anual opuesto al del fabricante de albercas.

    3. Variacin cclica: Con frecuencia las series de tiempo presentan secuencias

    alternas de puntos abajo y arriba de la lnea de tendencia que duran ms de un ao, esta

    variacin se mantiene despus de que se han eliminado las variaciones o tendencias

    estacional e irregular. Un ejemplo de este tipo de variacin son los ciclos comerciales

    cuyos perodos recurrentes dependen de la prosperidad, recesin, depresin y recuperacin,

    las cuales no dependen de factores como el clima o las costumbres sociales.

    4. Variacin Irregular: Esta se debe a factores a corto plazo, imprevisibles y no

    recurrentes que afectan a la serie de tiempo. Como este componente explica la variabilidad

    aleatoria de la serie, es impredecible, es decir, no se puede esperar predecir su impacto

    sobre la serie de tiempo. Existen dos tipos de variacin irregular: a) Las variaciones que

    son provocadas por acontecimientos especiales, fcilmente identificables, como las

    elecciones, inundaciones, huelgas, terremotos. b) Variaciones aleatorias o por casualidad,

    cuyas causas no se pueden sealar en forma exacta, pero que tienden a equilibrarse a la

    larga.

    b. Tendencia de una serie

    1. Tendencia lineal: La tendencia de una serie viene dada por el movimiento general a

    largo plazo de la serie. La tendencia a largo plazo de muchas series de negocios

    (industriales y comerciales), como ventas, exportaciones y produccin, con frecuencia se

    aproxima a una lnea recta. Esta lnea de tendencia muestra que algo aumenta o disminuye

    a un ritmo constante. El mtodo que se utiliza para obtener la lnea recta de mejor ajuste es

    el Mtodo de Mnimos Cuadrados.

    2. Tendencia no lineal. Cuando la serie de tiempo presenta un comportamiento curvilneo

    se dice que este comportamiento es no lineal. Dentro de las tendencias no lineales que

    pueden presentarse en una serie se encuentran, la polinomial, logartmica, exponencial y

    potencial, entre otras.

  • c. Mtodos de Suavizamiento de la Serie

    Una forma de visualizar la tendencia, es mediante suavizamiento de la serie. La idea central

    es definir a partir de la serie observada una nueva serie que filtra o suaviza los efectos

    ajenos a la tendencia (estacionalidad, efectos aleatorios), de manera que podamos visualizar

    la tendencia.

    Se basan en la idea de que hay patrones visibles en una grfica de series de tiempo que

    pueden ser extrapolados al futuro. El mtodo se selecciona dependiendo de si los patrones

    son estticos (constantes en el tiempo) o dinmicos (cambian en el tiempo), la naturaleza de

    los componentes de tendencia y estacionalidad y que tan lejos se quiera pronosticar, son

    mtodos generalmente fciles y rpidos de aplicar. Cuando se analizan datos en donde los

    movimientos de la tendencia en la serie se ven confusos las variaciones de un ao a otro, y

    no es fcil darse cuenta de si realmente existe en la serie algn efecto de la tendencia hacia

    arriba o hacia abajo.

    Serie original Serie Suavizada

    1. Promedio mvil: Este mtodo de suavizamiento es uno de los ms usados para describir

    la tendencia. Consiste en fijar un nmero k, preferentemente impar, como 3, 5, 7, etc., y

    calcular los promedios de todos los grupos de k trminos consecutivos de la serie. Se

    obtiene una nueva serie suavizada por promedios mviles de orden k. De este modo se

    tienden a anular las variaciones aleatorias.

    Por ejemplo, consideremos una serie de seis observaciones y fijemos el orden k=3.

    Entonces los trminos de la serie suavizada son:

  • Ntese que Z(1) y Z(6) no se pueden calcular. En general, se pierden k/2 trminos en cada

    Extremo.

    EJEMPLO 3.

    Precio del dlar observado, das mircoles, enero a junio ao 2003.

    K=3 K=5 K=7 K=9

    Enero 713.4

    712.6 717.5

    726.6 725.4 725.7

    737.1 734.2 731.7 730.3

    Febrero 738.9 739.7 737.2 736.3 735.6

    743.1 740.7 742.9 742.0 740.2

    740.2 746.2 746.1 746.0 742.8

    755.3 749.4 749.2 745.9 743.0

    Marzo 752.8 754.3 747.9 744.4 742.2

    754.8 748.0 745.5 742.5 740.1

    736.5 739.9 740.4 739.6 737.4

    728.3 731.5 733.9 734.4 734.7

    Abril 729.8 726.0 726.7 729.2 729.2

    720.0 722.8 722.7 722.2 723.5

    718.7 718.4 718.1 717.1 716.7

    716.5 713.5 712.3 712.2 714.2

    Mayo 705.3 707.7 707.2 709.9 712.4

    701.2 700.2 706.2 708.8 710.5

    694.2 703.0 705.3 708.0 710.2

    713.7 706.7 706.9 708.1 708.8

    Junio 712.2 713.0 710.1 708.2 707.3

    713.0 714.2 712.5 708.5

    717.4 712.1 710.3

    706.0 708.8

    Julio 703.1

  • 2. Promedios mviles ponderados: El mtodo consiste en asignar un factor de ponderacin

    distinto para cada dato. Generalmente, a la observacin o dato ms reciente a partir del que

    se quiere hacer el pronstico, se le asigna el mayor peso, y este peso disminuye en los

    valores de datos ms antiguos. En este caso, para pronosticar las ventas de la cuarta

    semana, el clculo se realizara de la siguiente manera:

    Puede observarse que el dato ms alejado (correspondiente a la primera semana) tiene el

    factor de ponderacin ms pequeo, el siguiente tiene un factor de ponderacin del doble

    que el primero y el dato ms reciente (que corresponde a la tercera semana) tiene un factor

    de ponderacin del triple del primero. Los pronsticos para las diversas semanas se

    presentan en la siguiente tabla. En todos los casos, la suma de los factores de ponderacin

    debe ser igual a uno.

    690.0

    700.0

    710.0

    720.0

    730.0

    740.0

    750.0

    760.0

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425

    Ttu

    lo d

    el e

    je

    Comparativo de series con diferente valor de k

    Serie Original

    k=3

    k=5

    k=7

    k=9

  • SUAVIZAMIENTO EXPONENCIAL

    Este modelo se basa en que una observacin suavizada, en tiempo t, es un promedio

    ponderado entre el valor actual de la serie original y el valor de la serie suavizada, en el

    tiempo inmediatamente anterior. Si Y(t) representa la serie de tiempo original, y Z(t) la

    serie de tiempo suavizada, entonces lo anterior se puede escribir

    Z(t) a Y(t) (1 a) Z(t - 1)

    En que a es un nmero entre 0 y 1.

    Si a es cercano a 1, la serie suavizada pondera ms fuertemente el valor original, luego

    ambas se parecen, y en consecuencia, el suavizamiento es poco.

    Si a se acerca a 1/2, se ponderan moderadamente la serie original y la suavizada, por lo

    que el suavizamiento es moderado.

    Si a es cercano a cero, (1-a) es cercano a 1, y la serie suavizada pondera ms fuertemente

    el valor suavizado inmediatamente anterior, por lo que el suavizado es importante.

    Consecuencia de la frmula anterior es que la serie suavizada se puede expresar como

    Z(t ) a Y(t ) a (1 - a) Y(t 1) a (1 - a) 2 Y (t 2) a (1 - a)3 Y (t 3)

    Es decir, cada trmino suavizado es un promedio ponderado de todos los trminos

    histricos de La serie original, con ponderaciones

    a, a (1 a), a (1 a) 2 , a (1 a) 3 , a (1 a) 4 , etc.

    Como a est entre 0 y 1, estos nmeros se van achicando a medida que avanzan. Eso

    significa que a medida que nos alejamos hacia el pasado, los trmino van influyendo

    cada vez menos en el trmino presente. La rapidez con que disminuye la influencia es

    mayor mientras ms grande (cercano a 1) es a. Los grficos siguientes muestran las ponderaciones de los trminos hacia el pasado,

    cuando a =

    0.3 y cuando a = 0.7

  • Criterio para elegir a: Si la serie vara lentamente, se eligen valores de a cercanos a 0.

    (Valor tpico a = 0.3). En cambio, si vara bruscamente, se eligen valores de a cercanos a

    1 (valor tpico a= 0.7).

    El mtodo de suavizamiento exponencial sirve para hacer predicciones, pero slo de un

    valor, siguiente al ltimo valor observado. Si se tienen observaciones Y(n), Y(n-1), Y(t-

    2), ... Y(n-k).

    Si tratramos de obtener el trmino Z(n+1) con la frmula para el suavizamiento

    exponencial, nos dara

    Z(n 1) a Y(n 1) (1 a) Z(n)

    pero como no tenemos una observacin Y(n+1), la aproximamos por Y(n). Por lo tanto

    podemos hacer una prediccin para Y(n+1) con la frmula del suavizamiento exponencial

    modificada de la siguiente forma:

    Z(n 1) a Y(n) (1 - a) Z (n)

    Si se intentara hacer ms de una prediccin, dara el mismo valor, por eso que slo se usa

    para predecir un valor a la vez. Sin embargo, en la prctica, cada vez que aparece una

    nueva observacin real, se actualiza la frmula anterior, pera predecir la siguiente. As,

    cada vez que el tiempo avanza en una unidad, se predice un nuevo valor a futuro.

    El valor de a que sirve mejor se suele buscar por un sistema de prueba y error, hasta

    encontrar el que permite predecir mejor.

    EJEMPLO 3 En la pgina siguiente se muestra el Producto Interno Bruto trimestral de Chile, desde el

    primer trimestre de 1996 hasta el primer trimestre de 2003, en millones de pesos.

  • Ao trim PIB

    0.3 0.5 0.7

    2008 I 7804934 7804934 7804934 7804934

    II 8038772 7875085 7921853 7968621

    III 7604665 7793959 7763259 7713852

    IV 7788918 7792447 7776089 7766398

    I 8141434 7897143 7958761 8028923

    2009 II 8431424 8057427 8195093 8310674

    III 8238641 8111791 8216867 8260251

    IV 8489194 8225012 8353030 8420511

    I 8658075 8354931 8505553 8586806

    II 8910964 8521741 8708258 8813717

    2010 III 8468861 8505877 8588560 8572318

    IV 8338698 8455723 8463629 8408784

    I 8572437 8490737 8518033 8523341

    II 8571428 8514945 8544730 8557002

    III 8334807 8460903 8439769 8401465

    2011 IV 8636370 8513543 8538069 8565899

    I 8887713 8625794 8712891 8791169

    II 8972978 8729949 8842935 8918435

    III 8704303 8722255 8773619 8768543

    IV 8971751 8797104 8872685 8910788

    Junto a los datos se muestran tres suavizamientos exponenciales con a=0.3, a=0.5 y

    a=0.7.

    Como no hay datos indefinidamente hacia el pasado, los primeros trminos de la serie

    suavizada salen algo distorsionados, pues no consideran suficientes trminos hacia atrs.

    La forma de calcular es la siguiente, partiendo del primer trimestre 1996, que llamaremos

    t=1 :

    Z(1) = Y(1)

    Z(2) = a Y(2)+(1-a) Z(1)

    Z(3) = a Y(3)+(1-a) Z(2)

    etc.

    Como se ve, Z(1) no contiene toda la historia hacia atrs, Z(2) slo un trmino hacia el

    pasado, Z(3) slo 2, etc.

    Los grficos de la serie y los tres suavizamientos se muestran a continuacin.

  • En los grficos se puede apreciar que cuando la constante a es pequea, cercana a cero, el

    suavizamiento es significativo. A medida que aumenta a acercndose a 1, el

    suavizamiento es menos y la serie suavizada se parece ms a la serie original.

    Mtodos de pronstico ARIMA (Autoregressive Integrated Moving Average)

    Tambin usan patrones de datos, sin embargo puede que no sean fcilmente visibles en la

    serie de tiempo. El modelo usa funciones de diferencias, autocorrelacin y autocorrelacin

    parcial para ayudar a identificar un modelo aceptable. El modelo ARIMA representa una

    serie de pasos de filtraje hasta que solo queda ruido aleatorio.

    Los modelos generales ARIMA combinan tres tipos de procesos: autoregresivos (AR);

    diferenciados (I) y procesos de media mvil (MA). La nomenclatura empleada para

    representar un modelo ARIMA es la siguiente:

    ARIMA (p,d,q), donde p es el orden de la autoregresin, d es el grado de diferenciacin y q

    es el orden de media mvil empleado. A continuacin se va a examinar cada uno de estos

    tres valores por separado.

    Autoregresin: En un proceso autoregresivo cada valor de la serie temporal es una funcin

    lineal del valor o valores anteriores. En un proceso autoregresivo de primer orden slo se

    usa el valor anterior; en un proceso de segundo orden, slo los dos valores anteriores, etc.

    Estos procesos se representan como AR(n), donde n indica el orden del proceso. Por lo

    tanto, AR(1) es un proceso autoregresivo de primer orden donde:

    valor t = ruido t + a * valor t-1 (1)

    El ruido es una perturbacin aleatoria que afecta a los valores de la serie. El coeficiente a se estima a partir de la serie observada e indica cunto depende cada valor del valor

    7500000

    7700000

    7900000

    8100000

    8300000

    8500000

    8700000

    8900000

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

    a=0.5

    a=0.3

    a=0.7

    PIB

  • precedente. Un proceso autoregresivo es un proceso con memoria en el que cada valor est

    correlado con los valores anteriores. En un proceso AR(1), el valor actual est relacionado

    con el anterior, y as sucesivamente. Por otro lado, el ruido tiene un efecto progresivamente

    reducido en los valores sucesivos, al estar multiplicado por el coeficiente a en valores sucesivos en el tiempo.

    Diferenciacin: Una serie temporal donde se mide el efecto acumulado de un proceso sobre

    una variable se llama integrada. En el largo plazo, el nivel medio de una serie integrada

    puede no cambiar, pero en el corto plazo puede tener valores que flucten. Se puede

    estudiar una serie integrada simplemente observando los cambios o diferencias

    (generalmente pequeas) que aparecen de una observacin a la siguiente. Normalmente,

    estas diferencias suelen estar acotadas.

    Esta propiedad llamada estacionariedad (de primer orden) es muy deseable. En general, un

    modelo diferenciado de orden d, donde las variables del proceso son las diferencias d (Yt -

    Yt-1 - ... - Yt-d ), se representa como I(d) o bien como ARIMA(0,d,0). En raras ocasiones se

    observa un modelo de orden superior a 2. Por ejemplo, un modelo I(2) tendra como

    variables las siguientes: (Y3-Y2-Y1, Y4-Y3-Y2, Y5-Y4-Y3). En particular, una manera de

    ver un proceso I(1) sera suponer que tiene una memoria perfecta, pero slo del valor

    anterior.

    Tambin puede se analizar el proceso I(1) como un proceso autoregresivo AR(1) ARIMA

    (0,1,0) con un coeficiente de regresin a igual a 1.

    Media Mvil: El ltimo tipo de proceso usado en un modelo ARIMA es el de media mvil. En

    un proceso de media mvil, cada valor est determinado por el ruido actual y el o los

    precedentes. El orden de un proceso de media mvil especifica cuntas muestras previas del

    ruido se tienen en cuenta para hallar el valor actual. La ecuacin de un proceso de media mvil

    de primer orden puede verse en la ecuacin (2):

    valor t = ruido t - m * ruido t-1 (2)

    Usando la notacin estndar, un proceso MA(n) ARIMA(0,0,n) usa los n ruidos previos

    adems del correspondiente al periodo actual. La diferencia entre un proceso autoregresivo y

    uno de media mvil es sutil pero importante. Cada valor de una serie de media mvil es una

    media ponderada de las perturbaciones aleatorias (ruido) ms reciente, mientras que cada valor

    de una serie autoregresiva es una media ponderada de los valores recientes de la serie. Puesto

    que esos valores son a su vez una media ponderada de los valores anteriores, el efecto de una

    perturbacin en un proceso autoregresivo se atena con el paso del tiempo. Sin embargo, en un

    proceso de media mvil, una perturbacin afecta al sistema en un nmero finito de periodos

    (orden de la serie) para luego dejar de afectar de manera brusca.

  • Las Redes Neuronales Artificiales (RNA)

    El cerebro humano continuamente recibe seales de entrada de muchas fuentes y las

    procesa a manera de crear una apropiada respuesta de salida. Nuestros cerebros cuentan con

    millones de neuronas que se interconectan para elaborar " Redes Neuronales". Estas redes

    ejecutan los millones de instrucciones necesarias para mantener una vida normal.

    Las neuronas son las clulas que forman la corteza cerebral de los seres vivos, cada una

    est formada por elementos llamados cuerpo, axn y dentritas, como se muestra en la

    siguiente figura.

    Las dentritas forman una estructura de filamentos muy fina que rodean el cuerpo de la

    neurona. El axn es un tubo largo y delgado que se ramifica en su extremo en pequeos

    bulbos finales que casi tocan las dentritas de las clulas vecinas. La pequea separacin

    entre los bulbos finales y las dentritas se le denomina sinpsis.

    Las neuronas, al igual que las dems clulas del cuerpo, funcionan a travs de impulsos

    elctricos y reacciones qumicas. Los impulsos elctricos que utiliza una neurona para

    intercambiar informacin con las dems, viajan por el axn que hace contacto con las

    dentritas de la neurona vecina mediante las sinpsis.

    La intensidad de la corriente transmitida depende de la eficiencia de la transmisin

    sinptica. Una neurona en especial transmitir un impulso elctrico por su axn si

    suficientes seales de las neuronas vecinas transmiten a travs de sus dentritas en un tiempo

    corto. La seal que se transmite a la neurona podr ser adems ya sea inhibitoria o

    excitatoria. La neurona dispara, esto es, manda el impulso por su axn, si la excitacin

    excede su inhibicin por un valor crtico, el umbral de la neurona.

    Las RNA estn compuestas de un gran nmero elementos de procesamiento altamente

    interconectados (Neuronas) trabajando al mismo tiempo para la solucin de problemas

    especficos. Las RNA, tal como las personas, aprenden de la experiencia.

  • Las RNA estn compuestas de muchos elementos sencillos que operan en paralelo, el

    diseo de la red est determinado mayormente por las conexiones entre sus elementos. Al

    igual que las conexiones de las neuronas cerebrales.

    Las RNA han sido entrenadas para la realizacin de funciones complejas en variados

    campos de aplicacin. Hoy en da pueden ser entrenadas para la solucin de problemas que

    son difciles para sistemas computacionales comunes o para el ser humano.

    La idea de las redes neuronales fue concebida originalmente como un intento de modelar la

    biofisiologa del cerebro humano, esto es, entender y explicar como funciona y opera el

    cerebro. La meta era crear un modelo capaz en emular el proceso humano de razonamiento.

    Las caractersticas de operacin son las siguientes:

    Las RNA pueden tener factores de pesos fijos o adaptables. Las que tienen pesos adaptables emplean leyes de aprendizaje para ajustar el valor de la fuerza de un

    interconexin con otras neuronas. Si las neuronas utilizan pesos fijos, entonces su tarea

    deber estar previamente definida. Los pesos sern determinados a partir de una

    descripcin completa del problema. Por otra parte, los pesos adaptables son esenciales si no

    se conoce previamente cual deber de ser su valor correcto.

    Existen dos tipos de aprendizaje: supervisado y no supervisado. El primero ocurre cuando

    se le proporciona a la red tanto la entrada como la salida correcta, y la red ajusta sus pesos

    tratando de minimizar el error de su salida calculada. Este tipo de entrenamiento se aplica

    por ejemplo, en el reconocimiento de patrones. El entrenamiento no supervisado se presenta

    cuando a la red se le proporcionan nicamente los estmulos, y la red ajusta sus

    interconexiones basndose nicamente es sus estmulos y la salida de la propia red. Las

    leyes de aprendizaje determinan como la red ajustar sus pesos utilizando una funcin de

    error o algn otro criterio. La ley de aprendizaje adecuada se determina en base a la

    naturaleza del problema que se intenta resolver.

    Las RNA adaptables tienen dos fases en su operacin.

    1. Entrenamiento de la red. El usuario proporciona a la red un nmero "adecuado" de

    estmulos de entrada, y de salida, la red entonces ajusta su pesos de interconexin o sinpsis

    hasta que la salida de la red esta "lo suficientemente cerca" de la salida correcta.

    2. Recuperacin de lo aprendido. A la red se le presenta un conjunto de estmulos de

    entrada y esta simplemente calcula su salida. Cuando la red emplea entrenamiento no

    supervisado, algunas veces ser necesario que reajuste su sinpsis durante la fase de

    recuperacin.

  • Proceso de Diseo y Planeacin

    En general las pequeas centrales hidrulicas se componen de obras civiles, equipo

    electromecnico y redes elctricas de transmisin y distribucin.

    La captacin de agua en un ro o arroyo debe considerar principios bsicos asociados a la

    calidad del agua que se deriva a la micro central y a la seguridad de las obras que se

    ejecutan en el cauce natural. La calidad del agua debe asegurarse mediante la separacin de

    piedras, ramas u otros objetos que, de ingresar a las obras de conduccin, obstruirn el flujo

    de agua y en caso de llegar hasta la turbina provocarn daos severos e interrupcin del

    servicio.

    Debe tambin asegurarse la separacin de arenas u otras partculas slidas que por su

    tamao provoquen erosin en los ductos y en la tubera, reduciendo su vida til. La

    seleccin del lugar para ejecutar las obras de toma de agua requiere considerar el

    comportamiento de la carga de slidos en suspensin en el flujo de agua. En tramos rectos

    de los arroyos el flujo es uniforme y en su parte alta contiene menor cantidad de slidos en

    suspensin en el flujo de agua.

    a) Obras civiles

    Las obras civiles estn conformadas por: bocatoma, canal de conduccin, desarenador, cmara de

    carga, tubera de presin, casa de mquinas, entre otros.

    Bocatoma: Sirve para desviar parte del caudal del ro que ser utilizado para la MCH.Otra de sus

    funciones es la de impedir la introduccin de materiales slidos y flotantes por medio de

    rejillas y desarenadores, como tambin procurar de proteger el sistema de posibles

    inundaciones que pueda sufrir el ro mediante un aliviadero.

    Para su construccin se usan estructuras de cemento o una combinacin de cemento ms

    madera. Cuando se trata de centrales muy pequeas, las comunidades utilizan piedra, barro y

    ramas.

  • Aliviadero. Toda central corre el riesgo de sufrir desperfectos a causa de demasas o

    caudales superiores de los de diseo. Por este motivo en ninguna central debe faltar un

    aliviadero encargado de regular el nivel del agua y de ese modo proteger el sistema de los

    riesgos que puede sufrir. Estos aliviaderos van acompaados por unas compuertas de

    control que facilitan el desage del mismo o la detencin del agua al canal. Debera

    disponerse de varios mecanismos para cortar el paso del agua ya que por la falta de uso de

    los mismos podra no funcionar en el momento necesario.

    Canal de conduccin. Los canales a cielo abierto constituyen una solucin muy ventajosa

    para reducir costos de tubera. No obstante deben estar adecuadamente diseados para

    evitar mayores costos de mantenimiento.

    El diseo del canal debe resolver un correcto escurrimiento del agua sin perder

    innecesariamente altura til en el proyecto. Los canales se construyen con seccin

    trapezoidal. La solucin que optimiza costos, es decir que implica mnimo permetro para

    igual caudal (o seccin de flujo de agua) es aquella en que la base y las paredes laterales a

    45 son tangentes a una circunferencia cuyo dimetro se ubica en la cota superior del agua

    del canal.

    - Sirve para la conduccin del agua desde la bocatoma hasta la cmara de carga.

    - En nuestras comunidades existen muchos canales que son utilizados para riego.

    - Pueden ser de tierra, revestidos con cemento, tubo canal en PVC u otro material.

    Tubo para conduccin de agua Canal revestido con concreto (TRAPEZOIDAL)

    Desarenador y cmara de carga. El ro lleva consigo ramas, piedras, y otros materiales

  • slidos, los cuales son retenidos en las rejas de admisin, pero no las partculas de arena ni

    los materiales de menor tamao que la abertura de la rejilla, por ello es necesario la

    colocacin de un desarenador donde la velocidad de llegada por el canal de conduccin se

    ralentiza para facilitar que dichos materiales que pueden ocasionar daos en los labes de la

    turbina sean asentadas en el fondo del desarenador.

    El diseo de la cmara de carga es similar al del desarenador excepto por la seccin de

    salida, que es reemplazada por la toma de la tubera de presin. En teora, la capacidad de

    retencin de sedimentos de la cmara de carga debe ser inferior a la desarenador, ya que es

    ste quien retiene la mayor parte de los sedimentos. Tiene bsicamente cuatro vas de

    movimiento de fluido. La primera es la acometida por donde ingresa el canal o ducto que

    trae el agua desde la toma. La segunda es un vertedero o tubo para eliminar los excedentes

    de caudal que no sern turbinados. La tercera es un descargador de fondo que permitir el

    vaciado y limpieza de partculas sedimentadas. La cuarta es la alimentacin mediante malla

    de filtrado o rejas a la tubera de presin que conduce el agua a la turbina.

    - Evita que las piedras o arenilla, que trae el agua ingrese a la tubera de presin y turbina.

    - Asegura que la tubera de presin este siempre llena, evitando el ingreso de aire.

    Tubera de presin. La seleccin de la tubera ms conveniente requiere como primer

    paso determinar el dimetro de la misma y la presin de trabajo que deber soportar. Estos

    parmetros y las condiciones de suministro local de materiales y tubos prefabricados y sus

    costos determinarn la solucin ms conveniente. Para una misma potencia instalada, las

    combinaciones caudal / altura del aprovechamiento indican si se requiere mayor dimetro y

    menor presin de trabajo o viceversa.

  • Conocido el caudal de instalacin la seccin de tubera depender de la velocidad mxima

    admisible para el agua que circula en su interior. Esta velocidad mxima a su vez depende

    de la prdida de altura que pueda admitir el proyecto. Es deseable seleccionar velocidades

    que no introduzcan prdidas mayores al 2% o 3%. No obstante si el recurso hdrico es

    abundante se debe encontrar la solucin que minimice costos, atendiendo a los dimetros

    comerciales de plaza, aunque las perdidas sean mayores (5%-10%). Para un caudal de

    instalacin determinado la velocidad que corresponde a un nivel de prdidas prefijado

    depende a su vez del material (rugosidad) y del dimetro de la tubera.

    - Transporta el agua desde la cmara de carga hasta la casa de mquinas.

    - Puede ser construida en acero, PVC o polietileno.

    En la actualidad las tuberas de PVC se usa mucho en la construccin de MCHs, por su bajo

    costo, fcil transporte e instalacin, respecto al acero. Soportan altas presiones y se fabrican

    en grandes dimetros. Siempre deben estar enterradas para evitar daos por su exposicin al sol.

    El diseo de las tuberas de presin debe considerar eventuales sobrepresiones por golpe de

    ariete. Estas sobrepresiones se originan por el cambio brusco de energa cintica a potencial

    que se produce cuando se cierra bruscamente la circulacin de agua de la tubera (cierre

    intempestivo del regulador de caudal de la tubera). Esta situacin genera una onda de

    presin que viaja aguas arriba a la velocidad del sonido y que puede, en situaciones

    extremas, ser varias veces superior a la presin de diseo.

    En el caso de las microturbinas, los dispositivos de control que evitan los cierres

    instantneos mantienen la sobrepresin en valores que no superan el 50% o 100% de la

    presin del diseo. La onda de sobrepresin es disipada mediante chimeneas de equilibrio o

    en la misma cmara de carga.

    Casa de mquinas. El producto energa elctrica resultante del proceso de conversin, tiene requisitos de calidad tcnica que deben ser satisfechos. Tales requisitos se expresan en

    valores de tensin y de frecuencia que deben ser mantenidos dentro de un rango de

    tolerancia admitido, debe entregarse en forma instantnea al usuario o consumidor y que

    este vara su demanda casi en forma permanente a lo largo del tiempo.

    Por su parte la energa hidrulica que ingresa por la tubera de presin a la sala de

    maquinas, lo hace en forma de energa cintica del agua y las cantidades de energa puestas

    en juego dependen del caudal y de la altura de la carga. Esta energa cintica del agua se

    convierte en energa mecnica en el eje de una turbina. La energa mecnica es transferida a

    un generador elctrico que, para mantener las condiciones de calidad exigidos al producto

    elctrico, debe rotar a velocidad constante.

    Para producir esta transferencia de energa es necesario entonces, adems de la turbina y el

    generador, agregar dispositivos de conversin de velocidad de rotacin entre el eje de la

  • turbina y el del generador, y un sistema de regulacin para adaptar la potencia hidrulica

    que se entrega con la potencia elctrica que se demanda.

    El equipamiento electromecnico constituido por turbina, generador, conversor de

    velocidad y sistema de regulacin, se complementa con la instalacin elctrica de salida de

    la sala de mquina y un tablero de control con registros de tensin, frecuencia y energa

    suministrada a la red.

    La disposicin del equipamiento puede hacerse en una sola planta o en dos plantas.

    En este segundo caso, se trata de instalaciones donde la sala de mquinas (y el tipo de

    turbina utilizada) admite quedar expuesta a inundaciones durante las mximas crecidas, en

    este caso el equipamiento elctrico se instala en la planta alta y la turbina (para aprovechar

    el mximo desnivel) queda en la planta baja. Si bien la obra civil de cierre de la sala de

    mquinas es muy sencilla, debe prestarse adecuada atencin al pozo de descarga del agua

    turbinada y al dimensionamiento y ejecucin de las fundaciones que aseguran la estabilidad

    de la sala durante las mximas crecidas.

    b) Equipo electromecnico

    Se llama as, a todos los equipos que se encuentran dentro de la casa de mquinas: turbina,

    generador, regulador, tablero de control y otros.

  • Las turbinas son mquinas que transforman la energa del agua en energa mecnica, lo

    cual sucede al girar por la fuerza del agua.

    Las turbinas para MCH, deben mantenerse dentro de rendimientos adecuados, pero mientras las turbinas de grandes centrales operan con rendimientos del orden del 95%, las que equipan MCHs lo hacen con rendimientos entre 75 al 80%. Esto obedece a dos causas principales:

    i) el diseo y los mtodos de fabricacin para las turbinas de MCH debe adaptarse a la tecnoestructura de la regin donde los proyectos se implantan, y

    ii) los costos incrementales de mejoras crecientes de la tecnologa, no pueden ser absorbidos por los beneficios incrementales, en proyecto de pequea escala y bajo nivel de difusin (no cuentan ni con economas de escala ni con economas de serie).

    Tipos de turbinas.

    Turbina Pelton: Para grandes alturas o cadas por encima de 30 metros y pequeos caudales de

    agua.

    Turbina Francis: Para alturas pequeas y medianas (entre 10 y 40 m.) y caudales de agua

    medianos.

  • Turbina Kaplan: Para baja cadas, 3 a 10 m. y caudales de agua medianos

    El generador de electricidad

    Esta mquina recibe el giro de la turbina y transforma la energa mecnica del eje de la

    turbina, en energa elctrica.

    El generador, est compuesto de dos partes fundamentales:

    - Rotor o inductor mvil. Su funcin es generar un campo magntico variable al girar

    arrastrado por la turbina.

    - Esttor o inducido fijo. Sobre el que se genera la corriente elctrica aprovechable.

    El equipamiento de generacin y su dimensionamiento est fuertemente asociado a las

    caractersticas de la demanda que debe satisfacer la MCH. Una primera opcin deber

    definir si los usuarios sern abastecidos mediante la carga y distribucin de bateras o

    mediante una pequea red de distribucin local. En el primer caso ser ms conveniente

    instalar una unidad de generacin de corriente continua y en el segundo caso una unidad de

    generacin de corriente alterna.

    Solo en el improbable caso en que pueda desarrollarse un sistema de distribucin en el

    entorno de no ms de 1 km desde la microcentral, podra utilizarse una alimentacin directa

    en c.c. a los usuarios. El principio fundamental de la actuacin de un campo magntico

    variable atravesando espira de material conductor, que da origen a la corriente alterna, es el

    que permite tanto el diseo de las mquinas generadoras como el de dispositivos de

    transformacin de la tensin (transformadores de potencia) a la que se transmite la carga.

  • Esta es la razn bsica del desarrollo de los sistemas de corriente alterna para el transporte

    y distribucin de electricidad.

    Existen varios tipos de generadores, como:

    - Generador sncrono: Son los de mayor aplicacin en MCHs, pueden ser de eje horizontal o

    vertical.

    Los generadores sncronos son muy utilizados en aquellas aplicaciones para sistemas

    aislados puesto que, a diferencia de los generadores asncronos, no precisan de un sistema

    auxiliar

    Ns= 60 f / p

    Ns = velocidad de sincronismo expresada en r.p.m.

    f = frecuencia en Hz

    p = nmero de pares de polos del generador

    Generador de induccin: Se utiliza para pequeas potencias, hasta 10 kW. Es una alternativa

    interesante, por su bajo costo.

    Generador de imanes permanentes: Se u t i l i z a e n s i s t e m a s p e q u e o s, p i c o generadores, menos

    de 1 kW.

  • La generacin de corriente alterna puede ser monofsica o trifsica. El uso de corriente

    alterna trifsica comienza a ser conveniente cuando la escala de la demanda es alta y

    existen usos productivos que solo pueden ser resueltos con motores trifsicos (potencias

    mayores a 5 kW). Es condicin bsica de conveniencia que se mantenga el sistema con las

    cargas equilibradas en tres fases.

    La disposicin de c.c., sea monofsica o sea trifsica depender entonces de la escala del

    requerimiento y del tipo de usos de la electricidad que sern satisfechos.

    Reguladores y tableros de control

    Se encargan de mantener constante el voltaje de trabajo. Evitan las subidas y bajadas de voltaje

    que puedan daar a los artefactos o equipos de los usuarios. Los reguladores pueden ser de

    velocidad (electromecnicos/oleohidrulicos) o de carga.

    En general el equipamiento elctrico es diseado para funcionar adecuadamente dentro de

    rangos de variacin de tensin y frecuencia asociados con los efectos antes descriptos de

    tales variaciones.

    Los estndares de calidad aceptados para pequeos sistemas elctricos son los siguientes:

    Tensin: +/- 8 a 10 % del valor nominal.

    Frecuencia: 60 63 Hz (se aceptan incrementos del 5% paro se evitan frecuencias debajo de la nominal).

    La causa de las variaciones de tensin y de frecuencia del sistema es la variacin de la

    carga que debe alimentar el generador. En los grandes sistemas de potencia de variaciones

    incrementales de carga son pequeas y la correccin de los parmetros de tensin y

    frecuencia se realizan con un gran nmero de unidades de generacin y con un conjunto

    adicional de recursos operativos. En los pequeos sistemas con MCHs las variaciones

    incrementales de carga pueden ser muy grandes. Una plancha (1.000 W) que se conecta a

    una red que opera en ese momento con una carga de 10 kW, provoca un incremento de

    carga del 10 %. Es decir que conexiones de cargas significativas tendern a frenar el sistema reduciendo tensin y frecuencia y desconexiones de carga significativas tendern a

    embalar el sistema aumentando tensin y frecuencia. Cuando se prev que existirn continuamente variaciones en la demanda es necesario instalar un sistema de compensacin

    que mantenga constante la velocidad de la turbina, las 2 principales maneras son:

    -Por regulacin del caudal del agua en la turbina: Para obtener velocidad constante del

    grupo generador, existiendo una demanda variable, es necesario que en todo momento la

    potencia disponible a la entrada del grupo generador, debe ser igual a la potencia elctrica a

    la salida de este, mas las perdidas internas del grupo.

  • Pot. Ingreso= Pot. De salida + Perdidas

    Este equilibrio se logra regulando la cantidad de agua que ingresa a la turbina, de tal

    manera que si se produce un aumento en la demanda, se abrira una vlvula que permite

    mayor ingreso de agua a la turbina ocasionando que la potencia generada se iguale a la

    demanda. Esta regulacin se puede realizar de forma manual o automtica.

    -Por regulacin de carga: En este tipo de sistemas el grupo generador entrega una

    potencia constante, por lo tanto debe cuidarse que se genera una potencia mayor o igual a la

    mxima potencia esperada en la demanda. El exceso de potencia generada se disipara en

    forma de calor a travs de resistencia sumergida en agua o aire. Esta regulacin tambin

    puede ser manual (un operador va conectando o desconectando segn las variaciones un

    banco de resistencias) o automtica (regulador electrnico de carga a travs de tiristores

    deriva la energa no consumida a un sistema de disipacin).

    Los reguladores electrnicos de carga son los ms utilizados en MCHs por su bajo costo, fcil

    operacin y mantenimiento.

    En el tablero se encuentran los instrumentos de control y proteccin: voltmetro, ampermetro,

    Medidor de frecuencia y medidor de potencia y energa.

    Acoplamiento y Multiplicacin de la Velocidad

    Las unidades turbogeneradoras se componen de dos equipos (turbinas y generador) cuyas

    velocidades de rotacin son en general diferentes.

    En el caso de los sistemas elctricos de C.A. a 60 Hz de frecuencia, se dispone de

    generadores con velocidades de n=3600/p (rpm) siendo p el no. De pares de polos del generador. De esta manera se puede contar con velocidades de 3600, 1800, 1200, 900, etc

    rpm y menos, siendo ms costoso el generador de baja velocidad.

  • La velocidad de giro de la turbina esta relacionada con la cada neta, el caudal y las

    dimensiones del rodete. En el caso de las grandes centrales se justifica construir los rodetes

    de las turbinas con dimensiones que permitan garantizar una velocidad de giro igual a la del

    generador y permitir as su acoplamiento directo. En el caso de las pequeas centrales solo

    se pueden emplear rodetes con dimensiones estndares de los fabricantes, en consecuencia

    la velocidad de operacin para las condiciones de cada neta y caudal disponible, rara vez

    coincide con la de los generadores, por esta razn debe emplearse un sistema de

    transmisin de movimiento y potencia mecnica entre la turbina y el generador.

    Por su parte la turbina tiene una velocidad de rotacin NT que corresponde a la situacin de

    rendimiento ptimo de la mquina operando en las condiciones de caudal y altura de carga

    de diseo.

    En consecuencia solo en los casos en que NT = NG se realiza un acople directo entre ambas

    mquinas, en general ser necesario utilizar un multiplicador de velocidad que permita

    transferir la potencia en el eje de la turbina que rota a NT, al eje del generador que rota a

    NG. Esa relacin de multiplicacin ser r = NG / NT

    Los multiplicadores ms utilizados en MCH son los de tipo de polea con correas planas o

    en V. Las correas planas tienen mejor rendimiento (98%) pero requieren mayor tensado

    para evitar su deslizamiento y en consecuencia hay mayor esfuerzo sobre los ejes y

    rodamientos. Las correas en V requieren requiere menores tensiones de montaje pero tienen

    un rendimiento (95 a 97%).

    c) Redes elctricas

    Se encargan de transportar la energa elctrica desde la casa de maquinas hasta el

    usuario final. Cuando la casa de mquinas se encuentra lejos de la comunidad (p.e. ms de 800

    metros) es necesario la instalacin de una red en media o alta tensin, en este caso se utilizan

    transformadores.

    El transformador de tensin es uno de los elementos fundamentales de este equipamiento.

    Dependiendo de la tensin de trabajo del generador, la transformacin puede ser baja/media

    o media/alta tensin. El objetivo es elevar la tensin al nivel de la lnea existente para

    permitir el transporte de la energa elctrica con las mnimas prdidas posibles.

    El transformador debe contar con un sistema de refrigeracin que puede lograrse por

    conveccin natural o por circuito cerrado de aceite o silicona. Atendiendo a sus

    caractersticas constructivas existen varios tipos, entre los que cabe destacar los siguientes:

    - Transformador encapsulado seco. Normalmente se instalan en el interior del edificio de la

    central, minimizando la obra civil asociada a la subestacin. Presenta una menor capacidad

    de evacuacin del calor de prdidas por lo que es importante tener en cuenta en el diseo un

    sistema de refrigeracin, mediante circulacin de aire natural o forzado.

  • - Transformador en aceite. Requieren la construccin de un depsito para prever la recogida

    de aceite ante una fuga o derrame. Al estar sumergido en aceite y disponer de sistemas de

    radiadores para la evacuacin del calor de prdidas pueden alcanzar mayores potencias

    nominales que los secos.

    Las caractersticas de la red que hay que conocer son frecuencia y tensin:

    - Frecuencia. Dato conocido de partida (60 Hz).

    - Tensin. Los valores normalizados varan desde 3 kV hasta 66 kV, 72 kV o incluso 132

    kV, dependiendo de las condiciones del punto de conexin. La tensin nominal de la red

    existente tiene gran importancia ya que implica una transformacin al mismo nivel, que

    puede suponer un coste elevado si se estuviera condicionado a conectar a una lnea de alta

    tensin.

    Anlisis de su Operacin Dinmica: Aislada y Conectada al Sistema Elctrico

    Sistemas aislados

    En el caso de sistemas aislados, la generacin es para autoconsumo en el lugar que se

    genera, ya que no hay una interconexin con otros puntos y no existe la posibilidad de

    transmitirla. En este tipo de sistemas se colocan bateras, las cuales se cargan cuando el

    recurso est disponible en exceso, y entregan energa de acuerdo a su capacidad- en los momentos en que el recurso no est disponible en la cantidad demandada.

    Un esquema bsico de generacin en sistema aislado se muestra en la siguiente figura.

    1-Controlador de carga / 2-Banco de bateras / 3-Inversor de corriente / 4-Punto de

    consumo (televisor, pc, iluminacin, etc.)

  • En el dibujo se observa que se genera energa, transmitindose la corriente elctrica (en

    general continua - DC) por los conductores que llegan al Controlador de Carga (1). El

    controlador de carga permite la conexin de varios paneles, controlando luego las funciones

    de carga de las bateras (2), incluyendo tambin en algunos casos funciones de proteccin y

    optimizacin de la carga extrada del microgenerador.

    La energa generada por el microgenerador ser almacenada en las bateras, y dependiendo

    de la instalacin en el local ser necesaria la colocacin de un inversor de corriente (3) para

    convertir la corriente de continua (DC) a alterna (AC). En caso de tener una instalacin con

    corriente continua, se podr extraer la corriente para estos aparatos directamente de las

    bateras.

    Sistemas conectados a la red

    En el caso de los sistemas conectados a la red, estos poseen un microgenerador para

    autoconsumo, pero adems tienen un punto de conexin a la red elctrica, lo que permite el

    intercambio de energa. En estos sistemas no es necesario el disponer de bateras como

    medio de acumulacin, ya que se puede hacer uso de la energa de la red elctrica cuando

    no se genera. Adicionalmente, este tipo de conexin permite entregar energa a la red

    elctrica cuando la misma es generada en exceso para la demanda del local.

    Si bien las bateras pueden agregarse en sistemas conectados a la red para utilizar la energa

    generada por el microgenerador, deber considerarse su uso dado el costo de las mismas,

    que suele ser significativo en relacin a la inversin total de la instalacin.

    Un esquema bsico de generacin en sistema conectado a la red se muestra en la siguiente

    figura.

  • 3-Inversor de corriente / 4-Punto de consumo (televisor, pc, iluminacin, etc.) / 5-Red

    elctrica / 6-Medidor

    En el sistema conectado en red, la energa generada por los microgeneradores se transmite

    hacia el inversor (3) a travs de los conductores. En estos casos, las instalaciones de los

    locales se encuentran en corriente alterna, ya que se alimentan alternativamente de la red

    elctrica que es alterna- por lo que no se requiere el control de carga. Si se desease agregar un banco de bateras a un sistema de microgeneracin en red, se debera contar con un

    controlador de carga antes del inversor, tal como se describe en un sistema aislado.

    En los sistemas conectados en red, se incluir adems un medidor bidireccional (6), donde

    se llevar un registro de la energa consumida de la red y la energa que el microgenerador

    entrega a la misma.

    El tipo de conexin depender principalmente del acceso que exista a una red elctrica.

    Cuando ya existe la misma o es viable la colocacin por la proximidad con un punto

    existente, es recomendable tener un esquema conectado en red. En estos casos la

    variabilidad de disponibilidad de energa proveniente de la fuente renovable se ve

    respaldada por el suministro de la red elctrica cuando esta ltima se encuentra disponible.

    En casos donde la calidad del servicio de suministro de la red elctrica no est adecuado a

    las necesidades de su casa o local, podr colocarse adicionalmente otro elemento de

    respaldo, tal como un banco de bateras. En caso de no contar con el suministro elctrico de

    la red, las bateras podrn proporcionar la energa necesaria.

    Cuando no exista un acceso viable a la red elctrica, ser necesario instalar un sistema

    aislado de generacin con un banco de bateras, de modo de garantizar energa en forma

    firme, independientemente de la existencia del recurso en el momento de la demanda de la

    energa.