Desarrollo de una herramienta gráfica para la simulación de una minicentral hidroeléctrica. Caso de estudio Minicentral Espejo

Abstract

La energía hidroeléctrica es una de las fuentes de energía renovable en el mundo. En la actualidad se clasifican dependiendo de la capacidad de generación. Las minicentrales hidroeléctricas tienen una capacidad de generación entre los 100kW y un 1MW esto se logra producir gracias a la energía potencial encontrada a cierta altura y que posteriormente se convertirá en energía cinética por la velocidad que obtiene dentro de la tubería forzada. La minicentral Espejo que se encuentra en funcionamiento en la ciudad de El Ángel es de una capacidad de generación de 340 kVA y es una central en canal de riego o también llamada de abastecimiento que consta de los siguientes componentes y son; embalse, tubería forzada, equipamiento electromecánico y un canal de salida. Los equipos que se encuentran dentro de la casa de máquinas son una turbina tipo Pelton acoplada con un generador síncrono, cada uno de los componentes tienen parámetros para entrar en funcionamiento y que al mismo tiempo son influenciadas por variables hidráulicas, mecánicas y eléctricas. Para el desarrollo de la investigación se tomaron los parámetros de la minicentral Espejo. Las variables que influyen en la operación son las que permiten que una minicentral empiece a funcionar de forma apropiada. Matlab es un entorno de trabajo que ofrece diferentes extensiones para la programación entre ellas se tiene la App Designer y Simulink. La App Designer es un entorno de programación que sirve para el desarrollo de interfaces y es donde se desarrolló la herramienta gráfica. En la herramienta gráfica se puede simular, realizar cálculos con base en fórmulas y poder obtener una apreciación de resultados que se puedan obtener al ingresar información. En las diferentes interfaces se realizó el cálculo de la velocidad del canal de conducción, en la siguiente pestaña llamada variables hidráulicas se calcula la altura neta, caudal, diámetro interno de la tubería forzada y la presión que existe dentro la tubería de presión Con la altura neta y el caudal se determina qué tipo de turbina se utilizará con su respectiva imagen del diseño de las turbinas Pelton, Francis, Michell- Banki, Kaplan y Turgo. La pestaña de variables mecánicas se calculó la potencia mecánica que se genera y el torque producido. Con Simulink y los bloques que se encuentran en la librería se realizó la simulación de la minicentral y obtener los gráficos de la amplitud de voltaje, corrientes, potencia activa y reactiva, las gráficas resultantes se observan en la pestaña de simulación. Además, se puede tomar el valor de la amplitud final resultante de la simulación cuando se estabilice y mostrarlo en la pestaña de variables eléctricas.