{"id":946,"date":"2018-11-26T14:25:14","date_gmt":"2018-11-26T19:25:14","guid":{"rendered":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/?p=946"},"modified":"2018-11-26T14:25:14","modified_gmt":"2018-11-26T19:25:14","slug":"la-relacion-entre-la-perdida-de-carga-hidraulica-real-y-el-modelo-de-simulacion-suishi","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/la-relacion-entre-la-perdida-de-carga-hidraulica-real-y-el-modelo-de-simulacion-suishi\/","title":{"rendered":"La relaci\u00f3n entre la p\u00e9rdida de carga hidr\u00e1ulica real y el modelo de simulaci\u00f3n Suishi"},"content":{"rendered":"

Comentamos recientemente<\/a> que el valor de la energ\u00eda firme en Brasil (promedio de generaci\u00f3n de junio 1949 hasta noviembre 1956, obtenida por simulaci\u00f3n) es determinante en la obtenci\u00f3n de la garant\u00eda f\u00edsica [1]<\/a><\/u> de una UHE (terminolog\u00eda brasile\u00f1a para centrales hidroel\u00e9ctricas con potencia instalada mayor de 30 MW). La p\u00e9rdida de carga hidr\u00e1ulica, a su vez, es fundamental en el c\u00e1lculo de la energ\u00eda firme: cuanto mayor es este valor, menor es la generaci\u00f3n. El presente art\u00edculo presenta el an\u00e1lisis de un aspecto operacional de la p\u00e9rdida hidr\u00e1ulica considerada en los modelos de simulaci\u00f3n energ\u00e9tica.<\/p>\n

En condiciones especiales que facilitan el an\u00e1lisis (una central con circuito corto, por ejemplo), la p\u00e9rdida de carga hidr\u00e1ulica (Perdah<\/em> en metros) de un circuito de generaci\u00f3n de una HPP puede ser dada por:<\/p>\n

Perdah = K <\/em>x Q\u00b2 \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/em>(1)<\/p>\n

Donde K<\/em> es un coeficiente, en s2\/m5, que depende del circuito en cuesti\u00f3n y Q<\/em> es el caudal que pasa por cada una de las turbinas y que es f\u00edsicamente limitado por un valor QMAXA,<\/em> el caudal m\u00e1ximo turbinable. Como el caudal afluente a la turbina de un hidroel\u00e9ctrica es variable en el tiempo, se concluye por la f\u00f3rmula (1) que la p\u00e9rdida hidr\u00e1ulica tambi\u00e9n lo es. El modelo Suishi, de Cepel, que es el programa oficial en Brasil para el c\u00e1lculo de la energ\u00eda firme[2]<\/a><\/u>, no permite que la p\u00e9rdida hidr\u00e1ulica se utilize considerando la f\u00f3rmula (1). El programa permite dos tipos de entrada para este par\u00e1metro:<\/p>\n

    \n
  1. P\u00e9rdida constante en metros.<\/li>\n
  2. P\u00e9rdida como un porcentaje de la ca\u00edda bruta.<\/li>\n<\/ol>\n

    Como el criterio (a) es el habitual en el c\u00e1lculo de garant\u00eda f\u00edsica [3]<\/a><\/u>, ello ser\u00e1 el \u00fanico \u00a0examinado en este art\u00edculo.<\/p>\n

    De esto, el problema que se plantea es el siguiente: \u00bfc\u00f3mo compatibilizar un par\u00e1metro variable con el tiempo, seg\u00fan la f\u00f3rmula (1), con la entrada de datos en forme de una constante para el modelo Suishi? Un criterio que parece, intuitivamente, ser el m\u00e1s correcto para resolver esta cuesti\u00f3n ser\u00eda hacer pares de simulaciones iterativas:<\/p>\n

      \n
    1. Simulaci\u00f3n con el Suishi teniendo en cuenta una p\u00e9rdida de carga constante arbitrada.<\/li>\n
    2. Simulaci\u00f3n de reproducci\u00f3n de la operaci\u00f3n del Suishi en planilla de c\u00e1lculo, pero teniendo en cuenta la f\u00f3rmula (1). Los estudios de factibilidad para la central Sinop, por ejemplo, muestran un ejemplo de este tipo de planilla de c\u00e1lculo de simulaci\u00f3n de energ\u00eda [4]<\/a><\/u> .<\/li>\n<\/ol>\n

      La p\u00e9rdida constante elegida ser\u00eda aquella que igualar\u00eda las energ\u00edas firmes obtenidas en (i) y (ii), despu\u00e9s de una serie de iteraciones.<\/p>\n

      La simulaci\u00f3n (ii) implica dos aspectos importantes, ambos relacionados con el caudal m\u00e1ximo turbinable QMAXA<\/em>, conforme se presenta adelante.<\/p>\n

      La ca\u00edda neta de una UHE es dada por la diferencia entre los niveles aguas arriba y aguas abajo, sustra\u00edda a\u00fan de las p\u00e9rdidas hidr\u00e1ulicas: estos tres par\u00e1metros son variables en el tiempo, de modo que la ca\u00edda neta tambi\u00e9n lo es. En la mayor\u00eda de las situaciones en la pr\u00e1ctica, el caudal m\u00e1ximo turbinable\u00a0 QMAXA<\/em> es m\u00e1ximo en la ca\u00edda llamada \u201cde referencia\u201d (href<\/em>) y m\u00e1s baja en los dem\u00e1s casos:<\/p>\n

        \n
      1. Cuando la ca\u00edda neta es menor que la turbina QMAXA<\/em>, href<\/em> disminuye debido a limitaciones de turbina;<\/li>\n
      2. Cuando la ca\u00edda neta es mayor que QMAXA<\/em>, href<\/em> disminuye debido a limitaciones de generador [5]<\/a><\/u>.<\/li>\n<\/ol>\n

        De lo anterior, se concluye que se requiere un c\u00e1lculo iterativo cuando el caudal afluente a la turbina es relativamente alto, ya que la p\u00e9rdida hidr\u00e1ulica depende de QMAXA,<\/em> seg\u00fan la f\u00f3rmula (1), y QMAXA<\/em> depende de la ca\u00edda neta – un par\u00e1metro que, a su vez, depende de la p\u00e9rdida hidr\u00e1ulica [6]<\/a><\/u> .<\/p>\n

        El c\u00e1lculo iterativo presentado anteriormente se puede resolver sin dificultad.<\/p>\n

        Sin embargo, como se presentar\u00e1 a seguir, el otro aspecto a ser analizado en la consideraci\u00f3n de la p\u00e9rdida hidr\u00e1ulica en Suishi cuando el caudal de entrada est\u00e1 cerca de QMAXA<\/em> no tiene una soluci\u00f3n viable.<\/p>\n

        Conforme el Manual de Refer\u00eancia do Modelo Suishi <\/em>[7]<\/a><\/u>, el caudal m\u00e1ximo turbinable\u00a0 efectivamente considerado por el modelo, QMAX,<\/em> es igual a QMAXA<\/em> multiplicado por FCMAXL,<\/em> el factor de capacidad m\u00e1ximo, dado por el complemento de la indisponibilidad total (forzada + programada) [8]<\/a><\/u>. Suponiendo, por ejemplo, que la indisponibilidad total sea igual que 10%, FCMAXL<\/em> se calcula por su complemento, o sea: (1 – 10\/100) = 0,9.<\/p>\n

        Esto hace con que en circunstancias habituales (indisponibilidad mayor que cero), el caudal m\u00e1ximo turbinable considerado por el Suishi es menor que su valor real. Un ejemplo sencillo ayuda a explicar el problema: sea una hidroel\u00e9ctrica con una sola turbina, con un caudal m\u00e1ximo real (QMAXA)<\/em> igual que 100 m\u00b3\/s, K<\/em> igual a 0,00001 s2\/m5 y disponibilidad total de 10%. En este caso, el caudal m\u00e1ximo turbinable efectivamente considerado por el modelo (QMAX)<\/em> es igual a 90 m\u00b3\/s. En t\u00e9rminos de p\u00e9rdida de carga, la p\u00e9rdida m\u00e1xima real (f\u00f3rmula 1) es igual a 0,00001 x 100\u00b2 = 0,10 m, mientras que la realmente considerada por el modelo es igual a 0,00001 x 90\u00b2 = 0,08 m.<\/p>\n

        Lo expuesto muestra la dificultad de hacer con que el modelo Suishi reproduzca una ecuaci\u00f3n real de p\u00e9rdida de carga en la simulaci\u00f3n energ\u00e9tica. Este tipo de error puede ser considerado de segundo orden pero, dados los valores financieros expresivos involucrados en el c\u00e1lculo y utilizaci\u00f3n de la garant\u00eda f\u00edsica de las UHEs, se podr\u00eda pensar en alguna modificaci\u00f3n en la simulaci\u00f3n del modelo para aproximar la operaci\u00f3n real de la computacional en este caso.<\/p>\n

        Art\u00edculo posterior profundizar\u00e1 un poco m\u00e1s esta cuesti\u00f3n.<\/p>\n

        ***<\/p>\n

        Algunas de las cuestiones planteadas en el texto anterior se detallan en los siguientes art\u00edculos cient\u00edficos, que escrib\u00ed con<\/em> Roberto Eugenio Bertol<\/a><\/u><\/em> :<\/em><\/p>\n

          \n
        1. Muller, F .;<\/em> Bertoli,<\/em> An\u00e1lisis de<\/em><\/strong> RE<\/em> de la influencia de la hidrolog\u00eda y el n\u00famero de unidades en la p\u00e9rdida hidr\u00e1ulica influencia media.<\/em><\/strong> Revista Espacio Energ\u00eda.<\/em> Curitiba, Brasil, abril de 2014.<\/em><\/li>\n
        2. Muller, F .;<\/em> Bertoli, RE<\/em> Comparaci\u00f3n entre las p\u00e9rdidas fijos y variables de la cabeza en la simulaci\u00f3n de energ\u00eda.<\/em><\/strong> Revista Espacio Energ\u00eda.<\/em> Curitiba, Brasil, octubre de 2016.<\/em><\/li>\n
        3. Muller, F .;<\/em> Bertol, RE<\/em> an\u00e1lisis de p\u00e9rdidas de presi\u00f3n en MSUI.<\/em><\/strong> De la Universidad de Chile.<\/em> 1, p.<\/em> 8-13, 2014.<\/em><\/li>\n
        4. Muller, F .;<\/em> Bertol, RE An\u00e1lisis de la indisponibilidad en el MSUI 1. Relaci\u00f3n entre caudal m\u00e1ximo turbinada y caudal medio afluente.<\/em> En:<\/em> XX Simposio Brasile\u00f1o de Recursos de Agua,<\/em><\/strong> 2013, Bento Gon\u00e7alves.<\/em> Porto Alegre: Asociaci\u00f3n Brasile\u00f1a de Recursos H\u00eddricos, 2013.<\/em><\/li>\n
        5. Muller, F .;<\/em> Bertol, RE An\u00e1lisis de la indisponibilidad en el MSUI 2. Permanencia de caudales afluentes.<\/em> En:<\/em> XX Simposio Brasile\u00f1o de Recursos de Agua,<\/em><\/strong> 2013, Bento Gon\u00e7alves.<\/em> Porto Alegre: Asociaci\u00f3n Brasile\u00f1a de Recursos H\u00eddricos, 2013.<\/em><\/li>\n<\/ol>\n

          _______________________________<\/p>\n

          [1]<\/a><\/u> cantidad de l\u00edmite de energ\u00eda que los generadores pueden vender en los contratos<\/p>\n

          [2]<\/a><\/u> de acuerdo con la Portaria MME 101\/2016<\/p>\n

          [3]<\/a><\/u> V\u00e9ase, por ejemplo, el informe \u00ab<\/em> Revis\u00e3o Ordin\u00e1ria de Garantia F\u00edsica de Energia das Usinas Hidrel\u00e9tricas Despachadas Centralizadamente no Sistema Interligado Nacional \u2013 SIN\u00bb<\/em> de MME. Enlace: < http:\/\/www.mme.gov.br\/documents\/1138787\/13719261\/Relat%C3%B3rio+Final_25Abril2017.pdf\/37ce6a5b-3e18-4322-995e-52d77c60a5c6<\/a><\/u> ><\/p>\n

          [4]<\/a><\/u> informe \u00bb Modelagem Energ\u00e9tica da UHE Sinop\u201d, da EPE – Empresa de Pesquisa Energ\u00e9tica (2010)<\/p>\n

          [5]<\/a><\/u> ver detalles en la p\u00e1gina 53 del Manual de Refer\u00eancia do Modelo Suishi,<\/em> versi\u00f3n de abril de 2018<\/p>\n

          [6]<\/a><\/u> m\u00e1s all\u00e1 de esto, la ca\u00edda neta tambi\u00e9n depende del nivel aguas abajo, que a su vez depende de los caudales afluentes y turbinado<\/p>\n

          [7]<\/a><\/u> de Cepel, versi\u00f3n de abril de 2018<\/p>\n

          [8]<\/a><\/u> en t\u00e9rminos algebraicos, FCMAXL =<\/em> (1 – TEIF<\/em> \/ 100)<\/em> x (1 – IP<\/em> \/ 100)<\/em> donde IP<\/em> es la indisponibilidad programada y TEIF<\/em> la indisponibilidad forzada, ambos en %<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

          Comentamos recientemente que el valor de la energ\u00eda firme en Brasil (promedio de generaci\u00f3n de junio 1949 hasta noviembre 1956, obtenida por simulaci\u00f3n) es determinante en la obtenci\u00f3n de la […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":830,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[19,18],"tags":[44,39,43],"class_list":["post-946","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-generacion-de-energia","category-sector-electrico","tag-energia-firme","tag-garantia-fisica","tag-perdida-hidraulica","cat-19-id","cat-18-id","has_thumb"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/946","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=946"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/946\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":947,"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/946\/revisions\/947"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/media\/830"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=946"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=946"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fabriciomuller.com.br\/ingenieria\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=946"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}