LA EFICIENCIA TÉCNICA COMO UN NUEVO CRITERIO DE OPTIMIZACIÓN PARA LA GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA A CORTO PLAZO

LA EFICIENCIA TÉCNICA COMO UN NUEVO CRITERIO DE
OPTIMIZACIÓN PARA LA GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA
A CORTO PLAZO
TECHNICAL EFFICIENCY AS A NEW APPROACH TO
HYDROELECTRIC GENERATION IN THE SHORT TERM
JAVIER DIAZ
Escuela de Sistemas, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, javidiaz@unalmed.edu.co

Recibido para revisar marzo 13 de 2008, aceptado agosto 29 de 2008, versión finalseptiembre 12 de 2008

RESUMEN: En este artículo se formula un modelo no lineal para representar la eficiencia técnica en la operación de
las turbinas de generación hidroeléctrica, partiendo de las gráficas entregadas por sus fabricantes, normalmente
conocidas como “diagramas colinares”. Se propone un análisis de regresión, no lineal, múltiple para representar la
eficiencia de una turbina Franciscomo una función cuadrática de la cabeza neta y la descarga de agua. Se postula una
“trayectoria de máxima eficiencia relativa”, que permite encontrar la descarga óptima para una cabeza neta dada, la
cual puede observarse en el “diagrama colinar” y calcularse de forma analítica con la función estimada. Se analiza la
utilidad de esta trayectoria para la toma de decisiones con respecto a ladescarga, como variable de decisión, para una
empresa de generación hidroeléctrica operando a máxima eficiencia en el mercado de corto plazo.
PALABRAS CLAVE: cabeza neta, descarga, eficiencia de las turbinas, generación hidroeléctrica, optimización,
trayectoria de máxima eficiencia relativa.
ABSTRACT: In this paper a non linear model to represent the technical efficiency in the hydroelectricgeneration
turbine operation is formulated, beginning from graphs, given for the manufacturers, normally known as “hill
diagrams”. A multiple non linear regression analysis is proposed to represent a Francis turbine as a quadratic function
of the net head and the discharged water. A “relative efficiency maximum trajectory” to meet the optimal discharge to
a specified net head is postulated, whichcan be observed in the “hill diagram” and calculated in an analytic form
from the estimated function. It is analized this trajectory usefulness for decision making in regard to the discharge, as
a decision variable, for a hydroelectric generation enterprise operating in the maximum efficiency in the short term
market place.
KEY WORDS: net head, discharge, turbine efficiency, hydroelectricalgeneration, optimization, relative maximum
efficiency trajectory.

1. INTRODUCCIÓN
En los sistemas de generación de potencia
eléctrica, la Coordinación Hidrotérmica de Corto
Plazo es concebido como un problema complejo,
de optimización dinámica, estocástica, a gran
escala. Este problema está asociado a la toma de
decisiones con respecto a la generación de
energía eléctrica asignada a cadauna de las
plantas, hidráulicas y térmicas, durante cada
período del horizonte de planeación. En la

operación del sistema deben satisfacerse,
además de las condiciones de balance hídrico
temporal y espacial, ciertas restricciones
técnicas como el almacenamiento de agua en los
embalses y las capacidades tanto de las plantas
de generación como de las líneas de transmisión.
Para la soluciónde este problema se han
considerado básicamente dos enfoques. En los
esquemas tradicionales, basados en sistemas
monopólicos centralizados, la función objetivo
era el mínimo costo total esperado de la

Dyna, Año 76, Nro. 157, pp. 91- 100. Medellín, Marzo de 2009. ISSN 0012-7353

92

operación del sistema para todo el horizonte de
planeación. En los sistemas desregulados, en
esquemasde mercados en competencia,
generalmente, se tiene como principal objetivo
la maximización del beneficio de la empresa de
generación.
En este trabajo se propone, como criterio de
optimización, la máxima eficiencia en la
operación de las unidades de generación
hidroeléctrica. Este criterio se aplica a un caso
de estudio donde se toma un sistema de
generación de caída media, operado por...