CEA 2007 28JA 157

MODELADO Y SIMULACIÓN DE CENTRALES HIDRÁULICAS
Juan Garrido, Ángel Zafra*, Francisco Vázquez
Dpto. de Informática y Análisis Numérico. Universidad de Córdoba
*Endesa Generación UPH Sur

Resumen
En este trabajo, llevado a cabo en colaboración con
la empresa Endesa Generación, se presenta el
desarrollo en EcosimPro de una librería de
componentes con los que modelar centrales
hidráulicas. Se crea unmodelo de una central
general, en el que se seleccionan el número de
grupos hidroeléctricos y de compuertas de presa, de
tal manera que dicho modelo sirva para simular el
comportamiento de varias plantas generadoras de
similares características de explotación. Con este
modelo se pretenden obtener datos interesantes en
simulación como pueden ser la evolución del nivel de
embalse, los caudales depaso, las presiones en
cualquier punto del sistema, las pérdidas en los
elementos, los rendimientos, etc. Además, para
facilitar su utilización se ha creado mediante Visual
Basic 6.0 una aplicación gráfica con la que
configurar los parámetros de la central y simular su
comportamiento ante diversas situaciones. Para
validar el simulador se usa como ejemplo práctico la
central hidroeléctrica deVillafranca en Córdoba.
Palabras clave: modelado orientado a objetos,
centrales hidráulicas, simulador, EcosimPro.

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INTRODUCCIÓN

Es bien conocido que existen poderosas razones para
el uso del modelado y la simulación: comprobar y
optimizar el diseño de un sistema antes de su
construcción, evitar errores de diseño, aumentar la
calidad, reducir costes, evaluar el rendimiento,
predecircomportamientos, entrenar operarios en
condiciones habituales (o no), etc. Un caso en
particular donde resultan muy buenas herramientas,
es aquel en el que el coste de experimentación es
muy alto, ya sea por el alto coste de los equipos o
porque el sistema no puede detenerse, como ocurre
en las plantas energéticas.
El modelado orientado a objetos (MOO) es un
paradigma relativamente reciente, ya que su uso se hageneralizado en la década de los noventa.
Proporciona
al
modelador
las
suficientes

características para aumentar la complejidad
(encapsulación), le habilita para poder reutilizar los
modelos (herencia y agregación), y le permite crear
modelos independientes que sean fáciles de
mantener.
El desarrollo modular permite a un sistema ser
modelado desde abajo hacia arriba. Las librerías
básicas decomponentes se pueden combinar para
crear componentes cada vez más complejos
combinando dos métodos:
-

Extensión por herencia a partir de
componentes existentes.
Instancia y conexión de componentes
existentes.

Estas ideas se aplican para crear componentes que
representen un sistema completo. Los componentes
intermedios pueden ser también simulados, lo cual
reduce ampliamente los tiempos demantenimiento y
desarrollo [5].
El presente trabajo surge como un convenio entre la
Universidad de Córdoba y la empresa Endesa
Generación, la cual propuso la elaboración de un
software con el que simular el comportamiento del
conjunto de centrales hidráulicas de tipo fluyente o
de pasada que forman parte de la Unidad de
Producción Hidráulica Sur (UPH Sur).
Estas centrales se encuentran en las inmediacionesde
los ríos, y en ellas no existe una gran acumulación de
agua "corriente arriba" de las turbinas. En las
centrales de este tipo, las turbinas deben aceptar el
caudal disponible del río "como viene" con sus
variaciones, perdiendo el agua sobrante por
rebosamiento. Para evitar esta pérdida, en la mayoría
de las ocasiones se usa un embalse relativamente
pequeño con varias compuertas de presa conlas que
mantener un nivel mínimo. La estrategia de control
intenta que toda el agua procedente del río sea
turbinada; pero si la avenida supera la capacidad
máxima de caudal de los grupos y se rebasa cierta
cota en el embalse, prima el control de nivel con la
apertura y cierre de compuertas.
Debido a que el salto bruto en estas centrales es
reducido, se utilizan turbinas tipo Francis y tipo
Kaplan...