Modelamiento y análisis de la estabilidad en la mini central hidroeléctrica de Aobamba

Abstract

El objetivo general del estudio de la presente tesis es: “Plantear un modelo matemático que represente a la mini central hidroeléctrica propuesta de Aobamba, para mejorar el comportamiento de la estabilidad del sistema“, para lo cual se elabora un modelo matemático que simule la operación de la mini central hidroeléctrica con el control de nivel del agua en la cámara de carga. Dicho modelo se simula con la ayuda del programa MATLAB. Partiendo de las características técnicas de diseño, de la mini central hidroeléctrica de Aobamba proporcionada por la empresa generadora EGEMSA, se elabora un modelo matemático de cada componente (cámara de carga, tubería forzada, turbina), que represente el comportamiento dinámico frente a condiciones normales de operación. Una vez desarrollada los modelos matemáticos de la mini central se procede al estudio de la estabilidad en condiciones normales de operación. Para ello, se linealizan las ecuaciones que reflejan la dinámica de cada componente de la mini central, para la determinación de la matriz dinámica del sistema. Siguiendo la teoría de control clásico, aplicando el método de Routh - Hurwitz y la técnica de lugar de raíces, se obtiene la región de estabilidad y la pareja de ganancias óptimas (k, Ti) del controlador PI, reduciendo de esta forma las oscilaciones y su tiempo de establecimiento, para las tres condiciones de operación a (carga nominal, baja carga y sobre carga). Partiendo del criterio heurístico y del método del lugar de las raíces se determina las ecuaciones características de las ganancias del controlador PI, en función a sus parámetros de diseño de la mini central, para una sintonización adecuada y estable. Una vez determinada las ganancias del controlador PI, se procede a las simulaciones de la mini central hidroeléctrica de Aobamba, frente a pequeña como a gran perturbación alrededor de un punto de funcionamiento. Por último, todo el trabajo realizado se desarrolla dentro de su fase de diseño para facilitar un buen diseño que garantice una respuesta adecuada y estable en condiciones de operación de la mini central hidroeléctrica de Aobamba