Optimización de la Red Eléctrica: Centrales Hidráulicas y Tuberías Forzadas

Una red eléctrica se alimenta a través de una serie de centrales, cuya curva de carga se representa en la figura (no proporcionada). La carga base es aquella que permanece invariable durante un período de tiempo, mientras que la carga variable se presenta en períodos cortos, elevando la potencia máxima. Si una sola central cubriera toda la demanda, debería dimensionarse para la potencia máxima, lo que implicaría una sobredimensión, ya que los picos de carga son de corta duración. Por lo tanto, la central debe cubrir la carga base y gestionar los picos de otra manera.

La mejor solución es utilizar una central hidráulica de acumulación, que retiene agua en un embalse y la utiliza para generar energía durante los picos de demanda. También se puede emplear una central de acumulación por bombeo, cuyo funcionamiento se ilustra en la figura (no proporcionada). Durante las horas de menor demanda, se bombea agua a una cuenca de acumulación. En los picos de carga, el agua acumulada pasa a través de una turbina que acciona un generador, permitiendo una operación a máxima potencia en pocos minutos. Cuando no es posible instalar una de estas centrales, se puede recurrir a una central térmica con un acumulador de vapor, que almacena el exceso de vapor durante las horas de baja demanda. Este vapor acumulado se utiliza para generar energía durante los picos.

Tuberías Forzadas

Las tuberías forzadas se utilizan para conducir el agua a las turbinas, especialmente en saltos de gran altura donde se emplean turbinas con cámara cerrada. Existen tres tipos principales de tuberías forzadas:

1. Tuberías Metálicas Predeformadas y Precomprimidas

Estas tuberías se construyen para aplicaciones con un producto de diámetro por altura del salto de hasta 2000 m. En las tuberías predeformadas, los tubos de acero se refuerzan con anillos colocados en caliente, o bien, se construyen con un diámetro ligeramente inferior al de los anillos, que se colocan en frío y debidamente espaciados. Luego, mediante una prensa hidráulica, se someten al doble de su presión de trabajo, fijando los anillos y reduciendo su peso en un 50% y su costo en un 30%. En las tuberías precomprimidas, se arrolla un cable de acero en forma de hélice sobre la tubería, permitiéndole soportar la presión hidráulica.

2. Tuberías Forzadas con Hormigón Precomprimido

Se utilizan para aplicaciones con un producto de diámetro por altura de hasta 1000 m, y una altura del salto de 500 m o menos. Estas tuberías consisten en un tubo de hormigón con una ligera armadura de hierro longitudinal. Para obtener una estructura resistente a los esfuerzos longitudinales, se arrolla un hilo de acero en el tubo. El objetivo del blindaje con hilo de acero es reducir los valores de tensión, eliminando el peligro de fisuras en el hormigón.

3. Tuberías de Hormigón Armado

Estas tuberías se utilizan para aplicaciones con un producto de diámetro por altura de hasta 200 m, y una altura de salto menor o igual a 60 m. En este caso, no es necesario reforzar la cañería, ya que los esfuerzos pueden ser tolerados simplemente con el hormigón armado.