Desarrollo y mejora de metodologías y herramientas para el diseño, gestión y optimización energética de redes de riego a presión
- Autores: Jara Paño Lacasa
- Directores de la Tesis: Ricardo Aliod Sebastián (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José María Tarjuelo Martín-Benito (presid.), César González Cebollada (secret.), F. Martínez Alzamora (voc.), Enrique Playán (voc.), Leonor Rodríguez Sinobas (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Esta tesis nace como respuesta a la necesidad de disponer de herramientas para la toma de decisiones en las etapas de diseño de estaciones de bombeo y en las etapas de gestión de los sistemas de riego a presión, como consecuencia de la reciente problemática energética.
El primer objetivo de la tesis consiste en desarrollar herramientas para la modelización tanto de las bombas de forma individual como de las estaciones de bombeo de forma global e incluirlas en las librerías de cálculo hidráulico NETCAL y SIMEXT.
Para llevar a cabo esta modelización se ha implementado una técnica basada en splines cúbicos que interpola los puntos introducidos de las Curvas Características de Altura de Impulsión, Potencia Consumida y Rendimiento en función del Caudal trasegado mediante funciones polinómicas cúbicas para cada rango de caudal localizado entre punto y punto (Estrada et al. 2009).
Gracias a ello se ha introducido una formulación original que permite modelar de forma general y compacta estaciones de bombeo arbitrarias que siguen una Curva de Consigna predeterminada.
Se desarrolla un método que automáticamente propone una Secuencia de Arranque Estimada a partir de los datos introducidos (Caudal de Transición entre un estado y el siguiente, regulación adoptada en cada estado, etc.), y una metodología que genera de forma automática las Curvas Características de una estación de bombeo conjunta de composición arbitraria, con equipos diferentes, bombas de velocidad fija y variable y regulaciones más habituales.
Finalmente se implementa REGULACIÓN ÓPTIMA, procedimiento cuya finalidad es optimizar el Rendimiento de una EB para alcanzar cualquier punto demandado (Q, H) modificando su regulación, y CURVA DE CONSIGNA DINÁMICA, cuyo objetivo es reducir los consumos energéticos mediante la adaptación de la Altura de Impulsión suministrada por la estación de bombeo a las demandas existentes.
Se han ampliado y modificado dos metodologías diferentes, existentes en la aplicación GESTAR, para calcular el consumo energético de una red de riego a presión compuesta por una estación de bombeo cualquiera.
La primera metodología, ANÁLISIS ESTADÍSTICO, se basa en realizar el cómputo energético mediante una técnica estadística, tal y como su nombre indica, con ayuda de la Función de Densidad de Probabilidad del Caudal demandado por la red (FDP), que se desarrolló inicialmente por Esperança (2007), y García-Asín et al. (2008), para calcular el consumo energético durante una campaña de riego de una estación de bombeo directo compuesta por un número ilimitado de bombas, pero idénticas entre sí, de velocidad fija NBVF y una sola bomba de velocidad variable, con Curvas Características modeladas mediante ajuste de tipo parabólico.
En este trabajo se han extendido y adaptado convenientemente las metodologías y rutinas de cálculo implicadas para poder adoptar cualquier tipo de regulación y composición de la estación de bombeo a estudiar, sin ningún tipo de restricción en cuanto a su número, regulación y/o Secuencia de Arranque.
La segunda metodología desarrollada se apoya en técnicas de ANÁLISIS TEMPORAL implementadas originariamente por Estrada (2000). En su origen, esta herramienta consistía principalmente en validar hidráulicamente una determinada Programación de Riego. Con los desarrollos presentados en esta tesis, esta herramienta adquiere una función hidráulico-energética, pues calcula todos los parámetros energéticos, instantáneos y totales, para cualquier red arbitraria, con todo tipo de estaciones de bombeo.
Las utilidades descritas se han implementado en dos aplicaciones informáticas; GESTAR, programa desarrollado para el cálculo hidráulico-energético de redes de riego a presión, y TELEGESTAR, Web Service destinado a mejorar y facilitar la gestión de las redes de riego en tiempo real.
Los procedimientos desarrollados se han aplicado a TRES CASOS REALES, que demuestran su utilidad y fiabilidad en cuanto a los resultados obtenidos. Se incluye en el trabajo toda la información necesaria de los ejemplos propuestos para su total reproducción.
Esperança, A. M. (2007). "Procedimientos de Optimización del Diseño y Regulación del Bombeo con Inyección Directa en Sistemas de Riego a Presión." Tesis Doctoral. Grado de Doctor Ingeniero, Escuela Politécnica Superior de Huesca.
Estrada, C. (2000). "Técnicas Robustas y Generalizadas para la Simulación Hidráulica Estacionaria de Redes de Riego a Presión con Aplicaciones a Diseño y Gestión." Tesis Doctoral. Grado de Doctor Ingeniero Industrial.
Estrada, C., González, C., Aliod, R., and Paño, J. (2009). "Improved Pressurized Pipe Network Hydraulic Solver for Applications in Irrigation Systems". Journal of Irrigation and Drainage Engineering García Asín, S., Aliod, R., Paño, J., Marzal, A., Prat, R., López Cortijo, I., Esquiroz, J. C., and Ederra, I. (2008). "Aplicación de las nuevas herramientas implementadas en gestar 2008 para la evaluación fiable de la regulación y los costes energéticos en estaciones de bombeo directo." XXVI Congreso Nacional de Riegos. Huesca.
