Gráficos de carga
Las centrales eléctricas están destinadas a alimentar diversos receptores eléctricos. Del número y las potencias de esos receptores que en un momento dado, están conectados a la red, dependerá la potencia que deba proporcionar la central para cubrir la demanda de energía. Pero sucede que esta energía eléctrica es variable en cada época del año, en cada día del año y, dentro de cada día es variable también a las distintas horas.
Para tener una idea aproximada de las variaciones de carga durante estos lapsos de tiempo, se suelen determinar los distintos gráficos de carga, en donde pueden figurar la potencia de al carga y las variaciones del factor de potencia. Estos gráficos tienen distintos aspectos, según se trate de una central de funcionamiento continuo, o de funcionamiento intermitente, y según la clase de aparatos receptores que predominen en la demanda de energía a la central.
Características de carga de una pequeña central eléctrica urbana
En el siguiente gráfico se representa la carga para un día laborable de verano y un día laborable de invierno, correspondientes a la central de una pequeña ciudad; en la demanda predomina el alumbrado, pequeños motores, pero ninguna gran industria. En verano se aprecia algún aumento de carga, o punta de carga entre las 6 y las 10 de la noche. En invierno hay dos puntas de carga: una menor de 8 a 10 de la mañana y, otra bastante mayor, de 6 a 12 de la noche, horas en que predomina el consumo de alumbrado. También en la figura se ha expresado la carga en verano y en invierno, es decir, la potencia que habría de suministrar la central si la carga fuera constante. La carga media puede obtenerse fácilmente dividiendo por 24 el total de Kw/h suministrado en un día.
Características de carga de una central eléctrica urbana
En este caso, las condiciones de suministro son más favorables que en el caso anterior. Esto es debido a la mayor demanda de luz de una gran ciudad entre las últimas horas de la noche y las primeras de la mañana, así como a la presencia de una carga fija, es decir aquella carga que se presenta de una forma constante a todas horas del día.
Características de carga de una mediana central eléctrica urbana y agrícola
Un caso completamente distinto muestran los gráficos de carga, que se refieren a una central de mediana potencia, que suministra energía a una ciudad y a la campiña de sus alrededores, es decir, que parte de la energía eléctrica suministrada lo es para aplicaciones agrícolas.
En los meses de verano, cuando aun no ha comenzado la época de trilla, las puntas en las horas de la tarde y de la noche son relativamente suaves y producidas por el consumo de alumbrado y por la demanda de los motores de las maquinas agrícolas. Por el contrario, durante el invierno, el mayor consumo de alumbrado produce puntas muy acusadas, ya que además, la demanda para fines agrícolas es muy escasa en esta época del año.
Características de carga de una mediana central eléctrica urbana e industrial
También resultan diferentes los gráficos de carga cuando la central suministra energía eléctrica para alumbrado y para fines industriales. Durante las horas de trabajo, la central ha de suministrar prácticamente la misma potencia; y además esta potencia varía poco en las diferentes épocas del año; solamente muestra valores mínimos durante las horas de descanso, es decir, a mediodía y durante la noche. La punta de verano, sin embargo, producida, como hemos visto anteriormente por la demanda de alumbrado, coincide ahora con uno de estos descansos, lo que significa que las condiciones de carga de la central quedan mejoradas. En invierno aparecen puntas de cargas mas acusadas debido al aumento de demanda para alumbrado pero, aun ahora, las condiciones de carga quedan mejoradas respecto a los ejemplos anteriores.
Características de carga de una mediana central eléctrica predominantemente industrial
Naturalmente, las condiciones de carga aun quedan mejoradas si la central esta dedicada casi exclusivamente a suministrar energía para aplicaciones industriales.
Nótese que, durante las horas de trabajo, hay poca diferencia de consumo entre el verano y el invierno, diferencia que es debida a la mayor demanda de alumbrado durante los meses de invierno. Ahora la carga media casi coincide con la carga fija, si prescindimos de los descansos y, durante la noche apenas hay carga en la central. Durante el invierno aparecen puntas muy poco acusadas debido, como hemos dicho, a la demanda de alumbrado.
Del examen de los gráficos de carga, podemos deducir dos aspectos importantes para tener en cuenta:
1. El generador (o los generadores) de una central eléctrica no puede proyectarse para cubrir la potencia máxima de la central pues, en ese caso, la mayoría del tiempo trabajaría a carga reducida, es decir, con muy bajo rendimiento; como consecuencia, la explotación de la central no resultaría económica. Si la central es de pequeña potencia, lo que debe hacerse es disponer de un generador auxiliar (o grupo de generadores) que solamente se pone en marcha en las horas-punta es decir, en las horas de máxima demanda de carga. Si la central es de gran potencia, o si se trata de varias centrales cuya misión es, exclusivamente, cubrir las demandas de energía en las horas-punta.
2. Para establecer el proyecto de una central eléctrica, ha de tenerse muy en cuenta el tipo de demanda que habrá de cubrir la futura central; la distribución de los generadores en grupos, o individualmente, y la potencia de estos grupos dependerá de las variaciones de carga previstas, con objeto de que la central trabaje al máximo rendimiento posible, es decir, en régimen económico de explotación.
Sin embargo para muchas aplicaciones y cálculos, resulta ventajoso trabajar con las curvas de carga anuales en lugar de los gráficos de carga diarios. Para ello se lleva como abscisa el tiempo en horas durante el cual cada potencia aparece en el transcurso de un año; como ordenadas se toman las potencias máximas correspondientes.
Se empieza el gráfico por la máxima potencia casi siempre la punta de la carga invernal, se continúa después con las potencias correspondientes a todas las horas del año en orden decreciente. El área encerrada debajo de la curva (S), representa el total de los kw/h suministrado en todo el año. Teniendo en cuenta que el año tiene 8760 hs. La carga media anual será:
Pmed.=S/8760
