Sistema de gestión de agua acoplado a una micro-red para comunidades mapuche

Abstract

En este territorio todavía existen comunidades aisladas que no tienen acceso a la energía eléctrica o que tienen un acceso de baja calidad mientras estén más alejadas de los centros urbanos. Para solucionar estos problemas para estas de comunidades, dentro de las cuales se incluyen comunidades mapuche, se han generado entre otras soluciones las micro-redes de energías renovables, que se hacen cargo de la energía. Además del problema de la electricidad, en las comunidades del sur y en particular de la Novena región de la Araucanía, existe un problema extendido que tiene relación con la escasez de agua para agricultura y consumo humano, que se produce en verano, debido a, entre otros factores, a la presencia forestal en gran parte del territorio. Esto además en cuanto a las comunidades mapuche se presenta como un problema tanto en tareas productivas, afectando su calidad de vida, pero ta mbién en términos culturales y espirituales debido a que la cosmovisión mapuche se relaciona de otra forma con el territorio que habita. En esta memoria se propone un sistema de gestión de agua que permita el llenado de sistemas de estanques usando la energía excedente de una micro-red. Este excedente puede ser escaso en cuyo caso se debe priorizar la decisión. Como solución, se ha diseñado un controlador predictivo basado en modelo (MPC), que a través de la predicción de los niveles de los estanques busca la solución óptima al problema de la coordinación. Primero se modela el sistema hídrico, la parte eléctrica, se aplican simplificaciones y se linealiza la planta utilizando una identificación a través de un modelo ARX. Para resolver el problema de optimización se utilizan algoritmos genéticos para calcular acción de control que se acerque al óptimo, de forma numérica incluyendo las restricciones del problema, generando gran un ahorro en tiempo de procesamiento. En los resultados se puede apreciar que, aunque el algoritmo genético no asegura el óptimo, si se acerca lo suficiente para que se note el efecto del controlador, comparado con controladores On/Off, siguiendo referencias y cumpliendo restricciones. Finalmente, cuando se incluye la restricción de energía para el funcionamiento de las bombas, se observa que por acción del MPC se logra hacer una coordinación del llenado de los estanques por turnos incluso cuando la energía no alcanza para ambos sistemas en paralelo.