Optimización mixta de estructuras de apoyo de líneas de transporte de energía

Abstract

En la actualidad la energía eléctrica es la base fundamental del sistema de vida. Desde las actividades más básicas hasta las tareas más complejas requieren de cierto nivel de consumo energético. En la red energética actual existen diferentes entidades que le dan vida. Por un lado están los centros de generación, en donde se produce masivamente la energía; los centros de distribución y transporte, donde la electricidad se procesa permitiendo su distribución a los puntos de consumo; y finalmente las líneas de transporte. éstas últimas son las responsables de la conexión entre las distintas entidades, posibilitando la redistribución de la energía a lo largo de todo el territorio. La naturaleza más habitual de las líneas de transporte y distribución de energía eléctrica es la aérea. Esta tipología muestra ciertas ventajas sobre las líneas enterradas puesto que permite una fácil y rápida reparación, su construcción es más económica y reduce considerablemente los costes de mantenimiento. A lo largo de una línea aérea de alta tensión muchos son los puntos en los que se necesita un apoyo firme para la sustentación efectiva del cableado. Es por ello que las estructuras de apoyo de líneas de alta tensión poseen un carácter marcadamente repetitivo dentro del proyecto de una línea aérea de alta tensión. Más concretamente, las torres de transporte de energía son estructuras metálicas en celos ía generadas a partir de una sucesión modular de bloques de barras con una conectividad prefijada, caracterizados por sus dimensiones generales. El acero laminado galvanizado que las compone es uno de los materiales de construcción más caros, por lo que en el presupuesto total de una nueva línea de transporte, la partida destinada a la construcción de los apoyos representa la mayor parte del importe. En la presente tesis doctoral se ha planteado una metodología que encara una optimizaci ón general del peso de las estructuras de transporte de energía, considerando la diferente naturaleza de las variables que caracterizan el problema. En este sentido, el algoritmo propuesto compatibiliza la naturaleza discreta de las secciones de las barras, con la naturaleza continua de las variables que definen la geometría y forma global de la estructura. Esta metodología se basa en la algorítmica del Recocido Simulado, enunciada por Kirkpatrick a principios de los a~nos '80. De este modo a partir de un proceso estocástico de pruebas basado en la analogía del templado de los metales se mapea el entorno de posibles soluciones. El método enunciado por Kirkpatrick permite adoptar soluciones que pueden empeorar la función objetivo, siempre y cuando éstas redunden en una mejor exploración del entorno factible y posibiliten una mejora final de la solución obtenida. De este modo se consigue una metodología capaz de optimizar la solución a un problema discreto o mixto, evitando posibles explosiones combinatorias. Por último, dado que el algoritmo propuesto se fundamenta en un procedimiento estoc ástico basado en sucesivas pruebas, se ha compatibilizado el algoritmo de Kirkpatrick con un análisis de sensibilidad de primer orden, que proporciona un considerable ahorro en el coste computacional del método. Para mitigar posibles inexactitudes derivadas del análisis de sensibilidad, se implementan funciones de penalización interior dentro de la función objetivo considerada. Con todo ello se consigue una metodología general que permite la optimizaci ón de estructuras reales de transporte de energía, bajo un tiempo de computación razonable.