Publicación: Análisis del volumen útil diario del embalse de El Peñol de 2010 a 2023 a partir de datos funcionales
Fecha
2025
Autores
Giraldo Gómez, Sebastián
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
This study analyzes the hydroelectric behavior of the El Peñol reservoir, with an emphasis on its historical dynamics. Comparisons were made with four Colombian reservoirs: El Peñol, Playas, Punchiná, and San Lorenzo. To achieve this, functional statistical techniques were applied to historical data from the period 2010-2023 provided by XM, along with information on the El Niño and La Niña phenomena obtained from the Institute of Hydrology, Meteorology, and Environmental Studies (IDEAM).
The variables analyzed include the turbined volume, daily usable volume, total energy generation, and market prices, with the main objective of identifying temporal patterns, seasonal trends, and functional relationships between these variables.
The analysis included the calculation of functional means, the estimation of functional variances, and the application of functional principal component analysis (functional PCA). These techniques made it possible to reduce the dimensionality of the data and understand the main factors influencing hydroelectric behavior.
As part of the methodology, Fourier smoothing was used to represent the variables as continuous curves, facilitating noise removal and capturing underlying trends. This approach allowed for functional comparisons between the reservoirs, highlighting both similarities and differences in their operation.
The results of this functional analysis provide a solid foundation for interpreting hydrological patterns in the Antioquia region, with special attention to the El Peñol reservoir and its impact on regional hydroelectric efficiency. This reservoir, one of the most important in the country, faces significant challenges arising from fluctuations in water availability and the effects of climate change, emphasizing the need for sustainable management strategies.
In this context, functional indicators were developed to evaluate the sustainability of the reservoir’s operation and propose improvements in its management. This study contributes to the advancement of specific analytical tools for hydroelectric management in Colombia, also establishing a precedent for future research aimed at reservoirs with similar characteristics, both regionally and internationally.
Descripción
Este estudio analiza el comportamiento hidroeléctrico del embalse El Peñol, con énfasis en su dinámica histórica. Se realizaron comparaciones con cuatro embalses colombianos: El Peñol, Playas, Punchiná y San Lorenzo. Para ello, se aplicaron técnicas de estadística funcional a datos históricos del período 2010-2023 proporcionados por XM, junto con información sobre los fenómenos de El Niño y La Niña obtenida del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). Las variables analizadas incluyen el volumen turbinado, el volumen útil diario, la generación total de energía y los precios de mercado, con el objetivo principal de identificar patrones temporales, tendencias estacionales y relaciones funcionales entre dichas variables. El análisis abarcó el cálculo de medias funcionales, la estimación de varianzas
funcionales y la aplicación de análisis de componentes principales funcional (PCA funcional). Estas técnicas permitieron reducir la dimensionalidad de los datos y comprender los principales factores que influyen en el comportamiento hidroeléctrico. Como parte de la metodología, se utilizó el suavizado de Fourier para representar las variables en curvas continuas, facilitando la eliminación de ruido y la captura de tendencias subyacentes. Este enfoque permitió realizar comparaciones funcionales entre los embalses, destacando tanto similitudes como diferencias en su operación. Los resultados de este análisis funcional proporcionan una base sólida para interpretar los patrones hidrológicos en la región de Antioquia, con especial atención al embalse El Peñol, y su impacto en la eficiencia hidroeléctrica regional. Este embalse, uno de los más importantes del país, enfrenta desafíos significativos derivados de las fluctuaciones en la disponibilidad hídrica y los efectos del cambio climático, subrayando la necesidad de estrategias de gestión sostenibles. En este contexto, se desarrollaron indicadores funcionales para evaluar la sostenibilidad de la operación del embalse y proponer mejoras en su gestión. Este estudio contribuye al avance de herramientas analíticas específicas para la gestión hidroeléctrica en Colombia, estableciendo además precedentes para investigaciones futuras dirigidas a embalses con características similares tanto a nivel regional como internacional