INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS DE UNA CENTRAL

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CAPÍTULO X

INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS DE UNA

CENTRAL

10.1 INSTALACIONES DE MEDIDA Y CONTROL

Adosado al edificio de la nave central, van dispuestos en lugar apropiado, los

cuadros de distribución, donde se disponen; los relés de protección, los

aparatos de medida, de comprobación y de maniobra.

Los aparatos de medida son alimentados por transformadores de tensión o de

intensidad, o por ambos a la vez cuando dichos aparatos llevan bobinas

amperimétricas y voltimétricas.

Tanto los amperímetros como los voltímetros, son de funcionamiento

electromagnético y fabricados para 5 amperios y 110 voltios. La graduación

de los aparatos responde a la relación de transformación adecuada de los

transformadores de medida. Para los circuitos de corriente continua

(excitatrices, baterías de acumuladores etc.), se utilizan aparatos de medida

de imán permanente, con escala uniforme. En los amperímetros se emplean

shunts, y los voltímetros exigen la adición de resistencias.

Los fasímetros que miden el factor de potencia son asimismo del tipo de

inducción, y permiten apreciar en sus escalas las lecturas con intensidades en

avance o retraso.

Los frecuencímetros son del tipo de lengüetas vibrantes. Permiten apreciar

lecturas de 0,25 períodos por segundo. Puede emplearse un frecuencímetro

único para todos los alternadores, dotando a este de un conmutador

apropiado que permita conectar el aparato a cada uno de los generadores.

También se utilizan los frecuencímetros de aguja.

No es preciso emplear registradores mas que para computar la energía

consumida (Kwh y kvar), y asimismo algunas veces es necesario hacerlo

para la frecuencia. Señalan estos aparatos el trazo sobre un el rollo de papel

que tiene movimiento mediante un mecanismo de relojería.

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También se disponen, en estos cuadros, los aparatos necesarios para el

acoplamiento en paralelo de los generadores como: Sincronoscopio, o el

sistema de doble voltímetro con dos frecuencímetros y un voltímetro de cero

para observar la coincidencia de tensión, de fase y de frecuencia, con lo cual

se puede efectuar la maniobra de acoplamiento de los alternadores. En

centrales modernas el acoplamiento se realiza automáticamente.

En los edificios de centrales, se instalan además de los relés, los aparatos de

comprobación que se colocan también en los cuadros y son los siguientes:

a) Dispositivos necesarios para conocer a distancia la temperatura de la

máquina, provistos de relés de señalización, y también para la

temperatura del alternador.

b) Dispositivos para observar a distancia, por medio de la señalización

correspondiente, la circulación del agua y del aire de enfriamiento.

c) Aparatos indicadores y registradores del nivel de agua en el embalse o en

la cámara de presión, y si es necesario para indicar o registrar el caudal

valiéndose de un venturímetro.

Los aparatos para las maniobras pueden ser:

d) Dispositivos para mandar a distancia las válvulas de apertura y cierre de

las tuberías forzadas y del distribuidor de las turbinas.

e) Dispositivos para variar las velocidades de las respectivas turbinas y los

limitadores de carga de las mismas, así como los que sirven para

aumentar o disminuir el número de resistencias del reóstato de

excitación.

f) Los mandos a distancia de los interruptores y de los seccionadores (si es

que estos últimos llevan dispositivo para ello.

g) Los reguladores automáticos y de tensión, que reparten, a su vez, la carga

activa y reactiva en cada uno de los grupos.

El conjunto de aparatos y mandos se sitúa en los plafones verticales de los

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cuadros de distribución y en los pupitres (Fig. 10.1) (Fig. 10.2 y 10.3),

generalmente; teniendo además en cuenta que en cada panel se sitúan los

aparatos y mandos correspondientes a un solo grupo de la maquinaria. Los

correspondientes a los pupitres son los siguientes:

a Megavatímetro

b Megakilovolti-amperímetro (Potencia reactiva)

c Amperímetro indicador del equilibrio de excitación.

d Indicador de posición del reóstato de campo.

e Pulsador para el cierre total de emergencia, que realiza a la vez las

siguientes operaciones: cierre de la válvula de entrada de agua a la

turbina; cierre del distribuidor de agua en la turbina; corte de la

excitación del alternador; y apertura del interruptor del alternador,

o de la salida de la línea (caso de trabajar en bloque con el

transformador)

Fig. 10.1 Pupitres y plafones de control y mando

f Pulsador que sirve para poner en actividad las botellas de anhídrido

carbónico para caso de incendio.

g Mando para limitar la carga de la turbina.

h Mando para accionar el motor variador de velocidades de la turbina.

i Mando selector de la excitación, es decir, para que esta se realice a

mano o automáticamente.

j Mando para gobernar la excitación (mas o menos).

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k Mando sobre el reóstato de campo.

l Mando del interruptor (Abrir o cerrar).

Fig. 10.2 Pupitres de control planta Santa Isabel

En la sala de control aledaña a la casa de máquinas se ubican pupitres y

plafones Figuras 10.1 10.2 y 10.3, que llevan aparatos y mandos, algunos

repetidos en el cuadro principal de distribución, para mayor seguridad en la

explotación del servicio. Cada cuadro corresponde a un grupo turbina

generador y van provistos también de lámparas de señalización. El esquema

del plafón central puede contener los siguientes elementos

Fig. 10.3 Pupitres y plafones de control y mando

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1. Señalamiento de la posición de las tomas de agua (compuertas), es

decir, si están abiertas o cerradas.

2. Indicación de que la presión en la tubería forzada es normal.

3. Señal de si la válvula de entrada de agua, a la turbina está abierta o

cerrada.

4. Indicación de que es normal la presión en la cámara espiral.

5. Señal de que aceite de los cojinetes circula normalmente.

6. Indicación de que es normal la presión de aceite del regulador.

7. Señal de que los álabes directores del distribuidor están abiertos o

cerrados.

8. Indicación de si la llave maestra de la válvula está abierta o cerrada.

9. Señal de que la válvula by-pass, de la válvula principal, está abierta

o cerrada.

10. Compuerta de toma en marcha para compensar pérdidas.

Fig. 10.4 Vidrio deslustrado y reóstato de campo

Los controles también tienen instalados una especie de un semáforo que da

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las siguientes órdenes procedentes al operador desde la sala de cuadros.

Atención.

Prepárese para arrancar.

Arrancar.

En marcha.

Parar.

Emergencia.

En los otros paneles o vidrio deslustrado van las siguientes señalizaciones.

Presión en la espiral de la turbina.

Cojinete de la turbina (temperatura).

Bomba de aceite del regulador, en funcionamiento.

Bomba de agua del refrigerante, en funcionamiento.

Soporte superior de guía (Temperatura).

Cojinete de empuje (temperatura).

Soporte inferior de guía (Temperatura).

Calentador del alternador, en acción (para dar calor al alternador, en

las paradas, con objeto de reducir el grado de humedad en su

interior).

Anhídrido carbónico (CO2) inoperante.

Bomba, accionada por corriente alterna, de los cojinetes en marcha.

Placa de aviso para los frenos del alternador.

Señala si actúan o no los frenos.

Señala que es normal la circulación del agua refrigerante.

Indicador de temperatura.

Llave selectora del indicador de temperatura.

Monograma.

Relé auxiliar de cuatro electrodos para alarma.

Receptor de ordenes

Anunciadores de alarmas.

Relé de tiempo para la bomba de los cojinetes.

Pulsador para anhídrido carbónico (CO2)

Pulsador para frenos del alternador.

Pulsador de emergencia (cierra la válvula y distribuidor, y corta la

excitación con desenganche por medio del interruptor).

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Llave gobernadora de la bomba de los cojinetes.

Llave gobernadora de la bomba de agua refrigerante.

Llave gobernadora de la válvula de cierre del distribuidor.

Llave gobernadora para la bomba del aceite del regulador.

Llave gobernadora del motor variador de la velocidad de la turbina.

Llave gobernadora para el limitador de carga.

Llave maestra para las válvulas, principal y del by-pass.

Llave gobernadora de la entrada de agua en el distribuidor de la

turbina.

Lámpara blanca indicadora.

Termómetros para los cojinetes (de mercurio)

Vatímetro indicador (mide la potencia).

Termómetro del cojinete de la turbina.

Manómetro que mide la presión de la cámara espiral.

Tacómetro (Mide el número de revoluciones del grupo).

Se ha dicho que el dispositivo corresponde al aviso de alarmas. Sobre un

vidrio deslustrado aparecen en su caso diecisiete alarmas, cada una en su

respectivo lugar, que se alumbra con luz oscilante para llamar la atención del

operador; las alarmas, referidas a los números indicados son las siguientes.

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Fig. 10.5 Panel de control Planta Hidroeléctrica

1 Baterías de 220 Voltios. Puesta a tierra.

2 Temperatura de los cojinetes (alarma).

3 Temperatura de los cojinetes (disparo).

4 Bomba para el aceite de reserva, en marcha.

5 Sobrevelocidad

6 Regulador, baja presión, disparo.

7 Regulador, baja presión, alarma.

8 Temperatura del aire a la entrada (Refrigeración del alternador).

9 Temperatura del aire a la salida (Refrigeración del alternador).

10 Turbina (bajo nivel de aceite).

11 Caudal de agua de refrigeración en los cojinetes.

12 Han funcionado las botellas de anhídrido carbónico.

13 Caudal de agua en el refrigerador de aire.

14 Falta de aire comprimido en los frenos.

15 Alimentación de aceite del cojinete de guía.

16 Alimentación de aceite del cojinete de empuje.

17 Falta suministro de corriente alterna.

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La alarma se acusa por un zumbido que obliga al operador a pulsar un botón

y en ese momento aparece iluminado el vidrio deslustrado, en la parte

correspondiente a la alarma de que se trata, de modo que se aprecia así en

donde radica el defecto. Una vez este reparado se pulsa el otro botón y

desaparecerá la visión de la alarma.

10.2 PUENTE GRÚA Y ACCESORIOS

Fig. 10.6 Puente grúa

Fig. 10.7 Puente Grúa Planta Choquetanga

En las centrales, debe instalarse un puente grúa con capacidad suficiente para

maniobrar los elementos que se instalen en la misma.(Figs.10.6 y 10.7)

Deberá estar provisto de limitadores de recorrido, tanto en el sentido de

traslación, como en el de elevación, y constaran en términos visibles la altura

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disponible de elevación y peso máximo que puede ser izado. Los apoyos del

puente grúa deben ser tales que, transportando éste la pieza más pesada de la

central y en las condiciones más desfavorables de funcionamiento de los

mecanismos de elevación y traslación, no se originen vibraciones que puedan

comprometer la marcha normal de los grupos.

10.3 CANALIZACIONES EN EL INTERIOR DE LAS

CENTRALES

Las conducciones de energía eléctrica en el interior de las centrales, se

consideran divididas en conducciones y canalizaciones de baja tensión y

canalizaciones de alta tensión.

Entre las primeras se distinguen las canalizaciones bajo tubo (acero,

Bergman, cables bajo plomo o armados, etc.), en base de conductores

aislados con goma o desnudos montados directamente sobre aisladores.

Todas ellas estarán sujetas a las prescripciones sobre instalaciones de baja

tensión.

En las canalizaciones, tanto de alta como baja tensión, constituidas por

pletinas de cobre de gran sección, destinadas al paso de intensidades

elevadas, deben estar relativamente próximos los aisladores soportes y

suficientemente asegurada la separación de las barras correspondientes a

fases o polos distintos, para evitar de esta forma deterioros en la instalación

por esfuerzos electrodinámicos de importancia en los casos de cortocircuito.

10.4 ALUMBRADO DE AUXILIO

Este alumbrado se contrae en varios puntos de luz instalados en lugares

estratégicos, y que cuando falta el servicio de la central se alimenta con

corriente continua de la batería, en la forma que se expresa a continuación al

tratar las baterías de acumuladores. La Fig.10.8 muestra el dispositivo

empleado en estas instalaciones. Se refiere a una instalación de puntos de luz

de auxilio, alimentada por corriente alterna a 130 voltios. La batería es de

120 voltios, lo cual permite sustituir una alimentación por otra porque apenas

hay diferencia de tensión, y esta sustitución tiene lugar automáticamente. Al

faltar la alimentación por corriente alterna, un relé permite la puesta en

servicio del interruptor de la derecha que, a su vez, mueve el conmutador que

realiza el cambio de alimentación. En la misma forma y en sentido inverso

vuelve a alimentarse la instalación de auxilio con la corriente alterna cuando

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esta restablece su servicio.

Fig. 10.8 Dispositivo para hacer funcionar automáticamente e indistintamente el alumbrado

de una central con la corriente alterna, o con la procedente de la batería de acumuladores.

10.5 BATERÍAS DE ACUMULADORES

En las centrales son necesarias las baterías de acumuladores (Figura 10.9)

que procuran la corriente continua, y que sirven para alimentar los

dispositivos de cierre y apertura de los interruptores; para el cierre y apertura

de los desmagnetizadores de los alternadores; para actuar en caso de

emergencia sobre el mecanismo eléctrico de la válvula mariposa de la tubería

forzada, de la compuerta de toma de agua de la presa y para todos aquellos

servicios que exigen la actuación electromagnética de la corriente. La tensión

de las baterías es de unos 120 voltios generalmente, en algunos casos se

emplea también la de 220 Voltios.

La capacidad de la batería ha de ser proporcionada a la potencia de los

diversos circuitos que aquella debe servir. Para instalaciones de 220 Kv. la

batería habrá de tener una capacidad de 200 Amperios-hora; pero, si existen

interruptores neumáticos cuya maniobra se realice también con aire

comprimido, bastará que la capacidad sea únicamente de 100 Amperios-hora.

En centrales de importancia conviene disponer de un circuito de corriente

continua a 25 V., cuya misión es la de alimentar los dispositivos de

señalización, como son: los indicadores de posición por medio de lámparas

de distinto color (de los interruptores y de los seccionadores), los

telerruptores del esquema luminoso, los relés para la señalización (en el

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cuadro) de la temperatura excesiva en los cojinetes de los grupos, en el

hierro, en el cobre y en el aceite de los transformadores, y en el aire de los

alternadores, así como para señalar el nivel de los depósitos de agua y aceite

y la situación de las compuertas de las válvulas, etc.

Fig. 10.9 Baterías de acumuladores