CENTRAL HIDROELECTRICA CHARCANI V

La C. H. Charcani V se encuentra ubicada a orillas del río Chili en la margen derecha aproximadamente a 20 Km. de la ciudad de Arequipa y 2963 m.s.n.m., en el distrito de Alto Selva Alegre, provincia y departamento de Arequipa.

Inaugurada en 1989. Es la única hidroeléctrica del mundo construida en el interior de un volcán (el Misti). Capta el agua de la represa de Aguada Blanca y la conduce por un túnel de 10 kms., para que luego de una abrupta caída de 706 metros con una presión de 70 bar, esto genera 135 MW

(fig 1 infraestructura de la Central Hidroeléctrica Charcani V )

El caudal de diseño de esta central hidroeléctrica es de 14 m3/s, en la visita técnica se encontraba con aprox 8.33 m3. Cuenta con tres generadores marca Alsthom Atlantic, tipo RYV 366.153 y con una potencia de 57 000 kVA cada uno, para una tensión nominal de 13 800 V esto se llega en elpatio de llaves empleando el efecto joule .Se conoce como efecto Joule (fig 2 ) al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor1 2 debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuos choques entre ellos y como consecuencia un aumento de la temperatura en el propio cable

Este efecto es utilizado para calcular la energía disipada en un conductor atravesado por una corriente eléctrica de la siguiente manera:

(fig 2 : Efecto joule)

La potencia P disipada en un conductor es igual a la diferencia de potencial V a la que está sometido multiplicada por la intensidad de corriente I que lo atraviesa. La energía desarrollada E es el producto de la potencia P por el tiempo t transcurrido, luego la energía E es el producto de la tensión V por la intensidad I y por el tiempo t.

Si a esta expresión añadimos la Ley de Ohm tendremos:

La energía desarrollada es igual al cuadrado de la intensidad por la resistencia y por el tiempo, o lo que es lo mismo, el cuadrado de la tensión dividido por la resistencia y por el tiempo.

La resistencia es el componente que transforma la energía eléctrica en calor, (por ejemplo un hornillo eléctrico, una estufa eléctrica, una plancha etc.).

Ademas operan con un factor de potencia de 0,85. La energía es suministrada a la Subestación Santuario que está conectada al SINAC.

La Central Hidráulica Charcani V, tiene una potencia instalada de 135 MW, tres Grupos Generadores de 45 MW cada uno, con turbina Pelton (fig 3) de eje vertical ; En este tipo de turbinas Pelton el numero de chorros por rueda se reduce generalmente a uno o dos, por resultar complicada la instalación en un plano vertical de las tuberías de alimentación y las agujas de inyección. Este sistema de montaje encuentra aplicación en aquellos casos donde se tienen aguas sucias que producen deterioros o notable acción abrasiva.

Son notables su suavidad de giro y su buen funcionamiento a carga parcial. En la figura se muestra la disposición típica de una turbina Pelton. La tobera lanza a la atmósfera un chorro de alta velocidad que incide sobre una serie de cucharas o álabes montados en la periferia de una rueda. El par ejercido por el impacto y la desviación del chorro provoca el giro de la rueda. Una vez

transmitida su energía a la rueda, el agua sale de los álabes a velocidad relativamente baja y es dirigida hacia el canal de desagüe. Por tanto, la turbina ha de estar colocada a suficiente altura sobre el nivel máximo de crecida para asegurar el derrame libre. En la turbina Pelton actual, la energía cinética del agua, en forma de chorro libre, se genera en una tobera colocada al final de la tubería a presión. La tobera está provista de una aguja de cierre para regular el gasto, constituyendo en conjunto, el órgano de alimentación y de regulación de la turbina. Encuentra justa aplicación (fig. 3 turbina tipo pelton)

La turbina Pelton, en aquellos aprovechamientos hidráulicos donde la ponderación de la carga es importante respecto al caudal.

Por otro lado Charcani V tiene las turbinas tipo fracis Charcani V tiene 5 Inyectores; controlado por servovalvulas. El sistema hidráulico funciona con una bomba variable que ahorra energía y una servoválvula para regular la presión y la velocidad , con caída máxima Bruta de 712 m, cada Grupo Generador(fig 4) incluye un Transformador(fig 5) de 57 MVA, 13.8/138 KV, y se acoplan en el patio de llaves en 138 KV.(fig 6)Empresa de Generación Eléctrica de Arequipa S.A. - EGASA, tiene como actividad principal dedicarse a la generación eléctrica en el Sur del Perú, a través de seis (06) Centrales Hidroeléctricas (Charcani) ubicadas en la ribera de la cuenca hidrológica del Río Chili y dos (02) Centrales Térmicas (Chilina y Mollendo)con turbinas de vaporhaciendo uso del ciclo rankine. Suministrando energía eléctrica a sus clientes (SEAL, CERRO VERDE,YURA) y al sistema interconectado nacional (COES).

CENTRAL HIDROELÉCTRICA CHARCANI V

CENTRAL unidadNumero de unidades 3Potencia instalada KW 135 000Grupo N º 1 N º 2 N º 3Puesta en servicio 1988 1989 1989TurbinaFabricante NEYRPIC NEYRPIC NEYRPICTipo PELTON PELTON PELTONPuesta en servicio 11/11/1988 12/07/1988 19/12/88Numero de modelo 67042 67042 67042Eje vertical Vertical VerticalPotencia kW 51 290 51 290 51 290Caudal m3/s 8.3 8.3 8.3Salto M 706.4 706.4 706.4Velocidad r.p.m. 600 600 600GeneradorFabricante Alsthom Atlantic Alsthom Atlantic Alsthom AtlanticTipo RYV 366.153 RYV 366.153 RYV 366.153

Numero de serie 411514 411515 411516Potencia nominal kVA 57 000 57 000 57 000Tension nominal V 13 800 13 800 13 800Amperios A 2 385 2 385 2 385Factor de potencia - 0.85 0.85 0.85Velocidad RPM 600 600 600Frecuencia Hz 60 60 60Transformador

Denominación T GR 1 T GR 2 T GR 3Marca ALSTHOM ALSTHOM ALSTHOM Serie 22465-01 22465-01 22465-01Relacion de tension V 13800/142000 1 13800/142000 1 13800/142000 1Potencia nominal MVA 57 57 57Frecuencia Hz 60 60 60Tension de C.C % 0.132 0.132 0.132Grupo de conexion Ynd11 Ynd11 Ynd11Año de fabricacion 1988 1988 1988Año de puesto a servicio 1963 1963 1963Peso Kg 70800 70800 70800

Los cables de media tensión que conectan los generadores a los transformadores de potencia tienen las siguientes características:

Fabricante INDECO - PerúTipo N2XSYCódigo 1473 – 1473 – M1 – 63 – R – KDiámetro Exterior 31 y 32 mmNúmero de hilos 91 x 3Aislamiento 43.5 y 41.8 kVPantalla 46,5 e = 0.15Longitud G1 entre 535 y 540 metros x 12 cablesLongitud G2 510 metros x 12 cablesLongitud G3 entre 507 y 510 metros x 12 cables(fig 7 valvula esférica)

En lo que se denomina como la casa de maquinas se divide en tres niveles:

NIVEL 52Lo que encontramos en este lugar bombas de tratamiento de agua cruda que será usa en las

turbinas, también se encuentran las bombas de agua tratada. Por otro lado encontramos una valvula esférica(fig 7) Donde se realiza el control de aguas arriba y aguas abajo;En la cámara de válvulas

( fig 8 valvula tipo mariposa)

son de tipo mariposa En estas válvulas, una lámina gira alrededor de un eje situado en el diámetro de la tubería. A la lámina suele llamársela lenteja que como se observa en

la (fig 8), el giro lo hace ( fig 8 valvula tipo mariposa)

de la posición horizontal a la vertical, 90º. El eje puede estar enposición horizontal o vertical.El cuerpo de la válvula no dispone de ningún volumen, para alojar la compuerta, ya que no desliza, esto supone menos espacio que

la de compuerta, lo que la hace muy utilizable a partir de 300 mm de diámetro.

Puederegularse el caudal más fácilmente que en las de compuerta sin estar sometida la lenteja a las presiones tan altas, por equilibrarse mejor las presiones, no obstante soportapresiones de hasta 25 kp/cm2, otro motivo que la hace recomendable en grandes diámetros NIVEL 55

Aquí se encuentra el eje de transmisión , un grupo auxiliar como la turbina auxiliar de la figura 9 que sirve como repuesto en caso de que falle alguno de los generadores y asi alimentar a la central de energia eléctrica

NIVEL 58

Aquí se encuentran dos transformadores que son usados para cambiar el voltaje de la electricidad que fluye en el circuito. Los transformadores se pueden utilizar para aumentar o dismuir el voltajeEl principio de inducción electromágnetica es lo que hace que los transformadores trabajen. Cuando una corriente atraviesa un alambre, crea un campo magnético alrededor del alambre.

(fig. 9Turbina auxiliar)

De la misma manera, si un alambre está en un campo magnético que está cambiando, fluirá una corriente por el alambre. En un transformador, un conductor lleva corriente a un lado. Esa corriente crea un campo magnético, que a cambio

produce una corriente en el conductor al otro lado del transformador. La segunda corriente fluye fuera del transformador.

De hecho, ambos alambres en un transformador están envueltos en una bobina alrededor de un núcleo de hierro. El núcleo de hierro se sumerge en un baño de aceite aislante que no conduce electricidad muy bien. Las bobinas de alambre no están conectadas físicamente. Un alambre tiene más vueltas en su bobina que el otro alambre. Los diferentes números de vueltas en las dos bobinas hacen que el voltaje y la corriente en cada bobina sea diferente de la otra bobina. El diseño de un transformador con el número correcto de bobinas en cada alambre, permite que los ingenieros eléctricos puedan controlar exactamente cuánto cambia el voltaje entre la entrada y salida del transformador.

Los transformadores sólo trabajan con circuitos de CA (corriente alterna). Debido a que la corriente alterna CA en el el alambre "entrante" cambia constantemente, el campo magnético creado también cambia. El campo magnético cambiante es lo que fuerza el flujo de corriente en la bobina de "salida".

Los transformadores son dispositivos pasivos - no agregan energía. Del transformador sale alto voltaje y baja intensidad de corriente, llevando casi la misma cantidad de energía a lo largo de las líneas de transmisión que llevaban el bajo voltaje y la corriente de mayor intensidad inicial.

Ademas encontramos los tres generadores es capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos conocidos como polos o terminales, lo que se traduce en un suministro de electricidad a cualquier circuito conectado a dichos terminales. Un generador es una máquina que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue gracias a la interacción de los dos elementos principales que lo componen: la parte móvil llamada rotor y la parte estática, el estator. Cuando un generador está en funcionamiento, uno de los dos genera un flujo magnético (actúa como inductor) para que el otro lo transforme en electricidad (actúa como inducido).

Los generadores se diferencian según el tipo de corriente que producen. Así, tenemos:

Los alternadores. Generan electricidad en corriente alterna. El elemento inductor es el rotor y el inducido el estator.

Las dinamos. Generan electricidad en corriente continua. El elemento inductor es el estator y el inducido el rotor.

El principio de funcionamiento de los generadores está basado en la Ley de FaradayEsto quiere decir que si tenemos un campo magnético generando un flujo magnético, necesitamos una espira por donde circule una corriente para conseguir que se genera la f.e.m. (fuerza electromotriz).

BIBLIOGRAFIA

docs.seace.gob.pe/mon/.../000703_ADS-26-2004-EGASA-BASES.doc

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/turbinas/turbinas.html

http://hidroelectricaegasa.blogspot.com/?view=classic