ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

Facultad de Mecánica

ESCUELA DE INGENIERIA DE MANTENIMEINTO

Mantenimiento de Centrales Eléctricas

Octavo Semestre

Alfonso Gallegos

Informe de la gira de observación al proyecto Coca-codo Sinclair

OBJETIVOS

Objetivo General

- Observar y entender de mejor manera el funcionamiento de una central hidroeléctrica.

Objetivos Específicos

- Comprender de mejor manera lo aprendido en los laboratorios, con la observación en la gira.

- Saber cómo se instalan las centrales eléctricas.- Conocer cuál es el papel de un Ingeniero de Mantenimiento al momento de la

instalación de una central hidroeléctrica.

MARCO TEORICO

En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda.

En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.

Turbina Pelton

Una turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una turbomáquina motora, de flujo transversal, admisión parcial y de acción. Consiste en una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su periferia, las cuales están especialmente realizadas para convertir la energía de un chorro de agua que incide sobre las cucharas.

Las turbinas Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos de bajo caudal. Las centrales hidroeléctricas dotadas de este tipo de turbina cuentan, la mayoría de las veces, con una larga tubería llamada galería de presión para trasportar al fluido

desde grandes alturas, a veces de hasta más de doscientos metros. Al final de la galería de presión se suministra el agua a la turbina por medio de una o varias válvulas de aguja, también llamadas inyectores, los cuales tienen forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo que incide sobre las cucharas.

Elementos constitutivos de Microturbinas Pelton

Una instalación típica de microturbinas Pelton consta de los siguientes elementos:

- Codo de entrada- Inyector: transforma la energía de presión en energía cinética. La velocidad del

chorro a la salida del inyector en algunas instalaciones llega a 150 m/seg. y aún más. Consta de Tobera y Válvula de Aguja.

- Tobera- Válvula de Aguja- Servomotor- Regulador- Mando del deflector- Deflector o pantalla deflectora- Corro- Rodete- Álabes o cucharas- Freno de la turbina- Blindaje- Destructor de energía

Funcionamiento

La tobera o inyector lanza directamente el chorro de agua contra la serie de paletas en forma de cuchara montadas alrededor del borde de una rueda, el doble de la distancia entre el eje de la rueda y el centro del chorro de agua se denomina diámetro Pelton. El agua acciona sobre las cucharas intercambiando energía con la rueda en virtud de su cambio de cantidad de movimiento, que es casi de 180°, el chorro de agua impacta sobre la pala en el medio, es dividido en dos, los cuales salen de la pala en sentido casi opuesto al que entraron, pero jamás puede salir el chorro de agua en dirección de 180° ya que si fuese así el chorro golpearía a la pala sucesiva y habría un efecto frenante. La sección de entrada del fluido a la cuchara se denomina 1, así como 2 a la sección de salida.

El estudio analítico de la interacción agua-pala puede ser sumamente complicado debido al desplazamiento relativo entre la pala y el chorro de agua.

SíntesisLas turbinas Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos de bajo caudal. Existen turbinas Pelton de todos los tamaños. Hay turbinas de varias toneladas montadas en vertical sobre cojinetes hidráulicos en las centrales hidroeléctricas. Las turbinas Pelton más pequeñas, solo de unos pocos centímetros, se usan en equipamientos domésticos.

En general, a medida que la altura de la caída de agua aumenta, se necesita menor caudal de agua para generar la misma potencia. La energía es la fuerza por la distancia, y, por lo tanto, una presión más alta puede generar la misma fuerza con menor caudal.

Cada instalación tiene, por lo tanto, su propia combinación de presión, velocidad y volumen de funcionamiento más eficiente. Usualmente, las pequeñas instalaciones usan paletas estandarizadas y adaptan la turbina a una de las familias de generadores y ruedas, adecuando para ello las canalizaciones. Las pequeñas turbinas se pueden ajustar algo variando el número de toberas y paletas por rueda, y escogiendo diferentes diámetros por rueda. Las grandes instalaciones de encargo diseñan el par torsor y volumen de la turbina para hacer girar un generador estándar.

Consideraciones comerciales de aplicación dentro de los rangos que siguen:

- Caídas de entre 100 y 400 metros - Caudales de entre 0,02 y 1,0 m³/s - Potencias nominales de entre 10 y 1.500 kW.

En el caso de grandes proyectos especiales estas especificaciones de caudal y potencia son acordes con cada aplicación particular.

PROCEDIMEINTO DE OBSERVACION La gira consto en la observación de dos sectores fundamentales los cuales fueron: la captación y el cuarto de máquinas.

En el área de captación se comprende la mayor magnitud de obra civil dentro de lo que es el proyecto con la manipulación de las corrientes del Rio Quijos y el Rio Salado, contando con una represa de aproximadamente 17 metros de altura y con una toma dimensionada para un caudal de 222 m3/s, la embocadura de la toma protegida por rejas tiene un umbral a la cota 1.270 y está equipada con 12 compuertas deslizantes que controlan el flujo hacia el desarenador. Cada compuerta tiene las dimensiones siguientes: 3,30 m de alto y 2,80 m de largo.

Una vez dentro el agua los desarenadores limpiaran el agua de impurezas y sólidos en suspensión de tal manera que lo único que sería posible pasar seria la cuarta parte de un milímetro siendo así una buena limpieza, el depósito de estos sedimentos atrapados de los desarenadores los captaran hasta que estos alcancen una altura de 2.90 metros, cuando se alcance esta, unos sensores verifican dicha medida y liberan la cantidad de sedimentos acumulados, obviamente este depósito puede albergar más de 2.90 metros.

Una vez que el agua esté lista para ser transportada esta se redirige hacia el tubo que cruza toda la montaña el diámetro del túnel es de 9.10 metros y el diámetro del tubo es de 6 metros y este tiene una capacidad de transportación de 222 m3/s de caudal, la distancia de transportación es de 24.8 Km a través de la montaña y llega hasta el embalse compensador.

El embalse compensador cuenta con los siguientes volúmenes útiles llamándolos a estos también como mínimo y máximo de 460.000 m3 a unos 800.000 m3 siendo este como un vaso en donde se tendrá agua depositada como una especia de reserva, en caso de que el río se quede sin agua la cantidad de agua entro de este embalse compensador alcanzaría para abastecer 24 horas a las turbinas.

La obra de caída comprenden tubos verticales en una altura de 570 metros de caída, y en la parte baja tubos de presión los cuales recibirán el caudal de agua con la energía cinética generada por dicha caída, en dirección a las turbinas Pelton las cuales constan de 6 inyectores de flujo los cuales moverán las paletas de la turbina y por ende el generador lo que sucede después ya es materia estudiada, existen 8 turbinas de 187,5 MW, a cada una le corresponde dos transformadores de lo cual se espera obtener la cantidad exacta de generación de 1500 MW los cuales irán directo a la red en paralelo para todo el país, como dicen para realizar el cambio de la nueva matriz productiva y lanzarnos hacia la industrialización nuestro país necesita energía y con este proyecto se espera lograr lo propuesto.

En si en un futuro representara una parte de plaza de trabajos para nuestra carrera Ingeniería de Mantenimiento.

Plano del proyecto coca-codo Sinclair (Captación)

Área de Captación

Área de soldadura de tubos

Área de soldadura de tubos

Área del Cuarto de Máquinas

CONCLUSIONES

- Gracias a la observación de las actividades y procesos dentro de la obra se comprendió de mejor manera la estructuración de una Central Hidroeléctrica.

- El costo que representa el montaje de una Central Hidroeléctrica es más elevado que el de una termoeléctrica, sin embargo con el paso del tiempo una Central Hidroeléctrica es la más barata para generación de energía ya que utiliza un recurso renovable.

- El papel de in Ingeniero de Mantenimiento es importante durante la instalación ya que así en un futuro este sabrá en qué lugar se encuentra cada cosa y como es el procedimiento de montaje de las mismas y realizar un trabajo de Mantenimiento más eficiente y eficaz.

RECOMENDACIONES

- Seria excelente si se puede realizar una segunda gira cuando el proyecto ya esté a punto de arrancar o cuando este ya esté en funcionamiento.

- Impartir también información acerca de planes y programas de mantenimiento en dichas instalaciones para tener una idea más clara de las actividades que un Ingeniero de Mantenimiento realiza en estas Centrales.

LINKOGRAFIA

- http://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_Pelton - http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctrico - http://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctrica - http://www.monografias.com/trabajos89/central-hidroelectrica/central-

hidroelectrica.shtml