FACULTAD DE INGENIERÍA EAP DE INGENIERÍA DE MINAS, MECÁNICA, ELÉCTRICA, CIVIL CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE INGENIO
MONOGRAFIA DEL CURSO DE METODOS Y TECNICAS DE ESTUDIO INTEGRANTES:
QUISPE MOYA, Edwin franklin SALAZAR LIMAYLLA, Fiorella melisa NINAHUANCA BUENALAYA, Allyson JANANPA MARCAÑAUPA, Jhoscel
HUANCAYO-PERÚ
2014
A nuestros profesores porque siempre están a nuestro lado apoyándonos y enseñándonos para ser mejores personas en la vida, gracias a ellos que los ayudan a cumplir nuestras metas. Allyson.
A nuestro grupo por el esfuerzo y la dedicación de cada Uno de los integrantes, siempre estamos Apoyándonos mutuamente y poniendo Todos nuestros esfuerzos para poder entregar una buena monografía. Fiorella.
A los integrantes de Nuestro grupo por el Esfuerzo que Estamos realizando En la elaboración del trabajo Con el adjetivó de aportar Conocimiento A nuestros compañeros. Franklin.
A mis compañeros que con su apoyo sigo persiguiendo mi sueño y mis objetivos también decirles gracias a todos mis amigos que me alentaron cuando tuve tropiezos a ellos les digo muchas gracias. Jhoscel.
ÍNDICE PORTADA DEDICATORIA INDICE INTRODUCCIÓN
1 2 3 4
I-CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE INGENIO 1.1.- Definición de central hidroeléctrica 1.2.-Historia de la central hidroeléctrica de ingenio 1.3- Ubicación de la central hidroeléctrica de ingenio
5
II. ESTRUCTURA DE LA PLANTA HIDROELÉCTRICA DE INGENIO 2.1 Estructuras de embalse y derivación 2.1.1 Presas de embalse 2.1.2 Presas de derivación 2.1.3 Desviación del río durante la construcción de la presa 2.2 Conducciones hidráulicas 2.2.1 Tubería de presión 2.2.2 Cámara de presión 2.3 Planificación y evaluación de un aprovechamiento. III. EQUIPOS ELECTROMECÁNICOS 3.1.- Casa máquina 3.1.1.-Turbinas Francis 3.1.2.-Generador 3.1.3 Transformador 3.2. Mantenimiento correctivo 3.3 Mantenimiento preventivo
8
12
IV.-GENERACIÓN DE ENERGÍA DE LA PLANTA HIDROELÉCTRICA DE INGENIO 17 3.1 Generación de la energía eléctrica 3.1.1 Pasos de la generación de energía eléctrica 3.1.2 El generador 3.2 Centro de transformación 3.2.1 El transformador 3.2.2 Tipos de celdas 3.3 Sistema de distribución 3.3.1 Tipos de suministro de energía eléctrica 3.3.3 Aspectos operativos CONCLUSIÓN FUENTES DE INFORMACION ANEXOS
.
23 24 26
INTRODUCCIÓN
La planta hidroeléctrica de ingenio se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura, en esta investigación se dará a conocer los principios de funcionamiento de esta central. Nuestra investigación surge cuando fuimos a una visita técnica a la central hidroeléctrica y nos llamó la atención su funcionamiento. Por ello el trabajo se divide en 4 capítulos, el primer capítulo se presenta una reseña histórica y la ubicación de la central hidroeléctrica de ingenio a continuación diremos que aprovecha el caudal de tres ríos (rio grangra, chia, achamayo) y fue construida en el año 1935 y se renovó en 1950, su ubicación se encuentra en el distrito de ingenio. Abastece de suministro al distrito de concepción. El segundo capítulo trata de la estructura de la central hidroeléctrica de ingenio (estructura de embalse, derivación) también se hablara sobre los costos invertido en la construcción. En el tercer capítulo se desarrolla sobre las partes mecánicas y electrónicas de la central hidroeléctrica de ingenio explicaremos más sobre la turbinas Francis, generadores y transformadores ya que estos partes son las más importantes y sobre los mantenimientos preventivo y predictivo que se realiza para mantener en buen estado de funcionamiento. Por último en el cuarto capítulo daremos a conocer sobre la generación de la energía eléctrica, el sistema de suministro y los aspectos operativos de la central hidroeléctrica de ingenio, diremos que la generación de energía se basa en el funcionamiento del generador, en el sistema de suministro encontramos el transformador el cual es un dispositivo que aumenta y disminuye las potencia x ultimo diremos que la central apera las 24 horas.
Es importante Usar el recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua, y una vez utilizada, es devuelta río abajo, lo cual es usado para riegos La presente investigación nos dio a conocer el beneficio que trae la central hidroeléctrica de ingenio para abastecer de energía eléctrica a diferentes distritos.
Los autores: QUISPE MOYA, Edwin SALAZAR LIMAYLLA, Fiorella NINAHUANCA BUENALAYA, Allyson JANANPA MARCAÑAUPA, Jhoscel
CAPÍTULO I
CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE INGENIO 1.1. Definición de una central hidroeléctrica Una central hidroeléctrica es una instalación que permite aprovechar las masas de agua en movimiento que circulan por los ríos para transformarlas en energía eléctrica, utilizando
turbinas acopladas a los alternadores, esto se logra
construyendo represas, diques con salto de agua. 1Sin embargo, es una manera de generar energía barata y limpia, por el cual, solo se obtendrá su fuerza de caída del agua mas no sus características porque el recurso utilizado vuelve a su trayectoria anterior. El agua es un líquido vital para los seres vivos. Asimismo, se utilizan para la generación de energía eléctrica mediante máquinas giratorias llamadas turbinas que mueven los generadores y transforma la energía mecánica en eléctrica. 2Ya que, es esencial para la elaboración de ciertos trabajos en ciudades, pueblos o necesidades de algunos aparatos que requieran de energía. Comentario: “Una central hidroeléctrica es una instalación que aprovecha la caída el agua desde cierta altura para así poderla transformar en energía eléctrica, una central hidroeléctrica se puede clasificar según su caudal (central de agua en embalsada y central de agua fluyente)”
1
Endesaeduca.http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/producción-deelectricidad/xi.-las-centrales-hidroeléctricas. 2
UCA. PP 1.http://www.uca.edu.sv/facultad/clases/ing/m200018/doc1.pdf
1.2. Reseña histórica de la central hidroeléctrica de ingenio La central Hidroeléctrica Ingenio es una central de derivación. Aprovecha las aguas provenientes de los ríos Rangra y Chía. Se tiene conocimiento que la central fue construida el año 1935 y que fue completamente renovada en 1950, año en el que se cambiaron las dos turbinas Pelton por una sola Francis.3Cambiaron las turbinas Pelton por una Francis, ya que, era una mejor opción porque algunas meses no tenía mucha fuerza de caída del agua, por lo cual, la turbina Francis es mejor opción en estos casos. La Central hidroeléctrica fue construida para brindar energía eléctrica a las fábricas textiles de Huancayo como eran la fábrica Los Andes y Manufacturas del Centro, principales centros industriales de esa época. Asimismo esta central abastecía de energía a la ciudad de Huancayo. La energía llegaba a Huancayo a través de una línea de transmisión en 33 kV de 25 km de longitud.4Asimismo, fue muy beneficioso porque anteriormente las fábricas mencionadas eran el boom en las industrias textiles.
Comentario:”La central hidroeléctrica de ingenio aprovecha el caudal de tres ríos los cuales son: el rio Rangra, rio achamayo, rio chia. La central fue construida en el año 1935 y fue renovada en 1950 cambiando sus turbinas para mejorar la producción.”
3
Arias Romero Y. Balance del sistema hidroenergético de ingenio. PP3. 15/01/12-Hyo. Primerinforme grupoingenioOUC-avidiouscuvilca. 4
Calderón Fernández F. Balance del sistema hidroenergético de ingenio. PP3. 15/01/12-Hyo. Primerinforme grupoingenioOUC-avidiouscuvilca.
1.3. Ubicación de la central hidroeléctrica de ingenio
La central Ingenio, se encuentra en el Distrito de Ingenio, Provincia de Huancayo, Departamento de Junín, sus coordenadas de ubicación UTM de la casa de máquinas son 8 685 997 Norte y 470 576 Esté, a una altura de 3 478 m.s.n.m., Se sitúa en la margen derecha del río Achamayo formado por los tributarios Chía y Rangra. El acceso desde la ciudad de Huancayo se realiza a través de una carretera afirmada derivada de la carretera Central y que conduce al Distrito de Ingenio.5Para llegar a ingenio hacemos un trayecto de casi 1 h saliendo de Huancayo. La combi nos deja cerca de la misma central y podemos observar cómo está constituida dicha central hidroeléctrica.
Comentario: “La central hidroeléctrica de ingenio se ubica en el distrito de ingenio, provincia de Huancayo, departamento de Junín, está a la altura de 3 478 m.s.n.m.”
5
Rojas Ordoñez E. Balance del sistema hidroenergético de ingenio. PP4. 15/01/12-Hyo. Primerinforme grupoingenioOUC-avidiouscuvilca.
CAPÍTULO II ESTRUCTURA DE LA PLANTA HIDRIELECTRICA EN INGENIO 2.1. Estructura de embalse y derivación: El embalse es un lago artificial construida para almacenar agua durante la época lluviosa y para distribuirlas durante la estación seca,6 si no disponen de embalse regulador, de modo que la central trabaja mientras el caudal que circula por el cauce del río es superior al mínimo técnico de las turbinas instaladas, y deja de funcionar cuando desciende por debajo de ese valor. Dentro de este concepto, y dependiendo de la topografía del terreno Los aprovechamientos de media y alta caída en ríos de fuerte pendiente, utilizan un azud o presa, generalmente también el agua embalsada o de regulación.7 Presa que acumula agua proveniente de grandes lagos o pantanos artificiales en embalse superior. Regulación del caudal. Gran altura, pequeño caudal. Producción variable según demanda. Centrales de punta baja altura, que remansa el agua elevando su cota para desviarla hacia una estructura de toma. Comentario.- “Es recomendado que la central
tenga su embalse regulador para que
obtenga energía en todo el tiempo o sino que se reserve toda el agua que se puede para usarlo en la época de verano.” 6
Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C. y Narayanan, R. Hydraulic Structures. Unwin Hyman Ltda. London, UK. 1990
http://www.artemisa.unicauca.edu.com. 7
zarate,f:, Menendez Aran, D.; fava .C .; bacchiega,j.3 al 6 de noviembre de 2010
http://www.cadp.org.ar.
2.1.1 Presas de embalse. Su función es almacenamiento de agua, una presa es la encargada de almacenar el agua y provocar una elevación de su nivel que permita encauzarla para su utilización hidroeléctrica. También se emplea para regular el caudal de agua que circula por el río y aumentar el potencial hidráulico. En función del material de construcción y de la estructura existen varios tipos. Todo dique debe permitir el escape del exceso de agua para evitar accidentes. El excedente de agua se puede eliminar a través de un aliviadero (por debajo de la cima de la presa), mediante un pozo de desagüe (interior del embalse) o por un túnel de desagüe (bordeando el dique) Comentario.-“Gracias a la presa se mantiene regulado el caudal del agua que circula por el rio o sea es un buna pisa fundamental para una central pro pude producir accidentes.” 2.1.2 Presas de derivación. Tienen como objetivo conseguir un salto de agua y derivar o desviar los caudales hacia la casa maquina o hacia un distrito de riego un canal de derivación es un conducto que canaliza el agua desde el embalse. Puede ser abierto (canal), como los que se construyen siguiendo la ladera de una montaña, o cerrado (tubo), por medio de túneles excavados. Las conducciones deben ser lo más rectas y lisas posibles para reducir al mínimo las pérdidas por fricción, necesitando además un sistema para regular el caudal (compuertas o válvulas) Tiene menos pendiente que el cauce del río. Si el salto es inferior a 15 m, el canal desemboca directamente en la cámara de turbinas. En su origen dispone de una o varias tomas de agua protegidas por medio de rejillas metálicas para evitar que se introduzcan cuerpos extraños. Comentario.-“En mi opinión las presas de derivación también son importantes porque al conseguir dar el salto ayudan a la casa maquina o sino a las siembras para que sean regadas.”
2.1.3 Desviación del rio durante la construcción de la presa. En la mayor parte de los sitios será necesario mover el rio mientras parte de la presa es construida, esta parte incorporara aperturas permanentes o temporales por la cual el rio será desviado en la segunda etapa, si la primera desviación no es bastante grande, las etapas iniciales de construcción serán inundadas, si las salidas de la segundas etapa son demasiado pequeñas, los trabajos completos serán inundados. Comentario.-“La desviación del rio durante la construcción de las presas es muy importante porque si no desviamos bien los ríos producen grandes daños como la inundación d los trabajos completos.”
2.2. Conducciones hidráulicas.Es importante tener en cuenta para evaluar el potencial extraíble: El caudal de agua disponible, que se establece a partir de datos pluviométricos medios de largos periodos de tiempo8, El desnivel que se puede alcanzar, impuesto por el terreno Un gran desnivel (100 – 150 m) obligará a utilizar largas canalizaciones, mientras que un pequeño desnivel (menor de 20 m), obligará a la construcción de un embalse para aumentarlo (necesario estudiar las conducciones y los diques).9 2.2.1 Tubería de presión: También llamada tubería forzada, se encarga de conducir el agua hasta la cámara de turbinas. Las tuberías de este tipo se construyen de diferentes materiales según la presión que han de soportar: palastro de acero, cemento-amianto y hormigón armado 2.2.2. Cámara de presión: Es el punto de unión del canal de derivación con la tubería de presión. En esta cámara se instala la chimenea de equilibrio. Este dispositivo consiste en un depósito de compensación cuya misión es evitar las variaciones bruscas de presión debidas a las fluctuaciones del caudal de agua provocadas por la regulación de su entrada a la cámara de turbinas. Estas variaciones bruscas son las que se conocen como golpe de ariete. 8
Revistas de obras públicas , mayo – junio 1985 pág. 309 a 339 http://www.ropdigital.ciccp.es 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-SEDE MEDELLÍN Cátedra Luis Antonio Restrepo Segundo semestre de 2007: Antioquia, Sociedad y Cultura http://www.valenciad.com
Comentario.-“El tamaño de canalizaciones a realizar depende del desnivel la tubería también es la encargada de conducir el agua hacia la cámara le las turbinas
y la cámara
de presiones nos ayuda a evitar las variaciones bruscas que se produce debido a las fluctuaciones provocadas por las regulaciones. “ 2.3. Planificación y evaluación de un aprovechamiento. El estudio de un aprovechamiento constituye un proceso complejo e iterativo, durante el cual, se comparan desde una óptica económica, pero sin perder de vista su impacto ambiental10, los diferentes esquemas tecnológicos posibles, para terminar escogiendo el que más ventajas ofrece.
Las posibles soluciones tecnológicas vienen condicionadas además de por los factores ya mencionados, por la topografía del terreno y por la sensibilidad ambiental de la zona. Así pues, aunque es difícil elaborar una guía metodológica para la evaluación de un aprovechamiento, sí se pueden indicar los pasos fundamentales que hay que seguir, antes de proceder o no a un estudio detallado de factibilidad11 Comentario. “En mi opinión para que la construcción de la central hidroeléctrica salgue bien se tienen que hacer bien los estudios del tipo d suelo y optimizar algunas cosas como el clima (si llueva seguido o no)”
10
European Small Hydropower Association - ESHA -
[email protected] ESHA is founding member of EREC, the European Renewable Energy Council ESHA – 2006 http://www.esha.be 11
DETERMINACIÓN DE UN PORTAFOLIO DE PROYECTOS HIDROELÉCTRICOS EN LAS CUENCAS DEL APURÍMAC, MADRE DIOS, PURUS, GRANDE, CHILI, TAMBO Y TITICACA - Convenio de Financiamiento No Reembolsable N° ATN/CN-13202-PE Lima, Julio 2014 www.mef.gob.pe.
CAPÍTULO III
EQUIPOS ELECTROMECÁNICOS 3.1.- Casa máquina 3.1.1.-Turbinas Francis
La turbina Francis, desarrollada por James B. Francis, es una turbo máquina motora a reacción y de flujo mixto. Son turbinas hidráulicas que se pueden diseñar para un amplio rango de saltos y caudales,
capaces de operar en
desniveles que van de los dos metros, la turbina Francis es el más usado en el mundo, principalmente para la producción de energía eléctrica, en la
central
hidroeléctricas de ingenio lo usan por su alta eficiencia y pueden funcionar durante décadas.12
Es una máquina motriz que consiste de una parte giratoria llamada rodete, que se impulsa por un fluido en movimiento. Este proceso toma en consideración varios factores entre los cuales uno de los más importantes es la caída de agua.13 En
12
Rama Estudiantil IEEE de la UCSA – IEEE PARAGUAY- 2011pg 1/13
http://es.scribd.com/doc/48294240/TURBINAS-FRANCIS 13
Jesús Ugarte laboratorio de ingeniería mecánica Turbina-Francis lima; 2013 pg 3,4
el campo de aplicación es muy extenso, pueden emplearse en saltos de distintas alturas dentro de una amplia gama de caudales (entre 2 y 200m3/s aproximadamente).14 Comentario: “La turbina Francis trajo grandes beneficios a la producción de energía eléctrica por su diseño, alta eficiencia, mayor durabilidad y bajo costo de mantenimiento es usado en la central hidroeléctrica de ingenio en la producción de energía eléctrica.”
3.1.2.-Generador Un generador es una máquina eléctrica rotativa 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 que se denomina estator Cuando un generador eléctrico está en funcionamiento, una de las dos partes genera un flujo magnético (actúa como inductor) para que el otro lo transforma en electricidad (actúa como inducido).15
La corriente continua en la salida del generador, necesitamos incorporar un dispositivo que convierta la Corriente alterna generada en Corriente continua. Esto se consigue mediante el colector de diodos rectificadores. Conectamos los dos extremos de la espira, no ya en los dos anillos colectores, sino en dos semianillos conductores aislados uno del otro, sobre los que ponemos en contacto dos escobillas que recojan la corriente, conseguiremos obtener a la salida C.C16. Comentario: “El generador trajo grandes adelantos a la tecnología ya que pueden crear energías eléctrica de corriente continua y alterna que son usados en diferentes tipos industrias, artefactos .etc.”
http://es.scribd.com/doc/143136325/Medicion-de-Potencia-y-Velocidad 14
Turbinas Francis Turbinas Kaplan Turbinas Hélice TURBINAS DE REACCIÓN Ing. Gerson La Torre García MAQUINAS HIDRAULICAS CAPÍTULO III
http://es.slideshare.net/GersonLaTorre/maquinas-hidraulicas-cap-i 15
Endesa Educa GENERADOR eléctrico - EE.UU; 2013 pg. 01
http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-basicos/v.funcionamento-basico-de-generadores 16
Michael Thotty monografías generadores eléctrico lima; 2014 pg 01
http://es.scribd.com/doc/82466818/Generadores-Electricos
3.1.3.-Transformadores Un transformador es una máquina estática de corriente alterno, que permite variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal. Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.17 La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria eléctrica. Su utilización hizo posible la realización práctica y económica del transporte de energía eléctrica a grandes distancias. Comentario: „Los transformadores es uno de los componentes q trajo más desarrollo a la industria y su utilización en la trasformación de energía”
3.2. Mantenimiento correctivo
El 70% de las averías son debidas a la deterioración o a la deficiencia en el circuito del lubrificante: con frecuencia los filtros se atascan o entra agua en el circuito de lubrificación Por lo general los programas de mantenimiento se elaboran, ya sea prefijando los periodos de tiempo para cambio de filtros y de lubrificante, ya sea analizando periódicamente el lubrificante para mantener las condiciones especificadas. Esta última solución es la más recomendable.
Los multiplicadores de engranajes aumentan considerablemente el nivel de ruido en la casa de máquinas y como hemos visto requieren un mantenimiento cuidadoso. La pérdida de rendimiento por fricción puede alcanzar e incluso superar el 2% de la potencia, por lo que se buscan incansablemente soluciones alternativas.
Comentario:” El mantenimiento correctivo es muy importante para tener un buen funcionamiento de las centrales hidroeléctricas para evitar paradas imprevistas lo cual ocasiona pérdida para la empresa en producción de electricidad.”
17
Endesa Educa transformadores eléctrico - EE.UU; 2013 pg 01
3.3 Mantenimiento predictivo El plan de mantenimiento está previsto para conocer el estado actual y la evolución futura de los equipos principales de la central, obteniendo la máxima información de cómo el funcionamiento afecta a la vida de la turbina, del generador y del transformador, con el objetivo de detectar cualquier anomalía antes de que origine un grave daño y una parada no programada. Este plan de mantenimiento, complementado con el ordinario, se ha convertido en una herramienta fiable para asegurar la disponibilidad de los grupos. Básicamente consiste en la aplicación de las técnicas siguientes :18
Vibraciones y pulsaciones: Durante el funcionamiento de una central eléctrica el grupo turbina - generador está sometido a la acción de diferentes fuerzas perturbadoras; el identificar y evaluar las vibraciones y pulsaciones presentes en la unidad.
Aislamiento del alternador El diagnóstico de un alternador supone la obtención de datos sobre el estado de envejecimiento del aislamiento del estator, de su contaminación y de la estabilidad del aislamiento.
análisis de aceites El análisis del aceite lubricante o del aceite de regulación complementa el diagnóstico mecánico del estado de la unidad, los análisis que se realizan sobre la muestra del aceite incluyen las determinaciones de viscosidad cinemática, oxidación, acidez, contenido en agua, aditivos y contenido en metales de desgaste y de contaminación
18
Diagnóstico del transformador
ASING Servicios de Ingeniería S.L. Madrid, calle San Valeriano 2014 mantenimiento preventivo de plantas hidroeléctrica http://www.asing.es/mantenimiento_centrales_hidroelectricas.php
El análisis de los resultados obtenidos de los ensayos realizados sobre una muestra del aceite, tomada según un procedimiento adecuado, sobre la base de la experiencia y la existencia de un banco de datos amplio y representativo, conduce al diagnóstico del estado del transformador, detectando la existencia o no de un defecto, identificando el mismo y evaluando su importancia
Comentario:” El mantenimiento predictivo es saber y predecir por medio de pruebas de diagnóstico que componente esta en desgastes excesivo así poder reemplazarlo, lo cual es muy beneficioso así se puede evitar paradas imprevista y tener mayor producción de energía eléctrica”
CAPÍTULO IV GENERACIÓN DE ENERGÍA DE LA PLANTA HIDROELÉCTRICA DE INGENIO 3.1. Generación de la energía eléctrica En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía
19
(química, cinética, térmica o lumínica, entre otras), en energía
eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas como la central hidroeléctrica de ingenio, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico. La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan20. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica. Comentario: “La generación de la energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura, para poder generar la energía eléctrica se utiliza un generador el cual convierte la energía hidráulica en energía eléctrica.”
19
Mendoza D. Jorge . Fisica.Ed.Lima 1999
20
Michael Drane .Generación De La Energía .Lima 2003
3.1.1 Paso de la generación de energía eléctrica Consiste en aprovechar la fuerza de gravedad con que un flujo de agua corre en un cauce. En este caso la central hidroeléctrica de ingenio aprovecha el caudal de tres ríos:21
rio chia
rio achamayo
rio rangra
Los cuales son llegan a la posa sedimentaria luego pasan por la cámara de carga22(vol=420m3,cota
3562.35m.s.n.m)luego
pasan
por
la
tubería
forzada (l=95m,h=60.50m) aquí se presenta la energía cinética la cual pasa a la casa de máquinas (cota 3504.11m.s.n.m) aquí la energía cinética se convierte en energía potencial la cual nos ayuda a poder girar las turbinas francis , al pasar por las turbinas la energía potencial se transforma en energía eléctrica. Comentario:” Los pasos para la elaboración de energía son los siguientes: primero presentamos la poza sedimentaria, luego la cámara de carga y seguidamente pasa x la tubería forzada llegando a la casa maquina donde aquí encontramos (la turbina, el rotor, el generador) por ultimo tenemos el desaguadero.”
3.1.2 El generador Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus
23
puntos (llamados polos, terminales o bornes)
transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estátor). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday.
21
Enick E.V.”Introducción a la ingeniería “,Limusa.1976 Universidad nacional del centro del peru.”energía Electrica”.huancayo.2006 23 David Baez López .El Generador.Ed.Alfaomega-Marconbo 1990 22
El único generador de la central Ingenio tiene las siguientes características: Marca:
OERLIKON
Potencia nominal:
1820 KVA
Tensión nominal:
2300 V
Corriente nominal:
457 A
Factor de potencia:
0.8
La excitatriz es del tipo autoexcitación de 20 KVA de potencia. Comentario: “Él generador es un dispositivo el cual nos ayuda a generar la energía eléctrica Gracias al generador la energía cinética se convierte en energía eléctrica.”
3.2 Centro de transformación La subestación de transformación se compone de un solo transformador trifásico de 1250 KVA24, con una tensión nominal de 2300/13200 voltios.
Comentario:” la planta hidroeléctrica de ingenio presenta un centro de transformación el cual presenta un solo transformador trifásico “
3.2.1. El transformador El elemento principal del centro de transformación es el transformador, o en algunos casos, autotransformador25. Un centro de transformación puede tener uno o más transformadores, no existiendo limitación en la potencia total del centro. Generalmente, cada transformador alimenta a un conjunto de líneas, siendo raros los casos en los que las máquinas trabajan en paralelo26. Los transformadores nos sirven para disminuir energía de alta a baja tensión27 24
Universidad nacional del centro del Perú.”Energía Electrica”.huancayo.2006 Wrigth P .centros de transformación .Pearson Education . 1999 26 Peru Green Building Council.tipos de transformadores .lima.20103 25
Comentario: “El transformador es un dispositivo el cual aumenta o disminuyen las potencia gracias al generador podemos aumentar las potencias para así poder suministrar una buena cantidad de energía y disminuye la energía en 220v para las viviendas.”
3.2.2 Tipos de celtas Celda de entrada de línea Son celdas que reciben las líneas desde el exterior del centro. Están equipadas con un interruptor o un interruptor-seccionador. A pesar de su nombre, pueden realizar la función de entrada o salida de línea.28 Celda de seccionamiento En ella se encuentran los elementos de apertura de las diferentes líneas de tension.En cuyo caso podría observarse un corte visible del mismo. Siempre que se haga falta. Celda de remonte Permite remontar los cables directamente hasta el embarrado formado por el conjunto de celdas. Celda de medida Estas celdas alojan en su interior los transformadores de medida, de tensión e intensidad. Estos transformadores convierten los valores de las magnitudes eléctricas (tensión eintensidad) propias de la línea a valores manejables por los equipos de medida (100 voltios y 5 amperios).
Celda de protección de transformador Son celdas dotadas con interruptor-seccionador automático con fusibles. Protege al transformador mediante relés indirectos que actúan sobre la bobina de disparo del interruptor. La protección frente a cortocircuitos la realizan los fusibles. Cuadro general de baja tensión
Están compuesto por un módulo superior de medida con trafo de intensidad y trafo de tensión, un módulo de protección y un módulo de conexión Comentario: Tipos de celdas encontramos: Celda de entrada de línea, Celda de seccionamiento, Celda de remonte, Celda de medida, Celda de protección de transformador, Cuadro general de baja tensión.
3.3 Sistema de distribución Existen cuatro líneas de distribución para evacuar la energía generada al sistema eléctrico de la empresa concesionaria29. La Central está interconectada al Sistema Eléctrico Nacional. Comentario:” El sistema de distribución nos permite distribuir energía eléctrica en media tensión y baja tensión.”
3.3.1. Tipos de suministro de energía eléctrica
Una vez definida la Potencia a contratar, se debe determinar el tipo de suministro de energía eléctrica que entregará la empresa distribuidora30 En baja tensión (tensión nominal £ 1000V),la central hidroeléctrica de ingenio tiene dos tipos de sistemas de distribución de energía eléctrica de alterna 50Hz: Sistema trifásico de 220V con neutro aislado, 3 conductores (3 fases). Sistema trifásico de 400V con neutro aterrado, 4 conductores (3 fases y neutro). Por lo tanto en baja tensión, puede suministrar energía eléctrica de alterna 50Hz en las siguientes tensiones: Monofásica 220V entre fases. Monofásica 230V entre fase y neutro. Trifásica 220V neutro aislado (3 conductores). Trifásica 400V con neutro aterrado (4 conductores).
29 30
Mavilo, Albert Paul .Principios De Electricidad .Ed.Mc Graw Hill 1998 Benson, Harris. Fisica Universitaria Vol II Ed . CECSA. 1999
Además puede suministrar energía eléctrica de alterna 50Hz en media tensión (6.3kV, 15kV o 31.5kV) o en alta tensión (60kV o 150kV).31 La tensión de suministro dependerá de la potencia solicitada, de la zona del país donde se entregue el suministro, y de los requerimientos del cliente. En este caso la central hidroeléctrica de ingenio entrega (220V)a cada vivienda de comas. Comentario: “En mi opinión
los tipos de suministro de energía eléctrica
tenemos el monofásica entre fases y neutro, trifásica neutro aislante ,neutro aterrado. El sistema monofásico es utilizado en viviendas mientras el trifásico es utilizado en industrias”
3.3.2. Aspectos operativos La central Ingenio opera las 24 horas del día, entregando toda la potencia que le permite el agua que llega hasta la cámara de carga. En época de estiaje la energía que se genera está limitada por la poca cantidad de agua32. El caudal se ve disminuido por: El uso compartido de los ríos Rangra y Chía con regantes en el trayecto Toma – Presa Ingenio. La captación ineficiente en la toma del río Rangra, sobre todo en época de estiaje, por carecer de un sistema adecuado de desvío. Comentario:” La central hidroeléctrica de ingenio opera las 24 horas al día, para poder repartir energía a comas y a pequeños pueblos cerca a comas.”
31 32
Ceng, Federick . “Funcionamiento De Fisica “.Mc Graw Hill 200 Universidad nacional del centro del Perú.”Energía Electrica”.huancayo.2006
CONCLUSIONES Se concluye que la central hidroeléctrica de ingenio es una central de derivación y fue construida para brindar energía eléctrica a las fábricas textiles de Huancayo, Asimismo esta central abastecía de suministro al distrito de comas. En síntesis, la central hidroeléctrica de ingenio presenta una estructura eficiente, y presenta una tubería forzada adecuada ya que no es necesario ampliar la capacidad para lograr una mayor eficiencia, pero si es necesario implementar un sistema de control para lograr mayor eficiencia en el generador. Por ello, analizando el proceso de las turbinas llegamos a la conclusión que es necesario adecuar el equipamiento (turbina al caudal disponible). Analizando el funcionamiento del generador es necesario adecuar el equipamiento generador para mejorar la eficiencia de la central, también es necesario implementar un sistema de protección para garantizar la generación propia, también es necesario ampliar el sistema de transformación, para inyectar la generación propia el sistema de distribución primario.
FUENTES DE INFORMACIÓN
Endesaeduca.http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursosinteractivos/producción-de-electricidad/xi.-las-centrales-hidroeléctricas.
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ANEXO REGISTRO FOTOGRÁFICO APENDICE Nº 01 CANAL AFLUENTE DEL RIO CHIA A LA REPRESA – POZA DE SEDIMENTACION.
La fotografía muestra las partes laterales izquierda del canal principal del río chía que desemboca a la poza de sedimentación.
APENDICE Nº 02 REPRESA – POZA DE SEDIMENTACION.
La fotografía muestra la poza de cementación ya que aquí llega el caudal del rio chía, rio acamaya, ría rangra
APENDICE Nº 03 CANAL DE CONDUCCIÓN.
La fotografía muestra el caudal de conducción de la central hidroeléctrica de ingenio este canal conduce los caudales de los ríos hasta la poza de sedimentación.
APENDICE Nº 04 CÁMARA DE CARGA
La fotografía muestra la cámara de carga (vol=230m3, 3562,35 m.s.n.m) aquí llega la energía potencial (“caudal del rio
APENDICE Nº 05 TUBERÍA DE PRESIÓN.
La fotografía muestra la tubería forzada de la central hidroeléctrica de ingenio la cual es la caída del agua aquí la energía potencial se convierte en energía cinética.
APENDICE Nº 06 CASA DE MÁQUINAS
La fotografía muestra a la casa de máquinas donde aquí encontramos las turbinas , el rotor y el generador la central hidroeléctrica de ingenio genera 2.4kv
APENDICE Nº 07 CANAL DE DESCARGA O SALIDA
La fotografía muestra el canal de descarga o salida la cual es la salida del agua al exterior (ríos, lagos, lagunas) esta agua sirve para el riego. Etc.
APENDICE Nº 08 SUBESTACION DE TRANSFORMACION Y PATIO DE LLAVES
La fotografía muestra el sistema de transformación y patio de llaves donde se distribuye el suministro al distrito de comas
