Small Hydro Latin America 2017 - arena-international.com · (francis genera mayor golpe de ariete)...
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Explorando Sistemas de Disipación de Energía
para Pequeñas Centrales Hidroeléctricas
Sergio Contreras – ANDRITZ HYDRO, Francia
Small Hydro Latin America 2017
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ANDRITZ
Sistemas de Disipación
- Comprendiendo cuándo es necesario
- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
- Presentación de ejemplos en el mundo
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ANDRITZ
Sistemas de Disipación
- Comprendiendo cuándo es necesario
- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
- Presentación de ejemplos en el mundo
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CIFRAS FINANCIERAS CLAVES 2016
* MEUR = millón euro
Unidad* 2016
Órdenes ingresadas MEUR 5,569
Órdenes acumuladas (hasta el final del periodo) MEUR 6,789
Ventas MEUR 6,039
EBITA MEUR 442
Resultado neto (incluidos intereses minoritarios) MEUR 275
Empleados (hasta el final del periodo; sin aprendices) - 25,162
ANDRITZ es un líder mundial en el suministro de plantas, equipos y servicios para centrales hidroeléctricas, la industria de celulosa y papel ,
las industrias del acero y metalmecánica, y la separación sólido/líquido en los sectores municipal e industrial
Casa matriz: Graz, Austria
Presencia mundial: más de 250 sitios de producción y compañías ventas/servicios a través del mundo
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Vista general
El Grupo ANDRITZ
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Oferta de productos:
equipos electromecánicos
para plantas hidroeléctricas (turbinas,
generadores); bombas;
turbo generadores
Oferta de productos:
equipos para la
producción de todos los tipos de celulosa, papel,
papel tisú, y cartón;
calderas de energía
Oferta de productos: prensas
para moldeado de metales
(Schuler); sistemas para producción de acero
inoxidable, acero al carbón, y
cintas de metales no-ferrosos;
plantas de hornos industriales
Oferta de productos:
equipos para separación
sólido/líquido para municipalidades y varias
industrias; equipos para
producción de alimento
animal y pellets de
biomasa
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Posición de liderazgo mundial en cuatro áreas de negocios
El Grupo ANDRITZ
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Más de 175 años de experiencia en turbinas (1839)
Sobre 31,600 turbinas (más de 434,600 MW) instalados
Rango completo hasta más de 800 MW
Más de 120 años de experiencia en equipos eléctricos (1892)
Líder en servicio y rehabilitación
Más de 120 unidades Compact Hydro por año
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Somos un suministrador global de sistemas y servicios electromecánicos
(“from water-to-wire") para centrales hidroeléctricas y un líder en el
mercado mundial de generación hidráulica.
ANDRITZ HYDRO
Destacados
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KVAERNER
Boving
NOHAB
Tampella
Escher Wyss
Baldwin-Lima-Hamilton
GE HYDRO inepar
GE HYDRO
Sulzer Hydro
Pelton Water Wheel
I.P. Morris
Bouvier
Pichlerwerke
Hydro Vevey VA TECH HYDRO
Andritz VA TECH HYDRO
VOEST
ELIN
Ateliers de Constructions
Mécaniques de Vevey (ACMV)
Charmilles
Andritz
Waplans
SAT
Finnshyttan
C.E.G.B.
Bell
KMW
VOEST MCE
Møller
KAMEWA
Dominion
Engineering
Hemi Controls
Precision Machines
AFI
English Electric
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Los pioneros crearon las fundaciones.
ANDRITZ HYDRO
Historia
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Spokane Vancouver
Peterborough Pointe-Claire Chambly
Charlotte
Morelia
Vevey
Kriens
Ravensburgo
Linz
Viena
Graz Weiz
Jakarta
Manila
Melbourne
Christchurch
Kuala
Lumpur
Yangon
Bhopal
Faridabad
Beijing
Foshan
Chengdu Hangzhou Hanoi
Lima
Bogotá
Santiago
de Chile
Caracas
Sao Paulo Campinas
Araraquara
Ankara
Tiflis
Glasgow
Madrid Porto
Kiev
Hammerfest
Tampere
Moscú
Grenoble
Jevnaker
Nälden
Johannesburgo
Teherán Schio
Praga
Tiszakécske
Sede ANDRITZ HYDRO con talleres de fabricación
Sede ANDRITZ HYDRO
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Vientiane
Paris
ANDRITZ HYDRO
Presencia Mundial
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ANDRITZ HYDRO
Fu
nció
n C
en
tral
Turbo Generator Large Hydro Compact Hydro Service & Rehab Pumps
ANDRITZ HYDRO
Organización
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Suministrador a nivel mundial de equipos
electromecánicos « Water to Wire »
para pequeñas y medianas centrales
hidroeléctricas con unidades de hasta 30MW c/u
COMPACT HYDRO
COMPACT HYDRO
¿Quiénes Somos?
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Sistemas de Disipación
- Comprendiendo cuándo es necesario
- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
- Presentación de ejemplos en el mundo
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Sistemas de Disipación
- Comprendiendo cuándo es necesario
- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
- Presentación de ejemplos en el mundo
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Sistemas de Disipación
Historia
Uno de los primeros sistemas de
disipación:
- Chorro de Agua en Lago de
Ginebra
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Sistemas de Disipación
Camino de la Energía
Energía Potencial
= Energía Cinética + Pérdidas
Transformación de Energía
Cinética
Mecánica
Eléctrica
Cavitación
Turbulencia
Pérdidas/Disipación:
- Singulares
- Fricción
- Eléctricas
- Calor
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Sistemas de Disipación
Cuándo es necesario
Requerimientos Medioambientales
Requerimientos Operativos
Manejo de la variación de nivel en ríos (ramping)
Fenómenos de transiente hidráulico derivados de largas
conducciones en presión
Reemplazo del tipo de turbina
Continuidad de caudal
Centrales en Cascada
Caudal ecológico
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Sistemas de Disipación
Cuándo es necesario
Requerimientos Medioambientales
Manejo de la variación de nivel en ríos (ramping)
Para preservar:
- Vida acuática
- Actividades recreacionales
- Navegación
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Sistemas de Disipación
Cuándo es necesario
Requerimientos Medioambientales
Continuidad de Caudal
Para preservar:
- Riego aguas abajo de centrales
- Vida acuática
Caudal ecológico
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Sistemas de Disipación
Cuándo es necesario
Requerimientos Operativos
Largas conducciones en presión
Para preservar:
- Sobrepresión máxima controlada
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Sistemas de Disipación
Cuándo es necesario
Requerimientos Operativos
Centrales en cascada
Para preservar:
- Riego aguas abajo de la central
- Operación de otras centrales
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Sistemas de Disipación
Cuándo es necesario
Requerimientos Operativos
Cambio tipo turbina
Para preservar:
- Sobrepresión máxima controlada
(francis genera mayor golpe de ariete)
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Sistemas de Disipación
- Comprendiendo cuándo es necesario
- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
- Presentación de ejemplos en el mundo
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Sistemas de Disipación
- Comprendiendo cuándo es necesario
- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
- Presentación de ejemplos en el mundo
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Sistemas de Disipación
Posibles soluciones
Requerimientos Operativos
Cambio tipo turbina
Para preservar:
- Sobrepresión máxima controlada
Largas conducciones en presión
Válvulas Alivio de Presiones Volante de Inercia
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Sistemas de Disipación
Posibles soluciones
Requerimientos Operativos
Centrales en Cascada
Requerimientos Medioambientales
Continuidad de caudal
Para preservar:
- Riego aguas abajo de la central
- Operación de otras centrales
Válvulas Howell Bunger Válvulas Plunger Válvulas Multi Chorro
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Sistemas de Disipación
Posibles soluciones
Requerimientos Medioambientales
Manejo de la variación de nivel de ríos (ramping)
Para preservar:
- Vida acuática
- Actividades recreacionales
- Navegación
Ramping Total Ramping Parcial
Del 100% caudal -> 0% Del 50-60% caudal -> 0%
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Sistemas de Disipación
Posibles soluciones
Requerimientos Medioambientales
Manejo de la variación de nivel de ríos (ramping)
Ramping -> largos periodos de sobrevelocidad
En unidades AXIALES:
- Largos periodos de sobrevelocidad, excluyen la
utilización de multiplicadores de velocidad
- Largos periodos de sobrevelocidad, significan alta
solicitación de sellos, refrigeración y lubricación
- Mediante manejo de doble regulación, máquinas
pueden operar hasta 12 horas, para pasar 60-120%
caudal de la planta
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Sistemas de Disipación
Posibles soluciones
Requerimientos Medioambientales
Manejo de la variación de nivel de ríos (ramping)
Ramping -> largos periodos de sobrevelocidad
En unidades FRANCIS:
- Soluciones diferentes en caso de ramping
parcial o total
- En ramping total se utilizan sistemas de
disipación paralelos, basados en soluciones
multichorro y disipación por cavitación
- En ramping parcial se utilizan la descarga a
través de las mismas unidades, la disipación es
por turbulencia. Alta solicitación de sellos,
refrigeración y lubricación
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Sistemas de Disipación
Posibles soluciones
Requerimientos Medioambientales
Manejo de la variación de nivel de ríos (ramping)
Ramping -> largos periodos de sobrevelocidad
En unidades PELTON:
- Solución evidente mediante uso de deflectores
- Alta solicitación de deflector que puede llegar a
operar horas sometidos a grandes: fuerzas,
vibraciones, erosión y cavitación
- Diseño deflector debe evitar fenómeno de
backsplash (salpicar hacia atrás). Sólo puede
ser obtenido mediante CFD
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- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
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Sistemas de Disipación
- Comprendiendo cuándo es necesario
- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
- Presentación de ejemplos en el mundo
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Sistemas de Disipación
Ejemplos en Colombia
Proyecto AMAIME
Puesta en servicio 2010
Unidades 2xFrancis 9.6 MW
Potencia instalada 20 MW
Largo conducción en presión 4.8 km
Sobrepresión máxima 25%
Solución Válvula Alivio Presiones
Comentarios:
- Proyecto original sobre la base de turbinas Pelton
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Sistemas de Disipación
Ejemplos en Colombia
Proyecto PROVIDENCIA III
Puesta en servicio 2013
Unidades 2xFrancis 5.7 MW
Potencia instalada 11 MW
Largo conducción en presión 3.4 km
Sobrepresión máxima 30%
Solución Válvula Alivio Presiones
+ volante inercia
Comentarios:
- Proyecto debe trabajar también en red aislada
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Ejemplos en Colombia
Proyecto LUZMA I / LUZMA II
Puesta en servicio 2017
Unidades 2x (2xPelton 11.3 MW)
Potencia instalada 45 MW
Largo conducción en presión 3.1 km / 1.4 km
Sobrepresión máxima 15%
Solución Válvula Multi Chorro
Comentarios:
- Proyecto debe permitir la operación de dos centrales
en cascada
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- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
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Sistemas de Disipación
- Comprendiendo cuándo es necesario
- Descubriendo posibles soluciones
- Resaltando ejemplos en Colombia
- Presentación de ejemplos en el mundo
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Sistemas de Disipación
Ejemplos en el mundo
Proyecto BOTELLO (México)
Puesta en servicio 2011
Unidades 1xFrancis 9.3 MW
Potencia instalada 9.3 MW
Largo conducción en presión 1.7 km
Sobrepresión máxima 15%
Solución Válvula Alivio
Presiones
Comentario:
- Proyecto de reemplazo de antigua unidad Pelton
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Sistemas de Disipación
Ejemplos en el mundo
Proyecto PLATANAL (México) ZUMPIMITO (México)
Puesta en servicio 2011 2012
Unidades 1xFrancis 7.2 MW 1x Francis 6.2 MW
Potencia instalada 7.2 MW 6.2 MW
Largo conducción en presión 1.0 km 0.1 km
Sobrepresión máxima 15% 15%
Solución Válvula Alivio Presiones Válvula Alivio Presiones
Comentario:
- Proyectos de reemplazo de antigua unidad Pelton
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Sistemas de Disipación
Ejemplos en el mundo
Proyecto STAVE (Canadá)
Puesta en servicio 2013
Unidades 3x Francis 11 MW
1x Francis 5 MW
Potencia instalada 38 MW
Solución Ramping Parcial a
través de las turbinas
Comentarios:
- Regulación de caudal de 60-0% para mantenimiento
del nivel de aguas del río
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Sistemas de Disipación
Ejemplos en el mundo
Proyecto FORREST KERR (Canadá)
Puesta en servicio 2013
Unidades 9x Francis 22 MW
Potencia instalada 198 MW
Solución Ramping Parcial a través
de las turbinas
Comentarios:
- Regulación de caudal de 60-0% para mantenimiento
del nivel de aguas del río
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Sistemas de Disipación
Ejemplos en el mundo
Proyecto LONG LAKE (Canadá)
Puesta en servicio 2013
Unidades 2x Pelton 20 MW
Potencia instalada 40 MW
Solución disipación mediante
chorro deflectado
Comentario:
- Disipación mediante un inyector, para
mantener un caudal mínimo hacia el río
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Ejemplos en el mundo
Proyecto ASHLU (Canadá)
Puesta en servicio 2008
Unidades 3x Francis 20 MW
Potencia instalada 60 MW
Solución Ramping Total mediante
válvulas multi chorro
Comentarios:
- Regulación de caudal de 60-0% para
mantenimiento del nivel de aguas del río
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Ejemplos en el mundo
Ginebra Ashlu
Presión 16 bars 21.5 bars
Caudal 0.5 m3/s 29 m3/s
Potencia 1 MW 60 MW
Velocidad 200 m/s 60 m/s