Visita Tecnica Central Illuchi

8/10/2019 Visita Tecnica Central Illuchi

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TEMA:

Visita Tcnica a las Centrales Hidroelctricas Illuchi I y II

OBJETIVO GENERAL:

Visitar las centrales hidroelctricas Illuchi I y II con la finalidad deconocer como producen la generacin, los efectos que ocurren en esteproceso de transformacin de energa mecnica a energa elctrica,mediante el aprovechamiento de recursos hdricos, por medio de laobservacin de todos los elementos que componen la estructura de unacentral hidroelctrica para complementacin de los estudios yaadquiridos dentro de clases.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Comprender de una mejor manera el funcionamiento y el estudio decada una de las partes que componen una central hidroelctrica.

Analizar y verificar las conexiones de cada uno de los elementos quecomponen la central, sus protecciones, casa de mquinas etc., hastallegar a la transformacin y distribucin de la energa obtenida.

Conocer el mtodo que se emplea para la distribucin y trasportacin dela energa obtenida mediante la generacin, para saber su corriente y

voltajes nominales que puede alcanzar la central antes de ser llevada auna subestacin para la distribucin a cada uno de los usuarios.

MARCO TEORICO:

CENTRAL HIDROELECTRICA ILLUCHI I


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La central hidroelctrica Illuchi I, fue construida en el ao 1951, tiene ya msde 60 aos de operacin en forma continua, por lo tanto ha terminado su vidatil tcnica pero sigue operando gracias a un ptimo mantenimiento preventivoy correctivo de sus generadoras.

La central hidroelctrica Iluchi I, es una central hidrulica, compuesta de cuatroturbinas marca Bell, tipo Pelton, que accionan cuatro generadores marca BBCque funcionan a un voltaje de 2400 voltios. La potencia total instalada es de5244 kVA, distribuida en dos grupos de 872 kVA de 1200 rpm y dos de 1750kVA de 900 rpm.

Las tuberas de presin de la central Illuchi 1 tienen una altura bruta de 310 m,una longitud de 1150 m y 558 mm de dimetro, y los siguientes espesorespromedios:

Grupo 12 4,40 - 4,42 mm

12,0 mm a la entrada de casa de mquinas y codos.

Grupo 3 4,955,02 mm

11,0 mm a la entrada de casa de mquinas y codos.

Grupo 4 7,057,18 mm

10 mm en el codo de entrada a la casa de mquinas.

La subestacin de elevacin est formada por tres transformadores de 23/2.4kV, 1750 kVA, que trabajan en paralelo y se interconectan al sistema deELEPCO, mediante una lnea trifsica de 23 kV hasta la S/E El Calvario.


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Estn constituidas por los grupos Turbina Generador; estn instalados 2grupos de 862 KVA, 2 grupos de 1750 KVA con una potencia firme de 4200KW ubicada en el sector de Pusuchisi cuyas caractersticas son:

Marca Teodoro Bellao 1.951 Turbinas Pelton de eje horizontal Cada neta 290 mts. Caudal: Grupos de 872 KVA305 lts/seg. Grupos de 1750 KVA600 lts/seg. Regulador de velocidad 100/225 Kg. Tubera metlica de presin de 1200 mts y 558 mm de dimetro. Ao de fabricacin 1950.

La turbina es el alma de una central hidroelctrica y dependiendo de la turbinaque se use es la cantidad de electricidad que se produzca.

La turbina PELTON debe su nombre al ingeniero norteamericano Lester AllenPelton (1.829-1.908). En 1.880 patent una turbina con palas perifricas demuy particular diseo, de tal manera que el chorro proveniente de la tuberagolpea el centro de cada pala o cuchara con el fin de aprovechar al mximo elempuje del agua.

A las cucharas y palas se les nombran LABES. El labe tiene la forma dedoble cuchara, con una arista diametral sobre la que incide el aguaproducindose una desviacin simtrica en direccin axial, buscando unequilibrio dinmico de la mquina en esa direccin.

En este tipo de turbinas Pelton se facilita la colocacin del sistema dealimentacin en un plano horizontal, lo que permite aumentar el nmero de

chorros por rueda (4 a 6); con esto se puede incrementar el caudal y tener


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mayor potencia por unidad. Se acorta la longitud del eje turbina- generador; seamenguan las excavaciones; se puede disminuir el dimetro de rueda yaumentar la velocidad de giro, se reduce en fin el peso de la turbina por unidadde potencia.

En esta disposicin solo se pueden instalar turbinas de uno o dos chorros comomximo, debido a la complicada instalacin y mantenimiento de los inyectores.

Un generador consta, en su forma ms simple de: Una espira que gira impulsada por algn medio externo. Un campo magntico uniforme, creado por un imn, en el seno del cual

gira la espira anterior.A medida que la espira gira, el flujo magntico a travs de ella cambia con eltiempo, inducindose una fuerza electromotriz, y si existe un circuito externo,

circular una corriente elctrica. Para que un generador funcione, hace faltauna fuente externa de energa (hidrulica, trmica, nuclear, etc.) que haga quela bobina gire con una frecuencia deseada. El estator: Armadura metlica, que permanece en reposo, cubierta en su

interior por unos hilos de cobre, que forman diversos circuitos. El rotor: Est en el interior del estator y gira accionado por la turbina.

Est formado en su parte interior por un eje, y en su parte ms externapor unos circuitos, que se transforman en electroimanes cuando se lesaplica una pequea cantidad de corriente.

Cuando el rotor gira a gran velocidad, debido a la energa mecnica aplicadaen las turbinas, se produce unas corrientes en los hilos de cobre del interior delestator. Estas corrientes proporcionan al generador la denominada fuerzaelectromotriz, capaz de producir energa elctrica a cualquier sistemaconectado a l.Todas las centrales elctricas constan de un sistema de "turbina-generador"cuyo funcionamiento bsico es, en todas ellas, muy parecido, variando deunas a otras la forma en que se acciona la turbina, o sea, dicho de otro modoen que fuente de energa primaria se utiliza, para convertir la energacontenida en ella en energa elctrica.


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Teniendo la Central Illuchi 1 los siguientes generadores.Generador 1 y 2: Pot. 872 KVA; cos 0,8; con una excitacin de 35 V, 235Amp, RPM 1200-2200.

Generador 3 y 4: Pot. 1750 KVA; cos 0,8; con una exitacin de 58 V, 224

Amp, RPM 900-1620.

CASA DE MAQUINAS Y CONEXIONES ELECTRICAS:Los tableros integrados de control y potencia de 2400 voltios de todos losgrupos, son muy antiguos, con elementos de control e instrumentacin queestn operativos, pero que en caso de dao, se har muy difcil su reemplazo,por ser muy difcil encontrarlos por su obsolescencia en las fbricas de origen,se muestra el diagrama del tablero de control de la central Illuchi 1 para cadagrupo generador, en donde se encuentra el selector para la apertura o cierre

del disyuntor, conmutador de voltaje, ampermetro para cada fase, medidor deenerga, cosfmetro y los diferentes rels para la proteccin del generador.


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Cada tablero para el respectivo grupo generador, est dividido en tres partesque fundamentalmente son:

Llegada: donde se reciben las seales para medicin y proteccin de losgeneradores.

Salida: donde se tiene un voltmetro, para medir el voltaje a la salida de la

subestacin, se tiene tambin el conmutador para activar o desactivar eldisyuntor.

Excitacin: aqu se tiene un voltmetro y ampermetro para controlar el voltaje

y corriente respectivamente en la excitacin del generador, tambin existe unsincronoscopio diferencial.

ELEMENTOS ENCONTRADOS EN LOS TABLEROS DE CONTROL


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SUBESTACIN DE LA CENTRAL ILLUCHI I

La central cuenta con su respectiva subestacin que est ubicada junto a lacasa de mquinas. La subestacin Illuchi 1 dispone de tres transformadorescon su equipo de proteccin y seccionamiento, luego distribuye su energa

hacia la subestacin ElCalvario mediante una lnea de transmisin a un nivel de voltaje de 22 kV. Losequipos de la subestacin como son transformadores, seccionadores, estnindicados de igual manera indicados

Transformador Principal: Conexin TrianguloEstrella


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AQU SE NUESTRA EL DIAGRANA UNIFILRR DE LA CENTRAL

En este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de lquido"aguas arriba" de las turbinas mediante la construccin de una o ms presasque forman lagos artificiales.

El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Delvolumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las

turbinas.


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Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general unainversin de capital mayor que las de pasada, pero en la mayora de los casospermiten usar toda la energa posible y producir kilovatios-hora ms baratos.

La Central Illuchi 1 presenta estas caractersticas, ya que consta con su

embalse, del cual el agua es llevada a la casa de mquinas por medio de unatubera, para all mover las turbinas, y producir la energa elctrica.

De acuerdo a la clasificacin que se suele usar en nuestro pas se puedeindicar que la central Illuchi 1 es una central en cascada, ya que forma partede un grupo de centrales que aprovechan el agua de centrales aguas arriba.La central Illuchi 1 es la primera central del sistema en cascada.


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CENTRAL HIDROELECTRICA ILLUCHI II

Es una central hidroelctrica pero con diferentes caractersticas con respecto ala anterior, ya que es una central de paso. Adems esta central es ms actualcon respecto a la anterior, ya que fue construida en el ao 1984 por lo tantosus equipos tienen mayor vida til, y se encuentran funcionando de unamanera adecuada.

Esta central utiliza el agua turbinada que sale de la Central Illuchi 1 paraproducir la energa elctrica; esto con el fin de aprovechar la energa potencial

del agua.

En esta central de Illuchi II consta de 2 generadoras con las siguientescaractersticas:

Generador 1: Pot. 3250 KVA; cos 0,8; con una excitacin de 80 V, 345 Amp,RPM 720-1274.


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Generador 2: Pot. 3250 KVA; cos 0,8; con una excitacin de 80 V, 245Amp, RPM 1200-2200.

Interruptor, equipo de maniobra, estructuras, conductores, aisladores de la

subestacin 13,8 kV (F.E..=1), se encuentran en ptimo estado.

La lnea de transmisin hacia la subestacin el Calvario se encuentra muy bien,por lo tanto no requiere ningn tipo de modificacin.

EQUIPOS Y TUBERAS

Las unidades de esta central se encuentran operativas, con condiciones defuncionamiento dentro de los parmetros normales, en lo relacionado avibraciones y temperaturas de cojinetes; no presentan fugas de aceite en elregulador ni existen ruidos extraos durante su funcionamiento.

Para esta central como es ms moderna ya no existe un ruido exceptivo comoen la central Illuchi I con mejoramiento y tecnologa ms avanzada.

TUBERAS

Las tuberas de presin de la Central Illuchi 2 tienen una longitud de 1723 m y558 mm de dimetro, tienen los siguientes espesores promedios: 16

Grupo 1: 11,3811,97 mm

12,0 mm a la entrada de casa de mquinas


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14,9 mm de bifurcacin

Grupo 2: 8,058,23 mm

12,00 mm a la entrada de casa de mquinas y codo

PARTE ELCTRICA

De manera similar que la central Illuchi 1, para considerar el estado de losequipos se ha empleado el factor de estado, ya que permite realizar unanlisis de los equipos considerado la vida til de los mismos y que tan amenudo estn operando.

La instrumentacin y los rels de proteccin son fabricados por ABB, muyantiguos, de tipo electromecnico, y no se encuentran disponibles en elmercado.


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El mando del regulador de velocidad, limitador de apertura y el regulador devoltaje de las unidades es motorizado desde los tableros de control.

Los interruptores de unidad de 2400 V, son del tipo Metalclad, pero sus daosen la parte mecnica han ocasionado la indisponibilidad de motores de cargade los resortes, por lo que est operacin debe hacerlo el operador en formamanual con manivela.

Esta central genera a un voltaje de 2400 V, que alimenta un transformador de

elevacin de 2400/13800 V, para transmitir energa a travs de un interruptorde salida.


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En esta central tambin encontramos una casa de mquinas que permite tenerel control de toda la subestacin y conocer los datos que producen lasgeneradoras as como alarmas para prevenir alguna falla y daos dados dentrode la central.

TABLEROS DE CONTROL DE ILLUCHI II

Aqu la descripcin de todos los elementos existe dentro del tablero decontrol

1.- Disyuntor para el grupo generador 1.

2.- Disyuntor para el grupo generador 2.

3.- Punto neutro para el generador 1.


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4.- Punto neutro para el generador 2.

5.- Medidores analgicos para las diferentes magnitudes elctricas queintervienen en los generadores.

6.- Panel indicador de alarmas.7.- Selector de cuatro posiciones para realizar la medida de voltaje entre fase yfase en el panel de salida.

8.- Medidores en el panel de salida.

9.- Sincronoscopio.

10.- Selector para la regulacin de voltaje de campo, que puede ser manual oautomtica (para los dos grupos)

11.- Limitador de apertura de las vlvulas

12.- Rels electromecnicos de proteccin para los generadores.

13.- Diagrama unifilar para el grupo generador correspondiente.

14.- Diagrama unifilar de la subestacin.

15.- Rel de proteccin diferencial para el transformador.

16.- Panel de alarmas para la subestacin.

Adems consta de unas alarmas para la posicin del transformador y cada unode los elementos se los indica a continuacin describiendo como son y lofundamental dentro una central hidroelctrica.


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Alarma # 2

Tablero de alarma salida del transformador

Leyenda para disposicin de tablero de control y medida


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SUBESTACIN Y LNEA DE TRANSMISIN

Esta subestacin presenta un esquema de barra simple, en el que se tienesimplemente el transformador trifsico 6500 kVA en aceite de 2,4/13,8 kV, un

disyuntor en aceite, los TP y TC para las seales de medicin y proteccin. Eldiagrama unifilar presenta la siguiente configuracin:


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La subestacin y la lnea de transmisin que se conecta a la Subestacin ElCalvario

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA CENTRAL ILLUCHI 2

El funcionamiento de esta central es el mismo que el de la central Illuchi1, yaque cuenta con la misma constitucin, el mismo tipo de turbinas (pero msmodernas), el mismo tipo de tubera de presin, pero vale indicar que la CentralIlluchi 2 aprovecha el agua turbinada que proviene de la Central Illuchi 1 paragenerar la energa elctrica a travs de canal de tuberas.


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Adiconal ha esto se encuentran una un cuarto de serviios auxiliares paraluminarias y otros elementos que se necesitan para el funcionamiento dentrode la central.


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ANALISIS DE LA VISITA:

Las centrales hidroelctricas Illichi 1 y 2 son creadas con la necesidad degenerar energa elctrica mediante el aprovechamiento del recurso hdricoexistente en la provincia de Cotopaxi fue una de las tres primeras centrales

construidas en la provincia ya que se aprovecha la existencia de ojos de agua ylagunas existentes en la zona para ser transportado por la construccin de untnel perforado tipo bal con dimensiones 1.85m de altura por 1.5m y unalongitud de 340m y 260m y otra longitud de 600m para llegar a tener un caudalde 200 litros por segundo para obtener una generacin de 8.059200 kw-h quegebera las centrales tanto Illuchi 1 y 2 mensualmente, la central Illuchi I genera5.244 kw mientras que Illuchi II genera 6.500 kw despus de cumplir latransportacin de agua por el tnel llega a un tanque de presin ubica en Illuchi1 a una altura de 3700msm con un almacenamiento de 300 metros cbicos yaembalsado esto permite el acceso a tres tuberas construidas de 1200m quebajan a las turbinas para generar el proceso de conversin de energa cintica

a energa mecnica para por medio de la cada de agua con gran presinmover las turbinas Paltn de doble cuchara para generar el movimientomecnico y por medio de las excitatrices para generar un voltaje de 2400v,entonces llegamos a las turbinas en Illuchi 1 donde vamos tener dos grupo degeneradoras en el primer grupo los Generador 1 y 2: Pot. 872 KVA; cos 0,8;con una excitacin de 35 V, 235 Amp, RPM 1200-2200 mientras que en elsegundo grupo los Generador 3 y 4: Pot. 1750 KVA; cos 0,8; con unaexitacin de 58 V, 224 Amp, RPM 900-1620 para luego llevar a los tableros decontrol donde se encuentran los aparatos de medicin de voltaje potenciaamperaje y adems consta de un interruptor principal que funciona en aceite yeste opaca el arco elctrico al momento de abrir el circuito y por ultimo llegar a

la parte de la subestacin don se encuentra un transformador elevador queeleva los voltajes de 2.400 a 22.000v con un enfriamiento con aire natural conseccionadores de porcelana y polietileno con fusibles y protecciones en aceitepara luego ser transportado por medio areo con un cable de cobre hasta llegara al subestacin el Calvario uno de los puntos a tener en cuenta es que en estasubestacin no tiene un neutro sino un cable guardia y por ende el voltaje totalse define al dividir para raz de tres y otra punto a tener es que se implanto unsistemas de enfriamiento mediante agua que se lo invento criollamente ademsde poseer una cabina de control que es monitoreado por un operario y ademsque la central ya cumpli su vida til por lo que se realizan mantenimientos msseguidamente en todas las generadoras para que sigan dando un ptimotrabajo y en sus armarios poseen rels que dan una proteccin a todos loselementos al momento de sufrir subidas de voltaje o de amperaje dando alertasalgn falla existente.

Illuchi 2 es una central hidroelctrica mucho ms moderna cumple el mismofuncionamiento que en la central Illuchi 1 ya que el agua que sale de Illuchi 1 esllevada igual por medio de tuberas hasta Illuchi 2 para cumplir el mismomecanismo, mediante el almacenamiento baja por dos tuberas hasta llegar alas turbinas y generar energa electrica en el Generador 1: Pot. 3250 KVA;cos 0,8; con una excitacin de 80 V, 345 Amp, RPM 720-1274 mientras

tanto que en el Generador 2: Pot. 3250 KVA; cos 0,8; con una excitacin de80 V, 345 Amp, RPM 720-1274 esta central posee equipos de medicin mas


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modernos y un disyuntos principal que funciona con el mecanismo de vacopara extinguir el arco elctrico adems de una serie de alarmas que dan avisosde fallas y sobrecargas que existan en la central adems poseen reguladoresde velocidad para cuando existe un alto voltaje estos cierren el caudal y no seproduzcan daos lo mismo ocurre cuando hay bajo voltaje este incrementa el

caudal y da ms fuerza a las turbina para complementar el voltaje que serequiere luego llega a ala subestacin den igual existe un transformadorelevador que tiene rangos de volteje de 2.400 hasta 13.800 con un amperajede 6500KVA tambin poseen los transformadores de medicin de Tc y Tp paraobservar los distintos niveles de voltaje amperaje potencia y estos son msexactos al momento de la medicin para luego ser trasladados a la subestacinel calvario tambin poseen un cuarto de servicios auxiliares para luminarias yotros elementos que se requieren el funcionamiento dentro de la centralhidroelctrica.

SISTEMA DE OBSERVACION:

Uno de los inconvenientes en la central Illuchi 1 es el ruido excesivo queproducen las generadoras por ya haber cumplido su vida til adems que lafalta de recursos econmicos no prestan para cambiar las generadoras y con elmedio que vivimos no damos uso a los recursos que poseen los gobiernos parainvertir en pequeas centrales sino que tratan de crear grandes proyectos parabeneficios polticos, otro problema es la de no haber provedo un calentamientoen los generadores y aplicar mecanismos de refrigeracin que son criollos perosirven para suplir los problemas que generan las maquinas adems de nomodernizar los equipos de medida para tener mediciones exactas.Otro problema que observe es la de que en la subestacin no poseen unabuena proteccin algunos equipos adems que al estar adoquinado la basodonde se asienta la central es un peligro porque se acumula el agua y lo idealsera tener un suelo con lastre para absorber humedad.En Illuchi 2 el beneficio de contar ya con mquinas ms nuevas el ruido esmenos peligroso y los equipos son ms exactos.Otro problema es que en algunos armarios no han sido conectados todos loselementos que vienen en ellos sin saber por qu o que falla hubo para no serconectados

CONCLUSIONES

Una CENTRAL HGIDROELECTRICA es un conjunto de mquinas,aparatos y circuitos, que tienen la funcin de generar energa elctrica,permitiendo el control del flujo de energa, brindando seguridad para elsistema elctrico y para los mismos equipos y para el personal deoperacin y mantenimiento mediante el cuarto de mquinas donde nospuede indicar alguna anomala en el sistema elctrico.

La simbologa y nomenclatura que se encuentra en la casa de controlayudan a la pronta interpretacin del diagrama elctrico de laconformacin de la central hidroelctrica Illuchi I y II en los cuales serepresenta en forma simblicamente el equipo mayor en un solo hilo

(diagrama unifilar).


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Dentro de las centrales de Illuchi se da manteamientos preventivos ycorrectivos con mayor frecuencia porque muchos de estos generadoresya cumplieron su tiempo til pero siguen funcionando gracias a estosmantenimientos

RECOMENDACIN

Se debe tener cuidado al ingresar a cuarto de control ya queaccidentalmente se puede accionar algn dispositivo y causar problemasen la subestacin.

Todos los elementos de proteccin como los rels deben serreseteados cada vez que ocurra una falla ya que estos se quedanenclavados por seguridad del sistema.

Todas las mquinas. elementos de la central de Illuchi deben estarpuestos a un mallado a tierra para que no exista un diferencial de

potencial ya que puede daar las maquinarias de la central y tengan unmejor tiempo de vida.

BIBLIOGRAFIA

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