CENTRAL-HIDROELÉCTRICA-MACHUPICCHU-II-1.docx

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS Facultad De Ingeniería y Arquitectura CARRERA PROFESIONAL DE: INGENIERIA CIVIL

INFORME TECNICO ACERCA DE LA VISITA A LA CENTRAL HIDROELECTRICA DE MACHUPICCHU-EGENSA

ASIGNATURA

: MECANICADE FLUIDOSI

DOCENTE

: Ing. RODOLFO ODILIO PRETEL CASTILLO

ALUMNOS

: OROCHELAUCATAWILLIAM

CODIGO

: 2009187379

Cusco-Perú

2017

INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE FLUIDOS I

CENTRAL HIDROELÉCTRICA MACHUPICCHU II

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS 1

INGENIERIA CIVIL


RESUMEN: La Central Hidroeléctrica de Machupicchu y la Represa, ubicadas en los kilómetros122 y 107 de la línea férrea Cusco–Central Hidroeléctrica Machupicchu respectivamente, del Distrito de Machupicchu de la Provincia de Urubamba, Departamento del Cusco, Perú.

En la actualidad, la Central Hidroeléctrica Machupicchu opera como central de base, en régimen continuo y de manera ininterrumpida desde su puesta en servicio, aprovechando el recurso hídrico de la cuenca del Vilcanota, y garantizando así el suministro a sus clientes de diferentes latitudes del país, además que puede aportar sus excedentes al Sistema Eléctrico Nacional mediante las Líneas de Transmisión de Red Eléctrica del Perú–REP.

Para garantizar el servicio en temporadas de estiaje, EGEMSA cuenta con la represa de Sibinacocha, cuya capacidad de almacenamiento es de 100 millones de metros cúbicos (MMC).

EGEMSA, como parte del Sistema Interconectado Nacional, realiza sus operaciones conforme a lo establecido en la Ley de Concesiones Eléctricas, y entiempo real, de acuerdo a las solicitaciones del COES SINAC, cumpliendo las normas aplicables a las actividades del sector eléctrico establecidas por el MEM y supervisadas por OSINERGMIN.

Ahora EGEMSA estando en la ejecución de la segunda etapa de la CentralHidroel éctrica Muchupicchu con lo que aportara a la demanda de energía en el SEIN y el Sector Sur del País, contando esta nueva etapa con una Subestación Elevadora de Tensión tipo GIS (Subestaciones aisladas en Gas - SF6).


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ANTECEDENTES La primera central en el aprovechamiento hidroeléctrico Machupicchu se puso en servicio el año 1963, con un grupo Francis de 20 MW, el segundo grupo se instaló en 1965. Posteriormente se construyó la segunda etapa, con 3 grupos Pelton de 22.4 MW, que se terminó de instalar el año 1985. El 27 de Febrero de 1998 ocurrió un alud por la quebrada Aobamba que inundó las dos cavernas de la Central y las obras de superficie: patio de llaves y edificio de montaje y mando de la central, quedando la central destruida. Luego del desastre EGEMSA inició las labores de reconstrucción y rehabilitación de la primera etapa, que culminó en julio 2001 con la puesta en operación 3 grupos de 30 MW cada uno, haciendo un total de 90 MW. (en adelante Machupichu I). El caudal de diseño es de 30 m3/s. Posteriormente se inició la segunda etapa de rehabilitación, cuya ejecución de obras fue licitada el año 2008, que comprende la instalación de una unidad tipo Francis de 102 MW, y los enlaces de conexión a las barras de 138 kV de Machupicchu I y a la línea

Machupicchu-Suriray

(138

kV)

que

forma

parte

del

proyecto

LT

MachupicchuSuriray-Abancay-Cotaruse. La construcción de esta segunda etapa, en adelante Machupicchu II, está en su fase final y se ha programado su puesta en servicio para los próximos meses. En el presente informe se exponen los resultados del Estudio de Operatividad (EO) para su aprobación por el COES.


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UBICACIÓN DEL PROYECTO La Central Hidroeléctrica Machupicchu se encuentra ubicada en la jurisdicción del distrito de Machupicchu, provincia de Urubamba, departamento del Cusco.

El proyecto aprovecha un amplio recodo que forma parte del río Vilcanota bordeando la ciudadela Inca de Machupicchu.

Las obras de toma se ubican en el km 107 de la línea férrea Cusco - Machupicchu y la Central Hidroeléctrica está ubicada en el km. 123 de la indicada línea férrea. Las coordenadas de ubicación UTM son las siguientes

Obras de toma: Este 767600 Norte 8541700 Altura 2116 m.s.n.m. Central

Hidroeléctrica: Este 764350 Norte 8542400 Altura 1800 m.s.n.m.


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CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PROYECTO La CH Machupicchu II, está conformado por un solo grupo con una turbina Francis de eje vertical de 102 MW de potencia nominal, caudal de 31 m3 /s y caída neta de 356.2 metros. La central corresponde a la segunda fase de rehabilitación de la antigua CH Machupicchu que el año 1998 fue sepultado por el deslizamiento de la quebrada de Ahobamba. La primera fase de rehabilitación entró en servicio el 2001, con 3 unidades de 30 MW (90 MW), y caudal nominal de 30 m3 /s. En la primera fase se mantuvo sin mayores modificaciones las obras de captación, túnel de aducción y cámara de carga. Pero se construyó una nueva tubería a presión, nueva casa de máquinas y ducto de descarga al rio Vilcanota.

Las obras para la segunda fase comprenden: mejoras en la captación, ampliación de los desarenadores y mejoras en el túnel de aducción, tal que permitan un caudal total de 61 m3/s. Así mismo, la rehabilitación de la tubería a presión paralela a la existente, la rehabilitación y ampliación de la antigua caverna de la casa de máquinas para la instalación del grupo generador, el transformador y la subestación de 138 kV tipo GIS. La descarga se conecta al canal de descarga de la primera fase. Aguas debajo de la descarga de Machupicchu está en construcción la CH Santa Teresa, de 100 MW, con 2 grupos de 50 MW cada uno. El caudal nominal de esta central es de 61 m3/s y captará las aguas turbinadas por las dos fases de la CH Machupicchu.

Esta

configuración

del

sistema

hidráulico

establece

una

interdependencia operativa entre las 2 fases de Machupicchu y laCH Santa Teresa. Por otra lado, como parte del Plan de Transmisión, está en construcción las líneas Machupicchu-Suriray (un circuito en 138 kV) y Suriray-Abancay-Cotaruse (dos


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circuitos en 220 kV), cuyo titular es el Consorcio Transmantaro (CTM). El primer tramo Machupicchu-Suriray permitirá conectar Machupicchu II a la SE Suriray donde se instalará un transformador 138/220 kV. De Suriray a Cotaruse se instalarán 2 circuitos en 220 kV con capacidad de 300 MVA/circuito. En uno de los circuitos se efectuará la derivación a la SE Abancay y su transformación a 138 kV para su conexión a la línea Cachimayo Abancay. En las barras de 220 kV de la SE Suriray se conectará la CH Santa Teresa. El diagrama unifilar del sistema completo, se aprecia en la siguiente lámina.

El proyecto Machupicchu II comprende el transformador elevador 13.8/138 kV de 120 MVA (banco de 3 transformadores monofásicos de 40 MVA cada uno) en conexión YNd7 con neutro a tierra, instalado al interior de la caverna), el sistema de


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celdas en 138 kV del tipo encapsulado aislado con SF6 (GIS), también instalado al interior de la caverna. El sistema GIS consiste de 1 bahía de entrada del transformador y dos bahías de salida de los cables de 138 kV. Un cable se conecta a una SE en superficie (70RLB) que a su vez se conectara a la celda de la línea Machupicchu-Suriray. El otro se conecta con la SE Machupicchu I, 138 kV, mediante la ampliación de dicha Subestación con una celda de llegada (60RLB). La conexión del grupo generador con el transformador se efectuará mediante un interruptor de 13.8 kV. El equipo de sincronización actúa sobre este interruptor por lo que las maniobras de conexión del grupo al SEIN se efectuará mediante este equipo. En el diagrama siguiente se aprecia las componentes del proyecto Machupicchu II.


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DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES CH Machupicchu II Consiste de una (1) turbina Francis de eje vertical directamente acoplada al generador, con las características básicas siguientes: Altura neta nominal: 356.18 m Caudal nominal: 31.0 m³/s Caudal mínimo de operación: 12.40 m³/s Velocidad de rotación: 450 rpm Potencia al eje: 101.35 MW El generador eléctrico es del tipo síncrono, polos salientes, tipo cerrado, eje vertical, con el neutro puesto a tierra a través de un transformador de distribución. Las características nominales, son las siguientes: Potencia nominal aparente: 120 MVA Factor de potencia: 0.85 Tensión nominal: 13.8kV Variación tensión: +/- 5% Frecuencia nominal: 60Hz Velocidad de rotación: 450rpm Clase de aislamiento: F (estator y rotor) Tipo de refrigeración: Sistema cerrado de aire, enfriado en los intercambiadores de calor del tipo agua-aire.


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Descripción General del Sistema de Control El sistema de control y supervisión digital es del tipo distribuido física y funcionalmente, de arquitectura abierta, de fabricación basada en las más recientes tecnologías de punta. El sistema está basado en una red de control Ethernet de 100 Mbps redundante en fibra óptica equipado con switchs industriales de alto rendimiento mediante el cual se conectan los servidores, estaciones de trabajo y los controladores de proceso. La sincronización de tiempo para registro de eventos es de 1 ms, el reloj GPS está conectado directamente en la red y mediante esta se sincronizara los equipos de control y SCADA (servidores y estaciones). El sistema está soportado por 2 servidores SCADA redundantes para el tratamiento de información en tiempo real y un servidor de base de datos HIS, estos equipos están instalados en la Sala de equipos de control en la Caverna de transformadores de potencia. Para el control remoto se dispone con 03 nuevas estaciones de operador distribuidos en la Sala de Operador C.H.M, Sala Mandos Represa km 107 y el Centro de Control de Cusco, este último equipo se conecta a la red de control a través de la red de fibra óptica existente. Para la transmisión de datos al COES Nacional el sistema estántegrado i al gateway del sistema Microscada existente, esta conexión se realiza mediante un equipo Fieldserver que actúa como conversor de protocolos. El equipamiento para la supervisión y automatización está basado en controladores de proceso industriales conectados a la red de control e instalados de la siguiente manera:


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


En la caverna del Grupo Francis se ha instalado un controlador de proceso redundante que realizara las secuencias de automatización y control del grupo.



En la caverna de transformadores de potencia se ha instalado un controlador de proceso para la supervisión y control de todo el equipamiento de servicios auxiliares de Machupicchu II.



En la caverna de transformadores de potencia se ha instalado un controlador de proceso para la supervisión y control de todo el equipamiento relacionado a las celdas de interconexión de las barras en 138 kV de Machupicchu I y Machupicchu II así como la interconexión a la subestación de la línea Machupicchu-Suriray.



En la Cámara de Carga se tiene un controlador de proceso para la supervisión y control del equipamiento de Machupicchu II, conectado a la red de control a través de un enlace en fibra óptica.



En la Represa, Km 107, se ha instalado un nuevo controlador de procesos que integrara todo el equipamiento referido a la Machupicchu II, así mismo se ha retirado el autómata existente y todo el equipamiento existente se ha transferido al nuevo controlador de tal manera que el sistema global de Machupicchu II realizará la supervisión y control completo de las instalaciones de Represa km.107.

El sistema de control de la C H Machupicchu está diseñado para que pueda ser operado en forma remota desde el Centro de Control de EGEMSA en Cusco para lo cual se cuenta con todas las aplicaciones y funciones de hardware y software necesarios.


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ETAPAS DE PUESTA EN SERVICIO Debido al desfase en la puesta en operación de la línea Machupicchu-Cotaruse, se ha programado la operación de la CH Machupicchu II en dos etapas:

Etapa 1: Anterior a la puesta en servicio de la línea Machupicchu-Cotaruse. La CH Machupicchu II se conecta a las barras 138 kV de Machupicchu I. CH Santa Teresa también se conecta a dicha barra mediante la conexión provisional. El periodo de operación previsto es desde el mes de diciembre 2014 hasta marzo 2015 (depende de la entrada de la línea Macupicchu-Cotaruse). La prioridad de despacho, según el acuerdo suscrito entre EGEMSA y Luz del Sur será: 1ro. Machupicchu II 2do Machupicchu I 3ro Santa Teresa

Etapa 2 (final): Operación del sistema completo con la línea MachupicchuSuriray-Cotaruse. Se desactiva la conexión provisional de CH Santa Teresa. Las 3 centrales pueden operar al 100% Para el estudio se ha considerado la conexión de Machupichu II al SEIN para finales del 2104, según el esquema de la Etapa 1 descrita anteriormente, hasta la entrada de la línea Machupicchu-Cotaruse, prevista para fines de marzo 2015. El periodo indicado corresponde a la estación de lluvias (meses de avenida 2015), sin embargo, en previsión de un posible retraso en la línea, se estudia las condiciones de avenida y estiaje del año 2015 para máxima, media y mínima demanda.


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El presente Estudio de Operatividad comprende la etapa 1, sin embargo, a efectos de evaluar el comportamiento de la CH Machupicchu II en la etapa 2 (configuración final), los estudios de estado estacionario (Flujo de Potencia y Cortocircuito), comprenden también las condiciones de avenida y estiaje, máxima , media y mínima demanda del 2015 con el proyecto completo de la línea Machupicchu-Cotaruse.

ANEXO 1

Foto 1: Tubería forzada


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Foto 2: Sala de maquinas

Foto 3: Tubería de alta presión.


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Foto 4: Turbinas Pelton

Foto 5: Casa de máquinas. UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS 14

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