INFORME DE LA VISITA TÉCNICA REALIZADA A LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO” Alumno: Bazán Arrieta Alexander Víctor Lima, 03 de Julio del 2014
ÍNDICE I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X.
Presentación Objetivo de la visita Duración de la visita Lugar Historia Funcionamiento del Complejo Hidroeléctrico del Mantaro La Turbina Pelton y Esquema de la Central PLC SICAM AK 1703 ACP Recomendaciones Anexos
I.
PRESENTACIÓN El día 20 de Junio se realizó una Visita Técnica a la Central Hidroeléctrica Santiago Antúnez de Mayolo (Huancavelica), ya que en nuestra profesión es de suma importancia aprender los manejos y procesos de cómo se genera la energía eléctrica. Visita corta pero precisa, en las que pudimos observar todos los pasos de cuáles son los procesos para convertir la energía mecánica en eléctrica.
En el presente trabajo, explicaremos acerca de La Central Hidroeléctrica del Mantaro, la más grande e importante del país. Esta majestuosa Central Hidroeléctrica está ubicada en el distrito de Colcabamba, provincia de Tayacaja. Representa aproximadamente el 40% de la energía del país y alimenta al 70% de la industria nacional que está concentrada en Lima. Compuesto por las centrales hidroeléctricas Santiago Antúnez de Mayolo y Restitución.
II.
OBJETIVO DE LA VISITA - Incrementar nuestros conocimientos acerca de corriente eléctrica. - Conocer el funcionamiento de las turbinas P elton. - Acceder a información acerca de las salidas de los transformadores. - Conocer la sala de control, con el diferente software que utilizan. - Conocer el funcionamiento del Río Mantaro - Conocer el PLC SICAM AK 1703 ACP
III.
DURACIÓN DE LA VISITA La visita técnica tuvo un tiempo estimado de 8 horas de aproximadamente desde las 10 am hasta las 6 pm, observando y anotando alrededor de la Central.
IV.
UBICACIÓN El Complejo Hidroeléctrico del Mantaro está ubicado en la localidad de Campo Armiño, distrito de Colcabamba, provincia de Tayacaja, departamento de Huancavelica, a una altitud de 1840 m.s.n.m. Se encuentra a una distancia de 160km, al Sur Este de la ciudad de Huancayo y a 452km de la ciudad de Lima.
V.
HISTORIA Por la década de los cuarenta, el sabio peruano Santiago Antúnez de Mayolo, inició sus investigaciones sobre el aprovechamiento de los recursos hídricos de la zona del Pongor en la sierra central del país. En 1945, luego de intensa investigación, Antúnez de Mayolo presentó el estudio para la explotación hidroeléctrica de la llamada primera curva del río Mantaro, en la provincia de Tayacaja, Huancavelica. Construcción: El Contrato de suministro, construcción y financiamiento del Proyecto del Mantaro se firma el 1 de Setiembre de 1966, los equipos para la construcción llegaron entre Enero y Junio de 1967, con lo que se iniciaron las obras civiles. Un aspecto importante de estos trabajos, lo constituyó la construcción de nuevos caminos que permitieron transportar los materiales y equipos necesarios su mejora permitió que estos soporten el paso de material pesado requerido. Se tuvieron que construir grandes campamentos en Mantacra, Villa Azul y Campo Armiño, con el objeto de albergar a los miles de trabajadores que laboraron en la obra. Estos campamentos llegaron a albergar hasta 10,000 personas entre trabajadores y familiares.
Etapas: La primera etapa del Complejo Mantaro contempló la construcción de una represa en la Encañada de Vigapata, de donde partiría un túnel de 20 km hasta Campo de Armiño, lugar del cual una tubería de presión llevaría las aguas hasta el lugar donde se construiría una casa de máquinas para tres unidades de generación de 114 Octubre de 1973.
MW cada una. Etapa que fue inaugurada en
VI.
FUNCIONAMIENTO DEL COMPLEJO HIDROELÉCTRICO DEL MANTARO El complejo del Mantaro se clasifica como una Central Hidroeléctrica de agua embalsada, donde se realizan la captación a un nivel máximo de 2695 m.s.n.m., los caudales captados son del orden de 100 m3/s para máxima generación; está constituida por dos Centrales Hidroeléctricas de alta presión en cascada, la primera es la Central Hidroeléctrica Santiago Antúnez de Mayolo (SAM) que aprovecha el agua embalsada del rio Mantaro y un salto bruto de 855m., tiene siete grupos de generación con turbinas PELTON, la segunda Central Hidroeléctrica es la de Restitución, que tiene tres grupos de generación también con turbinas PELTON, las cuales aprovechan las aguas turbinadas de SAM y un salto bruto de 257 m. El Complejo del Mantaro comprende las siguientes obras: 1) Represa de Tablachaca Posee una capacidad de 7 millones de metros cúbicos. Su muro de contención tiene una altura de 77 metros, y una longitud en su cresta de 180 metros. El agua aquí almacenada es transportada, por un túnel de 19.8 kilómetros, hasta la central Santiago Antúnez de Mayolo, donde, al caer (entubada) desde 748 metros de altura genera la fuerza que mueve las turbinas de dicha central. Esta represa cuenta con un desarenador, tipo BIERI, este se encuentra sumergido dentro del embalse y tiene una alta eficiencia para partículas mayores de 0.2mm. 2) Obras de Captación La toma se encuentra sumergida al final de desarenador; el ingreso del agua hacia la galería de conducción, se realiza por medio de cuatro canales con sus respectivas rejillas que cuentan con un adecuado medio mecánico de limpieza, esta se realiza con un rastrillo ó raedera, cada canal de ingreso cuenta con sus respectivas ataguías, posteriormente a este sector se encuentran dos compuertas vagón accionadas por medio de pistones hidráulicos con una carrera de 4.900 mm., y válvula de frenado, después de estas compuertas se tiene un pozo de aireación y desde aquí se inicia el túnel de aducción.
3) Túnel de aducción
Tiene un diámetro de 4.8 m., tiene una longitud de 19,813 m., hasta la cámara de válvulas, entre ese tramo existen dos ventanas para purga, una cerca de la presa denominada ventana 3, y la otra cercana al pueblo de Huayros denominada ventana 4, entre esta ventana y la cámara de válvulas se encuentra la chimenea de equilibrio o pozo de oscilación. El túnel de aducción está diseñado para un caudal de 96 m3/s, al final, de este se inician tres conductos forzados en la cámara de válvulas de la ventana 5, estas tuberías finalizan en el eje de ingreso a las siete turbinas ubicadas en la cota 1840 msnm de la Central SAM; el caudal turbinado de la descarga del SAM, es canalizado por una tubería y túnel de aducción de 5.4 m de diámetro, con una longitud de 1344m hasta la central de Restitución, antes del conjunto vertical hacia la C.H. Restitución, se encuentra un “Pulmón”; cuya cota de nivel de aguas en los ensayos es de 1830,45 msnm en promedio, el cual cuenta con un vertedero; después del pulmón se inicia un conducto vertical que termina con las derivaciones hacia el eje de las turbinas ubicadas a 1573 msnm. Debido a la variación del caudal del río Mantaro entre las épocas de estiaje y de lluvias, se hace necesaria la construcción de obras de regulación con el objeto de minimizar el riesgo de escasez de agua y al mismo tiempo optimizar el uso de la capacidad instalada del complejo. Los excedentes de agua durante las épocas de lluvia pueden ser almacenados y utilizados durante los meses de estiaje, entre mayo y octubre, para aumentar el caudal del río hasta el nivel requerido de 100 m3/seg, cubriendo así los déficits de agua para la generación de energía. La Central Hidroeléctrica del Mantaro utiliza las aguas de reserva de la represa ubicada en Quichuas
(Huancavelica) para compensar la falta de líquido en el rio Mantaro, e trata de aguas de reserva que se mantienen reguladas para contingencias como la que se ha presentado.
VII.
LA TURBINA PELTON Y ESQUEMA DE LA CENTRAL Las turbinas Pelton, como turbinas de acción o impulso, están constituidas por la tubería forzada, el distribuidor y el rodete, ya que carecen tanto de caja espiral como de tubo de aspiración o descarga. Dado que son turbinas diseñadas para operar a altos valores de H, la tubería forzada suele ser bastante larga, por lo que se debe diseñar con suficiente diámetro como para que no se produzca excesiva pérdida de carga del fluido entre el embalse y el distribuidor. El distribuidor de una turbina Pelton es una tobera o inyector, como el esquematizado. La misión del inyector es aumentar la energía cinética del fluido, disminuyendo la sección de paso, para maximizar la energía de fluido aprovechada en la turbina, ya que en el rodete de este tipo de turbinas sólo se intercambia energía cinética (tanto la sección 1, de entrada al rodete, como la sección 2, de salida del rodete, están abiertas a la atmósfera). De esta manera, no hay problema para que la sección de la tubería forzada sea mayor, haciendo esta transformación a energía cinética inmediatamente antes de la entrada del fluido al rodete. Una turbina Pelton puede tener entre 1 y un máximo de 6 inyectores. Cuando tiene un solo inyector, el eje del rodete es normalmente horizontal. Cuando el número de inyectores es superior, el eje del rodete es normalmente vertical, con el alternador situado por encima. En este caso, la tubería forzada se bifurca tantas veces como número de inyectores, y cada inyector tiene su propia tubería independiente. El rodete de una turbina Pelton es una rueda con álabes en forma de cucharas o cangilones, con un diseño característico, situados en su perímetro exterior, Como se puede observar en la figura. Sobre estas cucharas es sobre las que incide el chorro del inyector, de tal forma que el choque del chorro se produce en dirección tangencial al rodete, para maximizar la potencia de propulsión (Pt). Las cucharas tienen una forma característica, donde se aprecia la sección de entrada (1) y la sección de salida (2): presentan una mella en la parte externa, son simétricas en dirección axial, y presentan una cresta central afilada. Las dimensiones de las cucharas, y su número, dependen del diámetro del chorro que incide sobre ellas (d): cuanto menor sea ese diámetro, más pequeñas serán las cucharas y mayor número de ellas se situarán en el rodete.
Tiene una potencia de 798 mega watts (MW). Emplea las aguas del río Mantaro, que, luego de ser almacenadas en la represa de Tablachaca son conducidas hasta aquí por un túnel de 19.8 kilómetros de largo y 4.8 metros de diámetro. En esta quebrada, las aguas descienden por tres tubos de 3.3 metros de diámetro, experimentando una caída neta de 748 metros, y poniendo en movimiento siete turbinas Pelton (de eje vertical y cuatro inyectores), cada una de las cuales genera 114 MW. Luego, las aguas turbinadas salen por el puentetubo de 100 metros de largo que se observa en la parte baja izquierda de las fotos y son conducidas mediante un túnel de 800 metros de largo hasta la central Restitución, que conforma la segunda etapa de este complejo hidroenergético, que suma, con el aporte de ambas, una potencia total de 1008 MW. El agua cae desde la presa hasta unas turbinas que se encuentran en su base.Al recibir la fuerza del agua las turbinas comienzan a girar. Las turbinas están conectadas a unos generadores, que al girar, producen electricidad. La electricidad viaja desde los generadores hasta unos transformadores, donde se eleva la tensión para poder transportar la electricidad hasta los centros de consumo.
VIII. PLC SICAM AK 1703 ACP
Aplicaciones -como subestación de telecontrol o unidad central. -con periféricos locales o remotos. -como nodo de datos, front-end o puerta de enlace unidad de automatización con grupos funcionales independientes. -para el panel trasero o la instalación en rack de 19 pulgadas. Comunicación Integral -Hasta 66 interfaces serie para la comunicación local y remota comunicación (serie, LAN / WAN) según IEC 61850 e IEC 60870-5-101/103/104. Numerosos-protocolos de terceros disponibles -Profibus DP redundancia escalables -Componente redundancia -La duplicación de elementos de procesamiento / comunicación Ingeniería y mantenimiento sencillos -Creación de programas de usuario para funciones de lazo abierto y control en bucle cerrado según IEC 61131-3 Orientada a objetos de ingeniería
-Consistente de almacenamiento de datos -Ingeniería, también es posible desde ubicaciones remotas Plug and play para las piezas de repuesto a través de tarjeta de memoria flash -Almacenamiento de parámetros y firmware en la ta rjeta de destello -El intercambio de módulos sin herramienta de ingeniería
IX.
RECOMENDACIONES
La tecnología no debe usarse para reemplazar el contacto humano, como canal de comunicación, sino para mejorarlo. Llevar pastillas para el soroche ya que a la mayoría de nosotros nos afectó la altura. Ir a la visita la hora acordada, ser puntuales y responsables. Finalmente, reducir la cantidad de personas asistentes a las futuras visitas. Ya que a veces no podíamos apreciar bien las instalaciones de la Central Hidroeléctrica debido a la cantidad de personas.
X.
ANEXOS
La Central Hidroeléctrica Santiago Antunez de Mayolo vista por fuera con su caída de agua (derecha) hacia el Rio Mantaro.
Esta son las líneas de transmisión que salen de la planta con ya la Energía Eléctrica y son distribuidas al interior del País.
Como ahí mismo dice “RODETE PELTON RESERVA”, en caso se
dañe alguno de los Rodetes hay uno a disposición para ser intercambiado y puesto en marcha.
Son los grandes ductos por donde pasa el agua a grandes velocidades para su luego conversión a energía eléctrica.
Como dice, es el NIVEL DE RUIDOS y NIVEL DE CAMPOS ELECTROMAGNETICOS, porque verdaderamente es ensordecedor el movimiento del agua por esas enormes tuberías.
La turbina Pelton en funcionamiento, con 21 álabes.
Sala de INTERCAMBIADORES DE CALOR
Por donde desemboca y va nuevamente el agua de regreso al Rio Mantaro
Vista de afuera de la central y notamos la tubería de 4.8 m de longitud dirigida hacia la Central
