Act. L5_Contexto Operacional Sist. Vaciado

Centrales Hidráulicas del Centro
Estudio RCM2
Sistema de Vaciado Central Curillinque
CAPÍTULO 1
CONTEXTO OPERACIONAL
1
Estudio RCM2
Sistema de Vaciado Central Curillinque
Centrales Hidráulicas del Centro
CONTEXTO OPERACIONAL
SISTEMA DE VACIADO
CENTRAL CURILLINQUE
1. ANTECEDENTES GENERALES
Las Centrales Hidráulicas del Maule, están conformadas por las Centrales Cipreses, Isla,
Curillinque, Loma Alta y Pehuenche. De estas, Cipreses e Isla son de propiedad de Endesa y
están ubicadas a 105 km al sur oriente de la ciudad de Talca, en la comuna de San Clemente,
VII Región del Maule, Chile.
Las centrales hidráulicas Curillinque, Loma Alta y Pehuenche son de propiedad de la Empresa
Eléctrica Pehuenche S.A., filial de Endesa y se ubican a 88, 85 y 65 km de la ciudad de Talca,
respectivamente. Las dos primeras se encuentran ubicadas en la comuna de San Clemente y
Pehuenche en la comuna de Colb ún.
El conjunto de las centrales hidráulicas del Maule, totalizan una potencia instalada de 865
MW y en particular, la central Curillinque, es la segunda central hidroeléctrica de la Empresa
Eléctrica Pehuenche S.A. Está ubicada en la hoya hidrográfica del río Maule y en serie hidráulica con
las centrales Isla y Loma Alta. La central Isla se encuentra aguas arriba de la central Curillinque y la
central Loma Alta aguas abajo.
Esta central tiene una potencia instalada de 88 MW e inició su operación comercia l en dicembre de
1993. Su generación anual promedio es de 590 GWh. La energía generada por esta central al igual que
el resto de las centrales hidráulicas de la hoya hidrográfica del río Maule, es entregada al Sistema
Interconectado Central (SIC).
La central Curillinque se encuentra automatizada y telecontrola, lo que permite su operación sin
personal permanente de Operación.
El desplazamiento del personal de Operación hasta central Curillinque, demorá en promedio 30
minutos.
2. CONTEXTO OPERACIONAL DE CENTRAL CURILLINQUE.
La central Curillinque aprovecha los recursos hídricos económicamente explotables de la descarga de
la central Isla, consistentes en un caudal medio anual de 68,27 m3 /seg. Tiene una altura de caída de
114,29 m.c.a..
El diseño de la central Curillinque contempla un caudal máximo generable de 88 m3 /seg para entregar
una potencia de 88 MW en el nivel de 13.8 kV de tensión. La central se conecta al S.I.C. a través del
circuito N° 1 de la línea de 154 kV de tensión, entre la S/E Cipreses y la S/E Itahue. Esta línea tiene
una longitud de 115 km.
2
Centrales Hidráulicas del Centro
Estudio RCM2
Sistema de Vaciado Central Curillinque
En caso de indisponibilidad de la unidad generadora de la central Curillinque ésta dejará de aportar
energía al S.I.C. y como consecuencia de esto será penalizada en su potencia a firme. La Empresa
Eléctrica Pehuenche S.A. se hará acreedora a una multa, por ser una central de pasada, dejará de
facturar. Las desconexiones intempestivas de la Central Curillinque (trips), sin considerar los gastos en
personal y repuestos requeridos para normalizar la unidad, produce pérdidas económicas por los
conceptos de energía y de potencia firme.
1° Pérdidas por Energía No Aprovechada
Costo = E.N.A. (MWh) * Costo Marginal (US$/MW)
Respecto al Costo Marginal cabe señalar lo siguiente:
- Si se está en época de sequía éste fácilmente puede llegar a 100 mills (1US$/1000)
- Si hay exceso de lluvias este tiende a 0 mills.
- El valor promedio para un año normal es en torno a 25 mills.
La salida de servicio de la unidad de Curillinque durante una hora en un año normal producirá la
siguiente pérdida:
90 MW * 1 h * 25 (US$/MWh) = 2.250 (US$)
2° Pérdida por Potencia Firme
- El precio de la potencia firme se determina semestralmente (en abril y octubre de cada año) y
depende del nivel de tensión de la barra del SIC donde se inyecta la energía de la unidad generadora.
Para el caso de Curillinque le corresponde la S/E de 154 KV Itahue [estos precios son del orden de $
4.000 (Kw/mes) o US$ 7,2 (kw/mes)].
- El período de control de la potencia firme está comprendido entre las 18:00 y las 23:00 hrs, de lunes a
viernes, entre el 1de mayo y el 30 de septiembre de cada año.
La potencia firme que le corresponde a una Central depende entre otras cosas de:
- La demanda máxima del SIC en el período de Control del semestre anterior.
- Del factor de indisponibilidad de la unidad.
- De la potencia máxima de la unidad.
- De la eventual entrada en servicio de una nueva central generadora.
- El año hidrológico más seco de los últimos 40 años. (este es el parámetro de mayor relevancia).
Respecto a la potencia firme el efecto de 1 hr de falla durante el período de punta puede ser menos a 1
MW.
Por otro lado, si fallan varias unidades ese mismo día el efecto puede ser despreciable.
El castigo por concepto de potencia firme se arrastra durante 10 años.
3
Centrales Hidráulicas del Centro
Estudio RCM2
Sistema de Vaciado Central Curillinque
Las centrales hidráulicas del Maule al igual que el resto de las centrales de Endesa Chile, están
certificadas bajo las normas ISO 14001, OHSAS 18001.
La central Curillinque posee un único generador de 88 MW y sus instalaciones están compuestas por
obra de toma, barrera móvil, canal de aducción, túnel en presión, tubería en presión, válvula de
protección de la turbina tipo mariposa, turbina, generador, transformador, sistema de excitación,
sistema de drenaje, sistema de vaciado, sistema de refrigeración, sistema de regulación de voltaje y
velocidad, etc.
La obra de toma se ubica en el canal de evacuación de la central Isla que permite regular el paso de las
aguas que utiliza la Central Curillinque. Está constituida por dos compuertas planas de 3.75 m de
ancho y 4.90 m de alto.
Además, en este canal de evacuación, se encuentra la barrera móvil que está constituida por dos
compuertas tipo clapeta de 24 m de longitud y 1,85 m de alto cada una.
La aducción de la central tiene un canal revestido en hormigón cuya longitud aproximada es 5,7 km.,
compuesto básicamente de un tramo de sección trapecial, tres tramos de sección rectangular y un
acueducto de 0,2 km. Este canal conduce las aguas desde la bocatoma hasta la obra de entrada al túnel.
A 200 m, aguas arriba, de la obra de entrada al túnel la aducción tiene un vertedero lateral. Su objetivo
es evacuar el exceso de agua, por medio de un rápido de descarga, cuando se produce un sobrenivel en
el canal. Aguas arriba al rápido de descarga se encuentra la trampa de piedra que posee una compuerta
de segmento de operación manual para evacuar sólidos.
En la obra de entrada al túnel hay una compuerta de 4,30 m de ancho y 4,70 m de alto abierta
totalmente. Aguas arriba de la compuerta hay dos paños de rejas hidráulicas y cada una cubre una
pasada de 3,30 m de ancho y 10,32 m de alto Desde éste punto hasta la zona de caída el agua es
conducida a través de un túnel falso de 0,27 km y un túnel en presión de 3,82 km de longitud y 6,5 m
de diámetro. En el interior del túnel hay una trampa de piedra sin salida. La chimena de equilibrio es
del tipo orificio restringido y tiene una altura de 106, 2 m.. El diámetro del orificio es de 2,65 m, el
diámetro superior es de 12 m y el diámetro inferior es de 6 m.
A la salida del túnel se encuentra la tubería en presión de 4,2 m de diámetro y 55 m de longitud. El
agua conducida pasa a través de una válvula mariposa de 3,75 m de diámetro hacia la turbina de 88
MW de potencia y 230,75 r.p.m. El generador es 90 MW, genera 13,8 kV con un factor de potencia de
0,95 . El transformador de poder es de 90 MW y eleva de 13,8 kV a 154 kV.
La S/E Curillinque es de 154 kV y se encuentra conectada al circuito 1 de la línea Cipreses – Itahue
donde entrega la energía al sistema interconectado
4
Centrales Hidráulicas del Centro
Estudio RCM2
Sistema de Vaciado Central Curillinque
Fig. 1 – Mapa geográfico de la Central Curillinque
3. CONTEXTO OPERATIVO DEL SISTEMA DE VACIADO:
La central Curillinque posee un sistema de vaciado ubicado en el piso de turbina cuya finalidad
principal es evacuar el agua del interior del caracol. Este vaciado se realizada por lo menos una vez al
año durante los mantenimiento anuales de la unidad generadora de la central.
El sistema de vaciado está constituido por:
1. Un foso de 15,85 m de profundidad y una sección rectangular de 3,5 m de largo y 2,0 m de ancho.
2. Una bomba de servicio N° 1, centrífuga sumergible, de un caudal de 100 m3 /h y 20 m.c.a. de
altura de elevación.
3. Una bomba de respaldo N° 2, centrífuga sumergible, de un caudal de 100 m3/hra, 30 m de altura
de elevación.
4. Una válvula de retención en la descarga de cada bomba.
5. Una válvula de retención en el circuito de descarga a la salida del foso.
6. Cinco interruptores de nivel con las finalidades que se indican, ubicados en las siguientes cotas (Ver
diagrama 1):
6.1. Cota 700,80 m.s.n.m.: Alarma nivel muy bajo, produce detención bombas 1 y 2.
6.2. Cota 701,00 m.s.n.m.: Detención bombas 1 y 2.
6.3. Cota 701,50 m.s.n.m.: Partida bomba 1.
6.4. Cota 702,00 m.s.n.m.: Partida bomba 2.
6.5. Cota 703,00 m.s.n.m.: Alarma nivel alto.
7. Dos afluentes de agua. Estas son:
5
Centrales Hidráulicas del Centro
Estudio RCM2
Sistema de Vaciado Central Curillinque
7.1. Afluente principal, proveniente del difusor, a través de, una cañería de acero, DN 200, ubicado en
la cota 701,98.
La operación de esta cañería es mediante una válvula de compuerta DN 200 que se acciona desde el
piso de turbina en la cota 714,4.
Los afluentes aportados por esta cañería tienen los siguientes orígenes:
- Vaciado del difusor de la turbina.
- Vaciado del caracol de la turbina. En este caso el agua es conducida desde el caracol al difusor
mediante un circuito de interconexión con una válvulas de compuerta PN 16 y una junta de
expansión.
- Vaciado de la tubería de presión. En este caso el agua es conducida desde la tubería en presión
al difusor mediante un circuito de interconexión con una válvulas de compuerta, una de globo
y una junta de expansión.
7.2. Afluente de agua proveniente del drenaje del foso de bombas de refrigeración principal, cota
711,90 m.s.n.m., mediante tubería DN 200 con válvula de clapeta. Este afluente se compone de:
- Caudal del filtro ciclónico del sello del eje.
- Filtraciones variables de las prensas estopa de las bombas de refrigeración principal.
- Eventualmente de la refrigeración forzada durante el verano.
En total este afluente varía entre 4,0 y 1,7 m3 /h.
8. Dos medidores de caudal, uno por cada circuito, de capacidad nominal de 180 m3 /h c/u
9. Dos manómetros, un por cada circuito, de 0 a 6 bar.
9. Tablero de control de las bombas de vaciado.
10. Escalera de gato.
11. Tapa.
En caso de fallar el sistema de vaciado, pueden pasar hasta 4 a 5 horas antes de que llegue personal de
mantenimiento para normalizar su operación.
El tiempo desde que opera la alarma de falla del sistema, en la sala de control, hasta que el agua
alcanza el nivel de la cota 711 m.s.n.m. pueden pasar hasta 14 horas.
En caso que el agua llegara a la cota 711; el agua proveniente del drenaje del foso de bombas de
refrigeración comienza a inundar este foso deteniendo el sistema de refrigeración principal. Esto
ocasiona la salida de la unidad, por operación del relé 86D , y su puesta en servicio puede tomar 12
horas.
Se debe disponer de un turno de trabajo de 11 horas y tener uno preparado de acuerdo a las
contingencia que se puedan presentar.
En este caso es muy importante disponer de un motor de repuesto para que, por lo menos, la unidad
parta con solo una bomba de refrigeración y sin respaldo.
Se debe disponer el envío de los dos motores a una empresa ubicada en Coronel que realiza la
normalización de motores eléctricos dañados, en este caso, por efecto del agua.
6
Centrales Hidráulicas del Centro
Estudio RCM2
Sistema de Vaciado Central Curillinque
Esquema sistema de vaciado Curillinque
7
Centrales Hidráulicas del Centro
Estudio RCM2
Sistema de Vaciado Central Curillinque
LÍMITES DEL SISTEMA A ESTUDIAR
En este estudio de RCM 2, los límites del sistema de vaciado, según la especialidad que se
indica, serán los siguientes:
ESPECIALIDAD MECÁNICA
Foso
Válvula de operación vaciado del difusor
Válvula de retención de drenaje adicional
Tubería de descarga.
ESPECIALIDAD ELÉCTRICA
Bornes regleta de salida del alimentador
ESPECIALIDAD DE CONTROL
Bornes regleta de salida de la caja de control
8