D) PORCE III

Proyecto Hidroeléctrico
PORCE III
Colombia
La mejor tecnología para
turbinas Francis de alta caída
Creemos en la Fuerza de la Naturaleza
del Proyecto
Nombre
Porce III
País
Colombia
Cliente
Empresas Públicas de Medellín (EPM)
Alcance
Suministro de equipamiento
Capacidad Instalada
844 MW
Producción Anual Promedio
4.254 GWh
Energía Equivalente
22.000 BEP día
Está localizado en el departamento de Antioquia en la margen occidental de la cordillera Central, en los municipios de
Amalfi, Guadalupe, Gómez Plata y Anorí, a 147 km al nordeste de la ciudad de Medellín, capital de Antioquia, Colombia.
La obra incluye una presa, de 151 m de altura y del tipo de enrocamiento con pantalla de concreto (CFRD); túnel de desvío;
vertedero con 4 compuertas radiales; obra de toma; túnel de conducción equipado con compuertas; chimenea de
equilibrio; tuberías de presión; casa de máquinas; túneles de aspiración; túnel colector de descargas; túnel de descarga; túnel
de oscilación y descargador de fondo.
La Casa de Máquinas alberga 4 unidades generadoras de 211 MW cada una, con la mejor tecnología para turbinas Francis
de alta caída.
El alcance del suministro de IMPSA abarca las turbinas con sus válvulas de admisión, reguladores de velocidad y compuertas
de descarga asociadas; componentes hidromecánicos que comprenden las compuertas para el túnel de aducción, las
compuertas radial y deslizante del descargador de fondo, rejas coladeras, blindajes, partes empotradas y tuberías de presión,
que abarcan también los blindajes del túnel de aducción.
El proyecto permite el ahorro de 8 millones de barriles
equivalentes de petróleo por año y evita la emisión de
gases de efecto invernadero, colaborando con la
mitigación del calentamiento global y la disminución de
la contaminación ambiental.
Características
Técnicas
Turbinas
Tipo
Francis
Cantidad x capacidad
4 x 211 MW
Salto Neto
322 m
Velocidad Nominal
360 rpm
Compuertas
Regulador de Velocidad
Tipo
Electro-hidráulico con control PID
Componentes Hidromecánicos
Compuerta radial: ancho: 2.471 mm, alto: 5.000 mm
Compuerta deslizante del descargador de fondo:
ancho: 3.471 mm, alto: 4.200 mm
Válvulas
Tipo
Esférica
Diametro
2.500 mm
Presión de diseño
374 mca
Caudal
Compuertas para el túnel de aducción: ancho: 6.462 mm, alto: 3.400 mm
Tuberías Forzadas
3
65,30 m /sg
Consta de una tubería con tres bifurcadores que forman cuatro ramales
El diámetro inicial es de 6.100 mm y en la conexión a la válvula esférica
termina en un diámetro de 3.100 mm
Turbinas
Diseño Hidráulico
El ensayo de modelo a escala de la turbina fue realizado en
el Centro de Investigaciones Tecnológicas (CIT) de
IMPSA conjuntamente con representantes de EPM y
expertos internacionales designados.
El proceso de desarrollo para la turbina incluyó: diseño
hidráulico, diseño mecánico del modelo a escala, ensayos
internos, modificaciones del diseño hasta satisfacer los
requerimientos del proyecto y ensayo presencial junto a
representantes de EPM.
Los ensayos permitieron verificar el cumplimiento de las garantías para este proyecto y como hecho distintivo se
superó la energía anual prevista en un 0,60%, así como también las potencias máximas solicitadas por EPM en todo el
rango de trabajo de la unidad. El nivel de eficiencias logrado en este modelo permite posicionar a IMPSA en el punto
más alto del mercado para este tipo de turbinas Francis de alta caída.
Diseño Mecánico
Las turbinas son de eje vertical y rodete soldado en acero inoxidable, la cámara espiral y el tubo de aspiración están construidos a
partir de acero laminado soldado.
Rodete: Diseñado y construido para soportar las fuerzas que se presenten
tanto durante la operación normal como en embalamiento. Fabricado a partir
de piezas fundidas en acero inoxidable soldadas entre sí.
Cámara espiral: Diseñada con capacidad para resistir, sin ninguna
colaboración del concreto circundante, la máxima presión interna de 370 mca.
Todos los tramos o virolas son conformados completamente y presentados
en fábrica para ser sometidos a un estricto control dimensional.
Predistribuidor: Construido por soldadura a partir de chapas de acero al
carbono de grano fino y terminado en una sola pieza. Para el diseño se
consideraron todas las cargas debidas a la presión del agua en la cámara espiral
y las cargas transmitidas por las cubiertas superior e inferior producida por la
operación de la máquina.
Álabes del distribuidor: Íntegramente fundidos en acero inoxidable y de alta
resistencia. Las zonas críticas de los álabes, donde los vástagos se unen al
cuerpo, son diseñadas para minimizar la concentración de esfuerzos. Los
vástagos se alojan en cojinetes auto-lubricados.
Regulador de velocidad
El regulador IMPSA es del tipo electro-hidráulico
digital con control tipo PID. La electrónica de
control utilizada consiste en PLCs estándar de
primera línea, lo que brinda alta confiabilidad y fácil
mantenimiento. La arquitectura del sistema
consiste en controladores redundantes. Esto
asegura una alta tolerancia a fallas y evita que, ante
algún problema, la unidad generadora deje de
operar, provocando un rechazo de carga y una
gran perturbación al sistema eléctrico.
El software del sistema incluye todas las funciones de control de velocidad y potencia requeridos por este tipo de unidades.
El sistema de aceite a presión es innovador para una máquina de esta potencia, ya que se basa en acumuladores del tipo pistón
de nitrógeno trabajando a una presión de 150 bar. Esta solución permite obtener equipos compactos y evita la necesidad de
costosos sistemas de aire comprimido. Otra innovación es el uso de comunicación serie entre controladores e
instrumentación del tipo inteligente y entre controladores entre sí. Además debió utilizarse, por requisitos de EPM, una
plataforma de desarrollo diferente a nuestro estándar habitual. Esto muestra la flexibilidad de las soluciones de IMPSA.
Válvula Esférica
La provisión se compone de 4 válvulas esféricas instaladas aguas arriba de las turbinas, cuya función principal es trabajar
como órgano de guardia en caso de emergencia, también se utiliza para cortar el flujo cuando se realizan tareas de
mantenimiento.
Diseñadas con muñones horizontales, cuenta en la zona de cierre de la válvula con un doble sistema de sello: uno del
lado aguas arriba (sello de mantenimiento), y otro del lado aguas abajo (sello de servicio). Ambos trabajan por contacto
metal-metal. Para este diseño se contó con la experiencia de IMPSA en el proyecto de Agua Potable para la ciudad de
Nueva York - EEUU, en el que se sumintraron 115 válvulas.
Los cojinetes son de bronce auto-lubricado y poseen retenes para evitar posibles fugas de agua. El cuerpo es de chapa
de acero al carbono soldada y los cubos para apoyos de los ejes en acero al carbono forjados.
La apertura se realiza por medio de dos brazos accionados por cilindros hidráulicos de doble efecto, los cuales también
actúan para el cierre. El equipo consta de 3 cilindros hidráulicos, dos para el accionamiento de la válvula esférica y el otro
para la válvula aguja del by-pass, incluyendo las tuberías de interconexión. Posee un conducto by-pass de 12”, cuya
finalidad es llenar la tubería aguas abajo y producir el equilibrio de presiones, antes de abrir la válvula.
Este proyecto es otro ejemplo del compromiso de IMPSA en brindar soluciones integrales
para la generación de energía eléctrica a partir de recursos renovables.
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