hidropaute
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Características generales complejo HidroPaute, descripción de las hidroeléctricas Mazar, Molino, Sopladora.TRANSCRIPT
UNIDAD DE NEGOCIO HIDROPAUTE
Santiago René Sarmiento Sotomayor
Electrónica y Telecomunicaciones, Universidad Técnica Particular de Loja
Loja, Ecuador [email protected]
Resumen—El siguiente documento redacta las
características, condiciones de operación de la unidad de
negocio Hidropaute, compuesta por las presas de Mazar y
Daniel Palacios.
La Central Hidroeléctrica Mazar constituye el primer
aprovechamiento aguas arriba de la cuenca del río Paute,
diseñada para contener máximo 410 Hm3, su capacidad útil es
de 310 Hm3. El CENACE controla la producción de energía
en esta hidroeléctrica, consta de 2 unidades de generación, con
una capacidad total de 170 MW. La Central Hidroeléctrica
Paute Molino, es una de las primeras centrales propiamente
para generación de energía eléctrica continuamente. Consta
de 10 unidades con un total de generación de 1100 MW y 4900
GWh/año. Esta central hidroeléctrica es el principal
generador de energía a nivel nacional.
Palabras Claves — Potencial hídrico, embalse, potencia
eléctrica.
I. INTRODUCCIÓN
En busca del cambio de la matriz energética en el
Ecuador, el proyecto energético Paute Integral, actualmente
completados Paute Mazar generando 180 MW y Paute
Molino con una capacidad máxima de generación de 1100
MW, éste último aporta alrededor del 40% de la energía eléctrica en el Ecuador.
Paute integral consta de 4 proyectos de hidrogeneración
en cascada que aprovecha las aguas de la cuenca del río
Paute, dos de ellos aún en estudios de factibilidad como lo
es Paute Sopladora que generará 487 MW, y Paute
Cardenillo que generará 400 MW. Sumadas todas las
potencias de los 4 proyectos se llegara a una capacidad
instalada de 2157 MW.
Fig.1 Complejo Hidropaute.
II. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PROYECTO.
A. Hidroeléctrica Paute Mazar
Ubicada en el límite de las provincias de Azuay y Cañar.
Su construcción se inició en noviembre de 2005, y culmino
en diciembre del año 2010 con la empresa italiana
“Impregilo”. La central hidroeléctrica Mazar se compone de
una presa de tipo (CFRD) enrocado con cara de hormigón.
La construcción del embalse de Mazar tiene una
estructura de base piramidal, la cara de la presa (construida
de concreto) tiene un espesor en la parte superior de 0.35 m
y en la base de 0.77 m, diseñada de esa manera para
soportar mayor presión en la base. Tiene una altura de 166
m, su construcción empezó desde el nivel 2000 m.s.n.m. La
longitud de coronación es de 340 m. Consta de un desfogue con una capacidad de 7500 m
3/s (ver Fig. 2)
Fig.2 Embalse Mazar. [1]
El objetico del embalse de Mazar es de almacenar
suficiente agua durante el tiempo de estiaje, así la
generación de energía no se verá afectada en Paute Molino.
El embalse tiene una capacidad máxima de 410 Hm3,
teniendo como capacidad útil 310 Hm3. La presa forma un
lago de 31 km de largo, regula el caudal de acceso a la
Central Molino. Aproximadamente 101 Hm3 serás ocupados
por sedimentos (solidos disueltos en el agua) recolectados en un lapso de 50 años.
“El caudal promedio anual ingresado al embalse Mazar
fue de 110 m3/s, siendo junio el mes de mayor ingreso con
261.1 m3/s y enero el de menor caudal con 57.6 m3/s
registrados.”[4]
TABLA I.
RECURSO HÍDRICO MENSUAL DE INGRESO AL EMBALSE MAZAR
DURANTE EL AÑO 2011 (m3/s).
Fuente: CELEC EP. Unidad de negocio Hidropaute. [4]
Por ser el río Paute un río andino y con gradientes, se
constituye de dos problemas que impiden el buen
funcionamiento de las Centrales, arrastra una gran cantidad de sedimentos y cada 10 años sufre de un estiaje.
La casa de máquinas de la Central Mazar tienes un
ancho de 21 m, una longitud de 62.50 m y una altura de 41
m. Es aprovechado el potencial hídrico, generando 170
MW, la Central Mazar se conecta al SNT (Sistema Nacional
de Transmisión) mediante la Subestación Shoray a una
tensión de 230 kV.
Las dos unidades de generación don de tipo Francis con
eje vertical, cada unidad tiene su propio transformador
elevador de tensión
B. Hidroeléctrica Paute Molino.
La Central Molino consta de una presa, construida de
hormigón tipo Arco-gravedad. Tiene una longitud de
coronación de 420 m y una altura de 170 m. La coronación de la presa se encuentra en la cota 1994 m.s.n.m.
La capacidad máxima de la presa es de 120 Hm3, el
embalse forma un lago de 6 km de largo. El río tiene un caudal de 125 m
3/s.
La presa consta de tres vertederos con seis compuertas,
para una descarga de 7724 m3/s. La Central Molino está
compuesta por dos fases, la Fase AB construida entre 1976
y 1983 y la Fase C entre 1985 y 1991. Se construyeron dos
tomas de agua en el lado izquierdo de la presa, una para
cada fase (ver Fig. 3).Para el drenaje de las tomas de agua se
construyeron dos desagües de tipo válvula de compuerta y
disipadora de cono hueco. Cada uno de los desagües tiene
un caudal máximo de 112.5 m3/s.
Fig.3 Tomas de agua Fase AB y Fase C. [2]
Para llegar a la casa de máquinas se debe pasar por un túnel de 190 m de longitud
La casa de máquina de la Central Molino tiene un ancho
de 23.4 m, una longitud de 184 m y un alto de 42.5 m
además está compuesta por 10 unidades. Cada Fase consta
de cinco unidades, generando un total de 1100 MW. Se
conecta al SNT a 230 kV.
La generación de Molino constituye el 40%, la vida útil
de cada unidad es de 50 años. Consta de un transformador
principal de tipo elevador de tensión, la temperatura del
transformador es de ventilación y refrigeración forzada,
tiene unos intercambiadores de calor por el cual circula aceite.
III. CONDICIONES DE OPERACIÓN.
A. Hidroeléctrica Paute Mazar
La Central Mazar genera 170 MW, está compuesta por
dos turbinas tipo Francis (ver Fig. 4) cada una de 85 MW,
éste tipo de turbina trabajar con un caudal de 80 m3
de agua,
la velocidad nominal del rotor es de 257.14 rpm. El rotor de
la turbina está formado por 28 polos salientes, el giro del rotor es en sentido horario.
Fig.4 Turbina tipo Francis.
Para el arranque del generador se alimenta
exteriormente, además la velocidad de los álabes es
controlada por un sistema hidráulico. La generación
máxima de cada unidad es de 85 MW, mientras que la generación mínima es de 55 MW.
La variación de la frecuencia es controlada con la
velocidad del rotor, no debe sobrepasar el rango de mínimo 59.8 Hz y máximo 60,2 Hz.
El conjunto de la turbina es monitoreado por el sistema
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), que
es un software que permite controlar y supervisar procesos
industriales.
La empresa Alstom Brasileña es el fabricante de las
turbinas de la central Mazar, generan energía eléctrica a una
tensión de 13.8 kV con un amperaje de 4160 A, para evitar
pérdidas en la transmisión de energía se eleva la tensión a
230 kV, a ese nivel la corriente es de aproximadamente 600
A. Cada unidad de generación tiene un transformador que
realiza ese trabajo. Así mismo existe una barra por cada fase.
La casa de máquina (ver Fig. 5) está ubicada a 2006.60
m.s.n.m, es donde se encuentra el nivel principal,
descendiendo se encuentras diferentes niveles donde están
ubicadas las unidades de generación. La Central Mazar
puede generar de corrido durante tres meses, no es una
Central diseñada específicamente para generación permanente.
Fig.5 Casa de máquinas Central Mazar.
El CENACE (Corporacion Nacional de Control de
Energía) es la que proporciona de información a la Central,
el CENACE es la empresa que ordena el momento que se
debe generar o no.
Se estima una producción diaria de 2040 MW.
La vida útil de la turbina es de alrededor de 25 años, los
mantenimientos se los dan por número de horas de
operación. A las 100 000 horas entra un mantenimiento completo.
B. Hidroeléctrica Paute Molino.
Desde la captación de agua en la presa Daniel Palacios,
se derivan 2 tomas de agua, una para cada Fase AB y C. En
la casa de máquina de Molino se dividen cada toma de agua
en 5 tuberías (ver Fig. 6), el último tramo de la conducción lo constituyen las tuberías de presión en pozo.
Fig.6 Tuberías de distribución para cada unidad de generación.
Las tuberías tienen una longitud de 850 m y 3.75 m de
diámetro interno para la Fase AB y 950.58 m de longitud y
4.4 m para el tramo superior y 4.2 m de diámetro interno
para el tramo inferior de la Fase C. los ejes de la tubería
tienen una inclinación de 43° con respecto de la horizontal.
La casa de máquinas en Molino consta de 10 unidades
de generación tipo Pelton, para el trabajo de cada unidad se
necesitan 20 m3/s de agua, esa cantidad de agua pasa por
unos inyectores, seis para cada unidad (ver Fig. 7), el
trabajo de eso es disparar con alta presión el agua hacia los álabes.
Fig.7 Turbina Pelton con seis inyectores.
Para romper el torque es necesario una fuerza de 66 kg/cm
2, de ese modo el rotor empezara a girar.
Un sistema de control denominado SSG (Signal Sensor
Generator) mantiene al rotor a una velocidad nominal de
360 rpm, una vez que sobrepasa esa cantidad de
revoluciones, una válvula (ver Fig. 8) gigante cierra el paso
de suministro de agua, deteniendo el generador por
completo para evitar efectos adversos en la unidad.
Fig.8 Válvula esférica.
La frecuencia de generación está en un rango mínimo de 59.85 Hz y máxima de 60.15 Hz.
Un sistema de enfriamiento compuesto por dos bombas
por cada unidad permite controlar la temperatura y mantener a la unidad en un funcionamiento estable.
Los generadores en la Fase AB tienen una tensión de
13.8 kV, cada uno conectado a un transformador de
elevación a 138 kV y una potencia nominal de 127 MVA.
En la Fase C la generación es a una tensión de 13.8 kV,
conectados cada unidad a un transformador de elevación a
230 kV con una potencia nominal de 134 MVA.
Mediante la Fase AB se alimenta Cuenca 1, Cuenca 2 y
Loja. La Fase C tiene 2 alimentadores, uno a la Subestación
de Riobamba, y la otra a la Subestación de Totoras.
IV. CONEXIÓN AL SISTEMA NACIONAL DE TRANSMISIÓN
(SNT).
A. Hidroeléctrica Paute Mazar
La conexión al SNT de Paute Mazar se da mediante la
Subestación Shoray, en Mazar se eleva la tensión de 13.8 a
230 kV, y mediante cables de subtransmisión envían la
energía a la S/E de maniobra Shoray.
B. Hidroeléctrica Paute Molino.
La conexión de Molino al SNT se da mediante la Fase
C. Ésta Fase se eleva a una tensión de 230 kV y se conecta a
las Subestaciones de Riobamba y la de Totoras. Estas Subestaciones están conectadas al SNT.
En cambio la Fase AB de Molino está a una tensión de
138 kV, conectado mediante alimentadores a Cuenca y Loja, no al SNT.
V. CONCLUSIONES
Con la construcción de la presa Mazar se va a evitar
situaciones de desesperación en tiempo de estiaje, el
embalse de Mazar cumple un objetivo sumamente
importante, el de mantener a la Central Molino siempre con caudal de agua.
La generación hidroeléctrica en el Ecuador se ha estado
convirtiendo en una de las principales maneras de
generación eléctrica. Contribuyendo también a parar las
emisiones de gases de CO2.
REFERENCIAS
[1] CELEC EP. Hidroeléctrica Paute Mazar. [En línea]. Disponible en:
http://www.celec.com.ec/hidropaute/index.php/es/informacion-
tecnica-mazar/presa--mazar
[2] CELEC EP. Hidroeléctrica Paute Molino. [En línea]. Disponible en:
http://www.celec.com.ec/hidropaute/index.php/es/informacion-
tecnica-mazar/tunelesmolino
[3] Central Hidroeléctrica Paute Mazar. [En línea]. Disponible en:
http://www.conelec.gob.ec/pdfs/contenido_pdf_1336.pdf
[4] Corporación Eléctrica del Ecuador CELEC EP. Unidad de Negocio
Hidropaute. [En línea]. Disponible en:
http://www.celec.com.ec/hidropaute/images/stories/Ley%20Transpa
rencia/Planificacion%20Institucional/6%20Informe%20de%20Gesti
on%202011.pdf