CALCULO DEL RENDIMIENTO EN UNA CENTRAL HIDROELCTRICA

I. RESUMENEl clculo permanente cuya misin es la medida y el control del rendimiento de centrales hidroelctricas. Se recopila datos del estado de diferentes parmetros y calcula la eficiencia de las instalaciones en tiempo real.Controlando de un nico grupo o de la totalidad de los grupos de una central, as como de todas las centrales de una cuenca. La informacin obtenida con asiste al personal de planta en la toma de decisiones, permitindoles responder a cuestiones tales como: Est operando la planta a rendimiento mximo? Cuantas son las prdidas de la instalacin? Es posible una mejora energtica mediante la sustitucin de alguno de los componentes? Se estn cumpliendo las garantas del fabricante?

II. ABSTRACTThe continuous calculation whose mission is to measure and control the performance of hydropower plants. State data parame - ters different is collected and calculated the efficiency of installed ation in real time.Controlling a single group or all groups a central as well as all the central basin . Information obtained assists plant personnel in decision -making, allowing them to answer questions such as : you operating the plant at maximum perfor - ing ? How many are the losses of the installation ? an energy improvement is possible by replacing any component ? They are meeting the manufacturer's warranty - ies ?

III. INTRODUCCIN

La generacin de energa hidroelctrica es uno de los mtodos ms antiguos de generacin de energa y una parte fundamental de la produccin mundial de electricidad. Las centrales hidroelctricas tienen largos ciclos de vida, donde algunas instalaciones siguen funcionando despus de ms de 100 anos. Disponiendo de respuestas para este tipo de preguntas, el personal de la central puede optimizar en gran medida sus resultados econmicos.

IV. MARCO TEORICO

En qu se basa una central hidroelctrica?Una central hidroelctrica es una instalacin que aprovecha la transicin brusca de una masa de agua situada inicialmente en un nivel energtico superior, a un nivel con un contenido energtico menor, producindose cambios en los parmetros que definen el mismo, esto es: posicin, velocidad y temperatura.

Qu rendimientos podemos evaluar en una instalacin hidroelctrica?El rendimiento o eficiencia en una central hidroelctrica es el cociente entre la energa de salida y la energa de entrada del elemento en cuestin (circuito, alternador, turbina, grupo, etc.). La determinacin de estos rendimientos requiere por tanto la medida y el clculo de una serie de parmetros, tales como: potencia elctrica, prdidas, caudales, salto neto, salto bruto, salto esttico, velocidades, aceleracin de la gravedad, densidades, cotas, etc.

Rendimiento de la turbina (ht): Se define, en funcin de potencias (P), por la expresin:

Potencia de entrada a la turbina (Pe):

Potencia de salida de la turbina (Pt):

Con lo cual la expresin del rendimiento de la turbina, expresado en %, queda como:

Rendimiento del circuito hidrulico (nh): el circuito hidrulico es el elemento de transporte del fluido, su eficacia se mide en trminos de prdida de carga y se define como:

Rendimiento del alternador (na): Es la relacin entre la potencia elctrica desarrollada por el alternador (Pa) Y la potencia mecnica absorbida por el mismo (Pma).

Rendimiento del grupo (hg): es el rendimiento del conjunto turbina-alternador.

Rendimiento total de la instalacin (hI): se define como la relacin entre la potencia elctrica desarrollada por los alternadores (Pa) y la potencia hidrulica total disponible (Pht).

Por qu interesa conocer los rendimientos de una central hidroelctrica?El conocimiento de los diferentes rendimientos de una central hidroelctrica, dotada de uno o varios grupos turbina-alternador, se traduce en una mejor explotacin de la misma mediante la optimizacin del aprovechamiento del agua disponible.Adicionalmente, sirve para realizar un seguimiento del estado de la unidad, cuyo desgaste y deterioro, en cada momento, se traduce en una prdida de rendimiento de la instalacin. Se enumeran a continuacin algunos de los beneficios que permite el conocimiento de los rendimientos: Maximizar la energia producida por la planta. Determinar el grado de cumplimiento de las garantas contractuales ofertadas por el fabricante. Determinar, en maquinas de doble regulacin, la correlacin optima de aperturas (leva) entre palas del rodete y alabes del distribuidor. Determinar en turbinas Pelton la secuencia optima de funcionamiento de inyectores. Evaluar la posibilidad de una mejora energtica mediante la sustitucin de alguno de los elementos de la turbina, por ejemplo, mediante el cambio del rodete. Evaluar la importancia del sistema de aireacin de la turbina, en las prestaciones de la maquina. Controlar el grado de deterioro de las conducciones con el paso del tiempo. Verificar el cumplimiento de las garantas de diseo y construccin del circuito. Conocer las prdidas de carga que se producen en los diferentes elementos de la instalacin. Valorar las alteraciones producidas en el rendimiento como consecuencia de reparaciones o modificaciones realizadas. Determinar el caudal turbinado por cada uno de los grupos de la instalacin.

Ejemplo de un Sistema de Monitorizacin y Control del Rendimiento de una Central HidroelctricaEl sistema se compone de un servidor Microsoft Windows NT/2000/2003R, un conjunto de equipos de captura de seales ubicados en la planta y uno o varios clientes de monitorizacin distribuidos en puestos de operador.Proporciona una arquitectura integrada y escalable que se ajusta a las necesidades de una pequea instalacin hidroelctrica de la misma forma que a grandes sistemas de mltiples instalaciones distribuidas geogrficamente y que requieran la captura de enormes cantidades de informacin en tiempo real.Para ello, incorpora la capacidad de aadir nuevos objetos y funciones rpida y fcilmente, proporcionando una escalabilidad excepcional.

Cmo se gestionan los datos medidos?El servidor MCRHidroR monitoriza de forma continua los datos de planta procedentes de los equipos de captura, para registrarlos en la base de datos. Paralelamente, sirve a las aplicaciones de monitorizacin la informacin tanto en tiempo real como histrica de las seales que estos le demanden.

El almacenamiento de datos demanda un sistema de gestin de base de datos, pero el sistema no est vinculado a una base de datos particular, sino que es compatible con las principales bases de datos del mercado: OracleR, MySqlR, MS SQL ServerR, etc. No es, por tanto, necesario en la mayora de los casos, instalar un software de base de datos adicional, lo que acelera el proceso de puesta en marcha.

Cmo se capturan las seales?

Las mediciones se realizan mediante equipos de captura compactos y robustos que han sido diseados para el trabajo en ambientes industriales. Estos equipos se encargan de capturar y procesar las seales de las maquinas para su envi al Servidor a travs de un bus de campo RS-485.

Qu seales se miden?Para poder analizar correctamente la eficiencia de una instalacin hidroelctrica, es necesario realizar diferentes clculos basados en la medida de las siguientes variables fsicas, aunque no todas ellas son imprescindibles: Caudal turbinado. Mediante un mtodo absoluto (p.e.sistema permanente de ultrasonidos) o uno relativo index (p.e. Winter-Kennedy). Nivel en la cmara de carga. Nivel en el desage. Apertura: alabes del distribuidor, palas del rodete, inyectores. Presin esttica a la entrada de la turbina. Potencia generada en el alternador. Temperatura del agua.

Qu resultados se obtienen?

Con la medicin de las seales mencionadas en el apartado anterior se realiza el clculo de las siguientes variables:Caudal turbinado Sumergencia. Saltos esttico, bruto y neto. Perdida de carga total. Salto neto equivalente. Potencia equivalente. Caudal equivalente. Rendimiento del circuito hidrulico. Rendimiento de la turbina. Rendimiento del generador. Rendimiento del grupo. Rendimiento global de la instalacin. Equivalente energtico.

Cmo se monitorizan los resultados?Utilizando el Monitor, el personal de mantenimiento podr acceder a la informacin en tiempo real e histrica de los equipos y seales configurados en el sistema. La aplicacin puede ser personalizada para que diferentes usuarios accedan de forma rpida y precisa a la informacin que necesitan, y del modo en que desean verla.El software ofrece herramientas de anlisis y visualizacin en formatos fciles de usar y faciles de entender. Ejemplos de este tipo de informacin histrica y en tiempo real incluyen: Grafico sinptico global de la instalacin Grficos sinpticos de mediciones, rendimientos y variables calculadas por cada grupo de generacin. Grficos de punto de rendimiento. Grficos de tendencias Adems, el software ofrece las siguientes caractersticas avanzadas: Navegacin mediante hiperenlaces, que permite acceder a las propiedades de los elementos interrelacionados. Formateo avanzado de graficas: colores, fuentes, fondos, lneas, bordes, ttulos, ejes, alarmas. Almacenamiento de graficas y configuraciones de visualizacin en formato XML, que permite una distribucin sencilla de la apariencia y los contenidos. Entorno multiventana. Fcil personalizacin del entorno. Posibilidad de cambiar magnitudes y unidades. Potentes herramientas de consulta de datos histricos. Cmodos paneles de navegacin para permitir organizar la informacin de forma jerrquica. Ejecucin multihilo que permite procesar grandes cantidades de informacin con un rendimiento optimo.

Se adapta a todo tipo de instalaciones hidroelctricas?

Si, las premisas fundamentales que han guiado el desarrollo son la versatilidad y la funcionalidad del mismo; de tal forma que, el sistema se adapta a todo tipo de instalaciones, esto es: Turbinas de accin y turbinas de reaccin. Turbinas con y sin conduccin forzada. Centrales con uno o varios grupos.

V. CONCLUSINEl rendimiento o eficiencia de una central hidroelctrica se define como el cociente entre la energa producida por la misma y la energa disponible, es por ello que el conocimiento del rendimiento de una central hidroelctrica, dotada con uno o varios grupos turbina-alternador, se traduce en una mejor explotacin de la misma mediante la optimizacin del aprovechamiento del agua disponible, adicionalmente sirve para realizar un seguimiento del estado de la unidad, cuyo desgaste y deterioro se traduce en una prdida de rendimiento de la instalacin.VI. BIBLIOGRAFA

Ing. Manuel Fernndez Santamara ASIng Servicios de Ingenieria, San Valeriano 26, Madrid (Espaa) www.asing.es.

Sinais Ingenieria S.L. Ingenieria de mantenimiento predictivo, Palencia 27, Vigo (Espaa)

UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLGICA DE LIMA SUR(UNTELS)

CENTRALES HIDROELECTRICAS

DOCENTE:ING. EDGAR DEL AGUILA VELA

TEMA:PAPER 4: CALCULO DEL RENDIMIENTO EN UNA CENTRAL HIDROELCTRICAALUMNOS: Olivera Lopez Harbey Rosado Pumayauli Michael Ramos Ruiz Jerry Gutierrez Champac William Chavez Garcia Eduardo Alvarez Donaire Jonathan Aguilar Rios Ademir Valladares Anampa Andree Carrillo Sanmanche Dario Lerma Chaia Miguel Mori Arista Fran Yanqui Pari Giovani Yauyos Ramos Renzo

SEMESTRE: 2015 0CICLO: X2015