No se trata de cuánto hacemos, sino s ino de cuánto amor ponemos en lo que hacemos.
Unidad Académica de Ciencias de la Ingeniería y Aplicadas
INGENIERÍA ELÉCTRICA CENTRALES DE GENERACIÓN
Tema:
Nombre:
CENTRALES DE GENERACION GENERACION
Pachucho Karen Sánchez David Toapanta Miguel
Curso: Curso: Quinto Sexto
Paralelo: “A”
Docente: León Docente:Ing. Ing.Marco Franklin Vásquez
Fecha de entrega: Viernes, 24 de novimbre del 2017
LATACUNGA- ECUADOR 1
TABLA DE CONTENIDO HIDROELÉCTRICA ILLUCHI I Y II ................................................................................. 4
1.
1.1.
UBICACIÓN CARTOGRÁFICA HIDROELÉCTRICA ILLUCHI I Y II .................. 4
1.2.
................................................................................................................ 4 MAGNITUD .................................................................................................................
1.3.
DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA HIDROELÉCTRICA ILLUCHI I .. 4
1.3.1.
.................................................................................................... 4 DESCRIPCIÓN .....................................................................................................
1.3.2.
SUBESTACIÓN DE ELEVACIÓN ..................................................................... 5
1.3.3.
ANÁLISIS DEL ESTADO OPERATIVO DEL SISTEMA DE GENERACIÓN 5
1.3.4.
SUBESTACIÓN DE LA CENTRAL ................................................................... 6
1.4.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA CENTRAL ILLUCHI I ..................... 7
1.4.1. 1.5.
.......................... 7 CENTRAL ILLUCHI I, ES UNA CENTRAL “DE DERIVACIÓN” ..........................
1.6.
CENTRAL HIDROELÉCTRICA I ES UNA CENTRAL DE BAJA PRESIÓN ......... 8
CENTRAL HIDROELÉCTRICA ILLUCHI II .................................................................... 8
2.
2.1.
................................................................................... 9 ANÁLISIS DE LOS EQUIPOS ....................................................................................
2.2.
............................................................................................. ... 9 EQUIPOS Y TUBERÍAS ...........................................................................................
2.2.1.
3.
............................................................... 7 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ................................................................
TUBERÍAS ........................................................................................................... 9
2.3.
...................................................... ........... 10 SUBESTACIÓN Y LÍNEA DE TRANSMISIÓN ...........................................
2.4.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA CENTRAL ILLUCHI II..................................... 11
2.5.
ESQUEMA DE CONDUCCIÓN ...................................................... ....................................................................................... ................................. 11
.............................................................................. 12 TERMOELÉCTRICA MIRAFLORES ............................................................................... 3.1. UBICACIÓN CARTOGRAFICA SUB ESTACIÓN ELECTRICA PLANTA ...................................................................................................................... .................................................................. 12 12 MIRAFLORES ......................................................
3.2.
.............................................................................................................. 12 MAGNITUD ...............................................................................................................
3.3.
ÁREA DE INFLUENCIA DIRECTA ........................................................................ 12
3.4.
................................................................................................. ........................................... 13 ENTORNO SOCIAL ......................................................
3.5.
ÁREA DE INFLUENCIA INDIRECTA .................................................................... 14
3.6.
DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES ........................................................... 15
3.7.
.................................................................................................................. 15 FUNCIÓN ...................................................................................................................
.......................................................................................... 16 3.8. TIPO DE GENERACIÓN ........................................................................................... 3.8.1. DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE GENERACIÓN DE LA CT. .................................................................................................................. ....................................................... 16 MIRAFLORES. ...........................................................
3.9. PROGRAMA DE MEDIDAS DE PREVENCIÓN, MITIGACIÓN MITIGACIÓN Y ................................................................................................................... ....................................................... 16 REMEDIACIÓN ............................................................ 3.10. 4.
CENTRAL TERMOELÉCTRICA MIRAFLORES ............................................... 17
.......................................................................... 21 CENTRALES TERMOELÉCTRICAS TERMOELÉCTRICAS ........................................................................... 2
4.1.
..................................................... 21 TIPOS DE CENTRALES TERMOLECTRICAS. ......................................................
4.1.1.
.......... 21 CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE CICLO CONVENCIONAL. ..........
4.1.2.
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE CICLO COMBINADO .................. 22
4.2.
.................................................. 23 CENTRAL TERMOELECTRICA PASCUALES 2 ...................................................
4.2.1.
............................................................................................. 24 ANTECEDENTES ..............................................................................................
4.2.2.
..................................................................... 24 CRONOGRAMA DE TRABAJO. ......................................................................
4.3.
................................................................................................. 26 DATOS TÉCNICOS. ..................................................................................................
4.3.1.
.......................................................................................................... ..................................................... 26 Generador. .....................................................
4.3.2.
Transformador de la Unidad (MT1) ................................................................... 26
4.3.3.
................................................................................................................... 27 Caldera ....................................................................................................................
4.3.4.
................................................................................................................... 27 Turbina ....................................................................................................................
4.3.5.
........................................................................................................... 27 Condensador ............................................................................................................
4.3.6.
......................................................................................... ................................. 27 Sistema de Enfriamiento ........................................................
4.3.7.
................................................................................................ 27 Sistemas Auxiliares .................................................................................................
4.4.
....................................................... 28 ESTRUCTURA DE LA CENTRAL TÉRMICA T ÉRMICA ........................................................
4.4.2.
................................................................................. 28 SISTEMA DE TANQUES ..................................................................................
4.4.3.
............................................................................... 28 ÁREA CASA MÁQUINAS ................................................................................
4.4.4.
ÁREA DE CALDEROS Y CHIMENEAS ......................................................... 29
4.4.5.
SALA DE CONTROL ........................................................................................ 29
4.4.6.
........................................................................... ....................... 29 REGULADOR DE VOLTAJE ....................................................
4.5.
SUBESTACIÓN ELÉCTRICA .................................................................................. 30
4.6.
LA CONFIABILIDAD EN LA SUBESTACIÓN PASCUALES .............................. 30
4.6.2. 5.
........................................................................... ....................... 31 CONFIABILIDAD ACTUAL ....................................................
BIBLIOGRAFÍA ..................................................... ..................................................................................................................... .................................................................. 33
3
1. HIDROELÉCTRICA ILLUCHI I Y II
1.1. UBICACIÓN CARTOGRÁFICA HIDROELÉCTRICA ILLUCHI I Y II Las centrales están ubicadas cerca de la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi. El agua que se emplea para la generación de la energía eléctrica es la proveniente del río Illuchi.
1.2.MAGNITUD Área del Proyecto El área del proyecto tiene dos zonas bien definidas desde el punto de vista hidroenergético y que coincide con las condiciones fisiográficas, climatológicos e hidrológicas; al oriente de la Cordillera Real, zona que se la conoce como zona Oriental; y la situada al este de la ciudad de Latacunga, que es el Callejón Interandino. Toda el área de estudio se encuentra entre las coordenadas planas UTM, zona 17, siguientes: ESTE
OESTE
Captación del dique
782495,55
9899185,49
Casa de máquinas central Illuchi 1
774997,58
9898281,86
Casa de máquinas central Illuchi 2
772916,6
9896516,29
Tabla 1. Coordenadas Planas UTM
1.3.DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA ILLUCHI I 1.3.1. DESCRIPCIÓN La central hidroeléctrica Illuchi I, se encuentra en operación desde el año 1951, tiene 55 años de operaciónen forma continua, por lo tanto ha terminado su vida útil técnica. La central hidroeléctrica Illuchi I, es una central hidráulica, compuesta de cuatro turbinas mmarca Bell, tipo Pelton, que ccionan cuatro generadores marca BBC que funcionan a un voltaje de 2400 voltios. La potencia total instalada es de 5244 kva; distribuidos en dos grupos de 872 Kva de 1200 rpm y dos de 1750 Kva de 900rpm.
4
1.3.2. SUBESTACIÓN DE ELEVACIÓN La subestación de elevación está formada por tres transformadores de 23/2,4 Kv, 1750 Kva, que trabajan en paralelo y se interconectan al sistema de ELEPCO, mediante una línea trifásica de 23Kv hasta la S/E El Calvario.
Ilustración 1. Inspección de obras civiles construidas en la Central Illuchi I.
1.3.3. ANÁLISIS DEL ESTADO OPERATIVO DEL SISTEMA DE GENERACIÓN (CONELEC, 2010) “Esto se basa en el factor de estado; es decir al hacer un análisis de la central se considera como los principales factores de vida útil de los equipos, su nivel de uso en cuanto a horas de trabajo, el estado actual de los mismos si necesitan o no mantenimiento.” Para ello se ha formulado la siguiente tabla de valoración de equipos: CALIFICACIÓN
1.0 1.5 2.0
2.5
CONDICIÓN OPERACIÓN
NIVEL DE USO
MANTENIMIENTO
ESTADO
Operativo
Uso normal o moderado
No necesita reparación
Vigente
Operativo
Mucho uso
No necesita reparación
Escasa/Obsolescencia
Mucho uso
Necesita reparación normal y rutinaria
Moderada/Obsolescencia
Mucho uso
Necesita reparación normal y rutinaria
Obscelecencia
Operativo Operativo
Tabla 2. Valoración de equipos
5
1.3.3.1.ESTADO DE LAS TUBERÍAS Las tuberías de presión de la central Illuchi I tienen una altura bruta de 310m, una longitud de 1150m y 558mm de diámetro, y los siguientes espesores promedios: Grupo 1
4,40-4,42mm
12,0mm a la entrada de casa de máquinas y codos
Grupo 2
4,40-4,42mm
12,0mm a la entrada de casa de máquinas y codos
Grupo 3
4,95-5,02mm
11,0mm a la entrada de casa de máquinas y codos
Grupo 4
7,05-7,18mm
10,0mm a la entrada de casa de máquinas
Tabla 3. Espesores Promedios
Con estas mediciones se llega a determinar que las tuberías mantienen un espesor adecuado para su correcta operación.
Ilustración 2. Tuberías de la Central Illuchi I, hacia la casa de máquinas
1.3.4.
SUBESTACIÓN DE LA CENTRAL
La central cuenta con su respectiva subestación que está ubicada junto a la casa de máquinas. La subestación Illuchi I dispone de tres transformadores con sus equipo de protección y seccionamiento, luego distribuye su energía hacia la subestación. El Calvario mediante una línea de transmisión a un nivel de voltaje de 22kV. Los equipos de la subestación como son transformadores, seccionadores.
6
Ilustración 3. Diagrama Unifilar de la Central Illuchi I
1.4.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA CENTRAL ILLUCHI I 1.4.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO La energía mecánica del agua se transforma en energía mecánica de rotación mediante una turbina hidráulica. La energía mecánica de rotación se emplea para accionar un generador eléctrico y obtener energía eléctrica.
Definiciones -
Cota: Valor de la altura a la que se encuentra una superficie respecto del nivel del mar.
-
Salto de agua: Paso brusco o caída de masas de agua desde un nivel, más o menos constante, a otro inmediatamente inferior.
-
Caudal: Volumen de líquido que circula por cada una delas secciones de conducción abierta o cerrada por unidad de tiempo (m3/s).
1.5. CENTRAL ILLUCHI I, ES UNA CENTRAL “DE DERIVACIÓN” (CELEC, 2013) “En este tipo de proyecto de embalsa el volumen considerable de
líquido “agua arriba” de las turbinas mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales. ” El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen embalsado depende de la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas.
7
Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos. La Central Illuchi I presenta estas características, ya que consta con un embalse, del cual el agua es llevada a la casa de máquinas por medio de una tubería, para allí mover las turbinas, y producir la energía eléctrica.
Ilustración 4. Partes principales de la central de derivación
1.6.CENTRAL HIDROELÉCTRICA I ES UNA CENTRAL DE BAJA PRESIÓN Debido a los caudales de agua d l/s y a la altura neta de 290m de la caída al inicio de la tubería de presión se puede definir a esta central como una central de baja presión; ya que la presión que existe por las tuberías depresión no es excesiva y debido a las bajas potencias que se manejan en los grupos generadores no se requiere de grandes presiones.
2. CENTRAL HIDROELÉCTRICA ILLUCHI II
(CENACE, 2016) “Es una central hidroeléctrica es una central de paso. Además ésta central es más actual, ya que fue construida en el año de 1984 por lo tanto sus equipos tienen mayor vida útil, y se encuentran funcionando de una manera adecuada. ” Esta central utiliza el agua turbinada que sale de la Central Illuchi I para producir la energía eléctrica; esto con el fin de aprovechar la energía potencial del agua. 8
2.1.ANÁLISIS DE LOS EQUIPOS Según su factor de estado: MÁQUINA/ INSTUMENTACIÓN
FACTOR DE ESTADO
GENERADORES
F.E.=2
En buenas condiciones
TURBINAS
F.E.=2
En buenas condiciones
TRANSFORMADOR PRINCIPAL
F.E.=2
Buen estado/No necesita cambio
TABLERO DE CONTROL
F.E.=1
Buen estado/No necesita cambio
PUENTE GRÚA
F.E.=1
Buen estado/No necesita cambio
INTERRUPTOR
F.E.=1
Buen estado/No necesita cambio
LÍNEA DE TRANSMISIÓN
CONDICIÓN
Buen estado/No necesita cambio Tabla 4. Factor de estado de la máquina
2.2. EQUIPOS Y TUBERÍAS Las unidades de esta central se encuentran operativas, con condiciones de funcionamiento dentro de los parámetros normales, en lo relacionado a vibraciones y temperaturas de cojines; no presenta fugas de aceite en el regulador ni existen ruidos extraños durante su funcionamiento.
2.2.1. TUBERÍAS Las tuberías de presión de la Central Illuchi II tienen una longitud de 1723m y 558mm de diámetro, tienen los siguientes espesores promedios. Grupo 1 Grupo 2
11,38-11,973mm 12,0mm a la entrada de casa de máquinas 8,05-8,23mm
12,0mm a la entrada de casa de máquinas y codos
14,9mm de bifurcación
Tabla 5. Espesores Promedios
9
Ilustración 5. Tubería de presión de la Central Illuchi II
2.3. SUBESTACIÓN Y LÍNEA DE TRANSMISIÓN (Cuenca, 2012) “Esta subestación presenta un esquema de barra simple, en el que se tiene simplememnte el transformador trifásico 6500 Kva en aceite de 2,4/13,8 Kv, un disyuntor en aceite, los TP Y TC para las señales de medición y protección. El diagrama unifilar presenta la siguiente configuración:”
Ilustración 6. Diagrama unifilar de la S/E de la Central Illuchi II
La subestación y línea de transmisión que se conecta a la Subestación El Calvario que se encuentra funcionando.
10
Ilustración 7. Fotografía de la subestación
2.4.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA CENTRAL ILLUCHI II
El funcionamiento de esta central es el mismo que el de la Central Illuchi I, ya que cuenta con la misma constitución, el mismo tipo de turbinas (pero más modernas), el mismo tipo de tubería de presión, pero vale indicar que la Central Illuchi II aprovecha el agua turbinada que proviene de la Central Illuchi I para generar la energía eléctrica a través de canal de tubería.
2.5.
ESQUEMA DE CONDUCCIÓN
(CELEC, Plan Nacional de Eficeincia Energetica 2016 -2035, 2016)
La tubería de
“
conducción es la encargada de llevar el agua desde el reservorio hasta la casa de máquinas, donde se encuentran los grupos generadores. En la siguiente ilustración se muestra la conducción del agua desde el reservorio hacia la central Illuchi I y luego hacia la central Illuchi II, afín de conocer completamente el sistema de conducción del agua.
”
Ilustración 8.Esquema de conducción del agua para las Centrales Illuchi I e Illuchi II
11
3. TERMOELÉCTRICA MIRAFLORES
3.1. UBICACIÓN
CARTOGRAFICA
SUB
ESTACIÓN
ELECTRICA
PLANTA MIRAFLORES Manta, Manabí, Ecuador Emplazamiento: La Central Térmica Miraflores se encuentra ubicada en la ciudad de Manta del cantón Manta, en las calles Jipijapa y Efraín Alava del Barrio Miraflores.
PUNTO DE REFERENCIA LATITUD
LONGITUD
Termoeléctrica Miraflores P1
531066
9894404
Termoeléctrica Miraflores P2
531161
9894352
Tabla 6. Latitud/Longitud
3.2.MAGNITUD Área de influencia del proyecto El área de influencia del proyecto se define como la zona en la cual tienen lugar, tanto los impactos directos producidos por la operación y mantenimiento de la Central Térmica Miraflores, como los impactos indirectos producidos por las actividades relacionadas con el proyecto que se verán afectadas por su funcionamiento. Para este particular se consideran los siguientes criterios:
Posicionamiento geográfico
Tipo de actividades que se desarrollan en la empresa
Naturaleza y severidad de los impactos que podrían generar dichas Dinámica de los grupos sociales que lo rodean.
3.3.ÁREA DE INFLUENCIA DIRECTA Se definió el área de influencia directa al espacio comprendido en un radio de 800 metros alrededor de las instalaciones de la central térmica Miraflores, 48 debido a que en esta zona existe la posibilidad de afectación por contingencias operacionales. Los sectores que se encuentran dentro del área de influencia Directa está compuesta por barrios como: Miraflores, Barrio 15 Septiembre, Jocay, 8 de enero, así como la Iglesia 12
La Sagrada Familia, Subcentro de Salud Rio Manta, Escuela Luis Espinoza Martinez,
escuela Jorge Washington, etc. Ilustración 9. Área de influencia del Proyecto
(CONELEC, 2010) El área de influencia directa se define por la magnitud del “
impacto o la repercusión de las actividades de la CTM sobre el entorno físico, biótico y social circundante.
”
El área de influencia directa de la Central Miraflores está circunscrita a la Ciudad de Manta y estará determinada por la extensión de las emisiones de gases y partículas, los niveles de ruido, combustible y descargas de aguas residuales industriales. En el lindero Sur y Oeste se determina que la Urbanización Las Cumbres estaría dentro del área de influencia, abarcando un radio de 320 metros desde la fuente de emisión hacia el Oeste de la CTM.
3.4. ENTORNO SOCIAL
Ilustración 10. Ilustración 11.ntorno Social, iglesia Sag. Familia, subcentro salud Río Manta, B. Miraflores, Jocay.
13
Con estas consideraciones se puntualiza que el área de influencia directa del proyecto comprende:
Los empleados y contratistas que trabajan en las instalaciones de la Central Miraflores
Los asentamientos humanos adyacentes a la Central Miraflores en una franja de 400 metros de su perímetro.
Los márgenes del río Manta, desde el barrio Miraflores (en el punto UTM 531023/ 98941361) hasta su desembocadura en el mar.
Central Termoeléctrica Miraflores: La Central Térmica Miraflores se encuentra ubicada en la ciudad de Manta del cantón Manta, en las cuales Jipijapa y Efraín Álava del Barrio Miraflores. La central corresponde a un espacio físico dentro de área urbana, donde el área de influencia ha sido previamente alterada por obras de infraestructura civil y actividades, y sus coordenadas son las siguientes:
3.5.ÁREA DE INFLUENCIA INDIRECTA (CELEC, Plan Nacional de Eficeincia Energetica 2016 -2035, 2016) “Para considerar los efectos indirectos que producirá las Centrales Termoeléctricas, la aplicación en rigor
con la definición del área de influencia indirecta (AII) como “Aquella zona donde las actividades económicas y los servicios sociales van aumentar en los próximos 30 años, más allá del aumento que ocurrirían sin el p royecto”, resulta ser positivo para el caso de operación de la central en mención, ya que la operación de la misma, soluciona el déficit energético de la ciudad de Manta. ”
14
Ilustración 11. Área de incidencia indirecta
El área de influencia Indirecta es considerando diámetro de 1200 metros. Concéntrico desde la central de la CTM. Dentro de esta área se encuentran instituciones de la parroquia TARQUI, como La Policia Nacional, Cuerpo de Bomberos, Barrio Jocay, Hospital del IESS, colegio Cinco de Junio, Mercado de Tarqui, Clínica Manta, etc.
3.6.DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES La Central Térmica Miraflores está equipada con dos (2) grupos termoeléctricos marca MITSUBISHI – MAN, que accionan generadores eléctricos de 6.000 kW cada uno, para su operación utiliza diésel eléctrico N° 2, aun cuando estas unidades pueden funcionar con HFO; y nueve (9) grupos termoeléctricos marca GENERAL MOTORS, que accionan generadores eléctricos de 2.500 Kw cada uno; y cuatro (4) grupos termoeléctricos marca CEGIELSKI, que accionan generadores eléctricos de 3.400 kW cada uno, para su operación utilizan HFO.
3.7. FUNCIÓN Esta Central Térmica Miraflores de Manta aportará con 22.8 megavatios al sistema nacional interconectado y tiene un costo de 18 ́500.000; tiene la capacidad de trabajar con combustible diésel o gas natural. Es una unidad tipo emergencia, que viene montada sobre cuatro tráilers, para facilitar su transporte e instalación; tres de las siete turbinas GE modelo TM 2500, que fueron adquiridas en Houston, 15
Estados. En Miraflores, el nivel de voltaje de salida del generador es 13,8 KV; y, a través de un transformador elevador de 30 MVA, inyecta su potencia y energía a la red del Sistema Nacional Interconectado a nivel de 69 KV. (ARCONEL, 2010) “Esta energía es transmitida, distribuida y consumida por las diferentes cargas del sistema a nivel nacional. El proceso de instalación y puesta en marcha de esta unidad de generación ha sido exitoso. ”
3.8. TIPO DE GENERACIÓN Una central termoeléctrica es una instalación empleada para producir electricidad a partir de calor, generado por la combustión de petróleo, gas natural o carbón. Junto con necesitar calor para producir corriente, una termoeléctrica contamina el aire porque entrega a la atmósfera humo y dióxido de carbono. Se las considera las centrales más económicas y rentables, están extendidas por el mundo, pero son muy criticadas por su enorme impacto ambiental, debido a la combustión de combustibles fósiles. En el caso de la termoeléctrica Miraflores se utiliza el hidrocarburo fuel-oíl N°6 (búnker) hacia Manabí. El buque tarda 15 horas en navegar desde Esmeraldas a Puerto Atún, un muelle privado ubicado en el cantón Jaramijó.
3.8.1. DESCRIPCIÓN
DE
LOS
PROCESOS
DE
GENERACIÓN DE LA CT. MIRAFLORES. Las actividades auditadas fueron las relacionadas a la generación y operación del sistema de termoeléctrico de la central Miraflores ubicadas en la ciudad de Manta. A continuación se describen sus componentes y actividades de cada uno de los Programas del Plan.
3.9.PROGRAMA DE MEDIDAS DE PREVENCIÓN, MITIGACIÓN Y REMEDIACIÓN El objetivo del programa de mitigación es alcanzar cumplimiento con regulaciones ambientales o criterios de gestión ambiental, para aquellos aspectos ambientales, acorde con los resultados de la evaluación, que se determinan en no cumplimiento. Las medidas descritas están basadas en buenas prácticas de ingeniería, en lo descrito en 16
la normativa o reglamentación ambiental aplicable, y en resultados de experiencias a nivel nacional o internacional para la mitigación de impactos ambientales en centrales de generación eléctrica Se establecen medidas de mitigación, remediación o prevención para los siguientes aspectos ambientales:
Emisiones al Aire
Niveles de Ruido
Sistemas de Aguas Industriales, Lluvias y Servidas
Manejo de Desechos Sólidos No-Peligrosos
Manejo de Desechos Peligrosos
Manejo de Combustibles
Manejo de Productos Químicos
3.10. CENTRAL TERMOELÉCTRICA MIRAFLORES o ESTUDIO DE INTENSIDAD DE CAMPO ELECTROMAGNÉTICO Lecturas de EMF (µTesla) (a)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
UBICACIÓN DEL PUNTO DE MEDICIÓN Sala de control Puesto de tablerista Cuarto de baterias Cisterna de agua Container Dormitorio Transformador electrico Subestacion electrica Acopio de aceite Usado Tanque de almacenamiento de Diesel Bomba de combustible filtros de aire Interior de la unidad U15
X
Y
Z
0.8 0.24 0.3 0.08
4.35 1.04 0.62 0.03
0.66 0.23 0.35 0.09
0.03
0.01
0.02
1.21
6.62
2.19
0.28
0.53
0.28
0.03
0.01
0.04
0.07
0.03
0.08
0.31
0.03
0.31
0.07
0.05
0.07
0.36
0.13
0.32
Tabla 7. Central de generación con la unidad #15
Equipo utilizado: Extech electromagnetic field Meter # 480823 Realizado por:
17
Ilustración 12. Corporación Eléctrica del Ecuador
o
ESTUDIO DE RUIDO AMBIENTE DIURNO – NOCTURNO - 2011
18
LECTURAS DE RUIDO
NPS eq medido
dBA
(dBA)
NPS Eq FONDO
R O U
#
UBICACIÓN DEL PUNTO DE MEDICIÓN
1
GUARDIANÍA
2
I N D
3
U T O O
R
C N N
CALLE 4 DE NOVIEMBRE BARRIO MIRAFLORES
NPS eq corregido Tiempo (dBA) Máximo de Exp (horas9
1
2
3
4
38
70
69
69
70
70
70
39
65
66
65
65
65
65
41
60
60
61
61
61
61
mayor a 32 mayor a 32 mayor a 32 mayor a 32
1
GUARDIANÍA
38
68
69
69
69
69
69
2
CALLE 4 DE NOVIEMBRE
39
64
65
64
64
64
64
mayor a 32
3
BARRIO MIRAFLORES
40
60
60
59
59
60
60
mayor a 32
Tabla 8. Central Termoeléctrica Miraflore generando con la unidad GM # 15 con 2 MW
Realizado por: Galo Guerrero Rodríguez UNIDAD DE GESTIÓN AMBIENTAL
Ilustración 13. Corporación Eléctrica del Ecuador
o
ESTUDIO DE RUIDO OCUPACIOAL 2011 LECTURAS DE RUIDO
NPS eq
dBA
medido (dBA)
NPS Eq FONDO
#
UBICACIÓN DEL PUNTO DE MEDICIÓN
1
SALA DE CONTROL
38
1
2
3
4
70
69
69
70
70
Tiempo NPS eq Máximo corregido de Exp (dBA) (horas9
70
mayor a 32
19
2
TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE
39
88
89
89
89
89
89
3
SUBESTACIÓN ELÉCTRICA
40
80
81
80
81
81
81 16
4
GUARDIANÍA
41
63
62
63
63
63
63
5
CONTAINERDESCANSO
38
59
59
58
58
59
59
6
CHIMENEA
40
95
95
96
96
96
96
7
INGRESO A LA UNIDAD
40
98
97
97
96
97
97
FILTROS DE AIRE
41
8
mayor a 32
mayor a 32 2
1 101
101
100
100
101
101
1
Tabla 9. Ruido Ocupacional
Observación Central Termoeléctrica Pedernales generando con la unidad GM # 15 con 2 MW
Fecha de Estudio de Ruido:
10:00
24 de enero de 2011
AM
Realizado por: Galo Guerrero Rodríguez
UNIDAD DE GESTIÓN
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4. CENTRALES TERMOELÉCTRICAS
(ARCONEL, 2010) “Una central termoeléctrica es una instalación empleada en la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica, liberando dióxido de carbono a la atmósfera. ” Cuando el calor se obtiene mediante la fisión controlada de núcleos de uranio la central se llama central nuclear. Este tipo de central no contribuye al efecto invernadero, pero tiene el problema de los residuos radioactivos que han de ser guardados durante miles de años y la posibilidad de accidentes graves.
4.1.TIPOS DE CENTRALES TERMOLECTRICAS. 4.1.1. CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE CICLO CONVENCIONAL. (CELEC, Plan Nacional de Eficeincia Energetica 2016 -2035, 2016) “Se llaman centrales clásicas o de ciclo convencional a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo (aceite) o gas natural para generar la energía eléctrica. ” Son consideradas las centrales más económicas, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo, a pesar de que estén siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambiental. A continuación se muestra el diagrama de funcionamiento de una central térmica de carbón de ciclo convencional:
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Ilustración 12. Componentes de una estación termoeléctrica.
Básicamente, el funcionamiento de este tipo de centrales es el mismo independientemente del combustible que se consuma. Así, este se quema en la caldera, liberando calor que se usa para calentar agua. El agua calentada se transformará en vapor con una presión muy elevada, que es la que hace girar una turbina de vapor, lo que transformará la energía interna del vapor en energía mecánica (rotación de un eje). La producción de electricidad se generará en el alternador, por la rotación del rotor (que comparte el mismo eje que la turbina de vapor) y mediante la inducción electromagnética.. El vapor que sale de la turbina de vapor se envía a un condensador (termodinámica) para transformarlo en líquido y retornarlo a la caldera para empezar de nuevo un nuevo ciclo de producción de vapor.
4.1.2. CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE CICLO COMBINADO (CELEC, Perspectiva y Expansion del Sistema Eleéctrico Ecuatoriano, 2013) “En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. ” Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar energía eléctrica.
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Ilustración 13. Termoeléctrica de ciclo combinado.
Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales solo funciona la turbina de gas; a este modo de operación se lo llama ciclo abierto. Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar el combustible (entre gas y diésel) incluso en funcionamiento. Como la diferencia de temperatura que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55 %. Este tipo de centrales generaron el 32 % de las necesidades españolas de energía eléctrica en 2008.
4.2.CENTRAL TERMOELECTRICA PASCUALES 2 La subestación Pascuales como parte importante del Sistema Nacional de Transmisión abarca una mayor área de influencia para la transmisión y distribución de la energía, esto pone en riesgo la confiabilidad del suministro y lo principal afecta el costo en el sistema Nacional Interconectado.
Ilustración 14. Sistema SCADA.
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Es un vértice clave en el anillo de 230 kV, centro principal de transferencia de energía eléctrica que interconecta las ciudades de Guayaquil, Quevedo, Milagro, Esmeraldas, Santa Elena; y recibe la energía de Paute, Termo Guayas, entre otros. La subestación Pascuales, a través de sus líneas de 69 mil voltios, provee de energía eléctrica a la Corporación para la Administración Temporal Eléctrica de Guayaquil (Categ), la Empresa Eléctrica Regional Guayas-Los Ríos (Emelgur) y la planta potabilizadora de agua La Toma, de Interagua.
4.2.1. ANTECEDENTES (CONELEC, 2010) “Por varios años en el Ecuador las condiciones climáticas, determinaban la estabilidad eléctrica, situación que incluso nos obligó a cambiar el horario habitual de actividades para aprovechar la luz solar, pues en horario nocturno no era posible laboral ante la falta de energía eléctrica, provocada por los estiajes. ” Este problema
fue superado gracias a la decisión del Eco. Rafael Correa Presidente
Constitucional de la República, su visión de desarrollo lo llevó a implementar el Plan Nacional de Electrificación y Soberanía Energética, que contempla la construcción de centrales termoeléctricas, hidroeléctricas y eólicas en varios sectores del país, con claros objetivos:
Implementar nuevas fuentes de generación térmica eficiente que utilice un combustible de producción nacional.
Reducir importación de combustible diesel, reemplazándolo por fuel oil Nº6 de producción nacional disponible más barato.
Mantener adecuados niveles de reserva en el mercado eléctrico nacional.
Contribuir con producción eléctrica de unos 600 GWh, anuales a un costo de 0.06 centavos de dólar el KWh incluyendo los costos financieros y de inversión; y.
Generar empleo local y nacional.
4.2.2. CRONOGRAMA DE TRABAJO. En abril del 2010 se inicia la demolición de la infraestructura existente en dichos terrenos, en mayo se cumple un acto especial para colocación de la primera piedra que marcó el inicio de la obra civil, entre junio y agosto se realiza el cambio de suelo a una profundidad de 4 mts, para dar paso a los trabajos de subestructura; desde octubre del 2012 hasta enero del 2013 se construye la superestructura de la casa de máquinas, a partir de febrero del presente año se 24
realiza el montaje mecánico y eléctrico en las diferentes áreas que componen la moderna central, el 10 de mayo, procedentes de Shanghai China en el buque Wladyslaw Orkan, arriban a Esmeraldas los primeros 6 de 12 motores con sus respectivos generadores. Cada motor es de 8.35 MW, tiene 8,40 mts. de longitud; 3,60 mts. de ancho y 5mts. De alto con peso unitario de 134 toneladas; Feb-14
Inicio de Operación
Cantón Guayaquil, Provincia del
Ubicación
Guayas
Unidad Central de Negocios
Electroguayas
Tecnología
Térmica Turbo vapor
Tipo de Combustible
Diesel
Unidad
TM1
Generación Neta
98404.25 MWh
Potencia
132 MW
Potencia nominal
114 MW
potencia efectiva
103, 3
Energia Media
492 GWh/año
# de Unidades
6 de 22 MW c/u Tabla 10. Características generales
La Subestación eléctrica Pascuales es una de las 15 subestaciones de 230/138/69 kV que operan en nuestro país y forma parte del Sistema Nacional de Transmisión Zona Sur, esta se encuentra ubicada en la parroquia Pascuales a los 16.5 Km en la vía Guayaquil - Daule.
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La subestación Pascuales a nivel de 230kV opera bajo la configuración de doble barra con acoplador; a nivel de 138kV y 69kV bajo la configuración de barra principal y transferencia.
Ilustración 15. Subestación Pascuales
4.3.DATOS TÉCNICOS. 4.3.1. Generador.
- Fabricante: MARELLI - Capacidad continua de generación 155.882 KVA - f.p.= 0.85 y 2.1 Kg/cm2 Presión de H2 - Voltaje 13.800 V - Voltaje nominal de campo 215 V 4.3.2.
Transformador de la Unidad (MT1)
- Fabricante: ITALTRAFO - Voltaje nominales: Primario 13.800 V Secundario: 155.000 V 5% - Capacidad nominal continua 120/160 MVA
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4.3.3. Caldera
- Fabricante: FRANCO TOSI (Licencia Combustión Engineering). - Máxima evaporación continua: 432.000 Kg/h - Presión máxima de diseño 162 Kg/cm2 - Temperatura de vapor sobrecalentado: 540º C - Temperatura de agua de alimento: 245° C - Combustible fuel oil N.6. 4.3.4. Turbina
-
Fabricante: FRANCO TOSI (Licencia Westinghouse) Tipo: Impulso-reacción, dos cilindros Tandem-Compound Velocidad : 3.600 RPM Presión Entrada Turbina AP: 140 kg/cm2 Temper. Entrada Turbina AP: 538 oC Temperatura Recalentado: 538 oC
4.3.5. Condensador -
Superficie de cambio térmico: 7.920 m2 Cantidad de vapor condensado: 277.402 Kg/h Cantidad de agua de enfriamiento: 5.033 m3 /seg. Presión de condensación: 0,0803 atm. abs. Temperatura de condensación: 42,23 °C Temperatura entrada agua enfriamiento: 30 °C Temperatura salida agua enfriamiento: 38,1 °C
4.3.6. Sistema de Enfriamiento - Torres de enfriamiento tiro inducido - Flujo de agua de circulación 5,56 mt3/seg. - Temperatura de bulbo húmedo 24 C - Temperatura del agua de enfriamiento 30 C 4.3.7. Sistemas Auxiliares - Sistema de calentamiento de condensado - Almacenamiento y Distribución de combustible - Sistema de limpieza del condensador - Sistema de agua de circulación - Estructura de toma del agua de río - Planta de pre-tratamiento de agua - Sistema de desmineralizado del agua - Sistema de aire comprimido - Planta de generación de hidrógeno - Laboratorio químico - Taller - Aire acondicionado y ventilador - Sistema de Control electro-neumático. 27
4.4. ESTRUCTURA DE LA CENTRAL TÉRMICA 4.4.2. SISTEMA DE TANQUES Existen 2 cubetos con 7 tanques para el almacenamiento de aceites, combustibles y aguas oleosas, los de mayor volumen destinados para almacenamiento de combustible fuel oil y diesel con una capacidad de 2 mil metros cúbicos cada uno, un tanque de acero inoxidable para aceite, 2 tanques para diesel y un tanque diario de Fuel oil, cada uno de ellos se unen a la central a través de tuberías colocadas en pipes racks.
Ilustración 16. Sistema de tanques.
Existe además un tanque de hormigón armado de 750 mts cúbico para almacenar agua del sistema contra incendios. La central dispondrá además de un sistema de aguas oleosas.
4.4.3. ÁREA CASA MÁQUINAS
Ilustración 17. Área casa de máquinas.
En un área de 120mts de largo por 40 mts ancho donde se ubicaran los 12 motores de combustión interna de 4 tiempos con sus respectivos generadores, provista de un puente grúa de 16 toneladas de capacidad, que facilitará el montaje y mantenimiento de las unidades.
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4.4.4. ÁREA DE CALDEROS Y CHIMENEAS
Ilustración 18. Área de chimeneas y calderas.
Las calderos de recuperación utilizan los gases calientes que salen del motor para generar vapor con el que se calienta el Fuel Oil Nº6 a fin de darle la temperatura y fluidez necesaria que permita el suministro a los motores. Existe un caldero por cada motor, así como una chimenea de 30 metros de altura con un silenciador que permite reducir el ruido generado por la turbulencia de los gases, minimizando la afectación hacia el exterior.
4.4.5. SALA DE CONTROL Infraestructura de dos plantas con amplio espacio físico donde se ubican los equipos con tecnología de punta, sistema de control distribuido de la marca FOXVORO para monitorear y controlar los equipos de la central. 4.4.6. REGULADOR DE VOLTAJE Empleando los instrumentos AGR (automátic, Generatión Control) se regula la cantidad de combustible que el motor va a consumir para generar cierta cantidad de energía, de acuerdo al requerimiento del sistema. Hay otros dispositivos para regular la temperatura del combustible, presiones, temperatura de salida de escapes, presiones en las válvulas de admisión, etc. Cada uno de los motores tiene un conjunto de controles comandados por equipo, denominados PLCS, todos estos dispositivos se unen en el CONTROL GENERAL denominado BCS sistema de control distribuido. Radiadores
Subestación
Ilustración 19. Radiadores y Subestación.
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Está compuesto por módulos de LT baja Temperatura encargados de enfriar el aire de carga y el aceite de la máquina, el módulo de HT alta Temperatura, mediante la acción de los ventiladores se encarga de enfriar el agua que viene de los motores durante su operación, una vez enfriada retorne a enfriar la camisa de la máquina en forma sucesiva. Un motor eléctrico de 30 HP se encarga accionar la hélice con aspas tipo helicóptero; por cada motor hay 6 radiadores, 4 de alta y dos de baja temperatura, que genera la suficiente corriente de aire que enfría el agua desmineralizada que llega hasta los motores formando un circuito cerrado.
4.5. SUBESTACIÓN ELÉCTRICA (CENACE, 2016) “La Central Termoeléctrica Pascuales II, está compuesta por 12 motores de 8.35MW y voltaje de 13 mil ochocientos voltios, dispuesto en barra de 6 motores con sus respectivos generadores, arrojando cada barra 48MW que salen a la subestación a través de 2 transformadores con potencia nominal de 50 MW cuando no es enfriado y 63 MW cuando es enfriado con aceite, los dos transformadores instalados despejan la energía eléctrica a la línea de transmisión de 550 mts. “ Que se une al Sistema Nacional Interconectado en la subestación de Transelectric,dicha línea está conformada con 2 ternas, cable alca de 500mm y capacidad de 550 amperios cada una de las líneas de transmisión.
Ilustración20. Subestación.
Esta moderna central térmica con motores de combustión interna estará lista en el primer trimestre del 2014, al mes de mayo del 2013, registra un avance del 67%, durante su construcción ha generado fuentes de trabajo que en su mayoría han sido ocupados por mano de obra local.
4.6. LA CONFIABILIDAD EN LA SUBESTACIÓN PASCUALES La subestación Pascuales al ser uno de los puntos críticos del Sistema Nacional Interconectado debe tener sistemas confiables como para alcanzar las expectativas la continuidad y la calidad de energía.
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4.6.2. CONFIABILIDAD ACTUAL Para modelar el sistema por medio del método de árbol falla, se toma como referencias el diagrama unifilar de las subestación Pascales con el fin de visualizar los posibles eventos de falla en los niveles y en sus respectivos equipos primarios. Con la obtención de los registros históricos de fallas ocurridas en un periodo de 5 años (2006
– 2010), el análisis se enfoca hacia el número de veces que han fallado los equipos primarios para para cada nivel de voltaje sean estos autotransformadores, barras de alimentación, disyuntores y seccionadores.
Ilustración 21. Subestación Pascuales
COMPENSACIÓN CAPACITIVA INSTALADA EN EL SNT Nivel
de
Capacidad
Capacidad
Subestación Tensión
No. Bancos Unitaria
Total
Pascuales
2
60 MVAR
138 KV
30 MVAR
31
Pascuales
69 KV
2
12 MVAR
240 MVAR
COMPENSACIÓN INDUCTIVA INSTALADA EN EL SNT Nivel
de
Capacidad
Capacidad
Subestación Tensión
No. Bancos Unitaria
Total
Pascuales
22
20 MVAR
13,8 KV
10 MVAR
Tabla 11. Compensación capacitiva
CARGABILIDAD DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN LÍNEA
DE
TRANSMISIÓN (Nivel de carga)
RESTRICCIONES
PROYECTOS
OPERATIVAS
CORTO PLAZO
Pascuales - Santa Cuando
existe
máxima Construcción del sistema de transmisión
Elena, 113,5 MVA: generación de las centrales Lago 90%
EXPANSIÓN
APR Energy 2 y Santa Elena
de
Chongón
-
Santa Elena 138 Kv
* Ante demanda máxima de la zona en S/E Pascuales y Poli Pascuales - Salitral, 190 MVA: 91%
centro con máxima generación térmica
de
las
centrales
Trinitaria, Victoria y Gonzalo Cevallos, y bajo aporte de la
Construcción de la S/E Las Esclusas 230/138
kV
para
normalizar
la
conexión de la subestación Caraguay y efectuar transferencias de carga
interconexión con Colombia Tabla 12.Variabilidad de líneas de transmisión
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