OPTIMIZACION DE LA OPERACION DE LAS UNIDADES DE LA CENTRAL MAZAR EN FUNCION DE LA CABEZA NETA
Enviado por tomas • 24 de Noviembre de 2018 • 4.471 Palabras (18 Páginas) • 451 Visitas
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MARCO TEORICO
En una planta hidroeléctrica, la producción de electricidad puede ser representada, en forma simplificada, como la transformación de la energía potencial gravitacional del agua almacenada en el embalse en energía eléctrica por medio de las unidades generadoras (conjunto turbina-generador). El agua que se capta a una cota determinada, después de pasar por las turbinas, se descarga a una cola inferior. Las turbinas convierten la energía potencial gravitacional en energía mecánica accionando sus ejes conectados a los generadores, los cuales suministran energía eléctrica en sus terminales [2].
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Función de producción de potencia
La expresión de la producción de potencia en una unidad de generación hidroeléctrica depende del producto del caudal de turbinamiento o descarga de agua por la turbina, la cabeza neta y la eficiencia del grupo turbina-generador [1],[3],[4]. Por lo tanto es necesario que los parámetros y/o las características de la central hidroeléctrica sean expresados adecuadamente más aún cuando los efectos que causa la variación de la cabeza neta y la descarga en las plantas hidroeléctricas son significativos. La potencia hidráulica total de una unidad de generación hidroeléctrica se puede expresar como:
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Donde ηj representa la eficiencia del grupo turbina-generador, qj el caudal de turbinamiento, hj la cabeza neta.
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La caída bruta
En la operación de una planta de generación hidroeléctrica, la caída o cabeza bruta se define como la caída topográfica, es decir, la diferencia de cotas entre el nivel del embalse aguas arriba, en la captación de agua, y el nivel aguas abajo en el canal de descarga. La citada cota aguas arriba es una función del volumen almacenado en el embalse [1],[5]. A su vez, la cota aguas abajo es una función de la descarga defluente, d, conformada por la descarga total turbinada en la planta, Q, más el vertimiento, s, (según el diseño de la planta), y más el aporte lateral del río Mazar tal que d = Q + s + ql, durante un período de tiempo de duración
∆t, puede definirse mediante la expresión (2).
(2) Donde es una función de la cota aguas arriba del embalse de la planta, y
es una función de la cota
aguas abajo del canal de descarga de la planta
que relaciona el valor de esta cota, la descarga defluente y el aporte lateral del rio Mazar, d=Q+s+ql, durante el período de tiempo ∆t.
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Las pérdidas hidráulicas
No todo el potencial energético referente a la altura de la caída bruta es aprovechado por la turbina. Durante la conducción del agua se presentan pérdidas de energía hidráulica por fricción, referentes al efecto de piezas y dispositivos intercalados en los conductos, tales como rejas, portones, válvulas y codos. De acuerdo a las especificaciones del fabricante en las unidades de la central Mazar, las pérdidas de carga en el circuito hidráulico de aducción, desde la sección de la entrada del túnel de carga (toma de agua) hasta la sección de la salida del túnel de descarga son calculadas por las expresiones.
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La cabeza neta
La altura de la cabeza neta a la que está sometida una turbina se define como la diferencia de cotas entre el nivel del embalse y el nivel en el canal de descarga y menos las pérdidas hidráulicas [1], [6].
Donde representa las pérdidas de
energía hidráulica por fricción.
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La eficiencia técnica del grupo turbina-generador.
La eficiencia o rendimiento hidráulico de la turbina, , se define como el cociente entre el salto útil, o energía por unidad de masa transmitida al generador, y el salto neto, o energía por unidad de masa disponible a la entrada del rodete. El porcentaje de la energía mecánica transmitida al rotor de la máquina que se transforma en energía eléctrica se conoce como la eficiencia del generador . Esta eficiencia del generador suele englobarse
dentro del término de eficiencia
, considerada como la eficiencia global del
grupo turbina-generador [1],[2],[7]. La
eficiencia para este estudio, se consideró una constante.
“La cuantificación de la eficiencia técnica de una unidad de generación hidroeléctrica es función de su punto de operación. Cuando la turbina opera en las condiciones de diseño, ésta gira con el número de rotaciones especificado y desarrolla su potencia nominal con la descarga de agua turbinada, según sus propias especificaciones de diseño, logrando su máxima eficiencia. En los estudios de medio y de largo plazo, por lo general, la eficiencia se considera constante e igual al valor promedio de todos los grupos turbina- generador de la central hidroeléctrica. Sin embargo, en horizontes de más corto plazo, como es el caso de la programación de la
operación hidroeléctrica, será conveniente una
representación más detallada y precisa del comportamiento de la turbina, ya que de esta
manera se posibilitaría la realización de un
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despacho óptimo más exacto y podría ayudar a
evitar la presencia de comportamientos operativos indeseables” [1], [5], [8].
Las condiciones de operación de una turbina hidráulica suelen representarse mediante gráficas a través de curvas características, cuya obtención debe hacerse experimentalmente, “in situ” o mediante ensayos de
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