Pedro Wirley Castro Fori Empresa de Energía del Pacífico E.S.P. S.A Calle 15 No. 29B-30 Autopista Cali Yumbo

Transcripción

1 Optimización Activo de Generación Hidráulico Mediante Recuperación de Vida Útil de Componentes en la Turbina Pedro Wirley Castro Fori Camilo Andres Jaramillo Villarruel Jaime Jesus Noguera Gonzalez Resumen Este artículo presenta la ejecución de una metodología para rehabilitar una turbina hidráulica tipo Francis de eje vertical de un generador sincrónico, para prolongar la vida útil del activo. Esta metodología permitió realizar una evaluación integral de la intervención del activo; los resultados obtenidos con la prueba de eficiencia mostraron una optimización del 4 % del recurso, lo cual significó que con el mismo caudal se generan 1,08 MW-h más de energía. Introducción Central Hidroeléctrica Bajo Anchicayá. La central hidroeléctrica Bajo Anchicayá está localizada en el departamento del Valle del Cauca, Colombia. Inicio operaciones en 1955 con dos grupos de 13 MW y en 1957 con dos grupos de 24 MW. Esta Central hace parte del grupo de Centrales hidroeléctricas pertenecientes a la Empresa de Energía del Pacífico EPSA, filial de Celsia. En total la empresa cuenta con una capacidad instalada de generación de 1077,19 MW distribuidos en 18 centrales hidroeléctricas. Evaluación Integral Unidad de Generación Metodología para la evaluación Para evaluar el estado de la unidad de generación y las partes necesarias a intervenir se estableció una metodología, la cual consta de las siguientes etapas: 1-Revisión Desgaste, mediante inspecciones en años anteriores (2012,2013) se logró establecer que la unidad de generación en sus partes mecánicas de la turbina, tenía pérdida importante de espesores en tapas, alabes fijos, alabes móviles, por otro lado los espacios calibrados de cierre de alabes se encontraron por fuera del estándar, lo que comprobó las fugas presentadas en la unidad.

2 2-Prueba de Eficiencia (Antes), para determinar el estado actual de la cantidad de agua necesaria para generar 1 MWh, se estableció como procedimiento la medición de eficiencia mediante el método de medición de caudal por ultrasonido. Esta eficiencia nos dio como resultado un valor en su potencia mínima (3 MW) de 52,99% y en su potencia máxima (24 MW) de 84,76%, con estos valores se revelo la necesidad de recuperar las partes mecánicas de la turbina, y adicional se estableció un parámetro para comparar el estado de la turbina después del cambio y recuperación de las partes mecánicas determinadas previamente. 3- Plan de recuperación de la unidad, teniendo en cuenta las condiciones en que se encuentra la unidad, se puso en ejecución el ciclo PHVA, generando una planeación y ejecución para la adquisición, recuperación y cambio de partes mecánicas de la turbina, como fueron, alabes, tapa superior e inferior, laberintos, tubo de aspiración, y demás partes determinadas de acuerdo a los análisis e inspecciones previas realizados. 4- Prueba de Eficiencia (Después), para determinar el estado final después de la recuperación, de acuerdo a la cantidad de agua necesaria para generar 1 MWh, se estableció el mismo procedimiento normalizado el cual utiliza la medición de caudal por ultrasonido. Esta eficiencia dio como resultado un valor en su potencia mínima (3 MW) de 52,14% y en su potencia máxima (24 MW) de 88,23%, con la respuesta a estos valores se pudo comprobar el aumento promedio de la eficiencia en del 4% aproximadamente. A continuación se detallan cada una de las etapas de la metodología Revisión Desgaste Durante los mantenimientos periódicos ejecutados cada horas de operación (mantenimiento anual) uno de los puntos importantes a ejecutar es la revisión de los diferentes componentes del grupo generador y registro de mediciones del estado de los elementos sometidos a desgaste. Figura 1. Desgaste Placa Inferior Figura 2. Desgate de Bujes 1.2. Prueba de Eficiencia (Antes) Antes de ejecutar la intervención de la unidad se realizó la prueba de eficiencia mediante el método de medición de caudal por ultrasonido [1], para determinar los valores de eficiencia de la unidad, se midieron las siguientes variables en un registrador de eventos: caudal, nivel almenara, nivel descarga, potencia unidad, caudal de refrigeración, presión en la entrada unidades, con estos valores, se procedió a calcular los valores de eficiencia en 3, 10, 13, 16, 20 y 24 MW. Los valores de

3 eficiencia se reportan de acuerdo a la siguiente tabla: Descarga Embalse Potencia Eléctrica Caudal Tubería Altura Neta Eficiencia Turbina msnm msnm MW m³/s m % 119,44 195,27 3,20 8,81 75,82 52,99% 119,56 195,22 10,03 18,05 75,29 75,91% 119,58 195,17 13,34 22,56 74,93 80,37% 119,58 195,18 16,86 27,24 74,55 84,06% 119,67 195,19 20,27 32,03 74,03 86,29% 119,83 195,16 24,93 40,62 72,86 84,76% Tabla 1. Resultados medición de eficiencia a priori De la tabla 1, se puede verificar los valores de eficiencia en los diferentes puntos de carga, de acuerdo a esto se pudo verificar el estado inicial en que se encuentra la unidad lo cual refleja un desgaste importante y que la recuperación de sus partes mecánicas se hace necesaria para mejorar su confiabilidad y eficiencia. Por otro lado no se tenía registro de eficiencia de la central y estas mediciones sirven como parámetro inicial para poder cuantificar el valor de la mejora ejecutada Plan de Recuperación de la Unidad A partir de la información recopilada en las revisiones de las intervenciones periódicas y los registros de los sistemas de mantenimiento se determina el alcance real de la intervención. Una vez determinado el alcance total de la intervención, se lleva a cabo el ciclo PHVA, en el cual hay cuatro fases importantes a considerar. Desarme Rehabilitación Armado Pruebas de puesta en Marcha Desarme fotografías de la etapa del desarme Re-habilitación Figura 3. Retiro del rotor Figura 4. Desarme de la turbina fotografías de la etapa del Re-habilitación Figura 5. Mantenimiento tapa superior de la turbina

4 marcha de la unidad y verificar todas sus condiciones de operación Prueba de Eficiencia A posteriori Figura 6. Maquinado alabe Armado fotografías de la etapa del Armado Con la intervención finalizada y la maquina lista para entrar en operación comercial nuevamente, se programó la prueba de eficiencia homologa al punto 1.2 de este artículo [1], para verificar la efectividad de los procedimientos y cambios ejecutados, en el plan de recuperación de la unidad (punto 1.3). Se ejecuta el mismo procedimiento obteniendo los siguientes valores: Descarga Embalse Potencia Eléctrica Caudal Tubería Altura Neta Eficiencia Turbina msnm msnm MW m³/s m % 120,22 195,57 3,06 8,98 75,21 52,14% 120,23 195,52 10,18 18,39 74,76 79,95% 120,01 195,37 13,39 22,69 74,43 84,26% 119,91 195,31 16,78 27,18 74,02 88,43% 120,13 195,35 20,16 31,87 73,50 90,90% 120,07 195,25 24,96 40,73 72,41 88,23% Tabla 2. Resultados medición de eficiencia a posteriori Figura 7. Montaje tapa superior de la turbina Al comparar los resultados entre la tabla 1 y la tabla 2, se puede encontrar que en el 90% de los valores de carga se logró un incremento de 4% aproximadamente en los valores de eficiencia Resultados y discusión Con la intervención del activo, mediante la recuperación de piezas de desgaste de la turbina y la recuperación del aislamiento de los polos del generador, se logró mejorar la confiabilidad y adicional se optimizo el recurso hídrico en el proceso de generación en un 4%. Figura 8. Calibración Turbina Finalizado el armado de la unidad de generación se procedió a realizar la puesta en Conclusiones Se logró mejorar la confiabilidad del activo de acuerdo a los resultados mostrados en la prueba de eficiencia, adicional esto ayuda a la sostenibilidad

5 del negocio, ya que se logró optimizar el recurso hídrico utilizado para el proceso de generación de energía en un 4% aproximadamente. Referencias bibliográficas [1] Aenor, Ensayos de recepción en central de las turbinas hidraulicas, bombas de acumulación y turbinas-bomba, para determinar sus prestaciones hidraulicas, Pedro Wirley Castro. Ing Mecánico. Ingeniero de Mantenimiento Mecánico Generación Hidráulica EPSA. Experiencia en operación y mantenimiento de Centrales Hidroeléctricas. Tel: (57) (2) Ext: pwcastro@celsia.com Camilo Andres Jaramillo. Ing Mecánico. Ingeniero de Mantenimiento Mecánico Generación Hidráulica EPSA. Experiencia en operación y mantenimiento de Centrales Hidroeléctricas. Tel: (57) (2) Ext: cjaramillo@celsia.com Jaime Jesus Noguera. Ing Mecánico. Ingeniero de Mantenimiento Mecánico Generación Hidráulica EPSA. Experiencia en operación y mantenimiento de Centrales Hidroeléctricas. Tel: (57) (2) Ext: jjnoguera@celsia.com