generación de energía eléctrica en aprovechamientos

Lámina 000

Planta de Almacenamiento por Bombeo Las Palmas – Las Majaguas (Región Central)

José L. García Martínez-Barruchi

II FORO Proyectos Hidroeléctricos en Venezuela … Comisión de Infraestructura … Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat (ANIH)

Ing. Mecánico UCV / 1.976 MSc. Ing. Hidráulica UCV / 1.980 – MSc. Ing. Mecánica UCV / 1.980

II FORO Proyectos

Hidroeléctricos

en Venezuela

02 / Octubre / 2.019

Auditorio CAF Caracas

@ JLGM-B

Propuestas de Proyectos Hidroeléctricos – S.E.N.

Generación de energía eléctrica en aprovechamientos hidroeléctricos

“operando en régimen de pico”PARTE A


Lámina 001

Planta de Almacenamiento por Bombeo Las Palmas – Las Majaguas

… factibilidad de utilización de los embalses del

Sistema Cojedes – Sarare : Las Palmas – Las Majaguas –

Las Margaritas ubicados en la Región Central

(Estados Cojedes, Lara y Portuguesa) para desarrollar

un Aprovechamiento Hidroeléctrico por medio de

Almacenamiento por Bombeo, operando en “régimen de pico”

y de una capacidad de generación de energía eléctrica entre 1.000 MWe y 2.000 MWe

PARTE A

PROYECTO HIDROELÉCTRICO

San Rafael de Onoto

Agua Blanca

@ JLGM-B


Lámina 100

Planta Hidroeléctrica de Almacenamiento por Bombeo Las Palmas – Las Majaguas (Región Central)

… factibilidad de utilización de los embalses del Sistema Cojedes – SarareLas Palmas – Las Majaguas – Las Margaritas ubicados en la

Región Central (Estados Cojedes, Lara y Portuguesa) para desarrollar un Aprovechamiento Hidroeléctrico por medio de Almacenamiento por Bombeo, operando en “régimen de pico” y de una capacidad de generación de energía

eléctrica entre 1.000 MWe y 2.000 MWe ...

Índi

ce

Sección 01 … Antecedentes y Características Técnicas para Operación conjunta de Embalses : Las Majaguas (operación) y Las Palmas (proyecto) … COTAS y capacidad de almacenamiento

Sección 02 … Dimensionamiento de Maquinaria – Equipamiento Estructuras de la P. H. Almacenamiento por Bombeo … línea divisoria de embalses, conducciones y captación

Sección 03 … P. H. Almacenamiento por Bombeo : Actualización del Dimensionamiento del Equipamiento y Propuesta de “nuevos” Requerimientos Operativos

Sección 04 … P. H. Almacenamiento por Bombeo : Proyección de Inversiones e Identificación de Trabajos de Planificación de Proyecto

PARTE A

@ JLGM-B

San Rafael de Onoto

Agua Blanca

Estados :Portuguesa,

Lara y Cojedes

Las Majaguas304 MM m3

… operación como embalse de “pondaje”

Las Palmas(pro) 700 MM m3

Las Margaritas(pro) 200 MM m3

Rio Cojedes

Rio Sarare


Lámina 01 Sistema Cojedes – Sarare … Embalses Las Majaguas (operación) y Las Palmas – Las Margaritas (proyecto)

… en 1975 CADAFE evaluó la factibilidad de aprovechar los embalses del SistemaCojedes – Sarare para desarrollar un Aprovechamiento Hidroeléctrico por mediode Almacenamiento por Bombeo, operando en “régimen de pico” y de unacapacidad de generación de electricidad entre 1.000 MWe y 2.000 MWe ...… en 1975 CADAFE recibió un Estudio de Factibilidad elaborado por losingenieros Generoso Campilongo y López Herrera ...… en 1978 CADAFE contrató al consultor John Parmakian, paraidentificar la capacidad instalada por grupo bomba – turbina …… en 1979 CADAFE recibió la asesoría de la Agencia de CooperaciónInternacional de Japón y con los ingenieros Narita y Wakamori,se desarrolló el Estudiode Planificación Inicialpara la operación de unaPH de Almacenamientopor Bombeo, en el S.E.N.identificando losdimensionamientos deequipos e infraestructuraprincipal.

El embalse Las Palmas estaba en anteproyecto.

Riego : 90.000 Ha

ANTECEDENTES

@ JLGM-B

Gerencia Planificación Obras Hidroeléctricas

II FORO Proyectos Hidroeléctricos en Venezuela … Comisión de Infraestructura … Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat (ANIH) @ JLGM-B

REFERENCIAS

a)Topografía 01 … Embalse Las Palmas .MOP ; escala 1 / 30.000

a)Topografía 02 … Aprovechamiento Hidroeléctrico Conjunto Embalses

Las Palmas – Las Majaguas, 1975 ; escala 1 / 25.000

Generoso Campilongo y López Herrera

a) Estudios Hidrológicos 01 … Río Cojedes período 1943 – 1972 Embalse Las Palmas

a) Estudios Hidrológicos 02 … Río Sarareperíodo 1943 – 1972 Embalse Las Majaguas

Lámina 02


Lámina 03

255

260

320

380Canal Aproximación

Conductos Forzados

Canal Descarga

Casa de Máquinas

Estructura Control

Embalse Las Majaguas

Embalse Las Palmas

Nivel Mínimo

245COTA

Nivel Mínimo

310COTA

Canal Aproximación

Conductos Forzados

Estructura Control

Canal DescargaCasa de Máquinas

PLANO de CONJUNTO“conducciones de agua”

Autopista de Los Llanos

Fuente: Aprovechamiento Hidroeléctrico Conjunto Embalses Las Palmas – Las Majaguas, 1975 ; Ingenieros Generoso Campilongo y López Herrera

área inundación Las Majaguas


Lámina 04 Fuente: “Proyecto Obra de Embalse Las Palmas Rio Cojedes, Volumen I” ; MARNR, 1.982

Curvas de : Elevaciones, Área de Almacenamiento y Capacidades … Embalse Las Palmas

CO

TAS

ÁREA (Hectáreas)

VOLUMEN (Hm3)

310

325

340

600

Nivel Mínimo

970

850

320 Nivel Medio

Nivel Máximo

1820

Opción 2a

600 MM m3

370 MM m3capacidad efectiva del embalse

Nivel Máximo

330Nivel Medio

1180

capacidad efectiva del embalse[ aumentar altura presa ]

Opción 1era

1.420 MM m3

… a pesar del incremento en la capacidad

efectiva del embalse, que mejora la regulación y con un incremento menor por la afectación del área de

almacenamiento, se descartó la Opción 1era por los costos de las presas … y el análisis de escorrentía

… opciones evaluadas por CADAFE a Junio 1.979

ALMACENAMIENTO

Proyecto MARNR (1982) : COTA 345 ; 1.660 MM m3

@ JLGM-B

COTAS

245

252

248

Nivel Mínimo

Nivel Medio

Nivel Máximo

Las Majaguas304 MM m3

COTAS

310

325

320

Nivel Mínimo

Nivel Medio

Nivel Máximo

300Túnel Conducción


Altura Neta 73,00 mts

Operación conjunta Embalses : Las Majaguas (operación) y Las Palmas (proyecto) … análisis de escorrentía


Lámina 05

curvas de masa – descarga … Río Cojedes en la Presa Las Palmascapacidad necesaria regulación 120 MM m3 … año promedio 1967

[ 119.318.000 m3 … 1.381 m3 /seg – día ]máxima descarga 370 MM m3 … año máximo 1972 ; 369.273.600 m3 … 4.274 m3 /seg – día

período a 30 años 1.200 MM m3 … 1943 – 1972 ; 1.200.614.000 m3 … 13.896 m3 /seg – día

Nota 01CONDICIÓN OPERACIÓN :

P. H. Almacenamiento por BombeoCASO : máxima descarga disponible

3.360 m3 /seg en 10 horas/díarequiere de 120.960.000 m3

Nota 02

310

325

600

Nivel Mínimo

970850

320 Nivel Medio

Nivel Máximo

COTAS

VOLUMEN (Hm3)

600 MM m3

370 MM m3

250 MM m3capacidad efectiva promedio embalse

… las P. H. Almacenamiento por Bombeo, para operar en buen rango de eficiencia, requiere que la presa de “pondaje” Las Majaguas, se ubique bajo cota nivel medio

Altura Efectiva bomba – turbina

80,00 metros

Las Palmas

Opción 2a

… el proceso de re-posición diaria de agua, no afecta el riego a través del Embalse Las Majaguas …

@ JLGM-B


Lámina 06

Embalse Las Majaguas (Diseño Original)Capacidad máxima: 346,15 MM m3

Capacidad normal: 301,63 MM m3

Capacidad mínima: 53,17 MM m3

Capacidad útil: 248,46 MM m3

Superficie del embalse : 4.250 Ha

Curvas de : Elevaciones, Área de Almacenamiento y Capacidades … Embalse Las Majaguas

Embalse Las Majaguas (Corregida : operación bomba – turbina)

Capacidad máxima efectiva : 275 MM m3

Capacidad promedio : 150 MM m3

Capacidad mínima: 78 MM m3

Capacidad efectiva embalse : 197 MM m3

Superficie del embalse : 3.750 Ha[no afecta operación de riego : 90.000 Ha]

Nota 01

… para operar en buen rango de eficiencia, la presa de “pondaje” Las Majaguas se debe ubicar

en la cota Nivel Medio ; capacidad efectiva promedio del embalse : 125 MM m3

ÁREA (Hectáreas)

VOLUMEN (Hm3)

CO

TAS

245

252

248

Fuente: “El Agua, Grandes Embalses de Venezuela” Ing. Roberto Pérez Lecuna; MARNR, 1.976

Nivel Máximo

275150

Nivel Medio

Nivel Mínimo197 MM m3

125 MM m3

capacidad efectiva promedio

78

Nota 02

ALMACENAMIENTO

… la P. H. Almacenamiento por Bombeo para el CASO de máxima descarga disponible en el embalse

de Las Palmas ( 3.360 m3 /seg – 10 horas/día )requiere que en la presa de “pondaje” Las Majaguas,

se almacenen 120.960.000 m3 …

@ JLGM-B

bomba turbina

300

400

350340

250

COTAS

200


Lámina 07

Canal Aproximación < 540 m

Conductos Forzados < 175 m

Estructura de Control

Casa de Máquinas

Canal Descarga 2.000 m

Las Palmas

P. H. Almacenamiento por Bombeo … Sección Longitudinal … “conducciones de agua”

Nivel Mínimo

245

Nivel MáximoAltura Efectiva

bomba – turbina 95 metros

Las Majaguas

ataguías

Las Majaguas

San Rafael de Onoto

Nota 01

Nota 02… el canal de descarga propuesto es de solera horizontal y larasante (COTA 243) está determinada a una COTA por debajodel Nivel Mínimo (245) del Embalse Las Majaguas; laprofundidad seleccionada disminuirá el ancho de sección …

… el canal de aproximación propuesto es de solera horizontaly la rasante (COTA 300) está asociada a una COTA paraalcanzar una “caída bruta” de 82 metros …

Opción 1era

@ JLGM-B

Análisis Campilongo - Herrera



Fuente: Aprovechamiento Hidroeléctrico Conjunto Embalses Las Palmas –Las Majaguas, 1975 ; Ingenieros Generoso Campilongo y López Herrera

Lámina 08

Opción 1era

Nivel Mínimo245

Nivel Mínimo310

Nivel Máximo345


@ JLGM-B


Lámina 200


Índi

ce Sección 02 … Dimensionamiento de Maquinaria – Equipamiento de las Estructuras de la P. H. Almacenamiento por Bombeo … línea divisoria de embalses, conducciones y captación

(b) Análisis de los Consultores de la Agencia de CooperaciónInternacional de Japón. 1979

(a) Análisis Consultor John Parmakian. 1978

3) Bureau of Reclamation 1977 ; Engineering Monograph. No. 39 Estimating Reversible Pump-Turbine Characteristic. 1977.4) Bureau of Reclamation 1978 ; Engineering Monograph No. 40 Selecting Large Pumping Units. 1978.

1) Bureau of Reclamation 1976 ; Engineering Monograph. No. 20 Selecting Hydraulic Reaction Turbines. 1976.2) Water Hammer Analysis by John Parmakian. 1963.

… documentos aplicados hasta el año 1985

@ JLGM-B

II FORO Proyectos Hidroeléctricos en Venezuela … Comisión de Infraestructura … Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat (ANIH) An

ális

isJo

hnPa

rmak

ian

Operación conjunta Embalses : Las Majaguas (operación) y Las Palmas (proyecto) … análisis maquinaria

COTA 345 DESCRIPCIÓN COTA 34510 B/T x 200 Capacidad Turbinas MWe 10 B/T x 100

88,00 metros Caída Bruta 88,00 metros

1.952 m3 /seg[ 70 MM m3 ]

Máxima Descarga Requerida[ 10 horas/día ]

987 m3 /seg[ 36 MM m3 ]

9,22 / 5,91 m Diámetro Máximo Rodete [D1 / D2 ] 6,46 / 4.14 m

22,14 m Dimensión Carcasa Espiral (máx) 15,5 m

26 m Separación entre Grupos B – T 20 m

90 rpm Velocidad Bomba – Turbina 128,6 rpm

17 m Altura Neta de Succión Positiva 17 m

206 TM Peso Rodete 89 TM

1.800 TM Peso Total grupo Bomba – Turbina 822 TM

185.6 rpm Sobrevelocidad ( en reversa ) 130.5 rpm

2.000 MWe Máxima Potencia modo Turbina 1.000 MWeLámina 09

Nota 01

… el análisis de J. Parmakianaplicaba el Proyecto original delMARNR (1982) a la COTA 345para almacenar 1.660 MM m3,con una Longitud de la Presa(cresta) cercana a los 780metros …

Altura Presa : 100,00 metros

… los grupos Bomba – Turbinade 200 MWe y de acuerdo a lasdimensiones aproximadas de lacaja espiral y la separaciónentre equipos, requieren deuna longitud de Casa deMáquinas de 500 metros …

… análisis de “flujo variable” noconsideró necesario “tanquesde compensación”

@ JLGM-B

300

400

350325

250

COTAS

200


Lámina 05

Túneles < 540 mConductos Forzados < 175 m

Torretoma Tanques Compensación

Casa de Máquinas


Las Palmas

P. H. Almacenamiento por Bombeo … Sección Longitudinal … “conducciones de agua”

Nivel Mínimo

245

Nivel MáximoAltura Efectiva

bomba – turbina 80 metros

Las Majaguas

ataguías

Las Majaguas

San Rafael de Onoto

Nota 01

Nota 02… para las obras de trasvase se descartó un canal deaproximación, sustituyéndose por una batería de túnelesparalelos, por los costos de infraestructura (presas de control,compuertas) y el volumen de las excavaciones …

… el canal de descarga propuesto es de solera horizontal y larasante está determinada a una COTA por debajo del NivelMínimo (245) del Embalse Las Majaguas; la profundidadseleccionada disminuirá el ancho de sección …

Opción 2a

@ JLGM-B

Análisis Agencia Cooperación Internacional de Japón

COTA 325 * DESCRIPCIÓN COTA 340 COTA 319 COTA 325 *80,00 metros Altura Presa 95,00 metros 74,00 metros 80,00 metros

710 metros Longitud Presa (cresta) 750 metros 670 metros 710 metros

370 MM m3 Capacidad Efectiva 1.420 MM m3 250 MM m3 370 MM m3

8 B/T x 250 Capacidad Turbinas MWe 8 B/T x 250 1 T x 50 1 T x 50

COTA 224 L/C Turbinas (eje – rodete) COTA 224 COTA 243 COTA 242

COTA 248 Descarga Las Majaguas COTA 248 COTA 248 COTA 248

72,00 metros Caída Bruta 82,00 metros 68,00 metros 72,00 metros

68,00 metros Caída Neta 77,00 metros 66,00 metros 70,00 metros

3.360m3 /seg

Máxima Descarga Disponible[ 10 horas/día ]

2.920 m3 /seg

90 m3 /seg[ 24 horas/día ]

84 m3 /seg[ 24 horas/día ]

2.000 MWe Máxima Potencia modo Turbina 2.000 MWe 50 MWe 50 MWe


Lámina 07

Operación conjunta Embalses : Las Majaguas (operación) y Las Palmas (proyecto) … análisis maquinaria (1/2)

Opciones P.H. ConvencionalP. H. Almacenamiento por Bombeo … Opción 2a

P. H. Almacenamiento por Bombeo … Opción 1era

… la Opción 1era incluye dentro de la P. H. Almacenamiento por Bombeo, un grupo turbina de 50 MWe para mejorar la flexibilidad operativa durante la secuencia de arranque en Modo / Bombeo Nota 01

Anál

isis

Agen

cia

Coo

pera

ción

Inte

rnac

iona

l de

Japó

n

ocho (8) grupos Bomba – Turbina

250 MWe

@ JLGM-B

COTA 325 * DESCRIPCIÓN COTA 340 COTA 319 COTA 325 *2.000 MWe Máxima Potencia M/Turbina 2.000 MWe 50 MWe 50 MWe

TÚNELES de CONDUCCIÓN

8 x 540 metros Longitud y número de ejes 8 x 540 metros 1 x 460 m 1 x 460 m

400 m3 /seg Capacidad Descarga 338 m3 /seg 90 m3 /seg 84 m3 /seg

9,20 metros Diámetro 8,70 metros 5,70 metros 5,50 metros

CONDUCTOS FORZADOS

8 x 175 metros Longitud y número de ejes 8 x 175 metros 1 x 175 m 1 x 175 m

8,35 metros Diámetro 7,85 metros 4,90 metros 4,80 metros

CANAL DESCARGA

2.000 metros Máxima Potencia M/Turbina 2.000 metros 2.000 m 2.000 m


Lámina 08

Operación conjunta Embalses : Las Majaguas (operación) y Las Palmas (proyecto) … análisis equipamiento (2/2)

Opciones P.H. ConvencionalP. H. Almacenamiento por Bombeo … Opción 2a

P. H. Almacenamiento por Bombeo … Opción 1era

… la Casa de Máquinas de la P. H. Almacenamiento por Bombeo, para albergar ocho (8) grupos Bomba – Turbina de 250 MWe y un (1) grupo turbina de 50 MWe, se ubica en la línea divisoria de los Embalses Las Palmas y Las Majaguas

Nota 02

Anál

isis

Agen

cia

Coo

pera

ción

Inte

rnac

iona

l de

Japó

n ocho (8) grupos

Bomba – Turbina 250 MWe

@ JLGM-B


Lámina 09 P. H. Almacenamiento por Bombeo … Dimensionamiento General … “casa de máquinas”

14.0

0

50.0

0

255

224

EJE Bomba – Turbina 250 MWe

248

Nivel Terreno

27.0

0

19.0

0

Nivel Medio Las Majaguas

17.0

0

36.00

COTAS

24.0

0

[ dimensiones en metros ]

400.00 = L Casa de Máquinas

Dimensiones Casa de Máquinas 400.00 x 40.00 metros

ocho (8) Bombas – Turbina 250 MWeuna (1) Turbina 50 MWe

Nota 01… diagrama indicativo NO a escala … los grupos Bomba – Turbina de 250 MWe, para reducir los problemas decavitación y pérdida de eficiencia, requieren de una Altura de Succión (Hs) de- 24,00 metros y de Descarga (Hd) de 19,00 metros; a pesar de la baja cargahidráulica con alto caudal de descarga, requieren válvulas de admisión parareducir las pérdidas a través de los álabes … la válvula de admisión es de unadimensión considerable, con un diámetro aproximado cercano a los 8 metros…

Anál

isis

Agen

cia

Coo

pera

ción

Inte

rnac

iona

lde

Japó

n@ JLGM-B


Lámina 10

… los grupos Bomba – Turbina de 250 MWe “reversibles”, de acuerdo a la velocidad específica, fueron seleccionados del tipo FRANCIS ( en vez de Deryaz ) por facilidad operativa; las dimensiones del rodete son, H : 3,9 m y Dmáx : 8,4 m y el peso de 200 TM … las dimensiones aproximadas de la caja espiral son, 26 x 23 metros y el peso TOTAL aproximado del

grupo Bomba – Turbina es de 1,670 TM … requiere puente – grúa de 2 x 400 TM

P. H. Almacenamiento por Bombeo … Sección Longitudinal … “casa de máquinas”

Nota 01… diagrama indicativo NO a escala

243

248

255

245Nivel Mínimo

EJE Bomba – Turbina

EJE Turbina 50 MWe

Nivel MedioLas Majaguas

Nivel Terreno

224

5.00

24.0

0

COTAS[ dimensiones en metros ]

COTA 325 DESCRIPCIÓN72,00 metros Caída Bruta

64,68 metros [ 72 x 0,94 ]

Carga Efectiva Máxima Turbina

420 m3 /seg Descarga Turbina

65,72 metros [ 62 x 1,06 ]

Carga Efectiva Máxima Bomba

376,8 m3 /seg Descarga Bomba

… el equipamiento dispone de ungenerador convencional de 58 MVA yocho (8) grupos motor generador de280 MVA y se seleccionó como lasecuencia de operación de arranque“bombeo”, el tipo “back to back” …utilizando un lado de la barra de 400kV para arrancar simultáneamentetres (3) motores de 280 MVA con un(1) generador de 280 MVA, hastasimultáneamente alcanzar los cuatrola velocidad de sincronismo, lasbombas toman carga (abriendo lasguías de los álabes) y el generador sedetiene, se coloca en reversa enmodo bomba y se arranca con elgenerador de 53 MVA, utilizando labarra de arranque en “bajo voltaje” …

Operación Bomba –Turbina

ocho (8) grupos Bomba – Turbina 250 MWe

Un (1) grupo Turbina 50 MWe

@ JLGM-B

Rotores Asincrónicos Velocidad Variable : NO


Lámina 11

COTA 340 DESCRIPCIÓN5 B/T x 400 Capacidad Turbinas MWe

82,00 metros Caída Bruta

77,00 metros Caída Neta

3.000 m3 /seg[ 110 MM m3 ]


10,40 / 7,90 m Diámetro Máximo Rodete [ D1 / D2 ]

28,20 m Dimensión Carcasa Espiral (máx)

- 23,50 m Altura de Succión

26 m Separación entre Grupos B – T

90 / 72 rpm Velocidad modo Turbina / Bomba

19,50 m Altura de Aspiración

1.000 / 1.330 TM Peso Estator / Rotor

2 x 600 TM Capacidad Elevación Puente – Grúa

2.000 MWe Máxima Potencia modo Turbina

Operación conjunta Embalses : Las Majaguas (operación) y Las Palmas

(proyecto) … análisis maquinaria capacidad unitaria 400 MWe

… en 1981 la Dirección de Construcción de Obras Hidroeléctricas

de CADAFE continuó evaluando la factibilidad de aprovechar los

embalses y se analizó incrementar la potencia unitaria a 400 MWe, como una opción para reducir número de grupos y conducciones forzadas,

dimensiones de Casa de Máquinas e incrementar la eficiencia operativa …

se eliminó la Turbina de 50 MWe

… de acuerdo a las dimensionesaproximadas de la caja espiral y laseparación entre equipos, la longitudde Casa de Máquinas de 230 metrospor 40 de sección … diámetros deválvulas de admisión y conduccionesforzadas de 8,4 y 10,5 metros

@ JLGM-B An

ális

isD

CO

H/C

ADAF

E19

80–

1981


Lámina 300


Índi

ce

Sección 03 … P. H. Almacenamiento por Bombeo : Actualización del Dimensionamiento del Equipamiento y Propuesta de “nuevos” Requerimientos Operativos

3) Bureau of Reclamation 2013 ; Pumped Storage Evaluation Special Study. Yellowtail, Seminoe, and Trinity Sites. Final Phase 2 Report. 2013.4) Bureau of Reclamation 2014 ; Reclamation-Wide Pumped Storage Screening Study.Final Report. 2014.

1) EPRI GS-6669 ... Pumped-Storage Planning and Evaluation Guide. HARZA Engineering. 1990.2) EPRI 1023142 … Results from Case Studies of Pumped-Storage Plants Quantifying the Value of Hydropower in the Electric Grid. 2012.

… documentos aplicados a partir del año 1989

@ JLGM-B

Operación conjunta Embalses : Las Majaguas y Las Palmas … “nuevos” Requerimientos Operativos


Lámina 12

… en las condiciones actuales, los embalses del Sistema Cojedes – Sarare : LasPalmas – Las Majaguas – Las Margaritas cumplen una función “multipropósito” :(a) suministro de agua para riego y (b) satisfacer requerimientos de agua potablea las poblaciones ubicadas en los Estados Lara (Barquisimeto) y Portuguesa(Acarigua) … limitaciones en el “manejo” de embalses

… la Propuesta y Proyección de Inversiones que se muestra a continuación se basa en : (a) restricciones de “manejo de

caudales”, (b) manteniendo la potencia de 2.000 MWe

@ JLGM-B

… esta situación de función “multipropósito” condiciona las opciones deutilización de los embalses para su aprovechamiento energético y obliga a unarevisión de las características del equipamiento de una Planta Hidroeléctrica deAlmacenamiento por Bombeo … reducción del caudal de agua para energía

… la actualización de las características del equipamiento no sólo implica“mejoras tecnológicas” sino un “nuevo” dimensionamiento de equiposprincipales y de las instalaciones de planta …

capacidad unitaria B – T : 400 MWe

capacidad unitaria B – T : 340 MWe

Operación conjunta Embalses : Las Majaguas y Las Palmas … “valor” como aprovechamiento hidroeléctrico


… el “valor” como aprovechamiento hidroeléctrico de los embalses del Sistema Cojedes – Sarare :Las Palmas – Las Majaguas – Las Margaritas, es (a) “flexibilidad operativa” y (b) capacidad deacumulación – regulación de energía eléctrica sin alterar su función “multipropósito” básica, desuministro de agua potable y de riego …

@ JLGM-B


Las Margaritas(pro) 200 MM m3

Rio Cojedes

Rio SarareLas Majaguas

304 MM m3

… embalse de “pondaje”Riego : 90.000 Ha

Lámina 13

1) en las Plantas Hidroeléctricas de Almacenamiento por Bombeo, el “embalse inferior” operacomo regulador de caudales y almacenamiento de agua y el “embalse superior”, opera comoestructura de “pondage” – regulación diaria de caudales – … en éste aprovechamiento es al revés2) al ser Las Majaguas el “embalse inferior” que opera como estructura de“pondage” – “retorno” diario de caudales – , su función básica de riego a90.000 Ha no se afecta con la Planta Hidroeléctrica …3) al ser Las Majaguas alimentado por dos (2) cuencashidrográficas diferentes – ríos Cojedes y Sarare –, en períodosde “inviernos fuertes” el exceso de agua que debería serdescargado por los aliviaderos – y desaprovechado –, en laoperación de Bombeo puede ser retornado al “embalsesuperior” de almacenamiento, Las Palmas … incrementando ymanteniendo intacta la capacidad del embalse Las Margaritaspara suministrar agua potable a las poblaciones ubicadas enlos Estados Lara (Barquisimeto) y Portuguesa (Acarigua) …

COTA 345 ; 1.660 MM m3

Operación conjunta Embalses : Las Majaguas (operación) y Las Palmas (proyecto) … propuesta análisis maquinaria

II FORO Proyectos Hidroeléctricos en Venezuela … Comisión de Infraestructura … Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat (ANIH) Lámina 14

Bomba – Turbina : 5 x 400 MWe

@ JLGM-B

… aplicando la metodología establecida en el documento de EPRI GS-6669 (1990) y en los reportes del Bureau of Reclamation (2013 / 2014), se determina la capacidad de almacenamiento de energía en Las Palmas ...

COTA 325 : 80 m Altura Efectiva

Embalse Las Palmas

10 Horas/Día … Capacidad Almacenamiento Energía

370 MM m3 Capacidad Efectiva Embalse

69.300 MWhCapacidad Planta: 6.930 MWe

250 MM m3 Capacidad Efectiva Promedio


120 MM m3

(3.360 m3 /seg) Descarga Requerida( B/T : 8 x 250 MWe )


Bomba – Turbina : 6 x 340 MWe capacidad instalada 2.000 MWe

… la capacidad efectiva promedio del embalse

Las Palmas es 250 MM m3

y la descarga requerida de una PH de 2.000 MWe, es 120 MM m3 ; para esta

descarga el ciclo de reposición en modo

Bomba, es entre 90 % (43 % CEP) y 54 % (26 %); para ciclos de descarga

de 10 y 6 Horas …… la reposición de caudales al embalse superior (Las Palmas) durante el modo

Bomba, es entre 13 Horas y 8 Horas (ciclos de descarga de 10 y 6 Horas)

Grupos Bomba – Turbina

Descarga Requerida

Ciclo 10 Horas Descarga Turbina

Ciclo 6 Horas Descarga Turbina

Potencia Salida Motor – Bomba

Máximo Caudal de Bombeo

5 x 400 MWe 585 m3 /seg 105 MM m3 63 MM m3 417 MWe 455 m3 /seg6 x 340 MWe 500 m3 /seg 108 MM m3 65 MM m3 355 MWe 388 m3 /seg

año promedio 1967

Operación conjunta Embalses :

Las Majaguas – Las Palmas actualización y propuesta

análisis maquinaria capacidad unitaria : 400 MWe o 340 MWe


2.000 MWe DESCRIPCIÓN 2.040 MWe5 B/T x 400 Capacidad Turbinas MWe 6 B/T x 3402.925 m3 /seg[ 105 MM m3 ]


3.000 m3 /seg[ 108 MM m3 ]

11,85 / 7,60 m Diámetro Máximo Rodete [ D1 / D2 ] 9,58 / 7,25 m

- 25,00 m Altura de Succión - 19,00 m

18,30 m Altura de Aspiración 17,30 m

31,40 m Dimensión Carcasa Espiral (máxima) 26,00 m

28 m Separación entre Grupos B – T 24 m

80 / 75 rpm Velocidad modo Turbina / Bomba 90 / 85 rpm

1.100 / 1.430 TM Peso Estator / Rotor 900 / 1.195 TM

2 x 650 TM Capacidad Elevación Puente – Grúa 2 x 500 TM

7,9 m Diámetro Salida Carcasa Espiral 7,3 m

8,6 m Diámetro Válvula (máximo) 8,1 m

9,4 m Diámetro Conducto Forzado (máximo) 8,7 m

@ JLGM-B

… en las conducciones forzadas y para las Turbinas de 400 y 340 MWe, los caudales de máxima descarga ubican la velocidad

entre 9 y 7 m/seg; y en el ciclo de bombeo,

entre 7 y 6 m/seg … ERPI establece máximo 7 m/seg

Nota 01

… en los túneles, para los caudales de máxima descarga y

una velocidad máxima de 6 m/seg, los diámetros son 11,0 y

10,2 m … y se requieren cámaras de compensación …

ERPI establece máximo 10,7 m; o considerar un segundo túnel

Nota 02

… canal de aproximación y 6 B/T x 340 MWe… incrementar diámetro a 11 m … casas de máquinas < 260 x 35 metros


Lámina 400


Índi

ce Sección 04 … P. H. Almacenamiento por Bombeo : Proyección de Inversiones e Identificación de Trabajos de Planificación de Sistemas

3) Bureau of Reclamation 2013 ; Pumped Storage Evaluation Special Study. Yellowtail, Seminoe, and Trinity Sites. Final Phase 2 Report. 2013.4) Bureau of Reclamation 2014 ; Reclamation-Wide Pumped Storage Screening Study.Final Report. 2014.

1) EPRI GS-6669 ... Pumped-Storage Planning and Evaluation Guide. HARZA Engineering. 1990.2) EPRI 1023142 … Results from Case Studies of Pumped-Storage Plants Quantifying the Value of Hydropower in the Electric Grid. 2012.

… documentos aplicados a partir del año 1989

@ JLGM-B

(1) canal de aproximación y estructura de control(2) seis (6) Grupos Bombas – Turbina de 340 MWe unitarios(3) Motores asincrónicos – velocidad variable –(4) Subestaciones – Conexiones a Transmisión

condiciones estimación …

5) Estimation of Economic Parameters of U.S. Hydropower Resources ; INEEL 2003.

condiciones de operación : 10 horas/día , 2.400 Hrs/año ,

FC : 29 % ; 4,606 GWhGastos Operación

Mantenimiento : 98,333,035

Operación conjunta Embalses : Las Majaguas (operación) y Las Palmas (proyecto) … proyección de inversiones US $

Capacidad Instalada MWe 2,000 Energía Annual Generada MWh (1) 6,448,400

Tasa de Financiamiento [ APR ] 6% 7% 8% 9%Período de Financiamiento (años) 30 30 30 30

Costos Totales de Proyecto (2) 3,657,020,175 Costo US $ / KW instalado 1,829

Gastos Operación / Mantenimiento (3) 100,635,049 100,635,049 100,635,049 100,635,049 Servicio Annual de la Deuda 263,108,204 291,962,958 322,007,022 353,102,537

Gastos Totales (operación / mantenimiento / deuda) 363,743,253 392,598,006 422,642,071 453,737,586 Costo Operación US $ / KW 56 61 66 70

Factor de Escalación Base 2002 … 56.16 % Precios Base 2019

Nota (3) … gastos fijos y variables, gerencia de operaciones y labor, presupuesto contingencias, gastos transmisión e interconexión, seguros riesgos/operacionales,

bonificaciones SEN y licencias tecnológicas, impuestos

Nota (1) ; condiciones generación / energía : 10 horas/día , 364 días/año , FC : 88,65 %

Nota (2) ; Proyecto, Gerencia y Asesoría … Equipamiento de Planta y Construcción ...

Mejoras en Embalses y Ambiente


@ JLGM-B

condiciones de operación : 6 horas/día , 1.449 Hrs/año,

FC : 13 % ; 3,869 GWh

Tasa de Financiamiento [ APR ] 6% 9%

Gastos Operación / Mantenimiento (3) 97,412,230 97,412,230 Servicio Annual de la Deuda 263,108,204 353,102,537

Gastos Totales (operación / mantenimiento / deuda) 360,520,434 450,514,767 Costo Operación US $ / KW 93 116

… proyecciones de inversión … es precio de “análisis de máxima”

Nota

PH


Lámina 16

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Operación conjunta Embalses : Las Majaguas (operación) y Las Palmas (proyecto) … trabajos de planificación

“flexibilidad operativa” … costos

… análisis de costos y precios de venta / energía paraubicar en la operación del SEN, una PlantaHidroeléctrica de Almacenamiento por Bombeo de 2.000MWe de capacidad instalada …… puntos de atención “mercado de energía eléctrica” :

1) precios de venta / servicios – “ancillary services” – :a) “reserva rodante”, capacidad disponible en

“black/start” y “reserva de contingencias”b) voltaje y factor de corrección de potencia (modo

condensador)c) regulación de frecuencia y “seguimiento de la

demanda” (“load following” y “ramping rate”)d) generación de energía en régimen de picoe) transferencia “bonos verdes” – emisiones CO2

2) precios de compra de energía en régimen de bombeo– “arbitrage services” –

3) programas diarios, semanales y mensuales decompra – venta de energía

“gestión del agua” … optimización

… análisis de optimización de la gestión delagua almacenada en los embalses del SistemaCojedes – Sarare : Las Palmas – Las Majaguas– Las Margaritas y asegurar una función“multipropósito” …… puntos de atención “gestión del agua” :

1) utilización de una Planta Hidroeléctrica deAlmacenamiento por Bombeo para regulary “recuperar caudales en régimen de altaescorrentía”

2) programas diarios y mensuales dedescarga de caudales para riego ysuministro a poblaciones y optimización devolúmenes disponibles para venta deenergía – modo turbina –

“autoridad única” para la gestión del Sistema Cojedes – Sararecondicionantes : análisis de ingresos

muchas gracias por su gentil atención …

generación de energía eléctrica en aprovechamientos

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