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Explorando Sistemas de Disipación de Energía

para Pequeñas Centrales Hidroeléctricas

Sergio Contreras – ANDRITZ HYDRO, Francia

Small Hydro Latin America 2017

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ANDRITZ

Sistemas de Disipación

- Comprendiendo cuándo es necesario

- Descubriendo posibles soluciones

- Resaltando ejemplos en Colombia

- Presentación de ejemplos en el mundo

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ANDRITZ






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CIFRAS FINANCIERAS CLAVES 2016

* MEUR = millón euro

Unidad* 2016

Órdenes ingresadas MEUR 5,569

Órdenes acumuladas (hasta el final del periodo) MEUR 6,789

Ventas MEUR 6,039

EBITA MEUR 442

Resultado neto (incluidos intereses minoritarios) MEUR 275

Empleados (hasta el final del periodo; sin aprendices) - 25,162

ANDRITZ es un líder mundial en el suministro de plantas, equipos y servicios para centrales hidroeléctricas, la industria de celulosa y papel ,

las industrias del acero y metalmecánica, y la separación sólido/líquido en los sectores municipal e industrial

Casa matriz: Graz, Austria

Presencia mundial: más de 250 sitios de producción y compañías ventas/servicios a través del mundo

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Vista general

El Grupo ANDRITZ

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Oferta de productos:

equipos electromecánicos

para plantas hidroeléctricas (turbinas,

generadores); bombas;

turbo generadores


equipos para la

producción de todos los tipos de celulosa, papel,

papel tisú, y cartón;

calderas de energía

Oferta de productos: prensas

para moldeado de metales

(Schuler); sistemas para producción de acero

inoxidable, acero al carbón, y

cintas de metales no-ferrosos;

plantas de hornos industriales


equipos para separación

sólido/líquido para municipalidades y varias

industrias; equipos para

producción de alimento

animal y pellets de

biomasa

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Posición de liderazgo mundial en cuatro áreas de negocios

El Grupo ANDRITZ

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Más de 175 años de experiencia en turbinas (1839)

Sobre 31,600 turbinas (más de 434,600 MW) instalados

Rango completo hasta más de 800 MW

Más de 120 años de experiencia en equipos eléctricos (1892)

Líder en servicio y rehabilitación

Más de 120 unidades Compact Hydro por año

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Somos un suministrador global de sistemas y servicios electromecánicos

(“from water-to-wire") para centrales hidroeléctricas y un líder en el

mercado mundial de generación hidráulica.

ANDRITZ HYDRO

Destacados

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KVAERNER

Boving

NOHAB

Tampella

Escher Wyss

Baldwin-Lima-Hamilton

GE HYDRO inepar

GE HYDRO

Sulzer Hydro

Pelton Water Wheel

I.P. Morris

Bouvier

Pichlerwerke

Hydro Vevey VA TECH HYDRO

Andritz VA TECH HYDRO

VOEST

ELIN

Ateliers de Constructions

Mécaniques de Vevey (ACMV)

Charmilles

Andritz

Waplans

SAT

Finnshyttan

C.E.G.B.

Bell

KMW

VOEST MCE

Møller

KAMEWA

Dominion

Engineering

Hemi Controls

Precision Machines

AFI

English Electric

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Los pioneros crearon las fundaciones.

ANDRITZ HYDRO

Historia

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Spokane Vancouver

Peterborough Pointe-Claire Chambly

Charlotte

Morelia

Vevey

Kriens

Ravensburgo

Linz

Viena

Graz Weiz

Jakarta

Manila

Melbourne

Christchurch

Kuala

Lumpur

Yangon

Bhopal

Faridabad

Beijing

Foshan

Chengdu Hangzhou Hanoi

Lima

Bogotá

Santiago

de Chile

Caracas

Sao Paulo Campinas

Araraquara

Ankara

Tiflis

Glasgow

Madrid Porto

Kiev

Hammerfest

Tampere

Moscú

Grenoble

Jevnaker

Nälden

Johannesburgo

Teherán Schio

Praga

Tiszakécske

Sede ANDRITZ HYDRO con talleres de fabricación

Sede ANDRITZ HYDRO

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Vientiane

Paris

ANDRITZ HYDRO

Presencia Mundial

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ANDRITZ HYDRO

Fu

nció

n C

en

tral

Turbo Generator Large Hydro Compact Hydro Service & Rehab Pumps

ANDRITZ HYDRO

Organización

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Suministrador a nivel mundial de equipos

electromecánicos « Water to Wire »

para pequeñas y medianas centrales

hidroeléctricas con unidades de hasta 30MW c/u

COMPACT HYDRO

COMPACT HYDRO

¿Quiénes Somos?

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COMPACT HYDRO

Rango

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ANDRITZ






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Historia

Uno de los primeros sistemas de

disipación:

- Chorro de Agua en Lago de

Ginebra

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Camino de la Energía

Energía Potencial

= Energía Cinética + Pérdidas

Transformación de Energía

Cinética

Mecánica

Eléctrica

Cavitación

Turbulencia

Pérdidas/Disipación:

- Singulares

- Fricción

- Eléctricas

- Calor

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Cuándo es necesario

Requerimientos Medioambientales

Requerimientos Operativos

Manejo de la variación de nivel en ríos (ramping)

Fenómenos de transiente hidráulico derivados de largas

conducciones en presión

Reemplazo del tipo de turbina

Continuidad de caudal

Centrales en Cascada

Caudal ecológico

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Manejo de la variación de nivel en ríos (ramping)

Para preservar:

- Vida acuática

- Actividades recreacionales

- Navegación

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Continuidad de Caudal

Para preservar:

- Riego aguas abajo de centrales

- Vida acuática

Caudal ecológico

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Largas conducciones en presión

Para preservar:

- Sobrepresión máxima controlada

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Centrales en cascada

Para preservar:

- Riego aguas abajo de la central

- Operación de otras centrales

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Cambio tipo turbina

Para preservar:


(francis genera mayor golpe de ariete)

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Posibles soluciones


Cambio tipo turbina

Para preservar:


Largas conducciones en presión

Válvulas Alivio de Presiones Volante de Inercia

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Posibles soluciones


Centrales en Cascada


Continuidad de caudal

Para preservar:

- Riego aguas abajo de la central

- Operación de otras centrales

Válvulas Howell Bunger Válvulas Plunger Válvulas Multi Chorro

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Posibles soluciones


Manejo de la variación de nivel de ríos (ramping)

Para preservar:

- Vida acuática

- Actividades recreacionales

- Navegación

Ramping Total Ramping Parcial

Del 100% caudal -> 0% Del 50-60% caudal -> 0%

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Posibles soluciones



Ramping -> largos periodos de sobrevelocidad

En unidades AXIALES:

- Largos periodos de sobrevelocidad, excluyen la

utilización de multiplicadores de velocidad

- Largos periodos de sobrevelocidad, significan alta

solicitación de sellos, refrigeración y lubricación

- Mediante manejo de doble regulación, máquinas

pueden operar hasta 12 horas, para pasar 60-120%

caudal de la planta

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Posibles soluciones




En unidades FRANCIS:

- Soluciones diferentes en caso de ramping

parcial o total

- En ramping total se utilizan sistemas de

disipación paralelos, basados en soluciones

multichorro y disipación por cavitación

- En ramping parcial se utilizan la descarga a

través de las mismas unidades, la disipación es

por turbulencia. Alta solicitación de sellos,

refrigeración y lubricación

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Posibles soluciones




En unidades PELTON:

- Solución evidente mediante uso de deflectores

- Alta solicitación de deflector que puede llegar a

operar horas sometidos a grandes: fuerzas,

vibraciones, erosión y cavitación

- Diseño deflector debe evitar fenómeno de

backsplash (salpicar hacia atrás). Sólo puede

ser obtenido mediante CFD

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Ejemplos en Colombia

Proyecto AMAIME

Puesta en servicio 2010

Unidades 2xFrancis 9.6 MW

Potencia instalada 20 MW

Largo conducción en presión 4.8 km

Sobrepresión máxima 25%

Solución Válvula Alivio Presiones

Comentarios:

- Proyecto original sobre la base de turbinas Pelton

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Proyecto PROVIDENCIA III






Solución Válvula Alivio Presiones

+ volante inercia

Comentarios:

- Proyecto debe trabajar también en red aislada

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Proyecto LUZMA I / LUZMA II


Unidades 2x (2xPelton 11.3 MW)


Largo conducción en presión 3.1 km / 1.4 km


Solución Válvula Multi Chorro

Comentarios:

- Proyecto debe permitir la operación de dos centrales

en cascada

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Ejemplos en el mundo

Proyecto BOTELLO (México)



Potencia instalada 9.3 MW



Solución Válvula Alivio

Presiones

Comentario:

- Proyecto de reemplazo de antigua unidad Pelton

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Proyecto PLATANAL (México) ZUMPIMITO (México)

Puesta en servicio 2011 2012

Unidades 1xFrancis 7.2 MW 1x Francis 6.2 MW

Potencia instalada 7.2 MW 6.2 MW

Largo conducción en presión 1.0 km 0.1 km

Sobrepresión máxima 15% 15%

Solución Válvula Alivio Presiones Válvula Alivio Presiones

Comentario:

- Proyectos de reemplazo de antigua unidad Pelton

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Proyecto STAVE (Canadá)


Unidades 3x Francis 11 MW

1x Francis 5 MW


Solución Ramping Parcial a

través de las turbinas

Comentarios:

- Regulación de caudal de 60-0% para mantenimiento

del nivel de aguas del río

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Proyecto FORREST KERR (Canadá)




Solución Ramping Parcial a través

de las turbinas

Comentarios:

- Regulación de caudal de 60-0% para mantenimiento

del nivel de aguas del río

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Proyecto LONG LAKE (Canadá)


Unidades 2x Pelton 20 MW


Solución disipación mediante

chorro deflectado

Comentario:

- Disipación mediante un inyector, para

mantener un caudal mínimo hacia el río

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Proyecto ASHLU (Canadá)




Solución Ramping Total mediante

válvulas multi chorro

Comentarios:

- Regulación de caudal de 60-0% para

mantenimiento del nivel de aguas del río

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Ginebra Ashlu

Presión 16 bars 21.5 bars

Caudal 0.5 m3/s 29 m3/s

Potencia 1 MW 60 MW

Velocidad 200 m/s 60 m/s

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ANDRITZ HYDRO

su socio en

energías limpias y renovables

Agradece su atención

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