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El complejo Río Grande
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Contenidos
La energía en el aguaLa obtención de la electricidadEl consumo de electricidad diarioTurbinasLa Central Río GrandeEl camino del aguaEl transporte de la energía generadaCon la mirada puesta en el futuroFicha técnica¿Todavía con dudas?
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La energía en el agua
Energía hidroeléctrica con propulsión solarEl sol es el motor del ciclo del agua en la natu-raleza. Su calor hace que el agua se evapore.En forma de vapor de agua es transportadadentro de la atmósfera y se precipita en formade lluvia o de nieve. Sin embargo, sobre el marllueve un poco menos de lo que allí se evapo-ra. De modo que se traslada agua de los mareshacia el continente y se alimentan los camposnevados, glaciares, arroyos, ríos, lagos y napassubterráneas. Estas aguas terminan otra vez enel mar: un circuito cerrado. Debido a que esteproceso se repite constantemente es que sehabla de energía renovable.
Al principio fue la rueda hidráulicaEl aprovechamiento de la energía hidroeléctri-ca se remonta a 3.500 años en el pasado, conel surgimiento de las primeras ruedas hidráuli-cas. Los griegos y los romanos las empleabanpara moler granos y para elevar el agua porencima del cauce de los ríos para regadío. Enel Medioevo, gigantescas ruedas elevadorasimpulsaban martillos de hierro. Desde media-dos del siglo XIX, la energía hídrica se convir-tió en un factor decisivo para la crecienteindustrialización. Cuando, en 1866, Wernervon Siemens descubrió el principio dínamo-eléctrico sentó las bases para la obtención deenergía eléctrica. En 1880, surgieron en Ingla-terra las primeras plantas de energía hidroeléc-trica. La construcción en Córdoba de la UsinaBamba en 1897 abrió el camino triunfal para elaprovechamiento industrial de la energíahidroeléctrica, la que se extendería luego a lolargo de Argentina.
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Flujo de electricidadLa generación de electricidad se basa en elprincipio de la "inducción electromagnética"que tiene lugar en los generadores. A partir dela rotación del rotor electromagnético impulsa-do por una turbina, se induce la tensión en lospaquetes de bobinas del estator. Finalmente,de las terminales del estator es posible extraerenergía eléctrica.
Desde el estator, la electricidad fluye hacia lostransformadores. Aquí se eleva el nivel de ten-sión desde la de generación (16.500 V) hasta lade transmisión (500.000 V). Luego se vuelve atransformar sucesivamente hasta llegar alnivel de transporte y distribución (132.000,166.000, 33.000 y 13.200 V)
La obtención de la electricidad
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La carga diaria de la redEl diagrama muestra la gran variación en lademanda de electricidad en el transcurso deun día. Puesto que la energía eléctrica debe sergenerada en el momento en el que se la nece-sita, la relación fluctuante entre oferta y de-manda se equilibra con la entrada o salida defuncionamiento de las distintas centrales.
Para cada hora del día, dependiendo de lademanda requerida son puestas en funciona-miento distintos tipos de máquinas generado-ras, las que son convocadas de acuerdo a sucosto de producción.
Durante los últimos años aumentó sustancial-mente la importancia de las plantas hidroeléc-ticas con embalse y las de acumulación porbombeo. Estas últimas aprovechan la energíasobrante, generalmente durante la noche, parabombear agua de un embalse inferior a unosuperior y así aprovechar su energía potencial.Para enfrentar las variaciones energéticas quesupone estos sistemas interconectados, estascentrales deben enviar a la red la energíarequerida en pocos segundos.
El consumo de electricidad diario
Durante los trabajos demantenimiento y opera-ción en los puntos deacceso a la red, muchosespecialistas controlanque la energía eléctrica lle-gue con seguridad a todoslos clientes
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La turbina Kaplan
Las plantas de energía hidroeléctrica se clasifican, según su forma defuncionamiento, en centrales sin embalses, centrales con embalses ycentrales con embalses y bombas. En todos los casos, la energía delagua al correr y al caer pone en funcionamiento las turbinas. Los gene-radores acoplados a las turbinas producen electricidad. Para ello se utili-zan tres tipo de turbinas: Kaplan, Francis y Pelton.
Turbinas
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Tipos para todos los casos
La turbina KaplanSus paletas parecen la hélicepropulsora de un barco. Esposible ajustar tanto las pale-tas del rodete como las deldistribuidor (mecanismo decierre). De este modo es posi-ble reaccionar en forma ópti-ma frente a las variaciones enel ingreso de agua. Es idealpara centrales con muchocaudal y una caída baja (has-ta unos 50 mts.).
Turbina y GeneradorEl principio es siempre el mismo: El movimientodel agua que fluye o cae se aprovecha para lageneración de energía. Las turbinas trasladan suenergía cinética a los generadores que, a su vez,producen energía eléctrica.
Energía potencialLa fuerza contenida en el agua recibe el nombre"energía potencial", sin embargo, esta energíapotencial sólo puede utilizarse cuando el aguacae al vacío. Cuanto mayor es la cantidad de aguay la altura de caída, mayor es la electricidad y lapotencia que puede obtenerse.
Grado de efectividadCon el término "grado de efectividad" se define lamedida de aprovechamiento de la energía, esdecir, la relación de la energía eléctrica efectiva-mente obtenida respecto de la energía potencialdel agua. El grado de efectividad de las plantashidroeléctricas es superior al 90%. Este porcenta-je es claramente superior al de cualquier otra for-ma de generación de electricidad.
La turbina FrancisSe la utiliza en distancias decaída de 20 a 700 mts. (saltosmedianos) con cantidades deagua cuya amplitud de varia-ción no es muy grande. Pormedio de las paletas y deldistribuidor, el agua es des-viada hacia las paletas delrodete, fijas y curvadas ensentido contrario. La formaespiralada se parece a lacasa de un caracol.
La turbina PeltonSon adecuadas en caídas de140 a 1.500 mts. (saltos gran-des) y caudales pequeños.Sólo se utiliza la energía delagua en movimiento. Desdelos inyectores, el agua golpeacon mucha presión las pale-tas del rodete cuya forma separece a la de un colector. Seutiliza, sobre todo en centra-les con embalses
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La turbina Kaplan
Primero bombear, luego almacenar. Las centrales de generación y bom-beo conducen el agua de un embalse inferior a uno superior. Por reglageneral, esto sucede durante la noche, cuando la demanda de electrici-dad disminuye. Cuando aumenta el consumo de energía, se deja fluir elagua desde el embalse superior hacia las turbinas. En cuestión desegundos, los generadores comienzan a funcionar.
La central Río Grande
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Una obra faraónicaEl Complejo Hidroeléctrico Río Grande es lamayor central hidroeléctrica de generación ybombeo de América del Sur. Ubicada en mediode las sierras cordobesas, la central exhibeorgullosa su rasgo distintivo: la capacidadpara almacenar agua en un embalse inferior,que permite el bombeo hacia el embalse supe-rior para luego generar energía. Con capacidadpara generar 970 Gwh por año, la potencia ins-talada de la Central es equivalente al 60 % dela del Chocón, el doble de la de Futaleufú y el15% más que la Central Nuclear de Embalse, loque permite satisfacer una demanda en per-manente crecimiento y cada vez más exigenteen términos de calidad del servicio.
Un sello distintivo: la central en cavernaPero además de su sistema de bombeo, estasingular obra de ingeniería tiene otra particula-ridad: su central ubicada en una caverna, 226metros bajo el máximo nivel del embalsesuperior. Para realizar esta impresionante obrasubterránea, hubo que extraer 1.600.000 m3 dematerial y realizar 14 kilómetros de túnelesexcavando en la roca. Así, el acceso a la centralse realiza mediante un túnel carretero de unos1.800 m. de longitud, con una sección above-dada de 7 m x 7,5 m y una pendiente del 8 %
La excavación de la caverna donde esta insta-lada la Central se realizó en cinco etapas. Tie-ne 105 m. de largo, 50 m. de alto, 27 m. deancho; y su interior podría alojar holgada-mente la catedral de Córdoba. Las obras subte-rráneas se complementan además con galeríasauxiliares, una cámara de oscilación y una chi-menea de equilibrio.
La historia del complejoEste ambicioso proyecto comenzó a tomar for-ma en 1970, cuando la entonces Sociedad delEstado, Agua y Energía Eléctrica, inició losestudios sobre topografía, hidrología, geolo-gía, geofísica, mecánica de rocas y determina-ción de yacimientos. El exhaustivo período deinvestigación llevó 4 años; los trabajos, 12. Lamonumental obra fue inaugurada oficialmenteel 14 de febrero de 1986.
En el año 2001 fue transferida a la EmpresaProvincial de Energía de Córdoba. Apenas unaño más tarde y luego de reparar uno de sustransformadores, la pusimos nuevamente enmarcha, triplicando así la capacidad de genera-ción de la provincia.
La central Río Grande: orgullo sudamericano
Separados por un caminode 12 km, el embalseCerro Pelado (sup.) y elcontraembalse ArroyoCorto (inf.) forman un pai-saje de gran belleza.
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La turbina KaplanLa central en caverna con sus 4 generadores de eje vertical y los tableros eléctricos que alimentan los distin-tos servicios auxiliares. Al fondo se observa la sala de mando, desde la cual se comandan las unidades.
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Obtención de la electricidad en Río GrandePara la generación, que se efectúa en lashoras de mayor demanda de energía, el aguaingresa a través de la obra de toma, desde elembalse superior, hacia dos conductos forza-dos. Éstos, a su vez, se bifurcan en otros dosconductos de 3 m. de diámetro para ingresar alas turbinas a través de válvulas esféricas. Estopermite alimentar los rodetes de acero inoxi-dable que impulsan a los generadores, unidospor medio de un eje vertical hueco de aproxi-madamente 1 m. de diámetro y que, girandoen sentido horario, generan la energía.
El agua pasa luego a los tubos difusores paraingresar al túnel de restitución que, a través de6 km., la conduce al embalse inferior.
En las horas de menor consumo de energíaeste proceso se revierte, es decir, el agua reco-rre el mismo circuito pero en sentido inverso;para ello, es necesario que las cuatro máqui-nas se transformen en bombas, girando ensentido anti-horario y elevando el agua delembalse inferior al superior.
Esta doble operación permite concretar elobjetivo principal de este aprovechamiento,que es transformar la energía de base, debajo costo marginal, en energía de punta, dealto valor, en las horas de mayor demanda.
Durante el funcionamiento de los grupos enmodo bomba, los generadores se invierten ypasan a funcionar como motores síncronos,los que al no tener cupla de arranque necesi-tan un sistema auxiliar de lanzamiento; estafunción es cumplida por un convertidor de fre-cuencia variable entre 0 y 53 Hz.
En el proceso de arranque, como bomba, elprimer paso consiste en deprimir la napa en eldifusor de la unidad, a fin de desalojar el aguadel rodete. Para esto se cuenta con una plantade aire comprimido compuesta por 6 compre-sores y 4 pulmones; luego, comienza la acele-ración mediante el convertidor de frecuenciahasta superar levemente la velocidad de sin-cronismo, tras lo cual se realiza el paralelo delmotor y finalmente se libera el aire del difusorpara comenzar el bombeo de agua.
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De un embalse a otroLa principal característica de este aprovecha-miento hidráulico es su capacidad de acumula-ción por bombeo (única forma de almacenarenergía de esta magnitud), ya que el Río aportasólo el 15 % de la generación posible. El 85 %restante es aportado por el bombeo de la centralArroyo Corto. Para la generación, que se efectúaen las horas de mayor demanda de energía, elagua ingresa a través de la obra de toma, en elembalse superior, hacia dos conductos forzadosque miden 313 m. de longitud cada uno, con undiámetro de 7,5 m.
El Río GrandeEste típico río de montaña esel afluente principal del RíoTercero y su módulo medioanual es de 11,5 m3 por segun-do. Su cuenca es de 720 Km2.
El embalse Cerro PeladoLa presa principal está formada de materia-les sueltos con núcleo impermeable. Posee105 m. de altura desde el lecho del río y unalongitud de coronamiento de 410 m. Se complementa con un cierre lateral, en lamargen derecha, de 57 m. de altura y una-longitud de 1.500 m.
El camino del agua
Toma de Bombeo (Em-balse Arroyo Corto)
Apertura de compuer-tas del Vertedero Principal(Embalse Cerro Pelado)
La válvula de chorro hueco de Arroyo Cor-to satisface demandas ecológicas cuandoel lago está por debajo del vertedero
Canal de fuga vertede-ro principal (EmbalseCerro Pelado)
Obra de Toma (Embal-se Cerro Pelado)
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El vertederoEl vertedero principal puedeevacuar un caudal máximode 3.285 m3 por segundo. Unvertedero auxiliar brinda unamayor seguridad frente a cre-cidas extraordinarias.
El contraembalse Arroyo CortoLa presa, también de materia-les sueltos, mide 44 m. dealtura y 1600 m. de longitud;cubre 357 Ha. con una capaci-dad de 30 Hm3 y su vertederoes de perfil fijo.
Embalses comunicadosUne a las presas, en la parte superior, el cami-no de acceso al complejo; y en forma subte-rránea, el túnel de restitución.Este últimoposee una longitud de casi 6 km. y una secciónde 18 m. de alto por 12 m. de ancho que podríaalbergar un edificio de 6 pisos
Un “service” completoPara las tareas de mantenimiento y movimientode piezas, dentro de la central hay dos puentesgrúas de 190 Tn. de capacidad cada uno, los quevinculados por una viga permiten el trabajo entamden duplicando la capacidad de izaje. Esto esnecesario para el mover la pieza de mayor peso:el rotor del generador con 360 Tn.
Aguas abajo, y a fin de aislar hidráulicamente lasturbinas para su mantenimiento y también porrazones de seguridad, se encuentran las com-puertas de ataguías de difusores; que son accio-nadas mediante servo-mecanismos.
Detalle de una de las turbinas Francis ins-taladas en el complejo
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La turbina KaplanEn Junio de 2005 se habilitó el segundo transformador que permite disponer de dos Grupos Turbinas Bom-bas que permanecieron fuera de servicio desde el año 1996. De esta forma se recupera la disponibilidad delos cuatro generadores de la Central, con lo que se totaliza una potencia instalada operable de 750 MW.
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Energía al alcance de la manoLa energía generada es llevada a través delpozo de cables, por las blindobarras hasta lostransformadores de potencia, ubicados a laintemperie. Estos transformadores son 2 (dedoble arrollamiento primario, lo que permiteconectar cada uno a 2 generadores), diseñadospara una potencia de 440 MVA, siendo su rela-ción de transformación de 16,5 - 16,5 /500 kV.
Con esta última tensión se ingresa al SistemaArgentino de Interconexión, del que la Centralforma parte, contribuyendo así a abastecer lademanda de todo el País mediante una playade maniobras y de 2 líneas en alta tensiónhacia las áreas Centro y Cuyo.
Por su gran elasticidad de utilización, la cen-tral sirve como reserva de potencia en el sis-tema, ya que en sólo tres minutos puede ingre-sar a máxima potencia para superar cualquieremergencia. También posibilita regular el pre-cio de la energía en los momentos de altademanda, sustituyendo el uso de combustiblesfósiles, favoreciendo de esta manera a la con-servación del medio ambiente.
El transporte de la energía generada
El transformador, ubicado en la playa de transformación, es alimentado en sus arrollamientos primarios através de blindobarras por dos grupos generadores de la Central, que se encuentran alojados en el interiorde la caverna. Este a su vez, se vincula mediante su arrollamiento secundario, a una línea aérea y entregala energía generada a la playa de maniobras a una tensión de 500 kV, donde se incorpora a la red del Sis-tema Argentino de Interconexión (SADI).
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Energía limpia y renovableHoy, la Central Hidroeléctrica Río Grande esuno de nuestros mayores orgullos. Pero nosólo porque es una obra monumental, sinoporque sabemos que su capacidad triplica lacapacidad de generación de la provincia, sinarrojar partículas contaminantes a la atmósfe-ra. Porque aumenta la reserva de agua embal-sada en 400 hm3, abasteciendo de agua a350.000 habitantes. Y, fundamentalmente, por-que con ella aseguramos calidad de vida paranuestra gente ... de hoy y de mañana.
Con la mirada puesta en el futuro
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Ficha técnica
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¿Todavía con dudas? Gerencia GeneraciónLa Tablada 350, 5º piso, CórdobaT: 0351- 429 6055E: [email protected]
Complejo Río GrandeDepartamento Calamuchita, Provinciade CórdobaT: 03546- 499 401/406E: [email protected]
Relaciones PúblicasLa Tablada 350, 6º piso, CórdobaT: 0351- 429 6042F: 0351 - 434 2578E: [email protected]
www.epec.com.ar
Concepto y diseñoDivisión Publicidad, Relaciones PúblicasLa Tablada 350, 6º piso, CórdobaT: 0351- 429 6042F: 0351 - 434 2578E: [email protected]
FotografíasFacundo Di PascualeArchivo digital de Gerencia Generación
