Proyecto Central Hidroelectrica

Proyecto sistema de generación hidráulica. M.Sc. César Yobany Acevedo Arenas. 15 de Marzo de 2013.

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES

Perfecta Combinación entre Energía e Intelecto

1

Resumen— El siguiente documento es un informe detallado

donde se muestran todos los aspectos necesarios a tener en cuenta

en el proceso de dimensionamiento y diseño de un sistema de

generación hidráulica a pequeña escala,con el cual se abastecerá

una demanda de energía de una pequeña población bajo una

ubicación geográfica definida. Se comenzará con una breve

descripción del proyecto:el número de usuarios, la ubicación y

características geográficas del lugar asignado para la central

además de todos los parámetros relevantes de la interconexión

eléctrica de la central conel sistema eléctrico existente (distancias

de la bocatoma a la cámara de carga, alturas disponibles,

inclinación y distancia de la cámara de carga a la casa de

máquinas, etc.). Luego se hará un análisis de los requerimientos

de la demanda de energía y agua seguido de la estimación del

potencial hidráulico este último en base al modelo RETScreen

International. Una vez hecho este análisis se procederá a diseñar

las principales obras civiles de la central (Bocatoma,

Desarenador, Canal de derivación, Cámara de carga, Tubería de

presión) además del cálculo y selección del equipo

electromecánico necesario en la central (Turbinas, Generadores,

Transformadores, Cajas multiplicadoras, etc.)

Palabras Clave- Caudal, Potencia, Altura, Demanda, Carga,

Bomba, Turbina, Área, velocidad, frecuencia, tensión.

I. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

NTRE las fases de un proyecto de construcción de

viviendas de interés social (Estratos 1 y 2) gestionado por

la gobernación de Santander con el fin del suministro de

viviendas a personas damnificadas por desastres naturales o de

escasos recursosy debido a que se trata de tan solo 20 casas la

Electrificadora de Santander (ESSA) planea diseñar una

pequeña central hidráulicainterconectada con el sistema por

medio de la subestación de subtransmisión Palenque

(115/34.5/13.2 KV) ubicada a aproximadamente 1.5 Km al

punto de captación de agua, con el fin de abastecer esta

demanda y las necesidades básicas de energía eléctrica de

estos 20 usuarios.

La ubicación de este proyecto hidroeléctrico será en el Rio de

Oro en el municipio de Girón (Santander)ya que este pasa

cerca de la zona a abastecer, este rio nace en la Quebrada

Santa Rita vereda Cristales en el alto del picacho a 3.400

m.s.n.m. en jurisdicción del Municipio de Piedecuesta. El río

de Oro termina al unirse con el Rio Surata para conformar el

Rio Lebrija a la altura del puente de la vía Férrea del barrio de

invasión el Suiche ubicado entre la vereda Bocas del

municipio de Girón y Café Madrid del municipio de

Bucaramanga. Tiene las siguientes microcuencas; Rio frio.

Quebradas: Llano Grande, Montes, Ruitoque, Aranzaque,

Palogordo, Loro, San Pedro, La Iglesia, Las Nieves, La Rosita,

Padre Jesus. Caños: Garrapero, Los Mango, Linderos, Raya,

etc [3].

Figura 1. Localización del proyecto [1].

Para la ubicación de la cámara de carga y la casa de máquinas

se debe tener en cuenta que geográficamente se dispone de

una altura máxima de salto neta de 82 m y que el caudal

promedio del rio en el punto de la bocatoma (punto de

captación) es de 11.56 (m3/s).

La transmisión de la energía de la central al sistema se hará

mediante una línea de 13.2 KV hacia la subestación palenque.

La distancia entre la bocatoma y la cámara de carga puede

variar entre 300-500 m.

DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE

GENERACIÓN HIDRÁULICA A PEQUEÑA

ESCALA

Gonzalo A. Franklin González 2071915, Lady Johana Ortiz Lizcano 2071923, Mayra Alejandra

Salcedo Gómez 2060837, Juan Moisés Reales Ospino 2080489

E





2

Figura 2. Ubicación Geográfica del punto de captación [2].

Figura 3. Ubicación Geográfica de la Subestación de

interconexión de la central [2].

II. DETERMINACIÓN DE REQUERIMIENTOS DE LA DEMANDA

Para este análisis es necesario tener en cuenta que al ser un

sistema interconectadoa la red existente se trabaja con un

factor de planta del 70% para deducir el caudal disponible

base de diseño además de que se debe tener en cuenta los

siguientes requerimientos.

REQUERIMIENTOS Caudal Necesario (m3/s)

Requerimiento de riego

diario en temporada seca

con bombeo 8h diarias.

0.610972

Caudal ecológico de

reserva.

4

Consumo mensual por casa

Acueducto veredal con

tanque elevado bombeo 2h

diarias.

0.00278

Total. 4.61375

Grafica 1. Curva de Caudal de Cuenca, Disponible y de

reserva en función del tiempo.

Grafica 2. Curva de promedio mensual de Caudal.

Para los cálculos de la demanda máxima con el fin del diseño

de la acometida y selección del transformador se usara el

método descrito en el numeral 2.3 de la norma de la

Electrificadora de Santander (ESSA) [4]. Lo primero es el

cálculo del factor de diversidad de la carga (Tabla 2.16 Norma

ESSA).

Donde se debe tener en cuenta que es carga residencial

estratos 1 y 2 y que son 20 usuarios conectados a la red.

En la ecuación (2) se enuncia que la demanda máxima es la





3

suma de la demanda por usuario (Dpu) más la demanda de

áreas comunes (Dac). Para el cálculo de demanda por usuario

se debe tener en cuenta que cada usuario consume un

valormáximo hora de 3250 W.

Para el cálculo de la demanda de áreas comunes se debe tener

en cuenta el consumo de alumbrado público y el consumo de

las bombas de riego y acueducto veredal. Además de los

factores de demanda para este tipo de carga (Tabla 2.15

Norma ESSA). Se usaran 15 lámparas de alumbrado

público de 100W c/u (las especificaciones se muestran en

sección IV F) y el cálculo de las bombas es como se muestra a

continuación.Para el requerimiento de riego diario:

Teniendo en cuenta que se necesita un caudal de 0.610972

m3/s con una altura de 6 m se supone una densidad del agua de

1000 kg/m3

y un valor de gravedad de 9.8 m/s2

entonces la

potencia de la bomba 1 será de 36 KW aproximadamente 48

HP por esta razón se selecciona una bomba de 50HP (las

especificaciones se muestran en sección IV F).

(

) (

)

Para el bombeo elevado de 2 horas al acueducto veredal con

un caudal de 0.00277 m3/s y una altura de 8 m del tanque de

almacenamiento manteniendo los valores de densidad y

gravedad supuestos se tiene una potencia de 235.2 W lo cual

es menos de 1 HP. Sin embargo para efectos de caudal

máximo se debe seleccionar una bomba de mínimo 4 HP (las

especificaciones se muestran en sección IV F) ya que bombas

de menor potencia si entregan la energía pero no tienen la

suficiente rigidez mecánica para el paso de agua.

(

) (

)

Los catálogos de estas bombas se anexan y sus características

se mostraran en la parte de selección de equipo

electromecánico.Una vez teniendo calculados estos valores se

procede a calcular la demanda de área común.

Según (2), (3) y (5) entonces,

Tabla 1. Parámetros característicos de la demanda.

Número de casas 20

Demanda por casa (KW)

3250

Demanda diversificada (KW)

15,19

Factor de diversidad 4,28

Energía Consumida Anual (MWh/año)

354451,50

Potencia Luminaria (W)

100

Número de Luminarias

15

Consumo Alumbrado Público (KW)

1,5

Bombas de riego (KW)

35,9251536

Bombas de acueducto veredal (KW)

0,217168

consumo de potencia total (KW)

52,23

Altura máxima Disponible (m)

82

Densidad (kg/m3) 1000

Gravedad (m/s2) 9,81

caudal al 70% de probabilidad (m3/s)

6,2

Eficiencias

Turbinas 0,9

Acople turbina-caja m. 0,985

Caja multiplicadora 0,99

Acople caja m.-generador 0,985

Generador 0,95

Transformadores

Máquina-MT

0,95

MT-BT 0,95

Líneas 0,97

potencia de entrada a las turbinas (KW)

72,654

potencia individual por turbina (KW)

24,218





4

III. ESTIMACIÓN DEL POTENCIAL HIDRÁULICO

Figura 4. Clasificación de centrales hidráulicas Modelo

RETScreen [5].

Para este análisis es necesario tener en cuenta que se dispone

una altura de salto máxima de 82 m que para efectos de la

estimación del potencial restándole las perdidas por tubería se

ha asumido una altura de salto neta de 70 m esto para un

sistema de generación interconectado por lo tanto se tomara un

factor de planta del 70%al momento de calcular el caudal base

de diseño 6.2 m3/s el cual se muestra en la gráfica 2.

De (4)

(

) (

)

=> Potencial hidráulico disponible

Según el modelo RETScreen clasificaría esta central como una

pequeña central hidráulica. Sin embargo se debe calcular el

potencial máximo disponible al paso de cada una de las 3

turbinas que se utilizaran el cual sería de:

=> Por cada turbina

Con este valor además de los 70 m de altura y los 2.067 m3/s

de caudal se puede seleccionar las turbinas como se muestra

en la gráfica para este caso se necesitarían 3 turbinas Francis

(las especificaciones se muestran en sección IV F) y después

se procede a calcular el caudal necesario para atender la

demanda de las 20 casas, alumbrado público, bombas y un

adicional del 3,23% para servicios auxiliares de la central.

=>=> Potencia para demanda total.

=> Por turbina

Una vez inscrita la central generadora en el Sistema

Interconectado Nacionalaun así no sea despachada

centralmente esta podrá ofertar un excedente de 4178.2 KWa

comercializadoras que atiendan mercado regulado ya sea en

transacciones contractuales oal precio de bolsa. En cuanto a

los 25 KW por turbina este valor se utiliza para el cálculo del

caudal mínimo requerido a la entrada de cada turbina para

atender la demanda.

(

) (

)

=> Caudal mínimo requerido a

la entrada de cada turbina para cubrir la demanda

total.

IV. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA Y MEMORIAS DE

CÁLCULOS

Figura 5. Obras civiles de una pequeña central hidráulica.

A. BOCATOMA.





5

1) Calculo Altura de Carga.

(5)

Q=Caudal máximo del rio = 15.28m3/s

μ = Coeficiente del vertedero según la forma de la cresta.

(Para caso perfil de creager μ = 0.75)

h= Altura de carga hidráulica o tirante de agua sobre la cresta

del vertedero.

v= velocidad de acercamiento del rio (en este caso: 2m/s).

b = Ancho del rio (10 m)

√

(

)

2) Calculo velocidad del agua sobre la cresta.

3) Calculo de la carga energética y cálculo de las

coordenadas del azud.

(6)

Para calcular las coordenadas del azud se multiplica los

valores de la tabla Creager por 0,8 m.

Y= 0.8*0.257=0.206 [m]

Figura 6. Coordenadas del Azud.

4) Diseño del resalto o colchón amortiguador

Formula aproximada h2=0,45 Q /√h1

Q= Caudal del agua sobre el azud, por metro lineal

h2 = Profundidad de aguas abajo

h1 = Profundidad o espesor de la lámina vertiente al pie del

azud.

Efectuando tanteo y suponiendo un Δh aproximado.

Para Δh = 1.80 m

√ √

Altura total del agua He sobre el lecho del rio aguas arriba.

Profundidad de la cuenca o colchón de agua:

Por lo tanto, la profundidad del agua será

De acuerdo a la fórmula de Merriam

√

√

Por lo tanto:





6

5) Calculo de la longitud de la cuenca

Figura 7. Bosquejo cuenca [6].

6) Calculo de la longitud del bocal y vertedero de

entrada.

Cota a la cresta del vertedero de ingreso: 0.3[m]

Cota de la cresta del azud: 0.5[m]

Carga hidráulica: 0.20 [m]

Tirante de agua mínimas sobre el azud: Aproximadamente

cero

√

Donde μ= 0.5 y h=0.3 m,

√

Se aproxima

Para poder captar 1116.7 (lt/s) se necesita un vertedero de 5 m.

7) Ventana reguladora

Se dispondrá de un orificio de 0.8 X 0.4 por el que pasaran

1116.7 [lt/seg] sin remanso, en épocas de sequía.

Figura 8. Dimensiones Ventana reguladora [6].

8) Canal entre la ventana reguladora y el desarenador

Calculando por tanteo, al final se obtiene, Q=1116.7 [lt/s],

A=0.32 m2 y V=1.25 m/s

El canal tendrá un área de sección transversal trapezoidal

regular, por el que pasará un caudal a una velocidad alta, con

la finalidad de evitar la sedimentación.

Figura 9. Modelo Canal ventana reguladora [6].

9) Caudal en condiciones de máxima avenida

Por medio de la formula se realiza el cálculo por tanteo,

obteniendo valores para Q y h:

√

μ = 0.7

tu =Altura canal de salida de la ventana reguladora

to=Altura canal de limpieza

to =0.5+0.65=1.15[m] Condición en máxima avenida

h= to-tu =1.15 -tu

Para tu = 0.51 el caudal es de Q=1400[Lt/s], y el excedente

seria de 283.3 [lt/s]

10) Vertedero lateral

De (7)

√

√

Por seguridad

Figura 10. Vista lateral vertedero [6].





7

11) Aliviadero

Tomando un canal de sección rectangular de1 m * 1 m por el

que pasan 1.11167 m3/s a una velocidad de 2m/s en estiaje con

un aumento de seguridad por avenida de 10%. Se toma la

longitud del aliviadero como:

Donde Cw: 1.6 => coeficiente de descarga.

Figura 11. Dimensiones aliviadero.

Figura 12. Aliviadero [6].

B. DESARENADOR Y CÁMARA DE CARGA

El desarenador y la cámara de carga tienen la función de

decantar los sólidos en suspensión para evitar que ingresen a

la tubería de presión y causen desgaste innecesario en la

turbina. También ofrece una reserva mínima de agua para el

trabajo de la misma. Su forma es por lo general rectangular y

en su extremo se coloca una rejilla en diagonal de trama fina

para retener los sólidos suspendidos y livianos como hojas y

ramas. La tubería de conducción, generalmente en tubería de

PVC presión, se conecta en este extremo para desalojar el

caudal por la parte inferior hacia la casa de máquinas.

Por lo anteriormente mencionado se requiere un análisis

minucioso para realizar un diseño de dichos elementos que

harán parte fundamental de la operación de la hidroeléctrica.

Ancho y longitud del desarenador El ancho del desarenador (W) esta descrito por la siguiente

ecuación:

Donde: Q= Caudal [m3/s]; VH= Velocidad horizontal del agua;

dd= Profundidad de decantación.

Para lo cual se elige una velocidad de agua (VH) con un valor

de 0,2 [m/s] y un valor de profundidad de decantación (dd) de

0,9 [m] y caudal (Q) de 0.9987 [m3/s] se obtiene:

La longitud del desarenador se divide en 3 partes: entrada (Le),

decantación (Ld) y salida (Ls) para lo cual se tiene:

Longitud de Decantación: Se expresa en función de la

siguiente ecuación.

Donde: Vd = Velocidad de decantación [m/s]; f = factor de

seguridad.

Para lo cual se elige una velocidad de decantación (Vd) de

0.05 [m/s] esto debido a que se estipula eliminar partículas que

tengan más de 0.5 [mm] de diámetro las cuales tienen

velocidades de decantación mayores a 0.05 [m/s] y una factor

de seguridad que puede estar en el rango de 2 a 3. Para lo cual

se obtiene:





8

Longitud de entrada y salida: La longitud de entrada y salida

(Le y Ls) debe ser 2.5 veces el ancho de la zona de decantación

si se desea evitar la turbulencia en el agua.

Figura 13. Dimensiones Desarenador.

Profundidad del desarenador La profundidad del desarenador se divide en dos partes:

decantación (dd) y de recolección (dr). Es importante

establecer adecuadamente las dimensiones de la profundidad

del desarenador debido a que es aquí donde no se debe

permitir que la sedimentación que se va formando no exceda

el borde del área de recolección.

Suponiendo que el rio que abastece nuestra PCH transporta

sedimentos (S) en una cantidad aproximada de 0.07 [Kg/m3]

con una frecuencia de vaciado razonable (T horas). La

bocatoma absorberá aproximadamente cierta cantidad en

función del caudal y de la cantidad de sedimento en una

semana:

Donde Q= Caudal; T=frecuencia de vaciado y S= cantidad de

sedimento. Se obtiene:

La densidad de la arena se establece en 2600[Kg/m3] partiendo

de este dato se obtiene el volumen del sedimento de la

siguiente manera:

Teniendo en cuenta el volumen del sedimento obtenido, se

debe prever que la capacidad requerida del tanque colector

este por encima de este valor para evitar que los sedimentos no

excedan el borde del área de recolección. Por lo anterior se

realiza el diseño para que el volumen del tanque colector sea

dos veces el volumen del sedimento:

Teniendo ya los datos de ancho, longitud de decantación,

capacidad del tanque colector se puede obtener la profundidad

de recolección, esto es:

Figura 14. Desarenador vista de perfil.

Cámara de carga El objetivo de la cámara de carga es servir de enlace entre el

escurrimiento libre del canal de aducción y el escurrimiento a

presión en la tubería de presión. En la entrada de la tubería se

dispone de una reja fina con el objeto de evitar la entrada de

elementos extraños arrastrados por el agua, los que podrían

obstruir los orificios de las toberas o dañar los rodetes de las

turbinas.

El ancho de la cámara de carga será igual al del desarenador.

La profundidad de recolección disminuirá debido a que la

cantidad de sedimentación se ve reducida al pasar por el

desarenador.

Cantidad de sedimentación en la cámara de carga:

Y el volumen del sedimento que llega a la cámara de carga

será:

Al igual que con el desarenador se tiene que prever que el

volumen del tanque colector de la cámara de carga sea mayo





9

al del volumen obtenido por los sedimentos para lo cual se

estipula un volumen de 15 [m3]

En teoría, la cámara de carga deberá tener una capacidad

menor que el desarenador ya que la carga del sedimento debe

ser baja lo cual resulta verificable.

C. CANAL DE DERIVACIÓN

La construcción del canal de derivación se decidió utilizar

concreto como material de revestimiento ya que el terreno por

donde va a pasar es bastante arenoso y húmedo, por lo cual el

material escogido nos proporcionará rigidez a la obra tanto

para la erosión como frente algún suceso desfavorable; a su

vez, este se construye de forma trapezoidal para obtener

mayor eficiencia. A continuación se indicarán los pasos que se

tuvieron en cuenta para el dimensionamiento del canal,

partiendo de datos ya establecidos como el caudal y la

velocidad del rio. Cabe mencionar que los datos, como el

método a aplicar son obtenidos por el manual de micro central

hidroeléctricos.

La forma y las medidas del caudal son las siguientes:

Figura 15. Modelo del Canal [6].

Material: Concreto con superficie suave.

Talud Z: 0.58

Rugosidad n: 0.0161

1) Velocidad

La velocidad es aproximadamente 1,5 m/s por lo cual entra

entre los límites de velocidad máxima y velocidad mínima

recomendada para evitar sedimente en el canal.

2) Determinación de la sección transversal.

3) Calculo de altura.

√

√

4) Calculo de la base.

( √ )

( √ )

5) Calculo base superior.

6) Calculo sección trapezoidal.

√ √

7) Radio hidráulico

8) Calculo pendiente canal.

Figura 16. Dimensiones del canal.





10

D. TUBERIA DE PRESIÓN

Para obtener la tubería y todos los accesorios de esta que se

utilizó en el proyecto se siguieron una serie criterios de

selección, como el tipo de material, tipo de unión, perdidas por

fricción, presión, costos entre otros.

Para seleccionar el material de la tubería se tuvo en cuenta los

materiales utilizados para tubería de presión mostrados en la

siguiente tabla donde se muestran los aspectos más

importantes de cada tipo:

Tabla 2. Material Tubería.

Se observa que los dos materiales sombreados tienen más

opciones de ser utilizados, pero debido a su tipo de unión se

seleccionó el PVC, este utiliza uniones de espigo y campana,

empleando un sello de caucho o un pegamento, haciendo

menos complicada su instalación y uniones entre tramos de

tuberías. Además se seleccionó una válvula tipo compuerta

debido a su fácil maniobra para determinadas presiones y por

perdidas de turbulencia, esta se encuentra en el catalogo

anexo.

Para hallar perdidas de altura por fricción se tienen en cuenta

algunos diámetros comerciales de tubería, algunos parámetros

se encuentran en la siguiente tabla:

Dn Dext Dϕ Din K/d 1.27Q/d F hf

8” 219 7.9 203.2 1.476 2.18 .011 6.2

10” 273 9.9 253.2 1.185 1.75 .012 2.2

12” 323 11.7 299.6 1.001 1.48 .012 0.9

Tabla 3. Diámetros tubería.

No se tienen en cuenta las tuberías de menor diámetro, ya que

las pérdidas por fricción se incrementan enormemente a

medida que se disminuye el diámetro.

Para el cálculo de pérdidas por fricción se supone una

distancia de la cámara de carga a la casa de máquinas de 50m

y una altura neta de 70 m, también se selecciona una tubería

de 0.5 m de diámetro aproximadamente, utilizando la

siguiente formula:

Para hallar el porcentaje de pérdidas se hace a través de la

siguiente formula:

En este caso despreciamos la perdidas por turbulencia debido

a que son pequeñas comparadas con las perdidas por fricción.

Para el cálculo de espesor de pared se tiene en cuenta el efecto

de presión en la tubería por golpe de ariete, este efecto se ve

reflejado en la altura de la tubería de una forma transitoria a

través de la siguiente formula:

Donde

Para una tubería en PVC una (velocidad de propagación de la

onda de presión dentro de la tubería), por tanto hallamos el

espesor T de la siguiente manera:

Lo cual nos llevó a seleccionar una tubería de PVC C-7.5

(108m) RDE-27.7 (Espigo y Campana) de 12 pulgadas

ASTM. Se usara una tubería en PVC como tubería de presión para

llevar el flujo de agua de la cámara de carga a la casa de

máquinas en tres unidades, para su mayor eficiencia según

estudios realizados, esta va enterrada para evitar los problemas

con los rayos ultravioleta emitidos por el sol, también nos

reduce costos de apoyos y anclajes y sus estudios para dicha

selección.

E. EQUIPO ELECTROMECÁNICO.

1) Lámparas Alumbrado público.

Para el alumbrado público de las demanda de las 20 casas se

utilizaran 15 lámparas de 100W VINTER de la gamma

Luminova a base de vapor de sodio de alta presión y mercurio.

(Se adjunta el catalogo).





11

Figura 17. Lámparas para alumbrado público [9].

2) BOMBAS.

a) 50 HP Bombeo Riego Diario 8 horas.

Motobomba centrifuga marca mejorada de caracol con succión

frontal radialmente partida de un solo paso, impulsor de fierro

gris tipo cerrado, sello mecánico tipo 21 de 1 3/8” D.I. con

asiento de cerámica, resorte y casquillo en acero inoxidable,

empaques de buna, voluta de fierro gris con succión roscada

de 4" nptf y descarga roscada de 3" nptf, válvula de purga de

1/8” npt de latón. Acoplada directamente a motor eléctrico de

corriente alterna, trifásico 220/440 volts 60 ciclos 2 polos

3500 r.p.m., con brida “C”, flecha “JM”(Se adjunta el

catalogo).

Figura 18. Bomba de riego diario 8 horas 50 HP [9].

b) 4 HP Bombeo acueducto veredal 2 horas.

Figura 19. Bomba 4 HP acueducto veredal [9].

Características Técnicas (Ver catalogo adjunto).

Aislación: IP54.

Alimentación: 380 VCA - 60 Hz.

Altura Máxima: 46,5 m.

Altura Máxima De Succión: 8 m.

Caudal Máximo: 400 L/min - 24000 L/hora.

Motor: 4 HP - 3 kW.

Protector Térmico: Si.

Servicio: S1.

Temperatura Máx. Del Agua: 60º C.

Usos: Elevación y extracción de agua.

Velocidad En Vacío: 2900 min -1.

3) TURBINAS

Según los parámetros calculados en la sección III de potencia,

altura y caudal se seleccionaron 3 turbinas de reacción

Francis la siguiente grafica demuestra el criterio de selección.

=> Por cada turbina

Grafica 3. Selección tipo de turbina.





12

Si bien una turbina Francis podría servir para esta central en

términos prácticos la Turbina OSSBERGER (Flujo cruzado)

también trabaja en los mismos rangos de aplicación y trae

consigo más ventajas operativas (mejor rendimiento) y de

mantenimiento es por esto que se seleccionaron 3 turbinas

OSSBERGER.

Campo de Aplicación Turbina OSSBERGER

caídas: A = 2,5 - 200 m

caudales: Q = 0,04 a 13 m³/s.

potencias: P = 15 - 3000 kW

De la anterior tabla se puede ver que estas turbinas cumplen

con todos los requerimientos del sistema (Ver catalogo

adjunto).

Figura 20. Turbina OSSBERGER [9].

4) Variador de velocidad.

Debido a la necesidad de controlar las fluctuaciones de

frecuencia que se pueden generar por el funcionamiento de las

turbinas, motores y los generadores usados en la central se

selecciona un variador de frecuencia que permita garantizar la

calidad de la señal que se está entregando a la red.

Mitsubishi Electric presenta con la serie FR-E700 la última

generación de variadores de frecuencia compactos. Con sus

nuevas características, la nueva serie no sólo supera el modelo

anterior en lo relativo a potencia y facilidad de empleo, sino

que ofrece además dimensiones más reducidas y una mayor

facilidad de instalación.

La serie ofrece mejores funciones y sus propiedades, como por

ejemplo el puerto USB integrado, el “dial digital” integrado

con display, un mejor rendimiento a bajas velocidades, y un

slot de expansión compatible con las múltiples tarjetas

opcionales de la serie 700. Todo ello hace del FR-E700 una

solución económica y extremadamente versátil para un amplio

rango de aplicaciones, tales como máquinas textiles,

accionamientos y automatismos para puertas y sistemas de

manipulación de materiales.

Soluciones inteligentes para todas las tareas

Regulación vectorial sin sensores

Ajuste automático del motor

Capacidad de sobrecarga aumentada a 200% durante

3 segundos

Transistor de frenado integrado

Limitación de par de giro

Control de un freno mecánico externo

Unidad de mando integrada

Software avanzado

Interface USB

El autodiagnóstico previene los fallos

Es posible el montaje directamente lado a lado

igura

Figura 21. Variador de Frecuencia Mitsubishi FR-E700 [9].





13

5) Generadores

Para la elección del generador se busca una potencia aparente

comercial por encima de la potencia activa a generar por que

no se a tomado el efecto reactivo de las líneas y esto

contribuye a que la potencia aparente sea mayor a la potencia

demandada en watts, por los cual escogemos 3 generadores de

25 kVAlo cual seria lo mas viable. (Ver catalogo adjunto).

Figura 22. Alternador trifásico 23 a 53 KVA [9].

6) Transformadores

Dado que comercialmente se encuentran capacidades

estandarizadas de potencia para transformadores se decide

usar 2 transformadores de 112.5 kVA, uno en la elevación de

tensión para su respectiva transmisión y otro que me reduzca

la tensión para su respectiva distribución en el caserío.

(ver catalogo adjunto)

Figura 23. Transformador trifásico 112.5 KVA [9].

REFERENCIAS

[1] www.google.com/maps [2] Google Earth.

[3] http://giron-santander.gov.co/sitio.shtml?apc=mTxx-1-&m=f

[4] Norma para calculo y diseño de sistemas de distribución ESSA (Electrificadora de Santander S.A) 2005.

[5] RETScreen Engineering & Cases Textbook Clean Energy Project

Analysis (Small Hydro project chapter) 2004. [6] Manual de mini y micro centrales hidráulicas “Una guía para el

desarrollo de proyectos” Intermediate Technology Development Group

ITDG –Perú. 1995. [7] http://www.gama-me.com/maquinas-herramientas/bombas-de-

agua/bomba-centrifuga-gamma-xst32-20030-4-hp-trifasica-normalizada

[8] http://www.sistemasdebombeo.com/component/content/article/9-baja-media-presion/97-bomba-3p.html

[9] Catálogos Adjuntos.

http://www.google.com/maps

http://giron-santander.gov.co/sitio.shtml?apc=mTxx-1-&m=f

http://www.gama-me.com/maquinas-herramientas/bombas-de-agua/bomba-centrifuga-gamma-xst32-20030-4-hp-trifasica-normalizada

http://www.gama-me.com/maquinas-herramientas/bombas-de-agua/bomba-centrifuga-gamma-xst32-20030-4-hp-trifasica-normalizada

http://www.sistemasdebombeo.com/component/content/article/9-baja-media-presion/97-bomba-3p.html

http://www.sistemasdebombeo.com/component/content/article/9-baja-media-presion/97-bomba-3p.html

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Proyecto Central Hidroelectrica