Informe Hidroeléctrica Madden

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Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Eléctrica Ingeniería Eléctrica y Electrónica Producción de Energía Eléctrica Profesor: Julio Quiel Informe Hidroeléctrica Madden Estudiante: Jean Carlos Trejos 8-839-2095 fecha de entrega: 13-9-2012 Índice Introducción ……………………………………………………………….…………………………1 Ubicación ……………………………………………………………………………………………3 Historia ………………………………………………………………………………………………3 Características ………………………………………………………………………………………4 Puente de la Represa …………………………………………………………………………………5 Puertas de Tambor …………………………………………………………………………………6 Casa de Máquinas …………………………………………………………………………………7 Turbinas …………………………………………………………………………………………….9 Cuarto de control ………………………………………………………………………………….11 Conclusión …………………………………………………………………………………………12 Bibliografía ……………………………………………………………………………………….12 Introducción En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda. En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en 1

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Profesor: Julio Quiel

Informe Hidroeléctrica Madden

Estudiante: Jean Carlos Trejos 8-839-2095 fecha de entrega: 13-9-2012

Índice

Introducción ……………………………………………………………….…………………………1

Ubicación ……………………………………………………………………………………………3

Historia ………………………………………………………………………………………………3

Características ………………………………………………………………………………………4

Puente de la Represa …………………………………………………………………………………5

Puertas de Tambor …………………………………………………………………………………6

Casa de Máquinas …………………………………………………………………………………7

Turbinas …………………………………………………………………………………………….9

Cuarto de control ………………………………………………………………………………….11

Conclusión …………………………………………………………………………………………12

Bibliografía ……………………………………………………………………………………….12

Introducción

En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda.

En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.

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En este informe estaremos detallando lo aprendido en el recorrido por la hidroeléctrica Madden, que incluye las distintas compuertas y válvulas para el funcionamiento de la misma, la represa y la casa de maquinas que es donde se lleva acabo la producción de energía eléctrica el control y la transmisión.

Ubicación

La Hidroeléctrica Madden está localizada en el Río Chagres aproximadamente a 12 millas del Canal de Panamá y 25 millas de la ciudad de Panamá.

Historia

El Canal de Panamá es esencialmente agua y se basa en este importante elemento para su correcto funcionamiento.

Aparte de la copiosa estación lluviosa que tiene nuestro país durante unos ocho y medio meses del año, también contribuye a suplir este gasto acuático, los caudalosos ríos que surten al Canal, entre ellos el más importante es el Chagres y los lagos, Gatún, Miraflores y Manden.

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Figura#1 Casa de máquinas, Hidroeléctrica Madden

Figura#2. Aquí se observa una ilustración, general de una hidroeléctrica, se observa el reservorio, y la entrada de agua con sus rejas de protección, luego el canal que lleva el agua a la turbina para hacer girar el generador y producir energía eléctrica.

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Para añadir un punto extra en mantener dichas reservas dentro de parámetros seguros, se inició el 13 de octubre de 1931, la construcción de una gigantesca represa, a la cual se le dio el nombre de Madden, en honor del congresista Martin B. Madden, quien tuvo una muy importante y destacada actuación, a la vez que un enorme interés, hacia la consecución de los fondos presupuestarios para llevar a cabo esta obra.

La represa Madden, una edificación muy firme y bien delineada, se terminó de construir el 5 de febrero de 1935.

Desde esa fecha ha estado prestando servicios sin interrupción, cumpliendo a cabalidad los objetivos para los cuales fue construida.

1. Reserva de agua para el Canal. 2. Generación de energía eléctrica. 3. Re-utilización del agua para el tránsito de los barcos en las esclusas. 4. Control para el problema de las inundaciones del río Chagres.

La represa Madden se encuentra a 250 pies sobre el nivel del mar y contiene 29 millones de pies cúbicos de agua.

La represa de Boulder en Colorado es la mayor del mundo, sin embargo, las dimensiones de la Madden, no son desestimables, ya que tiene 930 pies de largo contra 1180 de la primera citada. En cuanto a la cantidad de cemento empleada fue casi ocho veces más en la Boulder

Características

Estando a 110 pies sobre el nivel del mar, nos encontramos con las Válvulas para abrir y cerrar las compuertas para barrer suciedades, se usan pistones hidráulicos para manejarlas.

Compuertas de drenaje: estas se usan para dejar pasar suciedades del lago al río, Madden cuenta con 6 compuertas. Estas se manejan de manera electromecánica, con pistones llenos de aceite para ejercer la presión sobre las compuertas y abrirlas o cerrarlas. Estas no se pueden abrir del todo ya que llenaría el rio de todas las suciedades del lago, pero si hay que limpiar un poco para mantener la integridad de las turbinas.

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Puente de la Represa

Luego subimos al puente que esta sobre la represa, allí se observa el nivel máximo del agua, las compuertas de tambor, y se nos dijo que en diciembre generan más energía eléctrica debido a la época lluviosa donde el lago se encuentra a su máximo nivel y a su vez en este mes se presenta exceso de agua y deben verterla al río.

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Figura#4 se observa una foto de los pistones para controlar las puertas de drenaje, los mismos están llenos de aceite para ejercer presión sobre las compuertas.

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Puertas de tambor 257 pies sobre el mar

Esta represa esta compuesta por cuatro puertas de tambor, estas tienen un elemento flotante se controla el nivel de ellas con una piscina 200 pies son 4 compuertas

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Figura#5. aquí se observan algunas vistas desde el puente, en (a) se ve el nivel máximo al cual puede llegar el lago, ocurre por lo general entre octubre a diciembre. En (b) observamos como sale agua por la represa, (c) altura a la cual nos encontrábamos sobre el nivel del mar. (d) yo arriba de el puente vista de fondo el lago, y la malla de precaución para que nadie se acerque mas de allí a la represa para no ser succionado.

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Casa de Máquinas

Luego de que nos explicaron en el puente de la represa su función y otras cosas más, se nos dijo que iríamos a la casa de maquinas.

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Figura#6 en (a) vista de 3 de las 4 compuertas, tomada desde el mirador. En (b) debajo de las compuertas de tambor se encuentra la represa, aquí se observa unas salidas rectangulares, las cuales permiten la salida de sedimentos. En (c) diagrama de puertas de tambor y funcionalidad en donde se ve que en el espacio de abajo si se llena agua la compuerta se levanta, y si se vacía la misma se baja y deja pasar el agua.

Figura#7 vista de la casa de maquinas desde el puente de la represa

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La casa de máquinas es donde se encuentran: los generadores, gobernadores, cuarto de control, las turbinas, los transformadores, las líneas de transmisión.

Esta es como la parte principal, ya que desde allí se controla casi todo, hay ocasiones en que en la represa Madden solo queda una persona, y esta en este lugar viendo los controles y los ajustaría de observar alguna anomalía. En caso de haber daños u otras anomalías se llamaría al cuerpo de Ingenieros para darle solución.

Esta hidroeléctrica tiene un cuerpo de Ingenieros de 8 personas en total, donde hay ocasiones donde hay que doblar turno, trabajar en días feriados entre otros.

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Figura#8. Se observa la foto (a) los 3 generadores, el ultimo la parte superior es diferente, eso es el gobernador que es diferente al de los otros dos. Se observa en (b) un control mecánico se dice que este es mas rápido que los electrónicos.. Se observa en (c) y (d) el panel de control de cada generador donde además se da lectura a voltaje y corriente, potencia aparente y reactiva.

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Estando dentro de la casa de maquinas se nos explicaba que en esta ocasión que fuimos solo estaba funcionando un generador de los tres que contiene la hidroeléctrica, uno estaba en reparación y el otro estaba solamente detenido.

Se estaba produciendo 6MW por hora de manera casi constante, también se nos señalo que en su mayoría la energía que producen es para consumo propio del canal de Panamá, y los excedentes son los que se venden a otras compañías o a la red Nacional.

El voltaje que sale es de 6690V y se eleva a 44KV para llevarlos por la líneas de transmisión.

Turbinas

Las turbinas usadas en esta hidroeléctrica son tipo Francis, ya que es de altura del chorro media.

Estuvimos observando la parte superior de las turbinas, la parte inferior del generador, el eje, se nos explicó que debe estar bien aceitado el eje, además de que las servovalvulas funcionan con aceite y presión para abrir y cerrar las compuertas en la turbina y así aumentar o disminuir la generación. Debajo de el generador hay una localidad allí hay unas resistencias que producen calos para evitar la corrosión del mismo y la humedad.

Otros datos es que el generador va a 212 revoluciones por minuto

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Figura#9. en (a) podemos observar la resistencia que ayudaba a mantener el área libre de humedad esto es justo debajo del generador. En (b) observamos la parte superior de la turbina y el eje, como se ve esta se clasifica como vertical ya que su eje es vertical

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Turbinas tipo Francis

Si la caída es intermedia (entre 200 y 800 pies), entonces se escoge una turbina de reacción tipo Francis. Para caídas bajas (menores de 200 pies) se utiliza un tipo de turbina de reacción tipo Kaplan.

La turbina Francis es un motor hidráulico de reacción, que se emplea para caudales y alturas medias

Se puede apreciar el rodete o parte móvil de turbina (1 en la figura), constituido por un cierto número de paletas o álabes que oscila entre 16 y 21, y depende del tipo de construcción.

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El agua procedente de la tubería forzada entra perpendicularmente al eje de la turbina y sale paralela a él. La parte por la que entra el agua en la turbina se denomina cámara de descarga, la que está indicada por 2 en la figura. El agua, después de pasar por el rodete, impulsando a éste y haciéndolo girar, sale por un tubo denominado tubo de aspiración (3 en la figura).

Cuarto de Control

Dentro de la casa de maquinas encontramos lo que es el cuarto de control, donde están los distintos medidores de las generadoras, también de como unirse al sistema, alarmas, incluso un reporte de como se comporta el lago anualmente. Aquí cada hora se anotan los datos presentados por las maquinas para llevar un control además de poder realizarse un estudio posterior del comportamiento de variable. Tabien están las pantallas de las cámaras para vigilancia, lo que ellos llaman caja registradora, que es donde sale lo que han vendido de energía.

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Figura#11 aquí se observan imágenes de lo que es el cuarto de control, en (a) vemos al operador esperando que fueran las 11:00am para hacer las anotaciones, en (b) es lo que ellos llaman la caja registradora donde allí sale lo que han vendido, y en (c) vista más amplia del tablero de controles.

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Conclusión

El manejo de una hidroeléctrica es algo complejo, pero todo debe estar bien coordinado, desde la construcción hasta el mantenimiento, y el control a diario.

Es de gran provecho a la sociedad el uso de recursos hídricos para la producción de energía eléctrica, que aunque se hacen algunas inundaciones para el embalse, evita el uso de combustible para no dañar la atmosfera.

En Madden se aprovecha el agua no solo para producir energía eléctrica, sino para mantener el nivel en el canal de Panamá y además para evitar las inundaciones causadas por el río Chagres.

Bibliografía

http://clubensayos.com/Tecnolog%C3%ADa/Las-Hidroelectricas-Existentes-En-Panama/33239.html

http://www.alonsoroy.com/cp/cp10.html

http://mensual.prensa.com/mensual/contenido/2005/04/15/hoy/negocios/190315.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_tambor

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