E) CONDOR CLIFF Y LA BARRANCOSA

Aprovechamientos Hidroeléctricos
CONDOR CLIFF
LA BARRANCOSA
Río Santa Cruz - Argentina
Desarrollo, integración y energía renovable
Creemos en la Fuerza de la Naturaleza
Descripción
Nombre
País
Cliente
Alcance
Cóndor Cliff y La Barrancosa
Argentina
Provincia de Santa Cruz
Proyecto Ejecutivo, Financiación, Construcción,
Suministro, Montaje, Puesta en Marcha y O&M
Capacidad Instalada
1.817 MW: 1.182 MW (Cóndor Cliff)
635 MW (La Barrancosa)
Producción Anual Promedio 5.535 Gwh
Energía Equivalente
22.000 BEP día
Los aprovechamientos hidroeléctricos de Cóndor Cliff y La Barrancosa
están ubicados en la Provincia de Santa Cruz, sobre el río homónimo, en la
Patagonia Argentina.
Si bien el río Santa Cruz posee una gran regularidad hidrológica y es el
tercero más caudaloso del país (caudal medio de 720 m3/seg), éstos son los
primeros aprovechamientos energéticos que se realizan en su cuenca.
La Barrancosa
El emprendimiento es de vital importancia para la región patagónica y el
Puerto
Santa Cruz
Río Santa Cruz
país porque: aumenta considerablemente la oferta energética, diversifica la
Condor Cliff
matriz de energía disminuyendo la dependencia de los hidrocarburos, El
Calafate
permite la utilización del petróleo y sus derivados en usos de mayor valor
agregado, genera energía limpia con un recurso renovable, y evita la
emisión de gases de efecto invernadero y contaminación ambiental.
También, realiza un gran aporte al crecimiento económico, estimulando el
desarrollo regional a través de la creación de un cluster integrado por
universidades, consultoras y Pymes argentinas. Además diversifica y amplia
la demanda laboral (más de 2.500 empleos directos y cerca de 12.000
indirectos).
Desde su concepción, el proyecto fue diseñado de modo de satisfacer una serie de exigentes requerimientos ambientales,
tales como:
Limitaciones al Nivel Máximo Extraordinario del embalse Cóndor Cliff: no debe superar la máxima cota de
oscilación (depurada de eventos por rotura) del Lago Argentino.
Condiciones de operación del embalse: debe garantizar que su nivel acompañe las oscilaciones naturales del Lago
Argentino (depuradas éstas de los eventos por rotura).
Máximo caudal evacuado: a fin de cumplimentar consideraciones hidráulicas de estabilidad de cauce y de dominio
en la zona ribereña, el máximo caudal a evacuar desde el embalse de La Barrancosa no debe superar el de 25 años
de recurrencia, determinado a partir del registro histórico.
Protección al ecosistema: debe garantizar un caudal mínimo (180 m3/s) que asegure la preservación de los
ecosistemas actuales. También debe garantizar la existencia de un sistema que permita las migraciones reproductivas
de las especies ictícolas que se dan en el tramo fluvial considerado (escala de peces).
Centrales Hidroeléctrica Condor Cliff
La presa es del tipo de enrocamiento con pantalla de concreto (CFRD) de 76 m de
altura, y una longitud de coronamiento de 2780 m. El equipamiento hidroelectromecánico incluye 6 unidades generadoras tipo Francis de 197 MW cada una, con
sus sistemas de regulación de velocidad, excitación y tuberías de presión.
Central Hidroeléctrica La Barrancosa
Al igual que en Condor Cliff, el cerramiento se realiza con enrocamiento con pantalla de
concreto (CFRD), en este caso de 44 m de altura y 2.900 m. de longitud de
coronamiento. La central contará con 5 unidades generadoras tipo Kaplan de 127 MW
cada una, con sus sistemas de regulación de velocidad y excitación.
Ambos proyectos poseen obra de toma, descargadores de fondo, vertederos (de labio fijo en el caso de Cóndor Cliff y con
compuertas en La Barrancosa), escala de peces, todos los equipos hidro-mecánicos asociados, y casa de máquinas.
Las centrales disponen de sistemas de monitoreo, control y protección, transformadores de potencia principales, sistemas
eléctricos y auxiliares. La tecnología empleada es de clase mundial y cumple los más rigurosos estándares de calidad y
confiabilidad.
IMPSA es pionera en el uso de sistemas CAE CAD CAM, para lo cual cuenta con tecnología de última generación aplicada
a todas las etapas de la producción de sus equipos. Esto le ha permitido obtener diversos logros que son récords mundiales
en la industria, tales como: el suministro de las unidades generadoras tipo Kaplan más grandes del mundo, y la construcción
de la planta de generación de mayor eficiencia global. Cuenta con uno de los laboratorios de hidráulica más avanzados y es
precursora en el desarrollo de software integral para el dimensionamiento y simulación de generadores sincrónicos.
Con la puesta en operación de estos proyectos, se logra el ahorro de más de 8 millones de barriles equivalentes de
petróleo (BEP) por año, evitando la emisión de gases de efecto invernadero, colaborando con la mitigación del
calentamiento global y la disminución de la contaminación ambiental.
Características Técnicas
CH Cóndor Cliff
CH La Barrancosa
Turbinas
Turbinas
Tipo
Francis
Tipo
Kaplan
Cantidad x capacidad
6 x 197 MW
Cantidad x capacidad
5 x 127 MW
Salto Nominal
63,5 m
Salto Nominal
32,9 m
Velocidad de rotación
107,1 rpm
Velocidad de rotación
115,4 rpm
Regulador de Velocidad
Regulador de Velocidad
Tipo
Electro-hidráulico con control PID
Tipo
Electro-hidráulico con control PID
Generadores
Generadores
Cantidad x capacidad
6 x 215 MVA
Cantidad x capacidad
5 x 139 MVA
Tensión de generación
15,75 kV
Tensión de generación
15,75 kV
Frecuencia
50 Hz
Frecuencia
50 Hz
Sistemas de Excitación:
Sistemas de Excitación:
Estático
Estático
Tipo
Transformadores de Potencia:
Transformadores de Potencia:
Tipo
Trifásico
Tipo
Trifásico
Cantidad x Potencia
3 x 435 MVA
Cantidad x Potencia
2 x 278 MVA + 1 x 139 MVA
Tensión lado Generación
15,75 KV
Tensión lado Generación
15,75 KV
Tensión lado Transmisión
500 kV
Tensión lado Transmisión
500 kV
Tipo
Suministro para ambas centrales
Tramos de Líneas de Transmisión en 500 KV para vincular los transformadores de potencia de cada central con las respectivas Playas de Maniobra (Subestaciones
de salida). Sistema de control constituido por 5 secciones principales: turbina, generador, servicios auxiliares, alarma y automatización.
Sistemas Eléctricos
Sistemas Mecánicos
Formados por el equipamiento de maniobra a tensión de generación,
alimentación de servicios auxiliares, playa de maniobras, sistema de
Sistema de agua de enfriamiento, los sistemas completos de aire
corriente continua y alterna seguras, cableados completos y sistema
expuesto de puestas a tierra.
comprimido en alta y baja presión, sistema de vaciado de las unidades,
sistema de transferencia y tratamiento de aceite, sistema de protección
contra incendio para generadores y transformadores, e Izajes para la sala de
sistemas auxiliares mecánicos.
Turbinas
Diseño Hidráulico
El ensayo de los modelos a escala de las turbinas se lleva a cabo en el
Laboratorio de Hidráulica del Centro de Investigaciones Tecnológicas
(CIT) de IMPSA, en Argentina. El proceso de desarrollo incluye: diseño
hidráulico, diseño mecánico del modelo, ensayos internos hasta lograr
los requerimientos del proyecto, y ensayos presenciales junto a los
representantes del Cliente. Las pruebas permiten verificar el
cumplimiento de las garantías para este proyecto en todos sus aspectos.
Todos los componentes de las turbinas son inicialmente analizados y
optimizados utilizando software de simulación de flujos (CFD),
logrando resultados consistentes con las mediciones realizadas durante
el ensayo de modelo. Las turbinas son diseñadas para un rango de
variación de saltos conveniente, logrando altas eficiencias en todo el
rango de trabajo de la unidad. Se está ensayando para Cóndor Cliff un
modelo con válvula cilíndrica.
Diseño Mecánico
El diseño mecánico se realiza con un modelo 3D computarizado, que verifica las tensiones de los componentes, el análisis
de deformación y las frecuencias naturales a través del método de elementos finitos (MEF).
Generadores
El dimensionamiento integral se efectúa por medio del sistema
experto ARGEN, totalmente desarrollado por IMPSA, que permite
también el análisis del comportamiento de la máquina, tanto en estado
estacionario como transitorio y en condiciones normales y de falla. Esta
herramienta sintetiza todas las capacidades necesarias para concebir
un alternador de este tipo: electromagnetismo, circuitos eléctricos y
magnéticos, mecánica de los fluidos y transmisión de calor, elementos
de máquinas, resistencia de materiales y fatiga, tribología (lubricantesdesgaste-cojinetes), estabilidad de la línea de ejes, vibraciones y
comportamiento oscilatorio.
El diseño se hace por medio de CAD (Computer Aided Design). Para la verificación, no sólo se utilizan herramientas
desarrolladas en IMPSA e integradas en el sistema experto PROGEN, sino también programas que utilizan el MEF
(Método de Elementos Finitos).
El circuito magnético del estator está formado por segmentos de acero magnético de grano orientado de 0,5 mm de
espesor, que son troquelados, barnizados y apilados. En las ranuras se monta el arrollamiento estatórico, en el que se
induce un sistema trifásico de corrientes alternas. El conjunto es soportado por la carcasa, que es una estructura mecano
soldada. La carcasa guía el aire proveniente del núcleo hacia los intercambiadores de calor del sistema de enfriamiento.
El rotor consta de una estrella mecano soldada, una llanta de chapas troqueladas apiladas (para permitir una ventilación
radial), y los polos inductores que generan el campo magnético rotante en el entrehierro de la máquina.
La disposición de la línea de ejes consta de cojinetes guía y un cojinete de empuje axial, todos ellos convenientemente
dispuestos a lo largo de la unidad turbina generador, maximizando la estabilidad dinámica de las partes rotantes.
El sistema de ventilación es de tipo radial, el cual produce, mediante el rotor, la presión necesaria para el enfriamiento
forzado de la máquina.
Reguladores
El regulador IMPSA es del tipo electro-hidráulico digital con control tipo PID. La electrónica de control utilizada consiste en
PLCs estándar de primera línea, lo que brinda alta confiabilidad y fácil mantenimiento. La arquitectura del sistema consiste
en un controlador principal y un controlador manual que se activa en caso de falla del primero. Esto asegura una alta
tolerancia y evita que, ante algún problema en el controlador principal, la unidad generadora deje de operar, provocando
un rechazo de carga y una gran perturbación al sistema eléctrico.
El software del sistema incluye todas las funciones de control de velocidad y potencia requeridos por este tipo de unidades.
La unidad de bombeo es completamente diseñada en 3D.
Sistema de Excitación
Está compuesto por:
Sistema de regulación digital: tiene dos autómatas, ambos ejecutando los canales de regulación
manual/automático, y controladores de corriente de campo asociados a cada puente rectificador de SCR
(tiristores). Esta estructura garantiza un control independiente al nivel de entradas/salidas y canales de
regulación, así como también al nivel de los controladores de corrientes.
Sistema de control de potencia: está formado por dos puentes rectificadores en configuración de reserva fría, a
los efectos de garantizar una doble redundancia de potencia, pero sin poner en riesgo el resto de los SCR frente
a una falla eléctrica cercana a los rectificadores. Cada rectificador posee su unidad de intercambiado de calor
aire/aire, así como sus sistemas de protección individual.
Descarga de campo: frente a una parada normal operativa, el sistema realiza una desexcitación rápida mediante
la apertura del interruptor de campo. La energía almacenada en el rotor se descarga en un resistor.
Transformador de excitación: es del tipo de bobina encapsulada en resina epoxi y está protegido con su
correspondiente celda, conectada al ducto de fases segregadas. Los transformadores de corriente en el
primario permiten una protección contra sobrecorrientes.
Automatización
El sistema de control de éste proyecto abarca la supervisión,
control y protección de todas las unidades generadoras que
forman parte de la provisión. Cada unidad generadora cuenta
con tres controladores principales.
El automatismo de cada unidad es responsable de coordinar el
funcionamiento seguro y sincronizado de todos los sistemas
auxiliares del generador y de la turbina, entre los que se detallan:
regulador de velocidad, regulador de tensión, sistemas de
refrigeración del generador, cojinetes y sello del eje, válvula de
guardia, sistemas de lubricación, frenado y aire comprimido y
transformador de potencia principal.
Cada controlador está comunicado con el sistema de control
total a través de su red. Mediante ésta, además de proveerse de
toda la información necesaria de la unidad generadora, se
permite el comando remoto y la integración de todas las
unidades a los módulos de control conjuntos de generación de
las centrales.
Este proyecto es otro ejemplo del compromiso de IMPSA en brindar soluciones integrales
para la generación de energía eléctrica a partir de recursos renovables.
www.impsa.com
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M5503AHY, San Francisco del Monte
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