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Complejo Hidroeléctrico Río Grande
Central en Caverna de Acumulación
por Bombeo
Víctor Gabriel Trombotto
Las centrales hidroeléctricas son instalaciones industriales que permiten aprovechar la energía potencial de un salto de agua o la energía cinética de un curso hidrológico para convertirlo en energía eléctrica. Desde el punto de vista medioambiental, se considera a la electricidad de origen hidráulico como una alternativa no contaminante, aunque la construcción de una central hidroeléctrica implica un cierto impacto en el medio ambiente regional, por ejemplo, el incremento de la humedad relativa del ambiente como consecuencia de la evaporación del agua contenida en los embalses. El costo de construcción de estas centrales es elevado pero los gastos de explotación y mantenimiento son muy bajos, constituyendo una de las alternativas más rentables para la provisión de energía eléctrica. El lugar de asentamiento de estos aprovechamientos está condicionado por las características del terreno y por lo general suelen ubicarse lejos de los grandes centros urbanos.
Tipos de Centrales Hidroeléctricas
Existen diferentes tipos de centrales Generalmente se aprovecha un estre- hidroeléctricas, dependiendo de sus chamiento del río, y la casa de máquinas principios de funcionamiento y del puede formar parte de la presa. servicio que presten a la red eléctrica a la (^) El salto o diferencia de cota entre "aguas cual abastecen. Es posible hacer la (^) arriba" y "aguas abajo" de la central es siguiente clasificación general de las (^) reducido y al no disponer de un embal- mismas: (^) se, su capacidad de generación es
fuertemente dependiente de las variacio-
Una central de paso es aquella en la que nes estacionales en el módulo del río. no existe un embalse "aguas arriba" de las turbinas, o el mismo no produce una acumulación apreciable de agua. (^) En este tipo de proyecto se embalsa un
Central Hidroeléctrica de Paso
Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva
Central Hidroeléctrica de Paso
Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva
volumen considerable de líquido "aguas valle y aportando energía en los horarios arriba" de las turbinas mediante la de pico. construcción de una o más presas para (^) Constructivamente disponen de dos formar un lago artificial, el cual permite (^) embalses situados a diferente nivel, graduar la cantidad de agua que pasa (^) vinculados por un conducto hidráulico y por las turbinas, permitiendo producir (^) la sala de máquinas. Cuando la deman- energía eléctrica durante todo el año en (^) da de energía eléctrica del sistema forma independiente del módulo (^) alcanza su máximo nivel (pico), las estacional del o los ríos que alimentan al (^) centrales de bombeo funcionan como embalse. (^) centrales convencionales generando La construcción de centrales con energía y almacenando el agua utilizada almacenamiento de reserva exige por lo en el embalse inferior. general una inversión de capital mayor (^) Durante las horas del día en las que la que las de paso, pero en la mayoría de (^) demanda de energía es menor (valle) el los casos permiten un mejor aprovecha- (^) agua es bombeada al embalse superior miento de los recursos. (^) cerrando el ciclo productivo.
Para ello la central puede disponer de Las centrales de bombeo son un tipo grupos de motores-bombas indepen- especial de aprovechamiento hidroeléc- dientes de los generadores o en su trico que posibilita un empleo más defecto las turbinas pueden ser reversi- racional de los recursos energéticos de bles de manera que funcionan como un país. Estas centrales permiten aplanar bombas y los alternadores como el diagrama de carga del sistema, motores. incrementando la carga en las horas de
Centrales Hidroeléctricas de BombeoCentrales Hidroeléctricas de Bombeo
Reseña Histórica del Complejo Hidroeléctrico Río Grande
El Río Grande, tributario principal del Río 1972, Agua y Energía Eléctrica concretó Tercero, es un típico río de montaña, el proyecto ejecutivo de un complejo perteneciente a la cuenca del plata, que hidroeléctrico para embalsar sus aguas y nace en las sierras de Córdoba a 1250 aprovechar su potencial hidroeléctrico m de altura, cuya cuenca es de 720 km y en una central de pico de generación recibe una precipitación media anual de eléctrica con recuperación por bombeo, 728 mm, proporcionando un módulo de procurando una importante herramienta 11,5 m /seg.^3 A partir de 1956 se para la operación del Sistema realizaron estudios hidrológicos prelimi- Interconectado^ Nacional^ (S.I.N.)^ que nares de su cuenca y reconocimiento de permitiera aplanar su diagrama de posibles zonas de emplazamiento de carga diario, aportando energía en los presas y túneles, y entre los años 1970 y horarios de máxima demanda e incre-
Descripción General
El Complejo cuenta con 2 embalses, el de 330 m de longitud y diámetro superior denominado Cerro Pelado y el variable entre 7,5 y 3,5 m, que nacen en inferior, Arroyo Corto, situado a 12 km la obra de toma del embalse Cerro aguas abajo del primero. El desnivel Pelado a 50 m de profundidad y termi- entre ambos es de 185 m y las presas de nan en las válvulas esféricas de entrada ambos embalses fueron construidas con a cada una de las turbinas en la sala de materiales sueltos y núcleo impermea- máquinas. Cada una de estas tuberías ble. forzadas alimenta a dos turbinas.
La sala de máquinas está construida en Las salidas de los difusores de máquinas caverna ubicada a 130 m por debajo del están vinculadas al contra embalse lecho original del río (226 m debajo del Arroyo Corto por medio de un túnel de nivel de vertedero del embalse princi- 12 x 18 m de sección abovedada y 5800 pal), en las profundidades del Cerro m de longitud con pendiente de 1,13 %, Pelado. denominado Túnel de Restitución. El
La sala de máquinas está vinculada al volumen de excavación de este túnel es de 1108700m^3 y tiene una pérdida de embalse principal, por medio de dos "tuberías forzadas" de acero inoxidable carga máxima de 6,1 m.
Cerro Pelado Arroyo Corto
sala de máquinas
Túnel de Restitución
"tuberías forzadas"
Figura 2. Esquema de Obras Subterráneas
Los Embalses
Las presas son los elementos distintivos y De tierra o escollera, con un núcleo de de los aprovechamientos hidroeléctri- material arcilloso, que a veces es cos. Son construcciones de hormigón o tratado químicamente o con inyeccio- de tierra que se alzan sobre el lecho del nes de cemento. río en forma perpendicular a su direc- (^) El embalse superior del Complejo Río ción, con la finalidad de formar un (^) Grande, llamado Cerro Pelado, está embalse. (^) formado por tres presas de gravedad Existen 4 tipos diferentes de presas: con núcleo impermeable de limo y De gravedad, que retienen el agua arcilloso y espaldón de broza de canto gracias al tipo de materiales emplea- rodado proveniente de las excavacio- dos, como mampostería u hormigo- nes. nes. La principal (Figura 3), fundada sobre el y De contrafuerte, formadas por una lecho del río, de 104 m de altura por pared impermeable situada aguas 420 m de longitud y un volumen total de 3675000 m ; la segunda, denominada^3 arriba, y contrafuertes resistentes para su estabilidad, situados aguas abajo. Cierre Lateral Margen Derecha, de 50 m de altura por 1500 m de longitud y un y De arco-bóveda, que aprovechan el (^) volumen total de 1600000 m ; y la 3 efecto transmisor del arco para (^) tercera denominada Cierre Lateral transferir el empuje del agua al (^) Margen Izquierda, de 6 m de altura y 54 terreno. (^) metros de longitud, con un volumen total
Cerro Pelado
Cierre Lateral Margen Derecha
Cierre Lateral Margen Izquierda
Figura 3. Presa Principal Embalse Cerro Pelado
120000 m y 25600 m de hormigón. A^3 3 A esta caverna se accede a través de un los efectos de tomar conciencia de su túnel carretero (Figura 5) de 1800 m de volumen, puede decirse que dentro de longitud excavado en roca, con pen- ella podría alojarse la Catedral de la diente del 8 % y sección abovedada de 7 ciudad de Córdoba. x 7,5 m. La boca de acceso al mismo se
Esta sala alberga a los cuatro grupos encuentra aproximadamente a 320 m TURBINA-BOMBA, los que totalizan una aguas abajo del eje de la presa princi- potencia instalada de 750 MW. pal.
túnel carretero
Figura 5. Túnel Carretero de acceso a la Caverna
Sala de Comando
Dentro de la sala de máquinas en y sala de baterías, donde se encuentran caverna y sobre el extremo de margen los tableros correspondientes a protec- izquierda de la misma, se encuentra el ciones, alarmas y servicios auxiliares de edificio de comando, una construcción emergencia en 110 V de corriente de tres pisos que alberga en la planta continua. baja todos los transformadores y (^) Finalmente, en el segundo piso se tableros de distribución para servicios (^) encuentra la Sala de Comando (Figura auxiliares en media y baja tensión; el (^) 6), desde la cual se operan todas las primer piso corresponde a la sala de relé (^) instalaciones del Complejo.
edificio de comando
Sala de Comando
Figura 6. Sala de Comando
Vertederos Los vertederos son elementos vitales de una luz libre de 65 m. los embalses cuya misión es liberar, si es (^) La cota de coronamiento es 880 m y el preciso, grandes cantidades de agua, (^) caudal máximo de evacuación en cota que supere la capacidad de almacena- (^) inicial (876 m) es de 3285 m /s, valor^3 miento del embalse, evitando que esta (^) correspondiente a crecidas extraordina- pase sobre la presa durante una crecida (^) rias de frecuencia 1 / 5000 años. importante del río. Cada tramo tiene una compuerta radial El Complejo tiene, en total, tres vertede- (^) tipo segmento de 13 m de luz y 8 m de ros, dos en el embalse Cerro Pelado (^) altura, comandadas a distancia desde la (superior), y uno en el embalse de Arroyo (^) Central en Caverna, o en forma local Corto. (^) desde una caseta ubicada en el muro
ElVertedero Principal del embalse Cerro lateral. Pelado (Figura 7) está ubicado entre el (^) Sobre la margen izquierda de la presa Cierre Lateral Margen Derecha y la Presa (^) principal existe un vertedero auxiliar de Principal. Está formado por un umbral de (^) coronamiento plano a cota 877,7 m, de hormigón de perfil estricto dividido en 5 (^) 150 m de longitud, 11 m de ancho y 4 m tramos de 13 m cada uno, totalizando (^) de altura, con capacidad de descarga
Cerro Pelado Arroyo Corto
Vertedero Principal del embalse Cerro Pelado
vertedero auxiliar
Figura 9. Playa de Transformadores
Figura 8. Vista Detalles de los Grupos Generadores
Estator del Generador Rotor del Generador Cojinete de empuje Sistema de Accionamiento de Álabes Directrices Manchón de Acoplamiento Eje Turbina y Generador Cojinete de Guía de Turbina Tapa Superior de Turbina Rodete de Turbina Cámara Espiral Tubo Difusor
1 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
2
3
(^4 )
6
7
8 9 10
Modos de Funcionamiento
Los cuatro turbo-grupos del Complejo 130 MW.
son de funcionamiento mixto, pudiendo y Modo Bombeo: con demanda de
operar en tres modos diferentes, según (^) 187,5 MW por máquina. los requerimientos del sistema:
y Modo Compensador: aportando sólo
y Modo Generación: aportando una potencia reactiva al sistema (capaciti-
potencia máxima de 187,5 MW por (^) vo o inductivo), máximo 126 MVAr máquina, con un mínimo técnico de (^) por máquina.
Modo Bombeo
Modo Compensador Modo Generación
Arranque Estático El sistema de lanzamiento de los grupos velocidad cero a velocidad nominal en para su funcionamiento en modos un tiempo de 3 minutos. Una vez Bomba y Compensador consiste en un alcanzada la velocidad nominal de 250 equipo Convertidor de Frecuencia rpm se libera el dispositivo de Arranque electrónico de estado sólido de 10 MVA Estático y el motor se conecta al sistema, de potencia nominal y 6,1 kV denomina- estando así en condiciones de comenzar do Arranque Estático. Este dispositivo a tomar carga. permite alimentar los generadores, que (^) El mismo dispositivo de Arranque en modo bomba funcionan como (^) Estático también se utiliza como freno motores sincrónicos, con tensión (^) dinámico durante las secuencias de reducida de 6,1 kV y frecuencia variable (^) parada de los grupos. entre 0 y 53 Hz para acelerarlos desde
Convertidor de Frecuencia
Arranque Estático
Ing. Víctor Gabriel Trombotto. Operación y Mantenimiento EPEC - C.H. Río Grande
Bibliografía x Manuales y Documentación Técnica del Complejo Hidroeléctrico Río Grande
x http://energia.mecon.gov.ar/contenidos/contenidos.asp?id=
