Método del orificio dinámico como alternativa para calcular la sobrepresión y sobrevelocidad en sistemas hidroeléctricos durante la etapa de factibilidad. Caso de estudio C.H El Cajón

Abstract

El método del orificio dinámico es un modelo matemático desarrollado para estimar la sobrevelocidad del rodete de turbinas y la sobrepresión en la tubería de presión en sistemas hidroeléctricos después de un rechazo total de carga eléctrica a partir de la operación de diseño de la turbina con los álabes del distribuidor abiertos 100,00 [%]. La operación transitoria de la turbina se representa a través de un orificio cuya pérdida de carga es función de la apertura de los álabes del distribuidor, el modelo de orificio dinámico incluye la ecuación de las masas rodantes y es posible acoplarlo de manera muy sencilla a las ecuaciones de golpe de ariete considerando a la turbina como la frontera en el extremo aguas abajo de la tubería de presión. Este modelo es una alternativa para estimar, durante la etapa de factibilidad, la sobrepresión en la tubería de presión y la sobrevelocidad del rodete de la turbina después de un rechazo total de carga en una central hidroeléctrica. Tomando como referencia un registro de las variables mencionadas obtenido durante un rechazo total de carga eléctrica realizado en las pruebas de la puesta en marcha de la unidad U2 de la C. H. El Cajón, se constata que a través del modelo de orificio dinámico es posible alcanzar los valores máximos de presión y velocidad que con éste se obtienen. A través de la información del registro y del diagrama de colina de la turbina, se obtienen las condiciones de operación en flujo estable del sistema durante la prueba de rechazo total, se muestra que la eficiencia de la turbina es cercana a su máximo valor. En el modelo de orificio dinámico se considera que la operación en flujo estable el porcentaje de apertura de los álabes del distribuidor es 100 [%], condición diferente a la del registro. En este trabajo se realiza un análisis de sensibilidad del tiempo de cierre del distribuidor y del momento de inercia de las masas rodantes con la finalidad de verificar que con este modelo matemático es posible obtener los valores máximos de velocidad y carga que muestra el registro.