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Michihuao

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Ignacio Meza

on 24 October 2012

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Transcript of Michihuao

Resultados ESCENARIOS A EVALUAR Aprovechamiento Hidroeléctrico del Limay Medio: (cc) photo by Metro Centric on Flickr (cc) photo by Franco Folini on Flickr (cc) photo by jimmyharris on Flickr (cc) photo by Metro Centric on Flickr Activos Ubicación MOdE Limay: herramientas e información Curvas MICHIHUAO. Proyecto Integrador Profesional EVALUACIÓN DE LOS BENEFICIOS DERIVADOS DE LA UTILIZACIÓN DE LA CAPACIDAD DE REGULACIÓN ADICIONAL QUE PROPORCIONA EL EMBALSE DE MICHIHUAO. Justificación El Proyecto Ejecutivo de Michihuao le asigna a su embalse
una capacidad de atenuación para el control de crecidas de: 570 Hm 3 o o Objetivos
La reducción de los caudales aguas abajo de la presa compensadora Arroyito. o o ESCENARIO Nº 1 * Se conformará un subsistema integrado por los aprovechamientos existentes en el río Limay en la actualidad: Alicurá, Piedra del Águila, Pichi Picún Leufú, El Chocón y Arroyito. El sistema se operará utilizando las Normas de Manejo de Agua (NMA) vigentes haciendo uso de la serie histórica de caudales. ESCENARIO Nº 2 Operación del sistema de referencia constituido por aprovechamientos existentes en la actualidad. Con la simulación de cada escenario se obtiene: La serie de caudales medios diarios salientes de Arroyito. La generación de energía de la central Michihuao y del complejo El Chocón – Arroyito. Operación de los sistemas de aprovechamientos que incluyen a Michihuao Sin Alicurá, con Michihuao. ESCENARIO Nº 3 Operación de los sistemas de aprovechamientos que incluyen a Michihuao y a su capacidad de atenuación. Se operará el mismo sistema que se indica en el escenario Nº 2. ESCENARIO Nº 4 ESCENARIO Nº 5 Operación del sistema de aprovechamientos transfiriendo la capacidad de atenuación de Michihuao al embalse de El Chocón. Se consideran los aprovechamientos indicados en el escenario 3. Operación del sistema de aprovechamientos disminuyendo los caudales salientes de Arroyito Se realizará la operación del sistema de embalses indicados en el escenario 3, ajustando las NMA vigentes en la actualidad mediante una reducción de los caudales salientes de Arroyito (Tabla 7 de las actuales NMA) hasta valores mínimos que permitan verificar la operación segura de la CMP. 1 2 3 5 4 Modelos de operación de embalses

MOdE CMP: simula la operación de la Crecida Máxima Probable (CMP) en el sistema de embalses del Río Limay. o o Series de caudales en el Río Limay Hidrograma de la Crecida Máxima Probable o Información del Proyecto Ejecutivo del Aprovechamiento Michihuao o Curvas Cota-Área-Volumen (C-A-V) del embalse
Curva Altura-Caudal (H-Q) de la restitución de la central
Evaporación en el embalse
Curvas de descarga del aliviadero
Rendimiento de los turbogrupos de la central
Planos topográficos del eje de la presa
Planos de la presa y de las estructuras de hormigón Con los valores reales de caudales salientes y de EMA registrados por cada aprovechamiento se calibra el modelo "MOdE Limay". Previo a la obtención de los resultados, se debe simular el pasaje de la CMP con las modificaciones establecidas en el sistema, a fin de verificar la operación segura del sistema. Prestaciones La operación de un embalse queda condicionada de acuerdo a la franja de operación en que se encuentre el embalse. Estas franjas, establecidas por las NMA, dependen de las características del embalse en consideración. Para cada una de ellas, se define un caudal mínimo de operación y un caudal máximo de operación o Simular a paso diario la serie histórica de caudales para evaluar la operación del sistema integral de aprovechamientos del Río Limay frente a períodos de crecida y estiaje (no incluye Alicurá). Obtener caudales efluentes que cumplan con las NMA y sean representativos de la operaciónde al de los aprovechamientos. Obtener la generación de energía de cada aprovechamiento. Se consideran los escenarios de funcionamiento promedios en períodos largos de tiempo y no así los eventos coyunturales tales como: Fuertes incrementos de carga por salida de servicio de otras centrales del sistema. Demanda energética. o o o o Escenarios FUENTE: Modelo de operación de embalses Prestaciones CONCLUSIONES Cálculo. Secuencia de cálculo. o Volumen de embalse. o Franja de operación. o Caudal saliente. FE Qs = Qe FAC Qs = ( 1 - A) * Qe + A * Qarr FON Qs = f (% vol. ocup. en los embalses; Caudal afluente) FOE Caudales mínimos que garanticen los usos consuntivos. Función de descarga adoptada para la Franja de Operación Normal de Piedra del Águila. Función de descarga adoptada para la Franja de Operación Normal de Chocón. Para cada uno de los aprovechamientos, se determina: Datos de entrada: Vol. inicial - Cotas de embalse. Caudal erogado inicial. Plamilla de cálculo: Planilla de cálculo: INA - Estudio de crecida máxima probable para el río Limay - Octubre 2002. ModCMP: Prestaciones o Modelo de operación de embalses para el paso de la CMP. Prestaciones Cálculo. Secuencia de cálculo. o representan caudales promedios y se utilizan como una medida de seguridad para el cálculo del caudal a erogar. Tienen en cuenta por un lado, una determinada cantidad de caudales entrantes hasta el día en consideración, y por otro, el pronóstico de caudales entrantes para los días posteriores Qe: Qe prom (-3;+2): Qe prom (-15;+15): Qs: Vol.: Cota: Qe prom (-3;+2) y Qe prom (-15;+15): caudales medios diarios de los ríos Limay y Collón Curá, entrantes al embalse de Piedra del Águila, desde el año 1903 hasta la fecha. es un caudal, promedio de los tres días anteriores y dos días posteriores al caudal entrante del día en consideración. es un caudal, promedio de los 15 días anteriores y 15 días posteriores al caudal entrante del día en consideración. es el caudal erogado por cada uno de los aprovechamientos. es el volumen de embalse del día en consideración. es el nivel de embalse del día en consideración. Caudales a erogar. Planilla de cálculo: Energía. Se calcula la energía de cada central a nivel medio diario mediante la siguiente expresión: E = 24 . Cp . Qt . H (GWhora) 10 6 Cp: es el coeficiente que tiene en cuenta los rendimientos de los turbogeneradores y las pérdidas totales en la generación de energía. Qt: es el caudal turbinado en m3/seg. H: es el salto bruto en metros. Adecuaciones Se incorpora a Michihuao con una cierta operación en la FON y con su capacidad de aportar regulación adicional al sistema. Adecuaciones Simular, con un paso de 6 horas, el hidrograma de caudales de la CMP para evaluar la operación de los embalse. Se debe tener en cuenta que la CMP se verifica pero no se opera como en el caso de una situación ordinaria de caudales. Ensayar distintas normas de operación para la franja de atenuación de crecidas (FAC) y evaluar los resultados. Características En la verificación de la CMP, los aprovechamientos sólo operan para contener esta crecida de la mejor manera, suspendiendo totalmente la generación de energía. Este modelo incorpora sólo los aprovechamientos de Piedra del Águila y El Chocón. Para diseñar un modelo que verifique la CMP se debe fijar, según las características de los embalses, la proporción de la crecida que debe embalsar cada uno de ellos. Una vez fijadas las proporciones se procede a calcular el caudal a erogar tanto en Piedra del Águila como en El Chocón. Para la verificación de la CMP, a su vez, se debe controlar que los embalses no superen niveles que pudieran afectar la estabilidad de las estructuras. Piedra del Águila = 30 % El Chocón = 70 % Caudal saliente: FE FAC FON FOE Función de descarga adoptada para la Operación Normal y Operación Extraordinaria QCh = Por tabla nº 7 de la NMA. Función de descarga adoptada para la Operación Normal y Operación Extraordinariaen El Chocón. en Piedra del Águila. Adecuaciones Adecuaciones Se incorporar a Michihuao con la capacidad de aportar una regulación adicional al sistema. 570 Hm 3 Representa aproximadamente un 10% del volumen total disponible en la actualidad, dado por el sistema de embalses conformado por Piedra del Águila y El Chocón Piedra del Águila = 30 % El Chocón = 10 % Michihuao = 60 % Nueva NMA para la verificación de la CMP incluyendo a Michihuao Norma de Manejo de Agua para la verificación de la CMP
incluyendo a Michihuao. Caudal saliente Qs: FE FAC FOE FON Función de descarga adoptada para la Operación Normal y Operación Extraordinaria en Piedra del Águila. Función de descarga adoptada para la Operación Normal y Operación Extraordinaria en El Chocón. A = 1 – B – C = 0.3 A + B + C= 1 (1)

Ve = A . Ve + B . Ve + C . Ve (2)

VePdA = A . Ve = (1 – B – C) . Ve = (Qe – QPdA) . ∆t (3)

VeMich = B . Ve = (1 – A – C) . Ve = (QPdA – QMich) . ∆t (4)

VeCho = C . Ve = (1 – A – B) . Ve = (QMich – QCho) . ∆t (5) es el caudal erogado en El Chocón Ve es el volumen embalsado total VePdA es el volumen embalsado en Piedra del Águila VeMich es el volumen embalsado en Michihuao VeCho es el volumen embalsado en El Chocón Qe es el caudal entrante (Collón Curá + Alicurá) QPdA es el caudal erogado en Piedra QMich es el caudal erogado en Michihuao QCho QMich: VeCho = Ve – VePdA - VeMich (6) Reemplazando (2) y (5) en (6), se obtiene: (QMich – QCho) . ∆t = (Qe – QCho) . ∆t – A . (Qe – QCho) . ∆t - B . (Qe – QCho) . ∆t Luego, puede despejarse QMich: Por lo tanto, el caudal que debe erogar Michihuao ante una CMP "QMich", es función del volumen que El Chocón puede embalsar de la crecida (C . Qe) y del caudal que erogue dicha Central. QMich . ∆t = Qe . ∆t - QCho . ∆t – A . Qe . ∆t + A . QCho . ∆t - B . Qe . ∆t + B . QCho . ∆t + QCho . ∆t Cancelando ∆t y agrupando términos, queda: QMich = (1 - A - B) . Qe + (A + B) . QCho (7) La ecuación 7 se puede expresar en función de C (porcentaje de crecida que embalsa El Chocòn) (8) QMich = C . Qe + (1 - C) . QCho Las proporciones a embalsar en cada uno de los aprovechamientos quedan determinadas por las siguientes expresiones: QPdA: VeMich = Ve – VePdA - VeCho = Ve – A . Ve – C . Ve. (9) Reemplazando (4) y (5) en (9): (QPdA – QMich) . ∆t = (Qe – QCho) . ∆t – A . (Qe – QCh) . ∆t - C . (Qe – QCho) . ∆t Despejando QPdA: QPdA . ∆t = Qe . ∆t - QCho . ∆t - A . Qe . ∆t + A . QCho . ∆t - C . Qe . ∆t + C . QCho . ∆t + QMich . ∆t Cancelando ∆t y agrupando términos, queda: QPdA = (1 - A - C) . Qe - (1 - A - C) . QCho + QMich (10) Por lo tanto, la erogación de la central de Piedra del Águila ante una CMP "QPdA", es función del volumen que puede embalsar tanto Michihuao como El Chocón. La ecuación (10) puede expresarse en función de B de la siguiente manera: QPdA = B . Qe – B . QCho + QMich QPdA = B . (Qe - QCho) + QMich (11) Función de descarga adoptada para la Operación Normal y Operación Extraordinaria en Michihuao. Respecto a la generación de Energía. Con una transferencia de la capacidad de regulación adicional que provee Michihuao al sistema mediante un aumento de la cota de espera en los meses de invierno en el embalse de El Chocón, no se obtiene una mejora sustancial en la generación de energía (del orden de 0,23%). Respecto a la disminución de caudales en Arroyito. 1.800 m3/seg. 600 m3/seg. 1.200 m3/seg. Considerable disminución Comentarios Finales. ¿Cómo podría obtenerse una mayor producción de energía generada por El Chocón-Arroyito? Aumentando el caudal medio turbinado Ambos a la vez. Incrementando el salto Resultados - Conclusiones - Recomendaciones Verificación de la CMP incluyendo a Michihuao Escenario 4: Transferencia del volumen adicional para atenuación que aporta Michihuao al embalse del El Chocón. Escenario 5: Se incorpora al sistema el volumen adicional que aporta Michihuao y se reducen los caudales salientes de Arroyito. Operación del sistema de aprovechamientos existentes en la actualidad. Operación del sistema de embalses con las actuales NMA incluyendo a Michihuao como central de pasada. E
S
C
E
N
A
R
I
O

1 E
S
C
E
N
A
R
I
O

2 E
S
C
E
N
A
R
I
O

3 Operación del sistema de embalses con las actuales NMA incluyendo a Michihuao con una determinada operación en FON y FAC. E
S
C
E
N
A
R
I
O

4 Operación del sistema de embalses incluyendo a Michihuao con distribución del volumen de atenuación a El Chocón. E
S
C
E
N
A
R
I
O

5 Operación del sistema de aprovechamientos incluyendo a Michihuao y disminuyendo los caudales salientes de Arroyito Escenario 1 Escenario 2 Escenario 4 Escenario 5 Escenario 3 Caudales salientes de Arroyito vs. los porcentajes de ocurrencia, para los distintos escenarios simulados. Propósito y Características Principales del Aprovechamiento Michihuao. I. Propósitos • Generación de energía.
• Atenuación de crecidas.
• Abastecimiento de agua para usos consuntivos. II. Características principales II.1 Aspectos Hidroeléctricos. Embalse Nivel máximo normal 457 msnm
Nivel mínimo de operación 447 msnm
Volumen total de embalse 5.860 Hm3
Volumen del embalse activo 2.280 Hm3
Evaporación, promedio anual 1.724 mm II.8. Canal de Restitución

Longitud 8.160 m
Ancho de la solera
en roca 83,70 m
en aluvión 120 m
Tirante correspondiente al caudal máximo de descarga de la central
tramo en roca 8,2 m
tramo en aluvión 7,0 m
Pendiente longitudinal
tramo en roca 0,223 m/km
tramo en aluvión 0,093 m/km
Volumen de excavación
Roca 1.850.000 m3
Suelo (finos y aluvión) 16.480.000 m3


 Costo total del aprovechamiento (Referencia Dic. de 1.983) 903.000.000 u$s Niveles de restitución a la salida de la Central Nivel mínimo de operación
Nivel mínimo de diseño
Nivel máximo 395,30 msnm 396 msnm 397,90 msnm Salto disponible 61,70 m 49,30 m 59,10 m 61,35 m 48,13 m 57,70 m Saltos Netos

Máximo
Mínimo
Nominal Saltos Brutos

Máximo
Mínimo
Nominal Energía y Potencia 255 GWh 1.200 m3/seg 621 MW Energía continua mensual

Caudal nominal

Potencia nominal II.2 Niveles de coronamiento

Condiciones de diseño para la revancha.

Nivel máximo normal del embalse 457,00 msnm
Nivel de la crecida máxima probable 459,30 msnm Niveles adoptados

Terraplén 462,80 msnm
Estructuras de Hormigón
462,80 msnm II.3 Presa

 Características generales
Tipo: Terraplén zonificado construido con aluvión fluvial, roca disponible de excavaciones y material impermeable de origen natural.
Longitud total
Altura máxima
Por encima del nivel de fundación del espaldón
Por encima del nivel de fundación del núcleo II.4 Vertedero

 Características generales
Tipo: Ogee con compuertas
Nivel de la cresta
Forma de disipación de energía:
Cuenco de resalto hidráulico.
Forma de interfase con el terraplén:
Muro de penetración con terraplén envolvente.

 Caudal de diseño
Caudal al nivel máximo normal de embalse.
Crecida máxima probable
Ancho total

 Compuertas Principales
Tipo: Radial
Número
Altura nominal (hasta el nivel máximo normal del embalse)
Altura real
Ancho nominal
Mecanismo de maniobra: II.7 Central

 Características generales
Número de grupos 3
Potencia nominal de cada uno, medida a los bornes del generador 207 MW

 Turbinas
Tipo Francis
Salto neto nominal 57,60 m
Caudal nominal para el salto neto nominal 400 m3/seg
Potencia nominal de cada turbina 210,24 MW
Nivel de restitución mínimo de diseño 396 msnm
Nivel de restitución máximo 397,90 msnm

 Generador
Potencia nominal 230 MVA
Factor de potencia 0,9 II.9 Descargador de Fondo

 Compuertas
Tipo : Deslizantes en tándem
Dimensiones nominales
Altura 2,60 m
Ancho 1,30 m

 Capacidad de descarga
A cota de embalse 420,00 m 50 m3/seg
A cota de coronamiento vertedero 82 m3/seg 7,60 Km 60 m 70 m 9.670.000 m3 394.000 m3 22.612.000 m3 2.688.000 m3 5.142.000 m3 1.299.000 m3 31.741.000 m3 7.330 m2  Volúmenes (incluyendo ataguías)
Excavación
Suelo
Roca
Relleno
Espaldones
Filtros
Núcleo
Rip - rap y protección de taludes
Volumen total
Diafragma de hormigón plástico 444,75 msnm 6.700 m3/seg 8.800 m3/seg 92 m 6 12,25 m 13,20 m 12 m Servomotor Propósito y características Curvas: Cota-Área-Volumen y Curvas: Cota de restitución-Caudal. Piedra del Águila Pichi Pícun Leufú Michihuao Arroyito MOdE Limay MOdE CMP En el caso de El Chocón, dado que la simulación muestra que no se producen vertidos a lo largo de la operación de toda la serie histórica, no resulta posible incrementar el caudal turbinado. Sólo sería posible disminuir los caudales vertidos desde Arroyito y conseguir de esta manera un pequeño incremento en la energía generada. MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Piedra del Águila Michihuao El Chocón Facultad de Ingeniería Facultad de ingeniería Este resultado puede explicarse teniendo en cuenta que si bien se aumenta la Franja de Operación Normal del El Chocón, permitiendo una cota superior, éstas no necesariamente se alcanzan mientras no se adopte un criterio de operación en la FON que persiga tal objetivo. Mientras la forma de operación en la FON no se modifique, para igual afluente las cotas serán similares aunque se permita alcanzar cotas mayores. o Operación con actuales NMA y aplicando la serie histórica de caudales. Michihuao como “central de pasada”. Manteniendo la operación del sistema frente a crecidas que involucra la operación conjunta de los embalses de Piedra del Águila y El Chocón. Se incluye a Michihuao con una determinada operación tanto en su franja de operación normal (FON) como en la operación conjunta del sistema de embalses frente a crecidas (FAC). o O o Ignacio y Victoria Valores de referencia para efectuar el análisis. Meza, Ignacio Matías
Lledó, María Victoria Directo de Tesis: Ing. José Luis Valicenti.
Tutor Académico: Mg. Ing, Antonio T.Torres. Aspectos generales Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profecional - Octubre 2012 Un incremento en la generación de energía en el complejo El Chocón – Arroyito. Meza - Lledó - Tesis de Grado - Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional- Octubre 2012 Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería | Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Autores: Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Intregrador Profesional- Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 Un eventual aumento en la generación de energía en la central de El Chocón, al proponer un incremento en la cota de espera invernal en el embalse E. Ramos Mexía, prevista en las actuales Normas de Manejo de Agua. Una reducción de los caudales altos a erogar aguas abajo de la presa compensadora Arroyito, Este volumen de atenuación constituye una capacidad adicional que permitiría un mejoramiento en: Evaluar adecuaciones en las NMA que actualmente se aplican al sistema del río Limay, considerando la inclusión del aprovechamiento Michihuao con el fin de cuantificar los siguientes potenciales beneficios: * * * o o o o o o o o o Caudales mínimos que garanticen los usos consuntivos. Qs = f (% vol. ocup. en los embalses) QPdA = (0,7) . Qe + (0,3) . QCh Qs = Qe . . . Qs = f (% vol. ocup. en los embalses) B = 1 – A – C = 0.1 C = 1 – A – B = 0.6 Ve = A . Ve + B . Ve + C . Ve = (Qe – QCho) . ∆t (2) VeCho = C . Ve = (1 – A – B) . Ve = (QMich – QCho) . ∆t (5) VeCho = Ve – VePdA - VeMich (6) (QMich – QCho) . ∆t = (Qe – QCho) . ∆t – A . (Qe – QCho) . ∆t - B . (Qe – QCho) . ∆t o o Se transfiere el volumen adicional que agrega al sistema el embalse de Michihuao modificando la operación del embalse de El Chocón, incrementando la cota de espera (NmáxN) durante los meses de invierno en una altura equivalente al volumen de regulación que provee Michihuao (570 Hm3). Se utiliza la capacidad de almacenamiento del embalse de Michihuao pero se ajustan las NMA para mantener la actual capacidad de regulación. o MOdE Limay: Simula la operación de los embalses frente a la serie histórica de caudales entrantes a Piedra del Águila. Aumento poco significativo Aumento de concentración En cuanto a la posibilidad de incrementar el salto medio, sería necesario realizar simulaciones de la operación, variando los criterios de operación en la FON, de modo tal que el objetivo sería operar el aprovechamiento en las cotas superiores de esa franja, aunque la necesidad de no comprometer la capacidad de atenuación podría aumentar la frecuencia de altos caudales erogados (vertidos). * * Comentarios Finales El Chocón Ve = A . Ve + B . Ve + C . Ve = (Qe – QCho) . ∆t (2) VeCho = C . Ve = (1 – A – B) . Ve = (QMich – QCho) . ∆t (5) (QMich – QCho) . ∆t = (Qe – QCho) . ∆t – A . (Qe – QCho) . ∆t - B . (Qe – QCho) . ∆t VeMich = Ve – VePdA - VeCho = Ve – A . Ve – C . Ve. (9) VeMich = B . Ve = (1 – A – C) . Ve = (QPdA – QMich) . ∆t (4) Qs PdA y Qs Mich: Si Qvert < Qfac Qs = Qvert Si Qvert > Qfac Qs = Qfac Qs Cho 4250 m/s Facultad de Ingeniería Meza - Lledó - Proyecto Integrador Profesional - Octubre 2012 3 Incremento en la generacion de energía en el complejo El Chocón - Arroyito.
La reducción de los caudales aguas abajo de la presa compensadora Arroyito. Potencial Beneficio 1 Potencial Beneficio 2
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