“PROPUESTA DE SISTEMA ANTIFLUSHING PARA BOMBAS DE AGUA DE ALIMENTACIÓN”

ANTEPROYECTO DE MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO DE EJECUCIÓN MECÁNICO

 “PROPUESTA DE SISTEMA ANTIFLUSHING PARA BOMBAS DE AGUA DE ALIMENTACIÓN”

 EMPRESA ELÉCTRICA GUACOLDA S.A.

Alumnos memoristas:         Oscar Adolfo Ortega Salas.                                                     Arnaldo Marcial Méndez Pareja.

Septiembre, 2009.

PROYECTO DE MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EJECUCIÓN  MECÁNICO

1. Titulo de la memoria:

“Propuesta de Sistema Antiflushing para Bombas de Agua de Alimentación”

Empresa Eléctrica Guacolda S.A.

1. Nombre de los alumnos:

Oscar Adolfo Ortega Salas.

J.J. Perez #3928, Villa Del Mar, Coquimbo.

Fono: 07-6143102

Email: oscarortegas@gmail.com

Arnaldo Marcial Méndez Pareja.

Pasaje El Milagro #1522 El Milagro 2, La Serena.

Fono: 07-7291691  

Email: armepa@live.cl 

1. Profesional patrocinante:

Ing. Sr. Pedro Barra Vicencio.

Jefe Departamento de Operaciones

Email: pbarra@gualcolda.cl 

1. Empresas patrocinantes.

- Universidad de La Serena, Departamento de Ingeniería Mecánica.

- Empresa Eléctrica Guacolda S.A.

1. Profesor patrocinante:

Ing. Sr. Mario Castillo León.

Departamento  de Ingeniería Mecánica, Universidad de La Serena.

Email : mcleon@userena.cl 

1. FECHA:

28 de Septiembre de 2009

1. Índice

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1. Índice
2. Resumen
3. Problemática actual de la empresa y exposición general del                 problema        
4. Trabajo Propuesto
5. Objetivos

        5.1.  Objetivo General

        5.2.  Objetivos Específicos

1. Metodología del Trabajo
2. Infraestructura y Financiamiento.
3. Plan de Trabajo
4. Hoja de Firmas

1. Resumen

EEGSA es una de las centrales termoeléctricas líderes en Chile, conformada por una sociedad anónima cerrada perteneciente a las compañías AES Gener S.A. (50%), Copec S.A. (25%) e Inversiones Ultraterra Ltda. (25%).

La principal actividad de EEGSA es la de proveer de energía eléctrica al Sistema Interconectado Central (SIC), para lo cual cuenta con tres unidades de 152 MW, completando una potencia bruta de 456 MW en base a carbón. La compañía actualmente es el principal importador de carbón del país.

EEGSA posee sus oficinas centrales en la ciudad de Santiago, y su Central Termoeléctrica está ubicada en la Isla Guacolda s/n, comuna de Huasco, III Región. Ahí se fomentan factores tales como: la facilidad para la recepción de carbón en su muelle mecanizado, agua de mar para obtener agua de enfriamiento y la cercanía a la Subestación Maitencillo, lugar de interconexión con el SIC.

Esta empresa se constituyó en abril de 1992 y comenzó a entregar energía al sistema en noviembre de 1995 a través de la Unidad 1, la Unidad 2 en agosto de 1996 y la Unidad 3 en agosto de 2009. Actualmente Eléctrica Guacolda se encuentra en la implementación de una cuarta unidad generadora de 152 MW y que tendrá una inversión por US$ 300 millones. Anualmente la Central Termoeléctrica genera 3.900GWh aproximadamente y se encuentra certificada bajo las normas ISO 14.001:2004 y OHSAS18.001:2007.

La Central Termoeléctrica está coordinada por su Gerente de Producción y está dividida en seis Departamentos: Operaciones, Químico y Medio Ambiente, Administración y Control de Gestión, Puerto y Cancha de Carbón, Mantenimiento Mecánico y Mantenimiento Eléctrico. En dicha Central, trabajan aproximadamente 300 personas, siendo 78 funcionarios de EEGSA y el resto pertenecientes a empresas contratistas.

1. Problemática actual de la empresa y exposición general del problema.

La Central Termoeléctrica de EEGSA genera 3.900GWh anuales a través de tres unidades de iguales características, esto equivale al 7% de la generación eléctrica nacional. Dicha energía se obtiene a partir de dos procesos principalmente, proceso de combustión del carbón y proceso de alimentación de agua.

La alimentación de agua a la caldera se realiza por medio de bombas de agua de alimentación con una capacidad de 274.8 ton/hr y velocidad de trabajo es de 5000 rpm. Cada unidad posee tres bombas de agua de alimentación, de las cuales dos están en  servicio y una en stand by. El problema surge cuando se produce una disminución brusca de carga en las unidades, generándose así los llamados flushing en las líneas de agua de alimentación.

Al iniciar la operación de bajada de carga, el flujo de agua de alimentación produce un aumento en la presión de las líneas de descarga de las bombas, de 200barg a 260barg. Esta diferencia de presión produce un efecto doble, por una parte disminuye el caudal y velocidad de agua de alimentación que pasa a través de las placas orifico del by-pass de ambas bombas en servicio, haciendo disminuir el coeficiente de convección de transferencia de calor, cuyo efecto disminuye la transferencia de calor desde el agua hacia la carcaza y con ello una disminución de la temperatura de la carcaza con la misma inercia térmica y el mismo gradiente de temperatura. Por otra parte y simultáneamente aumenta el caudal y velocidad de agua de alimentación por la placa orificio del by-pass de la bomba que está fuera de servicio, haciendo aumentar el coeficiente de convección de transferencia de calor del agua, cuyo efecto es un aumento de transferencia de calor desde el agua de la bomba hacia la carcaza. Este efecto combinado con la bajada de la temperatura del agua de alimentación hace enfriar la bomba que está en stand by, con una inercia térmica mucho mayor que las bombas que están en servicio. Como la velocidad de enfriamiento es lenta, la presión de la succión alcanza la temperatura de saturación del agua, cuyo efecto es un cambio de fase líquido a vapor. Este cambio de fase a la temperatura dada, hace aumentar el volumen del agua en fase vapor a 1200 veces aproximadamente. Este aumento en el volumen del agua y considerando que el volumen de la tubería en la succión es constante produce un aumento de presión en la tubería de succión, combinado con movimientos radiales que hacen perder la estanqueidad de la empaquetadura, filtrándose el agua a través de ella y causando movimientos bruscos a las líneas moviéndolas de los soportes. Por otra parte al expandirse el agua durante el cambio de fase liquido-vapor, simultáneamente baja la presión en la succión y se generan desplazamientos verticales en la columna de agua de la succión haciendo subir el nivel del estanque de agua de alimentación.

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