Estudio de la implementación de un sensor en el gobernador de una turbina Francis

Abstract

El desarrollo de este Informe de Suficiencia Profesional trata de brindar una propuesta o alternativa para mejorar la confiabilidad a una máquina que por su tiempo de uso casi interrumpido (42 años), ha perdido los objetivos para lo cual fue construido. El gobernador en mención es usado en una Central hidroeléctrica el cual tiene cuatro grupos hídricos con turbinas tipo Francis de eje horizontal y acoplados cada uno a un generador síncrono trifásico de 2,300 voltios de salida, Para nuestro caso específico, para controlar la velocidad de la turbina se usaba un gobernador con sensor mecánico, dado al uso continuo y tiempo de uso de este gobernador, sus componentes mecánicas que han sido reparados varias veces por Empresas Especializadas, han quedado de tal manera que últimamente ya no respondía a los requerimientos de la turbina, especialmente cuando por causas eléctricas el generador salía de servicio, este gobernador no podía controlar las sobre velocidades de la turbina y el generador terminaba en el taller para reparación. Para comprender mejor este trabajo, se ha dividido en 5 capítulos de la siguiente manera: En el capítulo I.- Se considera la introducción, los antecedentes, lo que le hace importante a este proyecto, y sus alcances. En el capítulo II.- Se considera la parte teórica de cómo es que se regulan las velocidades de las turbinas en general, en especial de las turbinas tipos: Francis y Pelton. Se observa como a mayor ingreso de agua, más será la velocidad de giro de la turbina, y una vez que el generador al cual está acoplado entra en sincronismo con un sistema de generación eléctrica, a mayor caudal de ingreso de agua a la turbina, mayor será el torque en el eje de la turbina, manteniendo la velocidad casi constante. En el capítulo III.- Se aprovecha para mostrar la turbina Francis, con que trabaja el gobernador en referencia. En este capítulo se considera las características y descripción de los componentes más importantes de esta turbina. En el capítulo IV.- En este capítulo se hace una descripción de cómo trabaja este gobernador, de sus componentes más importantes, ya que solo conociendo a detalle las características y comportamiento de cada uno de sus componentes se podrá plantear la modificación de este. En este capítulo se muestra cómo es que originalmente llegaban las señales mecánicas a este gobernador desde el eje de la turbina (por medio de unas correas de transmisión), y como en el sistema modificado, esta señal ya no llega desde el eje de la turbina, sino una señal eléctrica desde la salida de generación eléctrica en mediana tensión del generador, para lo cual como se verá en el diagrama eléctrico respectivo se hace uso de en transformador de tensión. En el capítulo V.- Se ha elaborado un sencillo cuadro donde se muestra los más importantes componentes y elementos usados, y sus respectivos costos, de tal manera que, ante una eventual decisión de realizar un trabajo similar, este trabajo pueda ser de gran ayuda para la toma de tal decisión. En la parte de las conclusiones se indica los resultados obtenidos, luego de haber realizado el trabajo en referencia, tuvo un final satisfactorio de tal manera que el generador al cual sigue protegiendo ya no tiene los problemas de sobre velocidades.