Análisis y diseño hidráulico del circuito primario del sistema de refrigeración de la central hidroeléctrica reversible Chira-Soria

Abstract

El circuit hidràulic del sistema de refrigeració d'una central reversible té com a funció proveir d'aigua els diferents equips mecànics que els necessitin, el disseny dels quals està condicionat per aspectes tècnics, econòmics, logístics i espacials. La tesi aborda l'anàlisi i el disseny del circuit primari del sistema de refrigeració de la futura central hidroelèctrica reversible Chira-Soria, el qual està conformat pel subcircuit primari, encarregat de subministrar d'aigua als intercanviadors de calor distribuïts a les diferents plantes de la casa de màquines, i pel subcircuit de reg de la junta de l'eix, encarregat d'injectar aigua per al segellat de la junta de l'eix de la turbina bomba. El disseny ha pres en compte paràmetres dentrada, com ara cabals dalimentació a cada consumidor, rang admissible de velocitats, pèrdues de càrrega al llarg del circuit, tipologia del material de conducció i la disponibilitat de l’espai a la central per al traçat del circuit. Per a l'anàlisi s'ha emprat el programari KYPIPE SURGE 2000 per modelar el circuit hidràulic i realitzar les simulacions per a dos escenaris d'operació: l'escenari desfavorable, considerant pèrdues de càrrega acumulades més grans en el recorregut del flux d'aigua dins l'skid d'impulsió i filtratge, i l'escenari favorable, considerant menors pèrdues de càrrega. L'estudi es va fer per a tres nivells d'ompliment de l'embassament inferior Soria: nivell màxim maximorum, nivell màxim normal i nivell mínim d'operació. Els resultats van demostrar que el disseny del circuit primari del sistema de refrigeració es considera vàlid en règim estacionari i transitori perquè es garanteixen els cabals mínims requerits a cada intercanviador i segell de la junta de l'eix de la turbina, a més, de no superar-se les pressions de disseny en cap punt del sistema.

El circuito hidráulico del sistema de refrigeración de una central reversible tiene como función proveer de agua a los distintos equipos mecánicos que los necesiten, cuyo diseño se encuentra condicionado por aspectos técnicos, económicos, logísticos y espaciales. La tesis aborda el análisis y el diseño del circuito primario del sistema de refrigeración de la futura central hidroeléctrica reversible Chira-Soria, el cual está conformado por el subcircuito primario, encargado de suministrar de agua a los intercambiadores de calor distribuidos en las diferentes plantas de la casa de máquinas, y por el subcircuito de riego de la junta del eje, encargado de inyectar agua para el sellado de la junta del eje de la turbina-bomba. El diseño ha tomado en cuenta parámetros de entrada, tales como caudales de alimentación a cada consumidor, rango admisible de velocidades, pérdidas de carga a lo largo del circuito, tipología del material de conducción y la disponibilidad del espacio en la central para el trazado del circuito. Para el análisis se ha empleado el software KYPIPE SURGE 2000 a fin de modelar el circuito hidráulico y realizar las simulaciones para dos escenarios de operación: el escenario desfavorable, considerando mayores pérdidas de carga acumuladas en el recorrido del flujo de agua dentro del skid de impulsión y filtrado, y el escenario favorable, considerando menores pérdidas de carga. El estudio se realizó para tres niveles de llenado del embalse inferior Soria: nivel máximo maximorum, nivel máximo normal y nivel mínimo de operación. Los resultados demostraron que el diseño del circuito primario del sistema de refrigeración se considera válido en régimen estacionario y transitorio porque se garantizan los caudales mínimos requeridos en cada intercambiador y sello de la junta del eje de la turbina, además, de no superarse las presiones de diseño en ningún punto del sistema.

The hydraulic circuit of the cooling system of a reversible power plant has the function of supplying water to the different mechanical equipment that need it, whose design is conditioned by technical, economic, logistic and spatial aspects. The thesis deals with the analysis and design of the primary circuit of the cooling system of the future Chira-Soria pumped storage hydropower plant, which is formed by the primary subcircuit, in charge of supplying water to the heat exchangers distributed in the different floors of the powerhouse, and by the shaft seal flow subcircuit, in charge of injecting water for the sealing of the turbine-pump shaft seal. The design has taken into account input parameters, such as flows to each consumer, admissible velocities range, head losses along the circuit, type of piping material and the availability of space in the powerhouse for the circuit layout. For the analysis, KYPIPE SURGE 2000 software was used to model the hydraulic circuit and carry out the simulations for two operating scenarios: the unfavorable scenario, considering higher accumulated head losses in the water flow path within the pumping and filtering skid, and the favorable scenario, considering lower head losses. The study was carried out for three filling levels of the lower Soria reservoir: maximum maximorum level, maximum normal level and minimum operating level. The results showed that the design of the primary circuit of the cooling system is considered valid in stationary and transient regime because the minimum required flow rates in each exchanger and turbine shaft seal are guaranteed, in addition, the design pressures are not exceeded at any point in the system.