HPPF Planta de Potencia Hidroeléctrica con Turbina Francis, Controlada desde Computador (PC)

5.3.6.- ENERGÍA HIDRÁULICA
COMPUTER CONTROLLED HYDROELECTRIC POWER PLANT WITH FRANCIS TURBINE - HPPF

Equipo: HPPF Planta de Potencia Hidroeléctrica con Turbina Francis, Controlada desde Computador (PC)

COMPUTER CONTROLLED HYDROELECTRIC POWER PLANT WITH FRANCIS TURBINE - HPPF

HPPF/CIB. Caja-Interface de Control: La Caja-Interface de Control forma parte del sistema SCADA

COMPUTER CONTROLLED HYDROELECTRIC POWER PLANT WITH FRANCIS TURBINE - HPPF

Diagrama de proceso y disposición de los elementos del equipo

COMPUTER CONTROLLED HYDROELECTRIC POWER PLANT WITH FRANCIS TURBINE - HPPF
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SISTEMAS INNOVADORES

La Planta de Potencia Hidroeléctrica con Turbina Francis, Controlada desde Computador (PC), "HPPF", ha sido diseñada por EDIBON meticulosamente para explorar la funcionalidad de las centrales hidroeléctricas basadas en turbinas Francis.

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Descripción General

La Planta de Potencia Hidroeléctrica con Turbina Francis, Controlada desde Computador (PC), "HPPF", ha sido diseñada por EDIBON meticulosamente para explorar la funcionalidad de las centrales hidroeléctricas basadas en turbinas Francis.

Este equipo facilita no solo la investigación de los procesos hidroeléctricos, sino también el análisis detallado de los atributos mecánicos únicos de las turbinas Francis.

Desde un punto de vista mecánico, el equipo "HPPF" cuenta con una estructura de aluminio y acero que incorpora componentes clave: una turbina Francis de 0,75 kW con características adecuadas, un tanque de agua que simula un rio, una potente bomba de agua para simular un flujo de agua controlado, tubos de PVC para la canalización del agua. El control manual a través del sistema SCADA o el control automático mediante un controlador avanzado, como se describe más adelante en este catálogo, proporciona flexibilidad. El equipo "HPPF", integra sensores estratégicamente posicionados que miden variables físicas como caudal, presión, y velocidad. Estos sensores permiten a los usuarios visualizar y analizar las eficiencias parciales y totales de la turbina y la central, la generación de potencia mecánica, el flujo de agua necesario para una potencia óptima y el impacto de las variables del sistema en el rendimiento de la turbina, entre otros aspectos.

La exploración eléctrica recomienda adquirir las cargas resistivas y capacitivas "N-REVT/1K" y "N-CAR19T/3C", junto con el Equipo de Control y Regulación para el equipo HPPF, "HPPF-CR". Este equipo abarca elementos eléctricos esenciales para el control de la turbina Francis. Los instrumentos de medición analógicos tales como el voltímetro, vatímetro y variómetro, ofrecen información sobre los parámetros eléctricos del generador. El controlador avanzado gestiona automáticamente los ajustes de la turbina con respecto a la potencia eléctrica generada, actuando como una protección multifuncional contra situaciones de sobre frecuencia, sobre voltaje, sobre corriente y potencia inversa. Junto al controlador avanzado, un analizador de redes facilita la medición y visualización de los parámetros eléctricos inyectados en la red eléctrica real durante la sincronización. Además, el equipo puede operar en modo isla, suministrando energía a cargas eléctricas especificadas.

La inclusión del sistema de Supervisión, Control y Adquisición de Datos (SCADA) asegura la recopilación integral de parámetros eléctricos y mecánicos. El sistema SCADA se presenta como una herramienta indispensable para un análisis meticuloso, permitiendo la visualización gráfica de parámetros. Esta capacidad facilita la comprensión paso a paso de la dinámica del sistema, como la influencia de las variables en la potencia mecánica de la turbina, la variación del rendimiento según los ajustes y su impacto consecuente en el par de la turbina.

En resumen, el equipo "HPPF" tiene las siguientes características:

Planta de Potencia Hidroeléctrica con Turbina Francis (HPPF):

  • Estructura de aluminio y acero.
  • Turbina Francis de 0,75 kW con características adecuadas.
  • Tanque de agua para simular el caudal del rio.
  • Bomba de agua para simular el flujo de agua controlado.
  • Generador eléctrico de 0,75 kW.

Adquiriendo los elementos recomendados HPPF-CR, N-REVT/1K y N-CAR19T/3C:

  • Instrumentos de medición analógicos: voltímetro, vatímetro y varimetro.
  • Controlador avanzado para gestionar los ajustes de la turbina y proporcionar protección al generador y la turbina.
  • Analizador de redes para medir y visualizar los parámetros eléctricos del generador.
  • Capacidad de operar en modo isla, suministrando energía a cargas eléctricas.
  • Cargas eléctricas para simular diferentes consumos de energía.

Estos elementos permiten un estudio completo tanto del aspecto mecánico como del eléctrico de las plantas de generación de energía hidroeléctrica con turbina Francis. El equipo "HPPF" ofrece una herramienta integral para investigar y comprender a fondo el funcionamiento de estos sistemas, proporcionando información precisa y detallada a través del SCADA.

Este Equipo Controlado desde Computador se suministra con el Sistema de Control desde Computador (SCADA) de EDIBON, e incluye: el propio Equipo + una Caja-Interface de Control + una Tarjeta de Adquisición de Datos + Paquetes de Software de Control, Adquisición de Datos y Manejo de Datos, para el control del proceso y de todos los parámetros que intervienen en el proceso.

EJERCICIOS Y PRÁCTICAS GUIADAS

EJERCICIOS GUIADOS INCLUIDOS EN EL MANUAL

  1. Determinación de los parámetros de funcionamiento de la turbina Francis.
  2. Análisis de la relación entre el caudal de agua y la potencia mecánica de la turbina.
  3. Determinación del rendimiento de la turbina Francis en función del salto de agua y de la carga aplicada a la turbina.
  4. Análisis de la influencia del caudal de agua en el rendimiento de la turbina: se ajusta el caudal de agua suministrado a la turbina y se mide su rendimiento en función de la potencia mecánica.
  5. Estudio de la relación entre la apertura de la válvula y la potencia mecánica generada: medida de la potencia mecánica desarrollada por la turbina al variar la apertura de la válvula.
  6. Optimización del rendimiento de la turbina: ensayos con diferentes combinaciones de salto de altura y apertura de la válvula para encontrar la configuración que maximice el rendimiento de la turbina.
  7. Estudio del comportamiento de los sensores: Analizar la respuesta de los sensores de caudal, presión y velocidad en diferentes condiciones de funcionamiento.

Posibilidades prácticas adicionales con elementos adicionales recomendados HPPF-CR, N-REVT/1K y N-CAR19T/3C:

  1. Estudio de la producción de energía en modo isla.
  2. Estudio del impacto de la conexión al generador de cargas eléctricas en modo isla. Influencia en la tensión y frecuencia del generador.
  3. Estudio del proceso de sincronización del generador con la red. Control de la frecuencia, tensión y secuencia de fases.
  4. Estudio de las causas y consecuencias de la motorización del generador en sincronismo con la red.
  5. Estudio del impacto del desacoplamiento repentino de la turbina y la red sobre las variables eléctricas y mecánicas de la turbina.
  6. Análisis del efecto de la carga en el rendimiento de la central: Estudio de la sincronización del generador eléctrico con la red. Utilización del analizador de redes para medir y visualizar los parámetros eléctricos más relevantes del proceso.
  7. Estudio de la sincronización del generador eléctrico con la red. Utilización del analizador de redes para medir y visualizar los parámetros más relevantes del proceso.
  8. Evaluación de la protección y seguridad del sistema: verificación de las funciones avanzadas de protección del controlador, tales como sobrefrecuencia, sobretensión, sobrecorriente y protección de potencia inversa. Verificación de la respuesta del sistema ante situaciones de fallo o sobrecarga.
  9. Análisis de la dinámica del sistema utilizando SCADA: Utilizar SCADA para visualizar parámetros eléctricos y mecánicos en tiempo real. Monitorizar en detalle cómo varían los parámetros y las interacciones entre ellos durante diferentes operaciones de la planta.

MÁS EJERCICIOS PRÁCTICOS QUE PUEDEN REALIZARSE CON ESTE EQUIPO

  1. Varios alumnos pueden visualizar simultáneamente los resultados. Visualizar todos los resultados en la clase, en tiempo real, por medio de un proyector o una pizarra electrónica.
  2. Control Abierto, Multicontrol y Control en Tiempo Real. Este equipo permite intrínsecamente y/o extrínsecamente cambiar en tiempo real el span, la ganancia, los parámetros proporcional, integral y derivativo, etc.
  3. El Sistema de Control desde Computador con SCADA permite una simulación industrial real.
  4. Este equipo es totalmente seguro ya que dispone de dispositivos de seguridad mecánicos, eléctricos/electrónicos y de software.
  5. Este equipo puede usarse para realizar investigación aplicada.
  6. Este equipo puede usarse para impartir cursos de formación a Industrias, incluso a otras Instituciones de Educación Técnica.
  7. Control del proceso del equipo HPPF a través de la interface de control, sin el computador.
  8. Visualización de todos los valores de los sensores usados en el proceso del equipo HPPF.
  9. El usuario puede realizar otros ejercicios diseñados por él mismo.

EQUIPOS SIMILARES DISPONIBLES

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