MEJORA DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DEL SELLO DE EJE DE TURBINA PARA CENTRAL HIDROELÉCTRICA CHACABUQUITO

Abstract

Esta tesis presenta el estudio hecho al circuito de Alimentación de Sello de Eje de Turbina (ASET) de las unidades generadoras de Central Chacabuquito, perteneciente a Colbún S.A., en conjunto con distintas soluciones desarrolladas para mejorar el desempeño de dicho circuito. La necesidad de este estudio nace al percatarse el desgaste acelerado del sello de eje al ser retirado en periodo de mantenciones. Dicho desgaste presenta un riesgo de filtraje del agua que mueve los rotores de las turbinas hacia los descansos del eje (refrigerados con aceite) y hacia el generador, por lo que se requiere de una mejora. Es necesario mencionar que Colbún implementó una solución que utiliza aguas limpias de un pozo ubicado al lado de la casa de máquinas, pero dicha alternativa tuvo que ser dejada de lado ya que el pozo no rindió con el caudal que los circuitos ASET de las cuatro unidades generadoras demandaban.La principal causa de dicho desgaste acelerado es la gran cantidad de sedimentos contenidos en el agua utilizada en el circuito ASET, pero luego de estudiarlo utilizando el Principio de Bernoulli, se determina que, junto al alto contenido de sedimentos, el bajo caudal con el que se refrigera y lubrica el sello es otra posible causa, ya que mediciones de caudal hechas en terreno mostraron que al sello estaba llegando aproximadamente 2 litros de agua por minuto.En base a estos puntos críticos, se diseñaron dos propuestas: una modificación directa al actual circuito ASET, el cual implementa más filtros (hasta cuatro) de distinta granulometría y asegura un mayor caudal de agua hacia el sello; y una modificación a la solución de aguas limpias que Colbún tuvo que cancelar, solucionando la eventual falta de agua limpia al transformar el circuito originalmente abierto en uno cerrado. Cada propuesta se divide además en distintas configuraciones de sí misma, esto con tal de ofrecer una mayor cantidad de opciones a Colbún, ofreciendo la propuesta de aguas sucias con dos, tres y cuatro filtros y la propuesta de aguas limpias con dos modelos diferentes de bombas.Luego de planear, dimensionar, calcular y cotizar todas las propuestas, se determinó que la mejor solución presentada en esta tesis corresponde a la solución de aguas sucias, en su configuración de dos filtros, ya que es la que presenta menor inversión inicial y es la única de las soluciones que se vuelve más económica que el costo de oportunidad en el futuro (al noveno año de implementación).This thesis presents the study made to the circuit of water feeding of the turbine shaft seal (ASET in Spanish) of the power generator units of Chacabuquito Power Plant, belonging to Colbún SA, as well with various solutions developed to improve the performance of the circuit. The need for this study comes after observing an accelerated wear in the shaft seal when removed in maintenance period. Such wear represents a risk of filtering water from the turbine rotor to the shaft bearing (which are oil cooled) and to the generator. It should be mentioned that Colbún implemented a solution using clean water from a well located next to the power plant building, but such alternative had to be shelved because the well could not give the flow that ASET circuit demanded.The main cause of this accelerated wear is the large amount of sediment present in the water used as cooling flow, but after studying the circuit using Bernoulli's Principle, it is determined that overall the high content of sediments, the low flow with which the seal is cooled and lubricated is another possible cause, since flow measurements showed that the seal was being cooled with around 1.3 liters of water per minute.Based on these critical points, two proposals were designed: a direct modification to the current ASET circuit, which implements more filters (up to four) of different particle size and ensures greater flow of water into the seal; and a modification to the solution of clean water Colbún had to cancel, solving the possible lack of clean water by transforming the originally open circuit into a closed one. Each proposal is further divided into different configurations of itself, in order to offer a greater number of options to Colbún. The “dirty water solution” is offered with two, three and four filters and the “clean water solution” with two different pump models.After planning, measuring, calculating and prizing all of the solutions, it was determined that the best solution presented in this thesis corresponds to the “dirty water solution” in its configuration of two filters, as it is the one with lower initial investment and is the only one of the solutions to becomes more economical than the opportunity cost in the future (since the ninth year of implementation).