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EMPRESA DE SERVICIOS PÚBLICOS DE HEREDIA S.A.

UEN ENERGÍA ELÉCTRICA Y ALUMBRADO PÚBLICO

DEPARTAMENTO DE GENERACIÓN

Informe de Mantenimiento Quinquenal

Planta Hidroeléctrica Los Negros

Realizado por:

Ing. José Pablo Lizano

Noviembre de 2011

Empresa de Servicios Públicos de Heredia S.A. UEN Energía Eléctrica y Alumbrado Público Departamento de Generación

Informe de Mantenimiento Quinquenal Planta Hidroeléctrica Los Negros ________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________ 2

ÍNDICE

1. ANTECEDENTES ........................................................................................... 3

2. ACTIVIDADES DEL MANTENIMIENTO QUINQUENAL .................................. 4

2.1 RECUPERACIÓN DE VOLUMEN DE EMBALSE DE REGULACIÓN ........................... 6

2.2 MANTENIMIENTO DE TURBINAS Y GENERADORES ........................................... 8

2.2.1 TURBINAS ................................................................................................ 8

2.2.2 GENERADORES ...................................................................................... 12

2.3 MEJORA DE SISTEMA DE RESPALDO DE CASA DE MÁQUINAS ......................... 14

2.3.1 CAMBIO DE BANCO DE BATERÍAS ........................................................... 14

2.3.2 INSTALACIÓN DE PARED ENTRE BANCO DE BATERÍAS Y RECTIFICADORES

15

2.4 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA .......... 16

2.5 REPARACIÓN DE PINTURA INTERNA Y EXTERNA DE TURBERÍA DE PRESIÓN ... 17

2.6 INSPECCIÓN DE TUBERÍA DE BAJA PRESIÓN Y TANQUE DE OSCILACIÓN ........ 19

2.7 REMOCIÓN DE CORROSIÓN DE ELEMENTOS DE ANTECÁMARA Y CAÑO NEGRO

20

2.8 MEJORAS EN ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS DE ANTECÁMARA ......................... 23

2.9 MEJORA DE SISTEMAS HIDRÁULICOS DE ANTECÁMARA ................................. 25

2.10 INSTALACIÓN DE LIMPIARREJAS EN ANTECÁMARA ........................................ 28

2.11 ALQUILER DE GRÚA DE 70 TONELADAS ......................................................... 29

2.12 REPARACIÓN DE CANAL PRINCIPAL ............................................................... 31

2.13 PUESTA EN MARCHA DE MÓDULO DE MIRAVALLES ........................................ 33

2.14 PRUEBAS ELÉCTRICAS A PROTECCIONES E INTERRUPTORES ......................... 36

3. RIESGOS ASOCIADOS................................................................................ 37

4. CONCLUSIONES ......................................................................................... 39



______________________________________________________________________ 3

1. ANTECEDENTES

La Planta Hidroeléctrica Los Negros inició su operación comercial el 7 de abril de 2006, desde entonces se

creó el Departamento de Generación, responsable de todo lo relacionado con la producción de energía de

la ESPH.

En el primer addendum al contrato de Arrendamiento de la Planta Hidroeléctrica Los Negros, suscrito

entre la ESPH S.A. y la Empresa Hidroeléctrica Los Negros S.A. se establece en el inciso b) de la cláusula

Quinta: Obligaciones de la Arrendataria (ESPH S.A.) lo siguiente:

“Estará a cargo de la operación, administración y mantenimiento de la Planta Hidroeléctrica Los Negros,

siendo responsable del suministro adecuado y diligente de estos servicios. Las actividades a su cargo

incluirán: la administración y operación de la planta, el mantenimiento preventivo y correctivo de todas las

obras y equipos,…”

Bajo esta condición del contrato se realizan las labores de mantenimiento de acuerdo a las buenas

prácticas en el campo, abarcando acciones civiles, mecánicas, eléctricas, de instrumentación y control, ver

Anexo #1.

El mantenimiento de la planta se divide en las siguientes grandes categorías:

Predictivo. Consiste en la detección y diagnóstico de averías antes que se produzcan para así programar

los paros para reparaciones en los momentos oportunos. La filosofía básica de este tipo de mantenimiento

se basa en que normalmente las averías no aparecen de repente, tienen una evolución en el tiempo

dependiente de variables y valores de alarma previamente establecidos, evitándose así paros no

programados, averías importantes y accidentes.

Dentro de las tareas predictivas se encuentran las termografías, los análisis de vibraciones mecánicas de

generadores y motores eléctricos, los análisis de variables eléctricas de generadores (aislamiento, índice

de polarización), análisis de aceites lubricantes, hidráulicos y dieléctricos, etc.

Preventivo. Similar al mantenimiento predictivo en la detección y diagnóstico de averías, se usa el

tiempo como variable para la intervención de los equipos, inspeccionando su estado para toma de

decisiones siempre con una frecuencia determinada (diaria, semanal, mensual, anual, quinquenal) ya

sea por recomendación de los fabricantes de los equipos o por la experiencia de los encargados del

proceso.



______________________________________________________________________ 4

Correctivo. Existen dos clases; el que se realiza una vez que la avería de un equipo o sistema se produjo

y el que se programa luego de los resultados y recomendaciones de los mantenimientos preventivos y

predictivos. El primero tiene implicaciones económicas fuertes sobre todo por el factor de demanda

máxima.

En la sesión Nº 70 de la Junta Directiva de la Empresa Hidroeléctrica Los Negros se expuso la necesidad

de realizar el Mantenimiento Quinquenal solicitando por medio de la nota GEN-003-2011 el paro de la

planta por todo el mes de abril de 2011 (ver Anexo #2), lo que fue aprobado, siempre bajo las

obligaciones del addendum citado anteriormente, es decir, es responsabilidad de la ESPH ejecutar este

tipo de actividades con todos sus costos asociados.

2. ACTIVIDADES DEL MANTENIMIENTO QUINQUENAL En este apartado se detallan todas las actividades realizadas en el Mantenimiento Quinquenal que inició el

1º de abril y finalizó el 4 de mayo del presente año.

CANAL RAUDALES - EMBALSE

CANAL FRIJOLES - RAUDALES

TOMA RÍO RAUDALES

TOMA RÍO FRIJOLES

ESTRUCTURA DE ENTRADA

VERTEDERO DE EXCEDENCIAS

EMBALSE DE REGULACIÓN

DIQUE DE CIERRE

CANAL AUXILIAR

CANAL PRINCIPAL

TOMA RÍO CAÑO NEGRO

ANTECÁMARA TANQUE DE OSCILACIÓN

TUBERÍA DE ACERO DE ALTA PRESIÓN

CASA DE MÁQUINAS FRIJOLES

1000 m500 m0

ESCALA 1:5000

Imagen #1: Vista de Planta Hidroeléctrica Los Negros



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El Mantenimiento Quinquenal tuvo trabajos simultáneos en la mayoría de los componentes de la planta.

Entre los lugares o equipos que se intervinieron se encuentran:

Embalse de Regulación

Turbinas, Generadores y Protecciones Eléctricas

Sistema de respaldo de casa de máquinas (banco de baterías)

Transformadores de potencia

Tubería de presión

Antecámara

Canales de conducción de Caño Negro y Raudales

Subestación de Miravalles

TOMA RÍO FRIJOLES:

CAUDAL DE DISEÑO: 3.8 m³/sDISTANCIA DEL CANAL: 590 m

TOMA RÍO RAUDALES:


TOMA RÍO CAÑO NEGRO:


EMBALSE:

ÁREA: 12.2 HaVOLUMEN: 216.000 m³NIVELES DE OPERACIÓN:MÁXIMO: 308.25 msnm.MÍNIMO: 305.25 msnm.

TUBERÍA DE CONCRETO:

DISTANCIA: 472 mDIÁMETRO: 3 m

TANQUE DE OSCILACIÓN:

ALTURA: 33 mDIÁMETRO: 6 m

TUBERÍA DE PRESIÓN:

CAÍDA: 97 mLONGITUD: 447 MDIÁMETRO: 3 m

CASA DE MAQUINAS:

TURBINAS: 2 X 9 MWGENERADORES: 2 X 10 MWTRANSFORMADORES: 2 X 13.8/34.5 KV

LÍNEA DE TRANSMISIÓN:

LONGITUD: 21 KMCIRCUITOS: 1 X 34.5 KVLLEGADA: SUBESTACIÓN MIRAVALLES

Imagen #2: Componentes de la Planta Hidroeléctrica Los Negros



______________________________________________________________________ 6

La mayoría de actividades planificadas requerían un tiempo extenso de parada de toda la planta por lo

que se escogió el mes de abril de 2011 ya que históricamente ha sido el mes que ha tenido menos

producción de energía debido a la baja en las precipitaciones del país.

En el Anexo #3 se muestra el cronograma inicial del proyecto de mantenimiento (que sufrió varios

cambios durante la ejecución de los trabajos) y sus respectivos responsables en sitio.

2.1 RECUPERACIÓN DE VOLUMEN DE EMBALSE DE REGULACIÓN

Desde el año 2007 se han realizado desembalses para monitorear la sedimentación de este elemento tan

importante de la planta con el que se puede realizar la maniobra de generar en las horas punta, sobre

todo en las épocas secas del año.

Este monitoreo de la condición hizo que en el año 2010 se determinara que había un 25% del volumen

útil del embalse sedimentado, compuesto tanto de material de los ríos como de una alga que se reprodujo

rápidamente en el fondo del embalse.

Esto se verificó por medio de una batimetría, la que presentó un detalle de las profundidades del embalse

con respecto a su nivel máximo, determinándose así el porcentaje de volumen útil de agua desplazado

por el sedimento (ver Anexo #4: Batimetría Embalse Planta Hidroeléctrica Los Negros)

Imagen #3: Embalse de regulación en primer día de labores



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Esta situación estaba afectando la producción de energía de la planta ya que con un nivel medio del

embalse (306,70 m.s.n.m) ya no se podía generar. Esto se volvió crítico para los intereses de la ESPH, por

lo que se decidió intervenirlo para remover todo el material presente (aproximadamente 40.000 m3) y

volver a su volumen original de 316.000 m3.

Imagen #4: Embalse de regulación después de los trabajos

Se estima que este trabajo debe realizarse cada 5 años para evitar la pérdida de volumen útil de agua

que pueda comprometer la producción de energía. Un detalle importante a tomar en cuenta es que todo

el material extraído del embalse se depositó en un botadero contiguo al mismo, el cual estaba

debidamente autorizado desde la construcción de la planta. A este botadero se le puso una membrana de

geotextil que impidió que el material se expandiera hacia los caminos y propiedades aledañas.

Proveedor: MAQUEVA S.A.

Costo asociado: ¢ 60.000.000,00

Tiempo de realización: 29 días

Orden de compra: 37548 ver Anexo #4

Cotizaciones: Ver Anexo #4

Proveedor: AMANCO

Costo asociado: ¢ 1.872,00

Tiempo de realización: 1 día





______________________________________________________________________ 8

2.2 MANTENIMIENTO DE TURBINAS Y GENERADORES

2.2.1 TURBINAS

Al igual que el embalse de regulación, desde el año 2007 se han realizado inspecciones de las dos

turbinas de la planta, se determinó una tendencia a la corrosión sobretodo en la parte que conforma la

cámara espiral, esta corrosión se iba acrecentando hasta que en año 2010 se determinó que había que

realizar la intervención respectiva. Para esta reparación se requeriría un desarme total y tener un acceso a

la turbina para poder realizar todas las reparaciones.

2.2.1.1 FABRICACIÓN Y SUPERVISIÓN DE MAHOLES DE TURBINAS

En el diseño original de las turbinas no se contempló la fabricación de un acceso a la parte interna de las

mismas, lo que dificultaba su inspección y reparación. De esta forma aprovechando el paro extendido se

contactó al fabricante (Andritz-Hydro) para que hiciera una oferta por el diseño e inspección de dos

manholes, el trabajo de campo (corte, biselado, soldadura y ultrasonido) sería contratado localmente a la

empresa Eléctrica Matamoros.

Imagen #5: Preparación de corte de turbina para instalación de manhole

El diseño del manhole se muestra en el Anexo #5 de este documento.



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Imagen #6: Manhole de turbina #1 terminado

2.2.1.2 CÁMARAS ESPIRALES

Como se mencionó anteriormente desde el mantenimiento anual del 2007 se detectó una tendencia de

corrosión bastante marcada en la parte interna de la cámara espiral, esta situación hizo que se

programara dicha reparación para el Mantenimiento Quinquenal debido a su estado en el 2010.

Imagen #7: Corrosión detectada en mantenimiento anual de 2010



______________________________________________________________________ 10

Para esta reparación se contactó al proveedor de servicios Eléctrica Matamoros S.A., quienes tienen

reconocida experiencia en trabajos de mantenimiento de turbinas hidroeléctricas a nivel nacional, ellos

realizarían el trabajo de reparación de la corrosión de la parte interna de la cámara espiral.

Como se mencionó anteriormente para este trabajo se requeriría de un desarme total de las turbinas para

lo cual se recomendó por parte del contratista contar con los repuestos necesarios para su posterior

armado, todos estos repuestos de turbina se adquirieron con el fabricante de las turbinas (Andritz-Hydro)

ya que son repuestos muy específicos que sólo ellos pueden proveer. Entre estos repuestos se encuentran

los bujes y los espaciadores de los álabes móviles, los sellos de turbina, etc. (ver orden de compra y

oferta en Anexo #5)

Uno de los aspectos a tomar en cuenta en este trabajo es que como nunca se había podido ingresar a la

cámara espiral para su respectiva inspección por falta de un acceso, no se sabía que podría encontrarse

en las paredes internas, al tener el acceso habilitado por medio de la instalación de los manholes, se

descubrió la zona interna de la cámara espiral con una marcada corrosión.

En ese momento se tomó la decisión de intervenir toda la cámara aprovechando el paro, de tal forma se

solicitó al contratista una extensión de los trabajos incluyendo toda la reparación interna de la cámara

espiral.

Imagen #8: Proceso de desarme total de turbina



______________________________________________________________________ 11

Imagen #9: Proceso de reparación de parte interna de cámara espiral

El trabajo de reparación consistió en un proceso de sandblasting (limpieza con arena a presión), seguido

por el relleno de las partes afectadas con pintura rica en zinc, aplicación de pintura de alquitrán de hulla y

posteriormente la pintura especial de acabado para evitar la corrosión de las partes metalmecánicas de la

cámara.

Imagen #10: Parte interna de cámara espirar terminada



______________________________________________________________________ 12

2.2.1.3 VÁLVULAS MARIPOSA

El personal de operación y mantenimiento de la planta detectó una fuga considerable en las dos válvulas

de admisión (válvulas mariposa) por lo que se decidió realizar la reparación de la misma que consistió en

el cambio de los sellos de ambas máquinas.

Imagen #11: Cambio de sello de válvula mariposa

Además se realizó un tratamiento para la corrosión que presentaba la válvula la cual era muy similar a la

de la cámara espiral. Los sellos de las válvulas se adquirieron por medio del fabricante de la turbina y fue

cambiado por la empresa Eléctrica Matamoros S.A.

2.2.2 GENERADORES En el caso de los generadores sincrónicos de la planta, el fabricante INDAR recomienda que cada cierto

tiempo se realice una inspección y limpieza total del alternador y sus partes asociadas; estator y rotor (ver

Anexo #5). De hecho se recomienda realizar un desmontaje del rotor, que se tiene planificado para el

próximo Mantenimiento Quinquenal en el año 2016, ya que es una maniobra bastante compleja.

De esta forma se desarmó el generador para realizarle el mantenimiento respectivo, tomando en cuenta

las condiciones de humedad y temperatura para evitar pérdidas en el aislamiento eléctrico de la máquina.

Se reemplazaron los cables de control internos y todos los carbones del generador los cuales estaban en

muy mal estado, se aplicó pintura anticorrosiva al volante de inercia y se cambiaron varios tornillos de la

entrada al circuito de campo los cuales estaban muy dañados.



______________________________________________________________________ 13

Imagen #12: Desarme de carcasa de generador #1

El mantenimiento del alternador consistió en labores de limpieza y barnizado dieléctrico de todas las

partes accesibles (bobinados, polos y chapa magnética), limpieza de intercambiador de calor, inspección

de cojinetes y se removieron focos de corrosión presentes en la máquina.

Imagen #13: Proceso de mantenimiento turbogenerador #1



______________________________________________________________________ 14

Proveedor: Andritz-Hydro C.V. (fabricante de las turbinas)

Costo asociado: $ 158.846,00


Órdenes de compra: 37264, 37090 y 38433 ver Anexo #5


Proveedor: Eléctrica Matamoros S.A.



Órdenes de compra: 37130, 37848 y 38313 ver Anexo #5


2.3 MEJORA DE SISTEMA DE RESPALDO DE CASA DE MÁQUINAS El sistema de respaldo de corriente directa de la planta es de mucha importancia para tener todos los

equipos de control, protección y medición en funcionamiento hasta en situaciones de avería. El personal

de operación y mantenimiento de la planta detectó que el banco de baterías tenía varios elementos

dañados y otros con serios problemas de funcionamiento por lo que se tomó la decisión de realizar un

cambio del sistema para evitar comprometer el funcionamiento de los equipos de la planta.

2.3.1 CAMBIO DE BANCO DE BATERÍAS

Desde la entrada en operación de la planta se detectó que el sistema de banco de baterías instalado no

era el más adecuado para una planta hidroeléctrica, lo anterior ya que son baterías selladas, las que son

poco funcionales desde el punto de vista de mantenimiento y pueden llegar a ser peligrosas.

Imagen #14: Banco de baterías instalado en la construcción



______________________________________________________________________ 15

Como se mencionó anteriormente varias de las baterías del banco estaban dañadas por lo que se

aprovechó para cambiar a un sistema de plomo-acido tubulares. En el proceso de compra se determinó

que una opción de comprobada calidad (por experiencias del ICE y CNFL) es la empresa nacional

Inversiones Energéticas AISA, ellos ensamblan, prueban e instalan las baterías, hasta el momento con

muy buenos resultados.

Imagen #15: Personal de empresa AISA en el montaje del banco de baterías

2.3.2 INSTALACIÓN DE PARED ENTRE BANCO DE BATERÍAS Y RECTIFICADORES El cambio del banco de baterías al nuevo sistema de plomo-acido tubular implicaría una modificación en la

distribución del cuarto y es separar los rectificadores de 24 y 125 Vdc de las baterías, lo anterior debido a

que con este tipo de sistemas hay pequeñas emisiones de hidrogeno que pueden resultar explosivas por

lo que se recomendó por parte del proveedor que se separaran por medio de una pared divisoria para

evitar siniestros.

Esta pared fue contratada al proveedor de la zona Vidrios Guuayabo.

Proveedor: Inversiones Energéticas AISA


Tiempo de realización: 4 meses (incluyendo ensamblaje, montaje y pruebas)

Órdenes de compra: 36145 y 37437 ver Anexo #6




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Proveedor: Vidrios Guayabo

Costo asociado: ¢ 493.500,00




2.4 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA

Para los transformadores de potencia de la planta se tiene dentro del plan anual de mantenimiento las

pruebas eléctricas relacionadas con el aislamiento y con la verificación de la relación de transformación,

estas pruebas fueron realizadas por el departamento de Subestaciones y Subterráneo de la ESPH quienes

llevaron todos los equipos necesarios para tales pruebas.

Los resultados de las pruebas fueron satisfactorios por lo que los transformadores se encuentran en

buenas condiciones eléctricas, sin embargo se recomendó un tratamiento a la carcasa del transformador y

un análisis físico-químico y cromatografía de gases del aceite dieléctrico, ver Anexo #7.

Se realizó además un mantenimiento de las conexiones del transformador (botas), se limpiaron las partes

de la cuba, los radiadores, etc.

Imagen #16: Personal Subestaciones y Subterráneo realizando mantenimiento



______________________________________________________________________ 17

Proveedor: Subestaciones y Subterráneo ESPH

Costo asociado: N/A


Orden de compra: N/A

Cotizaciones: N/A

2.5 REPARACIÓN DE PINTURA INTERNA Y EXTERNA DE TURBERÍA DE PRESIÓN La tubería de acero de alta presión de la planta ha sido revisada en muchas ocasiones en su parte

externa, sin embargo, nunca se había inspeccionado en su parte interna ya que nunca se habían dado las

condiciones de seguridad para hacerlo, en este mantenimiento se logró realizar la inspección luego de que

la parte interna de la tubería se había secado.

Una de las actividades planificadas por este departamento fue inspeccionar y reparar (si fuera necesario)

la parte interna de la tubería de presión. Al realizar la inspección se encontraron aproximadamente 300

puntos de corrosión que había que aprovechar para repararlos en el paro programado.

Imagen #17: Puntos de corrosión hallados en la inspección interna de la tubería de presión

De tal forma se repararon todos los puntos de corrosión encontrados, entre ellos unos muy serios con una

profundidad de aproximadamente 80 mm, que de no haber sido detectados a tiempo hubieran podido

terminar en una perforación de la lámina.



______________________________________________________________________ 18

Imagen #18: Reparaciones terminadas en parte interna de la tubería de presión

Además se aprovechó para realizar unas reparaciones de pintura a la tubería en su parte externa

eliminando así focos de corrosión. Se recomienda pintar toda la tubería en los próximos 5 años para evitar

daños graves.

Imagen #19: Reparaciones externas en tubería de presión



______________________________________________________________________ 19

Proveedor: Staar Yee Consultorías S.A.





2.6 INSPECCIÓN DE TUBERÍA DE BAJA PRESIÓN Y TANQUE DE OSCILACIÓN La tubería de concreto de baja presión y el tanque de oscilación al igual que la tubería de presión nunca

se habían inspeccionado debido a que nunca se habían dado las condiciones de seguridad para hacerlo.

Imagen #20: Inspección de tubería de concreto de baja presión

La inspección fue asesorada por el ingeniero civil Ronald Vindas en representación de BC & Asociados

(constructor de la planta), se encontró todo en muy buenas condiciones por lo que no hubo ningún

trabajo de reparación.

Proveedor: BC & Asociados

Costo asociado: N/A



Cotizaciones: N/A



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Imagen #21: Paredes de tanque de oscilación en perfecto estado

2.7 REMOCIÓN DE CORROSIÓN DE ELEMENTOS DE ANTECÁMARA Y CAÑO NEGRO

Desde el 2007 se viene dando un especial seguimiento a las partes metalmecánicas de la antecámara y

de las diferentes tomas de agua de la planta. Todos los años se encontró una tendencia a una corrosión

bastante importante y agresiva, haciendo una investigación con otras plantas hidroeléctricas de la zona se

determinó que el efecto que estaba produciendo este tipo de deterioro se llama Corrosión Bacteriana lo

que significa que microorganismos vivos atacan todas las partes metálicas que están sumergidas

provocando su deterioro prematuro (ver presentación adjunta en Anexo #9)

El deterioro que tenían las rejillas, compuertas, tuberías de aireación, guías y vigas estructurales de las

tomas de agua y de la antecámara fue eliminado con un proceso de sand-blasting con una posterior

aplicación de pintura primaria rica en zinc y finalmente con un acabado negro que protegerá los

elementos por mucho tiempo.



______________________________________________________________________ 21

Imagen #22: Rejilla de antecámara con corrosión bacteriana

Imagen #23: Proceso de sand-blasting en rejillas de antecámara



______________________________________________________________________ 22

Imagen #24: Acabado final de compuerta principal de antecámara

Imagen #25: Acabado final de rejillas de toma de río Caño Negro

Proveedor: Staar Yee Consultorías S.A.







______________________________________________________________________ 23

2.8 MEJORAS EN ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS DE ANTECÁMARA Durante las inspecciones realizadas en los años anteriores se detectó una mala calidad en las estructuras

hidráulicas de la antecámara, entre estas estructuras podemos citar las bases de los pistones de las

compuertas, las guías de las extensiones de las compuertas y los soportes de las rejillas. Estos elementos

se cambiaron por unos más robustos para evitar contratiempos en la operación de las compuertas.

Imagen #26: Mejora en soportes de pistones y extensiones de compuerta de descarga de fondo

Además se colocaron rodillos en los laterales de las compuertas ya que al cambiar de dos pistones

hidráulicos a uno para la operación de las compuertas podría haber un trabamiento de las mismas. Se

cambiaron todos los sellos de todas las compuertas intervenidas.



______________________________________________________________________ 24

Imagen #27: Mejora en soporte de pistón de compuerta principal

Imagen #28: Montaje de rodillos en los laterales de la compuerta principal

Proveedor: Arq. Hanssel Ulate







______________________________________________________________________ 25

2.9 MEJORA DE SISTEMAS HIDRÁULICOS DE ANTECÁMARA

Los equipos hidráulicos que fueron instalados en la antecámara y en general de todas las tomas de los

ríos en la construcción de la planta tuvieron muchos defectos de diseño y construcción (volúmenes

pequeños de depósitos de aceite de centrales hidráulicas, instalación de tuberías no aptas para sistemas

hidráulicos que producían fugas de aceite, pistones mal dimensionados, etc.) de esta forma se ha

planificado realizar un cambio de todos los elementos que los constituyen.

El primer paso de este cambio se planificó para el Mantenimiento Quinquenal en todo el sistema

electrohidráulico de la antecámara ya que se requería un paro extendido para su realización por

consideraciones de seguridad (no se puede operar la planta sin la compuerta principal)

Imagen #29: Central hidráulica instalada por la construcción

El alcance del proyecto de mejora consiste en el cambio de la central hidráulica con todos sus elementos

(bombas hidráulicas, motores eléctricos, electroválvulas, mandos locales, etc.), la tubería hidráulica, las

mangueras de aceite, los pistones y demás elementos necesarios para el buen funcionamiento.

El objetivo principal de este cambio es que el sistema además de realizar la apertura y cierre normal de

las compuertas principal y de descarga de fondo sin ningún inconveniente, pueda realizar un cierre de

emergencia por algún desastre como la ruptura de la tubería de presión o por mal funcionamiento de los

elementos de cierre de la casa de máquinas (condición solicitada por el BCIE banco dueño del fideicomiso

de la planta), además requiere tener la capacidad para maniobrar el limpiarrejas que se instaló en la

antecámara.



______________________________________________________________________ 26

Imagen #30: Tubería no apta para sistemas hidráulicos

Imagen #31: Central hidráulica nueva de antecámara



______________________________________________________________________ 27

Para este requerimiento de cierre de emergencia se instalaron 4 acumuladores que proveen la presión

necesaria para realizar dicha maniobra.

Imagen #32: Sistema de tubería hidráulica instalado en antecámara

Imagen #33: Nuevo pistón hidráulico de compuerta principal de antecámara



______________________________________________________________________ 28

Proveedor: Representaciones de Equipo Mecánico (REMING)





2.10 INSTALACIÓN DE LIMPIARREJAS EN ANTECÁMARA

En la construcción de la planta nunca se tomó en cuenta el montaje de un limpiarrejas en ninguna de las

tomas ni en la antecámara, este sistema no se incluyó dentro del alcance de la construcción ya que se

adujo que las aguas del lugar son muy limpias, sin embargo, se han presentado crecidas en los ríos que

han hecho que las parrillas se obstruyan provocando disparos en la planta, de esta forma se decidió hacer

un proyecto para instalar el limpiarrejas y evitar estos paros de producción.

Imagen #34: Cuadro de control remoto de compuertas y limpiarrejas

En el Anexo #12 se muestran los planos del limpiarrejas instalado en la antecámara. Se recomienda que

en el futuro se instale uno en la toma principal de Caño Negro.



______________________________________________________________________ 29

El montaje y puesta en marcha del limpiarrejas ha tenido varios inconvenientes de parte del proveedor

que han atrasado su entrega, sin embargo ha cumplido con su objetivo; evitar paros por atascamiento de

la rejilla de antecámara.

Imagen #35: Estructura metalmecánica de limpiarrejas

El proceso de limpieza es automatizado en el que con una diferencia de niveles antes y después de la

parrilla se activa el sistema lo que hace bastante efectivo su funcionamiento.

Proveedor: Representaciones de Equipo Mecánico (REMING)





2.11 ALQUILER DE GRÚA DE 70 TONELADAS Para la extracción y montaje de compuertas, rejillas, extensiones, pistones y para la canasta que los

técnicos utilizarían para realizar los trabajos se contrató el servicio de una grúa de 70 toneladas la que

estuvo durante todo el periodo del Mantenimiento, sin esta grúa no se hubiera podido realizar ninguna de

las maniobras de mantenimiento.



______________________________________________________________________ 30

Imagen #36: Extracción de compuertas de toma de río Caño Negro

Imagen #37: Técnicos extrayendo los paños de rejillas de antecámara



______________________________________________________________________ 31

Imagen #38: Montaje de rejillas de antecámara

Proveedor: Alexander Ulate Loría





2.12 REPARACIÓN DE CANAL PRINCIPAL El canal principal que va desde la toma del río Caño Negro hasta la antecámara se inspeccionó en los

años anteriores y se detectaron partes que se estaban socavando rápidamente por la acción del agua,

algunas bastante grandes y profundas. Se presume que en la construcción el curado del concreto no fue

el adecuado por lo que se deterioró muy rápido.



______________________________________________________________________ 32

Imagen #39: Socavación de canal principal

De tal forma se planificó ejecutar las reparaciones del canal durante el periodo del Mantenimiento

Quinquenal ya que se requería tener el embalse y el canal seco durante un tiempo extenso para que las

reparaciones funcionaran (curado del concreto). El trabajo abarcó 582 m2 de reparaciones con 10

centímetros de espesor.

Imagen #40: Reparaciones de paños de canal principal



______________________________________________________________________ 33

En el proceso de reparación del canal principal se decidió reparar también una parte del piso del canal de

conducción que va desde la toma del río Raudales hasta el embalse de regulación el cual presentaba

daños severos en su superficie.

Imagen #41: Reparación de canal Raudales

. Proveedor: FACORVI MULTISERVICIOS S.A.





2.13 PUESTA EN MARCHA DE MÓDULO DE MIRAVALLES Desde la puesta en marcha de la planta en el 2006 se hizo una conexión provisional de la línea de

transmisión a una barra de distribución en 34.500 voltios en la subestación de Miravalles, esta situación

causaba mucha inestabilidad en la planta debido a las sobrecorrientes producidas por los circuitos con los

que se compartía este módulo (Los Chiles, Aguas Claras, Guayabo, etc.) esto producía múltiples disparos

en la planta, situación que producía un perjuicio económico a la ESPH.



______________________________________________________________________ 34

Después de varios años de negociaciones del contrato de interconexión con el ICE se llegó a un acuerdo

que permitió realizar la conexión física definitiva al modulo construido para tal fin, el cual tiene una

llegada de 34.500 V y se eleva a 230.000 V para su transmisión al Sistema Nacional Interconectado. El

trabajo de reconexión fue planificado para realizarse en un día debido a que se requería restablecer la

energía en la planta, de esta forma se aprovechó el paro del Mantenimiento Quinquenal para realizar este

cambio el día jueves 14 de abril.

El trabajo fue realizado por el personal de construcción de redes eléctricas de la ESPH y consistió en hacer

un traslado de las trampas de onda del equipo de comunicación, además de hacer la conexión del cable

de potencia subterráneo y el posterior desmantelamiento de la línea provisional.

Imagen #42: Personal de construcciones de ESPH en trabajos de conexión definitiva en Miravalles



______________________________________________________________________ 35

Imagen #43: Personal de construcciones de ESPH en trabajos de conexión definitiva en Miravalles

Además de los trabajos de conexión física se realizaron trabajos de puesta en marcha del módulo que

incluían los ajustes de las teleprotecciones, comunicaciones (voz y datos), ajuste de protección de

impedancia de línea, pruebas de funcionamiento de transformadores de instrumento y pruebas a

interruptores de potencia. Estos trabajos fueron realizados por el Centro de Servicios LIMAT del ICE.

Proveedor: Construcciones ESPH

Costo asociado: N/A



Cotizaciones: N/A

Proveedor: Instituto Costarricense de Electricidad (LIMAT)







______________________________________________________________________ 36

2.14 PRUEBAS ELÉCTRICAS A PROTECCIONES E INTERRUPTORES

En la puesta en marcha de la planta el proveedor de servicios ISEP Ingeniería realizó todos los ajustes de

las protecciones eléctricas, desde entonces se realiza una contratación anual para que dicha empresa

haga las pruebas funcionales a dichos equipos. Entre las pruebas realizadas se contemplan las siguientes:

Verificación de funcionamiento de relés de sobrevoltaje, frecuencia de línea, de generador, de

sobrecorriente de servicio propio y de línea de tomas y embalse.

Imagen #44: Personal de ISEP Ingeniería realizando pruebas a relés de protección

También se verificó la funcionalidad de los interruptores de potencia de 34.500 V y de 13.800 V. Este tipo

de pruebas permite asegurar su funcionamiento y que cuando se requiera su accionamiento se de

correctamente.

Proveedor: ISEP Ingeniería







______________________________________________________________________ 37

3. RIESGOS ASOCIADOS

Los riesgos asociados por la no realización de las actividades del Mantenimiento Quinquenal se resumen

en la prevención de eventos que puedan generar fallas asociadas a paros extendidos o daños severos a

las instalaciones de la planta que serían muy costosos para los intereses de la ESPH.

La planta genera un costo evitado superior a los ¢ 3.300.000.000 por año, si se tuvieran fallas severas

que puedan detener la planta por un tiempo indefinido, las finanzas de la ESPH se podrían ver

fuertemente afectadas debido a los compromisos económicos que se adquirieron con la construcción de la

planta (fideicomiso con BCIE). La responsabilidad del Departamento de Generación es tener en la

mayoría del tiempo posible la planta en condición disponible para así gozar de los beneficios económicos

que ésta brinda.

El costo evitado que genera la planta se resume en la siguiente tabla:

EMPRESA DE SERVICIOS PÚBLICOS DE HEREDIA S.A. DEPARTAMENTO DE GENERACIÓN

PLANTA HIDROELÉCTRICA LOS NEGROS COSTO EVITADO AÑOS 2009 Y 2010

AÑO 2009 AÑO 2010

Mes Costo Evitado (¢) Mes Costo Evitado (¢)

Enero 388.765.420 Enero 251.628.366

Febrero 365.663.413 Febrero 146.335.172

Marzo 267.381.741 Marzo 124.640.003

Abril 190.639.824 Abril 108.419.639

Mayo 160.725.579 Mayo 120.102.127

Junio 203.857.227 Junio 232.027.019

Julio 363.714.731 Julio 404.963.206

Agosto 457.288.977 Agosto 464.290.091

Setiembre 302.209.083 Setiembre 461.229.799

Octubre 354.614.705 Octubre 337.428.808

Noviembre 340.188.873 Noviembre 350.358.956

Diciembre 260.948.108 Diciembre 339.517.871

TOTAL 3.655.997.685 TOTAL 3.340.941.871

En el siguiente cuadro se muestran los riesgos asociados a la no realización de las actividades del

Mantenimiento Quinquenal, cualquiera de estos riesgos asociados van a generar pérdidas económicas

relacionadas con los valores de la tabla anterior, desde una leve disminución, hasta tener que detener la

producción durante todo un mes (o más) a causa de una falla.



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EMPRESA DE SERVICIOS PÚBLICOS DE HEREDIA S.A.

DEPARTAMENTO DE GENERACIÓN PLANTA HIDROELÉCTRICA LOS NEGROS

RIESGOS ASOCIADOS POR LA NO REALIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO QUINQUENAL

Actividad Riesgo asociado Consecuencia

Recuperación de embalse de regulación.

No poder generar por falta de volumen útil de agua.

Disminución de producción de energía.

Fabricación e instalación de manholes.

No contar con un acceso a la turbina en condiciones de

falla.

Paro de planta extendido. Pérdida de demanda y energía.

Reparaciones internas de cámara espiral.

Fisuras en chapa de virolas de la cámara espiral.

Daños severos a las instalaciones.


Reparación de sello de válvula

mariposa.

Crecimiento de la fuga. No poder accesar a la cámara espiral

en condiciones de falla. Paro de planta extendido.

Pérdida de demanda y energía.

Mantenimiento de generadores.

Pérdida de aislamiento. Mal funcionamiento de

alternador.


Mejora en sistema de respaldo.

Falla de sistema de control de la planta. Daños severos a

la planta.


Mantenimiento preventivo de

transformadores.

Falla eléctrica en

transformadores de potencia.

Paro de planta extendido.


Reparación de tubería de presión.

Fisuras en tubería de presión. Daños severos a

instalaciones.


Remoción de corrosión de Antecámara y Caño Negro.

Pérdida de rejillas y compuertas. Daños severos a

las turbinas.


Mejora de sistemas hidráulicos de antecámara.

No poder cerrar la compuerta principal en condiciones de

falla. Daños severos a las instalaciones.


Instalación de limpiarrejas. Paro de máquinas por

concepto de atascamiento de rejillas.

Disminución de producción de

energía.

Reparación de canal principal Socavación de canal

principal.

Paro de planta extendido.


Puesta en marcha de Modulo

de Miravalles

No disminuir las fallas

provocadas por Miravalles.


Pruebas a protecciones e interruptores

No contar con la protección asociada en el momento que

se necesita.




______________________________________________________________________ 39

4. CONCLUSIONES 1. El Mantenimiento Quinquenal busca la conservación de la planta en buenas condiciones para seguir

generando por muchos años más.

2. La mayoría de actividades del Mantenimiento Quinquenal se planificaron basadas en las inspecciones

anuales realizadas en la planta desde el año 2007.

3. Para este departamento la decisión de haber hecho el paro y hacer varios trabajos a la vez, es no

hacerlo durante 2 años consecutivos, disminuyendo los gastos por pérdidas de energía.

4. Se realizaron trabajos que van a evitar paros de planta extendidos y daños severos a las instalaciones

de la planta, con la consiguiente pérdida económica para la ESPH.

5. En el mes de abril del año 2009 se realizó un mantenimiento similar en la Planta Hidroeléctrica Jorge

Manuel Dengo, en el que se mejoraron las condiciones de operación con la recuperación del embalse,

la mejora del sistema de compuertas en la toma y con un mantenimiento profundo en los

generadores. Se prevé que en el 2014 se haga un paro de tres meses para la modernización y

repotenciación de la planta.

6. En la Planta Hidroeléctrica Tacares se realizarán inspecciones anuales, si la planta entra en operación

en el 2014, su respectivo Mantenimiento Quinquenal sería en el 2019.

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