Central Térmica Puerto Bravo: Nuevo polo de generación eléctrica en Perú

Internacional CM 25 (1) pORTADA

Emplazada en Mollendo, Arequipa, esta planta generará 600 MW mientras opere a diésel y 720 MW cuando funcione con el gas natural provisto por el futuro Gasoducto Sur Andino. La energía producida irá hacia la subestación San José y al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN).

Fuente:
Revista Constructivo, Perú

El mayor crecimiento de la demanda de electricidad en el Perú, tanto a nivel domiciliario, como de la industria, minería y otros sectores productivos, en las zonas sur y norte del país, mostrarían la necesidad de incrementar la oferta de generación eléctrica.

Es notoria la concentración de la generación hidroeléctrica y de gas (las dos principales fuentes de generación eléctrica) en la zona centro norte, por lo que se hace necesario desconcentrar la ubicación de las plantas de electricidad hacia la zona sur, para evitar la dependencia e inseguridad en el suministro del servicio eléctrico.

El 29 de noviembre de 2013 el Estado Peruano, a través de la Agencia de Promoción de la Inversión Privada – Perú (PROINVERSIÓN), adjudicó a la empresa Samay I S.A. la construcción y operación de una planta termoeléctrica en la región Arequipa, luego de ganar el concurso público internacional para promover la inversión privada en el proyecto denominado “Nodo Energético en el Sur del Perú”. El 20 de enero de 2014 se firmó el Contrato de Compromiso de Inversión con periodo de cierre de inversión de 20 años. El tiempo de vida útil del proyecto será de 30 años.

Propósito y alcance del proyecto
El Proyecto Nodo Energético en el Sur del Perú tiene como propósito la generación de energía eléctrica de manera eficiente (como reserva fría) en el sur del país, permitiendo la conexión con el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN),  para satisfacer la demanda de energía eléctrica, resolviendo los problemas de sobrecarga, inestabilidad y congestión de las líneas que se presentan en esta zona del país.

El proyecto consiste en la construcción y operación de una central termoeléctrica usando turbinas de combustión dual que operan a ciclo simple. La capacidad total nominal es de hasta 600 MW operando con diésel (5 % de biodiésel) y de hasta 720 MW operando con gas natural. También incluye una  subestación eléctrica GIS de salida de 500 kV y un poliducto que se conectará al terminal de PetroPerú en Mollendo.

Para la transmisión de la energía y conexión al SEIN, el proyecto considera la instalación de una línea de transmisión de 500 kV de aproximadamente 58 km de longitud, que llega hasta la Subestación Eléctrica San José.

En una primera etapa, la planta funcionará con combustible diésel B5 S50, mientras el Gasoducto al Sur entre en operación, y en una segunda etapa con gas natural para lo cual se incluye el área proyectada para la ubicación de una estación de gas y la tubería de conexión.

La construcción del complejo empezó en enero de 2015 con la movilización del contratista a la obra, emplazando las oficinas temporales e iniciando las obras civiles (cimentaciones, y fundaciones de las máquinas). El proyecto entró en operación comercial en junio de 2016. El terreno donde se emplaza la planta tiene 19 hectáreas, el cerco perimétrico encierra un área de 18 hectáreas y prevé áreas verdes, habilitaciones urbanas y  accesos (ver Tabla N°1).

La obra empezó con 80 trabajadores y, a medida que avanzó, se llegó a 1.400 trabajadores, que fue el pico máximo, siendo 160 los trabajadores para la parte final del proyecto. Durante todo el proyecto se contó con aproximadamente 25% de trabajadores locales.

El terreno cuenta con una pendiente con niveles de 75 msnm a 45 msnm. Para construir la planta, se realizó una nivelación al medio, cortando y rellenando el exceso hasta obtener una plataforma de 56 msnm.

El movimiento de tierras consideró la remoción de cerca de 900.000 metros cúbicos. Luego de ello, se hizo la cimentación de los tanques, de las turbinas, del GIS y el edificio administrativo.

Después de hacer los estudios geológicos, se determinó que en dos turbinas, era necesario hacer 12 pilotes de 40 m de profundidad por cada turbina. “Cada máquina entre turbina, generador, chimenea, sobrepasó las 500 toneladas. En las demás zonas hizo cimentación convencional con zapatas de concreto armado. Además de las turbinas y generadores, es relevante la cimentación en los tanques de diésel y agua”, explica uno de los responsables de la obra.

Localización
Puerto Bravo se ubica en los distritos de La Joya y Mollendo, provincias de Arequipa e Islay, respectivamente, en la región y departamento de Arequipa. La Central se ubica dentro del terreno de propiedad de Samay I S.A., a la altura del kilómetro 120,5 de la Costanera Sur, entre Mejía y Mollendo. La línea de transmisión, de aproximadamente 58 km de longitud, abarca los distritos de Mollendo y La Joya, se ubica en terrenos áridos, en su mayoría de propiedad de la Fuerza Aérea Peruana (FAP).

Actualmente el acceso al área del proyecto se realiza de la siguiente manera:

  • Por vía aérea / terrestre. Lima – Arequipa (Aéreo) y luego por vía asfaltada Arequipa – La Joya – Mollendo (Carretera Panamericana Sur, desvío a la Joya por carretera asfaltada).
  • Vía terrestre. Lima – Mollendo (Carretera Panamericana Sur, desvío a la Joya por carretera asfaltada).

Componentes del proyecto
Los principales componentes del proyecto son los siguientes:

  • Una Central térmica dual de ciclo simple de 600 MW de potencia instalada, la cual podrá ser ampliada a ciclo combinado en un futuro.
  • Un poliducto de 3.9 km de longitud desde el Terminal de combustibles de Mollendo hasta la Central, y dos estaciones de bombeo.
  • 58 km aproximadamente de línea de transmisión de 500 kV desde la Central hasta la subestación San José.

La Central comprende los siguientes componentes principales:

  • Turbinas (cuatro).
  • Chimeneas (cuatro).
  • Generadores (cuatro).
  • Sistema eléctrico medio y bajo voltaje.
  • Subestación GIS de alto voltaje (GIS
  • 500kV).
  • Línea de Transmisión.
  • Ampliación de la Subestación San José.
  • Sistema de arranque autónomo
  • “Black Start”.
  • Sistema de instrumentación y control.
  • Sistema de suministro, tratamientoy almacenamiento de combustiblediésel.
  • Sistema de Tratamiento y Almacenamiento de Agua Desmineralizada.

Turbinas

Se instalaron cuatro turbinas que operan en ciclo simple, con una capacidad nominal de generación total neta de hasta 600 MW (operado con diésel); las turbinas son máquinas duales (diseñadas para funcionar con diésel o gas natural).

Las turbinas funcionan en una primera etapa con combustible diésel B5 S50; pero además están preparadas para que funcionen prioritariamente con gas natural.

El combustible diésel B5 S50 o gas natural ingresa a la cámara de combustión de la turbina, lugar donde se mezcla con el aire comprimido que envía el compresor de baja y alta presión. Los gases de alta energía producidos por la alta temperatura en la cámara de combustión, pasan a la turbina lugar donde dicha energía térmica se convierte en energía mecánica, haciendo rotar a la turbina a 3.600 revoluciones por minuto.

La turbina está acoplada mecánicamente al generador en donde la energía de rotación mecánica se transforma en energía eléctrica. Los gases de descarga de la turbina son expulsados a través de una chimenea para ser enviados a la atmósfera.

Entre los principales elementos de una turbina se encuentran:

  • Recinto de protección acústica.
  • Filtro de ingreso de aire al compresor de aire.
  • Alabes guías de ingreso de aire.
  • Compresor de baja presión.
  • Cámara de combustión y quemadores duales tipo DLN (Dry Low Nox).
  • Ducto de gases de escape (incluyendo difusor y juntas de expansión).
  • Sub-sistema de lavado de compresor en línea y fuera de línea.
  • Sub-sistema de inyección de agua para reducción de emisiones.
  • Sub-sistema de monitoreo de vibraciones.
  • Sub-sistema de detección y contra incendios.

Chimeneas

Se montaron cuatro chimeneas, cada una tiene una altura de 27.44 m y un sistema de monitoreo continuo de emisiones de gases (CEMS por sus siglas en inglés); además de iluminación según los requerimientos de las regulaciones aeronáuticas nacionales e internacionales.

 

Generadores síncronos

Los cuatro generadores tienen la función de transformar la energía cinética producida por el torque de la turbina a través de interacción de campos magnéticos, en energía eléctrica.

Sus principales componentes son:

  • Recinto de protección acústica.
  • Sub-sistema de enfriamiento del generador.
  • Sub-sistema de excitación.
  • Un sub-sistema de arranque por unidad.
  • Sub-sistema de aterramiento del neutro.
  • Sub-sistema de protección y medición.
  • Sub-sistema de monitoreo (por ejemplo, temperatura, vibraciones, etc.).
  • Sub-sistema contra incendios.

Subestación eléctrica de alto voltaje (GIS 500 KV)

El edificio GIS está compuesto por la sala de GIS 500 kV, la sala de control, la sala de baterías, sala de servicios auxiliares y almacén. Los cables enterrados están puestos en unas galerías de concreto especialmente diseñadas para la conducción de los cables desde los transformadores hasta la Subestación GIS (ver tabla N°2)

Poliducto

Puerto Bravo está conectado al Terminal de Petroperú en Mollendo para suministrar a la Central de diésel B5 S50, mientras no se encuentre operativo el Gasoducto Sur Andino. De esta forma, el proyecto cuenta con un poliducto que va desde la central hasta el Terminal de PetroPerú. Este poliducto está enterrado a 2,5 m de profundidad y cuenta con un sistema de monitoreo de fugas que, en caso de filtraciones, son detectadas por el centro de control. Para evitarlas, el poliducto posee un espesor adecuado y un recubrimiento  que lo protege de la corrosión.

Línea de transmisión

Se ha construido una Línea de Transmisión de 500 kV de simple terna que conecta la nueva subestación Puerto Bravo – GIS ubicada en la planta con la ampliación de la Subestación San José ubicada en el distrito de la Joya, provincia de Arequipa. Las características relevantes de la Línea de Transmisión son:

 

  • Tensión nominal: 500 kV.
  • Capacidad nominal: 1 134 MW (1 200 MVA).
  • Nº Circuitos:
  • Nº conductores por fase:
  • Disposición del circuito: Horizontal.
  • Cable de guardia: 1 OPGW (24 fibras) y 1 Alumoweld.
  • Conductores: ACAR calibre 750MCM (18/19), engrasado
  • Torres: Tipo celosía de acero galvanizado, auto soportadas.
  • Aisladores: Vidrio templado anti fog.
  • Longitud: 58 km.
  • Torres:
  • Sub estaciones que enlaza: Subestación Puerto Bravo y Subestación San José.

Ampliación Subestación San José

La subestación San José se emplaza en el distrito de La Joya, provincia de Arequipa, en el departamento de Arequipa. La ampliación tiene equipamiento de 2/3 del diámetro eléctrico para la llegada de la Línea de Transmisión de 500 kV desde la subestación Puerto Bravo, la cual incluye el equipamiento de patio de llaves, pórticos, sistemas de control, protección y medición, equipos de servicios auxiliares y todo el equipamiento e infraestructura necesarios para su integración.

Así mismo, tiene conectado en derivación un reactor de línea de 500 kV y 50 MVAR, con núcleo de hierro y sumergido en aceite dieléctrico, para compensar la potencia reactiva capacitiva generada por la línea de transmisión. El suministro incluye la celda para la conexión del reactor de línea, pórticos, sistema de control, protección y medición, y todo el equipamiento necesario para su integración.

Esta ampliación consideró, además, el equipamiento del sistema de telecomunicaciones y teleprotección (con fibra óptica y onda portadora), incluyendo la integración del diseño e ingeniería, cableado, conexionado, pruebas y puesta en servicio para una bahía de llegada.

Sistema de control y protección

El GIS será operado con un sistema de control automático especial para subestaciones que comprende cuatro niveles:

 

  • Nivel 0: Conformado por los equipos de potencia de la subestación.
  • Nivel : A este nivel se encuentran integrados los equipos electrónicos los cuales realizan la recopilación y procesamiento de datos de los diversos equipos de potencia de la subestación.
  • Nivel 2: A este nivel se encuentra el administrador de la red, SCADA, la supervisión y monitoreo del sistema a través de la Interface Hombre Maquina (HMI) así como la gestión de los equipos de nivel.
  • Nivel 3: Conformado por el Centro de Control de la Central Puerto Bravo desde donde se supervisan y controlan todos los parámetros operativos y el estado de los equipos del GIS, la Subestación San José y la Central.

Sistema de arranque autónomo
La Central tendrá la opción de arrancar por sus propios medios, en caso de pérdida del suministro eléctrico desde el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), por lo cual cuenta con generadores diésel con sistema de arranque automático.

Sistema de tratamiento y almacenamiento de combustible diésel
El sistema de combustible tiene la función de almacenar y transferir el combustible a las turbinas, con una capacidad de almacenamiento para asegurar una autonomía operativa de 15 días calendarios a carga base (ver Tabla 3).

El sistema de almacenamiento incluye los siguientes componentes:

  • Cinco tanques provistos con sistemas contra incendios, que incluirá sistema de diluvio, hidrantes, sistema de espuma.
  • Bombas de transferencia de combustible entre tanques de combustible tratado y no tratado.
  • Todos los tanques tienen transmisores e indicadores de nivel (sistema visual para el nivel de indicación del combustible y sistema remoto integrado con el sistema de control distribuido) y transmisores de temperatura.

Sistema de tratamiento y almacenamiento de agua demineralizada
Para el control de emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) durante la operación con diésel, las turbinas cuentan con inyección de agua desmineralizada. Otros consumos menores de agua desmineralizada emplean para el proceso de lavado del compresor y para el tratamiento del diésel.

El agua desmineralizada se almacena en dos tanques de 11,700 m3 de capacidad cada uno, con lo cual la planta posee una autonomía de nueve días. Posteriormente, esta agua es enviada a las turbinas para cumplir con los controles de emisiones.

Tabla N°1: ÁREAS DE LOS PRINCIPALES ESPACIOS DE LA PLANTA

Ítem Principales Áreas Área (ha)
a. Almacenamiento de Diésel 1.7
b. Planta de Tratamiento y Tanques de almacenamiento de Agua 1.5
c. Turbogeneradores, edificio eléctrico y sistema cerrado de agua de enfriamiento 3
d. Subestación Puerto Bravo; GIS (Gas Insulated Switchgear) 0.4
e. Edificio Administrativo y Almacén 0.2
f. Futura ampliación  del Ciclo Combinado 5.2

Tabla N°2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA SUBESTACIÓN

Características eléctricas Valores
Tensión nominal (kV) 500
Frecuencia nominal (Hz) 60
Tensión asignada soportada al impulso tipo maniobra (kV) 1,175
Tensión asignada soportada al impulso tipo rayo (kV) 1,550
Número de fases 3
Conexión del neutro del sistema Sólidamente a tierra
Corriente del cortocircuito máxima (kA) 40
Duración del cortocircuito (s) 1
Distancia de línea de fuga específica (mm/kV) 31

Tabla 3: TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE DIÉSEL

Tipo de diésel Capacidad (m3)
1 Diésel no tratado (3 tanques) 36,300
2 Diésel tratado (2 tanques) 24,200
60,500

Central Puerto Bravo Perú- Construcción Minera N°25


Creando el nodo energético
Para hacer viable la construcción del gasoducto al Sur, el gobierno del Perú decidió propiciar la demanda de gas, naciendo el Nodo Energético del Sur, conformado por dos grandes plantas térmicas, una que se está construyendo EnerSur en Ilo y la de Samay I S.A. en Mollendo.

La planta es de ciclo simple, lo que significa que emplea el diésel para producir energía eléctrica y una vez que el combustible hizo su trabajo en la turbina, sale como gas de escape por una chimenea; en el futuro puede convertirse en ciclo combinado. “Si fuera de ciclo combinado, en un caldero recuperador de calor se aprovecharían los gases calientes que salen por la chimenea para producir vapor a alta presión que luego mueve una turbina de vapor y de esta manera, producir electricidad adicional”, detalló el ingeniero Victor Tejada, gerente de proyecto de Samay I S.A. Para que en un futuro estas plantas sean de ciclo de combinado se deberán cumplir algunas condiciones como que el gas esté disponible y el proyecto sea factible en lo económico.


Obtención de permisos
El contrato con Proinversión se rubricó en enero del 2014, “desde esa fecha se negociaron y se firmaron los contratos con las empresas que hacen el EPC (ingeniería suministro y construcción), se realizó la ingeniería y los diseños básicos para obtener la aprobación del estudio de impacto ambiental (EIA) en noviembre del mismo año

Los estudios de impacto ambiental han revisado las áreas de influencia, tanto de la planta como el poliducto y la línea de trasmisión. La empresa Walsh realizó todos los modelamientos de emisiones para ver todas las dispersiones, niveles de ruido.

En línea con el tema de la sostenibilidad, se buscó que la planta se inserte en el ambiente. El terreno donde se erigió era abandonado y, una vez construida la central, se cubrió de grass en su interior y árboles en los alrededores, buscando tener mucha área verde. Se trabajó con una compañía de Arequipa y la compañía de Mollendo está conformada por agricultores de la zona, encargados de hacer el sembrado de grass y árboles. Asimismo un especialista contratado por Samay I S.A. capacitó a los agricultores de la zona, explicándoles cómo aprovechar el agua y la tierra para sembrar productos más redituables.


Empleo del agua en la planta
La zona tiene un canal de irrigación regentado por el comité de regantes, que suministra y controla el agua para cada terreno. La planta posee una dotación de agua industrial de 465.000 m3 por año.

El Complejo, además, emplea un sistema de agua de enfriamiento en circuito cerrado; el agua toma el calor de las turbinas y generadores, y luego se enfría en un sistema de radiadores; una vez fría regresa nuevamente a las turbinas y generadores para completar el ciclo. El agua desmineralizada que se produce, se utiliza en las turbinas para reducir las emisiones de NOx.


 Ficha Técnica

  • Ubicación: Mollendo, Arequipa.
  • Gerente de proyecto: Víctor Tejada.
  • Jefe de obra: Gonzalo Silva Riquelme.
  • Contratistas principales: Posco, Abengoa, Siemens.
  • Poliducto y planta: Posco.
  • Subestación GIS: Siemens.
  • Línea de transmisión y  conexión a San José: Abengoa.
  • Operadora: Samay I S.A. (IC Power).
  • Supervisión: Pepsa Tecsult.

Post Author: cmineracdt