Desgaste de superficies internas en válvulas de inyección por partículas de sedimento en turbinas Pelton de 125 MW

AES Chivor es una generadora hidroeléctrica que produce el 8% de la electricidad consumida en Colombia. Esta empresa de servicios públicos nos buscó en el 2014 para realizar un proyecto de Investigación y Desarrollo que pretendía mejorar la comprensión del fenómeno de desgaste abrasivo de los elementos de las plantas de generación, particularmente las válvulas tipo aguja que hacen la inyección del agua sobre la turbina Pelton. La intención era tomar medidas para mitigar este desgaste y reducir la frecuencia de paradas para el reemplazo de estos elementos mecánicos desgastados. Se propuso una caracterización de los sedimentos presentes en la represa y se hizo un modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) para simular el arrastre de estas partículas a través de todos los elementos del sistema empezando por la bocatoma, pasando por los conductos principales, las derivaciones, los caracoles de distribución para cada unidad de generación y las válvulas inyectoras. Con base en los resultados de este modelo se estimó la frecuencia de impacto de las partículas, su velocidad y ángulo de incidencia de colisión sobre las superficies de interés. Esta información permitió diseñar unos recubrimientos específicos para aumentar la resistencia al desgaste de las partes y alcanzar el objetivo previsto. Adicionalmente este modelo cumputacional permitirá desarrollar una ecuación empírica del desgaste para pronosticarlo en función de los contenidos de sedimentos del embalse que cambian en cada época del año con el régimen de lluvias y otros factores ambientales.