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Está localizada en el departamento de Antioquia, 150 km al oriente de Medellín, en jurisdicción del municipio de San Carlos, cerca al corregimiento El Jordán. Con más de 20 años de operación comercial, continúa siendo la de mayor capacidad instalada del país, con 1.240 MW, distribuidos en ocho unidades de 155 MW cada una, y con la infraestructura necesaria para la instalación de dos unidades adicionales. Su primera etapa entró en funcionamiento en 1984 y la segunda, en 1987.
Localización
Presa Punchiná
La presa Punchiná está localizada sobre el río Guatapé, cerca del caserío de Puerto Belo. Forma un embalse de 3,4 Km2, con una capacidad de almacenamiento de 72 Mm3, de los cuales aproximadamente 53,23 Mm3 son de embalse útil. La presa tiene una altura de 70 m sobre el nivel medio del río, 800 m de longitud, 6 Mm3 de lleno de suelos residuales compactados, con cresta en la cota 781 m.s.n.m.
Estructura de desviación y descarga de fondo
La desviación del río durante la construcción fue realizada mediante un conducto en concreto de sección rectangular de doble cuerpo, localizado en la margen derecha del río, de 414 m de longitud y 35 m2 de sección; uno de ellos, obturado por dos compuertas deslizantes para controlar el flujo y poder ser utilizado como descarga de fondo del embalse y el otro fue sellado al terminar la construcción de la presa mediante un tapón de concreto.
Equipos principales
- 8 turbinas Pelton de eje vertical, con 22 cangilones, caudal nominal de 32,7 m3/s; diámetro de 4,0 m, 22 toneladas de peso y potencia nominal de 160 MW, cada una operando bajo una caída media neta de 554 m y 300 rpm.
- A la entrada de cada turbina se dispone de una válvula esférica de
1,90 m de diámetro y 68 toneladas de peso con un tiempo de cierre o apertura de 120 s.
- 8 generadores de tipo sincrónico, de eje vertical, trifásicos, acoplados a las turbinas, de 159 MVA de potencia nominal cada uno operando a
300 rpm, con factor de potencia de 0,9, frecuencia de 60 Hz y tensión de salida de 16,5 kV.
- 12 transformadores monofásicos, con una potencia nominal de 109 MVA cada uno, más uno de reserva. Los 12 transformadores se disponen en 4 bancos trifásicos para atender dos unidades cada uno. Relación de transformación de 15,8 kV a 230 kV.
- Equipos de ventilación y enfriamiento del aire de la caverna.
- Equipos de detección y extinción de incendios para el pozo de cables, celdas de transformadores y generadores.
- De cada uno de los bancos de transformadores principales de potencia sale un circuito trifásico de 230 kV en cables monopolares aislados en aceite. Los circuitos tienen una longitud promedio de 450 m, instalados en dos pozos inclinados construidos desde la caverna de transformadores hasta una estructura exterior, en donde empalman con igual número de líneas aéreas que van hasta la subestación a 230 kV, cada una de las cuales tiene una longitud de 2,5 km.
La central está supervisada por el Centro Nacional de Despacho, CND. Los computadores del CND que efectúan las funciones de control automático de generación, AGC, y la supervisión y adquisición de datos, SCADA, se comunican con las unidades terminales remotas, RTU, localizadas en la casa de máquinas, para dar y recibir órdenes y señales a los reguladores de las unidades generadoras. Las comunicaciones entre el edificio de mando y el CND en Medellín se realizan por medio de una red de microondas y fibra óptica.
Conexión al Sistema de Transmisión Nacional, STN
La generación de la central San Carlos es entregada al Sistema de Transmisión Nacional -STN, para ser llevada a los centros de consumo del Sistema Interconectado utilizando dos subestaciones, una a 230 kV y otra a 500 kV.
Almenaras
Son del tipo orificio restringido, revestidas en concreto hidráulico, con un tanque amortiguador de 105 m de altura y diámetro interior de 13,5 m en la almenara Nº1, y de 17 m en la almenara Nº2. Están conectadas a los túneles de presión a través de un pozo elevador de 170 m de altura.
Pozos y tubería de presión
Los túneles de conducción terminan en sendos pozos de presión inclinados a 46° con la horizontal y 346 m de longitud cada uno, revestidos en concreto con sección circular de diámetro interior de 5,5 m y 6,75 m. Estos pozos inclinados terminan en tuberías de presión de 3,30 m de diámetro embebidas en concreto que en su parte inferior se ramifican en dos distribuidores por cada ramal de tubería de presión, los cuales alimentan cuatro unidades de generación en la primera etapa y seis en la segunda. Los distribuidores también tienen un blindaje de acero embebido en concreto con diámetro de 2,30 m.
Pozo y túnel de aireación
La aireación de las cavernas se hace por medio de un pozo vertical de 1,87 m de altura, con una sección circular de 4 m de diámetro que termina en un túnel horizontal.
Pozos de cables
Los cables de potencia salen de la caverna de transformadores por dos pozos inclinados a 47°. El correspondiente a San Carlos I tiene 270 m de longitud y 7 m2 de sección; el de San Carlos II tiene 260 m de longitud y 8 m2 de sección. Los dos pozos terminan en la parte superior en un túnel horizontal de donde los cables pasan a una estructura de salida y de allí se llevan a la subestación principal.
Obras de captación
Las aguas del embalse se toman a través de dos torres de captación de 54 m de alto, cada una con secciones circulares de 6,30 m de diámetro para San Carlos I y 7,50 m de diámetro para San Carlos II. Las torres, situadas sobre la margen derecha del río Guatapé, están controladas por compuertas cilíndricas. A través de estas torres se entregan los caudales requeridos para la generación de la Central a los túneles de conducción, por medio de dos pozos verticales revestidos de concreto, de 147 m de profundidad cada uno. Un puente metálico une los pisos de operación de las torres y permite el traslado de las compuertas auxiliares de una a otra torre en un carro especial. Cada entrada de agua a las torres está provista de una reja coladera.
Casa de máquinas
Está conformada por dos cavernas subterráneas paralelas, localizadas a unos 400 m de profundidad. La caverna principal destinada a las unidades generadoras tiene 203 m de longitud, 19,65 m de ancho y 27,5 m de altura. La caverna de transformadores tiene 203 m de longitud, 13 m de ancho y 15,3 m de altura. El acceso a las cavernas se hace por un túnel de 1.113 m de longitud, con pendiente de 8,9% y doble calzada pavimentada en concreto.
Conducciones
Cada etapa de la central tiene una conducción independiente con dos túneles de 4.474 m y 4.501 m de longitud y con pendientes de 1,5% y 0,5%. Los túneles están recubiertos en gran parte de su trayecto por concreto lanzado y en los tramos de roca descompuesta por concreto convencional con sección circular de diámetro de 6,1 m y 7,5 m.
Túneles de descarga
El agua utilizada por las turbinas para la generación de energía sale de la Central y se entrega al río Samaná Norte a través de dos túneles de descarga de 1.587 m de longitud y secciones de 74 m2 y 102 m2, con pendientes de 0,18 % y 0,17 %. Los túneles operan como conducto de flujo libre para una descarga de 132 y 198 m3/s con un borde libre de 2,6m en la parte superior.
Esquema hidráulico
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