Junio , 2016 - Repositorio de la Universidad de Jaen ...tauja.ujaen.es/bitstream/10953.1/3501/1/TFG_Juan_Carlos_Pretel... · de Linares UNIVERSIDAD DE J AÉN ... MEMORIA DE CÁLCULOS

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UNIVERSIDAD DE JAÉN Escuela Politécnica Superior de Linares

Trabajo Fin de Grado

______

REHABILITACIÓN Y

SISTEMA DE CONTROL DE

LA MINICENTRAL

HIDRÁULICA DE LA

PURÍSIMA CONCEPCIÓN

Alumno: Juan Carlos Pretel Avilés

Tutor: Prof. D. Manuel Ortega Armenteros Depto.: Ingeniería Eléctrica

Junio, 2016

Rehabilitación y sistema de control de la minicentral hidráulica de la Purísima Concepción

Grado en Ingeniería Eléctrica

Juan Carlos Pretel Avilés

2

1. MEMORIA DESCRIPTIVA.......................................................................................... 8

1.1. Objeto del Proyecto ................................................................................................ 8

1.2. Situación ................................................................................................................. 9

1.3. Antecedentes ........................................................................................................... 9

1.4. Normas y reglamentación aplicable ...................................................................... 10

1.5. Prescripciones técnicas ......................................................................................... 13

1.5.1. Obra civil ....................................................................................................... 13

1.5.1.1. Azud ....................................................................................................... 14

1.5.1.2. Escala de peces ....................................................................................... 15

1.5.1.3. Aliviadero ............................................................................................... 15

1.5.1.4. Canal de derivación ................................................................................ 16

1.5.1.5. Desarenador y cámara de carga .............................................................. 16

1.5.1.6. Tubería forzada ...................................................................................... 17

1.5.1.6.1. Apoyos y anclajes de la tubería de presión ........................................ 18

1.5.1.7. Edificio de la central .............................................................................. 18

1.5.1.8. Canal de desagüe .................................................................................... 19

1.5.2. Estructuras hidráulicas ................................................................................... 19

1.5.2.1. Rejillas .................................................................................................... 19

1.5.2.1.1. Rejilla de la toma de agua .................................................................. 20

1.5.2.1.2. Rejilla de la cámara de carga.............................................................. 20

1.5.2.2. Válvulas y compuertas ........................................................................... 20

1.5.2.2.1. Compuerta hidráulica ......................................................................... 21

1.5.2.2.2. Válvula de mariposa ........................................................................... 21

1.5.2.2.3. Válvula de guarda............................................................................... 22

1.5.2.3. Turbina hidráulica .................................................................................. 22

1.5.2.3.1. Tipos de turbinas hidráulicas.............................................................. 22

1.5.2.3.2. Elección del tipo de turbina ................................................................ 30

1.5.3. Grupo oleohidráulico ..................................................................................... 31

1.5.4. Generador ...................................................................................................... 31

1.5.4.1. Generador síncrono ................................................................................ 32

1.5.4.2. Generador asíncrono .............................................................................. 34

1.6. Pérdidas de carga .................................................................................................. 35




3

1.6.1. Pérdidas carga primarias ................................................................................ 35

1.6.2. Pérdidas de carga secundarias ....................................................................... 37

1.6.2.1. Pérdidas en la rejilla ............................................................................... 37

1.6.2.2. Pérdidas en codos ................................................................................... 38

1.6.2.3. Pérdidas en válvulas ............................................................................... 39

1.6.2.4. Pérdidas en ensanchamientos y estrechamientos ................................... 40

1.7. Golpe de ariete ...................................................................................................... 42

1.8. Automatización de la minicentral hidroeléctrica .................................................. 44

1.8.1. Programación del PLC .................................................................................. 45

1.8.1.1. Funcionamiento manual o automático de la central ............................... 46

1.8.1.2. Puesta en marcha de la central ............................................................... 47

1.8.1.3. Central fuera de servicio ........................................................................ 48

1.8.1.4. Puesta en marcha del grupo y elementos auxiliares ............................... 48

1.8.1.5. Condiciones para activar circuitos de regulación y refrigeración ......... 49

1.8.1.6. Apertura de la válvula de mariposa y compuertas de entrada ................ 50

1.8.1.7. Comprobación de circulación de agua por la instalación de la central . 51

1.8.1.8. Puesta en marcha del sincronoscopio ..................................................... 52

1.8.1.9. Sincronización del generador con la red ................................................ 52

1.8.1.10. Acoplamiento del grupo a la red ............................................................ 53

1.8.1.11. Parada de emergencia de la central ........................................................ 54

1.8.1.12. Fallo en el transformador de potencia .................................................... 54

1.8.1.13. Llamada de las funciones ....................................................................... 55

1.8.1.14. Ejemplo de funciones usadas ................................................................. 55

1.8.2. Código de programación del PLC ................................................................. 58

1.8.2.1. Código de programación del bloque principal ....................................... 58

1.8.2.2. Código de programación de las funciones auxiliares ............................. 68

1.8.3. Diseño del sistema de control mediante SCADA .......................................... 95

1.8.3.1. Menú principal ....................................................................................... 95

1.8.3.2. Secuencia ................................................................................................ 96

1.8.3.3. Grupo ...................................................................................................... 97

1.8.3.4. Grupo oleohidráulico.............................................................................. 98

1.8.3.5. Unifilar ................................................................................................... 99




4

1.8.3.6. Tensiones ................................................................................................ 99

1.8.3.7. Temperaturas ........................................................................................ 100

1.8.4. Código de programación del SCADA ......................................................... 101

1.8.4.1. Código de la imagen del Grupo ........................................................... 101

1.8.4.2. Código de la imagen del Grupo Oleo ................................................... 102

1.8.4.3. Código de la imagen del Menú principal ............................................. 104

1.8.4.4. Código de la imagen de Secuencia ....................................................... 106

1.8.4.5. Código de la imagen de Temperaturas ................................................. 107

1.8.4.6. Código de la imagen de Tensiones ....................................................... 109

1.8.4.7. Código de la imagen de Unifilar .......................................................... 110

1.9. Bibliografía ......................................................................................................... 111

2. MEMORIA DE CÁLCULOS .................................................................................... 115

2.1. Determinación del caudal de equipamiento ........................................................ 115

2.2. Salto disponible ................................................................................................... 118

2.3. Pérdidas de carga ................................................................................................ 119

2.3.1. Pérdidas primarias ....................................................................................... 120

2.3.1.1. Pérdidas en el canal de derivación ....................................................... 120

2.3.1.2. Pérdidas en la tubería forzada .............................................................. 123

2.3.2. Pérdidas secundarias .................................................................................... 124

2.3.2.1. Pérdidas en la rejilla de la toma de agua .............................................. 124

2.3.2.2. Pérdidas en la rejilla de la cámara de carga ........................................ 125

2.3.2.3. Pérdidas a la salida de la cámara de carga ........................................... 125

2.3.2.4. Pérdidas en la válvula de mariposa ...................................................... 126

2.4. Cálculo de la tubería forzada .............................................................................. 127

2.4.1. Diámetro de la tubería forzada .................................................................... 127

2.4.2. Espesor de la tubería forzada ....................................................................... 127

2.5. Cálculo del golpe de ariete .................................................................................. 128

2.6. Determinación del tipo de turbina hidráulica y sus dimensiones ....................... 129

2.7. Cálculo de cavitación .......................................................................................... 136

2.8. Cálculo de las características del generador ....................................................... 137

3. PLANOS .................................................................................................................... 139

3.1. Plano de situación ............................................................................................... 139




5

3.2. Plano del azud y toma de agua ............................................................................ 140

3.3. Plano del desarenador y cámara de carga ........................................................... 141

3.4. Plano de la casa de máquinas .............................................................................. 142

4. MEDICIONES ........................................................................................................... 143

4.1. Caminos de acceso .............................................................................................. 143

4.2. Infraestructura de acumulación y canalización del agua .................................... 143

4.3. Edificio de la central o casa de máquinas ........................................................... 144

4.4. Instalación de la tubería a presión ...................................................................... 144

4.5. Equipo mecánico hidráulico ............................................................................... 145

4.6. Equipos eléctricos ............................................................................................... 145

5. PRESUPUESTO ........................................................................................................ 146

5.1. Caminos de acceso .............................................................................................. 146

5.2. Infraestructura de acumulación y canalización del agua .................................... 146

5.3. Edificio de la central o casa de máquinas ........................................................... 147

5.4. Instalación de la tubería a presión ...................................................................... 148

5.5. Equipo mecánico hidráulico ............................................................................... 149

5.6. Equipos eléctricos ............................................................................................... 149

5.7. Presupuesto general ............................................................................................ 151

6. PLIEGO DE CONDICIONES ................................................................................... 152

6.1. Ámbito de aplicación y alcance .......................................................................... 152

6.2. Normas e instrucciones legales de aplicación ..................................................... 152

6.3. Documentación técnica ....................................................................................... 153

6.4. Desarrollo y control de las obras ........................................................................ 154

6.5. Materiales ............................................................................................................ 157

6.5.1. Zahorras ....................................................................................................... 158

6.5.2. Rellenos compactados ................................................................................. 158

6.5.3. Gravas para relleno ..................................................................................... 159

6.5.4. Áridos usados en hormigones ...................................................................... 159

6.5.5. Cementos y hormigones .............................................................................. 160

6.5.6. Acero usado en los forjados ........................................................................ 161

6.5.7. Encofrados de madera y chapa .................................................................... 162

6.5.8. Tornillos usados en las uniones de perfiles metálicos ................................. 162




6

6.5.9. Prefabricados de cemento y hormigón ........................................................ 162

6.5.10. Tuberías de PVC ...................................................................................... 162

6.5.11. Pinturas .................................................................................................... 163

6.6. Ejecución de obras de hormigón ......................................................................... 163

6.7. Excavación de zanjas y cimentaciones ............................................................... 164

6.8. Turbina ................................................................................................................ 165

6.9. Rejas y compuertas ............................................................................................. 166

6.10. Tubería forzada ............................................................................................... 166

6.11. Generador ........................................................................................................ 167

6.12. Realización de unidades de obra no previstas ................................................. 167

6.13. Forma de pago de las obras finalizadas ........................................................... 167

7. ESTUDIO DE SEGURIDAD Y SALUD .................................................................. 168

7.1. Objeto del estudio de seguridad y salud ............................................................. 168

7.2. Disposiciones legales de aplicación .................................................................... 169

7.3. Datos generales de la obra .................................................................................. 170

7.3.1. Unidades constructivas ................................................................................ 170

7.3.2. Maquinaria y medios auxiliares ................................................................... 171

7.3.3. Instalaciones provisionales .......................................................................... 171

7.4. Análisis de Riesgos ............................................................................................. 171

7.4.1. Riesgos en los movimientos de tierras y hormigonado ............................... 171

7.4.2. Riesgos con los distintos accesorios ............................................................ 172

7.4.3. Riesgos en obra ............................................................................................ 172

7.4.4. Riesgos en el uso de la maquinaria .............................................................. 173

7.4.5. Riesgos eléctricos ........................................................................................ 173

7.5. Medidas de Prevención y Protección .................................................................. 174

7.5.1. Medidas de prevención en los movimientos de tierras y hormigonado ...... 174

7.5.2. Medidas de prevención en accesorios ......................................................... 175

7.5.3. Medidas de prevención en las obras ............................................................ 176

7.5.4. Medidas de prevención en el uso de maquinaria ......................................... 176

7.5.5. Medidas de prevención en trabajos eléctricos ............................................. 179

7.6. Medidas de protección personales y colectivas en la obra ................................. 181

7.6.1. Protecciones personales ............................................................................... 181




7

7.6.2. Protecciones colectivas ................................................................................ 182

7.7. Servicios e instalaciones en la obra .................................................................... 183

7.7.1. Servicio técnico de seguridad e higiene ...................................................... 183

7.7.2. Servicios médicos e higiene ....................................................................... 183

7.7.3. Vigilante y comité de seguridad e higiene................................................... 184

7.8. Instrucciones en caso de emergencia .................................................................. 184

7.9. Información a los trabajadores ............................................................................ 185

8. ANEXOS .................................................................................................................... 186

8.1. Impacto ambiental ............................................................................................... 186

8.1.1. Introducción ................................................................................................. 186

8.1.2. Tipo de impacto ambiental .......................................................................... 186

8.1.3. Impactos en el proceso construcción ........................................................... 187

8.1.3.1. Obra civil .............................................................................................. 187

8.1.4. Impacto al explotar el aprovechamiento ...................................................... 188

8.1.4.1. Impacto paisajístico .............................................................................. 188

8.1.4.2. Impacto sónico ..................................................................................... 189

8.1.4.3. Impacto biológico ................................................................................. 189

8.1.4.3.1. Impacto biológico sobre el cauce del río .......................................... 189

8.1.4.3.2. Impacto biológico sobre la fauna de terrestre .................................. 189

8.1.4.3.3. Impacto biológico sobre las aves ..................................................... 190

8.1.4.3.4. Impacto de la línea eléctrica en las personas.................................... 190

8.1.5. Conclusión del estudio ambiental ............................................................... 190




8

1. MEMORIA DESCRIPTIVA

1.1. Objeto del Proyecto

Dicho proyecto, titulado “REHABILITACIÓN Y SISTEMA DE CONTROL DE

LA MINICENTRAL HIDRAULICA DE LA PURÍSIMA CONCEPCIÓN” tiene por

objeto la rehabilitación de una minicentral hidráulica de agua fluyente situada en el

municipio de Mengíbar.

Es una minicentral hidroeléctrica puesto que la potencia instalada es menor de 10

MW (Real Decreto 436/2004 publicado en el BOE de 27 de marzo). Se va a aprovechar

el edificio de la central, azud, canal de derivación, desarenador y cámara de carga de la

antigua instalación. Utilizando el potencial hidrológico del río Guadalbullón,

contribuyendo al desarrollo sostenible se han utilizado fuentes de energía renovables y

ayudar a reducir el uso de recursos energéticos fósiles.

Los objetivos son los siguientes:

Dimensionamiento de la tubería forzada que canaliza el agua de la cámara

de carga a la turbina.

Estudio y cálculo de la turbina hidráulica para poder seleccionar la opción

más adecuada para este aprovechamiento.

Estudio y dimensionado del generador en función de la potencia que es

aportada por el aprovechamiento y la que se debe aportar al sistema

eléctrico.

Estudio y diseño del sistema de control de los distintos elementos de la

instalación.




9

1.2. Situación

La minicentral hidroeléctrica de la Purísima Concepción se ubica en el municipio

de Mengíbar, provincia de Jaén y perteneciente a la Comunidad de Andalucía. Situada en

el margen izquierdo del río Guadalbullón, perteneciente a la confederación hidrográfica

del Guadalquivir.

1.3. Antecedentes

Fue construida por D. Manuel de la Chica y Damas entre los años 1911 y 1912. Se

trata de una minicentral hidroeléctrica de agua fluyente. La minicentral se alimentaba de

un antiguo canal, que recibía el agua de una pequeña presa de derivación (azud), situado a

217 m aguas arriba del edificio de la central. El agua del canal movía dos turbinas de 75

caballos de vapor, la energía producida se utilizaba para el alumbrado de los municipios de

Mengíbar, Villargordo, Cazalilla y Jabalquinto. En el año 1942 la empresa Mengemor se

hizo cargo del suministro eléctrico de Mengíbar, aunque la central de la Purísima

Concepción seguía funcionando, por lo que dicha central vendía su producción a la

empresa Mengemor.

Las primeras centrales hidroeléctricas en España datan de finales del siglo XIX, las

cuales fueron usadas para sufragar los picos de demanda y desconexiones de centrales

convencionales, esto es debido a su flexibilidad para su conexión y desconexión. Usando

este tipo de centrales disminuimos el consumo de combustibles fósiles y la contaminación

al medio ambiente.

Las minicentrales hidráulicas ayudan a descentralizar la generación de energía

eléctrica, mantienen un caudal mínimo (ecológico) preservando la vida aguas abajo de la

central, además de eliminar los residuos que arrastra la corriente. Su construcción produce

un mínimo impacto ambiental y una mínima perturbación del hábitat local.

Las centrales de agua fluyente no acumulan agua, sino que utilizan el caudal del río

que circula en cada momento, el agua que no se emplea es evacuada por el aliviadero




10

siguiendo su curso natural. Cuando el caudal desciende del mínimo técnico las turbinas

dejan de funcionar.

1.4. Normas y reglamentación aplicable

En la ejecución de este proyecto se han tenido en cuenta las siguientes normas

administrativas y técnicas que se enumeran a continuación:

Decreto del 12 de marzo de 1954, del Ministerio de Industria, por el que se aprueba

el reglamento de verificaciones eléctricas y regularidad del suministro de energía

(B.O.E. del 15-04-1954).

Decreto 2.414/1961, del 30 de noviembre, de la Presidencia del Gobierno, por el

que se aprueba el reglamento de actividades molestas, insalubres, nocivas y

peligrosas (B.O.E. del 07-12-1964).

Orden del 15 marzo de 1963, de la Presidencia del Gobierno, por la que se aprueba

una instrucción que dicta normas complementarias para la aplicación del

reglamento de actividades molestas, insalubres, nocivas y peligrosas (B.O.E. Nº 79

del 2 de abril de 1963).

Decreto 2183/1968, del 16 de agosto, por el que se regula la aplicación del

reglamento de actividades molestas, insalubres, nocivas y peligrosas en las zonas

de dominio público y sobre actividades ejecutables directamente por órganos

oficiales (B.O.E. Nº 227 del 20 de septiembre y Nº 242 del 8 de octubre de 1968).

Ley 10/1966, del 18 de marzo, de la Presidencia del Gobierno, de expropiación

forzosa y sanciones en materia de instalaciones eléctricas (B.O.E. del 19-03-1966).

Decreto 2619/1966, del 20 de octubre, de la Presidencia del Gobierno, por el que se

aprueba el reglamento de la Ley 10/1966, del 18 de marzo, sobre expropiación

forzosa y sanciones en materia de instalaciones eléctricas (B.O.E. del 24-10-1966).

Decreto 2617/1966, del 20 de octubre, de la Presidencia del Gobierno, sobre la

autorización de instalaciones eléctricas (B.O.E. del 24-10-1966).




11

Decreto 3151/1968, del 28 de noviembre, del Ministerio de Industria, por el que se

aprueba el reglamento de líneas eléctricas aéreas de alta tensión (B.O.E. del27-12-

1968).

Ordenanza general de seguridad e higiene en el trabajo del 9 de marzo de 1971.

Decreto 2413/1973, del 20 de septiembre, del Ministerio de Industria, por el que se

aprueba el reglamento electrotécnico para baja tensión (B.O.E. del 09-10-1973).

Orden del 31 de octubre de 1973, del Ministerio de Industria, por la que se

aprueban las Instrucciones Complementarias denominadas MIE-BT, con arreglo a

lo dispuesto en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (B.O.E. del 27, 28,

29 y 31 de diciembre de 1976).

Ley 82/1980, del 30 de diciembre, sobre conservación de energía (B.O.E. del 27-

01-1981).

Real Decreto 872/1982, del 5 de marzo, de la Presidencia del Gobierno, sobre

tramitación de expedientes de solicitud de beneficios creados por la Ley 82/1980,

del 30 de diciembre, sobre conservación de energía (B.O.E. del 06-05-1982).

Real Decreto 1217/1981, del 10 de abril, de la Presidencia del Gobierno, para el

fomento de la producción hidroeléctrica en pequeñas centrales (B.O.E. del 24-06-

1981).

Real Decreto 907/1982, del 2 de abril, del Ministerio de Industria y Energía, sobre

fomento de autogeneración de energía eléctrica (B.O.E. del 10-05-1982).

Real Decreto 1544/1982, del 25 de junio, de la Presidencia del Gobierno, para el

fomento de la construcción de centrales hidroeléctricas (B.O.E. del 16-07-1982).

Orden del 7 de julio de 1982, del Ministerio de Industria y Energía, por la que se

establecen normas para la obtención de la condición de auto generador eléctrico

(B.O.E. del 17-07-1982).


regulan las relaciones técnicas y económicas entre auto generador y empresas o

entidades eléctricas (B.O.E. del 17-07-1982).


desarrolla el Real Decreto 1217/1981, de abril, sobre fomento de la producción

hidroeléctrica en pequeñas centrales (B.O.E. del 05-08-1982).




12

Real Decreto 2949/1982, del 15 de octubre, del Ministerio de Industria y Energía,

por el que se dan Normas sobre acometidas eléctricas y se aprueba el Reglamento

correspondiente (B.O.E. de 12-11-1982).

Real Decreto 3275/1982, del 12 de noviembre, del Ministerio de Industria y

Energía, sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en centrales eléctricas,

subestaciones y centros de transformación (B.O.E. del 01-12-1982).


aprueban las instrucciones técnicas complementarias del reglamento sobre

condiciones técnicas y garantías de seguridad en centrales eléctricas, subestaciones

y centros de transformación, denominadas MIE-RAT (B.O.E. del 01-08-1984).

Real Decreto 916/1985, del 25 de mayo, de la Presidencia del Gobierno, por el que

se establece un procedimiento abreviado de tramitación de concesiones y

autorizaciones administrativas para la instalación, ampliación o adaptación de

aprovechamientos hidroeléctricos con potencia nominal no superior a 5.000 kVA

(B.O.E. del 22-06-1985).

Real Decreto 555/1986, del 21 de febrero, por el que se implanta la obligatoriedad

de la inclusión de un estudio de seguridad e higiene en el trabajo en los proyectos

de edificación y obras públicas (B.O.E. Nº 69 del 21-03-1986).

Real Decreto 849/1986, del 11 de abril, del Ministerio de Obras Públicas y

Urbanismo, por el que se aprueba el reglamento de dominio público hidráulico que

desarrolla parcialmente la Ley de Aguas (B.O.E. del 30-04-1986).

Re al Decreto 1075/1986, del 2 de mayo, de la Presidencia del Gobierno, por el que

se establecen normal sobre las condiciones de los suministros de energía eléctrica y

la calidad de este servicio (B.O.E. del 06-06-1986).

Real Decreto Legislativo 1302/1986, de28 de junio, del Ministerio de Obras

Públicas y Urbanismo, de evaluación de Impacto Ambiental (B.O.E. del 30-06-86).

Real Decreto 2491/1988, del 18 de marzo (B.O.E. Nº 70 del 22-03-1988),

desarrollado por la orden del 3 de febrero de 1989 (B.O.E. Nº 35 del 10-02-1989)

por el que se modifica el Real Decreto 916/1985, del 25 de mayo, por la

Presidencia del Gobierno, sobre procedimiento abreviado de tramitación de

concesiones y autorizaciones administrativas para la instalación, ampliación o




13

adaptación de aprovechamientos hidroeléctricos con potencia nominal no superior

a 5.000 kVA.

Real Decreto 1131/1988, del 30 de septiembre, del Ministerio de Obras Públicas y

Urbanismo, por el que se aprueba el reglamento para la ejecución del Real Decreto

Legislativo 1302/1986, del 28 de junio, de evaluación de impacto ambiental

(B.O.E. del 05-10-1988).

Ley 4/1989, del 27 de marzo, de conversión de los Espacios Naturales y de la Flora

y Fauna Silvestres. Jefatura del Estado (B.O.E. Nº 74 del 28-03-1989).

Real Decreto 2252/1991, del 24 de julio, del Ministerio de Obras Públicas y

transportes, por el que se aprueba la instrumentación EH-91 para el proyecto y la

ejecución de obras de hormigón en masa o armado (B.O.E. del 13-09-1991).

Orden del 12 de marzo de 1996 del Ministerio de Obras Públicas, Transportes y

Medio Ambiente por la que se aprueba el reglamento técnico sobre seguridad en

presas y embalses (B.O.E. Nº78 del 30-03-1996).

Real Decreto 485/1997, del 14 de abril, sobre disposiciones mínimas en materia de

señalización de seguridad y salud en el trabajo (B.O.E. Nº 97 del 23-04-1997).

Real Decreto 486/1997, del 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones

mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo (B.O.E. Nº 97 del 23-04-

1997).

1.5. Prescripciones técnicas

1.5.1. Obra civil

En este apartado se van a describir los componentes de la obra civil, que son las

instalaciones e infraestructuras necesarias para conducir, canalizar y dirigir el agua por la

minicentral hidroeléctrica. Dicha infraestructura se muestra en la figura 1.5.1.1.




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Figura1.5.1.1: Esquema de la obra civil de una minicentral hidráulica.

De la infraestructura necesaria en la minicentral, contamos con los siguientes

elementos, en los que será necesario realizar una rehabilitación debido al deterioro que han

sufrido con el paso de los años y el desuso:

Azud

Escala de peces

Aliviadero

Toma de agua

Canal de derivación

Desarenador

Cámara de carga

1.5.1.1. Azud

Estructura se sitúa perpendicular al cauce del río, de poca altura, para así poder

aumentar el nivel del río y poder derivar parte de esta agua por el canal de derivación que

alimenta la central, ya que así se reduce la corriente del agua y se obtiene una zona de

aguas tranquilas. Parte del agua debe seguir el cauce natural del río para poder mantener el

caudal ecológico y no afectar a la biodiversidad del río. Dicha agua se vierte por el

aliviadero y la escala de peces. En la parte derecha del azud está situada una escala de

peces.




15

El azud fue construido en mampostería, se encuentra en muy buen estado. El azud

tiene una anchura en la base de 1,4 m y en su coronación de 0,4 m, su altura es de 1,5 m y

una longitud de 15 m.

1.5.1.2. Escala de peces

Es una estructura que permite remontar el azud a la distinta fauna acuática como

por ejemplo las truchas, que remontan el río para desovar y considerando que la altura del

azud es de 1,5 m. Se construyó la escala de peces a través de la cual pueden superar dicho

obstáculo, ya que dispone de un pequeño canal con escalones que permiten descansar a los

peces mientras ascienden. Esta estructura permite poner el contacto aguas arriba y abajo

del azud. Para influir lo menos posible en el medio ambiente y en la vida dichos animales.

La escala de peces fue construida con mampostería en el margen derecho del río,

con una longitud de 9 m, con 10 escalones, con una altura de paso de 0,15 m, una anchura

de paso de 1,70 m y un caudal vertido de 0,20 m³/s.

1.5.1.3. Aliviadero

También llamado vertedero, forma una disposición constructiva, en forma de canal,

que permite evacuar o dejar que circule el caudal sobrante pasando por la coronación del

azud.

El aliviadero se encuentra en la parte central superior del azud, el cual se encuentra

en perfectas condiciones de conservación.




16

1.5.1.4. Canal de derivación

Estructura que conduce el agua desde el azud (toma de agua) hasta la cámara de

carga, es a cielo abierto por lo que está a presión atmosférica.

La obra de toma se sitúa en la parte izquierda del azud y esta provista de una rejilla

gruesa que imposibilita el paso de rocas y ramas que arrastra el río.

El canal de derivación fue construido con revestimiento de mampostería, su sección

transversal es rectangular. El canal tiene una longitud de 30 m, un ancho de 1 m, una altura

de 0,8 m y una inclinación del 0,6 %. Además tiene un área de 0,8 m², un perímetro

mojado de 2,6 m y un radio hidráulico de 0,31 m.

1.5.1.5. Desarenador y cámara de carga

El desarenador es un depósito en el cual se eliminan las partículas en suspensión,

para así evitar la abrasión que pueden sufrir la tubería forzada, turbina y demás elementos

de la instalación. Está localizado al final del canal de derivación y antes de la cámara de

carga. El desarenador posee un aliviadero a través del cual se evacua el exceso de agua y

así evitar que la cámara de carga sobrepase el nivel máximo.

La cámara de carga es el depósito en el que finaliza el canal de derivación y en el

que comienza la tubería forzada que se dirige a la central. Tiene la función de aportar el

volumen de agua necesario para la puesta en marcha de la central, absorbiendo las

oscilaciones debidas a la diferencia de caudal del canal y la tubería forzada. Además de

estar provista de una rejilla que elimina brozas que puedan caer al canal y las distintas

partículas que circulan en el agua y así evitar el deterioro de la turbina.

El desarenador y la cámara de carga fueron construidos en mampostería y tienen las

siguientes dimensiones:




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1.5.1.6. Tubería forzada

ES un conducto a presión que transporta el agua desde la cámara de carga hasta la

turbina. El material elegido para realizar la tubería forzada es PVC (policloruro de vinilo),

de la clase PVC-0 500 PN20 de color blanco, resistente a los rayos ultravioletas y que

soporta una presión nominal de 20 bares. Su manipulación en obra es sencilla y su peso es

ligero. Tiene un factor de pérdidas por fricción bajo y no requiere protección contra la

corrosión. Su instalación será aérea, para lo cual se usaran anclajes y apoyos que eviten el

desplazamiento de la tubería. Las dimensiones de está son 173 m de longitud, un diámetro

de 0,5 m, un espesor de 0,0137m y una inclinación del 13,8%.

La tubería forzada se conectara a la turbina por la parte inferior de la pared del

edificio de la central, aprovechando el hueco por el que se instaló la tubería antigua.




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1.5.1.6.1. Apoyos y anclajes de la tubería de presión

Los apoyos y anclajes tienen la función de contrarrestar las fuerzas de los fluidos

que pueden producir el movimiento de la tubería y así poder evitar tanto la rotura como

desgaste de la tubería.

Los esfuerzos que deben soportar los apoyos son los siguientes:

Esfuerzo por gravedad: peso de la tubería llena soportada por el anclaje y el peso

del propio anclaje.

Esfuerzo de presión: es la suma vectorial de presión, incluyendo la debida al golpe

de ariete aunque en este proyecto no es tenida en cuenta debido a su pequeño valor.

Esfuerzo de fricción: producida por el movimiento de la tubería sobre los sillares.

Esfuerzos hidrodinámicos: producidas por el cambio de dirección del flujo de agua

en el vértice del anclaje.

Efecto de Poisson: esfuerzo longitudinal generado en la tubería, ya que el

movimiento axial es restringido, el aumento del diámetro del tubo es causa de la

presión.

Los soportes y apoyos deben ser construidos de tal forma que permitan el

movimiento longitudinal de la tubería. Los soportes deben ser construidos en suelo firme y

no en suelo de relleno.

1.5.1.7. Edificio de la central

Es el edificio donde se aloja el equipamiento de la central, como son: turbina,

generador, bancadas, sistemas de control y regulación, etc. Tiene como función proteger

elementos electromecánicos de las adversidades climatológicas. La topología del edificio

depende de diversos factores como la altura del salto, canal de descarga y geomorfología

del sitio.




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El edificio de la central solo tiene una planta, se construyó en mampostería, tiene

una altura de 7 m y unas dimensiones interiores de 15 m de longitud por 8 m de anchura.

En general se encuentra en mal estado y su rehabilitación conllevará construir el tejado

completamente nuevo, instalar ventanas y puertas, sanear las fachadas exteriores,

realizarlas instalación eléctrica totalmente nueva y acondicionar el interior para la

implantación de todos los equipos necesarios.

1.5.1.8. Canal de desagüe

Es una canalización a cielo descubierto que devuelve el agua turbinada al cauce

natural del río.

El canal será de sección transversal rectangular, construido con hormigón. Sus

dimensiones serán 20 m de longitud, un ancho de 1 m y 0,8 m de profundidad.

1.5.2. Estructuras hidráulicas

1.5.2.1. Rejillas

Dispositivo que tiene la función de eliminar e impedir el paso de los distintos

elementos que circulan en suspensión por el cauce del río como pueden ser ramas, brozas,

arena, etc. También son usadas para impedir el paso de la fauna acuática a la instalación,

como son peces, tortugas, anfibios, etc. Dependiendo de dónde se encuentren ubicadas

serán de un tipo u otro.




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1.5.2.1.1. Rejilla de la toma de agua

Este dispositivo se ubica en la toma de agua, tiene la función de eliminar ramas,

rocas e impedir el paso de fauna acuática. Tiene las siguientes dimensiones:

1.5.2.1.2. Rejilla de la cámara de carga

Este dispositivo se ubica en la cámara de carga, con objetivo de eliminar brozas y

demás cuerpos sólidos que pueden circular en el canal o que caigan en él. Siendo esta

rejilla de las siguientes dimensiones:

1.5.2.2. Válvulas y compuertas

Dispositivos instalados que permiten el aislamiento de las distintas estructuras,

para así poder realizar las distintas labores de mantenimiento y reparación, además de las

del funcionamiento normal de la central. Estos elementos permiten realizar las distintas




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operaciones en seco. Los dispositivos usados en cada parte de la instalación son los

siguientes:

Toma de agua: Compuerta con cabrestante motorizado.

A la salida del canal de derivación: Compuerta con cabrestante motorizado.

En el desarenador para extraer los sedimentos: Compuerta manual.

A la entrada de la turbina: Válvula de mariposa (válvula de guarda).

1.5.2.2.1. Compuerta hidráulica

Una compuerta hidráulica es un dispositivo hidráulico, mecánico, cuya función es

regular el paso del agua a través de canales y tuberías. Que realiza su apertura o cierre

mediante sistemas manuales o automáticos (motorizados).

1.5.2.2.2. Válvula de mariposa

Tipo de válvula constituida por un disco lenticular alojado en un eje excéntrico, que

permite o impide el paso del agua. No es útil para regular caudales por lo que únicamente

funciona completamente abierta o completamente cerrada.

El eje está situado en el centro de la válvula, por lo que existen presiones muy

similares en ambos lados, así que se abre empleando un esfuerzo bajo, pero aun así se

instala una válvula de baipás que iguala las presiones a ambos lados de la válvula.

Su accionamiento es hidráulico y esta provista de un contrapeso para el cierre de la

válvula en el caso del corte de suministro eléctrico como se puede observar en la figura

1.5.2.2.2.1.




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Figura 1.5.2.2.2.1: Válvula de mariposa con contrapeso.

Se usan en centrales con poco caudal, como en este caso y son instaladas al final de

la tubería forzada. Es este tipo de central no es necesaria la válvula de baipás.

1.5.2.2.3. Válvula de guarda

Es la válvula utilizada cuando se produce el paro de la central y que sirve para

aislar la turbina y demás elementos de la instalación. La válvula de guarda es un

dispositivo de protección usado como elemento de cierre y seguridad situado en la entrada

de la turbina. Su función principal es vaciar la tubería dejando la turbina aislada cuando la

central se para por motivos de mantenimiento, reparaciones y por parada normal.

1.5.2.3. Turbina hidráulica

La turbina hidráulica tiene la función principal de la minicentral, se encarga de

transformar la energía potencial y cinética que posee el agua, en energía mecánica de

rotación, que se transmite por un eje al generador para generar la energía eléctrica.

1.5.2.3.1. Tipos de turbinas hidráulicas

Las turbinas hidráulicas se clasifican en dos grupos:

Turbinas de acción: en la que la energía potencial del fluido (energía de presión)

es transformada en energía cinética en el distribuidor. El distribuidor recoge el




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líquido a alta presión, transformando la energía potencial en cinética y dirigiendo

el chorro de agua a los alabes del rodete y la presión del agua decrece a medida

que avanza hacia la salida. El rodete obtiene la energía del fluido y la transforma

en energía cinética de rotación en su eje.

La turbina Pelton es la más utilizada, aunque hay otros tipos como por

ejemplo la Turgo con inyección lateral y la turbina de doble impulsión o de flujo

cruzado, también se conoce como Ossberger o Banki-Michell.

Turbina Pelton: es utilizada en grandes saltos que poseen un pequeño caudal.

Está formada por un rodete móvil con álabes (cazoletas) de doble cuenco. El

chorro de agua al entrar a la turbinase dirige y regula por uno o varios

inyectores, incidiendo en los álabes produciendo el movimiento de giro de la

turbina.

La potencia es regulada por medio de los inyectores, puesto que en

función de la potencia demandada se aumentara o disminuirá el caudal de

agua. Cuando se produzca alguna parada de emergencia se utilizara el

deflector que tiene la función de dirigir el chorro de agua hacia el desagüe, de

esta forma se elimina el posible embalamiento del grupo. De esta forma es

posible el cierre lento de inyectores, evitando los golpes de presión en la

tubería forzada.

Este tipo de turbina tiene una alta disponibilidad y bajo coste de

mantenimiento, además de poseer un alto rendimiento tal y como se muestra

en la figura 1.5.2.3.1.




24

Figura 1.5.2.3.1: Rendimiento de la turbina Pelton.

Esta máquina nos da la oportunidad de trabajar con carga parcial, lo

cual posibilita que funcione con una gran variación de caudal. Su instalación

puede ser de eje horizontal o vertical, además de tener la opción de elegir uno

o varios inyectores. Las opciones más adecuadas para su configuración son las

siguientes:

Eje horizontal en máquinas con uno o dos inyectores.

Eje vertical en las máquinas con más de dos inyectores.

Turbina de flujo cruzado: compuesta por un inyector de sección rectangular

que posee un álabe longitudinal que tiene la función de regular y orientar el

caudal en la turbina, un rodete de forma cilíndrica, con múltiples palas

dispuestas como generatriz y soldadas por los extremos a discos terminales.

Este tipo de turbina es muy versátil, debido a que puede ser instalada

en aprovechamientos con saltos que se encuentren entre 1 y 200 metros con

una gran variación de caudales.

Su rendimiento máximo es inferior al de la turbina Pelton, pero tiene

un rendimiento casi constante para caudales de 1/16 del caudal nominal.

Podemos observar sus distintos rendimientos en la figura 1.5.2.3.2.




25

Figura1.5.2.3.2: Rendimiento de la turbina de flujo cruzado (Ossberger).

Turbinas de reacción: en este tipo de máquina la energía potencial del fluido se

transforma en energía cinética en el rodete. Este tipo de turbinas poseen un diseño

de rodete que aprovecha la presión que aún le queda al agua a su entrada para

convertirla en energía cinética. Esto produce que el agua salga del rodete a una

presión inferior a la atmosférica.

En este grupo se engloban las turbinas Francis de flujo diagonal, las de

Hélice, Kaplan, Semikaplan y Bulbo que son de flujo axil. Dichas turbinas se

componen normalmente de la carcasa o caracol, distribuidor, rodete y difusor.

Turbina Francis: se adapta muy bien a todo tipo de saltos y caudales, cuenta

con un rango de utilización muy amplio. Se caracteriza por recibir el fluido en

dirección radial, conforme el agua avanza por la máquina hacia la salida se

convierte en dirección axial. Esta turbina se compone de distribuidor, rodete

formado por una corona de paletas fijas, cámara de entrada y tubo de

aspiración o de salida de agua.

En condiciones óptimas de funcionamiento el rendimiento de la

turbina Francis es superior al 90 %. Permite una variación del caudal entre el

40% y el 105% del caudal de diseño, además en el salto nominal puede ser del

60% al 125%. Podemos observar el rendimiento de dicha turbina en la figura

1.5.2.3.3.




26

Figura 1.5.2.3.3: Rendimiento de la turbina Francis.

Turbinas Hélice, Semikaplan, Kaplan y Bulbo: en las instalaciones con

turbina de Hélice se componen de una cámara abierta o cerrada, un

distribuidor fijo, un rodete con 4 o 5 palas fijas en forma de hélice de barco y

tubo de aspiración.

Las turbinas Kaplan y Semikaplan son variantes de la Hélice con

diferentes grados de regulación. Las dos poseen un rodete con palas regulables

que ofrece la posibilidad de funcionar en un rango mayor de caudales. La

turbina Kaplan incorpora un distribuidor regulable.

Este tipo de turbinas se emplean en saltos pequeños y caudales

variables. Dichas turbinas poseen los rendimientos expuestos en la figura

1.5.2.3.4.




27

Figura 1.5.2.3.4: Rendimientos de la turbina Kaplan, Semikaplan y Hélice.

Las turbinas Kaplan y Semikaplan son aconsejables en centrales de

tipo fluyente, ya que el salto es prácticamente constante y el caudal muy

variable.

La turbina de Hélice se utiliza en centrales con regulación propia que

funcionan con caudal casi constante entre unos niveles máximo y mínimo del

embalse.

Estos tres tipos de turbinas admiten una variación en el salto del 60%

al 140% del diseño, en el caudal nominal, las de Hélice pueden variar desde el

40% al 105%, las Kaplan del 15% al 110% y las Semikaplan se encuentran

entre ambas

Estas turbinas se suelen instalar de eje vertical, aunque en ocasiones

son más convenientes las de eje horizontal o ligeramente inclinado, como las

turbinas de Bulbo.

Las turbinas Bulbo. El generador está inmerso en la conducción

protegida por una carcasa impermeable. Tiene la ventaja de que la obra civil

necesaria se reduce pero los equipos son más complejos y esto dificulta el

mantenimiento.




28

A continuación vamos a exponer los distintos componentes de la

turbina Kaplan que se muestran en la figura 1.5.2.3.5:

1. Cámara en espiral o caracol: Su función principal es la de transformar la

energía de presión en energía cinética y proteger las partes internas de la turbina

como el distribuidor y el rodete.

2. Distribuidor: El difusor de la carcasa dirige el agua al rodete con un mínimo de

pérdidas y transforman la energía de presión en energía cinética.

3. Rodete: Es el elemento principal de la turbina, donde se transforma la energía

cinética en energía mecánica y es la pieza a la misma velocidad de rotación n

acoplado al rotor del generador mediante el eje.

4. Tubo de aspiración o succión: Está conectado a la salida de la turbina y en su

parte final inicia la conducción hacia la descarga o desfogue. Se llama tubo de

aspiración porque crea una depresión a la salida del rodete y tiene dos funciones

principales, la primera es recuperar la energía cinética del agua y la segunda

transformarla en energía de presión y posición, para conducir el gasto turbinado

hacia el desfogue.

5. Eje: Se encarga de transmitir la potencia necesaria desde el rodete hacia el eje

del alternador, al que se acopla a través de una brida cuya unión se realiza

mediante pernos. La brida transmite el par gracias al rozamiento que existe

entre los dos elementos que se unen.




29

Figura 1.5.2.3.2: Componentes de la turbina Kaplan.

En la figura 1.5.2.3.5 se muestra una turbina Kaplan de eje vertical,

aunque la que se va a usar en este aprovechamiento es de eje horizontal no

existen diferencias significativas.

En este aprovechamiento vamos a utilizar una turbina de reacción de

flujo axial y eje horizontal denominada turbina Semikaplan, en la que solo son

regulables los álabes del rodete, mientras que los del distribuidor son fijos. Se

regulan los álabes para que el agua incida en su borde produciendo las

condiciones máximas de acción, cualesquiera que sean los requisitos de caudal

o de carga.

Se ha escogido este tipo de turbina porque es usada con un salto

prácticamente constante y un caudal muy variable, que es nuestro caso.

Además, de instalarla de eje horizontal porque el edificio de la central solo

copta de una planta y no es posible instalar una de eje vertical.

La información de este apartado y los gráficos han sido consultados en el

documento de Minicentrales Hidroeléctricas realizado por Adriana Castro el cual




30

puede se puede consultar en la siguiente página web.

http://dl.idae.es/Publicaciones/10374_Minicentrales_hidroelectricas_A2006.pdf.

1.5.2.3.2. Elección del tipo de turbina

La elección del tipo de turbina se realiza en función de factores como su

geometría y dimensiones establecidas por distintos aspectos que se enumeran a

continuación:

Caudal:

Las turbinas Francis son adecuadas para caudales intermedios, las Pelton

para caudales reducidos y las Kaplan para caudales elevados.

El caudal de equipamiento que proporciona el río Guadalbullón es de 1 m³/s

tal y como se muestra en el apartado 2.1.1.

Salto neto:

Según la dimensión del salto de la instalación de la central que se va a

turbinar, se puede fijar que para las turbinas Kaplan son adecuadas para trabajar

entre 2 y 30 metros, las Francis entre 10 y 350 m y las Pelton entre 50 y 1300 m.

Para este aprovechamiento la turbina más adecuada es la Kaplan.

Velocidad específica:

Es un parámetro muy importante para seleccionar la turbina y características

adecuadas de la instalación. El cual depende de la velocidad de giro, el salto y el

caudal, que serán calculados a lo largo del apartado 2.1.




31

1.5.3. Grupo oleohidráulico

Dispositivo que mediante el flujo de aceite realiza el accionamiento de los

elementos de regulación de caudal y válvulas, además de utilizarse dicho aceite como

refrigerante de los cojinetes. Algunos de estos accionamientos son las palas del rodete,

válvula de mariposa, etc. Es un componente esencial de la instalación puesto que nos

ayuda a realizar el gobierno de distintos componentes, además de ser usado como

refrigerante.

1.5.4. Generador

Es el elemento encargado de la transformación de la energía mecánica de rotación

transmitida por medio del eje de la turbina al generador, en energía eléctrica. El

funcionamiento de los generadores se basa en la ley de Faraday, la cual enuncia que

cuando un conductor eléctrico se desplaza en un campo magnético se genera una corriente

eléctrica a través del.

El generador se compone por dos elementos fundamentales:

Rotor o inductor. Se encarga de general un campo magnético variable al ser

desplazado por el eje que acopla la turbina con el generador.

Estator o inducido. Elemento donde es generada la corriente eléctrica.

La refrigeración del generador depende de la potencia de estos, por lo tanto la

refrigeración por aire en circuito abierto es usada en generadores de pequeña potencia, y

la refrigeración por agua en circuito cerrado se usa en generadores de gran potencia, para

dicha refrigeración es usado un intercambiador de agua-aire, a través del cual se refrigera

el agua que refrigera el generador. En este proyecto se va a utilizar una refrigeración por

aire en circuito abierto debido a que el generador es de pequeña potencia.

Existen dos tipos de generadores de corriente alterna trifásica que son los síncronos

o asíncronos. Los generadores pueden ser instalados de eje horizontal o vertical,




32

dependiendo de la configuración del eje de la turbina, pero algunas veces la configuración

puede ser distinta dependiendo del espacio del que se disponga.

1.5.4.1. Generador síncrono

Se denomina generador síncrono por la igualdad existente entre la frecuencia

eléctrica y la frecuencia angular, el generador gira a la velocidad del campo magnético,

esta igualdad de frecuencias es llamada sincronismo.

El rotor o circuito de campo es alimentado por corriente continua, mientras que el

estator es alimentado por corriente alterna.

Los generadores usados para este tipo de centrales son los de polos salientes.

La velocidad de sincronismo de los generadores se expresa de la siguiente forma:

f: es la frecuencia de la red en Hz

p: es el número de pares de polos de la máquina

Los generadores síncronos tienen distintos tipos de excitación del rotor, que se

enumeran a continuación.

Sin escobillas o diodos giratorios: Se usa un rectificador no controlado como

fuente de corriente continua que se encuentra situado en el rotor, el cual se alimenta

por medio de un generador situado en el eje del rotor que proporciona la corriente

alterna necesaria. El bobinado de campo es excitado desde un rectificador

controlado que rectifica la señal generada por el giro de unos imanes permanentes

situados en el mismo rotor (denominada excitatriz piloto de alterna).




33

Excitación estática: Denominada también excitación por transformador de

compoundaje, consiste en que el devanado de campo del rotor desde una fuente de

alimentación a transformador rectificador que toma la tensión y corriente del

estator. El transformador de tipo especial, posee dos devanados primarios, llamados

de tensión e intensidad, que se conectan en paralelo y serie a los bornes de la salida

del estator. El transformador convierte la tensión de salida a una más baja, que se

rectifica y aplica al rotor por medio de escobillas y anillos deslizantes. Es un

sistema con autorregulación intrínseca, ya que al tener bobinado serie, al aumentar

el consumo sobre el generador, aumenta el flujo del transformador y por tanto

aumenta la excitación del generador.

Excitatrices rotativas de corriente continua: El inducido de la excitatriz es

instalado en el eje del generador principal. Para poder aumentar la potencia a

suministrar se pueden utilizar excitatrices en cascada.

El generador síncrono para su conexión a la red utiliza un regulador de

tensión que genera la misma frecuencia de la red o se puede hacer que funcionen en

isla.

Este tipo de generador es utilizado en centrales con potencia superiores a 500 kVA.

Para proceder a la conexión del generador a la red se siguen los siguientes pasos:

El generador debe estar funcionando en vacío, de esta forma se actuará en la

admisión de agua de la turbina para conseguir que gire en el sentido correcto y

a una velocidad cercana a la de sincronismo.

Se procederá a la conexión de la excitación del generador y se regula hasta

conseguir en bornes del generador la tensión de la red.

Se controla el desfase existente entre el generador y la red hasta conseguir la

sincronización de la tensión en ambos.

Se ejecutara la conexión del generador a la red. En este momento la velocidad

de giro del generador será impuesta por la red.




34

1.5.4.2. Generador asíncrono

Es un tipo de máquina que utiliza rotor devanado o jaula de ardilla, este tipo de

generador no gira a la velocidad de sincronismo. La relación existente entre la velocidad de

sincronismo y la velocidad de giro es denominada como factor de deslizamiento.

En este tipo de generadores no es posible la regulación de tensión.

Puesto que este tipo de generador toma de la red la corriente que necesita para su

excitación y la potencia reactiva para su magnetización, no le es posible funcionar en isla.

Esta máquina es muy usada como corrector del factor de potencia de la red.

Este tipo de generador es usado en centrales con potencia inferiores a 500 kVA, en

algunos casos puede ser utilizada para potencias de hasta 500 MVA, en función de la

capacidad de la red de distribución a la que sea conectado.

La frecuencia de generación es fijada por la red y la potencia es dependiente del

deslizamiento. No es necesario utilizar controlador de velocidad cuando son conectados a

la red debido a que su frecuencia es impuesta por la red. Si es generador se desacopla de la

red por cualquier circunstancia se producirá el embalamiento de la turbina. Por tanto al

diseñar el generador debería tenerse en cuenta que debe soportar este incremento de

velocidad durante un determinado periodo de tiempo, para así poder proceder al cierre de

la válvula de guarda mediante el sistema de control.

Cuando se procede a arrancarlo se va aumentando gradualmente la admisión de la

turbina hasta conseguir que gire a una velocidad próxima a la de sincronismo, momento en

el cual se produce el acoplamiento a la red.




35

1.6. Pérdidas de carga

La fricción del agua con las paredes de canales, tuberías y distintos accesorios de la

canalización del agua como rejillas, válvulas y ensanchamientos de las canalizaciones

producen pérdidas, es decir, que en la turbina no se tiene la altura bruta de dicho

aprovechamiento hidráulico. Para calcular las pérdidas de energía producidas aplicamos la

ecuación de Bernoulli.

: Pérdidas de carga totales (primarias y secundarias)

: Energía de flujo

: Energía cinética

z: Energía potencial

1.6.1. Pérdidas carga primarias

Son las pérdidas debidas a la resistencia que opone la superficie de la canalización

ya sea abierta o cerrada con el contacto del fluido, por el rozamiento de unas capas de

fluido con otras (régimen laminar) y por el rozamiento de unas partículas con otras

(régimen turbulento).

Estas resistencias se dan en flujos uniformes, lo que supone tramos de sección uniforme.




36

La ecuación de Darcy Weisbach enuncia dichas pérdidas. Para ello utiliza el

diámetro (D), longitud del conducto (L), velocidad del fluido (c) y un coeficiente

adimensional, denominado factor de fricción λ. Donde λ= f (Re, k/D).

El valor del coeficiente de fricción λ se puede obtener a partir del diagrama de

Moody o usando las siguientes ecuaciones.

Ecuación de Kármán – Prandtl (primera ecuación) usada para tuberías lisas y un

régimen turbulento (Re<100.000).

√ ( √ )

Ecuación de Colebrook-White usada para tuberías rugosas y un régimen turbulento (zona

de transición).

√ (

√ )

Ecuación de Kármán – Prandtl (segunda ecuación) usada para tuberías rugosas y un

régimen turbulento (zona final).

√ (

)




37

1.6.2. Pérdidas de carga secundarias

Estas pérdidas son producidas en las zonas del conducto donde existen cambios

significativos de presión, como pueden ser codos, válvulas, expansiones, contracciones,

etc.

La ecuación fundamental para el cálculo de las pérdidas secundarias:

Donde el valor de k depende del tipo de accesorio, del número de Reynolds (Re), de

la rugosidad y de la configuración de la corriente. Al tratarse de un fluido de baja

viscosidad (agua) consideramos que el valor k es independiente del número de Reynolds.

1.6.2.1. Pérdidas en la rejilla

Las pérdidas de carga producidas en las rejillas se calculan mediante la ecuación de

Kirchner:

(

)

v: Velocidad del agua a la entrada de la rejilla (m/s)




38

α: Ángulo de inclinación de la rejilla

a: Espesor de la barra

b: Espacio entre barras

: Coeficiente de pérdidas de las barras que depende de la forma de estas como se expone

en la figura 1.6.2.1.

Figura 1.6.2.1: Valores de en función de la forma de las barras.

1.6.2.2. Pérdidas en codos

Las pérdidas en los codos dependen del grado de curvatura debido a que se produce

un aumento de la presión en la parte externa y una disminución en la parte interna, después

de recorrida una cierta distancia después de dicha curvatura se debe alcanzar un equilibrio

de presiones. Dicho efecto produce pérdidas de carga que se determinan con la siguiente

ecuación:

: Coeficiente de pérdidas de los codos que depende de la curvatura de estos tal y como

se expone en la tabla 1.6.2.2.1.




39

Tipo de codo

U 2,20

90º estándar 0,90

90º radio medio 0,75

90º radio grande 0,60

45º 0,42

Tabla 1.5.2.2.1: Coeficientes de pérdidas de los distintos tipos de codos

1.6.2.3. Pérdidas en válvulas

Las válvulas se encontraran totalmente cerradas o totalmente abiertas, dado que su

función no es la de regular el caudal.

Las pérdidas de carga producidas en las válvulas cuando están totalmente abiertas

se calculan con la siguiente ecuación:

: es el coeficiente de pérdidas de la válvula y depende del tipo de válvula como se

expone en la tabla 1.6.2.3.1.




40

Tipo de válvula Coeficiente

Compuerta 0,20

Esférica 0,05

Mariposa 0,60

Excéntrica 1,00

Tabla 1.6.2.3.1: Coeficientes de pérdidas de las distintas válvulas

1.6.2.4. Pérdidas en ensanchamientos y estrechamientos

Cuando se produce un cambio en la sección ya sea un aumento o disminución de

esta se producen pérdidas. La ecuación para calcular dichas pérdidas es la siguiente:

v: Velocidad del agua en la tubería de menor diámetro

: Coeficiente que depende del cociente entre los diámetros de las secciones D/d.

Ecuación para el cálculo del coeficiente en un ensanchamiento brusco en una sección

es:

(

)




41

Ecuación para el cálculo del coeficiente en un estrechamiento brusco en una sección es:

(

)

(

)

En ensanchamientos graduales de conicidad 20º < α < 40º el valor de , la

pérdida es insignificante por tanto, no se considera. En los demás casos la ecuación para el

cálculo del coeficiente en un estrechamiento gradual en una sección es:

(

)

El coeficiente m depende del ángulo α del ensanchamiento tal como se muestra en la tabla

1.6.2.4.1.

Α 2,5º 5º 7,5º 10º 15º 20º 25º 30º 40º 60º 180º

M 0,18 0,13 0,14 0,16 0,27 0,42 0,62 0,81 0,95 1,20 1,00

Tabla 1.6.2.4.1: Valores del coeficiente m en función del ángulo del ensanchamiento.




42

1.7. Golpe de ariete

Efecto producido cuando la válvula de cierre que hace la función de válvula de

seguridad, situada al final de la tubería forzada, se cierra de forma brusca, produciendo

unas ondas de presión en la tubería, denominado golpe de ariete.

Al cerrarse bruscamente la válvula, el agua que hay en la tubería no se detiene de

forma inmediata, sino que sigue fluyendo hacia su interior, produciendo una compresión de

agua, una sobrepresión en la tubería y la válvula. Esta sobrepresión puede producir un

ensanchamiento o estrechamiento de la tubería, ya que es elástica.

El golpe de ariete se reduce conforme aumenta el tiempo de cierre de la válvula.

La velocidad con la que avanza la onda de sobrepresión se calcula con la fórmula de

Allieve.

√

La onda de sobrepresión avanza a una celeridad s, que depende del diámetro D, del espesor

e y de la constante k que depende del tipo de tubería tal como se muestra en la tabla 1.7.1.

Material de la tubería K

Acero 0,5

Hormigón 5,0

Fibrocemento 5,5 (5-6)

Fundición 1,0

Poliéster 6,6

PVC 33,3 (50-60)

Tabla 1.7.1: Constante k del material de la tubería




43

Cuando la onda de sobrepresión llega a la cámara de carga, actúa apareciendo una

onda de depresión que impulsa el agua desde la válvula hacia la cámara de carga. En estas

circunstancias puede llegar a hacerse el vacío de la tubería, produciendo la situación más

peligrosa. Estas oscilaciones de sobrepresión y depresión se repiten hasta que el

rozamiento del agua las amortigua definitivamente.

El tiempo que tarda la onda en recorrer la ida y vuelta a la válvula se obtiene:

L: longitud de la tubería

Para saber si se trata de una tubería larga (cierre rápido) o de una tubería corta (cierre

lento), se debe calcular la longitud crítica, que representa la longitud de un tramo de

tubería que tiene como presiones extremas 0 y la presión máxima. Su valor se determina

con la siguiente ecuación:

Si se trata de una tubería corta y cierre lento, por lo tanto se usará la

ecuación 19 para el cálculo de la sobrepresión.

Si se trata de una tubería larga y cierre rápido, por lo tanto se usará la

ecuación 20 para el cálculo de la sobrepresión.

Mientras que la onda de sobrepresión avanza aguas arriba, una pequeña cantidad de

agua sigue entrando en la tubería.




44

Para calcular el valor de la sobrepresión en la tubería corta usamos la fórmula de

Micheaud.

Siendo la sobrepresión debida al golpe de ariete ΔH (m.c.a.), densidad del agua ρ (kg/m³),

la longitud de la tubería L (m), velocidad de régimen del agua v (m/s) y tiempo de cierre de

la válvula (s).

Para calcular el valor de la sobrepresión en la tubería larga usamos la fórmula de Allievi.

Para evitar el golpe de ariete se plantean multitud de soluciones como desviar el

agua mediante el uso de diferentes tipos de válvulas o mecanismos y realizar el cierre de la

válvula lentamente.

1.8. Automatización de la minicentral hidroeléctrica

Los objetivos que persigue la automatización de la central son: disminuir los gastos

de mantenimiento y operación, incrementar la seguridad de los equipos y optimizar el

aprovechamiento energético de la instalación.

El nivel de automatización depende de factores tales como la ubicación de la

central, tipo de central, presupuesto y posibilidad de regulación.




45

La automatización de esta central se va a realizar mediante un controlador lógico

programable (PLC), que es un sistema computarizado programado para el control

automatizado de la central.

Dicho sistema posee cualidades como la flexibilidad, capacidad de procesamiento y

adaptación a cualquier tipo de necesidad.

Las operaciones básicas del PLC son:

Realización de la lectura de las señales mediante el uso de la interfaz de entradas.

Procesado del programa a través del cual se obtienen las señales de control.

Realizar la escritura de señales mediante el uso de la interfaz de salidas.

El controlador lógico programable está compuesto por la fuente de alimentación,

CPU, módulos de entradas, módulos de salidas y módulos de comunicación. Además de

otros componentes tales como elementos de comunicación, pantallas táctiles y otros

periféricos, dependiendo de la aplicación.

Para la automatización de la minicentral se ha usado un PLC de la marca Siemens,

modelo S7 300 y tipo de CPU 314.

1.8.1. Programación del PLC

La programación utilizada se basa en las distintas secuencias y operaciones que

son necesarias para el control de la minicentral. Se ha usado el lenguaje de programación

KOP (esquema de contactos), el cual se basa en los esquemas de circuitos, tales como

contactos normalmente abiertos o normalmente cerrados, que son agrupados en segmentos.

La agrupación de uno o varios segmentos constituye el área de instrucciones de un bloque

lógico.

En la programación del sistema de control de la minicentral hidráulica de la

Purísima Concepción se ha usado un bloque lógico denominado “control de la minicentral

hidráulica” el cual está compuesto por distintos segmentos, en los que he programado las

distintas acciones necesarias para el control de la minicentral, tales como puesta en




46

marcha, funcionamiento manual o automático, parada normal de la central o de

emergencia, etc. Además he creado funciones para el tratamiento de las señales

analógicas. Todo lo comentado anteriormente va a ser explicado paso a paso a

continuación.

1.8.1.1. Funcionamiento manual o automático de la central

En estos dos segmentos se han programado las opciones de funcionamiento manual

o automático. Además solo se permite la selección de una de las opciones en el

funcionamiento, que se podrá cambiar después de la parada de dicho sistema.

El funcionamiento automático como su propio nombre indica realiza

automáticamente las distintas secuencias para el control de la central.

El funcionamiento manual o paso a paso necesita que un operario vaya activando

las distintas secuencias mediante el display de la pantalla táctil donde se encuentra ubicado

el scada.

Deben de activarse mediante el pulsado en el display del pulsador automático o

manual. En los dos segmentos aparecen dos contactos cerrados que son usados para

realizar la parada de la central, se puede realizar desde el display de la pantalla activando el

pulsador “paro” o pulsando un pulsador externo.

En estos dos segmentos se encuentran las funciones principales puesto que a partir

de ellas se realiza la puesta en funcionamiento de los demás elementos de la instalación.




47

Figura 1.8.1.1.1: Funcionamiento manual y automático de la central.

1.8.1.2. Puesta en marcha de la central

En este segmento se ha programado la puesta en marcha de la central, la

cual se puede realizar mediante un pulsador externo o por el display de la pantalla.

Para su puesta en marcha debe de estar activado el funcionamiento automático o el

manual, pero si está en funcionamiento manual además se debe activar en el display el

botón “activar la central”. Para que la central se ponga en marcha por la instalación debe

de circular el caudal equipamiento (desde 0,34 a 2 m³/s), si por dicha instalación circula un

caudal inferior o superior al de equipamiento la central no se pondrá en marcha.

Figura 1.8.1.2.1: Puesta en marcha de la central




48

1.8.1.3. Central fuera de servicio

Estos dos segmentos se han programado para indicar que el grupo y la central se

encuentran fuera de servicio. Para de este modo diferenciar si está en funcionamiento o

fuera de servicio y así realizar las acciones correspondientes en cada momento.

Figura 1.8.1.3.1: Central fuera de servicio y etapa 0 de grafcet

1.8.1.4. Puesta en marcha del grupo y elementos auxiliares

En este segmento se ha programado la puesta en marcha del grupo y los elementos

auxiliares, para realizar esta acción primero debe de estar la central en funcionamiento,

posteriormente debe de estar activado el funcionamiento automático o manual, si está

activado el funcionamiento manual se deberá activar el pulsador del display “ activar grupo

y elementos auxiliares”.

Cuando todas esta acciones se hayan realizado se producirá la conexión de todos

los elementos que se muestran en la figura 1.8.1.4.1.




49

Figura 1.8.1.4.1: Puesta en marcha del grupo y elementos auxiliares

Algunos de estos elementos funcionaran siempre y cuando no se produzca ningún

fallo en el transformador de potencia (un fallo en el transformador activara la entrada

%I20.5).

1.8.1.5. Condiciones para activar circuitos de regulación y refrigeración

Este segmento es uno de los más importantes debido a que en él se deben de

cumplir muchas condiciones para poder proceder a la conexión de los circuitos de

regulación y refrigeración. La mayoría de los contactos de este segmento se activan al

tratar las señales analógicas de entrada, estas señales son analizadas mediante el uso de

distintas funciones que escalan dichas señales, para así obtener valores de tensión,

intensidad, temperatura, niveles de aceite, presiones, etc. Además cuando las medidas

anteriormente nombradas varían se activan lo distintos contactos usados en la

programación del bloque lógico.




50

Figura 1.8.1.5.1: Condiciones iniciales necesarias para la puesta en marcha de los circuitos de regulación y

refrigeración.

1.8.1.6. Apertura de la válvula de mariposa y compuertas de entrada

En este segmento tal y como en el anteriores la central debe estar en

funcionamiento, posteriormente debe de estar activado el funcionamiento automático o

manual, si está activado el funcionamiento manual se deberá activar el pulsador del

display “apertura de la válvula de mariposa”. Por último se deben cumplir las condiciones

posteriores que activaran la apertura de las compuertas y válvula de mariposa. Si por

alguna circunstancia se produce una parada de emergencia se producirá el cierre de las

compuertas y la válvula de mariposa.




51

Figura 1.8.1.6.1: Apertura de la válvula de mariposa y compuertas de entrada

1.8.1.7. Comprobación de circulación de agua por la instalación de la

central

Se realiza la programación para cerciorarse de que circula agua por toda la

instalación de la forma adecuada, puesto que gracias a ella es posible el funcionamiento de

la central y la refrigeración de algunos elementos.




52

Figura 1.8.1.7.1: Circulación de agua por la central.

1.8.1.8. Puesta en marcha del sincronoscopio

Se realiza la programación necesaria para proceder a la conexión del

sincronoscopio que se encarga de sincronizar la red eléctrica con la central, dicha acción es

de gran importancia porque iguala los ángulos eléctricos de ambos elementos para

proceder al posterior acoplamiento del alternador a la red.

Si se produjera algún fallo en el transformador de potencia o una parada de

emergencia se procedería a la desconexión del sincronoscopio.

Figura 1.8.1.8.1: Puesta en marcha del sincronoscopio

1.8.1.9. Sincronización del generador con la red




53

En este segmento se ha programado la sincronización del generador con la red,

según lo explicado en el apartado anterior. La sincronización se realizara siempre y

cuando no se produzca un fallo en el transformador de potencia o una parada de

emergencia.

Figura 1.8.1.9.1: Sincronización del generador con la red.

1.8.1.10. Acoplamiento del grupo a la red

En dicho segmento se procederá al acoplamiento del alternador a la red, pero esto

solo se podrá realizar cuando el alternador este sincronizado con la red. Además si se

produce un fallo en el transformador de potencia o se produce una parada de emergencia se

producirá el desacoplo del alternador a la red mediante el cierre del interruptor de grupo.

Figura 1.8.1.10.1: Acoplamiento del grupo a la red




54

1.8.1.11. Parada de emergencia de la central

Se ha programado para que cuando se produce un paro por emergencia se

desactiven o se produzca la apertura de distintos elementos de la central. Una vez

solucionado el problema por el cual se ha activado el paro de emergencia se pulsara el

pulsador del display “rearme 1” que reactivará la central.

Figura 1.8.1.11.1: Parada de emergencia de la central

1.8.1.12. Fallo en el transformador de potencia

Se ha creado la programación necesaria para cuando se produce un fallo en el

transformador de potencia. Cuando esto se produce se realiza la apertura del interruptor de

grupo y del interruptor del transformador de potencia, además de los seccionadores 1 y 2.

Tal como se indica en la figura 1.8.1.12.1, cuando se haya reparado el transformador de

potencia se procederá al rearme para lo cual será necesario activar el pulsador del display

de la pantalla “rearme 2”. Que volverá a poner la central en correcto funcionamiento. Esta

acción se realiza de este modo puesto que un fallo en el transformador puede producir

problemas tanto a la red como a la central, por lo tanto es necesario aislarlo.




55

Figura 1.8.1.12: Fallo en el transformador de potencia

1.8.1.13. Llamada de las funciones

Para proceder a la llamada de una función desde el bloque lógico se realizará

conectando la función tal como se muestra en la figura 1.8.1.12.

Figura 1.8.1.13.1: Llamada de la función que analiza el caudal de agua de la central

1.8.1.14. Ejemplo de funciones usadas

Las funciones que he usado en la programación del sistema de control de la

minicentral han sido para analizar los distintos datos procedentes de las entradas

analógicas. Para ello he realizado el escalado de las señales con una instrucción denomina

“scale” tal y como se muestra en la figura 1.8.1.14.1.




56

También he usado comparadores para activar las distintas marcas (unidades de

memoria interna) que pueden indicar por ejemplo que el caudal es bajo, correcto o de

equipamiento y alto. Dependiendo de los valores de las distintas magnitudes analizadas

con estas funciones.

Figura 1.8.1.14.1: Función para el análisis del caudal de agua que circula por la instalación

Además de la función anterior también he creado otras como por ejemplo la que

indica la posición del rodete, con la que he programado las posibles posiciones de este, tal

y como se muestra en la figura 1.8.1.14.2. En esta función he usado las instrucciones

“MOVE” y “MUL”. La primera copia el valor del contenido del operando de la entrada IN

al operando de la salida OUT1. La segunda es la instrucción "Multiplicar" que permite

multiplicar el valor de la entrada IN1 por el valor de la entrada IN2 y consultar el producto




57

en la salida OUT (OUT:= IN1*IN2). Pueden indicarse como máximo 2 entradas. De este

modo se realiza la apertura del rodete según las circunstancias de la central.

Figura 1.8.1.14.2: Apertura del rodete




58

1.8.2. Código de programación del PLC

En este apartado se muestra todas las variables usadas en cada uno de los

segmentos de la programación del PLC, definiendo la función de cada una de ellas,

además de mostrar detalladamente los segmentos del bloque de programación principal y

las funciones auxiliares usadas para analizar las distintas magnitudes usadas para realizar el

control de la minicentral.

1.8.2.1. Código de programación del bloque principal




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1.8.2.2. Código de programación de las funciones auxiliares




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1.8.3. Diseño del sistema de control mediante SCADA

El control de procesos SCADA se define como la adquisición de datos y

supervisión de control. Es un software realizado para el control de la minicentral

proporcionando la comunicación con el PLC y demás dispositivos de campo. Controlando

la minicentral desde la pantalla del ordenador, en la cual se muestra toda la información

necesaria.

Este tipo de software facilita el control de la central a través de imágenes que

muestran los distintos componentes y muestran su funcionamiento de una forma más

sencilla. Lo que ayuda a la fácil comprensión de la instalación por los operarios que

realizaran labores de mantenimiento o contralen el funcionamiento de esta.

El SCADA para realizar el control de la minicentral está compuesto por ocho

imágenes, que son las siguientes:

Menú principal

Secuencia

Grupo

Grupo oleo

Unifilar

Tensiones

Temperaturas

Alarmas

A continuación se procederá a describir la función de cada imagen y sus componentes.

1.8.3.1. Menú principal

Esta pantalla de SCADA se ha usado como menú principal, la cual está compuesta

por dos barras de tareas una superior y otra inferior, en la superior se indica el nombre de

la minicentral, la fecha, potencia generada, tensión generada y caudal que circula por la




96

instalación. En la inferior se han dispuesto ocho pulsadores que nos permiten acceder a

cada una de las pantallas, mediante la activación del botón de la pantalla deseada. Las dos

barras nombradas anteriormente se encuentran en todas y cada una las pantallas del

SCADA.

Además cuenta con la imagen de azud, toma de agua y escala de peces de una

minicentral de características similares.

Figura 1.8.3.1.1: Menú principal

1.8.3.2. Secuencia

Es la pantalla del SCADA más importante puesto que a través de ella se realiza el

control de la minicentral y como se muestra en la figura 1.8.3.2.1.

En la primera sección se ha realizado un grafcet que es un diagrama que representa

los procesos intermedios para la puesta en funcionamiento del grupo, para pasar de una

etapa a la siguiente se deben de cumplir las condiciones que se encuentran entre ellas. Cada

uno de estos procesos intermedios es representado por una etapa.

En la segunda sección se han representado las condiciones iniciales necesarias para

la puesta en marcha de los circuitos de refrigeración y regulación. Dichas condiciones




97

disponen de un pequeño piloto que se pone de un color u otro dependiendo de si están

activada o no.

La tercera sección está dedicada al funcionamiento manual de la central el cual está

compuesto por siete pulsadores que activan las distintas etapas del control de la central.

La cuarta sección se compone de pulsadores para realizar la puesta en marcha,

paro, opción manual o automática de la central y rearmes de esta. Además disponen de

pilotos que indican las opciones indicadas.

Figura 1.8.3.2.1: Secuencia

1.8.3.3. Grupo

Esta pantalla del SCADA es usada para visualizar las diferentes magnitudes del

grupo tales como los datos del generador (potencia, tensión, intensidad, etc.), conexión de

la ventilación del generador, apertura del distribuidor y rodete, estado de la válvula de

mariposa (abierta, cerrada) y estado del generador (sin acoplar y acoplado). Como se

muestra en la figura 1.8.3.3.1.




98

Figura1.8.3.3.1: Grupo

1.8.3.4. Grupo oleohidráulico

En esta pantalla de SCADA se controla el grupo oleo compuesto por válvulas,

servomotores, etc. Además de supervisar las temperaturas, presiones, niveles de los

distintos elementos. Tal como se muestra en la figura 1.8.3.4.1.

Figura 1.8.3.4.1: Grupo oleohidráulico




99

1.8.3.5. Unifilar

Esta pantalla de SCADA está formada por el esquema unifilar de la central donde

se muestra los interruptores, seccionadores y generador de la central, indicando el estado

en el que se encuentra cada uno de ellos. Según se muestra en la figura 1.8.3.5.1.

Figura 1.8.3.5.1: Unifilar

1.8.3.6. Tensiones

En esta pantalla de SCADA se muestran todas las tensiones de los distintos

elementos de la central como son las del generador, barras, red, sistema auxiliar del grupo

de c.a. y de las baterías. Además de disponer de unos pilotos que indican que las tensiones

de los distintos elementos son correctas.




100

Figura 1.8.3.6.1: Tensiones

1.8.3.7. Temperaturas

En esta pantalla de SCADA se muestran las temperaturas de distintos elementos de

la central como las de las fases, los cojinetes, el estator, también se muestra si es incorrecto

el nivel de aceite en los cojinetes y si hay circulación de agua por la instalación tanto para

refrigeración como para el funcionamiento de la central.

Figura 1.8.3.7.1: Temperaturas




101

1.8.4. Código de programación del SCADA

En este apartado se van a mostrar algunas de las instrucciones necesarias para

programar el scada, también se muestra como programar algunos de los elementos que

componen cada imagen del scada, cada elemento tendrá asignada una variable que

realizara una acción u otra dependiendo de su configuración. Muchos de estos elementos

irán provistos de animaciones como por ejemplo el cambio de color dependiendo de si la

variable esta activada o no. También algunos de estos elementos muestran los valores de

distintas magnitudes. Todo lo realizado se muestra a continuación de forma muy detallada.

1.8.4.1. Código de la imagen del Grupo

La imagen está compuesta por un gran número de elementos y en este caso se va a

mostrar como configurar varios rectángulos que componen esta imagen. La configuración

que se muestra a continuación es la usada para modificar el tamaño, color y parpadeo de




102

estos elementos. Esto se realizara seleccionando sobre dicho elemento con el botón

derecho del ratón y seleccionando la opción de propiedades, donde tendremos acceso a

estos parámetros y elegiremos la opción más adecuada.

1.8.4.2. Código de la imagen del Grupo Oleo




103


mostrar como configurar los textos que componen esta imagen. La configuración que se

muestra a continuación es la usada para modificar el tamaño, color, tipo de fuente, color de

fondo, apariencia del borde y parpadeo de estos elementos. Esto se realizará seleccionando

sobre dicho elemento con el botón derecho del ratón y seleccionando la opción de

propiedades, donde tendremos acceso a estos parámetros y elegiremos la opción más

adecuada.




104

1.8.4.3. Código de la imagen del Menú principal




105


mostrar como configurar los botones que componen esta imagen. La configuración que se

muestra a continuación es la usada para modificar el tamaño, color, el texto que incorporan

y parpadeo de estos. Esto se realizara seleccionando sobre dicho elemento con el botón

derecho del ratón y seleccionando la opción de propiedades, donde tendremos acceso a

estos parámetros y elegiremos la opción más adecuada.




106

1.8.4.4. Código de la imagen de Secuencia


mostrar como configurar de las elipses que componen esta imagen. La configuración que

se muestra a continuación es la usada para modificar el tamaño, color, parpadeo de estos,

es decir la apariencia de estos elementos. Esto se realizara seleccionando sobre dicho

elemento con el botón derecho del ratón y seleccionando la opción de propiedades, donde

tendremos acceso a estos parámetros y elegiremos la opción más adecuada.




107

1.8.4.5. Código de la imagen de Temperaturas




108

La imagen está compuesta por un gran número de elementos y en este caso se va a mostrar

como configurar los gráficos componen esta imagen. La configuración que se muestra a

continuación es la usada para modificar el tamaño y posición estos. Esto se realizara

seleccionando sobre dicho elemento con el botón derecho del ratón y seleccionando la

opción de propiedades, donde tendremos acceso a estos parámetros y elegiremos la opción

más adecuada.




109

1.8.4.6. Código de la imagen de Tensiones


mostrar como configurar el campo E/S en el cual se muestran los valores de algunas

magnitudes que componen esta imagen. La configuración que se muestra a continuación es

la usada para modificar el tamaño, color, posición y tipo de fuente. Esto se realizara

seleccionando sobre dicho elemento con el botón derecho del ratón y seleccionando la

opción de propiedades, donde tendremos acceso a estos parámetros y elegiremos la opción

más adecuada.




110

1.8.4.7. Código de la imagen de Unifilar




111

La imagen está compuesta por un gran número de elementos y en este caso se va a mostrar

como configurar la línea de campo que compone esta imagen. La configuración que se

muestra a continuación es la usada para modificar el tamaño, color y posición de estos.

Esto se realizara seleccionando sobre dicho elemento con el botón derecho del ratón y

seleccionando la opción de propiedades, donde tendremos acceso a estos parámetros y

elegiremos la opción más adecuada.

1.9. Bibliografía

Las referencias bibliográficas utilizadas para realizar el desarrollo teórico del

presente proyecto y páginas web para consultar catálogos de fabricantes y distinta

documentación técnica de los distintos componentes eléctricos e hidráulicos utilizados en

la central son las siguientes:




112

ADRIANA CASTRO, 2016. Minicentrales hidroeléctricas. Disponible en:

http://dl.idae.es/Publicaciones/10374_Minicentrales_hidroelectricas_A2006.pdf.

Alternadores - Todos los fabricantes industriales - Vídeos. Disponible en:

http://www.directindustry.es/fabricante-industrial/alternador-63459.html.

Asíncronos - Alconza. Disponible en: http://www.alconza.com/es/generadores/asincronos.

Base de datos Patrimonio Inmueble de Andalucía. Disponible en:

http://www.iaph.es/patrimonio-inmueble-andalucia/resumen.do?id=i20406.

Canalizaciones | molecor. Disponible en: http://www.molecor.com/es/canalizaciones.

Central Hidroeléctrica Purísima Concepción - Wikimapia. Disponible en:

http://wikimapia.org/31593401/Central-Hidroel%C3%A9ctrica-Pur%C3%ADsima-

Concepci%C3%B3n.

CLAUDIO MATAIX, 1986. Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. Segunda

edición. Madrid: Ediciones el Castillo.

Controladores SIMATIC - Industria - Siemens. Disponible en:

https://w5.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/Pages/simati

c.aspx.

DANIEL MUGUERZA, 2016. Micro Centrales Hidroeléctricas. Disponible en:

http://sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2014-05-30_04-34-30103746.pdf.

Demarcación Hidrográfica del Guadalquivir. CHG. Disponible en:

http://www.chguadalquivir.es/demarcacion-hidrografica-guadalquivir.

Estaciones de aforo: Datos de estación foronómica. Disponible en: http://ceh-

flumen64.cedex.es/anuarioaforos/afo/estaf-datos.asp.

FEDERICO COZ [ET. AL.]. Manual de mini y micro centrales hidráulicas: una guía para

el desarrollo de proyectos (primera parte). Disponible en:




113

http://www.solucionespracticas.org.pe/manual-de-mini-y-micro-centrales-

hidraulicas-una-guia-para-el-desarrollo-de-proyectos-primera-parte.

FRANCIS ARMAND (ADEME), ANTÓN, SCHLEISS (EPFL-LCH), [ET. AL.]. Guía

para el desarrollo de una pequeña central hidroeléctrica. Disponible en:

http://www.esha.be/fileadmin/esha_files/documents/publications/GUIDES/GUIDE

_SHP/GUIDE_SHP_ES_01.pdf.

FRANCISCO JAVIER DOMÍNGUEZ S., 1999. Hidráulica. Santiago de Chile:

Universitaria.

IMESA. Disponible en: http://www.imesa.es/energias-renovables.html.

INGENIERÍA, ESTUDIOS Y PROYECTOS NIP, S.A., ENTE VASCO DE LA

ENERGÍA (EVE) y DIVISIÓN DE INVESTIGACIÓN Y RECURSOS.

Minihidráulica en el País Vasco. S.l.: Ente Vasco de la Energía (EVE) Disponible

en: http://www.eve.eus/CMSPages/GetFile.aspx?guid=811f3886-0ab2-4a01-ad2b-

04cafa707466.

JESÚS FRAILE MORA. Máquinas Eléctricas (5ta Edición). Disponible en:

https://es.scribd.com/doc/221612221/Maquinas-Electricas-Jesus-Fraile-Mora-5ta-

Edicion.

JOSÉ AGÜERA SORIANO, 2002. Mecánica de fluidos incomprensibles y turbomáquinas

hidráulicas. Quinta edición. Madrid: Ciencia 3.

JOSÉ ANTONIO CARTA GONZÁLEZ, ROQUE CALERO PÉREZ, ANTONIO

COLMENAR SANTOS y ANTONIO ALONSO CASTRO GIL, 2009. Centrales

de energías renovables: Generación eléctrica con energías renovables. Madrid:

Pearson Educación.

Libro blanco del agua en España. Disponible en:

http://www.magrama.gob.es/es/agua/temas/planificacion-

hidrologica/sintesis_tcm7-28955.pdf.




114

MARTÍN MAYO RUSTARAZO. Metodología del tratamiento de caudales. Disponible

en: http://oa.upm.es/667/1/07200013.pdf.

Procedimiento para el Cálculo de los Caudales Ecológicos en la Cuenca del Río

Guadalquivir. Disponible en:

http://www.magrama.gob.es/imagenes/en/0904712280042c03_tcm11-28477.pdf.

Real Decreto 355/2013, de 17 de mayo, por el que se aprueba el Plan Hidrológico de la

Demarcación Hidrográfica del Guadalquivir (Vigente hasta el 20 de Enero de

2016). Noticias Jurídicas. Disponible en:

http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/505684-r-d-355-2013-de-17-may-

plan-hidrologico-de-la-demarcacion-hidrografica.html#a12.

ROBERT L. MOTT, 2006. Mecánica de fluidos. Sexta edición. México: Pearson

Educación.

SAIDI_Catalogo_Mariposa.pdf. Disponible en:

http://www.saidi.es/PDF/Corporate/SAIDI_PRODUCTS_CATALOGUE/SAIDI_C

atalogo_Mariposa.pdf.

SEBASTIÁN BARAHONA VALLECILLO. Historia de la minicentral de la Purísima

Concepción. Disponible en: http://www.mengibar.biz/feria-

2005/libroferiapdf/91.pdf.

SELECyDIMENSIONAMIENTOdeTURBINAS.pdf. Disponible en:

http://www.ingenieria.unam.mx/~deptohidraulica/publicaciones/pdf_publicaciones/

SELECyDIMENSIONAMIENTOdeTURBINAS.pdf.

VÍCTOR HUGO DELGADO BERMEO. Guía para el diseño de pequeñas centrales

hidroeléctricas. Disponible en:

http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/4226/1/CD-0880.pdf.




115

2. MEMORIA DE CÁLCULOS

2.1. Determinación del caudal de equipamiento

Los datos que se han tratado van desde el año 2000 hasta el año 2010, dichos datos

se han obtenido de la estación de aforo 5029 situada en el río Guadalbullón, perteneciente a

la confederación hidrográfica del Guadalquivir. Una vez tratados los datos de los distintos

caudales anuales, se ha construido la curva de caudales clasificados a lo largo de este

periodo (2000-2010), clasificado en años muy húmedos, húmedos, normales o medios,

secos y muy secos como se observa en la figura 2.1.1.

Figura 2.1.1: Curva de caudales clasificados del periodo de los años hidrológicos de 2000 al 2010.

De esta forma se ha determinado que el año de referencia (2008-09) a partir del

que se ha creado la tabla de caudales medios que se exponen en la tabla 2.1.1. De la cual se

obtienen los valores de la curva de caudales clasificados que se muestra en la tabla 2.1.2,

que se ha utilizado para la construcción de las figuras 2.1.2 y 2.1.3.




116

Mes Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep

Caudal medio m³/s 0,90 1,80 2,50 2,70 7,30 5,40 3,80 1,70 1,40 0,10 0,10 1,70

Tabla 2.1.1: Caudales medios durante los meses del año hidrológico 2008-09

Caudal m³/s Días acumulados

Q=0 0

0<Q<1 96

1<Q<2 60

2<Q<3 63

3<Q<4 50

4<Q<5 45

5<Q<9 46

Q>=9 5

Tabla 2.1.2: Tabla de valores de la curva de caudales clasificados.

Figura 2.1.2: Curva de caudales clasificados del año hidrológico 2008/9.

0

5

10

15

20

25

30

0 365

Q (

m³/

s)

Días acumulados




117

En la curva de caudales clasificados se nos muestra la información gráfica del

volumen que existe de agua, volumen vertido de servidumbre y volumen turbinado, el

caudal ecológico y el mínimo técnico.

Figura 2.1.3: Gráfico de la representación de días acumulados que se da un determinado caudal (2008-09).

A continuación se realiza el proceso de cálculo en el que se obtienen los valores de

los distintos caudales:

Para calcular el caudal mínimo técnico usamos la ecuación 21.

: Caudal de equipamiento

: Caudal máximo alcanzado en el año o caudal de crecida.

Caudal mínimo del año o estiaje.

0

20

40

60

80

100

120D

ías

acu

mu

lad

os

Caudal (m³/s)

Q=0

0<Q<1

1<Q<2

2<Q<3

3<Q<4

4<Q<5

Q>=9




118

Caudal de servidumbre que es necesario dejar en el río por su cauce normal. Incluye

el caudal ecológico y necesario para otros usos. Que según la normativa vigente de la

Confederación Hidrográfica del Guadalquivir se fija en valor que se expone con

anterioridad.

Caudal mínimo técnico. Es directamente proporcional al caudal de equipamiento con

un factor de proporcionalidad “k” que depende del tipo de turbina.

k: Constante de proporcionalidad de la turbina mostrada en la tabla 2.1.3.

Tipo de turbina Coeficiente K

Pelton 0,10

Flujo cruzado (Ossberger) 0,15

Kaplan 0,22

Semikaplan 0,35

Francis 0,35

Hélice 0,65

Tabla 2.1.3: Coeficiente K para los distintos tipos de turbina

2.2. Salto disponible

La medida de la altura bruta se ha realizado mediante el uso de un taquímetro,

instrumento que sirve para medir la distancia deseada en base a dos medidas angulares, una

horizontal y otra vertical. Los distintos saltos objeto de este estudio están representados en

la figura 1.5.1.1 y los resultados obtenidos son los siguientes:




119

Salto bruto, es la altura existente entre el punto de la toma de agua del azud y el punto

de descarga del agua turbinada al río.

Salto útil, es el desnivel entre la superficie libre de agua en la cámara de carga y el

nivel de desagüe en la turbina.

Salto neto, es la diferencia entre el salto útil y las pérdidas de carga producidas a lo

largo de todas las conducciones. Representa la máxima energía que se podrá transformar

en trabajo en la turbina.

Pérdidas de carga, son las pérdidas por fricción del agua contra las paredes del canal y

sobre todo en la tubería forzada, al cambiar de dirección el flujo, al pasar a través de una

rejilla o una válvula.

2.3. Pérdidas de carga

Las pérdidas de carga totales las vamos a dividir en dos tramos, uno será el canal de

derivación y otro la tubería forzada. Las pérdidas producidas en la instalación son Hp, que

es igual a la suma de las pérdidas primarias y secundarias totales. A continuación vamos a

calcular las pérdidas de cada tramo.

Tramo del canal de derivación

El canal de derivación al ser abierto está siempre sometido a la misma

presión, la presión atmosférica.

Por tanto la pérdida de carga producida en el canal es debida a las

producidas en las rejillas, así que la ecuación anterior queda del siguiente modo:

Las pérdidas de carga producidas en el canal de derivación son de .

Tramo de la tubería forzada




120

Las pérdidas totales producidas en la tubería se las producidas en la propia

tubería, a la entrada de la tubería y las de la válvula de mariposa.

Las pérdidas de carga producidas en la tubería forzada son de .

Las pérdidas de carga producidas en toda la instalación son:

Las pérdidas de carga totales de la instalación son de .

Por tanto resultara una altura neta

2.3.1. Pérdidas primarias

2.3.1.1. Pérdidas en el canal de derivación

Antes de calcular las perdidas primarias del canal vamos a calcular los demás parámetros

de este.

El radio hidráulico del canal se calcula con la siguiente expresión:

El canal de derivación se construyó en mampostería, el cual posee una rugosidad absoluta.




121

Robert Manning desarrolló una expresión para el cálculo de la velocidad promedio

del flujo, que se expone en la ecuación 23.

n: coeficiente de resistencia de Manning consultado en la tabla 2.1.3.1.1.1.

S: pendiente del canal (adimensional).

Revestimiento del canal Acabado n

Acero liso sin pintar 0,012

Pintado 0,013

Cemento limpio en la superficie 0,011

con mortero 0,013

Madera

cepillada sin tratar 0,012

cepillada creosotada 0,012

planchas con listones 0,015

Hormigón

terminado con lechada 0,015

sin terminar 0,017

Gunitado 0,019

Mampostería

piedra partida cementada 0,025

Piedra partida suelta 0,032

Fondo cemento, lados rip rap 0,030

De tierra recto y uniforme

Limpio, terminado reciente 0,018

Limpio con cierto uso 0,022

Con musgo corto, poca hierba 0,027

Tabla 2.3.1.1.1: Coeficientes de resistencia de Manning para los distintos revestimientos de canales.




122

El valor del número de Reynolds se calcula con la ecuación 24.

= viscosidad cinemática del agua para una temperatura de 20 ºC es de m²/s.

Como > 2.000, nos encontramos en régimen turbulento. Según hechos

experimentales demostrados para canales abiertos.

Para calcular el número de Froude usamos la ecuación 25.

√

√

= se denomina profundidad hidráulica

T= es el ancho de la superficie libre del fluido en la parte superior del canal.

Como el < 1 el flujo es subcrítico.

Por tanto como > 2.000 y < 1 el flujo es subcrítico y turbulento.

En el análisis de flujos en canales abiertos, Q se denomina descarga y se obtiene de la

ecuación 27.




123

(

)

(

)

Por lo tanto el canal de derivación descarga 1,13 m³/s de agua y la cual circula en este a

una velocidad de 1,41 m/s.

Las pérdidas de carga primarias producida en el canal según la ecuación de Manning es:

Hrp1=(n Q P

23

A 53

)

2

L = (0,025 1,13 2,6

23

2 0, 53

)

2

30 = 0,01 m (2 )

Las pérdidas de carga primarias producidas en el canal de derivación son de 0,018 m.

2.3.1.2. Pérdidas en la tubería forzada

El caudal de agua que circulara por la tubería es de 1 m³/s.

El tipo de material de la tubería es PVC tal y como se expone en el apartado

1.5.1.6, el cual posee una rugosidad absoluta de 0,007 mm según la ficha técnica que ha

facilitado el fabricante.

La velocidad del agua en la tubería es:

El valor del número de Reynolds se calcula con la ecuación 30.

(30)




124

= viscosidad cinemática del agua para una temperatura de 20 ºC es de m²/s.

Como el número de Reynolds es 2.519.801,98 > 2.300, nos encontramos en régimen

turbulento.

Usamos la ecuación de Colebrook-White (3) para calcular el coeficiente de

fricción mediante iteración, en función de la rugosidad (ε), el diámetro (D) y el número de

Reynolds (Re).

Una vez obtenidos estos valores comenzamos a iterar con el valor de λ=0,0110.

Después de realizar cinco iteraciones llegamos al valor de λ=0,0105.

Ya podemos proceder al cálculo de las pérdidas primarias de la tubería usando la

ecuación 3.

Las pérdidas primarias producidas en la tubería forzada son de

2.3.2. Pérdidas secundarias

2.3.2.1. Pérdidas en la rejilla de la toma de agua

Para calcular dichas pérdidas se ha usado la ecuación 6.

(

)




125

Las pérdidas producidas en la rejilla de la toma de agua son de

2.3.2.2. Pérdidas en la rejilla de la cámara de carga

Para calcular dichas pérdidas se ha usado la ecuación 6.

(

)

Las pérdidas producidas en la rejilla de la cámara de carga son de

2.3.2.3. Pérdidas a la salida de la cámara de carga

El agua al pasar de la cámara de carga a la tubería forzada genera turbulencia y

pérdida de carga, que dependerá de lo brusca que sea la salida. En este caso se ha diseñado

una salida suave.

La ecuación para su cálculo es la siguiente:

: Coeficiente de salida de la cámara de carga.

En la tabla 2.3.2.3.1 se muestra en valor del coeficiente en función del cociente

entre el radio del curvatura a la salida de la cámara de carga (r) y el diámetro de la tubería

(D) como se indica en la figura 2.3.2.3.1.




126

Figura 2.3.2.3.1: Parámetros D y r.

r/D 0 0,02 0,04 0,08 0,12 0,16 >0,2

0,50 0,37 0,26 0,15 0,09 0,06 0,03

Tabla 2.3.2.3.1: Valores de

Se tiene un valor de r de 0,2 m y un diámetro de 0,8 m, el cociente nos da 0,25, por

lo que se toma un valor de

El valor de la pérdida a la salida de la cámara de carga es de

2.3.2.4. Pérdidas en la válvula de mariposa

Las pérdidas producidas en la válvula de mariposa cuando está totalmente abierta se

determinan aplicando la ecuación 8.

Las pérdidas producidas en la válvula de mariposa son de




127

2.4. Cálculo de la tubería forzada

2.4.1. Diámetro de la tubería forzada

Para calcular el diámetro de la tubería podemos usar las siguientes formulas:

√ √

.

El diámetro normalizado seleccionado para la tubería es de 0,5 m.

2.4.2. Espesor de la tubería forzada

El espesor necesario para contrarrestar la presión de hundimiento se puede calcular

usando la fórmula de Rudolf Mayer.

√

√

e : espesor de la tubería

d : diámetro de la tubería

ε : coeficiente de seguridad, que para tuberías instaladas al aire es ε=4




128

E: módulo de elasticidad del material de la tubería, para PVC-0 500 es E=40.788,65

kg/cm²

P: presión específica exterior actuando sobre la proyección plana de la tubería P=1,036

kg/cm²

Según la normativa consultada el espesor mínimo para una tubería de hasta 0,8 m

es de 0,005 m, por lo que la tubería seleccionada cumple este requisito debido a que tiene

un espesor de 0,0137 m.

2.5. Cálculo del golpe de ariete

La velocidad con la que avanza la onda de sobrepresión se calcula con la ecuación 16.

√

La onda de sobrepresión avanza a una velocidad de 278,5 m/s.

El tiempo que tarda la onda en recorrer la ida y vuelta a la válvula se calcula con la

ecuación 17:

El efecto del golpe de ariete se puede despreciar solamente cuando el tiempo crítico

es una décima parte del tiempo de cierre de la válvula. Como el tiempo que tarda la onda

en su recorrido es menor de 2 segundos, se desprecia golpe de ariete, por tanto no es

necesario tener en cuenta esta sobrepresión en la instalación.




129

2.6. Determinación del tipo de turbina hidráulica y sus dimensiones

Para determinar las características de la turbina hidráulica que se va a utilizar en

dicho aprovechamiento se van a seguirlos siguientes pasos:

1. Determinar el caudal de equipamiento (realizado en el apartado 2.1.).

2. Medir el salto bruto y calcular el salto neto (realizado en el apartado 2.2.).

3. Utilizando la figura 2.6.1, identificar el tipo de turbina adecuado para la altura neta

y el caudal de equipamiento previamente estimados.




130

Figura 2.6.1: Tipo de turbina en función del salto neto y el caudal de equipamiento.

Observando la figura 2.6.1 en la cual se ha indicado con un punto donde

coincide la altura neta y el caudal, podemos concluir que la turbina hidráulica

adecuada para este aprovechamiento es la turbina Kaplan.

4. Calculo de las potencias hidráulica y mecánica de la central.

Donde es la altura neta [m], Q es el caudal nominal o de equipamiento

[m³/s] y es el rendimiento de la turbina que es aproximadamente el 85%.

La potencia nominal de la central será de 150 kW, por lo que al ser una

potencia tan reducida no se justifica la instalación de más de una turbina.

5. Cálculo de la velocidad de giro de la turbina.

La velocidad de giro del eje de una turbina depende de la velocidad de giro

a la que se quiere que rote el eje del generador, ya que primero se debe recurrir a

los fabricantes para en base de la disponibilidad del grupo seleccionar la velocidad

de giro.

Debido que el acoplamiento directo es más eficiente se consideran como

base las velocidades síncronas a que debe girar el generador para obtener una

frecuencia de 50 Hz según el número de pares de polos. Para su cálculo usamos la

ecuación 1.




131

6. Cálculo de la velocidad específica de la turbina.

√

√

La velocidad específica de la turbina es de 496 r.p.m.

7. Cálculo de las dimensiones del rodete.

Para determinar las dimensiones principales del rodete, primero se calcula el

coeficiente de velocidad periférica Φ.

El diámetro de salida del rodete se puede calcular con la siguiente expresión:

√

Las otras dimensiones del rodete mostradas en la figura 2.6.2, se

calculan mediante un proceso iterativo en el cual se tiene en cuenta el diámetro máximo y

la velocidad específica. A continuación se muestran las expresiones para determinar las

distintas dimensiones del rodete:




132

Figura 2.6.2: Dimensiones de la turbina Kaplan.

8. Cálculo de las dimensiones de la cámara en espiral o caracol.

Los datos disponibles muestran que en el rango de velocidad específica de

aproximadamente, se pueden utilizar carcasas de acero. Este

rango de velocidad específica corresponde rigurosamente a cargas de diseño entre

15 y 35 m.

Las principales dimensiones de la carcasa se indican en la figura 2.6.3, se

calculan mediante un proceso iterativo en el cual se tiene en cuenta el diámetro

máximo y la velocidad específica.




133

Figura 2.6.3: Dimensiones de la cámara en espiral o caracol de la turbina.

A continuación se muestran las expresiones para determinar las distintas

dimensiones de la cámara en espiral de la turbina:




134

9. Cálculo de las dimensiones del tubo de aspiración.

En la figura 2.6.4 se muestran las dimensiones más importantes del tubo de

aspiración y se calculan mediante un método iterativo en el cual se tiene en cuenta

el diámetro máximo y la velocidad específica. Las expresiones para calcular las

distintas dimensiones del tubo de aspiración son las siguientes:




135

Figura 2.6.4: Dimensiones del tubo de aspiración.

10. Cálculo del número de álabes del rodete.

Existe una relación entre el número óptimo de álabes y la velocidad

específica tal y como se expone en la tabla 2.6.2. Para valores de velocidad

específica bajos, se tienen alturas mayores, por lo que se obtiene mayor energía por

unidad de volumen de agua.

Z

400 – 500 7 – 8

500 – 600 6

600 – 750 5

750 – 900 4

> 900 3

Tabla 2.6.2: Relación entre la velocidad específica y el número de álabes.

Al tener una velocidad específica de 496 r.p.m. se ha elegido la instalación

de 8 álabes en el rodete, puesto que la velocidad es muy próxima a 500 r.p.m.




136

2.7. Cálculo de cavitación

Efecto producido cuando la presión sobre un líquido en movimiento, desciende por

debajo de su presión de vaporización, este se evapora provocando burbujas, que al ser

arrastrado a zonas de mayor presión, donde se produce la implosión de las burbujas. La

formación de las burbujas y su posterior implosión, se denomina cavitación. La implosión

de dichas burbujas produce impulsos de presión muy elevados y al producirse

repetidamente provoca la corrosión de distintos elementos. Primero aparecen picaduras que

pueden degenerar en grietas con arrancamiento de metal.

La cavitación se caracteriza por el coeficiente σ de Thoma, que según De Servi y

Lugaresi, que se basaban en ensayos de laboratorio con modelos reducidos de turbinas y

estudios estadísticos, establecieron para la turbina Kaplan la siguiente correlación entre σ y

velocidad específica:

Para evitar la cavitación la turbina debe instalarse a una altura al menos igual a

definida en la ecuación 65:

: Velocidad especifica

: Presión atmosférica

: Presión del vapor de agua




137

ρ: Densidad específica del agua

g: Aceleración de la gravedad

v: Velocidad media de salida

: Altura del salto neto

: Altura de succión

Al ser el valor de negativo significa que el rotor de la turbina estará situado bajo

el nivel del agua en el canal de retorno, lo que exigirá una excavación para la instalación de

la turbina.

2.8. Cálculo de las características del generador

El generador seleccionado para este aprovechamiento es el asíncrono, debido a que

no es necesario utilizar una excitatriz, lo que simplifica el equipo y facilita el arranque.

Además de poderse utilizar como corrector del factor de potencia. En este apartado se han

determinado las características principales del generador:

1. Velocidad síncrona.

Debido a que el eje de la turbina se va a acoplar directamente al eje del

generador, los dos giraran a la misma velocidad, para generar la potencia a 50 Hz,

el generador poseerá un número de polos determinado por la siguiente expresión:

2. Potencia en bornes del generador.

Al calcular la potencia que se obtiene a la salida del generador se considera

que el rendimiento de éste es del 95% aproximadamente y como la conexión del eje

del generador y la turbina es directa, la eficiencia de la transmisión es de 1.




138

Para el cálculo de la potencia aparente se utiliza un factor de potencia de

0,9, puesto que la central no requiere inyectar energía reactiva a la red de

distribución. Mediante la siguiente expresión se calcula la potencia aparente:

Para un caudal de 1m³/s el generador aporta una potencia activa de 140 kW

y una potencia aparente de 160 kVA aproximadamente.

3. Elección de la tensión de generación.

Ya que se han definido las potencias del generador en base al caudal de

diseño, se va a decidir la tensión nominal de generación más adecuada, recurriendo

a los valores estándar, se ha elegido la tensión 380 V ya que tiene la ventaja de

poder emplear transformadores de grupo normalizados para distribución y poder

extraer del secundario la potencia necesaria para los servicios auxiliares de la

central.

La intensidad nominal para este voltaje es:

√

√

El generador debe tener las siguientes características:

Trifásico, asíncrono y eje horizontal.

Potencia nominal de 160 kVA.

Velocidad de rotación de 500 r.p.m.

Frecuencia de 50 Hz.

Voltaje nominal de 380 V.

Corriente nominal de 243,1 A.

Factor de potencia es de 0,9.

Tipo de protección IP 23.




139

3. PLANOS

3.1. Plano de situación




140

3.2. Plano del azud y toma de agua




141

3.3. Plano del desarenador y cámara de carga




142

3.4. Plano de la casa de máquinas




143

4. MEDICIONES

4.1. Caminos de acceso

Ítem Cantidad Descripción Unidades

2.4.1.1 150 Realización de los caminos con la retroexcavadora Horas

2.4.1.2 100 Utilización de camiones para retirar el material extraído

al realizar los accesos. Horas

2.4.1.3. 1000 Colocación de zahorra, compactación y extendido para

mejorar el firme de los accesos. m³

4.2. Infraestructura de acumulación y canalización del agua


2.4.2.1 40 Extracción de los sedimentos con la retroexcavadora del

canal, desarenador y cámara de carga. Horas

2.4.2.2 20 Transporte de los sedimentos extraídos utilizando

camiones. Horas

2.4.2.3 245

Reparación de la mampostería del azud, escala de peces,

toma de agua y canal. Realizando el desbroce de hierbas

y limpieza.

m

2.4.2.4 15 Reforzado de la cámara de carga y desarenador usando

forjado y encofrado Unidad

2.4.2.5 2 Compuertas con cabestrante motorizado Unidad

2.4.2.6 1 Rejilla para la toma de agua Unidad

2.4.2.7 1 Rejilla para la cámara de carga Unidad

2.4.2.8 1 Compuerta de apertura manual para retirar los

sedimentos del desarenador Unidad




144

4.3. Edificio de la central o casa de máquinas


2.4.3.1 129,36

Rehabilitación del edificio de la central, realizando nueva

solera de hormigón armado. Instalación de ventanas y

puertas. Construcción de la nueva cubierta inclinada de

teja. Instalación de solera, cimentación para los distintos

elementos, etc. Instalación eléctrica y de saneamiento.

Totalmente finalizada.

m²

2.4.3.2 2 Bancada para la instalación de la turbina y el generador Unidad

2.4.3.3 1 Canal de desagüe de hormigón armado Unidad

2.4.3.4 1 Instalación de alumbrado, antiincendios, etc. Unidad

4.4. Instalación de la tubería a presión


2.4.4.1 180

Instalación de la tubería forzada de PVC (policloruro de

vinilo), de la clase PVC-0 500 PN20 de color blanco.

Con un diámetro de 0,5 m y espesor de 0,0137 m

m

2.4.4.2 173 Preparación del terreno para la instalación de la tubería

usando la retroexcavadora m

2.4.4.3 17 Construcción de las zapatas utilizadas en el anclaje de la

tubería forzada, incluyendo cimentación y hormigonado Unidad

2.4.4.4 17 Bridas de acero para el anclaje de la tubería Unidad

2.4.4.5 17 Montaje de la tubería a presión y pruebas Unidad




145

4.5. Equipo mecánico hidráulico


2.4.5.1 1

Turbina Kaplan de eje horizontal, con un caudal de 1000

l/s y una potencia máxima 150 kW y una velocidad

específica de 496 r.p.m. Control de los alabes mediante

un servomotor hidráulico. En la cual se incluye montaje y

pruebas.

Unidad

2.4.5.2 1

Válvula de mariposa (guarda), con un diámetro de 0,5 m,

accionada mediante un servomotor hidráulico en la cual

se incluye montaje y pruebas.

Unidad

2.4.5.3 1

Grupo de presión hidráulico para la alimentación de los

servomotores, acumuladores, presostatos y tuberías

necesarias. Incluyendo el montaje y pruebas.

Unidad

4.6. Equipos eléctricos


2.4.6.1 1

Alternador trifásico asíncrono de eje horizontal, de 12

polos, con una potencia nominal de 140 kW, =500

r.p.m., factor de potencia de 0,9, voltaje de 380 V y

refrigeración por aire. Incluido el montaje y pruebas.

Unidad

2.4.6.2 2

Transformador trifásico en baño de aceite, con una

potencia aparente de 160 kVA, tensión de 380V/6kV.

Refrigeración natural. Incluye montaje y pruebas.

Unidad

2.4.6.3 1 Cuadro de fuerza completo, realizado en chapa de acero y

cual contendrá todo los elementos necesarios. Unidad

2.4.6.4 1

Cuadro de control, formado por el PLC, fuente de

alimentación, módulos del PLC, relés y demás Unidad




146

elementos. Incluyendo el montaje y pruebas.

2.4.6.5 1 Cuadro de elementos de medida. Incluye montaje y

pruebas Unidad

2.4.6.6 1 Celdas de protección y medida Unidad

5. PRESUPUESTO

5.1. Caminos de acceso

Ítem Cantidad Descripción Unidades Precio

unitario

Importe

(€)

2.5.1.1 150 Realización de los caminos con la

retroexcavadora Horas 55 8.250

2.5.1.2 100

Utilización de camiones para

retirar el material extraído al

realizar los accesos.

Horas 35 3.500

2.5.1.3. 1000

Colocación de zahorra,

compactación y extendido para

mejorar el firme de los accesos.

m³ 16 16.000

5.2. Infraestructura de acumulación y canalización del agua


unitario

Importe

(€)

2.5.2.1 40 Extracción de los sedimentos con la

retroexcavadora del canal, Horas 55 2.200




147

desarenador y cámara de carga.

2.5.2.2 20 Transporte de los sedimentos

extraídos utilizando camiones. Horas 35 700

2.5.2.3 245

Reparación de la mampostería del

azud, escala de peces, toma de agua

y canal. Realizando el desbroce de

hierbas y limpieza.

m 60 14.700

2.5.2.4 15

Reforzado de la cámara de carga y

desarenador usando forjado y

encofrado

Unidad 70 1.050

2.5.2.5 2 Compuertas con cabestrante

motorizado Unidad 800 1.600

2.5.2.6 1 Rejilla para la toma de agua Unidad 350 350

2.5.2.7 1 Rejilla para la cámara de carga Unidad 460 460

2.5.2.8 1

Compuerta de apertura manual para

retirar los sedimentos del

desarenador

Unidad 270 270

5.3. Edificio de la central o casa de máquinas


unitario

Importe

(€)

2.5.3.1 129,36

Rehabilitación del edificio de la

central, realizando nueva solera de

hormigón armado. Instalación de

ventanas y puertas. Construcción

de la nueva cubierta inclinada de

teja. Instalación de solera,

cimentación para los distintos

elementos, etc. Instalación

m² 2.780 359.620,8




148

eléctrica y de saneamiento.

Totalmente finalizada.

2.5.3.2 2 Bancada para la instalación de la

turbina y el generador Unidad 2.500 5.000

2.5.3.3 1 Canal de desagüe de hormigón

armado Unidad 3.000 3.000

2.5.3.4 1 Instalación de alumbrado,

antiincendios, etc. Unidad 4.500 4.500

5.4. Instalación de la tubería a presión


unitario

Importe

(€)

2.5.4.1 180

Instalación de la tubería forzada de

PVC (policloruro de vinilo), de la

clase PVC-0 500 PN20 de color

blanco. Con un diámetro de 0,5 m y

espesor de 0,0137 m

m 289 52.020

2.5.4.2 173

Preparación del terreno para la

instalación de la tubería usando la

retroexcavadora

m 26 4.498

2.5.4.3 17

Construcción de las zapatas

utilizadas en el anclaje de la tubería

forzada, incluyendo cimentación y

hormigonado

Unidad 680 11.560

2.5.4.4 17 Bridas de acero para el anclaje de la

tubería Unidad 236 4.012

2.5.4.5 17 Montaje de la tubería a presión y

pruebas Unidad 137 2.329




149

5.5. Equipo mecánico hidráulico

Ítem Cantid

ad Descripción

Unidade

s

Precio

unitario

Importe

(€)

2.5.5.1 1

Turbina Kaplan de eje horizontal,

con un caudal de 1000 l/s y una

potencia máxima 150 kW y una

velocidad específica de 496 r.p.m.

Control de los alabes mediante un

servomotor hidráulico. En la cual se

incluye montaje y pruebas.

Unidad 78.000 78.000

2.5.5.2 1

Válvula de mariposa (guarda), con

un diámetro de 0,5 m, accionada

mediante un servomotor hidráulico

en la cual se incluye montaje y

pruebas.

Unidad 16.900 16.900

2.5.5.3 1

Grupo de presión hidráulico para la

alimentación de los servomotores,

acumuladores, presostatos y tuberías

necesarias. Incluyendo el montaje y

pruebas.

Unidad 13.956 13.956

5.6. Equipos eléctricos


unitario

Importe

(€)

2.5.6.1 1 Alternador trifásico asíncrono de

eje horizontal, de 12 polos, con Unidad 59.300 59.300




150

una potencia nominal de 140 kW,

=500 r.p.m., factor de potencia

de 0,9, voltaje de 380 V y

refrigeración por aire. Incluido el

montaje y pruebas.

2.5.6.2 2

Transformador trifásico en baño de

aceite, con una potencia aparente

de 160 kVA, tensión de 380V/6kV.

Refrigeración natural. Incluye

montaje y pruebas.

Unidad 35.700 71.400

2.5.6.3 1

Cuadro de fuerza completo,

realizado en chapa de acero y cual

contendrá todo los elementos

necesarios.

Unidad 33.600 33.600

2.5.6.4

1

Cuadro de control, formado por el

PLC, fuente de alimentación,

módulos del PLC, relés y demás

elementos. Incluyendo el montaje y

pruebas.

Unidad 48.000 48.000

2.5.6.5 1 Cuadro de elementos de medida.

Incluye montaje y pruebas Unidad 29.000 29.000

2.5.6.6 1 Celdas de protección y medida Unidad 34.000 34.000




151

5.7. Presupuesto general

Ítem Total (€)

Caminos de acceso 27.750

Infraestructura de acumulación y canalización del agua

21.330

Edificio de la central o casa de máquinas

372.120,8

Instalación de la tubería a presión

74.419

Equipo mecánico hidráulico

208.856

Equipos eléctricos

275.300

Total de obras y equipos 979.775,8

Redacción del proyecto y dirección de obra 16.598

Gastos generales 13% 127.370,8

Beneficio industrial 6% 58.786,5

Presupuesto total (€) 1.182.531,1

Presupuesto total (€) +16% I.V.A. 1.371.736




152

6. PLIEGO DE CONDICIONES

6.1. Ámbito de aplicación y alcance

En este pliego de condiciones y prescripciones técnicas se van a aplicar en las

obras de dicho proyecto, necesarias para realizar la rehabilitación y posterior puesta en

marcha de la antigua minicentral hidroeléctrica de la Purísima Concepción, situada en el

margen izquierdo del río Guadalbullón.

El pliego de condiciones está constituido por las instrucciones, normas, reglas,

especificaciones y recomendaciones que tienen en cuenta las de carácter general, técnicas,

administrativas y económicas, los planos y presupuesto del proyecto. Describiendo de esta

forma los requerimientos técnicos para realizar la interpretación, desarrollo, ejecución,

medición y pago de las unidades de obra que se han proyectado.

6.2. Normas e instrucciones legales de aplicación

Ley 13/1.995, de 18 de mayo, de contratos de las administraciones públicas, en lo

relacionado con la administración titular del dominio público hidráulico.

Reglamento general de contratación del estado. Decreto 3410/1975, de 25 de

noviembre, modificado por real decreto 2528/1986, de 25 de noviembre y real

decreto 982/1987, de 5 de junio.

Pliego de cláusulas administrativas generales para la contratación de obras del

estado. Decreto 3854/1970, de 31 de diciembre.

Reglamento sobre líneas eléctricas aéreas de alta tensión. (R.D.3.151/1.968).

Reglamento sobre centrales generadoras y estaciones de transformación (O.M. de

23/02/49), con las modificaciones indicadas según O.M. de 11/03/71.

Reglamento de verificaciones eléctricas y seguridad en el suministro de energía.

(Decreto 12-3-54).




153

Instrucción para el proyecto y ejecución de obras de hormigón en masa o armado

eh-91.

Norma de construcción sismo resistente. Parte general y edificación (NCSR-94).

Real decreto 2543/1994, de 29 de diciembre.

Orden de 19 de diciembre de 1.975 del Ministerio de industria y energía sobre

condiciones de acometidas y redes de distribución interior.

Instrucción para la recepción de cementos RC-97.

Norma básica de la edificación NBE EA-95 (estructuras de acero en edificación).

Real decreto 1829/1995, de 10 de noviembre.

Norma tecnológica de la edificación. NTE-ADZJ 1.976, acondicionamiento del

terreno: desmontes, zanjas y pozos.

Norma tecnológica de la edificación. NTE-ADE11.977, acondicionamiento del

terreno. Desmontes: explanaciones.

Norma tecnológica de la edificación. NTE-ASD/1.977, acondicionamiento del

terreno. Saneamiento: drenajes y avenamientos.

Normas del laboratorio de transportes y mecánica del suelo para la ejecución de

ensayos de materiales.

Reglamento electrotécnico para baja tensión (Ministerio de Industria y Energía.

Decreto 2413/1873, de 20 de septiembre y modificaciones posteriores sucesivas) e

instrucciones técnicas complementarias MI BT 004, 007, 017, 025, 026, 040, 044

(Orden de 31 de octubre de 1.973 y posteriores complementos y modificaciones).

6.3. Documentación técnica

El proyecto constructivo es la base técnica de ejecución del contrato de obras. Sus

documentos obligan al contratista salvo orden en contra por la dirección.

La documentación gráfica se clasifica en los planos de contrato, planos

complementarios realizados durante la ejecución de la obra especificando, aclarando o

concretando los detalles constructivos o adaptarlos a las condiciones reales, para mejorar

la comprensión de la obra se pueden usar croquis y dibujos.




154

Todos los planos complementarios deberán ser firmados por el director de obra,

para ser válidos para la ejecución.

El contratista será el encargado de revisar todos los planos comprobando las cotas e

informando al director de obra de los posibles errores o contradicciones con la realidad.

Toda duda en la interpretación de los planos será comunicada por el contratista al

director, tras la cual el director en la menor brevedad posible, no superior a quince días

aclarara los detalles para la correcta comprensión de estos.

El contratista será responsable del control de los planos, que no entregara a terceros

salvo para actuaciones relacionadas directamente con la obra.

Si existieran contradicciones entre documentos del proyecto, tendrán el siguiente

orden de prioridad entre ellos, salvo interpretación justificada del director de las

condiciones en obra:

Lo mencionado en las prescripciones técnicas particulares y omitidas en los planos

o viceversa será ejecutado como si apareciera en ambos documentos siempre que,

a juicio del director, quede bien definida la unidad de obra correspondiente y tenga

el precio en el contrato.

Los planos prevalecen sobre los demás documentos en cuanto a dimensiones y

cotas de los distintos elementos.

El presupuesto prevalecerá en cuanto a la definición de las propias unidades de

obra.

Los cuadros de precios son vinculantes en los términos establecidos en la

legislación vigente.

En cualquier caso las contradicciones, omisiones o errores advertidos en la documentación

por el director o contratista, antes de iniciar las obras, deben quedar reflejados en el acta de

comprobación del replanteo.

6.4. Desarrollo y control de las obras




155

El contratista está obligado a inspeccionar y estudiar la situación de las obras. La

información precisada para la ejecución del proyecto en plazo y coste.

Todos los trabajos de replanteo serán a cuenta del contratista, ya que este

suministrará los materiales, equipos, mano de obra necesaria, etc. También será

responsabilidad del contratista, durante toda la ejecución de la obra, la conservación de

todos los puntos topográficos materializados en el terreno debiendo reponer a su costa

todos los que por necesidad, accidente o error hubieran sido eliminados, desplazados o

deteriorados, lo que deberá comunicar por escrito al director.

No se podrá iniciar ningún trabajo sin que sean comprobados y aprobados con

anterioridad los replanteos realizados por el director. Esto no exime al contratista de su

responsabilidad frente a la ejecución de las obras.

Los accesos necesarios para realizar las obras, ya sean provisionales o permanentes,

serán por cuenta del contratista. Si no son necesarios después de finalizar las obras se

reconvertirán a su estado inicial por cuenta del contratista.

Mientras se ejecutan las obras el contratista debe realizar, mantener y desmontar los

medios auxiliares e instalaciones necesarias para la obra. Los costes producidos en dicha

actividad irán incluidos en el presupuesto.

El contratista debe presentar el plan de obra y una vez aprobado, con las

modificaciones que estime necesarias la propiedad (Ministerio de Medio Ambiente y

demás organismos competentes), tendrá los efectos vinculantes previstos en la legislación

de contratos.

En el plan de obra se reflejará la maquinaria que será necesaria utilizar para dichos

trabajos así como plazos de unidades de obra que condicionen el plazo final. No se

permitirá que variara el plazo o reclamación de ningún tipo porque alguna maquinaría

prevista no esté disponible para el contratista en el momento necesario para su utilización.

Durante la ejecución, el contratista proporcionará los materiales necesarios con la

antelación suficiente para no originar demoras que pueden hacer ampliar el plazo o variar

negativamente la calidad de ejecución.




156

Los materiales empleados deben cumplir todas y cada una de las características

previstas y fijadas en las prescripciones técnicas o pliegos generales. La aceptación de un

material en acopio no supone la ampliación de dicha aceptación al mismo en la obra, sino

que debe de cumplir los controles y ensayos a realizar.

El contratista está obligado a aportar todos los datos que le solicite el director de

obra sobre procedencia de los materiales, condiciones de homologación, fechas de compra,

etc.

Los materiales que no cumplan dichas condiciones serán retirados lo más rápido

posible para eliminar posibles confusiones o molestias en la obra.

El control de calidad de materiales, componentes y unidades de obra será fijado

exclusivamente por el director de obra dependiendo de las normas establecidas y

circunstancias en la obra.

Los controles de calidad, ensayos y demás serán realizados por entidades

homologadas.

En la realización y ejecución de las obras se han de cumplir las medidas de

seguridad e higiene establecidas en dicho proyecto.

Del mismo modo el contratista deberá proporcionar las condiciones de

seguridad necesarias para el mantenimiento de las máquinas, herramientas, materiales y

útiles de trabajo.

Cualquier operario que realice trabajos de electricidad, con equipos en tensión o en

su proximidad, usara ropa sin accesorios metálicos y evitará el uso innecesario de objetos

de metal. Para estos trabajos las herramientas y equipos serán aislados, se utilizará calzado,

guantes y esterillas aislantes.

Todo el personal que realice cualquier tipo de trabajo o se encuentre en las

instalaciones está obligado a usar los medios y dispositivos de protección para eliminar o

reducir los posibles accidentes. Si los trabajadores no usan dichos medios de protección el

director de obra podrá parar los trabajos y exigir al contratista el cese de dicho trabajador,

por imprudente y poner en peligro su propia vida o la de sus compañeros. De este mismo




157

modo todos los trabajadores deberán estar dados de alta en la Seguridad Social, por lo que

se le podrá exigir al contratista en cualquier momento los documentos que acrediten dicha

circunstancia.

El contratista debe de tomar las medidas necesarias de protección para evitar los

posibles accidentes derivados de los trabajos a las personas, animales y cosas que se

encuentren cerca de las obras. Si se produjera algún accidente el contratista deberá asumir

con las consecuencias y hacerse responsable de ellas. Además el contratista deberá

formalizar la correspondiente póliza de seguros que proteja a todos los trabajadores, frente

a la responsabilidad civil y daños en los que pueda incurrir para con el contratista o con

terceros.

En el pliego de bases de contratación debe figurar el plazo de garantía. El

contratista está obligado a la conservación de las instalaciones durante las obras y hasta

que sean recepcionadas, corriendo dicha actividad a cuenta del contratista. Además será

responsable de la garantía de las instalaciones durante el plazo establecido.

6.5. Materiales

Todos los materiales que se empleen en las obras, que aparezcan o no en el pliego

de condiciones, deben cumplir las condiciones de calidad exigidas en la construcción y la

aceptación por la dirección de obra no exonera al contratista de cumplir dichas

prescripciones.

Los materiales que se deban usar en la obra deben cumplir las normas y

disposiciones que han sido establecidas en el pliego de condiciones y complementadas por

la Memoria, las unidades de obra y planos detallados.

Cualquier contradicción, falta de información y error será resuelta exclusivamente por el

director de obra.

No se procederá al empleo de los materiales sin que antes sean examinados y

aceptados por la dirección de obra o técnico con la autorización necesaria.




158

Las pruebas y ensayos que deban realizarse serán supervisadas por la dirección de

obra o personal autorizado para tal circunstancia.

Si los materiales usados en la obra no cumplen las calidades establecidas, lo cual

será determinado por un laboratorio homologado. Cuando los materiales no cumplan las

calidades establecidas en el pliego deberán ser retirados de la obra y ser sustituidos por

otros que las cumplan, esto será a cargo del contratista.

Toda la información correspondiente a los materiales tal como el fabricante, fecha

de fabricación, etc. Será facilitada obligatoriamente por el contratista a la dirección de

obra.

6.5.1. Zahorras

Es una mezcla de áridos, que han sido total o parcialmente machacados, en la que la

granulometría del conjunto de elementos que la componen es de tipo continuo.

Las zahorras que se emplean en capas de sub-base y rellenos procederán del

machacado de grava natural o piedra de cantera que cumplirán las condiciones establecidas

en el artículo 501 (Zahorra artificial) del pliego PG 4/88.

Todo el material será no plástico y su equivalente de arena será mayor de treinta.

6.5.2. Rellenos compactados

Los materiales granulares usados en el relleno bajo soleras, zapatas y asiento de

tuberías cumplirán las condiciones fijadas en el Art. 421 (Rellenos localizados de material

filtrante) del PG-4/88. Se comprobará la composición granulométrica del material, el cual

deberá estar exento de arcilla y margas. Por lo que la fracción que sobrepasa el tamiz no

será superior al 5 %.




159

Los materiales de cada tongada serán de características uniformes, si por alguna

razón no fuera así se mezclaran con los medios adecuados.

Mientras se estén realizando dichas obras los materiales se deberán colocar

formando la pendiente transversal suficiente para evacuar el agua y no producir daños en

ellos. Cuando se haya terminado de colocar dicho material si fuera necesario se

humedecerá antes de la próxima compactación. La humedad necesaria para dicho material

será determinada en los ensayos que se realizaran en la obra.

Si por alguna razón el material fuera humedecido excesivamente se procederá a

secarlos usando arena o cualquier tipo de adición y mezcla de materiales secos o sustancias

apropiadas.

Se realizaran las mediciones de los rellenos usados y se procederá a su pago con el

correspondiente precio establecido en el presupuesto. Si por alguna razón se usara más

material debido a que se ha producido un exceso de excavación este material correrá a

cuenta del contratista.

6.5.3. Gravas para relleno

Las gravas usadas para realizar el relleno necesario bajo las soleras serán de

distintas granulometrías del macadam, para así poder rellenar los huecos entre ellos lo

máximo posible.

Dicha acción se realizara verificando las características, composición y condiciones

establecidas. Se tendrá cuidado para que el árido no este descompuesto por el agua.

6.5.4. Áridos usados en hormigones

Los áridos usados en la fabricación de los hormigones cumplirán las características

establecidas en el Art. 71 (Áridos) de la instrucción EH-91.




160

Dependiendo de cada elemento y zona se elegirá un tamaño y granulometría

adecuada según lo establecido por el Art. 72 de la instrucción EH-91, el almacenamiento se

realizara en las condiciones adecuadas para ello.

La composición de la arena (árido de tamaño ≤ 5 mm) y grava no incluirá un

cantidad de margas y arcilla superior a la establecida en la instrucción EH-91.

El agua utilizada en la fabricación de los hormigones debe cumplir la composición

y limitación de impurezas que han sido fijadas en el Art. 6 de la instrucción EH-91.

6.5.5. Cementos y hormigones

Todos los cementos usados deben cumplir lo especificado en el Art.5 de la EH-91 y

la instrucción para la recepción de cementos RC-97.

La resistencia del cemento no será inferior a 250 kg/cm² y debe proporcionar al

hormigón las características requeridas en cada unidad de obra además de las exigidas en el

Art.10 de EH-91.

A la vista de las condiciones de cada unidad de obra y de su situación, el director

podrá fijar el empleo del cemento que estime más adecuado en cada caso.

El cemento será almacenado de forma que quede protegido de la humedad y

condiciones climatológicas. También se tendrá en cuenta que el cemento caducado no

podrá ser usado.

Previa autorización del director de obra podrán reducirse las comprobaciones

exigidas en el RC-97 a las pruebas de fraguado, estabilidad al agua caliente y resistencia

del mortero normal a siete días.

A la vista de las condiciones y circunstancias de la obra y con objeto de conseguir

ciertas ventajas como por ejemplo una mayor docilidad, aumento o retardo del fraguado.

Solo podrán ser añadidos a los hormigones a emplear en la misma los aditivos y adiciones




161

que previamente autorice por escrito el director de obra, en las condiciones de aplicación

previstas en el Art. 8 de la instrucción EH-91.

Las condiciones generales a cumplir por los hormigones serán las contenidas en los

Arts. 10 (Hormigones) de la instrucción EH-91 y 610 (Hormigones) del PG-4/88.

La consistencia del hormigón será plástica según UNE 7103 y 10.6 de EH-91, para

el vibrado.

El control de calidad, a través de la consistencia de las amasadas, medida en obra y

la resistencia a comprensión de probetas, se realizará según lo previsto en los Arts. 65, 66 y

69 de la EH-91.

La unidad de medida usada para las mediciones del hormigón serán los metros

cúbicos (m³) ejecutados en obra, el tipo de hormigón citado en los planos, el precio que se

debe abonar es el indicado en el presupuesto.

6.5.6. Acero usado en los forjados

El acero utilizado en los forjados es corrugado en barras o mallas y el tipo es

AEH-400S sus características son fijadas en los Arts. 9 y 25 de la instrucción EH-91.

Dichas características serán especificadas en los planos.

Los empalmes y solapes se realizaran según lo indicado en los planos, o según lo

establecido en la instrucción EH- 91.

La dirección de obra debe aprobar que las armaduras cumplan las condiciones antes

de realizar el hormigonado de estas.

El control de calidad del acero se realizara según lo establecido en el Art. 71 de la EH-91.

Las mediciones y pago del acero se harán por kilogramos colocados en realidad,

también teniendo en cuenta la unidad de obra, pero no serán pagados los materiales que se

encuentren en acopio.




162

6.5.7. Encofrados de madera y chapa

La madera y chapa utilizada en los encofrados siempre deberá respetar lo descrito

en el Art. 11 de la instrucción EH-91.

En algunas zonas de la obra la dirección de obra puede fijar como acabado el

hormigón y por tanto los encofrados deben adecuarse a tal circunstancia. Las mediciones y

pagos serán en metros cuadrados (m²) utilizados en realidad. No se pagara el exceso de

encofrado o los realizados innecesariamente a opinión del director de obra. Además no se

admitirá el pago del acopio de encofrado.

6.5.8. Tornillos usados en las uniones de perfiles metálicos

Los tornillos, tuercas y arandelas de cualquier tipo o diámetro usados para unir

perfiles metálicos se adaptaran a las características prescritas en el Art. 2.5 de la norma

NBE EA-95 de la edificación de estructuras de acero.

La medición y pago están incluidos en la unidad de obra correspondiente a cada

elemento.

6.5.9. Prefabricados de cemento y hormigón

Los elementos prefabricados de hormigón de cualquier tipo y clase tal como:

bordillos, arquetas y bloques cumplirán las dimensiones y características generales

especificadas en los planos y definidas en la obra.

6.5.10. Tuberías de PVC

Cumplirán las características de los materiales, dimensiones, timbrajes, tolerancias

y además las especificaciones de los pliegos de tuberías de abastecimiento y saneamiento

según cada caso.




163

6.5.11. Pinturas

Las características que deben cumplir las pinturas a emplear y de sus componentes

deben cumplir las prescripciones vigentes.

La pintura para imprimar las superficies metálicas, deben resistir la corrosión.

Las características de las pinturas deben cumplir las normas de ensayo UNE,

MELC, INTA o las designadas por el director de obra.

Las superficies metálicas deben limpiarse antes de ser pintadas y en algunas

ocasiones se puede usar el chorro de arena para facilitar dicho trabajo.

Las pinturas usadas en la terminación deben ser esmaltes sintéticos brillantes de

secado al aire.

Deben resistir los agentes atmosféricos sin modificar sus características adecuadas,

sin que se produzcan desperfectos.

Las mediciones y pagos se realizarán según lo establecido en cada unidad de obra.

6.6. Ejecución de obras de hormigón

Se aplicará a todo lo expuesto en el apartado de hormigonado y las consideraciones

son las siguientes:

Al verter el hormigón, se vibrara para impedir huecos en el hormigón, teniendo

mucho cuidado en las zonas donde hay más armaduras.

El extendido del hormigón se realizara de modo que toda la solera o losa tenga el

mismo espesor.

Cuando el hormigonado se realice en elementos planos se realizara desde los

extremos, para evitar problemas en el encofrado.

El hormigonado en pilares se realizará vibrando y removiendo la masa para evitar

huecos o acumulaciones de aire.

Si el hormigonado se realiza en épocas del año frías o calurosas se tendrá en cuenta

lo establecido en la EH-91.




164

En caso de realizar el hormigonado en circunstancias distintas a lo establecido en la

EH-91 se deberá tener autorización del director de obra y se deben cumplir las medidas

necesarias para el fraguado de las masas de la forma adecuada.

Si se producen lluvias intensas se parara el hormigonado y se tomaran las medidas

necesarias para evitar daños.

Si es necesario poner en contacto hormigón con otro tipo de mortero, las juntas

serán tratadas para conseguir la estanqueidad total.

6.7. Excavación de zanjas y cimentaciones

Trabajos necesarios para obtener la ubicación adecuada de cimentaciones y

canalizaciones.

Las excavaciones serán ejecutadas con las cotas y alineaciones fijadas en los planos

o las modificaciones realizadas por el director de obra.

Las zanjas y explanaciones se realizaran usando medios mecánicos o manuales,

procediendo al posterior refinado y compactado del fondo de las excavaciones para recibir

la capa de hormigón de limpieza o de grava necesarias.

Las excavaciones no podrán estar abiertas más de tres días antes de su cimentación

o cama base.

El contratista debe tomar las precauciones necesarias que eviten desprendimientos

hasta que se realicen las obras definitivas. Dichos trabajos están incluidos en los precios de

las unidades de obra correspondientes.

El material procedente de las excavaciones se colocara lo suficientemente alejado

del borde para evitar desmoronamientos que puedan producir un posible peligro para los

trabajadores. Además el material procedente de las excavaciones no se colocara en lugares

que entorpezcan caminos, accesos y cauces de ríos.

Las mediciones de esta unidad se realizarán de acuerdo a los perfiles teóricos de

excavación. El pago se realizara incluyendo los metros cúbicos de tierra extraída, el

desbroce y traslado de árboles tal como se indica en el presupuesto para esta unidad de

obra.

No se incluirán en estos gastos los desprendimientos o excesos de excavación no

especificados en la definición y presupuesto.




165

6.8. Turbina

Todos los materiales usados en su construcción deben cumplir las normas DIN, NF

o UNE aplicadas para estos tipos de materiales.

Los aceros empleados serán moldeados o laminados según sus características

mecánicas y composición química.

El rodete y álabes serán de un acero inoxidable que posea las características

adecuadas para su funcionamiento. El diseño se realizará de forma que se eliminen ruidos

y vibraciones en su funcionamiento.

Se procederá al mecanizado de las partes internas y externas para reducir las

pérdidas lo máximo posible. Además de realizar el equilibrado estático del rodete. No se

admitirán materiales viejos o con defectos de carácter progresivo.

Se tendrán muy en cuenta los materiales utilizados para estar en contacto con el

agua, para así prevenir la corrosión o erosión producida por la altura del salto de agua y los

materiales suspendidos en el agua.

Las tuberías serán de acero inoxidable cuando sean embebidas en hormigón,

además de superar las siguientes pruebas:

En fábrica:

Materiales.

Soldadura.

Equilibrio estático del rodete.

Funcionamiento del equipo de regulación.

Tolerancia y fijación de componentes.

En el lugar de emplazamiento:

Potencia.

Carga.

Velocidad de embalamiento.




166

La turbina se considera como única unidad, en la que son incluidos todos los

conceptos expuestos con anterioridad. Se procederá a su abono cuando haya sido

totalmente montada y probada al precio que fue establecido en el presupuesto.

6.9. Rejas y compuertas

Las rejas se construirán con llanta de chapa de acero, respetando las separaciones

convenientes y apoyos de doble T horizontales y verticales.

Las compuertas serán de tipo tajadera, rectilínea, con movimiento vertical,

accionadas por usillo o cabestrante motorizado.

Su construcción será realizada mediante soldadura, compuesta por un chasis de

perfiles laminados, con tornillos de fijación para los elementos anexos. Las guías de

deslizamiento serán a base de perfiles laminados, con sus correspondientes pernos de

anclaje.

Las rejas y compuertas se medirán como unidades únicas, completamente

instaladas y probadas al precio indicado en el presupuesto.

6.10. Tubería forzada

La tubería forzada será de PVC-0 500 la unión se realiza mediante la introducción

del macho del tubo en la embocadura de otro en el que se encuentra una junta elástica de

estanqueidad.

Los tubos incorporan un tratamiento especial en la fabricación que los protege de los rayos

UVA, por eso son de color blanco.

Una vez unida y anclada la misma, se procederá a pintarla de color verde así evitar

el impacto visual que produce.

La medición y abono de esta tubería se realizara por metros lineales realmente

montados, al precio especificado en el presupuesto del proyecto constructivo.




167

6.11. Generador

El generador poseerá una placa de identificación en el cual aparecen los siguientes

datos: nombre del fabricante, tipo del generador, número de serie, potencia y frecuencias

nominales, velocidad de giro en r.p.m., tensión. Las características deben de ajustarse a lo

enunciado en el proyecto constructivo y serán la base para las pruebas de funcionamiento,

para la aceptación o rechazo del equipo. El generador se medirá como unidad única y se

abonara según lo establecido en el presupuesto.

6.12. Realización de unidades de obra no previstas

Son necesarias para poder realizar correctamente los trabajos, los cuales se

realizaran según las directrices establecidas por el director de obra y lo establecido en el

proyecto. Los precios de estas unidades se basan en las condiciones económicas

establecidas con anterioridad en el contrato.

Las obras no especificadas en el pliego se realizaran según la práctica de dicha

construcción y siguiendo las indicaciones de la dirección de obra.

Se tendrán en cuenta las recomendaciones realizadas por los fabricantes y

suministradores de material. El contratista debe realizar obligatoriamente cada unidad de

obra con los materiales correspondientes y en las condiciones establecidas por los

fabricantes, pero además se tendrá en cuenta lo prescrito por el director de obra.

6.13. Forma de pago de las obras finalizadas

Las obras finalizadas o realizadas según lo contratado se abonaran según los

precios por unidad establecidos en el presupuesto del proyecto. Si fuera necesario valorar

obras incompletas se realizará aplicando precios descompuestos de la forma más adecuada.




168

Si algún material o unidad de obra no se ha realizado según lo indicado en el

contrato o lo establecido por el director de obra y son aceptados. El contratista está

obligado a aceptar el nuevo precio o partida que establezca el director de obra según este

pliego.

7. ESTUDIO DE SEGURIDAD Y SALUD

7.1. Objeto del estudio de seguridad y salud

Según lo establecido en el real Decreto 1627/97 del 24 de Octubre, se obliga a

realizar el Estudio de Seguridad y Salud. Dicho estudio será elaborado por el contratista.

En el cual deben aparecer las distintas acciones llevadas a cabo para prevenir posibles

accidentes, medidas y acciones adecuadas para garantizar la seguridad, en la realización

de todos y cada uno de los trabajos que se van a realizar en este proyecto. Por esta razón se

ha redactado el plan de seguridad y salud, con el fin de establecer los medios y regular las

actuaciones, para todas las obras que se deriven de la rehabilitación de la antigua

minicentral hidroeléctrica de la Purísima Concepción, en el cauce del río Guadalbullón.

En el plan se describen las actuaciones que se van a llevar a cabo en el Estudio de

Seguridad y Salud:

Implantando el máximo de aspectos preventivos en la ejecución de la obra,

de forma que se garantice la salud e integridad física de los trabajadores y

personas del entorno. Todo esto se podrá llevar a cabo si se evitan

situaciones o acciones peligrosas de forma imprevista por la falta de medios.

Detección de los posibles riesgos que se deriven de las obras.

Reducir los riesgos usando las técnicas de trabajo adecuadas.

Pronosticar los medios de control necesarios para adoptar las medidas de

seguridad necesarias.




169

Proporcionar la formación e información necesaria a todos los trabajadores

de dicha obra para evitar accidentes y consecuencias derivadas del

desconocimiento.

7.2. Disposiciones legales de aplicación

Estatuto de los trabajadores.

Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo (O.M. 9 de marzo

de 1.971. B.O.E. de 16 de marzo de 1.971).

Plan Nacional de Higiene y Seguridad en el Trabajo (O.M. 9-3-71).

Comités de Seguridad e Higiene en el Trabajo (Decreto 432171 11-3 71).

Reglamento de Seguridad e Higiene en la Industria de la Construcción

(O.M.20-5-52. B.O.E. de 15 de junio de 1.952).

Reglamento de servicios Médicos de Empresa (O.M. 21-11-59. B.O.E. de

26/11/59)).

Ordenanza de Trabajo de la Construcción, Vidrio y Cerámica (O.M. 28-8-70.

B.O.E. 5, 7, 8 y 9 de septiembre de 1.970).

Homologación de Medios de protección Personal de los Trabajadores

(O.M.17-5-74. B.O.E. de 29 de mayo de 1.954).

Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (O.M. 20-9-73).

Reglamento de Líneas Aéreas de Alta Tensión (O.M. 28-11-68).

Reglamento de Aparatos Elevadores para Obras (O.M. 23-5-77).

Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantías de Seguridad en

Centrales Eléctricas y Centros de Transformación (R.D. 3.275/82).

Real Decreto 13/1.992, de 17 de enero, por el que se aprueba el Reglamento

General de Circulación (B.O.E. Nº 27 del 31 de enero de 1.992).

Reglamento de Recipientes a Presión (Decreto 2.443/69 16-8-69).

Real Decreto 39/1.997, de 17 de enero, por el que se aprueba el Reglamento

de los Servicios de Prevención.




170

Real Decreto 485/1.997, de 14 de abril, sobre disposiciones mínimas en

materia de señalización de seguridad y salud en el trabajo. (B.O.E. Nº 97 del

23 de abril de 1.997).

Real Decreto 486/1.997, de 14 de abril, por el que se establecen las

disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo.

(B.O.E. Nº 97 del 23 de abril de 1.997).

Real Decreto 487/1.997, de 14 de abril, sobre disposiciones mínimas de

seguridad y salud relativas a la manipulación manual de cargas que entrañe

riesgos, en particular dorso lumbar, para los trabajadores. (B.O.E. Nº 97 del

23 de abril de 1.997).

Real Decreto 1.6211.997, de 24 de octubre, sobre disposiciones mínimas de

seguridad y salud en las obras de construcción.

MOPU. Orden Ministerial sobre Señalización, balizamiento, defensa,

limpieza y terminación de obras fijas en vías fuera de Poblado. Agosto

1.987.

Convenio Colectivo Provincial de la Construcción.

Cuantas disposiciones de cualquier rango que afecten a la seguridad de los

trabajadores, a as medios materiales y personales, etc., que sean publicadas y

entren en vigor durante la ejecución de las obras.

Recomendaciones y Normas de seguridad sobre instalaci6n y montaje de los

equipos y maquinaria suministrados: turbina, generador, transformadores,

etc.

7.3. Datos generales de la obra

7.3.1. Unidades constructivas

Excavaciones y movimientos de tierras.

Rellenos con gravas.

Hormigones.

Albañilería.




171

Instalación de tuberías.

Instalación eléctrica e hidráulica.

7.3.2. Maquinaria y medios auxiliares

La maquinaria que se usará en dicho proyecto engloba la necesaria para todos los

trabajos:

Retroexcavadora.

Camión con pluma.

Camión hormigonera.

Maquinaria de apisonado y compactación.

Martillo compresor.

Grupos electrógenos.

Herramientas.

7.3.3. Instalaciones provisionales

Baño portátil.

Caseta vestuario

Caseta almacén

7.4. Análisis de Riesgos

7.4.1. Riesgos en los movimientos de tierras y hormigonado

Rotura de los equipos usados




172

Ruido ambiental

Vibraciones

Golpes con la máquina

Atropellos

Rotura de servicios subterráneos

Vuelco y deslizamiento de maquinaría.

Desprendimiento de tierras.

Producción de hundimientos debidos a las vibraciones.

Caídas al mismo nivel o distinto nivel.

Accidentes entre la maquinaria.

Inundación de las instalaciones.

Heridas o lesiones derivadas de los trabajos o materiales utilizados.

7.4.2. Riesgos con los distintos accesorios

Caída de tuberías en su descarga

Rotura de eslingas

Rotura de la pluma del camión

Golpes con la tubería

Ruidos

Caída de materiales al mismo o distinto nivel.

Vuelco de maquinaria

Rotura delos distintos elementos de conexión, con posibles daños a los

trabajadores.

7.4.3. Riesgos en obra

Caída de los materiales en su recepción y almacenamiento.

Los producidos por el uso de los distintos materiales.

Caídas al mismo y distinto nivel




173

Atrapamientos

Los producidos al usar las herramientas

Desprendimientos

Lesiones derivadas o producidas por los distintos trabajos.

7.4.4. Riesgos en el uso de la maquinaria

Atropellos y colisiones con la maquinaria.

Caídas desde la maquinaria.

Rotura de esta.

Electrocución en grupos electrógenos

Rotura del disco de corte en radiales

Reventón de mangueras en compresores neumáticos

Ruidos y vibraciones

Electrocución en soldadura eléctrica

Incendios por caída de chispas sobre material combustible en soldadura

Quemaduras en trabajos de soldadura y corte por radial

Proyección de partículas y materiales al cortar con radiales o soldar

Electrocución por contactos con tendidos eléctricos aéreos en el uso de grúas

Rotura del cable de grúa

7.4.5. Riesgos eléctricos

Quemaduras

Paro respiratorio

Anulación de la capacidad pulmonar

Asfixia

Fibrilación ventricular




174

7.5. Medidas de Prevención y Protección

7.5.1. Medidas de prevención en los movimientos de tierras y hormigonado

Se evitará el acopio de materiales y la circulación de vehículos pesados a una

distancia inferior a 2 m del borde de la zanja.

En excavaciones de zanjas profundas se evitará la excesiva verticalidad.

Se inspeccionará las zanjas después de la interrumpir la obra más de un día o

cuando llueva, nieve, etc.

Se parará la obra ante la presencia de líneas eléctricas enterradas. Se procederá

a su estudio, describiendo su traza y profundidad. Estos trabajos de

descubrimientos de líneas eléctricas se realizarán manualmente por los

operarios y convenientemente protegidos contra el riesgo de electrocución.

Solo se reanudará los trabajos cuando el problema haya sido resuelto. Lo

mismo cabe decir cuando se trate de otros servicios públicos subterráneos.

Queda totalmente prohibido permanecer en el radio de acción de la

retroexcavadora cuando está trabajando.

Las señales para las maniobras de los camiones se dirigirán por una sola

persona, la cual estará situada en lugar visible para el conductor del camión y

a la vez en lugar seguro para el mismo.

En el transporte de tierras o escombros del camión al vertedero se realizara

tapándolos con la malla para evitar caída de materiales en la vía pública.

El escombro procedente de la zanja se depositará en la zona izquierda según

avance la excavación hasta su evacuación.

Las mediciones de profundidad de la zanja se realizarán desde la parte

superior de ésta.

No se dejarán piedras u otros materiales al borde de la zanja.

Si se hace descender a la zanja se utilizarán las escaleras de mano apropiadas a

la profundidad de la zanja.

En los trabajos a realizar en el interior de la zanja, la distancia mínima entre

los operarios será de 1m.




175

En el relleno de zanjas con arena de aportación, los trabajadores se situarán en

zona segura y las maniobras de marcha atrás del camión serán dirigidas por un

solo operario. Asimismo, se establecerán topes en el borde de la zanja para

evitar la caída del camión en zanja.

Si la excavación de zanja es en campo abierto, los caminos de acceso se

regarán periódicamente para evitar la formación de polvo.

Los jefes de obra y personal que supervisan el nivel de calidad de los trabajos

en ejecución se mantendrán en zona segura. En los casos de pruebas o

muestras para laboratorios, señalizarán debidamente su zona de trabajo.

Previo al vertido de hormigón por canaleta, el camión hormigonera instalará

topes en las ruedas para evitar el deslizamiento.

Las maniobras de aproximación del camión para el vertido de hormigón se

realizarán por una sola persona.

Se prohíbe el vertido de hormigón durante el cambio de posición del camión

hormigonera.

Se impone el uso del equipo de protección individual en cada fase del trabajo.

En las operaciones de asfaltado se aplicarán las mismas normas, en cuanto a

vertido y compactación que hemos descrito anteriormente.

7.5.2. Medidas de prevención en accesorios

En el despliegue de la grúa montada sobre el camión, o en el de la grúa

autopropulsada, se observará el tendido eléctrico existente para evitar el riesgo

de electrocución.

Las grúas tendrán la capacidad suficiente para la descarga de las tuberías.

Se utilizarán eslingas homologadas y de resistencia adecuada.

Se prohíbe el paso o permanecer debajo de las cargas suspendidas a los

operarios.

Se usará una cuerda para el movimiento de las tuberías.

La grúa llevará la tubería lo más próximo al suelo.




176

Se colocarán cuñas de madera de forma que no se muevan los tubos

accidentalmente cuando estén alineados.

Si es necesario apilar la tubería, se realizará con sumo cuidado para evitar el

derrumbe.

Se prohíbe al personal andar por encima de los tubos.

Uso obligatorio del equipo de protección individual.

7.5.3. Medidas de prevención en las obras

Extremar la higiene personal en el manejo del cemento.

Utilizar escalera de mano y andamios de altura precisa. Revisando su estado

con anterioridad.

No dejar herramientas o materiales al borde de las arquetas, o en escaleras y

andamios.

Se utilizarán redes para evitar caídas de los andamios.

Se colocarán vallas alrededor de las arquetas y zanjas.

7.5.4. Medidas de prevención en el uso de maquinaria

Antes de poner la máquina excavadora o camión en movimiento, el operador

se cerciorará de que no existe nadie en las proximidades que pueda ser

atropellado

Se accederá a la máquina por el lugar previsto para ello.

Queda totalmente prohibido transportar personas en la retro, si no existe

asiento para ello.

En maniobras de marcha atrás, es imprescindible mirar siempre y de forma

continua en dirección de la marcha.

Al abandonar la cabina, por un corto periodo de tiempo, se procederá a

descender todo el equipo al suelo y colocar el freno de estacionamiento.




177

Cuando la ausencia se prevea por un periodo de tiempo mayor, además se

procederá a apagar el motor.

En caso de que la máquina quede atascada por el barro, o se pare por avería,

para remolcarla se utilizará eslingas lo más resistentes posibles. Durante la

operación queda prohibido permanecer en el radio de acción del cable en caso

de rotura.

No guardar combustibles dentro de las máquinas, puesto que se pueden

incendiar.

Mantener las máquinas en perfecto estado de mantenimiento.

Antes del inicio de la jornada revisar las máquinas para detectar las posibles

averías.

Si hay contactos por cables eléctricos se alejará la máquina del lugar,

interrumpiendo el contacto y se saltará de la misma sin tocar a la vez el suelo

con ésta.

Utilizar ropa sin ceñir y no utilizar objetos de adornos (cadenas, anillos) que

puedan engancharse en los controles.

No sobrepasar nunca el límite de carga útil de la retroexcavadora o camión.

Acceder a la cabina por los puntos diseñados para el efecto y hacerlo siempre

de frente.

Mantenimiento de la grúa, revisando manguitos, posibles fugas, etc.

Tener muy en cuenta la distancia mínima de seguridad ante los tendidos

eléctricos cuando se maneja la grúa o el basculante.

Extender la malla cuando se transporta escombro con tierras, evitaremos el

riesgo de caída de materiales.

No utilizar la grúa para el ascenso o descenso de personas a la zanja.

Prohibido, el manejo de la grúa a personas no especializadas en el uso de ésta.

En camión hormigonera sólo habrá una persona a cargo de la canaleta. El resto

de operarios mantendrá una distancia mínima de seguridad.

En camiones hormigonera no se llenará en exceso la cuba para evitar derrames

innecesarios en la vía pública.




178

Las operaciones de mantenimiento del compresor se harán con éste parado.

Antes de ponerlo en marcha se calzarán sus ruedas, así se evitarán

desplazamientos no deseados.

Quedará totalmente prohibido realizar trabajos en las proximidades del tubo

de escape de las máquinas.

Las mangueras deben estar correctamente alineadas para evitar tropezar con

ellas.

Si las mangueras pueden estar atrapadas por las ruedas de los vehículos, se

protegerán mediante tubería de acero.

Se desecharán mangueras agrietadas o desgastadas.

Los empalmes de las mangueras estarán realizados con sumo cuidado y

reforzados con latiguillos.

Cuando las zonas de trabajo están en la misma vertical queda totalmente

prohibido trabajar los operarios a distinto nivel.

En los grupos electrógenos las operaciones de mantenimiento se harán con el

grupo apagado.

El grupo electrógeno se calzará cuando se ponga en funcionamiento.

Se observará la salida de tensión al conectar una máquina. Comprobar que

ésta se conecta a su voltaje de funcionamiento que recomienda el fabricante.

En trabajos de soldadura la alimentación de energía eléctrica se hará a través

de un cuadro eléctrico con las protecciones necesarias correspondientes.

Limpiar la zona de soldadura de materiales combustibles, puesto que se

provocaría un incendio por salto de la chispas.

La pinza y el electrodo se apoyarán en un soporte aislante cuando se

interrumpa el trabajo.

Los cables de las máquinas eléctricas estarán alineados de forma correcta.

Quedará totalmente prohibido utilizar cable en estado deteriorado y nunca

realizar empalmes directos.

Uso obligatorio de gafas de seguridad, chaqueta, polainas y guantes.

Uso de gafas de protección al utilizar la radial o amoladora.

Las herramientas se mantendrán en perfecto estado de limpieza.




179

Los mangos y empuñaduras serán de las dimensiones adecuadas marcadas por

el fabricante.

Mantener perfectamente afiladas las partes cortantes o punzantes.

7.5.5. Medidas de prevención en trabajos eléctricos

Las instalaciones de tensión eléctrica deben apartarse de los lugares de trabajo

o del paso de personas. Además de recubrirse con el aislamiento apropiado.

Las masas deben estar unidas eléctricamente a una toma de tierra

interconectada que tengan una resistencia apropiada. La puesta a tierra evita

los contactos indirectos de los trabajadores con la energía eléctrica.

Unión equipotencial o por superficie aislada de tierra o de masas.

Separación de los circuitos de utilización de las fuentes de energía por medio

de transformadores o grupos convertidores, manteniendo aislados de tierra

todos los conductores del circuito de uso, incluido el neutro.

La instalación eléctrica no deberá entrañar riesgo de incendio o explosión.

Se pondrán a tierra las masas del aparato de soldadura y no los de conductores

del circuito de utilización.

Si el local en que se efectúa el trabajo de soldadura es muy conductor, no se

emplearán tensiones superiores a 50 voltios, la tensión en vacío entre el

electrodo y la pieza a soldar no será mayor de 90 voltios en corriente alterna o

de 150 voltios en continua.

El equipo de soldadura, el soldador y sus ayudantes dispondrán y utilizaran

viseras, capuchones o pantallas para la protección de su vista.

Manoplas para la protección de las manos, mandiles de cuero y botas.

Se mantendrá la humedad relativa del aire sobre un 50%.

Se neutralizarán por medio de conductores a tierra las cargas de electricidad

estática acumuladas en los cuerpos metálicos.




180

Las herramientas eléctricas portátiles estarán alimentadas por una tensión no

superior a 24 voltios, a no ser que lo sean a través de un transformador de

separación de circuitos.

Los cables de alimentación de las herramientas eléctricas portátiles estarán

protegidos con material resistente, que no se deteriore por roces o torsiones.

Las lámparas eléctricas portátiles se alimentarán cuando se empleen sobre

suelos, o superficies buenas conductoras, a una tensión no superior a 24

voltios, a no ser que lo sean también a través de un transformador de

aislamiento.

Recomendaciones generales para realizar trabajos en instalaciones de alta

tensión:

Para evitar el cierre intempestivo se abrirán con corte visible todas las fuentes

de tensión mediante interruptores y seccionadores.

Los aparatos de corte se enclavarán o bloquearán.

Reconocimiento de la ausencia de tensión.

Poner a tierra y en cortocircuito todas las posibles fuentes de tensión.

Se debe dejar sin tensión los conductores y aparatos contenidos en las celdas

de una instalación eléctrica antes de abrir o retirar los resguardos de

protección y viceversa.

Cuando las condiciones meteorológicas sean adversas (en el caso de tormentas

próximas) se suspenderán los trabajos.

Si para la ejecución de trabajos es necesario mover los conductores de forma

que puedan entrar en contacto (en las líneas de 2 o más circuitos), no se

realizarán en uno de ellos mientras que el otro este en tensión.

Si se utilizan vehículos dotados de cabrestantes o guías, el conductor deberá

evitar el contacto con las líneas de tensión y la excesiva cercanía al poderse

producirse una descarga a través del aire. De cualquier manera, los restantes

operarios permanecerán alejados del vehículo y en el caso de que por

accidente los elementos elevados del vehículo entraran en contacto con las

líneas en tensión, el conductor permanecerá en el interior de la cabina hasta

que se elimine el contacto.




181

7.6. Medidas de protección personales y colectivas en la obra

Todo elemento de protección se ajustara a las normas de Homologación del

Ministerio de Trabajo o Consejería competente de la Junta de Andalucía, siempre que

exista en el mercado. En el caso de que no exista norma de homologación, serán de la

calidad adecuada a sus respectivas prestaciones.

Para todas las prendas de protección se fijara un periodo de vida útil, desechándose a su

término. Cuando por las circunstancias del trabajo se produzca un deterioro más rápido de

lo previsto de una determinada prenda o equipo, se repondrá esta, independientemente de

su duración prevista inicialmente.

Toda prenda o equipo de protección que haya sufrido un trato límite o que por su

uso haya adquirido unas holguras o tolerancias superiores a las máximas admitidas por el

fabricante, deberá ser desechada y repuesta al momento.

El uso de una prenda o equipo de protección nunca representará un riesgo en sí

mismo.

Una vez expuestos tanto los riesgos profesionales como los daños a terceros, es

imprescindible la implantación de medidas de protección individuales y colectivas en la

realización de la obra.

7.6.1. Protecciones personales

Todas las personas que trabajen en la obra o que pasen por la zona deben llevar

cascos.

Del mismo modo los trabajadores deben usar las siguientes protecciones

dependiendo del trabajo realizado:

Prendas reflectantes.

Botas de seguridad de lona (Clase III).

Botas de seguridad de cuero (Clase III).

Botas impermeables al agua y a la humedad.

Guantes de cuero.




182

Guantes de goma.

Guantes de soldador.

Guantes anticorte.

Cinturones de seguridad para trabajos en altura.

Mascarillas antipolvo.

Gafas contra impactos y antipolvo.

Protectores auditivos.

Pantallas de seguridad para soldadura.

Polainas de soldador.

Manguitos y mandiles de cuero.

Trajes de agua.

Gafas de soldadura autógena.

Trajes ignífugos.

7.6.2. Protecciones colectivas

En este apartado describiremos y estudiaremos las medidas de protección colectiva

que implantaremos en esta obra, entre las cuáles destacamos:

Implantación de la señalización provisional de la obra según la normativa

vigente.

Implantación de carteles indicativos de advertencia de riesgos, obligación,

prohibición y salvamento según la normativa vigente.

Aislamiento de la zona de obra mediante el acordonado con vallas metálicas de

2,5 m y cinta de balizamiento.

Interruptores diferenciales y tomas de tierra.

Extintores.

Topes de desplazamiento de vehículos.

Pasillos de seguridad.

Barandillas.

Redes de seguridad

Lonas.

Con estas normas, pretendemos conseguir:




183

Protección máxima para el público.

Inconvenientes mínimos para el público.

Protección máxima para los trabajadores de la obra.

7.7. Servicios e instalaciones en la obra

7.7.1. Servicio técnico de seguridad e higiene

La obra deberá contar con un Técnico de Seguridad, en régimen permanente, cuya

misión será la prevención de los riesgos que se puedan presentar durante la ejecución de

los trabajos, así como asesorar al Jefe de Obra sobre las medidas de seguridad a adoptar en

cada caso y circunstancia.

Asimismo el Técnico de seguridad investigara los accidentes ocurridos y

modificara tras su análisis los condicionantes que los produjeron, para evitar su repetición.

7.7.2. Servicios médicos e higiene

La obra dispondrá de un Ayudante Técnico Sanitario con dedicación parcial, y la

empresa constructora contará con servicio médico, propio, mancomunado o concertado.

Instalaciones médicas: Se dispondrá de un local destinado a botiquín, equipado con

los materiales sanitarios y clínicos necesarios para atender cualquier accidente de

carácter no muy grave, además de todos los elementos precisos para que el A.T.S.

pueda desarrollar su labor de asistencia a los trabajadores.

Instalaciones de higiene y bienestar: En función del número considerado de

operarios, se realizarán las siguientes instalaciones, que se distribuirán en las obras

previstas de acuerdo con los plazos de ejecución y necesidades de las mismas.




184

Comedores: Dispondrán de iluminación natural y artificial adecuada, ventilación

suficiente y estarán provistos de mesas, asientos, pilas para lavar la vajilla, agua

potable y cubos con tapa para depositar los desperdicios. En invierno estará dotado

de calefacción.

Vestuarios: Deberán disponer, al menos, de una taquilla con cerradura para cada

trabajador, asientos y espacio suficiente para el normal desarrollo de las

actividades previstas para el local.

Servicios: En función del número de trabajadores, dispondrán de los siguientes

elementos: inodoros, urinarios, lavabos y duchas.

7.7.3. Vigilante y comité de seguridad e higiene

Se nombrará un vigilante de seguridad de acuerdo con lo previsto en la Ordenanza

General de Seguridad e Higiene en el Trabajo y Real Decreto 1627/1997.

Asimismo se constituirá un Comité de Seguridad e Higiene cuando el número de

trabajadores supere el previsto en la Ordenanza laboral de la Construcción o en su caso, lo

que disponga el Convenio Colectivo correspondiente.

7.8. Instrucciones en caso de emergencia

Se dispondrá en la caseta de un cartel dónde figurarán los siguientes números de teléfono:

Jefe de obra.

Servicio de ambulancias más próximo.

Centro sanitario más cercano.

Bomberos.

En caso de accidente grave:

Llamar al servicio de ambulancias

Mientras llega ésta, preste los primeros auxilios, teniendo en cuenta:

1) Estar tranquilo pera actuar rápidamente.

2) Pensar antes de actuar.




185

3) Dejar al herido acostado de lado o de espaldas.

4) Manejar al herido con gran precaución.

5) Examinar bien al herido. La hemorragia y el cese de respiración

deben ser tratados antes de hacer otra cosa.

6) No hacer más que lo indispensable.

7) Mantener al herido caliente (Taparlo con una manta).

8) No dar de beber jamás a una persona sin conocimiento.

9) Tranquilizar al enfermo.

10) Evacuar al herido acostado hacia el puesto de socorro u hospital.

7.9. Información a los trabajadores

Al comienzo de la obra se repartirá a todos los trabajadores una copia del plan de

Seguridad y Salud, para qué los trabajadores conozcan los riesgos y la forma de evitarlos.

Los trabajadores deberán firmar que han percibido una copia del plan de Seguridad

y Salud, además de la tarjeta de la Mutua donde acudir cuando se produzca una

enfermedad profesional o sufra un accidente.




186

8. ANEXOS

8.1. Impacto ambiental

8.1.1. Introducción

Para reducir las emisiones de la Unión Europea acordó establecer unas

políticas energéticas referentes a las energías renovables e incremento de la eficiencia

energética.

Dichos objetivos persiguen la disminución del consumo de combustibles fósiles en

al menos un 10% y así dejar de emitir 180 millones de toneladas de al año.

Los inconvenientes que se presentan en la implantación de energía hidroeléctrica

son administrativos, debido a problemas de tipo medioambiental.

En la construcción de una central minihidráulica, se produce un impacto medio

ambiental mínimo, por lo que se ha de pensar en los factores que influyen en dicha

construcción puesto que se realizan en zonas altamente sensibles. Las causas de dicho

impacto han de ser determinadas y solucionadas antes de comenzar dicha obra. Las

soluciones adoptadas en dicho proyecto deben ser comunicadas a las instituciones

pertinentes.

8.1.2. Tipo de impacto ambiental

Los impactos ambientales producidos en la construcción de dicho proyecto cambian

según la tecnología empleada y la ubicación. Dependiendo del tipo de central a construir se

produce un impacto u otro como por ejemplo una central de agua fluyente o embalse

regulador.




187

Causa de impacto Receptor Impacto Importancia

Accidentes Trabajadores

Heridas leves Media

Heridas graves Alta

Muertes Alta

Ruidos

Trabajadores Sobre su salud Media

Habitantes Sobre su salud Media

Peces Pérdida de hábitat Alta

Cambio del caudal

Plantas Pérdida de hábitat Media

Aves Pérdida de hábitat Media

Fauna Pérdida de hábitat Media

Calidad del agua Contaminantes Baja

Forestal Pérdida de

producción futura Alta

Tabla 8.1.2.1: Impactos ambientales producidos en la construcción de la minicentral.

8.1.3. Impactos en el proceso construcción

Al tratarse de una minicentral de agua fluyente se producen un mayor impacto

medio ambiental debido a que se debe realizar la construcción de un azud, toma de agua,

canal de derivación, tubería forzada y edificio de la central. Debido a la envergadura de

dicha infraestructura.

8.1.3.1. Obra civil

Al realizar las obras se puede producir que las aguas del río se enturbien, para

evitar que esto se produzca dichos trabajos se realizaran en la época de escasez de lluvias.




188

Que es el momento cuando no se puede explotar el recurso debido al pequeño caudal que

circula por el río.

Una vez realizadas las obras se reforestara la zona con especies autóctonas y dicha

acción se incluirá en el proyecto.

La contratación de empleados supone un impacto positivo en el entorno cuando no

se trate de un espacio natural protegido.

Al realizar transportes por la zona se realizan emisiones y ruidos que contaminan el

entorno, por lo que es necesario organizar dichos transportes para reducirlos a los mínimos

posibles.

8.1.4. Impacto al explotar el aprovechamiento

Dichos impactos son los que van a permanecer a lo largo del tiempo por lo que

deben minimizarse lo máximo posible, al contrario que los producidos en la construcción

que son temporales.

8.1.4.1. Impacto paisajístico

Es debido a los cambios producidos en el ecosistema y que dependen de la

ubicación puesto que puede encontrarse en una zona urbana o en una montañosa.

Para reducirlo se deben utilizar elementos que se asemejen lo máximo posible al

entorno como por ejemplo pinturas no reflectantes y edificios que se adecuen al entorno y

no desentonen o resalten demasiado en él.

En la minicentral de la Purísima Concepción el impacto ambiental no es demasiado

importante, debido a que gran parte de las instalaciones están ya construidas, puesto que el

proyecto se basa en la rehabilitación de dicha central.




189

8.1.4.2. Impacto sónico

Gran parte del ruido producido en la central proviene de la turbina, por lo que debe

realizar un buen aislamiento que lo reduzca. Dicha solución se basa en proveer de

aislamientos térmicos y acústicos el edificio de la central, para así reducir las emisiones de

ruidos al exterior.

8.1.4.3. Impacto biológico

8.1.4.3.1. Impacto biológico sobre el cauce del río

Como es una central de agua fluyente hay un tramo del río en el cual varia el caudal

en función de si la central está funcionando o no. Esta zona se encuentra entre la toma de

agua y el canal de desagüe del agua turbinada. Este funcionando o no la central siempre

circulará el caudal ecológico por el cauce del río.

Teniendo en cuenta que se puede producir la migración de peces río arriba y

sabiendo que en el cauce hay un obstáculo (azud), se ha construido una escala de peces que

permite que superen este obstáculo.

Además se han instalado rejas que impiden la entrada de peces y demás fauna

acuática a las instalaciones por la toma de agua.

8.1.4.3.2. Impacto biológico sobre la fauna de terrestre

Al construir el canal de derivación se crea un obstáculo para la fauna terrestre, por

lo que para evitar dicho efecto se debe cubrir el canal o vallar para impedir que los

animales caigan a este.




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8.1.4.3.3. Impacto biológico sobre las aves

Los cables que transportan la energía eléctrica de la minicentral hidráulica pueden

electrocutar a aves que se posan en ellos, por lo que se deben instalar elementos de

protección en los cables, crucetas y demás elementos de la instalación.

8.1.4.3.4. Impacto de la línea eléctrica en las personas

Dependiendo de la tensión que circule por la línea los campos magnéticos que se

crean son mayores o menores, pero al tratarse de una minicentral hidráulica la tensión es

menor de 66 kV y las perturbaciones de este nivel no son perjudiciales para las personas.

8.1.5. Conclusión del estudio ambiental

En la rehabilitación de la minicentral de la Purísima Concepción se produce un

pequeño impacto ambiental debido a que la mayor parte de las instalaciones esta ya

construida, pero aun así parte de la instalación crea impacto paisajístico que se minimizara

al colocar una tubería del color más adecuado.

El impacto sónico producido por la central es mínimo debido a que el edificio de la

central está perfectamente aislado y es una central de poca potencia. El impacto biológico

se elude al haber instalado las rejillas a la entrada de la toma de agua.

Por tanto se puede concluir que la instalación es ecológicamente sostenible y así

contribuir a la reducción de y el uso de materiales fósiles.

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Junio , 2016 - Repositorio de la Universidad de Jaen ...tauja.ujaen.es/bitstream/10953.1/3501/1/TFG_Juan_Carlos_Pretel... · de Linares UNIVERSIDAD DE J AÉN ... MEMORIA DE CÁLCULOS