presupuesto general
Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets TITULACIÓN: Ingeniería 7écnica Industrial Especializado en Electricidad AUTOR: Néstor Cirac Romero. DIRECTOR: Francisco González Molina. FECHA: Abril del 2015. AGRADECIMIENTOS Me gustaría dedicar unas líneas a las personas, las cuales sin su ayuda no hubiera sido posible la realización del presente proyecto de fin de carrera. En primer lugar, querría darle las gracias al Sr. Francisco González Molina, el tutor del proyecto, por la confianza depositada en él desde el primer momento. También darle las gracias a Eugeni Vecino, técnico de la presa de la Comunidad de Regantes del bajo Priorato, ya que me proporcionó toda la información necesaria para realizar dicho proyecto. En tercer lugar, agradecer al Sr. Fernando Guiu Sánchez, técnico de la CH de Riba-roja d’Ebre, toda su ayuda, todo su interés y todos sus conocimientos ya que sin ellos no hubiera sido posible la realización de éste. En último lugar, y no por eso menos importante, me gustaría dedicarle unas líneas a Marina Castellví Valls, la persona que ha estado a mi lado en todo momento y me ha ayudado a levantarme cuando he caído. Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets ÍNDICE GENERAL TITULACIÓN: Ingeniería técnica Industrial Especializado en Electricidad AUTOR: Néstor Cirac Romero. DIRECTOR: Francisco González Molina. FECHA: Abril del 2015. 1. ÍNDICE 2. MEMORIA 2.0. Hoja de Identificación .................................................................................................. 17 2.1 Objetivo del Proyecto ................................................................................................... 23 2.2 Resumen ....................................................................................................................... 23 2.3 Situación ....................................................................................................................... 24 2.4 Antecedentes de la Presa .............................................................................................. 25 2.5 Normas y Referencias .................................................................................................. 27 2.5.1 Disposiciones Legales y Normas Obligatorias.................................................. 27 2.5.2 Bibliografía........................................................................................................ 28 2.5.3 Programas de Cálculos ...................................................................................... 29 2.6 Abreviaturas ................................................................................................................. 29 2.7 Datos Hidrológicos del Embalse .................................................................................. 31 2.7.1 Nivel del Embalse ............................................................................................. 31 2.7.2 Capacidad del Embalse ..................................................................................... 32 2.7.3 Precipitaciones .................................................................................................. 33 2.7.4 Aportaciones de Caudal .................................................................................... 35 2.8 Datos Técnicos de la Presa ........................................................................................... 35 2.8.1 Ubicación .......................................................................................................... 35 2.8.2 Tipología ........................................................................................................... 35 2.8.3 Clasificación en Función del Riesgo Potencial ................................................. 35 2.8.4 Características del Cuerpo de la Presa .............................................................. 36 2.8.5 Características del Aliviadero y del Cuerpo Amortiguador .............................. 36 2.8.6 Características del Desagüe de Fondo ............................................................... 37 2.8.7 Toma de Riego .................................................................................................. 37 2.9 Situación Hidráulica Actual en la Toma de Riego de Guiamets .................................. 39 2.10 Circuito Hidráulico durante el Funcionamiento de la Minicentral ............................. 40 2.11 Tipos de Centrales Hidráulicas ................................................................................... 41 2.11.1 Centrales de Pie de Presa .................................................................................. 41 2.11.2 Centrales Reversibles o de Bombeo .................................................................. 41 2.11.3 Centrales de Agua Fluyente .............................................................................. 42 4 2.11.4 Centrales en Canal de Riego o de Abastecimiento ........................................... 42 2.11.5 Central Adoptada............................................................................................... 43 2.12 Elementos de la Minicentral Hidroeléctrica de Guiamets ........................................... 44 2.12.1 Rejilla ................................................................................................................ 44 2.12.1.1 Pérdidas de Carga en la Rejilla ...................................................................... 44 2.12.1.2 Rejilla Adoptada ............................................................................................ 45 2.12.2 Válvula de Admisión ......................................................................................... 46 2.12.2.1 Válvula Esférica ............................................................................................ 47 2.12.2.2 Válvula Compuerta ........................................................................................ 47 2.12.2.3 Válvula Mariposa .......................................................................................... 48 2.12.2.4 Pérdidas de Carga en la Válvula de Admisión .............................................. 49 2.12.2.5 Válvulas Adoptadas ....................................................................................... 49 2.12.3 Tubería Forzada................................................................................................. 50 2.12.3.1 Materiales de la Tubería Forzada .................................................................. 50 2.12.3.2 Pérdidas de Carga en la Tubería .................................................................... 52 2.12.3.3 Tubería de Riego de la Presa de Guiamets .................................................... 56 2.12.4 Turbina Hidráulica ............................................................................................ 58 2.12.4.1 Clasificación de las Turbinas Hidráulicas ..................................................... 58 2.12.4.2 Tipos de Turbina............................................................................................ 58 2.12.4.3 Turbina Adoptada .......................................................................................... 64 2.12.4.4 Características Técnicas de la Turbina Francis Adoptada ............................. 76 2.12.4.5 Mantenimiento Turbina Francis .................................................................... 77 2.12.5 Multiplicador de Velocidad ............................................................................... 77 2.12.5.1 Características del Multiplicador de Velocidad Adoptado ............................ 78 2.12.5.2 Mantenimiento del Multiplicador de Velocidad ............................................ 80 2.12.6 Generador .......................................................................................................... 80 2.12.6.1 Generador Síncrono ....................................................................................... 80 2.12.6.2 Generador Asíncrono ..................................................................................... 81 2.12.6.3 Generador Adoptado...................................................................................... 82 2.12.6.4 Protecciones del Generador ........................................................................... 87 2.12.6.5 Mantenimiento del Generador ....................................................................... 88 2.12.7 Acoplamiento Turbina-Multiplicador-Generador ............................................. 89 2.12.8 Subestación Transformadora ............................................................................. 90 5 2.12.8.1 Niveles de Aislamiento Nominal................................................................... 90 2.12.8.2 Transformadores de Potencia ........................................................................ 91 2.12.8.3 Transformador de Servicios Auxiliares ......................................................... 99 2.12.8.4 Protecciones del Transformador .................................................................. 100 2.12.8.5 Mantenimiento de Transformadores ............................................................ 101 2.12.8.6 Ubicación de la Subestación Transformadora ............................................. 102 2.13 Dispositivos Eléctricos y Protecciones de la Instalación de la Minicentral .............. 103 2.13.1 Equipo de Medición del Nivel del Embalse .................................................... 103 2.13.2 Equipos de Condensadores.............................................................................. 104 2.13.2.1 Características del Condensador Reactivo Adoptado .................................. 106 2.13.2.2 Protecciones del Equipo de Condensadores ................................................ 107 2.13.3 Transformadores de Medida............................................................................ 107 2.13.3.1 Transformadores de Tensión ....................................................................... 108 2.13.3.2 Transformadores de Corriente ..................................................................... 110 2.13.3.3 Alojamiento de los Transformadores de Medida de Tensión y de Corriente113 2.13.4 Automatización de la Minicentral de Guiamets .............................................. 114 2.13.4.1 Listado de señales de la Minicentral Hidroeléctrica de Guiamets............... 117 2.13.4.2 Estación de Operación ................................................................................. 123 2.13.4.3 Centro de Operación .................................................................................... 124 2.13.5 Protecciones de la Interconexión..................................................................... 128 2.13.5.1 Protección contra Sobreintensidades ........................................................... 129 2.13.5.2 Protección contra Faltas Polifásicas a la Red .............................................. 130 2.13.5.3 Protección de Máxima Tensión ................................................................... 130 2.13.5.4 Protección contra Faltas a Tierra a la Red ................................................... 131 2.13.5.5 Bloqueo de Conexión del Generador por Ausencia de Tensión a la Red.... 131 2.13.6 Acoplamientos ................................................................................................. 131 2.13.6.1 Acoplamientos entre Transformador 500 kVA y Línea Exterior ................ 131 2.13.6.2 Acoplamientos entre Condensador y Generador Asíncrono ....................... 134 2.13.7 Cableado Utilizado en la Instalación ............................................................... 135 2.13.7.1 Conexión del Generador Asíncrono con el Transformador......................... 136 2.13.7.2 Conexión entre la Celda 11 y las Autoválvulas ........................................... 136 2.13.7.3 Conexión de Barras rígidas.......................................................................... 136 2.13.7.4 Conexión entre Transformadores de Medida y Equipos ............................. 137 6 2.13.8 Servicios Auxiliares ........................................................................................ 138 2.13.8.1 Acoplamiento del Transformador de 50 kVA y la Línea Exterior .............. 138 2.13.8.2 Acoplamiento entre Transformador de 50 kV y SS.AA. ............................. 139 2.13.8.3 Barras de Corriente Alterna ......................................................................... 139 2.13.8.4 Equipo de Corriente Continua (Batería de Acumuladores) ......................... 140 2.13.8.5 Barras de Corriente Continua ...................................................................... 141 2.13.8.6 Celdas de distribución para los Equipos de la minicentral .......................... 142 2.13.8.7 Armarios de Control y Medida .................................................................... 145 2.13.8.8 Distribución de los Equipos en los Armarios de Control y Medida ............ 151 2.13.8.9 Mantenimiento de los Armarios .................................................................. 158 2.13.8.10 Iluminación................................................................................................. 158 2.13.8.11 Puente Grúa ................................................................................................ 163 2.13.9 Sistema Contra Incendios ................................................................................ 164 2.13.10 Puesta a Tierra ................................................................................................. 166 2.13.10.1 Puesta a Tierra de Protección ..................................................................... 166 2.13.10.2 Puesta a Tierra de Servicio ......................................................................... 166 2.14 Puesta en Marcha del Grupo ...................................................................................... 167 2.14.1 Condiciones Previas de Funcionamiento ........................................................ 167 2.14.2 Arranque Manual............................................................................................. 168 2.14.3 Procesos de Parada .......................................................................................... 168 2.14.3.1 Parada Manualmente desde Sala de Control ............................................... 168 2.14.3.2 Parada de Emergencia ................................................................................. 169 2.14.3.3 Arranques Sucesivos ................................................................................... 169 2.14.4 Parada por Protecciones .................................................................................. 170 2.14.4.1 Paros con Bloqueo ....................................................................................... 170 2.14.4.2 Paros sin Bloqueo ........................................................................................ 170 2.15 Estudio Económico ................................................................................................... 172 2.15.1 Capacidad de Producción Anual ..................................................................... 172 2.15.1.1 Para un caudal de 0,64 m3/s ......................................................................... 172 2.15.1.2 Para un caudal de 0,8 m3/s ........................................................................... 172 2.15.1.3 Para un caudal de 1,6 m3/s .......................................................................... 173 2.15.1.4 Potencia Total durante la Campaña de Riego .............................................. 173 2.15.2 Balance Económico Anual .............................................................................. 174 7 2.15.2.1 Ámbito de Aplicación .................................................................................. 174 2.15.2.2 Retribución de la Energía Eléctrica Producida en Régimen Especial ......... 174 2.15.2.3 Tarifa Regulada ........................................................................................... 174 2.15.2.4 Prima............................................................................................................ 174 2.15.2.5 Tarifas y Primas para Instalaciones de la Categoría b ................................. 175 2.15.2.6 Complemento por Energía Reactiva ............................................................ 175 2.15.2.7 Conclusiones: .............................................................................................. 176 2.15.2.8 Precio del kW/h Producido .......................................................................... 177 2.15.2.9 Facturación .................................................................................................. 177 2.15.2.10 Periodo de Amortización............................................................................ 177 2.16 Ventajas de la Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets ............. 178 2.16.1 Beneficios Ambientales................................................................................... 178 2.16.2 Beneficios Socioeconómicos........................................................................... 178 2.16.3 Impactos Negativos de la Construcción de una Minicentral Hidroeléctrica que no Repercuten en el Presente Proyecto .......................................................................... 179 3. MEMORIA DE CÁLCULO 3.1 Datos Principales ........................................................................................................ 185 3.1.1 Caudal Nominal............................................................................................... 185 3.1.2 Salto Bruto....................................................................................................... 185 3.1.3 Salto Neto ........................................................................................................ 185 3.1.4 Potencia Teórica .............................................................................................. 188 3.2 Magnitudes para la Elección de la Turbina ................................................................ 189 3.2.1 Potencia Útil al Eje de la Turbina ................................................................... 189 3.2.2 Velocidad Específica ....................................................................................... 189 3.2.3 Posibilidades en la Elección de la Turbina...................................................... 190 3.2.4 Turbina Adoptada ............................................................................................ 192 3.3 Multiplicador de velocidad......................................................................................... 192 3.3.1 Datos Iniciales ................................................................................................. 192 3.3.2 Tipo de Reductor ............................................................................................. 192 3.3.3 Características del Multiplicador de velocidad ............................................... 193 3.4 Generador ................................................................................................................... 193 8 3.4.1 Potencia Nominal (PN) .................................................................................... 193 3.4.2 Tensión Nominal ............................................................................................. 194 3.4.3 Velocidad de Sincronismo ns .......................................................................... 194 3.4.4 Velocidad Nominal Nn .................................................................................... 194 3.4.5 Generador Adoptado ....................................................................................... 194 3.4.5.1 Características del Generador Adoptado ..................................................... 195 3.5 Subestación Transformadora ...................................................................................... 196 3.5.1 Tensiones Nominales Normalizadas ............................................................... 196 3.5.2 Transformador de Potencia ............................................................................. 196 3.5.2.1 Características del Transformador de Potencia Adoptado .......................... 196 3.5.3 Transformador de SS.AA. ............................................................................... 196 3.5.3.1 Características del Transformador de SS.AA. Adoptado ............................ 196 3.6 Intensidades de Cortocircuitos ................................................................................... 197 3.6.1 Cortocircuito trifásico equilibrado en la parte de 15 kV (F1) ......................... 197 3.6.1.1 Cálculo de Impedancias ............................................................................... 198 3.6.1.2 Cálculo de Corrientes de Cortocircuito ....................................................... 201 3.6.2 Cortocircuito Trifásico Equilibrado en la Parte de 3 kV (F2) ......................... 205 3.6.2.1 Cálculos de Impedancias ............................................................................. 205 3.6.2.2 Cálculos de Corrientes de Cortocircuito ...................................................... 208 3.6.3 Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra en la Parte de 15 kV (F1) .......... 212 3.6.3.1 Corriente Máxima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra ............. 212 3.6.3.2 Corriente Mínima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra.............. 212 3.6.4 Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra en la Parte de 3 kV (F2) ............ 213 3.6.4.1 Corriente Máxima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra ............. 213 3.6.4.2 Corriente Mínima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra.............. 213 3.7 Condensador ............................................................................................................... 215 3.7.1 Cálculo para la Elección del Condensador Adecuado .................................... 215 3.7.2 Sobretensiones ................................................................................................. 215 3.7.3 Sobreintensidades ............................................................................................ 216 3.8 Transformador de Medida .......................................................................................... 217 3.8.1 Transformador de Corriente ............................................................................ 217 3.8.1.1 Transformadores Utilizados en la Parte de 15 kV ....................................... 217 3.8.1.2 Transformadores Utilizados en la Parte de 3 kV ......................................... 220 9 3.8.2 Transformadores de Tensión ........................................................................... 223 3.8.2.1 Transformadores Utilizados en la Parte de 15 kV ....................................... 223 3.8.2.2 Transformadores Utilizados en la Parte de 3 kV ......................................... 226 3.9 Relés Electrónicos de Protección ............................................................................... 229 3.9.1 Relés Electrónicos de Intensidad..................................................................... 230 3.9.1.1 Protección contra Sobreintensidades de la Interconexión ........................... 231 3.9.1.2 Protección contra Sobreintensidades del Generador ................................... 232 3.9.1.3 Protección contra Sobreintensidades del Condesador Reactivo .................. 233 3.9.2 Relés Electrónicos de Tensión ........................................................................ 233 3.9.2.1 Protección contra Faltas Polifásicas ............................................................ 233 3.9.2.2 Protección de Máxima Tensión a la Interconexión ..................................... 234 3.9.2.3 Protección de Máxima Tensión al Condensador Reactivo .......................... 234 3.9.2.4 Protección de Mínima Tensión para Barras de Corriente Alterna............... 235 3.9.2.5 Protección de Mínima Tensión para Barras de Corriente Continua ............ 236 3.9.3 Relé de Potencia Inversa ................................................................................. 236 3.10 Conductores ................................................................................................................ 238 3.10.1 Tensiones de Aislamiento ............................................................................... 238 3.10.2 Secciones ......................................................................................................... 238 3.10.2.1 Conductores en la Parte de 15 kV ............................................................... 238 3.10.2.2 Conductores en la Parte de 3 kV ................................................................. 239 3.10.3 Conexión Barras Rígidas ................................................................................. 240 3.10.3.1 Esfuerzos electrodinámicos desarrollados por cortocircuitos ..................... 240 3.10.3.2 Esfuerzos térmicos desarrollados por cortocircuitos ................................... 241 3.11 Cables a Transformadores de Medida ........................................................................ 243 3.11.1 Transformadores de Intensidades .................................................................... 243 3.11.2 Transformadores de Tensión ........................................................................... 243 3.11.2.1 Transformadores de Tensión de 15 VA y Clase 1 ....................................... 243 3.11.2.2 Transformadores de Tensión de 25 VA y Clase 1 ....................................... 244 3.11.2.3 Transformador de Tensión de 50 VA y Clase 0,5 (para facturación).......... 245 3.12 Características de la Aparamenta ............................................................................... 246 3.12.1 Autoválvulas.................................................................................................... 246 3.12.1.1 Características de la Autoválvula Adoptada ................................................ 246 3.12.2 Seccionadores .................................................................................................. 247 10 3.12.2.1 Seccionadores Utilizados en la Parte de 15 kV ........................................... 247 3.12.2.2 Seccionadores Utilizados en la Parte de 3 Kv ............................................. 248 3.12.2.3 Seccionador de Carga Utilizado en la parte de 15 kV para SS.AA. ............ 249 3.12.3 Interruptores de Acoplamiento ........................................................................ 250 3.12.3.1 Interruptor de Acoplamiento entre Transformador y la Línea Exterior ...... 250 3.12.3.2 Interruptor de Acoplamiento entre Condensador y Generador ................... 251 3.12.3.3 Interruptor de Acoplamiento entre Transformador de 50 kV y SS.AA....... 252 3.12.4 Fusibles............................................................................................................ 252 3.13 Baterías de Corriente Continua .................................................................................. 254 3.13.1 Principales Fallos en las Baterías de Corriente Continua ............................... 254 3.13.2 Pruebas de Mantenimiento en Baterías de Corriente Continua: ..................... 254 3.13.2.1 Prueba de la Impedancia .............................................................................. 254 3.13.2.2 Prueba de Descarga: .................................................................................... 254 3.13.3 Voltaje y Tipo de Corrientes de una Batería: .................................................. 255 3.13.4 Efectos de la Temperatura: .............................................................................. 255 3.13.5 Cuestiones a Tener en Cuanta Sobre las Baterías de Corriente Continua: ..... 256 3.13.6 Características de las Baterías de Corriente Continua: ................................... 256 3.14 Cálculo de Consumos de 24 Vcc................................................................................ 258 3.14.1 Instalación Minicentral Hidroeléctrica ............................................................ 258 3.14.2 Sistema de Riego de Guiamets ........................................................................ 259 3.14.3 Consumo Total ................................................................................................ 259 3.15 Puesta a Tierra ........................................................................................................... 261 3.15.1 Condiciones Generales .................................................................................... 261 3.15.2 Sección de los Conductores ............................................................................ 261 3.15.3 Electrodo de Tierra .......................................................................................... 262 3.15.3.1 Valores Máximos de Tensión de Paso y Contacto Admisibles ................... 263 3.15.4 Malla Equipotencial ........................................................................................ 263 4. PLANOS 4.1 Situación ........................................................................................................ Plano nº001 4.2 Vista aérea de la presa ................................................................................... Plano nº002 4.3 Base de la cimentación .................................................................................. Plano nº003 11 4.4 Edificio planta 0 ......................................................................................... Plano nº004A 4.5 Edificio planta 1 ......................................................................................... Plano nº004B 4.6 Rejilla ............................................................................................................ Plano nº005 4.7 Detalles: zapata de cimentación .................................................................... Plano nº006 4.8 Detalles: muros de la minicentral .................................................................. Plano nº007 4.9 Detalles: secciones ........................................................................................ Plano nº008 4.10 Detalles: suelo técnico .................................................................................. Plano nº009 4.11 Esquema unifilar ........................................................................................... Plano nº010 4.12 Generador asíncrono ..................................................................................... Plano nº011 4.13 Distribución de los armarios ......................................................................... Plano nº012 4.14 Alimentación 220 Vca interior armarios ...................................................... Plano nº013 4.15 Armario a 24 Vcc ......................................................................................... Plano nº014 4.16 Alimentación 220 Vca de equipos de medición y protección ...................... Plano nº015 4.17 Sala de control. Consola ............................................................................... Plano nº016 4.18 Sistema de puesta a tierra interior de armarios ............................................. Plano nº017 5. PRESUPUESTO 5.1 Presupuesto General .................................................................................................... 285 5.2 Resumen Presupuesto .................................................................................................. 310 6. PLIEGO DE CONDICIONES 6.1. Prescripciones técnicas generales............................................................................... 315 6.1.1 Obras a las que se aplicará este pliego de prescripciones técnicas. ................ 315 6.1.2 Normas para la realización de trabajos con maquinaria para obras ................ 315 6.1.2.1 Circulación de la maquinaria de obra y de camiones .................................. 315 6.1.2.2 Señalización ................................................................................................. 315 6.1.3 Materiales, piezas, y equipos en general ......................................................... 316 6.1.3.1 Condiciones generales ................................................................................. 316 6.1.3.2 Autorización previa del Director de la Obra para la incorporación o empleo de materiales, piezas o equipos en la instalación ....................................................... 316 12 6.1.3.3 Ensayos y pruebas ....................................................................................... 316 6.1.3.4 En Caso de que los materiales, piezas o equipos no satisfagan las condiciones técnicas ................................................................................................................. 316 6.1.3.5 Acopios ........................................................................................................ 316 6.1.3.6 Responsabilidad del Contratista .................................................................. 317 6.1.3.7 Materiales, equipos y productos industriales aportados por el Contratista y no empleados en la instalación ........................................................................................ 317 6.1.4 Tratamiento y gestión de residuos ................................................................... 317 6.1.4.1 Definición y condiciones generales ............................................................. 317 6.1.4.2 Condiciones del proceso de ejecución ......................................................... 317 6.1.5 Consideraciones previas a la ejecución de las obras ....................................... 317 6.1.6 Acceso a las obras ........................................................................................... 320 6.1.6.1 Construcción de caminos de acceso ............................................................ 320 6.1.6.2 Conservación y uso ...................................................................................... 321 6.1.7 Instalaciones, medios y obras auxiliares ......................................................... 321 6.1.7.1 Proyecto de instalaciones y obras auxiliares ............................................... 321 6.1.7.2 Retirada de instalaciones y obras auxiliares ................................................ 321 6.1.7.3 Instalación de acopios .................................................................................. 322 6.1.8 Ejecución de las obras ..................................................................................... 322 6.1.8.1 Equipos, maquinaria y métodos constructivos ............................................ 322 6.1.8.2 Señalización y balizamiento de obras e instalaciones ................................. 322 6.1.8.3 Excavación de zanjas y pozos ..................................................................... 322 6.1.8.4 Obras subterráneas ....................................................................................... 323 6.1.8.5 Carteles y anuncios ...................................................................................... 323 6.1.8.6 Cruces de carreteras ..................................................................................... 324 6.1.8.7 Reposición de servicios, estructuras e instalaciones afectadas.................... 324 6.1.8.8 Control de ruido y de las vibraciones del terreno ........................................ 325 6.1.8.9 Propuesta de solicitud .................................................................................. 326 6.1.8.10 Limitaciones ................................................................................................ 326 6.1.8.11 Responsabilidades ....................................................................................... 326 6.1.8.12 Trabajos nocturnos ...................................................................................... 327 6.1.8.13 Emergencias................................................................................................. 327 6.2. Condiciones de los materiales .................................................................................... 329 6.2.1 Movimientos de Tierra .................................................................................... 329 13 6.2.1.1 Desbroce y limpieza del Terreno ................................................................. 329 6.2.1.2 Excavaciónes ............................................................................................... 330 6.2.1.3 Excavación en zanjas ................................................................................... 331 6.2.2 Sostenimiento de zanjas y pozos ..................................................................... 332 6.2.2.1 Entibaciones: ............................................................................................... 332 6.2.2.2 Tablestacados metálicos .............................................................................. 334 6.2.2.3 Terraplenes .................................................................................................. 336 6.2.2.4 Relleno compactado en zanja para la protección y cobertura de tuberías ... 338 6.2.2.5 Base granular ............................................................................................... 340 6.2.3 Escolleras de protección .................................................................................. 341 6.2.4 Estructuras ....................................................................................................... 343 6.2.4.1 Hormigonado de estructuras y obras de fábrica .......................................... 343 6.2.4.2 Encofrados en estructuras y obras de fábrica .............................................. 347 6.2.4.3 Cimbras........................................................................................................ 349 6.2.4.4 Acero en barras para armar.......................................................................... 350 6.2.4.5 Perfiles y chapas de acero laminado ........................................................... 351 6.2.4.6 Drenaje de trasdós de muros ........................................................................ 353 6.2.4.7 Juntas de Impermeabilidad .......................................................................... 353 6.2.5 Caminos y accesos .......................................................................................... 354 6.2.5.1 Bases de zahorra artificial............................................................................ 354 6.2.5.2 Subbases naturales ....................................................................................... 355 6.2.5.3 Tratamientos superficiales ........................................................................... 355 6.2.6 Edificación ...................................................................................................... 357 6.2.6.1 Fábricas ........................................................................................................ 357 6.2.6.2 Revestimientos ............................................................................................ 357 6.2.6.3 Pintura.......................................................................................................... 357 6.2.6.4 Puertas para cerramiento ............................................................................. 358 6.3. Condiciones del proceso de ejecución ....................................................................... 359 6.3.1 Movimiento de tierras ..................................................................................... 359 6.3.1.1 Desbroce y limpieza del terreno .................................................................. 359 6.3.1.2 Excavaciones en tierra vegetal .................................................................... 360 6.3.1.3 Excavaciones en general .............................................................................. 360 6.3.1.4 Rellenos ....................................................................................................... 361 14 6.3.1.5 Escolleras de protección .............................................................................. 362 6.3.2 Estructuras ....................................................................................................... 363 6.3.2.1 Hormigonado de estructuras y obras de fábrica .......................................... 363 6.3.2.2 Encofrados en estructuras y obras de fábrica .............................................. 365 6.3.2.3 Cimbras........................................................................................................ 365 6.3.2.4 Acero en barras para armar.......................................................................... 366 6.3.2.5 Estructuras de acero laminado ..................................................................... 367 6.3.2.6 Drenaje de trasdós de muros ........................................................................ 373 6.3.2.7 Juntas de impermeabilidad .......................................................................... 373 6.3.3 Caminos y accesos .......................................................................................... 374 6.3.3.1 Bases de zahorra artificial............................................................................ 374 6.3.3.2 Subbases naturales ....................................................................................... 377 6.3.3.3 Tratamientos superficiales ........................................................................... 377 6.3.4 Edificación ...................................................................................................... 378 6.3.4.1 Fábricas ........................................................................................................ 378 6.3.4.2 Revestimientos ............................................................................................ 379 6.3.4.3 Pintura.......................................................................................................... 381 15 Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets MEMORIA DESCRIPTIVA TITULACIÓN: Ingeniería técnica Industrial Especializado en Electricidad AUTOR: Néstor Cirac Romero. DIRECTOR: Francisco González Molina. FECHA: Abril del 2015. Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.0. Memoria descriptiva Hoja de Identificación TÍTULO DEL PROYECTO Título del proyecto: Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets. Emplazamiento: Presa del Guiamets situada en la hoja Nº 32-18 (471 - Mora de Ebro) del mapa cartográfico a escala 1:50.000 del Instituto Geográfico Nacional de España. RAZÓN SOCIAL DEL SOLICITANTE Solicitante: Comunidad de regantes del bajo priorato Dirección: Calle el Pantano nº 0 Els Guiamets (Tarragona) RAZÓN SOCIAL DEL AUTOR DEL PROYECTO Nombre: Néstor Cirac Romero DNI: 39915386-Q Nº Colegiado CETIT: 2765 Dirección: Av. María Cristina nº 46, 1º 4ª Teléfono: 654253715 Correo electrónico: [email protected] Firma del Cliente: Firma del Autor: Abril de 2015 17 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva ÍNDICE 2.0. Hoja de Identificación .................................................................................................. 17 2.1 Objetivo del Proyecto ................................................................................................... 23 2.2 Resumen ....................................................................................................................... 23 2.3 Situación ....................................................................................................................... 24 2.4 Antecedentes de la Presa .............................................................................................. 25 2.5 Normas y Referencias .................................................................................................. 27 2.5.1 Disposiciones Legales y Normas Obligatorias.................................................. 27 2.5.2 Bibliografía........................................................................................................ 28 2.5.3 Programas de Cálculos ...................................................................................... 29 2.6 Abreviaturas ................................................................................................................. 29 2.7 Datos Hidrológicos del Embalse .................................................................................. 31 2.7.1 Nivel del Embalse ............................................................................................. 31 2.7.2 Capacidad del Embalse ..................................................................................... 32 2.7.3 Precipitaciones .................................................................................................. 33 2.7.4 Aportaciones de Caudal .................................................................................... 35 2.8 Datos Técnicos de la Presa ........................................................................................... 35 2.8.1 Ubicación .......................................................................................................... 35 2.8.2 Tipología ........................................................................................................... 35 2.8.3 Clasificación en Función del Riesgo Potencial ................................................. 35 2.8.4 Características del Cuerpo de la Presa .............................................................. 36 2.8.5 Características del Aliviadero y del Cuerpo Amortiguador .............................. 36 2.8.6 Características del Desagüe de Fondo ............................................................... 37 2.8.7 Toma de Riego .................................................................................................. 37 2.9 Situación Hidráulica Actual en la Toma de Riego de Guiamets .................................. 39 2.10 Circuito Hidráulico durante el Funcionamiento de la Minicentral .............................. 40 2.11 Tipos de Centrales Hidráulicas .................................................................................... 41 2.11.1 Centrales de Pie de Presa .................................................................................. 41 2.11.2 Centrales Reversibles o de Bombeo .................................................................. 41 2.11.3 Centrales de Agua Fluyente .............................................................................. 42 2.11.4 Centrales en Canal de Riego o de Abastecimiento ........................................... 42 2.11.5 Central Adoptada............................................................................................... 43 2.12 Elementos de la Minicentral Hidroeléctrica de Guiamets ............................................ 44 18 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.12.1 Memoria descriptiva Rejilla ................................................................................................................ 44 2.12.1.1 Pérdidas de Carga en la Rejilla ...................................................................... 44 2.12.1.2 Rejilla Adoptada ............................................................................................ 45 2.12.2 Válvula de Admisión ......................................................................................... 46 2.12.2.1 Válvula Esférica ............................................................................................ 47 2.12.2.2 Válvula Compuerta ........................................................................................ 47 2.12.2.3 Válvula Mariposa .......................................................................................... 48 2.12.2.4 Pérdidas de Carga en la Válvula de Admisión .............................................. 49 2.12.2.5 Válvulas Adoptadas ....................................................................................... 49 2.12.3 Tubería Forzada................................................................................................. 50 2.12.3.1 Materiales de la Tubería Forzada .................................................................. 50 2.12.3.2 Pérdidas de Carga en la Tubería .................................................................... 52 2.12.3.3 Tubería de Riego de la Presa de Guiamets .................................................... 56 2.12.4 Turbina Hidráulica ............................................................................................ 58 2.12.4.1 Clasificación de las Turbinas Hidráulicas ..................................................... 58 2.12.4.2 Tipos de Turbina............................................................................................ 58 2.12.4.3 Turbina Adoptada .......................................................................................... 64 2.12.4.4 Características Técnicas de la Turbina Francis Adoptada ............................. 76 2.12.4.5 Mantenimiento Turbina Francis .................................................................... 77 2.12.5 Multiplicador de Velocidad ............................................................................... 77 2.12.5.1 Características del Multiplicador de Velocidad Adoptado ............................ 78 2.12.5.2 Mantenimiento del Multiplicador de Velocidad ............................................ 80 2.12.6 Generador .......................................................................................................... 80 2.12.6.1 Generador Síncrono ....................................................................................... 80 2.12.6.2 Generador Asíncrono ..................................................................................... 81 2.12.6.3 Generador Adoptado...................................................................................... 82 2.12.6.4 Protecciones del Generador ........................................................................... 87 2.12.6.5 Mantenimiento del Generador ....................................................................... 88 2.12.7 Acoplamiento Turbina-Multiplicador-Generador ............................................. 89 2.12.8 Subestación Transformadora ............................................................................. 90 2.12.8.1 Niveles de Aislamiento Nominal................................................................... 90 2.12.8.2 Transformadores de Potencia ........................................................................ 91 2.12.8.3 Transformador de Servicios Auxiliares ......................................................... 99 19 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.8.4 Protecciones del Transformador .................................................................. 100 2.12.8.5 Mantenimiento de Transformadores ............................................................ 101 2.12.8.6 Ubicación de la Subestación Transformadora ............................................. 102 2.13 Dispositivos Eléctricos y Protecciones de la Instalación de la Minicentral ............... 103 2.13.1 Equipo de Medición del Nivel del Embalse .................................................... 103 2.13.2 Equipos de Condensadores.............................................................................. 104 2.13.2.1 Características del Condensador Reactivo Adoptado .................................. 106 2.13.2.2 Protecciones del Equipo de Condensadores ................................................ 107 2.13.3 Transformadores de Medida............................................................................ 107 2.13.3.1 Transformadores de Tensión ....................................................................... 108 2.13.3.2 Transformadores de Corriente ..................................................................... 110 2.13.3.3 Alojamiento de los Transformadores de Medida de Tensión y de Corriente113 2.13.4 Automatización de la Minicentral de Guiamets .............................................. 114 2.13.4.1 Listado de señales de la Minicentral Hidroeléctrica de Guiamets............... 117 2.13.4.2 Estación de Operación ................................................................................. 123 2.13.4.3 Centro de Operación .................................................................................... 124 2.13.5 Protecciones de la Interconexión..................................................................... 128 2.13.5.1 Protección contra Sobreintensidades ........................................................... 129 2.13.5.2 Protección contra Faltas Polifásicas a la Red .............................................. 130 2.13.5.3 Protección de Máxima Tensión ................................................................... 130 2.13.5.4 Protección contra Faltas a Tierra a la Red ................................................... 131 2.13.5.5 Bloqueo de Conexión del Generador por Ausencia de Tensión a la Red.... 131 2.13.6 Acoplamientos ................................................................................................. 131 2.13.6.1 Acoplamientos entre Transformador 500 kVA y Línea Exterior ................ 131 2.13.6.2 Acoplamientos entre Condensador y Generador Asíncrono ....................... 134 2.13.7 Cableado Utilizado en la Instalación ............................................................... 135 2.13.7.1 Conexión del Generador Asíncrono con el Transformador......................... 136 2.13.7.2 Conexión entre la Celda 11 y las Autoválvulas ........................................... 136 2.13.7.3 Conexión de Barras rígidas.......................................................................... 136 2.13.7.4 Conexión entre Transformadores de Medida y Equipos ............................. 137 2.13.8 Servicios Auxiliares ........................................................................................ 138 2.13.8.1 Acoplamiento del Transformador de 50 kVA y la Línea Exterior .............. 138 2.13.8.2 Acoplamiento entre Transformador de 50 kV y SS.AA. ............................. 139 20 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.13.8.3 Barras de Corriente Alterna ......................................................................... 139 2.13.8.4 Equipo de Corriente Continua (Batería de Acumuladores) ......................... 140 2.13.8.5 Barras de Corriente Continua ...................................................................... 141 2.13.8.6 Celdas de distribución para los Equipos de la minicentral .......................... 142 2.13.8.7 Armarios de Control y Medida .................................................................... 145 2.13.8.8 Distribución de los Equipos en los Armarios de Control y Medida ............ 151 2.13.8.9 Mantenimiento de los Armarios .................................................................. 158 2.13.8.10 Iluminación................................................................................................. 158 2.13.8.11 Puente Grúa ................................................................................................ 163 2.13.9 2.13.10 Sistema Contra Incendios ................................................................................ 164 Puesta a Tierra ............................................................................................. 166 2.13.10.1 Puesta a Tierra de Protección ..................................................................... 166 2.13.10.2 Puesta a Tierra de Servicio ......................................................................... 166 2.14 Puesta en Marcha del Grupo ...................................................................................... 167 2.14.1 Condiciones Previas de Funcionamiento ........................................................ 167 2.14.2 Arranque Manual............................................................................................. 168 2.14.3 Procesos de Parada .......................................................................................... 168 2.14.3.1 Parada Manualmente desde Sala de Control ............................................... 168 2.14.3.2 Parada de Emergencia ................................................................................. 169 2.14.3.3 Arranques Sucesivos ................................................................................... 169 2.14.4 Parada por Protecciones .................................................................................. 170 2.14.4.1 Paros con Bloqueo ....................................................................................... 170 2.14.4.2 Paros sin Bloqueo ........................................................................................ 170 2.15 Estudio Económico .................................................................................................... 172 2.15.1 Capacidad de Producción Anual ..................................................................... 172 2.15.1.1 Para un caudal de 0,64 m3/s ......................................................................... 172 2.15.1.2 Para un caudal de 0,8 m3/s ........................................................................... 172 2.15.1.3 Para un caudal de 1,6 m3/s .......................................................................... 173 2.15.1.4 Potencia Total durante la Campaña de Riego .............................................. 173 2.15.2 Balance Económico Anual .............................................................................. 174 2.15.2.1 Ámbito de Aplicación .................................................................................. 174 2.15.2.2 Retribución de la Energía Eléctrica Producida en Régimen Especial ......... 174 2.15.2.3 Tarifa Regulada ........................................................................................... 174 21 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.15.2.4 Prima............................................................................................................ 174 2.15.2.5 Tarifas y Primas para Instalaciones de la Categoría b ................................. 175 2.15.2.6 Complemento por Energía Reactiva ............................................................ 175 2.15.2.7 Conclusiones: .............................................................................................. 176 2.15.2.8 Precio del kW/h Producido .......................................................................... 177 2.15.2.9 Facturación .................................................................................................. 177 2.15.2.10 Periodo de Amortización............................................................................ 177 2.16 Ventajas de la Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets .............. 178 2.16.1 Beneficios Ambientales................................................................................... 178 2.16.2 Beneficios Socioeconómicos........................................................................... 178 2.16.3 Impactos Negativos de la Construcción de una Minicentral Hidroeléctrica que no Repercuten en el Presente Proyecto .......................................................................... 179 22 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.1 Objetivo del Proyecto El objetivo del proyecto es el de aprovechar un salto de agua existente, constituido por una presa de gravedad, para generar energía eléctrica, con la finalidad de venderla a la compañía eléctrica Endesa. 2.2 Resumen El presente Proyecto de Final de Carrera pretende justificar la viabilidad técnica y económica de la instalación de una minicentral hidroeléctrica inferior a 10 MW de potencia nominal, en la localidad de Guiamets (Priorato, provincia de Tarragona). La central será de pie de presa y aprovechará un salto hidráulico ya existente, constituido por una presa de gravedad, en el río Asmat. La finalidad de la presa de Guiamets es la de regular las aportaciones de caudal de la cuenca del río Asmat, para abastecer las demandas de regadío pertenecientes a la Comunidad de Regantes del Bajo Priorato. La minicentral hidroeléctrica, objeto del proyecto, aprovechará la tubería de riego existente en la presa, turbinando el agua utilizada en la campaña de riego. Esta, tiene lugar entre los meses de marzo y finales de octubre. El resto del año, coincidiendo que la comunidad de regantes no riega, la minicentral hidroeléctrica estará parada. De esta manera no alteramos el curso natural del río y hacemos que el impacto medioambiental sea el mínimo. La planta hidráulica estará en marcha de lunes a viernes des de las 18:00h hasta las 10:00h del día siguiente (16 horas) y también el sábado desde las 18:00h hasta las 12:00h del día siguiente (18 horas), coincidiendo con la campaña de riego, que como se ha mencionado anteriormente tiene lugar entre los meses de marzo y octubre; 192 días, lo que hace un total de 98 horas a la semana y 3136 horas al año. El resto del día el sistema de riego permanece parado por lo que la minicentral hidroeléctrica no generará electricidad. El equipamiento necesario consiste de una turbina Francis, cuyo caudal de equipamiento es de 1,6 m /s, acoplada a un generador asíncrono mediante un multiplicador de velocidad. La electricidad se generará a una tensión de 3000 V que posteriormente será aumentada hasta los 15 kV mediante un transformador de potencia 3/15 KV. Se conectara a la red de media tensión de la compañía distribuidora, Endesa. El proyecto también recogerá los aspectos técnicos administrativos necesarios para la interconexión de la minicentral con la red, ya existente, de Endesa. Todo lo anteriormente mencionado se proyectará de manera acorde con la normativa vigente. La obra total, correspondiente al proyecto, necesita una inversión inicial 477.722,93 € lo que hace que hasta pasados seis años y cuatro meses, desde su puesta en marcha, la central no produzca beneficios hasta esa fecha. 23 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.3 Situación La presa de Guiamets se encuentra situada en el cauce del río Asmat, afluente del Siurana por la margen izquierda, en el término municipal de Guiamets de la provincia de Tarragona (a unos 40 km. desde la propia ciudad de Tarragona). A su vez el río Siurana es afluente por la margen izquierda del río Ebro. La zona inundada por el vaso de almacenamiento del embalse pertenece a tres términos municipales: Capçanes, Guiamets y Serra de Almós, todos ellos de la provincia de Tarragona. Las coordenadas UTM correspondientes al huso 31 de la ubicación de la presa son las siguientes: • • • X: 311.275 Y: 455.2340 Z: 185,87 (cota de coronación) Se sitúa en la hoja Nº 32-18 (471 - Mora de Ebro) del mapa cartográfico a escala 1:50.000 del Instituto Geográfico Nacional de España. El acceso a la presa se realiza a través de un camino que enlaza la carretera que conecta el núcleo urbano de Guiamets con la carretera nacional N-420 en los puntos kilométricos 474 y 479,5 de ésta (entre Mora La Nova y Falset). Este camino de acceso llega hasta la casa de la administración, situada en la margen derecha, en las proximidades del estribo de la presa y a un nivel superior al del camino de coronación, al cual no se puede llegar con vehículo. Para llegar hasta él hay que descender por una escalera que lo une a la explanada de la casa de la administración. En el entorno de la presa existen caminos de servicio que llegan hasta el pie de la presa, a las proximidades de la cámara de válvulas de las conducciones del desagüe de fondo y que enlazan con el canal de riego, en la margen derecha. La siguiente Figura muestra el plano donde se sitúa la presa. Figura 1. Vista aérea del embalse de Guiamets. 24 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.4 Antecedentes de la Presa La zona en la que se sitúan la presa y embalse de Guiamets, presenta problemas de impermeabilidad. Estos problemas han preocupado desde el primer momento a los técnicos y personas encargadas del diseño de la presa, de tal forma que el proyecto inicialmente planteado ha sufrido modificaciones y la necesidad de adición de trabajos orientados a solucionar este problema. En este sentido D. José María Valdés, Jefatura de Sondeos - Obras Hidráulicas, redactó dos documentos: en 1934, el “Informe acerca de los sondeos ejecutados en el río Asmat para el estudio del pantano de Guiamets a petición de la Comunidad de Regantes del Bajo Priorato (Tarragona)”; y en 1935, el “Proyecto de pantalla impermeabilizadora propuesta para el pantano de Guiamets, en el río Asmat, redactado a instancia de la Comunidad de Regantes del Bajo Priorato (Tarragona)”. Por otro lado, y en previsión de que esta pantalla resultase insuficiente, se previeron dos pantallas laterales que se extenderían hacia aguas arriba por las respectivas márgenes, con una longitud de 200 m para la de la margen derecha, y de 100 m para la de la margen izquierda, con una sola fila de taladros separados 3 y 4 metros, respectivamente. No obstante, y a pesar de las pantallas proyectadas, en el “Proyecto del Pantano de Guiamets” (no existiendo ninguna referencia contraria en el posterior “Proyecto Reformado del Embalse de Guiamets”) se especifica que únicamente llegó a ejecutarse la zona central de la pantalla, sin realizar las pantallas laterales. Sin embargo, no se ha encontrado ningún documento que haga mención a los resultados: cemento inyectado, metros perforados, etc, ni liquidación alguna, por lo que existen dudas de que realmente llegase a ejecutarse. La construcción de la presa comienza en el año 1951, teniendo en principio un plazo de ejecución de 5 años, y ya para el año 1954 se consideraba de necesidad nacional su culminación. En el año de 1955 la Comunidad de Regantes pide prórroga por 3 años, pero por distintos inconvenientes en el año de 1959 se paralizan las obras reanudándose las mismas en 1960. En 1962 la concesión pasa a manos del Ministerio de Obras Públicas tras el trámite de caducidad a la Comunidad de Regantes, siendo en el año de 1970 cuando se finalizan por completo las obras. Debido a fuertes lluvias que llenaron el embalse en el año de 1971 la presa vierte por primera vez, antes de haber comenzado su explotación y se observaron algunas filtraciones en las galerías y en las laderas a pie de presa, por lo que se decidió acometer una pantalla de impermeabilización longitudinal según el plano de galerías, que al mismo tiempo funcionara como drenaje alcanzando un mínimo de 10 m de profundidad bajo el terreno de cimentación, enlazando con la supuesta pantalla de impermeabilización situada en el terreno antes de la construcción de la presa. Las obras fueron realizadas por el S.G.O.P. en los años 1972 y 1973. Las perforaciones se realizaron desde coronación, una sola fila de taladros separados 4 m, con diámetro 60 mm en el cuerpo de presa y 48 mm bajo la línea de cimentación. La finalidad de los taladros era que además de permitir su inyección con lechada, pudiesen también funcionar como drenes entre coronación y las galerías, así como aportar información sobre las filtraciones que se producían en el cuerpo de presa. 25 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Con el fin de sellar un manantial existente al pie de la ladera derecha, se decidió prolongar lateralmente la pantalla unos 20 m con dos filas de taladros separadas 1,5m, con distribución a tresbolillo y distancia entre taladros de 3 m La profundidad de perforación fue la misma que la de los taladros del centro de la presa. Todos los taladros integrantes de esta pantalla lateral fueron inyectados. La inyección se realizó con lechada de cemento de fluidez elevada, con dosificación comprendida entre el 25, 50 y 100 % (en 100 litros de agua, 25, 50 y 100 Kg. de cemento respectivamente). Las presiones de inyección estaban en torno a los 5 bares, o incluso superiores. En mayo de 1974 fue cuando se realizó la primera campaña de riego a pesar que las acequias y los desagües estaban incompletos. En los años 80, al no considerarse suficiente el grado de impermeabilidad conseguido con la ejecución de los trabajos anteriormente expuestos, y al no disponer de medios para la realización de estudios para solucionar el problema, la Confederación Hidrográfica del Ebro redactó un "Pliego de Bases para la Contratación de la Colaboración Necesaria para el Estudio de la Impermeabilización del Vaso y Cerrada de la Presa de Guiamets (Tarragona)". Celebrado el oportuno concurso entre empresas consultoras, la redacción del proyecto fue adjudicada a Euroestudios, SA. Realizados los pertinentes estudios y analizadas las posibles soluciones técnicas, se redactó el "Estudio de la Impermeabilización del Vaso y Cerrada de la Presa de Guiamets (Tarragona)" donde se proponía una pantalla de inyecciones como solución más eficaz para impermeabilizar el embalse. Este proyecto se realizó en los años siguientes. En el año 1997, se realizó una reperforación de los taladros de la pantalla de drenaje, que desde la galería situada a la cota 136,63 m.s.n.m penetran en el terreno de cimentación, realizándose estos taladros a una distancia entre sí de 6 m, con un diámetro de 80 mm y una longitud de perforación de 30 m El motivo de esta medida es que los taladros ya existentes se habían colmatado de cal, habiendo perdido su operatividad. Como último acontecimiento conocido en la presa y según información suministrada por el encargado de la presa, se realizaron inyecciones de hormigón en el cuerpo de la presa en el año 2000. Actualmente, la finalidad de la presa es regular las aportaciones de la cuenca del río Asmat para abastecer las demandas de regadío pertenecientes a la Comunidad de Regantes del Bajo Priorato. La toma de riego de la presa de Guiamets abastece a los pueblos de Tivissa (Darmos y la Serra de Almos), el Masroig, Móra la Nova, Garcia y el propio Guiamets. El sistema actual de riego de Guiamets está formado por 7 ramales, 5 de ellos de bombeo y 2 por gravedad: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) Astallades (por gravedad), riega los términos de Guiamets, Garcia y Masroig. Garcia (por gravedad), riega el término de Garcia. Tosseta (bombeo), riega los términos de Guiamets y Masroig Masroig (bombeo), riega los término s de Guiamets y Masroig Móra (bombeo), riega los términos de Móra la Nova, Tivissa y Garcia Tivissa (bombeo), riega el término de Tivissa. La Serra (bombeo), riega el término de Tivissa 26 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva La totalidad del sistema de riego, de la comunidad de regantes de Guiamets, está constituida por unos 82 km aproximadamente de tubería de polietileno de DN 1200 mm 2.5 Normas y Referencias 2.5.1 Disposiciones Legales y Normas Obligatorias El proyecto y la redacción del mismo se han realizado de acuerdo a las siguientes disposiciones legales y normas obligatorias: • • • • • • • • • • • • • • • Reglamento de Centrales Generadoras de Energía Eléctrica. Orden del Ministerio de Industria del 23 de febrero de 1949. Real Decreto 337/2014, de 9 de mayo, por el que se aprueban el Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en instalaciones eléctricas de alta tensión y sus Instrucciones Técnicas Complementarias ITC-RAT 01 a 23. Real Decreto del Ministerio de Industria y Energía 223/2008, de 15 de febrero, por el que se aprueban el Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en líneas eléctricas de alta tensión y sus instrucciones técnicas complementarias. Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión e Instrucciones Técnicas complementarias (RBT) conforme el Real Decreto 852/2002 del 2 de agosto de 2002 BOE nº224 del 18 de septiembre del 2002. Instrucción para el proyecto y la ejecución de obras de hormigón en masa y armado (Real Decreto 2868/80 de 17 de octubre -BOE 10, 12, 13 y 14 de Enero de 1981). Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial. Real Decreto 1565/2010, de 19 de noviembre, por el que se regulan y modifican determinados aspectos relativos a la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial. BOE del 16 de febrero de 2013 Orden IET/221/2013, de 14 de febrero, por la que se establecen los peajes de acceso a partir de 1 de enero de 2013 y las tarifas y primas de las instalaciones del régimen especial. Reglamento de instalaciones de protección contraincendios, RD 1942/1993 de 5 de noviembre (BOE del 14 de diciembre de 1993). Guía técnica de aplicación: Reglamento de seguridad contra incendios de los establecimientos industriales (Real decreto 2267/2004, de 3 de diciembre). Real Decreto 485/1997 de 14 de abril de 1997 sobre Disposiciones mínimas de seguridad y salud en las obras. Normas UNE que sean de aplicación. Normas CEI que sean de aplicación. Normas técnicas de la edificación que sean de aplicación. Normas particulares de la compañía Endesa. 27 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.5.2 Bibliografía [1] Agüera Soriano, J. Mecánica de fluidos incompresibles y turbomáquinas hidráulicas, Ciencia 3, 22 de abril de 2009. [2] Bueno, B. Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), Marcombo, S.A 1 de septiembre del 2013. [3] Fraile Mora, J. Máquinas eléctricas, McGraw-Hill Interamericana de España S.L., 29 de febrero de 2008. [4] Martínez Montes, G. - Serrano, M. Minicentales hidroeléctricas, Bellisco, 24 de enero de 2008. [5] Apuntes Asignatura Centrales I, de Ingeniería Técnica Industrial especialidad Eléctrica URV. [6] Apuntes Asignatura Instalaciones Eléctricas II, de Ingeniería Técnica Industrial especialidad Eléctrica URV. [7] Apuntes Asignatura Máquinas Eléctricas I y II, de Ingeniería Técnica Industrial especialidad Eléctrica URV. [8] file:///C:/Users/usuari/Downloads/MAS79.%20Informe%20Final%20Embalse%20d e%20Guiamets%202011.pdf [Consulta ] [9] file:///C:/Users/usuari/Downloads/RL-CRL.pdf [Consulta] [10] http://bomberosk2.galeon.com/aficiones831076.html [Consulta] [11] http://circutor.es/docs/CA_R8_SP.pdf [Consulta] [12] http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/sel_turbinas/fon dos/criterios.htm [Consulta] [13] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn127.html [Consulta] [14] http://www.abb.com/product/seitp322/5e91df89f13ca0aec1256dd0003f143b.aspx [Consulta] [15] http://www.abb.es/product/es/9AAC30300162.aspx [Consulta] [16] http://www.anemsa.com/es/multiplicadores/multiplicadores-de-ejes-paralelos [Consulta] [17] http://www.aseisa.es/documentacion/instalaciones/RCE.pdf [Consulta] [18] http://www.chebro.es/contenido.visualizar.do?idContenido=7841&idMenu=2204 [Consulta] [19] http://www.demagcranes.es/ [Consulta] [20] http://www.demagcranes.es/cms/site/es/lang/es/page63384.html [Consulta] [21] http://www.edphcenergia.es/recursosedp/doc/distribucionluz/20130813/especificaciones-tecnicas/equipos-de-medida-para-clientes-de-altatension-36kv.pdf [Consulta] [22] http://www.elveril.es/site.php?r=129130 [Consulta] [23] http://www.embalses.net/pantano-249-guiamets.html [Consulta] [24] http://www.prysmianclub.es/files/92a2b5cb9c/p/0/mtbaja_2014%20unapag.pdf 28 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva [Consulta] [25] http://www.f2i2.net/Documentos/LSI/InstProtInc/GUIA_TECNICA_RSCI.pdf [Consulta ] [26] http://www.lindis.com/pdf/Acoplamientos-ESP.pdf [Consulta] [27] http://www.magrama.gob.es/es/agua/publicaciones/clasificacion_presas_tcm728834.pdf [Consulta] [28] http://www.proteccioncivil.org/presas-clasificacion [Consulta] [29] http://www.rsisolsec.com/es/elegir-un-transformador-de-intensidad.html [Consulta] [30] http://www.saihebro.com/saihebro/index.php?url=/datos/ficha/estacion:E043 [Consulta] [31] http://www.saltosdelpirineo.com/ [Consulta] [32] http://www.seprem.es/ficha.php?idpresa=523&p=21 [Consulta] [33] http://www.seprem.es/ficha.php?idpresa=523&p=21# Consulta] [34] http://www.seprem.es/ficha.php?idpresa=653&p=26 [Consulta] [35] http://www.tme.eu/es/ [Consulta] [36] http://www.uco.es/termodinamica/ppt/pdf/fluidos%2013.pdf [Consulta] [37] http://www.voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinasfrancis-561.html [Consulta] [38] http://www.voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas-559.html [Consulta] [39] http://www.voltimum.es/articulos-tecnicos/nuevo-reglamento-lineas-at-rd-22308ejemplo-calculo-seccion-cortocircuito [Consulta] [40] http://www05.abb.com/global/scot/scot234.nsf/veritydisplay/b714834d86498c9b85 257cec00467927/$file/IBR454SP_0314_web.pdf [Consulta] 2.5.3 Programas de Cálculos Para la realización del presente proyecto se ha utilizado los programas siguientes: • • • AutoCad LT 2010 Microsoft Oficce 2010 Presto 8.8 2.6 Abreviaturas RD: Real Decreto BOE: Boletín Oficial del Estado RBT: Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión RAT: Reglamento de Alta Tensión BT: Baja Tensión MT: Media Tensión 29 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva AT: Alta Tensión IEC: Comisión Electrotécnica Internacional m.s.n.m.: Metros sobre el nivel del mar n.m.n.: Nivel máximo normal kV.: kilo Voltios kA.: kilo Amperios CH: Central Hidroeléctrica MVA: Megavoltios Amperios 3 Hm : Hectómetros cúbicos CHE: Confederación Hidrográfica del Ebro SS.AA.: Servicios Auxiliares RPM: Reglamento de Puntos de Medida 30 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.7 Memoria descriptiva Datos Hidrológicos del Embalse 2.7.1 Nivel del Embalse La siguiente tabla recoge los datos sobre el nivel del embalse de Guiamets (m.s.n.m.) en los últimos once años. Nivel del Embalse (m.s.n.m.) Año Máximo Mínimo Medio anual 2003 184,02 (13/06/2003) 172,24 (19/02/2003) 178,07 2004 185,00 (04/05/2004) 180,89 (04/12/2004) 177,90 2005 181,09 (01/01/2005) 173,00 (09/11/2005) 176,68 2006 180,56 (22/03/2006) 175,46 (12/09/2006) 178,01 2007 179,98 (21/05/2007) 174,35 (31/03/2007) 177,22 2008 178,90 (21/06/2008) 173,68 (09/05/2008) 176,63 2009 182,71 (17/05/2009) 177,24 (01/01/2009) 179,93 2010 179,29 (14/03/2010) 171,65 (11/10/2010) 177,27 2011 181,68 (12/04/2011) 174,43 (12/03/2011) 178,34 2012 176,18 (01/01/2012) 170,46 (18/10/2012) 172,53 2013 183,96 (28/05/2013) 172,92 (28/02/2013) 180,28 Tabla 1. Niveles del embalse de Guiamets (m.s.n.m.) en los últimos once años. Nivel del embalse (m.s.n.m.) 182 180 178 176 Valor medio anual 174 172 170 168 Gráfico 1. Niveles del embalse de Guiamets (m.s.n.m.) en los últimos once años. El nivel medio del embalse de Guiamets entre los últimos once años es de 178,07 m.s.n.m. El nivel medio del embalse de Guiamets entre los meses que dura la Campaña de riego teniendo en cuenta los últimos once años es de 178,16 m.s.n.m. 31 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva A la empresa Saltos del Pirineo, encargada del diseño de la turbina, se le pedirá que para la cota 178,16 m.s.n.m. se produzca el mayor rendimiento de la turbina. 2.7.2 Capacidad del Embalse La capacidad total del embalse de Guiamets es de 9,70 Hm3 . La superficie del embalse es de 71,78 Ha. La superficie de la cuenca es de 70,28 Km2. En la siguiente tabla se recogen los datos que hacen referencia a la capacidad (en Hm3), en los últimos once años, del embalse de Guiamets. Volumen (Hm3) Año Máximo Mínimo Medio anual 2003 9,14 (13/06/2004) 3,41 (19/02/2004) 6,843 2004 9,79 (14/05/2004) 7,26 (14/02/2004) 5,935 2005 7,37 (01/01/2005) 3,68 (09/11/2005) 5,253 2006 7,08 (22/03/2006) 4,63 (12/09/2006) 5,820 2007 6,76 (21/05/2007) 4,18 (31/03/2007) 5,681 2008 6,22 (21/06/2008) 3,93 (09/05/2008) 5,724 2009 8,32 (17/05/2009) 5,41 (01/01/2009) 6,784 2010 6,41 (14/03/2010) 3,21 (11/10/2010) 5,666 2011 7,71 (12/04/2011) 4,22 (12/03/2011) 5,567 2012 4,94 (01/01/2012) 2,82 (18/10/2012) 4,028 2013 9,10 (28/05/2013) 3,65 (28/02/2013) 7,145 Tabla 2. Capacidad del embalse de Guiamets (Hm3) en los últimos once años. El volumen medio del embalse de Guiamets, entre los últimos once años, es de 6,20 Hm , esto representa un 64% de la capacidad total del embalse. 3 El volumen medio del embalse de Guiamets, en los meses en que dura la Campaña de riego en los últimos once años, es de 6,057 Hm3, esto representa aproximadamente el 62,5% de la capacidad total del embalse. 32 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Capacidad del embalse (Hm3) 8 7 6 5 4 Medio anual 3 2 1 0 Gráfico 2. Capacidad del embalse de Guiamets (Hm3) en los últimos once años. Se puede observar claramente como de los últimos once años, el 2012 es el año en que la capacidad del embalse obtuvo el valor medio anual más bajo, coincidiendo con el valor más bajo del nivel medio anual del embalse. En este punto se demuestra como el embalse de Guiamets es un embalse rico en abundancia y por lo tanto viable para la instalación de una minicentral hidroeléctrica, ya que la media aritmética de la capacidad del embalse, de los últimos once años, durante la campaña de riego representa el 62,5% de su capacidad total. 2.7.3 Precipitaciones Según datos proporcionados por la Confederación Hidrográfica del Ebro (CHE), la precipitación media anual, en el embalse de Guiamets, es de 630 mm/año. La estación del año más lluviosa es otoño, con una media de 1,32l/m . 33 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva En la siguiente tabla se recogen los datos que hacen referencia a las precipitaciones del embalse de Guiamets en los últimos once años. Año Precipitaciones (l/m2) Máximo Medio anual 2003 120 (07/05/2003) 1,77 2004 63 (30/03/2004) 1,28 2005 116 (08/09/2005) 1,46 2006 40 (08/01/2006) 0,83 2007 55 (01/04/2007) 1,31 2008 78 (11/05/2008) 1,56 2009 65 (07/05/2009) 0,99 2010 59 (18/09/2010) 1,18 2011 54,8 (13/03/2011) 1,18 2012 64,5 (26/10/2012) 1,27 2013 106,80 (17/11/2013) 1,90 Tabla 3. Precipitaciones del embalse de Guiamets (l/m2) en los últimos once años. El año de mayor precipitación fue el pasado 2013 con 1,95 l/m , seguido del 2003 y 2008, respectivamente. Precipitaciones (l/m2) 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 Medio anual 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Gráfico 3. Precipitaciones del embalse de Guiamets (l/m2) en los últimos once años. 34 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.7.4 Aportaciones de Caudal Según la CHE la aportación media de caudal al embalse de Guiamets es de 12,52 Hm3/año. Figura 2. Embalse de Guiamets. Fuente: Propia. 2.8 Datos Técnicos de la Presa A continuación se presentan las características y los datos técnicos de la presa. 2.8.1 Ubicación - Provincia..........................................................................................…........Tarragona - Término Municipal..................................................................……………..Guiamets - Emplazamiento............................................................................................Río Asmat 2.8.2 Tipología Presa de gravedad de planta recta y hormigón en masa convencional. Su longitud total es de 189,20 m repartidos a lo largo de 10 bloques. La coronación de la presa está formada por una estructura aligerada basada en arquería y situada en el paramento de aguas abajo. 2.8.3 Clasificación en Función del Riesgo Potencial - Presa de Guiamets..................................................................................Categoría A Según Protección Civil: El elemento esencial, para establecer la clasificación de las presas, es el relativo a la población y a las vidas humanas con riesgo potencial de afección por la hipotética rotura de la presa. Según esto, las presas se clasifican en tres categorías: Categoría A: Corresponde a las presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto puede afectar gravemente a núcleos urbanos o servicios esenciales, o producir daños materiales o medioambientales muy importantes. Categoría B: Corresponde a las presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto puede ocasionar daños materiales y medioambientales importantes o afectar a un reducido número de viviendas. Categoría C: Corresponde a las presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto puede producir daños materiales de moderada importancia y sólo incidentalmente pérdida de 35 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva vidas humanas. En todo caso, a esta categoría pertenecerán todas las presas no incluidas en las categorías A o B. 2.8.4 Características del Cuerpo de la Presa La siguiente tabla muestra las características del cuerpo de la presa. Tipo de presa Gravedad de hormigón Geometría de planta Recta Longitud de coronación (m) 189,2 Cota de coronación presa (m.s.n.m.) 185,87 Cota de cimientos (m.s.n.m.) 127,0 Cota del cauce del río (m.s.n.m.) 131,0 Altura de la presa sobre cimientos (m) 58,87 Altura de la presa sobre cauce del río (m) 54,87 Ancho coronación (m) 5,0 Talud aguas arriba vertical Talud aguas abajo 0,756 Bloques 10 Tabla 4. Características de la presa. 2.8.5 Características del Aliviadero y del Cuerpo Amortiguador El aliviadero está situado en el margen izquierdo, contiguo al estribo de la presa e independiente de él. Es lateral de labio fijo y con un único vano capaz de desaguar un caudal de 84,62 m3/s con 1 m de altura de lámina vertiente. El vertido no está regulado por ningún tipo de compuerta. La siguiente tabla muestra las características del aliviadero. Embocadura Lateral Número de vanos 1 Capacidad desagüe para N.A.P. (m3/s) 84,62 Cota del labio del aliviadero (m.s.n.m.) 184,87 Ancho de aliviadero (m) 40 Tabla 5. Características del aliviadero. El canal de descarga del aliviadero está revestido de hormigón y se adapta a la ladera con tramos de pendientes 0,02 y 0,25. El cual está dividido en tres tramos, desde su embocadura hasta la descarga en el río: El primero, de 47 m de longitud y con una pendiente del 0,02 adopta una sección trapecial con 6,80 m de base y con talud 1:2. 36 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva El segundo tramo es de sección rectangular con una base de 10 m y tiene una longitud de unos 113 m La pendiente es la misma que en el tramo anterior (0,02). En el tercero se mantiene la sección rectangular con una base de 10 m y una longitud de 42 m La pendiente en solera es de 0,25 y la descarga en el río se realiza lanzando el caudal sobre la roca que aflora en la margen izquierda, a unos 150 m aguas abajo del cuerpo de presa. 2.8.6 Características del Desagüe de Fondo El desagüe de fondo se encuentra situado en el cuerpo de presa, en la parte derecha de ésta y su embocadura está embebida en el hormigón del cuerpo de presa. Cada conducto consta de un abastecimiento de entrada con una sección de entrada de 1,90 m de ancho y 2,15 m de alto. Nº de Conductos 2 Forma del conducto Circular Atraviesa el cuerpo de presa cerca de la Situación margen derecha Válvulas por conducto 2 Material Conducción de acero 2 Sección del conducto (m ) 0,79 Tipo de válvulas / compuertas válvula compuerta tipo Bureau 0,80x1 m Separación entre ejes de conductos (m) 2 Cota ejes conductos (m.s.n.m.) 143 Caudal unitario al n.m.n. (m3/s) 13,1 3 Caudal total al n.m.n. (m /s) 16,2 Tabla 6. Características más importantes del desagüe de fondo. 2.8.7 Toma de Riego A continuación se presentan las características más importantes de la toma de riego. Situación Bloque 4 Nº de conductos 2 Material Conducción de acero laminado Sección Circular D.1000 mm. Válvulas por conducto 2 Tipo de válvulas / compuertas Válvula compuerta tipo Bureau 0,80 m. x 1 m. Cota ejes conductos (m.s.n.m.) 161 Tabla 7. Características más importantes de la toma de riego. 37 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva A continuación, se muestra una imagen en planta de la presa de Guiamets, donde se reflejan los elementos anteriormente mencionados: Aliviadero, desagüe de fondo, toma de riego. Ver también en el anexo de planos: plano número 002. Figura 3. Representación en planta de la presa de Guiamets. 38 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.9 Situación Hidráulica Actual en la Toma de Riego de Guiamets A continuación, se muestra el circuito hidráulico del que dispone, actualmente, la presa de Guiamets en relación a la toma de riego. Para el riego se utilizan las dos secciones de tuberías como se puede observar en la Figura 4. Se abren las dos válvulas de tipo Bureau que hay por cada sección de tubería, y seguidamente estas dos secciones acaban uniéndose en una sola tubería de la misma sección, de 1 m de diámetro. A pocos metros después, nos encontramos con una válvula “multichorro” de regulación con los que la comunidad de regantes del bajo priorato pueden regular el caudal destinado para el riego, según la demanda debido al mes de la campaña en el que nos encontremos. Durante los meses de verano la válvula se encuentra abierta al 100% de su apertura. El sistema de apertura de las válvulas es de dentro (aguas abajo) hacia fuera (aguas arriba: embalse), y para el cierre la maniobra es en el sentido contrario, primero se cierra la válvula compuerta de seguridad y a continuación la siguiente. Figura 4. Esquema hidráulico de la presa de Guiamets destinado para el riego. 39 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.10 Circuito Hidráulico durante el Funcionamiento de la Minicentral Lo que se pretende, durante el funcionamiento de la minicentral de Guiamets, es utilizar una sola sección de tubería dejando la otra como redundante, para que en caso de un posible descargo de la planta por avería o trabajos de mantenimiento, la comunidad de regantes del bajo priorato pueda desempeñar sus funciones sin que éste se vea afectado. A continuación, se muestra el circuito hidráulico a tener en cuenta después de la puesta en marcha de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets. Como puede observarse en la Figura 5, mientras la planta esté en funcionamiento, el circuito hidráulico seguirá la línea verde, dejando la línea roja inutilizable. La minicentral hidroeléctrica de Guiamets turbinará un caudal máximo de 1,6 m3/s, ya que es la concesión que actualmente tiene la comunidad de regantes del bajo priorato, destinados para el riego por la Generalitat, siendo éste regulado por el mismo Grupo de la minicentral. En caso de un descargo de la planta, se cerrarán todas las válvulas que hay en el circuito de funcionamiento (línea verde) y se abrirá la válvula de vaciado para devolver cualquier líquido que haya podido quedar en la tubería. Seguidamente la línea roja entrará en funcionamiento y todas las válvulas que se encontraban cerradas, se abrirán. La válvula de vaciado de tipo compuerta estará situada en el punto de menor cota y el número dependerá del diseño de la turbina y el cono de aspiración. El sistema de apertura y cierre de las diferentes válvulas bureau para la admisión del agua a turbinar será completamente igual al que la Comunidad de regante sigue actualmente, mencionado en el apartado 2.9 de la memoria descriptiva. Figura 5. Esquema hidráulico de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets. 40 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.11 Tipos de Centrales Hidráulicas Los saltos de agua tienen varias formas de ser aprovechados según el tipo de orografía del terreno. En efecto, no siempre puede instalarse una presa en un lugar determinado, por lo que se han ideado diversas formas de aprovechar esa agua. Según el emplazamiento de la instalación, las centrales hidroeléctricas se pueden clasificar en los siguientes grupos: centrales de pie de presa, centrales reversibles o de bombeo, centrales de agua fluyente, centrales en canal de riego o abastecimiento. 2.11.1 Centrales de Pie de Presa Son instalaciones que aprovechan el desnivel creado por una presa artificial (o no) y que pueden regular los caudales de salida para ser turbinados en función de los usos de la presa (hidroeléctricos, regadíos o abastecimientos). Un ejemplo de central de pie de presa sería la CH de Riba-roja d’Ebre. Figura 6. Central a pie de presa. Los números corresponden a: 1 Embalse, 2 Presa, 3 Rejilla de la entrada a la tubería forzada, 4 Tubería forzada, (5, 6, 7, 8) Grupo de generación y turbina, 9 líneas aéreas y 10 Centro de transformación. 2.11.2 Centrales Reversibles o de Bombeo Son un tipo especial de central a pie de presa. En este caso se construyen dos embalses a distintos niveles y se sitúa la central entre ambos. De este modo, cuando la demanda de energía lo exija, se turbinara el agua del embalse aguas arriba al de aguas abajo y por el contrario, cuando haya exceso de producción en otras centrales, se bombeara agua del embalse de aguas abajo al de aguas arriba. Un ejemplo de central reversible o de bombeo sería la CH de Estany-gento Sallente. 41 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 7. Central reversible o de bombeo. 2.11.3 Centrales de Agua Fluyente Son aprovechamientos que, mediante una obra de toma en una presa, captan una parte del caudal circulante por el rio, lo conducen hacia la central para ser turbinado y posteriormente, es restituido al rio. Al no tener ningún tipo de acumulación de agua, la turbina recoge el caudal que puede entregar el rio como máximo. Un ejemplo de central de agua fluyente sería la C.H de Flix. Figura 8. Central de agua fluyente. 2.11.4 Centrales en Canal de Riego o de Abastecimiento Son aprovechamientos que utilizan el desnivel existente en el canal. Se implantan en infraestructuras ya existentes aprovechando la diferencia de cota entre dos tramos del canal y mediante una tubería forzada se conduce el agua hasta la turbina para posteriormente devolverla al canal. 42 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.11.5 Memoria descriptiva Central Adoptada La minicentral hidroeléctrica de Guiamets se puede considerar una central de pie de presa ya que aprovecha el desnivel creado por una presa artificial y puede regular los caudales de salida para ser turbinados en función de los usos de la presa, en este caso para el regadío, pero a la vez se puede considerar una central en canal de riego o de abastecimiento, ya que, mediante una infraestructura ya existente, se aprovecharía el desnivel existente del canal de riego, y posteriormente el agua turbinada se devolvería al canal, en este caso a una tubería principal. De esta manera se disminuye el coste de la inversión, el impacto ambiental suplementario es prácticamente nulo, y las gestiones burocráticas para la obtención de permisos se simplifican. A continuación se muestra una imagen de la presa de Guiamets. Figura 9. Presa de Guiamets. Fuente: propia. Otro criterio de clasificación de las centrales hidráulicas es según la potencia instalada en las mismas. De este modo la clasificación se reduce a tres grupos: las centrales de más de 50MW, las centrales de entre 50MW y 10MW y las centrales de menos de 10MW, llamándose a esta última mini hidráulica o de régimen especial. 43 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12 Elementos de la Minicentral Hidroeléctrica de Guiamets A continuación, se hace un estudio de los distintos elementos que formaran parte de lo que será la minicentral hidroeléctrica de Guiamets. 2.12.1 Rejilla La rejilla es el primer elemento que se encuentra el agua por delante de la turbina. La rejilla se sitúa a la entrada de la tubería forzada, en el lado de la presa. La rejilla es un elemento muy importante, tiene como cometido el evitar que se introduzcan objetos como: ramas, hojas y peces, en dicha tubería forzada y, éstos, puedan llegar a taponarla y/o dañar elementos de la turbina. Figura 10. Detalle de una rejilla. 2.12.1.1 Pérdidas de Carga en la Rejilla Al tener que pasar el agua a través de la rejilla, se produce una pérdida de carga que será tanto mayor como menor sea la separación entre sus barras. También tendrá influencia la forma que tengan las barras de la rejilla (ver Figura 10). La pérdida de altura se calcula mediante la ecuación de Kirschmer: ℎ = · · 2 Siendo: hr: pérdida de carga producida a la rejilla [m]. ht: factor que depende de la forma de la rejilla (ver Figura 11). t: el espesor de la barra [m] b: la separación entre barras [m] V0: la velocidad del agua [m/s] y θ el ángulo de la rejilla. 44 [1] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 11. Coeficientes del factor de forma de las rejillas. Por otro lado, si la rejilla no forma un ángulo de 90º respecto al flujo de agua, se crea una pérdida de carga adicional que sigue la siguiente ley: ℎ = 2 [2] Siendo β el ángulo que forma la rejilla respecto la corriente. 2.12.1.2 Rejilla Adoptada Debido a que no se ha encontrado documentación sobre la rejilla de la toma de riego de la presa de Guiamets y, por lo tanto, como no sabemos de sus características, se ha adoptado por diseñar una de nueva. Se construirá mediante barras rectangulares para ser más económicas. Serán pletinas de acero galvanizado rectangulares, bastante más profundas que gruesas y su ángulo de inclinación será de 75º. La separación entre barras debe ser constante entre ellas y debe ser la misma para todas. Esta separación depende de la clase de turbina, en las de pequeña potencia las barras dejan un espacio comprendido entre 20 y 30 mm, pudiendo ser ligeramente superior para el caso de turbinas Kaplan. Para nuestro diseño se considerará una separación de 30 mm entre barras y cada una de ellas tendrá un espesor de 15 mm y 200 mm de profundidad. El peso de la rejilla debe ser limitado a la capacidad de maniobra de los elementos disponibles para su movilización. Para dar solidez a los paneles se colocarán unas vigas de acero perfiladas, de 15 mm, que atravesarán las rejillas, aunque presentan el inconveniente de que entorpecen el paso del agua y eso puede provocar la aparición de algunos remolinos. Para conocer más detalles de la rejilla de la minicentral de Guiamets ver en la memoria de planos: plano nº 005. Para evitar problemas de corrosión, se le aplicará una capa de imprimación con pintura AMERCOAT 68.Y continuación, se le aplicarán dos capas de AMERCOAT 400. La empresa Industrias M. Olano de Tolosa (Guipúzcoa) será la encargada de la fabricación de la Rejilla. 45 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.12.2 Memoria descriptiva Válvula de Admisión Se necesita de un elemento de cierre y/o de control para la cantidad de agua necesaria para la operación de una central hidroeléctrica. La válvula de admisión es el elemento situado justo antes de la turbina, siendo su cometido permitir el paso o no del agua a la turbina, al igual que regular el flujo de agua cuando sea necesario. En la minicentral hidroeléctrica de Guiamets, las válvulas de admisión serán las dos válvulas compuerta de tipo Bureau de 800x1000, ya instaladas para el sistema de riego, que se encontrarán justo antes de la turbina (ver apartado 2.9 de la memoria descriptiva). Figura 12. Válvula compuerta de tipo Bureau instalada actualmente en el sistema de riego. En la instalación de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets la válvula compuerta tipo Bureau de seguridad siempre se encontrará abierta y para su maniobra se aprovechará su actual cuadro de mando. Dicha válvula solo se maniobrará desde el cuadro de mando. Figura 13. Cuadro de mando Válvulas Compuerta. Fuente: Propia. 46 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva La válvula de compuerta de tipo Bureau restante se podrá maniobrar desde su actual cuadro de mando o directamente desde el PLC. En la secuencia de arranque su maniobra la realizamos desde Sala de Control. A continuación se comentan las principales válvulas utilizadas en la industria hidroeléctrica. 2.12.2.1 Válvula Esférica La válvula esférica consiste básicamente en una esfera taladrada que gira en el interior de un conducto. Cuando el hueco está alineado con la tubería, la válvula está abierta. Este tipo de válvulas crean una pérdida de carga baja en relación con el resto de los tipos de válvulas. Figura 14. Válvula esférica. 2.12.2.2 Válvula Compuerta Es una válvula que abre mediante el levantamiento de una compuerta o cuchilla (la cual puede ser redonda o rectangular) y así permitir el paso del fluido. Se recomienda su uso en aguas limpias y en posiciones extremas, es decir cerrada o abierta completamente. La pérdida de carga que originan es baja si la comparamos con las mariposas. Suelen estar equipadas con una válvula de bypass para facilitar las maniobras y su capacidad de regulación es superior a la de las válvulas de mariposa. Existen diferentes tipos de válvulas de compuerta que se diferencian básicamente en el tipo de disco empleado para el cierre. 47 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 15. Válvula compuerta. 2.12.2.3 Válvula Mariposa ariposa Este tipo de válvulas consiste en una compuerta plana que gira dentro de un conducto. Alinear linear la placa con el conducto significa abrir la válvula. Generalmente este tipo de válvulas se utilizan an en centrales de poco salto pues habría que reforzar mucho la compuerta de la válvula. Una de las ventajas de este tipo de válvulas es que al ser un eje con una placa metálica en el centro, la presión del agua es igual a ambos lados de la placa, por lo que q el esfuerzo requerido para abrirla o cerrarla no es muy grande, aunque se utilizan servomotores. Por otro lado, dada la geometría de la válvula es difícil que se atore con elementos en suspensión, ya que se auto limpia. Por el número limitado de piezas que la conforman, este tipo de válvulas tiene un costo bastante reducido. Uno de los grandes inconvenientes de este tipo de válvulas es que no regulan bien el caudal sobre todo si este tiene elevada velocidad. Carecen de válvula de bypass. Otro tipo de válvula vula de mariposa es la excéntrica, donde el eje de la compuerta no se sitúa en el diámetro de la tubería sino más escorado. Figura 16. Válvula mariposa. 48 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.2.4 Pérdidas de Carga en la Válvula de Admisión Las válvulas son un obstáculo para el fluido aun estando completamente abiertas, por lo que originan una pérdida de carga que variara en función de lo abierta que este la válvula y del tipo de válvula que se utilice. Como habitualmente la válvula va a estar en posiciones extremas, solo se tendrá en cuenta la perdida de carga originada en la posición de abierta. Dicha pérdida se calcula mediante la ecuación siguiente: ℎ = 2 [3] Siendo: K: coeficiente que depende del tipo de válvula (ver Tabla 8). V: velocidad del fluido atravesando la válvula [m/s] g: aceleración de la gravedad. En la práctica y para cálculos rápidos, se adoptan los siguientes valores de K: Tipo de válvula Valor de K Mariposa (totalmente abierta) 0.6 Compuerta ( totalmente abierta) 0.19 Esférica (totalmente abierta) 0,05 Tabla 8. Valores de K según el tipo de válvula. 2.12.2.5 Válvulas Adoptadas Para la elección de las siguientes válvulas adoptadas en la instalación de la minicentral hidroeléctrica en el embalse de Guiamets se han seguido recomendaciones tanto de la compañía Endesa generación como de la empresa suministradora Saint Gobain. Para el presente proyecto se ha adoptado por el montaje de una válvula de cierre de tipo mariposa aguas abajo de la instalación, la cual se cerrará en caso de un descargo de la planta por avería o trabajos de mantenimiento, una válvula de vaciado de tipo compuerta, para que en el descargo se pueda liberar todo el agua que haya podido quedar en la turbina y/o en la tubería y otra válvula motorizada de tipo mariposa destinada para la refrigeración del multiplicador de velocidad. En el presente apartado, para su mejor entendimiento, se aconseja seguir la Figura 5 del apartado 2.10 de la memoria descriptiva. La válvula de cierre de tipo mariposa instalada aguas abajo de la instalación será motorizada y de 1000 mm de diámetro de la casa Saint Gobain. Dicha válvula siempre se encontrará abierta y solamente se cerrara en caso de descargo por avería o trabajos de mantenimiento. Su maniobra se realizará a través de un cuadro de mando. El motivo principal por lo que se ha adoptado montar este tipo de válvula ha sido el económico, ya que este tipo de válvula resulta más económica. Válvula adoptada: válvula de mariposa con bridas tipo “U” articulo, con bridas taladradas PN-10, Cuerpo fundición nodular, disco acero inoxidable, asiento EPDM, accionada por servomotor eléctrico trifásico Centork 380V / 50 Hz, DN-1000. 49 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva La válvula de vaciado de tipo compuerta manual adoptada es de la casa Saint Gobain y será de 150 mm de diámetro y estará situada en el punto de menor cota coincidiendo con en el tubo de aspiración. Dicha válvula se abrirá de manera manual en caso de descargo o trabajos de mantenimiento y en todo caso se deberá de tener el distribuidor abierto para lograr un vaciado total de la turbina y de la tubería. Válvula adoptada: válvula compuerta PAM EURO-20/21, PN 16, DN-150. La válvula motorizada de tipo mariposa adoptada para la refrigeración del multiplicador de velocidad y del regulador hidráulico, tal y como se comenta en el apartado 2.12.5.1.6. de la memoria descriptiva, es de la casa Saint Gobain y será de 150 mm de diámetro. Dicha válvula se abrirá únicamente para la refrigeración del equipo y su actuación se realizará desde sala de control mediante el PLC dentro de la secuencia de arranque manual tal y como se define en el apartado 2.14.2. de la memoria descriptiva. Válvula adoptada: válvula mariposa motorizada de DN 150 PN 16 (Reductor + Actuador 3F + Aumatic). 2.12.3 Tubería Forzada La tubería forzada es el elemento que transporta el agua desde el embalse hasta la entrada de la cámara espiral y, según lo requiera el diseño de la instalación, salvar una cierta diferencia de alturas. Esta tubería tiene que soportar esfuerzos tanto estáticos como dinámicos y puede estar enterrada o no, por lo que es vital su correcto dimensionamiento. Entre los esfuerzos estáticos se encuentran la presión hidrostática interna, la presión del terreno sobre la tubería si esta está enterrada, etc. En cuanto a los esfuerzos dinámicos, el principal es el golpe de ariete. La tubería forzada puede estar enterrada o situada en la superficie. Este es un factor a tener muy en cuenta a la hora de diseñar la tubería pues se habrá de escoger los materiales más adecuados para la realización de la misma. Con la tubería emplazada a la intemperie, hay que tener en cuenta el impacto ambiental que produce por lo que debería ser pintada con colores del entorno. Uno de los problemas de escoger esta solución está en que hay que diseñar un cierto tipo de anclajes para sujetar la tubería al suelo, y ello puede llevar asociado gran cantidad de materiales, en especial hormigón para hacer las bases. Esto es por tanto dinero añadido. En caso de ser enterrada, no habría tanto problema medioambiental pues el impacto sería prácticamente nulo si la obra se realiza correctamente. El problema de tomar esta decisión es el coste añadido de la obra a realizar para enterrar la tubería. 2.12.3.1 Materiales de la Tubería Forzada Existen numerosos materiales para la realización de las tuberías forzadas que se comentaran a continuación. La elección de uno u otro, vendrá determinada por donde se sitúe la tubería, los esfuerzos a los que está sometida y el tamaño de la misma. 2.12.3.1.1 Acero El acero es el material más empleado a la hora de hacer tuberías forzadas por varias razones: es barato, resistente y se pueden conseguir tuberías a medida tanto en espesores como en diámetros. El mayor inconveniente del acero es la corrosión, por lo que se deberá vestir la tubería adecuadamente con pintura protectora o mediante una cinta enrollada. Otra opción es utilizar aceros resistentes a la corrosión que si bien son algo más resistentes mecánicamente hablando, también son de precio superior. En cuanto al diseño de dichas 50 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva tuberías las paredes deben resistir tensiones combinadas correspondientes a su trabajo como viga y a su condición de recipiente cilíndrico sometido a presión interna. El momento flector será el correspondiente al de una viga continúa. Las reacciones sobre los apoyos se transmiten por esfuerzo cortante entre la chapa y los anillos de soporte, que se diseñan basándose en el comportamiento elástico de los cilindros de débil espesor. Dichos anillos se sueldan a la chapa mediante soldaduras. Los bloques de anclaje tienen que resistir la componente longitudinal del peso de la tubería llena de agua más las fuerzas de fricción correspondientes a los movimientos de expansión y contracción. Esto lleva a que se recomiende cimentarlos, en la medida de lo posible, sobre roca. También pueden utilizarse tuberías de hormigón con revestimiento interior de chapa de acero, armadas si es necesario con redondos de acero, o incluso presentadas con alambres de alta resistencia y provistas de uniones de enchufe y cordón. El inconveniente es su elevado peso, resultan difíciles de transportar y manejar en obra, pero en cambio no exigen ningún tratamiento de protección contra la corrosión por parte del medio externo. 2.12.3.1.2 Madera Es el material utilizado en los países en vías de desarrollo donde la madera y la mano de obra abundan. El diámetro de las tuberías fabricadas en madera está entre 1,5m y los 5,5m, pudiendo ser utilizadas en salto de hasta 120m si el diámetro es de 1,5m. La fabricación de este tipo de tuberías se realiza con dovelas de madera, creosotada para evitar que se pudra la madera, y flejes de acero, para darle mayor resistencia. No hay necesidad de juntas de dilatación. El inconveniente que presenta este tipo de tuberías es que la madera tiene que hincharse para minimizar las fugas y que la tubería debe mantenerse llena para evitar que la madera se reseque y pueda llegar a agrietarse. Se debe realizar un mantenimiento periódico. 2.12.3.1.3 Refuerzo deFfibra de Vidrio La resistencia de este tipo de tuberías es bastante elevada y su peso es un 20% inferior al de las tuberías de acero. El costo de las mismas es cada vez más competitivo y su instalación es relativamente sencilla (únicamente hay que manejar con cuidado los bordes de las mismas). 2.12.3.1.4 PVC Material más barato y fácil de manejar que el acero, por lo que resulta bastante competitivo hasta alturas del orden de los 200 m. A la hora de unir los tramos de tubería se sueldan con disolventes si los esfuerzos que debe soportar son longitudinales. En caso de soportar otros tipos de esfuerzos, se unen los tramos mediante juntas. No presenta problemas de corrosión, pero sí de degradación por radiación ultravioleta, por lo que hay que proteger la tubería adecuadamente (con recubrimientos especiales o enterrándola). Las tuberías son frágiles por lo que no es indicado ponerlas en terreno rocoso. 2.12.3.1.5 Polietileno Existen varios tipos de polietileno: El de baja densidad, el de media densidad y el de alta densidad. 51 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva El polietileno de baja y media densidad viene utilizándose desde hace un tiempo en instalaciones de baja altura. El método de unión de los tramos de tubería es mediante la soldadura de sus extremos. Recientemente ha salido a la luz el polietileno de media o baja densidad pero de altas prestaciones, eficaz hasta los 160m de altura de salto. En cuanto al polietileno de alta densidad, solo se suministran tubos de hasta 30cm de diámetro. La unión de los tramos de tubería con este tipo de polietileno es también mediante soldadura. Una de las ventajas de este material es que, aun en el caso del polietileno de alta densidad, su densidad es menor que la del agua por lo que los tramos pueden transportarse flotando, arrastrados mediante un cable. Otro de sus puntos favorables es que es un material muy robusto y que puede además trabajar con temperaturas bajas (inferiores a los 0ºC). 2.12.3.2 Pérdidas de Carga en la Tubería El agua en movimiento por los conductos tiene rozamiento con los mismos y consigo misma, lo que origina unas pérdidas de presión a lo largo del conducto. Esta pérdida de altura se ve afectada por parámetros como el diámetro de la tubería, el material de la misma y con el recorrido que tiene que hacer el agua a lo largo de la tubería. Cuanto más complejo sea el camino (más curvas, codos, divisiones de flujo y estrechamientos o ensanchamientos), mayores serán las pérdidas de altura. Estos cambios en las trayectorias del fluido originan fluctuaciones de presión dentro de la tubería debido a desprendimientos en la capa límite, a estrechamientos y otros factores, que acaban por degradar en cierta medida la energía que lleva el fluido. Las pérdidas de carga en conductos se calculan mediante una ecuación del tipo: ℎ! = · 2 [4] Siendo: K: Factor que depende del tipo de pérdida que se calcule. V: Velocidad en del fluido en el conducto de menor diámetro [m/s] g: Aceleración de la gravedad 2.12.3.2.1 Tramo Recto Para el caso de un tramo de tubería recto, el factor K es: # [5] $ Lo que da lugar a lo que se conoce como pérdidas de carga en tuberías circulares, o ecuación de Darcy-Weissbach: =" ℎ! = " # · $ 2 Siendo: L: longitud de la tubería [m] D: diámetro de la tubería [m] 52 [6] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva V: velocidad del fluido [m/s] f: factor de fricción de Darcy El factor de fricción (o coeficiente de fricción) de Darcy, depende de la viscosidad del fluido y por tanto, del número de Reynolds (ReD ); la longitud y la velocidad características para medir éste van a ser el diámetro y la velocidad media respectivamente: 𝑅𝑒𝐷 = 𝑉·𝐷 4·𝑄 = 𝑣 𝜋·𝐷·𝑣 [7] Siendo: 𝑣: viscosidad cinemática del fluido (𝑣 del agua a 20º = 1,003·10-6 m2/s). D: diámetro de la tubería [m] V: velocidad del fluido [m/s] Q: caudal [m3/s] Si la tubería se comporta como rugosa, las protuberancias que sobresalen de la subcapa laminar (Ver Figura 17) quedan afectadas de la viscosidad de turbulencia, en mayor o menor grado dependiendo de la altura de rugosidad k, en tal caso el coeficiente f depende también de k, o adimensionalmente de k/D (rugosidad relativa). Así pues, en general: 𝑘 𝑓 = ƒ (𝑅𝑒𝐷 , ) 𝐷 [8] Veamos diferentes casos en que pueden presentarse: 1- Régimen Laminar La rugosidad no afecta al valor de 𝑓: 𝑓 = ƒ (𝑅𝑒𝐷 ) [9] 2- Régimen Turbulento Tubería hidráulicamente lisa: cuando la rugosidad queda cubierta por la subcapa laminar (Figura 17.a). La rugosidad tampoco influye en el valor de 𝑓, pues ningún punto de la pared queda afectado por la viscosidad de turbulencia: 𝑓 = ƒ (𝑅𝑒𝐷 ) [10] Tubería hidráulicamente rugosa: cuando la rugosidad emerge de la subcapa laminar (Figura 17.b), quedando unos puntos de la pared afectados de la viscosidad de turbulencia y otros no. Es el caso general y más frecuente: 𝑘 𝑓 = ƒ (𝑅𝑒𝐷 , ) 𝐷 [11] Régimen turbulento con dominio de la rugosidad: cuanto mayor sea Reynolds, más delgada resulta la subcapa laminar, más puntos de la pared quedan afectados por la viscosidad de turbulencia y menos por la viscosidad del fluido (Figura 17.c). En la ecuación anterior k/D influye cada vez más y ReD cada vez menos, llegando a ser inapreciable esta última. 53 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Por lo que: 𝑘 𝑓 =ƒ( ) 𝐷 [12] Figura 17. Detalles de la subcapa laminar. La siguiente tabla muestra los diferentes valores orientativos de rugosidad absoluta k en función de los diferentes materiales. Material Vidrio liso Cobre o latón estirado Latón industrial Acero laminado nuevo Acero laminado oxidado Acero laminado con incrustaciones Acero asfaltado Acero soldado nuevo Acero soldado oxidado Hierro galvanizado Fundición corriente nueva Fundición corriente oxidada Fundición asfaltada Fundición dúctil nueva Fundición dúctil usado Fibrocemento PVC Cemento alisado Cemento bruto k (mm) 0,0015 0,025 0,05 0,15 0,25 1,5 a 3 0,015 0,03 a 0,1 0,4 0,15 a 0,2 0,25 1 a 1,5 0,12 0,025 0,1 0,025 0,007 0,3 a 0,8 hasta 3 Tabla 9. Valores de rugosidad absoluta k. Los valores de rugosidad absoluta k indicados en la Tabla 9 pueden tener errores de hasta un +/-10%. En tuberías usadas los valores de k serán mayores, y dependerán de la naturaleza de fluido a transportar. En pequeños diámetros existe el efecto añadido de las posibles incrustaciones que podrían con el tiempo reducir su tamaño. Sumado, el efecto de las juntas puede incrementar bastante el valor de k. En definitiva es el sentido común el que debe prevalecer a la hora de fijar k. El diagrama de Moody (ver Figura 18), es la herramienta que permite encontrar el definitivo coeficiente de fricción en la tubería o el factor de fricción de Darcy. En el diagrama de Moody además de las líneas para el régimen laminar y para el régimen turbulento en tuberías lisas, hay representadas veinte líneas de rugosidad relativa 54 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva constante: desde k/D= 0,000001 hasta k/D= 0,05. Hay una línea de trazo discontinuo, a la derecha de la cual las líneas resultan prácticamente horizontales. El que un problema concreto caiga en esta zona, indica que la situación no depende de Reynolds (régimen turbulento con dominio de la rugosidad). El diagrama de Moody aunque está determinado para conductos circulares, proporciona también buenos resultados para rectangulares, por ejemplo, incluso pueden expresarse para conducciones abiertas aunque para ello se debe de substituir el diámetro (D) por cuatro veces el radio hidráulico, por lo que quedaría D=4Rh. Este criterio da buenos resultados para régimen turbulento, siendo el más frecuente, pero es poco recomendable para régimen laminar. Figura 18. Diagrama de Moody. 2.12.3.2.2 Estrechamiento Brusco Tanto si la sección aumenta como si disminuye, los cambios en ésta producen perdidas de carga. Dada la dificultad de hacer que coincida el diámetro de la tubería forzada con el de la brida de entrada a la turbina, será necesario instalar un cambio de sección para unir ambos elementos. Cuanto más suave sea el cambio, menores serán las pérdidas producidas en él. En nuestro diseño hidráulico tendremos pérdidas por estrechamiento brusco, justo al encontrarnos con las dos válvulas compuerta de tipo Bureau, ya que las válvulas son de 800x1000mm, y la tubería es de 1000mm (ver Figura 4). En un estrechamiento brusco, para un mismo cociente de diámetros, las pérdidas son menores que en un ensanchamiento. Debido a que la convergencia es menos propensa al desprendimiento de capa límite. Hasta d/D=0,76 puede utilizarse la expresión siguiente: 3 = 0,42 · (1 − 55 7 ) $ [13] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Siendo: d: Diámetro de la tubería de menor diámetro [m] D: Diámetro de la tubería de mayor diámetro [m] Para d/D> 0,76, las as pérdidas coinciden prácticamente con el ensanchamiento, y puede utilizarse la siguiente ecuación: 3 7 = (1 6 2 $ [14] La siguiente figura muestra gráficamente la variación de K 9 en relación a los diámetros d/D. Figura 19. Relación de Kc y d/D. En un estrechamiento gradual, cuya conicidad estuviera entre 20º y 40º, el valor de K 9 es del orden de 0,04: la pérdida resulta despreciable. 2.12.3.3 Tubería de Riego iego de la Presa de Guiamets Para la instalación de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets, la actual tubería destinada para el riego será la que trabaje como tubería forzada,, la cual se s encargará de transportar el agua del embalse hacia la turbina, para después ser turbinada. turbinada Es una tubería recta de acero laminado de 1000 mm de diámetro. Para la realización de los cálculos de las pérdidas de carga en la tubería forzada, se tendrá en cuenta el tipo de material de la tubería, siendo éste de acero laminado (ver Tabla 9). Por lo que se ha adoptado por escoger el acero laminado con incrustaciones, siendo éste el valor de rugosidad absoluta más desfavorable para la familia dell acero laminado. Por lo tanto, k será igual a 3. 56 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 20. Detalle de la tubería de riego de la presa de Guiamets. Fuente: Propia. La figura siguiente muestra la sección por eje de la toma de riego de la presa de Guiamets. Rejilla Válvula Bureau de seguridad Válvula Howell-Bunger. (Actualmente V. Bureau) Figura 21. Sección de la tubería de riego de la presa de Guiamets. Fuente: Eugeni Vecino (Técnico de la presa). Es una imagen anterior al año 2006, ya que como se observa en ella, el segundo tipo de válvula que aparece a lo largo de la tubería es una válvula de tipo Howell-Bunger y en el año 2006 fue sustituida por las actuales válvulas Buerau. En la Figura 21 se observa de la existencia de una rejilla, pero por los motivos anteriormente mencionados en el apartado 2.12.1.2. de la memoria descriptiva, se ha adoptado por diseñar e instalar una de nueva. 57 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.12.4 Memoria descriptiva Turbina Hidráulica En una central hidroeléctrica es el elemento más importante. Tanto es así, que la central se diseña entorno a la turbina hidráulica. Es el elemento que se encarga de transformar la energía cinética y potencial del agua para producir, con un movimiento de rotación, energía mecánica y, posteriormente, energía eléctrica mediante un alternador unido a la turbina por un eje. 2.12.4.1 Clasificación de las Turbinas Hidráulicas Se puede hacer una primera clasificación de las turbinas en función de donde la energía potencial se transforme en cinética. 2.12.4.1.1 Turbinas de Acción Se crea un chorro de agua que choca a muy alta velocidad sobre unas placas llamadas cazoletas que están fijas en la periferia de un disco, a las que transfiere toda su energía. Debido a la misma presión de flujo a la entrada que a la salida de las cucharas del rodete es la misma e igual a la atmosférica, las turbinas de acción no necesitan tubo de aspiración. Después el agua cae al canal de descarga. Su carcasa es ligera, pues solo tiene que impedir salpicaduras y proporcionar seguridad a las personas. Dentro de este grupo se encuentran las turbinas Pelton. 2.12.4.1.2 Turbinas de Reacción La presión del agua actúa directamente sobre los álabes e ira disminuyendo según avance el agua por ellos. La transformación de energía potencial del flujo en cinética tiene lugar íntegramente en el rodete. A causa de ello, la presión del flujo a la entrada del rodete es superior que a la de la salida En este caso la carcasa es más robusta para poder soportar los esfuerzos del agua a presión. Dentro de este grupo están las turbinas Francis y las Kaplan. La diferencia que hay entre estos dos tipos de turbina es que las turbinas de acción aprovechan la velocidad del fluido para hacerlas girar, es decir, que aprovechan únicamente la altura hasta el eje de la turbina, mientras que las de reacción aprovechan también la presión que le resta al fluido al momento del contacto, entonces se podría decir, que las turbinas de reacción aprovechan la totalidad de la altura disponible hasta la salida de la turbina. 2.12.4.2 Tipos de Turbina A continuación se hace un breve estudio sobre los diferentes tipos de turbinas. 2.12.4.2.1 Turbina Pelton Las turbinas Pelton son turbinas tangenciales y de acción, en las que la tobera o toberas transforman la energía de presión del agua en energía cinética. 58 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Cada tobera produce un chorro, cuyo caudal se regula mediante una válvula de aguja, llamada aguja de regulación. Suelen estas dotadas de un deflector, cuya misión es desviar el chorro para evitar que, al no incidir sobre las cazoletas, se embale la turbina, sin tener que cerrar bruscamente la válvula de aguja, maniobra que podría producir un golpe de ariete. Figura 22. Rodete de una turbina Pelton. Consta de un rodete que en su periferia tiene una serie de cucharas. El agua dirigida por la tobera y regulada por la válvula de aguja, incide en dichas cucharas provocando el movimiento de la turbina. Este tipo de turbina se utiliza en saltos entre 40 y 1200 m. Ventajas de la turbina Pelton: a) Se pueden instalar con el eje vertical o con el eje horizontal. b) Permite el acoplamiento directamente a los generadores de alta velocidad. c) Son fáciles de montar debido a que son de dimensiones reducidas. No son turbinas tan aparatosas como lo podrían ser las de tipo Kaplan o Francis. d) Son turbinas que trabajan en un buen rendimiento, entre un 30-100% del caudal máximo. Inconvenientes que presenta la turbina Pelton: a) La potencia de la máquina queda limitada, ya que depende de la velocidad de la periférica de la rueda. b) Su utilización es idónea para saltos de gran altura y caudales relativamente pequeños. 59 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 23. Curva de Rendimiento de la turbina Pelton. 2.12.4.2.2 Turbina de Flujo Cruzado Turbinas de flujo cruzado o también conocidas como de doble impulsión, BankiMichell, en recuerdo de sus inventores, y de Ossberger, en el de la compañía que la fabrica desde hace más de 50 años. Está construida por un inyector de sección rectangular provisto de un álabe longitudinal que regula y orienta el caudal que entra en la turbina, y un rodete de forma cilíndrica, con sus múltiples palas dispuestas como generatrices y soldadas por los extremos a discos terminales. Figura 24. Turbina de Flujo cruzado. El primer impulso se produce cuando el caudal entra en la turbina orientado por el álabe del inyector hacia las palas del rodete. Cuando este caudal ya ha atravesado el interior del rodete proporciona el segundo impulso, al salir del mismo y caer por el tubo de aspiración. 60 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Ventajas de las Turbinas de flujo cruzado: a) Este tipo de turbinas tiene un campo de aplicación muy amplio, ya que se pueden instalar en aprovechamientos con saltos comprendidos entre 1 y 200 metros con un rango de variación de caudales muy grandes. b) Tiene un funcionamiento con un rendimiento prácticamente constante para caudales de hasta 16% del caudal nominal. Inconvenientes de las Turbinas de flujo cruzado: a) La potencia unitaria que puede instalar está limitada aproximadamente a 1 MW. b) El rendimiento máximo es inferior al de las turbinas Pelton, siendo aproximadamente el 85%. pero tiene un funcionamiento con rendimiento prácticamente constante para caudales de hasta 1/16 del caudal nominal. Figura 25. Curva de rendimiento de una turbina de Flujo cruzado. 2.12.4.2.3 Turbina Francis La turbina Francis es de tipo Reacción y cuentan con un diseño de rotor que permite aprovechar la presión que aún queda al agua a su entrada para convertirla en energía cinética. Esto hace que el agua al salir del rotor tenga una presión por debajo de la atmosférica. Este tipo de turbina es muy utilizado ya que se adapta muy bien a todo tipo de saltos y caudales, y cuenta con un rango de utilización muy grande. Son características por recibir el flujo de agua en dirección radial, y a medida que ésta recorre la máquina hacia la salida se convierte en axial. Figura 26. Rodete de una turbina Francis. 61 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva La turbina Francis presenta una curva de rendimiento (Figura 27.) mucho menos plana que la Pelton (Figura 23.), a causa de los choques que se originan a la entrada y a la salida del rodete cuando trabaja en condiciones fuera de diseño. Quiere esto decir que la turbina Francis se adapta peor que la Pelton a las fluctuaciones de carga. En cambio, en condiciones de diseño se consiguen mejores rendimiento, que pueden llegar en algunos casos hasta el 95%. Figura 27. Curva de rendimiento de una turbina Francis. Ventajas de las Turbinas Francis: a) Su rendimiento es superior al 90% en condiciones óptimas de funcionamiento. b) Permite variaciones de caudal entre el 40% y el 105% del caudal de diseño y en salto entre 60% y el 125% del nominal. Inconvenientes de la Turbina Francis: a) Presenta grandes problemas delante de grandes caudales y pequeños saltos. b) La turbina Francis se adapta peor que la Pelton a las fluctuaciones de carga. Una variante de las Turbinas Francis sería la Turbina DERIAZ. Estas turbinas son como las Francis pero las aletas del rodete se pueden orientar. Estas turbinas aún están en fase de evolución. 2.12.4.2.4 Turbina Kaplan Son turbinas de Hélice, con diferentes grados de regulación, que se componen básicamente de una cámara de entrada abierta o cerrada, un distribuidor fijo, un rodete de 4 ó 5 palas en forma de hélice de barco y un tubo de aspiración. La turbina Kaplan incorpora un distribuidor regulable que le da un mayor rango de funcionamiento con mejores rendimientos, a cambio de una mayor complejidad y un elevado coste. Su diseño permite conseguir velocidades específicas elevadas y debida a las palas ajustables que posee el Rodete, le da la posibilidad de funcionar en un rango elevado de caudales. 62 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 28. Rotor de una turbina Kaplan. Una variante de la turbina Kaplan es la turbina de Hélice. Son turbinas de reacción, de admisión total. Consta básicamente de una cámara de entrada abierta o cerrada, un distribuidor como el de la turbina Francis, un rodete con 4 o 5 palas fijas en forma de hélice y un tubo de aspiración. ación. La regulación solo se puede realizar con el distribuidor. Se utilizan para saltos de pequeños, inferiores a 15 metros. A continuación, se muestra la curva de rendimiento de una turbina Kaplan. Figura 29. Curva de Rendimiento de una Turbina Kaplan. 63 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.4.3 Turbina Adoptada En el apartado 3.2.3 de la memoria de cálculo se observa como la turbina que mejor se adapta a nuestra instalación es la turbina Francis. Por lo que se ha adoptado por una turbina Francis de eje horizontal modelo FHE644-649 de la casa Saltos del Pirineo. Figura 30. Turbina Francis de eje horizontal modelo FHE644-649. Como se ha mencionado en el apartado 2.7.1. de la memoria descriptiva, la turbina producirá su mayor rendimiento en la cota 178,16 m.s.n.m. Siendo ésta, la cota media del nivel del embalse durante los meses de la Campaña de riego en los últimos once años. El rendimiento de las turbinas Francis en condiciones óptimas es superior al 90% e incluso permiten variaciones de caudal entre el 40% y el 105% y en saltos entre 60% y el 125% del nominal. La turbina Francis es de las turbinas más utilizadas debido a que se adapta muy bien a todo tipo de saltos y caudales. Además, tienen un coste mucho menor que las turbinas Kaplan. La turbina Francis, como todas las turbinas de reacción, es de admisión total: el agua entra por toda la periferia. En consecuencia, un mismo caudal así repartido requiere un rodete que puede resultar mucho menor que el de una rueda Pelton equivalente. 2.12.4.3.1 Condiciones que deben Cumplir las Turbinas Una turbina tiene que aprovechar bien cualquier salto, independientemente del caudal y la altura. Para que la instalación resulte rentable, éste aprovechamiento tiene que efectuarse con un rendimiento elevado, aunque varíen las condiciones del salto y caudal. La velocidad de rotación debe de ser lo más alta posible para conseguir transmisiones más ligeras. Los principales componentes mecánicos de la turbina Francis vienen definidos a continuación. 64 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.4.3.2 Cámara Espiral Está constituida por la unión sucesiva de una serie de virolas tronco-cónicas, cuyos ejes respectivos forman una espiral. Desde el acoplamiento con la tubería forzada, donde el diámetro interior de la virola correspondiente alcanza su valor máximo, la sección interior, circular en la mayoría de casos, va decreciendo paulatinamente hasta la virola que realiza el cierre de la cámara sobre sí misma, cuyo diámetro interior se reduce considerablemente. Esta disposición se conoce como el caracol de la turbina, en el que, debido a su diseño, se consigue que el agua circule con velocidad aparentemente constante y sin formar torbellinos, evitándose pérdidas de carga. Todo el conjunto; construido con chapas de acero unidas, actualmente, mediante soldadura; suele estar rígidamente sujeto en la obra de hormigón de la central, por sus zonas periféricas externas, consideradas como tales las alejadas del centro de la turbina. Antes de proceder al hormigonado exterior de la cámara, esta se somete a presión con agua, a fin de descubrir posibles fugas por las uniones. En la zona periférica interna, totalmente concéntrica con el eje de la turbina, y siguiendo planos paralelos, perpendiculares a dicho eje, se encuentra una obertura circular, formando un anillo, cuyos extremos están enlazados perpendicularmente por una sucesión de palas fijas, situadas equidistantemente unas de otras, a lo largo del contorno de la circunferencia descrita por dicho anillo, a través del cual, y por toda su periferia, fluirá el agua, cubriendo la totalidad de los orificios así formados. La zona mencionada, se suele denominar antedistribuidor. Dada la curvatura y orientación de las palas fijas, se consigue que la proyección del agua salga dirigida casi radialmente, hacia el centro del espacio circular limitado por el anillo mencionado. A continuación se muestra una imagen de una cámara espiral. Figura 31. Cámara espiral de una turbina Francis. 65 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.4.3.3 Distribuidor El distribuidor propiamente dicho, está formado por un determinado número de palas móviles, cuyo conjunto constituye un anillo que está situado concéntricamente y entre las mismas cotas en altura que el ante-distribuidor, descrito al exponer la cámara espiral, siendo en definitiva, camino continuado del agua en su recorrido hacia el centro de la turbina. Su función es la de regular el caudal de agua que fluye hacia el rodete. 2.12.4.3.4 Palas Directrices Las palas directrices son los componentes más destacados del distribuidor. Son las palas móviles a las que anteriormente se hacía referencia. También se suele llamar álabes directrices o directores. Cada una de ellas, al unísono con las demás, puede orientarse, dentro de ciertos límites, al girar su eje respectivo, pasando de la posición de cerrado total, cuando estén solapadas unas palas sobre otras, a la de máxima apertura que corresponde al desplazamiento extremo, tendiendo a quedar en dirección radial y manteniendo, entre sí, una convergencia hacia el eje. Figura 32. Detalle de la posición de las palas directrices de una turbina Francis. Se trata de un conjunto de dispositivos mecánicos, a base de servomecanismos, palancas y bielas, que constituyen el equipo de regulación de la turbina, gobernado por el regulador de velocidad. Figura 33. Palas directrices de una turbina Francis. 66 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.4.3.5 Servomotores Los servomotores se accionan por aceite a presión según órdenes recibidas del regulador. Desplaza una gran biela, en sentido sentido inverso una respecto de la otra, a modo de brazos de un par de fuerzas, proporcionando un movimiento de giro alternativo a un aro móvil, llamado anillo de distribución, concéntrico con el eje de la turbina. En la Figura 34 se puede observar el servomotor encargados de accionar las palas directrices mediante el anillo distribuidor de la Central Hidroeléctrica de Flix. Figura 34. Accionamiento del anillo de distribución mediante servomotores de la CH de Flix. Fuente: Propia. 2.12.4.3.6 Anillo de Distribución istribución Con el movimiento de apertura o cierre total o parcial, hace girar a todas y cada una de las palas directrices, por medio de palancas de unión uni entre éste (anillo de distribución) y la parte superior de cada uno de los ejes respectivos re de aquellas (palas directrices). directrices) Figura 35. Accionamiento de las palas directrices del anillo de distribución. 67 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.4.3.7 Bielas El eje de la pala directriz va ligada al anillo mediante una biela, esta no va unida directamente al anillo sino que lo hace mediante una bieleta o biela pequeña que hace la función de fusible mecánico. El punto común de enlace entra la biela y bieleta normalmente es un bulón. Figura 36. Detalle del conjunto de bielas y bielas pequeñas de la C.H. de Flix. Fuente: Propia. 2.12.4.3.8 Rodete Es la pieza fundamental donde se obtiene la energía mecánica deseada. Esta unido rígidamente a la parte inferior del eje de la turbina, en situación perfectamente concéntrica con el distribuidor, ocupando el espacio circular que éste le delimita. Consta de un núcleo central, alrededor del cual se encuentra dispuesto un número determinado de palas de superficie alabeada, aproximadamente entre 12 y 21, equidistantemente repartidas y solidarias al mismo, formando pieza única en bloque por fundición o soldadura, es decir, sin uniones ni fijaciones accesorias. Las palas están unidas entre sí, por su parte externa inferior, mediante una llanta que hace cuerpo con las mismas. Unos anillos de acero, anillos intersticiales, colocados a presión sobre el núcleo y la llanta, perfectamente centrados, realizan el cierre hidráulico al girar muy próximo a los escudos superior e inferior respectivamente. El material del que está formado el rotor es de acero fundido en cromo. La adaptación del caudal de agua variable se efectúa variando el ángulo de las palas directrices (ver apartado 2.12.4.3.4.). En la siguiente Figura se muestra el rodete de una turbina Francis de la casa Voith. 68 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 37. Rodete turbina Francis. Fabricante: Voith. 2.12.4.3.9 Eje de la turbina Es por medio del eje de la turbina, que al estar rígidamente unida mediante un acoplamiento al eje del generador, transmite al rotor del generador el movimiento de rotación. 2.12.4.3.10 Equipo de Sellado del Eje Está destinado a sellar, cerrar e impedir el paso de agua, que pudiera fluir desde el rotor hacia el exterior de la turbina, por el espacio existente entre la tapa de la turbina y el eje. Consta de una serie de aros formados por juntas de carbón o material sintético presionadas, generalmente por medio de servomecanismos hidráulicos u otro medio mecánico, sobre un collar solidario al eje. La serie de aros concéntricos, radial o axialmente, se disponen de manera alterna entre la parte giratoria y la parte fija, contribuyendo eficazmente al cierre hidráulico, esto constituye los denominados laberinto. 2.12.4.3.11 Cojinete Guía Constituye un anillo, normalmente dividido radialmente en dos mitades, o de una serie de segmentos, que se asientan perfectamente sobre el eje. Las superficies en contacto están recubiertas de material antifricción. Las superficies de contacto del cojinete esta entallado, o vertical o diagonalmente, a fin de favorecer la circulación de aceite y así lograr autolubricación. 2.12.4.3.12 Cojinete de Empuje y su Lubricación El cojinete de empuje conocido también como soporte de suspensión, es un componente característico y necesario en todos los grupos (conjunto turbina-generador) de eje vertical. Su ubicación, respecto al eje del grupo varía según los tipos de turbinas. En el caso de grupos accionados por turbinas Pelton o Francis, el cojinete se ubica encima del rotor del generador. Las Kaplan, en cambio, por debajo. En los cojinetes de empuje destacan dos partes cuyas funciones son comunes. Así tenemos, para cada cojinete, la parte giratoria totalmente solidaria con el eje del grupo, la 69 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva cual descansa sobre la parte fija que se encuentra enclavada en las estructuras rígidas inmóviles próximas al eje. La parte giratoria consta de una pieza de material en forma anular, cuya superficie de contacto con la parte fija está perfectamente pulimentada. Debido a estos aspectos constructivos se puede denominar espejo, plato de fricción, collar. El espejo está unido al gorrón, la pieza que se encaja rígidamente en el eje. Figura 38. Cojinete de empuje. La parte fija está constituida, esencialmente por un número determinado de zapatas o segmentos conocidos como patines. Los cojinetes de empuje disponen de un sistema lubricación de aceite a presión, a fin de proporcionar lubricación desde el instante que el grupo comienza a girar, con lo que se logra la formación de una película de aceite que soporta la carga total, dicha película, de milésimas de milímetro, ha de mantenerse desde el momento de arranque del grupo hasta la parada total del mismo. Cuando el grupo adquiere una velocidad predeterminada, aproximadamente el 30% de la normal de funcionamiento, el sistema de aceite a presión queda desconectado, manteniéndose la capa de lubricación como consecuencia del baño de aceite que cubre las zonas en contacto. 2.12.4.3.13 Tubo de Descarga El tubo de descarga o el llamado también tubo de aspiración por trabajar en depresión, también forma parte de la turbina. Consiste en una conducción metálica, normalmente acodada, formada por piezas soldadas y fijadas al hormigón, que une la turbina propiamente dicha con el canal de desagüe. Su buen diseño, sobre todo para centrales de poca altura, es fundamental para el rendimiento de la turbina. Siendo los propios fabricantes de la turbina los que diseñan el más adecuado para cada una la parte inferior del codo se hormigoneará después de la alineación. El tubo de aspiración cumple dos funciones: La primera es la de aprovechar el desnivel entre la salida del rodete y el canal de desagüe. Esto permitiría instalar una turbina por encima del nivel de desagüe sin que ello represente pérdida de altura neta. Sin embargo, para evitar la cavitación, casi siempre hay que instalarla sumergida. 70 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Su segunda función es recuperar al máximo la energía cinética del agua a la salida del rotor. El tubo de aspiración tiene como objetivo reducir la velocidad de salida, por esa razón se utiliza un perfil cónico. Si éste es suficientemente largo, la sección puede aumentar con éxito hasta 8 veces, con cuyo valor la energía cinética disminuiría 64 veces, es decir, que la pérdida se reduce a límites despreciables. La conocidad del tubo de descarga ha de ser suave para reducir las pérdidas de carga. Esto nos lleva a un tubo relativamente largo, por lo que se construye generalmente con un codo de unos 90º. Su diseño es pues esencial, por lo que se buscan geometrías adecuadas que conduzcan a un mínimo de pérdidas. Un buen tubo de descarga recupera hasta el 90º de la energía cinética de salida del rodete. A continuación, en la siguiente figura se muestra la disposición de una turbina Francis de eje horizontal donde se puede observar el tubo de aspiración. Figura 39. Tubo de descarga de la turbina Francis adoptada de eje horizontal instalada en la C.H. de Candemil. Como se ha ido mencionando a lo largo de la memoria descriptiva de la instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets, el agua destinada para el riego por la Comunidad de regantes del bajo Priorato, anteriormente turbinada para la generación de electricidad, después de recuperar su energía cinética del agua a la salida del rodete (en el tubo de aspiración), se devolverá a la tubería principal de D1000 mm para su uso principal, el Riego. Los mismos fabricantes de la turbina serán los que se encarguen del estudio y el ensayo para el diseño del tubo de aspiración, ya que esta parte de la instalación es muy importante para evitar pérdidas de carga y el fenómeno de la cavitación. 2.12.4.3.14 Fenómeno de la Cavitación El fenómeno físico tiene lugar cuando el líquido, en un punto, sufre una bajada de presión, llegando a una presión inferior a su presión de saturación, el fluido se evapora y al entrar en contacto en un ambiente donde la presión es mayor, éste, vuelve a su estado de una manera más brusca, provocando daños en el rodete de la turbina. Cuando más grande es n; , mayor es la velocidad del agua a la salida del rodete, siendo así más probable que en este caso la presión a la salida del rodete sea menor que la presión de saturación del vapor, produciéndose así la cavitación. 71 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Las causas que facilitan la cavitación en una turbina son las siguientes: • • • Disminución de la presión atmosférica. Incremento de la altura de aspiración. Un aumento de la temperatura del agua. El fenómeno de la cavitación produce: ruidos y vibraciones, un desgaste de las palas del rodete por corrosión erosión química, produciendo una disminución de la curva de rendimiento. Para controlar el fenómeno se utilizarán materiales resistentes, como el acero inoxidable con el 18% de cromo y un 8% de níquel y además, los fabricantes habrán de realizar un buen estudio previo. Figura 40. Detalle de los efectos de la Cavitación. 2.12.4.3.15 Regulación de la Turbina Las turbinas se diseñan para una altura de salto y caudal predeterminados. Cualquier variación de estos parámetros debe compensarse abriendo o cerrando los dispositivos de control de caudal, tales como los alabes directrices a fin de mantener constante, ya sea la potencia de salida a la red, el nivel de la lámina de agua en toma, o el caudal que atraviese la turbina. Como se puede observar, en el apartado 2.12.6.3. de la memoria descriptiva, se trata de una central con un generador asíncrono conectado a la red, por lo que el control de la turbina no necesita un regulador de tensión, ya que la frecuencia la mantiene la red. Además, al tratarse de una central a pie de presa no dispondremos de un regulador de nivel debido a que no contamos con una cámara de carga. Por lo que en la minicentral hidroeléctrica de Guiamets tan solo se dispondrá de un regulador hidráulico para su regulación. El mando de las palas del distribuidor se realiza a través de un sistema servohidráulico, mediante una válvula proporcional controlada directamente por el PLC, la cual, mediante una serie de impulsos ± hace que el servo abra o cierre el distribuidor en función del caudal que se desee turbinar. Es decir, el PLC está continuamente recibiendo información y en función de la potencia y/o caudal deseado éste da órdenes a la válvula proporcional, anteriormente mencionada, para que ésta le dé una serie de impulsos ± al servomotor del distribuidor. 72 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva El regulador hidráulico adoptado para la minicentral hidroeléctrica de Guiamets es de la casa Bosch Rexroth (anteriormente conocida como Goimendi Rexroth) y contará con los siguientes equipos: Un depósito de 80 litros de aceite mineral HLP-150 VG46, equipado con: una resistencia de calor REXROTH tipo AB32-10/6D380 de 1080 W de 380 Vca con la finalidad de mantener el aceite a una temperatura aconsejable, dos indicadores ópticos de nivel Flutec tipo FSA 127-1.0 con la finalidad de controlar visualmente el aceite del depósito, una válvula termostática DANFOSS tipo AVTA-15 de entre 25-65ºC con un caudal máximo de hasta 31,6 l/min con el objetivo de ajustar el paso de agua a un intercambiador de calor de 20 l/m de caudal, para que en función de la temperatura del aceite enfriarlo o no. El agua destinada para la refrigeración del sistema de regulación hidráulico se cogerá de la tubería forzada mediante una válvula motorizada y a la salida del intercambiador irá a parar a un decantador. Después el agua limpia (sin presencia de aceite) se devolverá al río mediante el desagüe de fondo. Una motobomba de corriente alterna formada por un motor eléctrico AEG tipo AM 132 MR4 de 220/380 Vca, 1 CV y que gira a una velocidad de 1450 min-1 que acciona la bomba principal de engranajes REXROTH tipo 1PF2G2-4X/019 de 27,5 l/min y de 1450 min-1 con la finalidad de impulsar aceite a presión para la regulación. Una válvula antirretorno ERMETO tipo RHD con la finalidad de aislar la motobomba anteriormente mencionada. Una válvula reguladora de presión REXROTH tipo DA 20-2 de 100-200 bares de presión, con la finalidad de fijar presión de trabajo y limitar la presión máxima del aceite de regulación. Dos filtros de presión HYDAC tipo MDF BN/HC 240 G de 150 l/min y de 1 bar de presión, con la finalidad de filtrar el aceite de mando y a su vez éstos contarán con una válvula manual 4 vías FLUTEC tipo KH4-20-SR con la finalidad de conmutar las 2 válvulas manuales mencionadas. A continuación, contaremos con dos válvulas aniretorno, justo después de los dos filtros mencionados anteriormente, con la finalidad de aislarlos. Las dos válvulas anitrretorno son similares a las mencionadas anteriormente en el presente apartado. En este sistema de regulación hidráulico también contaremos con un acumulador de vejiga de la casa REXROTH tipo HAB20-330-4X/2G09G-2N111-CE de 20 l de volumen nominal y de presión de servicio máxima admisible de 330 bares, con el objetivo de mantener la presión en el circuito y amortiguar las pulsaciones de la bomba mencionada anteriormente en el presente apartado. Los acumuladores hidráulicos son aparatos hidrostáticos que pueden almacenar una determinada energía y, en caso necesario, suministrarla a la instalación hidráulica. Los fluidos son muy poco comprimibles mientras que, por el contrario, los gases poseen una elevada compresibilidad. El principio de funcionamiento de todos los acumuladores hidráulicos cargados con gas se basa en esta diferencia. Los acumuladores hidráulicos se componen esencialmente de una parte para fluido y otra para gas con un elemento separador hermético al gas (vejiga). La parte para fluido está conectada con el circuito hidráulico. Si se aplica una determinada cantidad de gas bajo presión con una presión de fluido más elevada, se reduce el volumen de gas al aumentarse la presión del fluido. Del mismo modo, la presión del gas se eleva con la presión del fluido. Si la presión del fluido disminuye, el fluido se retiene en la instalación hidráulica gracias a la expansión de gas hasta que la presión se compensa de nuevo. 73 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 41. Acumulador de vejiga de la C.H. de Flix. Los acumuladores de vejiga se componen de un depósito de presión cilíndrico (1) fabricado sin costuras en acero de alta resistencia. Con la vejiga elástica (2) montada en el interior del tanque, el acumulador se divide en una parte para el gas y otra para el fluido. La vejiga se llena con nitrógeno a través de la válvula de gas (4) hasta la presión de llenado de gas. En el empalme del aceite del acumulador de vejiga se encuentra la válvula de aceite (3) que se cierra en caso de que la presión en el lado del gas sea superior a la del lado del fluido. De este modo, se evita una descarga de la vejiga en el canal de aceite y una rotura de ésta. Al alcanzar la presión de servicio mínima debe mantenerse un pequeño volumen de fluido (aprox. el 10% del volumen nominal del acumulador hidráulico) entre la vejiga y la válvula de aceite de modo que la vejiga no choque con la válvula en cada proceso de expansión. La válvula de gas (4) se compone de capuchón de hermetizado (4.1), obús de válvula de gas (4.2) y cuerpo de válvula de llenado de gas (4.3). Estas piezas pueden sustituirse individualmente. El capuchón de tipo (7) contiene las características técnicas y los datos del acumulador hidráulico. 74 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 42. Detalle constructivo de un acumulador de vejiga de la casa REXROTH. Seguidamente, en el sistema de regulación hidráulico contaremos con 1 presostato doble BARKSDALE tipo B2T-M32 de 0,5 A y 125 V. El primer contacto nos indicará la presión de aceite muy baja y el otro la presión de aceite muy alta, lo cual provocará una alarma y automáticamente se bloqueará la motobomba mencionada. Continuando con el circuito del sistema de regulación hidráulico de la minicentral de Guiamets, nos encontramos con 2 válvulas de seguridad de tipo 4 WE 10Y 3X/LG 125 NDZY de la casa REXROTH de 125 V y 41 W equipadas con un final de carrera cada una para indicar su posición (1 señal DI al PLC: abierta o cerrada). Estas dos válvulas de seguridad son dos elementos muy importantes en la regulación hidráulica. En la secuencia de arranque, las válvulas de seguridad darán permiso al circuito de entrada de aceite al mando. Finalmente contamos con la válvula proporcional que es el elemento principal y más importante del sistema de regulación hidráulico, de tipo 4WRDE10E50L5X/6L24T de la casa REXROTH de ±10 mA, la cual es la que recibe la orden del PLC para dar impulsos ± al servomotor del distribuidor. Paralelamente contamos con 2 válvulas bloqueo distribuidor, de caudal máx. de 300 l/min, con el objetivo de efectuar el cierre de emergencia. A continuación se muestra una imagen del regulador hidráulico de la C.H. de Flix, similar al adoptado en la minicentral hidroeléctrica de Guiamets. 75 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 43. Regulador Hidráulico de la C.H. de Flix. Como se ha comentado anteriormente en el presente apartado, el PLC está recibiendo continuamente información del estado de la turbina y del regulador hidráulico. Una de las informaciones que recibe es la velocidad de la máquina. Para medir la velocidad de la turbina se utiliza lo que se conoce como una rueda dentada, ésta se encuentra acoplada al eje de la turbina, un captador de impulso cuenta las vueltas y posteriormente mediante un convertidor recibimos una señal a 4-20 mA al PLC, con lo que en Sala de Control podemos conocer en todo momento la velocidad a la que se encuentra girando la turbina. 2.12.4.4 Características Técnicas de la Turbina Francis Adoptada Fabricante Saltos del Pirineo Modelo FHE644-649 Diámetro del rodete 644 mm Diámetro de la cámara espiral 796 Diámetro mínimo del conducto de entrada 900 mm Altura admisible del tubo de aspiración 6m Velocidad de rotación 750 min-1 Caudal mínimo de arranque de la turbina 0,6 m3/s Tabla 10. Características técnicas de la Turbina adoptada. 76 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.4.5 Mantenimiento Turbina Francis Este tipo de turbina hidráulica es que el sufre mayores daños por la presencia de arena en el agua. Esto provoca revisiones periódicas que dependería sobre todo de la altura del salto y la calidad del agua turbinada. Por ello hay dos casos a tener en cuenta. Para saltos pequeños, de hasta veinte metros, las revisiones se harán cada cuatro o cinco años, si el agua es de buena calidad y cada dos años si el agua turbinada arrastra mucha arena. Para saltos de más de veinte metros de altura las revisiones serán anuales, si bien la primera revisión tras la puesta en servicio permitirá fijar con mayor precisión el intervalo de separación entre revisiones más adecuado. En la instalación de Guiamets las revisiones se harán al final de cada Campaña. Por norma general, la revisión deberá centrarse en los siguientes aspectos: • • Juego existente entre el rodete y el distribuidor. Estado de los laberintos circulares, de los alabes móviles, del tubo de aspiración y de la envolvente de la turbina. Estado de los anillos de protección del distribuidor y de la superficie de los alabes distribuidores. En caso de anillos desgastados, se puede equipar la turbina con anillos cambiables o mediante soldadura darles de nuevo sus dimensiones iniciales. Si los juegos de alabes distribuidores presentan desgastes de más de medio milímetro, también deberán sustituirse. También deberá comprobarse la zona de salida del rodete y el comienzo del tubo de aspiración en busca de corrosión. Estos elementos deberán estar revestidos de materiales resistentes a la corrosión o ser intercambiables. 2.12.5 Multiplicador de Velocidad El grupo de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets tiene una disposición horizontal, y está compuesto por: turbina, multiplicador y generador asíncrono. El número de revoluciones por minuto de la turbina no es suficiente para accionar el generador de alta velocidad, común en el mercado, siendo necesario instalar un multiplicador de velocidad. Consta de unos engranajes que elevan la velocidad de la turbina (750 rpm) a una favorable del generador, 1.524 rpm. El multiplicador de velocidad de la instalación de Guiamets será de ejes paralelos y de posición horizontal de la casa ANEM Transmission. 77 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 44. Multiplicador de velocidad horizontal de ejes paralelos. 2.12.5.1 Características del Multiplicador de Velocidad Adoptado Fabricante ANEM Transmissions Forma constructiva Caja de hierro fundido Potencia útil 322 kW Velocidad del eje lento 750 <=>1 Velocidad del eje rápido 1500 <=>1 Relaciones de transformación 2 Rendimiento (ɳ) 99% Lubricación Por barboteo Refrigeración Serpentín integrado Ejes Paralelos y horizontales Clasificación del funcionamiento Carga uniforme Duración del servicio 16h/día* Rodamientos De altas prestaciones Engranajes Cementados y rectificados calidad 6 Norma ISO-1328 Tabla 11. Características Multiplicador de velocidad adoptado. *16h/día durante la Campaña de Riego o lo que es lo mismo 3136 h/año. A continuación se nombran los elementos constituyentes del multiplicador de velocidad. 2.12.5.1.1 Engrases Constituyen la parte más importante del multiplicador. Son los engranajes cilíndricos del tipo helicoidal fabricados con una aleación de acero. Los dientes serán tratados superficialmente mediante el tratamiento térmico de la cimentación, rectificando después 78 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva el tratamiento. Cada piñón y rueda se emparejan formando el correspondiente juego después del rodaje. 2.12.5.1.2 Ejes y Rodamientos Debido a la reducida anchura de los cárteres, (un buen dimensionamiento y el correspondiente rectificado) los ejes presentarán una gran rigidez y resistencia a la fatiga y choques. Los rodamientos serán de rodillos cilíndricos, con una larga vida aunque las manguetas estén sometidas a sobrecargas importantes. 2.12.5.1.3 Cárter Los cárteres serán de fundición perlítica gris. Su diseño proporciona rigidez y estabilidad dinámica. La mecanización con máquinas de control numérico asegura gran precisión en los alojamientos y distancias entre centros. 2.12.5.1.4 Aislamiento El aislamiento de los semicárters y tapas, se obtendrá mediante un buen acabado de las caras y la utilización al montaje de un buen producto hermético entre superficies. 2.12.5.1.5 Lubricación Los engranajes y rodamientos son lubricados por barboteo de la reserva de aceite formada en el interior del cárter inferior, que sirve como depósito de aceite. Los rodamientos son lubricados por las proyecciones de aceite de los engranajes y por salpicaduras sobre las paredes. Al elegir el lubricante, se seleccionarán aceites minerales, con aditivos de extrema presión, generalmente a base de azufre y fósforo. También incorporará aditivos antiespumógeno no siendo corrosivo y resistente a la oxidación a temperaturas elevadas, de esta forma se garantiza seguridad durante el funcionamiento, y una larga duración. La viscosidad se indica en la placa de características fijada al multiplicador, de acuerdo con las normas ISO 3448. La cantidad exacta de aceite en litros se sindicará en la placa de características, no superando esta cantidad. El nivel de aceite será detectado mediante la sonda y un nivel visible. El aceite de la primera cumplimentada deberá ser sustituido después de 800 horas de funcionamiento efectivo. Posteriores cambios deberán efectuarse al final de la Campaña de riego. Para su mantenimiento, tan sólo hay que verificar periódicamente el nivel del lubricante y proceder a un examen general una vez al año, en alguna parada de la central. 2.12.5.1.6 Refrigeración El calor producido por los deslizamientos internos es evacuado normalmente a través de la carcasa. Cuando es superada la potencia térmica del reductor se requiere una refrigeración adicional. Para el caso que nos corresponde, será mediante un intercambio térmico a través de un serpentín interior capaz de extraer el calor del aceite, mediante circulación de agua fría por su interior. El agua para la refrigeración del multiplicador de velocidad será la misma que para la refrigeración del regulador hidráulico, la cual proviene de la tubería forzada mediante una válvula motorizada y a la salida del intercambiador irá a parar a un decantador. Después el agua limpia (sin presencia de aceite) será devuelto al río por medio del desagüe de fondo. 79 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 45. Detalle de un intercambiador. 2.12.5.2 Mantenimiento del Multiplicador M de Velocidad El 70% de las averías son debidas a la deterioración deter ación o a la deficiencia en el circuito del lubrificante. Con on frecuencia los filtros se atascan o entra agua en el circuito de lubricación. Por lo que lo programas de mantenimiento se elaboran, ya sea prefijando los periodos de tiempo para cambio de filtros y de lubricantes, ya sea analizando periódicamente el lubricante para mantener las condiciones especificadas. Esta última solución es la más recomendable. Los multiplicadores de engranajes engranajes aumentan considerablemente el nivel de ruido en la casa de máquinas y como hemos visto requieren un mantenimiento cuidadoso. La pérdida de rendimiento por fricción puede alcanzar e incluso superar el 2%de la potencia, por lo que se buscan incansablemente incansabl soluciones alternativas, como la utilización de generadores de baja velocidad, conectados conec directamente a la turbina. Como se ha mencionado en el apartado 2.12.5.1.5., .5.1.5., el aceite de la primera cumplimentada deberá ser sustituido después de 800 horas de funcionamiento efectivo. Posteriores cambios deberán efectuarse al final de cada Campaña de riego. 2.12.6 Generador El generador es el elemento de la Central que partiendo de la inducción electromagnética se encarga de transformar la energía mecánica de rotación, rotaci proporcionada por la turbina, en energía eléctrica. El generador (o alternador) está formado por dos partes fundamentales: fundamentales El rotor (o inductor móvil) que se encarga de generar un campo magnético variable al girar arrastrado por la turbina, y el estator estator (aducido fijo) sobre el que se genera una corriente eléctrica aprovechable. El generador puede ser de dos d tipos: Síncrono o Asíncrono. 2.12.6.1 Generador Síncrono En este tipo de generador (alternadores), la conversión de energía mecánica en energía eléctrica se produce a una velocidad constante llamada velocidad de sincronismo (que estará en función de la velocidad de giro y el número de par de polos). El campo magnético gnético se ha creado por las bobinas situadas al rotor por donde circula una corriente eléctrica continua, siendo estos los polos, donde se utilizan diferentes sistemas de excitación: • Autoexcitación estática: La corriente proviene de la propia energía eléctrica elé generada, previamente transformada de alterna en continua. 80 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • Memoria descriptiva Excitación con diodos giratorios: Se crea una corriente alterna invertida, con unos polvos al estator y se rectifica por un sistema de diodos, situado en el eje común. Excitación auxiliar: La corriente necesaria se genera mediante una dinamo auxiliar regulada por un reóstato. Ventajas del generador Síncrono: • • Tiene un mejor rendimiento que un generador Asíncrono. Es adecuado para un servicio de la central de forma aislada, aunque para trabajar en condiciones de trabajo y frecuencia constante, deberá contar con un sistema de excitación y regulación de tensión y frecuencia. Inconvenientes del generador Síncrono: • • • Se necesita de un equipo de sincronización que realice la conexión, en condiciones adecuadas de igualdad de tensiones en módulo y fases, frecuencias y secuencias de fases, para un funcionamiento de la central conectada a una red de potencia infinita (en paralelo con la red). Son más costosos que los generadores Asíncronos. Tienen un diseño más complicado que los asíncronos, por lo que los hace más complejo su trabajo de mantenimiento. 2.12.6.2 Generador Asíncrono La máquina asíncrona funciona como generador, recibiendo energía mecánica (que gira a una velocidad superior a la de sincronismo) y cediendo energía a la red. Cuando la máquina asíncrona supere la velocidad de sincronismo, se convertirá en generador cediendo potencia activa en la red a la que esté conectada. Ahora bien, hay que tener en cuenta que esta corriente producida se adelanta a la tensión de la red; esto indica que la máquina asíncrona suministra a la red una potencia reactiva capacitiva, es decir, que la máquina asíncrona funcionando como generador necesita recibir una potencia reactiva inductiva. Físicamente esta potencia reactiva que necesita recibir el generador asíncrono se utiliza para mantener el campo magnético de su estator, porque no posee ningún circuito independiente de excitación, como es el caso de los generadores síncronos. Esta potencia reactiva que necesita la máquina asíncrona la recibirá de la red a la que estará conectada o bien, de una batería de condensadores como es nuestro caso. Hay que tener en cuenta que esta máquina está siempre en sincronismo con la red a la que se conecta; la frecuencia de la corriente reactiva que suministra la red es la que fija la velocidad del campo giratorio y fija la frecuencia de la corriente activa que el generador asíncrono proporciona a la red, independientemente de la velocidad del giro del rotor (teniendo influencia solamente en la potencia suministrada). Las oscilaciones de carga y de tensión absorbidas. Siempre que la velocidad sea ligeramente superior a la velocidad de sincronismo, la máquina asíncrona funcionará como un generador respecto al sistema de potencia al que esté conectado. Es interesante para estos generadores que la diferencia entre las velocidades de funcionamiento y la de sincronismo sean pequeñas, reduciendo así las pérdidas en el rotor. 81 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Ventajas del generador Asíncrono: • • • • No se necesita ningún tipo de regulación de tensión, ningún dispositivo de sincronización con la red. Cuando se conectan minicentrales de potencias inferiores a 3 MW y velocidades de entre 1.000 y 600 <=>1, los generadores asíncronos son de un coste inferior al síncrono, debido a que la gama de ellos disponibles es muy amplia, siendo además de una gran robustez. Es idóneo para funcionar en paralelo a una red de potencia infinita, permitido en centrales de hasta 5.000 kVA. Son mucho más económicos si los comparamos con los generadores Síncronos. Inconvenientes del generador Asíncrono: • • • Para un funcionamiento de la central de forma aislada, este tipo de generadores no son los más adecuados, porque se ha de dimensionar además la capacidad de los condensadores (se debe tener en cuenta que estos condensador deben suministrar, también, la potencia reactiva que requieran las cargas conectadas a la máquina). Su rendimiento es inferior al de un generador síncrono; esto es debido a que existen unas pérdidas de deslizamiento. Necesita de potencia reactiva (inductiva) de excitación, a partir de una batería de condensadores o bien de una red de potencia infinita. 2.12.6.3 Generador Adoptado Para la instalación de una minicentral hidroeléctrica en el embalse de Guiamets se ha adoptado por un generador asíncrono de la casa ABB. Para su elección se ha tenido en cuenta el escaso mantenimiento que necesita este tipo de máquina, debido a que su diseño es menos complejo que si los comparamos con los generadores síncronos, además de la robustez que presentan. Otro factor muy importante a la hora de la elección de la máquina, ha sido que los generadores asíncronos son más económicos que los síncronos. Figura 46. Máquina asíncrona de eje horizontal. Fabricante: ABB. 82 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva La ventaja que supone esta elección, es que al estar siempre en sincronismo con la red a la cual se conecta (con independencia de la velocidad que le imprima la turbina) hace que no sea necesario ningún equipo de sincronización. Para centrales menores de 500 kVA es usual emplear generadores asíncronos. Como es en el caso de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets. En la Figura 46 se puede ver la disposición de un generador asíncrono de eje horizontal de la casa ABB. 83 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.6.3.1 Características del Generador Asíncrono Adoptado Los datos del presente apartado han sido proporcionados por el fabricante, ABB, en función de las necesidades. Código Tipo de generador HXR 400LC4 Tipo de generador Generador de jaula de ardilla Datos Eléctricos Voltaje 3000 V ±5 % Potencia nominal 400 kW Intensidad 91 A Frecuencia 50 Hz Velocidad 1509 rpm La conexión del devanado del estator Estrella Datos Constructivos Designación del montaje IM 1001 Grado de protección IP 55 Refrigeración IC 411 Aislamiento Clase F Tipo de servicio S-1 Normas IEC Temperatura ambiente máx. 40 °C Elevación temperatura Clase B (RES) Altitud máx. 1000 m.s.n.m. Relat. corriente de arranque 6,2 Relat. par de arranque -0,77 Relat. par máximo 2,3 Corriente sin carga 31 A Par nominal -2625 Nm Nivel de presión acústica: (suministro sin carga) 79 dB(A), tol. + 3 dB(A), 1 m Peso del rotor 620 kg Peso total de Generador 2630 kg Inercia del rotor / carga Aprox. 11 kgm² / 0 kgm² El tiempo máximo de estancamiento 33,0 s Número máximo de arranques 1000 / año Tiempo de calentamiento constante 60 min 84 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Enfriamiento constante de tiempo 260 min Carga % Intensidad 100 ɳ Cos φ 91 96,4 0,85 75 71 96,3 0,82 50 52 95,5 0,73 Tabla 12. Características generador adoptado. A continuación se hace un breve estudio sobre las características constructivas del generador asíncrono proporcionado por el fabricante. 2.12.6.3.2 Devanado del Estator El estator está formado por un apilamiento de chapas de acero al silicio que disponen de unas ranuras en su periferia interior en las que se sitúa un devanado trifásico distribuido, alimentado por una corriente del mismo tipo, de tal forma que se obtiene un flujo giratorio de amplitud constante distribuido sinusoidalmente por el entrehierro. El estator está rodeado por la carcasa, disponiéndose en ésta las corrientes patas de fijación y los anillos o cáncamos de elevación y transporte. 2.12.6.3.3 Devanado del Estator El rotor está constituido por un conjunto de chapas apiladas, formando un cilindro, que tienen unas ranuras en la circunferencia exterior, donde se coloca el devanado. En el tipo en forma de jaula de ardilla se tienen una serie de conductores de cobre puestos en cortocircuito por dos anillos laterales. 2.12.6.3.4 Tipos de Construcción y Montaje La gama HXR cuenta con un marco de hierro fundido resistente Las normas indican la forma constructiva y la disposición de montaje de las máquinas eléctricas rotantes mediante un código. Por lo que, la designación del montaje del generador asíncrono de la instalación de Guiamets es IM 1001, lo que significa que se trata de un motor con patas con dos escudos portacojinetes, eje horizontal y un solo extremo de eje accesible. Este tipo de máquina tiene alturas de eje estándar entre 355 y 560 mm. El generador irá situado sobre una superficie de hormigón para asegurar la buena fijación y una marcha sin vibraciones. Se colocará de tal manera que el aire de refrigeración tenga libre acceso y pueda salir sin ninguna obstrucción, siendo necesaria una alineación precisa y un equilibrio de las partes que van montadas sobre el eje. 2.12.6.3.5 Grado de Protección El grado de protección del generador asíncrono es IP 55 La primera cifra representa el grado de protección con respecto a personas y objetos sólidos. Y la segunda cifra representa el grado de protección contra la entrada perjudicial de agua. Eso significa que el generador de la minicentral hidroeléctrica está protegido contra agua a presión y contra el polvo. 85 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.6.3.6 Refrigeración del Generador Según la especificación técnica del fabricante, IC 411, se trata de una máquina estándar totalmente cerrado, superficie de carcasa refrigerada por ventilador El aire refrigerado es movido por un ventilador situado al eje del generador y accionado por su misma rotación. 2.12.6.3.7 Aislamiento El sistema de aislamiento clase F, la cual, con un aumento de temperatura B, es actualmente el requisito más frecuente de la industria. Los aislamientos de clase F comprenden materiales a base de mica, amianto y fibra de vidrio aglutinados con materiales sintéticos, en general siliconados, poliesters o epóxidos. Sistema de aislamiento clase F • • • Temperatura ambiente máxima 40º C Incremento de temperatura máximo permisible 105 K Margen de temperatura límite + 10 K Incremento clase B • • • Temperatura ambiente máxima 40º C Incremento de temperatura máxima permisible 80 K Margen de temperatura límite + 10 K Clase de temperatura del sistema de aislamiento • • Clase F 155º C Clase B 130º C Gracias a la utilización del sistema de aislamiento clase F con incremento de temperatura clase B, las máquinas tienen un margen de seguridad de 25º C, lo cual puede utilizarse para incrementar la carga hasta un 12% durante períodos limitados, funcionar a temperaturas ambiente elevadas o a grandes altitudes, o con mayores tolerancias de tensión y de frecuencia. 2.12.6.3.8 Cojinetes La máquina consta de cojinetes de fricción sellas los cuales no requieren ningún tipo de refrigeración. Como viene especificado en el apartado 2.12.6.5. los cojinetes del generador se cambiarán al finalizar la Campaña de riego. 2.12.6.3.9 Puesta a Tierra Para la conexión de puesta a tierra, existe una borna de puesta a tierra en la parte inferior de la parte derecha del mismo, el cable del cual deberá de tener como mínimo una sección de 12 mm2 (ver plano 011 de la memoria de planos). 2.12.6.3.10 Caja de Bornes La caja de bornes va situada a la parte derecha del generador y a esta placa o caja de bornes se llevan los extremos de los bobinados de acuerdo con la Norma UNE-EN 600348. 86 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.6.3.11 Normas Todos los datos del generador están sujeto a tolerancias según IEC (Standards of the International Electrotechnical Commission). Es una organización de normalización en los campos: eléctrico, electrónico y tecnologías relacionadas. 2.12.6.4 Protecciones del Generador A continuación se citan las protecciones contra protecciones contra el retorno de energía, sobreintensidades y puesta a tierra del generador asíncrono. 2.12.6.4.1 Protección de Retorno de Energía Para evitar que el Grupo (turbina-alternador) pueda quedar girando en vacío acoplado a la red, el equipo eléctrico incorporará un dispositivo detector de potencia inversa mediante un relé de potencia inversa tipo R2MC de la casa SACI (ver el apartado 2.13.8.8. de la memoria descriptiva para conocer sus características principales), que provoca la apertura del interruptor automático principal. El relé mencionado de potencia inversa está diseñado para la protección de alternadores contra su funcionamiento como motor. Este relé se alimenta del secundario del transformador de intensidad y corriente, situados justo después del transformador. 2.12.6.4.2 Protección Contra Sobreintensidades El relé electrónico de sobreintensidad es el mismo relé que el utilizado en el apartado 2.13.5.1. de la memoria descriptiva. Dicho relé se alimentará de tres transformadores de intensidad situado inmediatamente después del transformador, hacia el lado de la generación. Para más detalle ver también el plano 010 de la memoria de planos. 2.12.6.4.3 Puesta a Tierra Cuando se produce una falta a tierra al estator del generador, se producen daños tanto en los conductores como en el núcleo del mismo. Esto obliga a unas reparaciones muy costosas. Para limitar esta corriente se colocará una resistencia de puesta a tierra capaz de disipar 3 kW en 10 seg. Ésta resistencia de puesta a tierra irá conectada al secundario de un transformador monofásico, que servirá para la puesta a tierra del generador con una relación de transformación de 3000 /240 V y una potencia nominal de 5 kVA. Igualmente se conectará al secundario del transformador, un relé de tensión de protección a tierra de la casa Arteche que funciona con el fallo a tierra del asilamiento de la máquina. El relé de tensión mencionado es del tipo RV-UMA: es un relé monofásico de tensión de la nueva serie de protecciones RV de Arteche. Diseñado para instalación sobre carril DIN y de dimensiones reducidas. Son aptos para la protección de sobre/subtensión y ofrecen información permanente de la medida de tensión del circuito que vigila y guarda información de la última falta. 87 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 47. Relé de tipo RV-UMA. Fabricante: Arteche. 2.12.6.5 Mantenimiento del Generador Para el correcto funcionamiento del generador y para evitar averías, se llevará a cabo un mantenimiento preventivo. En este apartado, delimitaremos los periodos en los cuales se deberán llevar a cabo las acciones preventivas necesarias para su correcto mantenimiento y el de los equipos así como también las personas cualificadas para llevar a cabo estos trabajos. El generador debido a su importancia en la instalación deberá tener un mantenimiento y control antes programado y se decidirá en qué momento es posible realizarlo, por ello tendremos que tener en cuenta los días que la planta no producirá. Diariamente: a) Se observará su buen funcionamiento: la ausencia de ruidos, roces y vibraciones. Ya que un cojinete gastado produce un movimiento descentrado en el rotor y, por tanto, un entrehierro desigual; esto provoca un rozamiento entre el estator y el rotor lo que puede llevar una rotura de las chapas magnéticas de éstos. b) Se medirá la tensión de alimentación y la intensidad de funcionamiento con un amperímetro y un voltímetroo. c) Se comprobará de manera visual el buen funcionamiento de su refrigeración (ventilador incorporado en eje). d) Se comprobará de manera visual el buen funcionamiento del circuito de lubricación de los cojinetes y el nivel de aceite de su depósito independiente. Al finalizar la Campaña de riego: Esta revisión es la más importante y la que requiere más planificación debido a que se realiza con el equipo sin tensión. El personal que llevará a cabo esta revisión será un personal titulado y homologado para realizar este tipo de pruebas. Esto llevará un proceso el cual describiremos a continuación en varios puntos, esto puntos comienzan una vez tengamos des-energizado el transformador y realizadas las comprobaciones de seguridad oportunas para trabajar en él con total seguridad. a) De manera totalmente preventiva, al finalizar la Campaña de riego se sustituirán los cojinetes del generador asíncrono de la minicentral. b) Se limpiará, de manera preventiva, el eje del generador con un disolvente apropiado. c) Se comprobará de manera visual el buen estado del ventilador interno del generador, destinado para su refrigeración, y se cambiará siempre que sea necesario. d) Se comprobará visualmente el nivel de aceite de su depósito independiente para la refrigeración. 88 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva e) Con un fluke megger se medirá la continuidad de cada fase y para el aislamiento se comprobará la ausencia de derivación entre éstos y la masa de la máquina. f) Se abrirá la caja de bornas del generador, se desconectarán las puntas de alimentación y se comprobará la continuidad entre cada una de las fases y el puente de la estrella. La falta de continuidad indicaría la interrupción de ella. g) Finalmente, la falta de aislamiento en las espiras hace que haya contacto eléctrico entre algunas de ellas dando lugar a una disminución de resistencia de las bobinas. Esto provocaría un aumento de intensidad en esa fase y, con ello, un mayor calentamiento en la misma. Para comprobar un cortocircuito en un bobinado se medirá la intensidad en las fases con el motor funcionando en vacío. Si las intensidades son iguales, no existirá cortocircuito, si la diferencia entre una fase y otra fuese considerable, lo habría. La fase recorrida por una mayor corriente será la cortocircuitada. 2.12.7 Acoplamiento Turbina-Multiplicador-Generador La unión del eje de la turbina y el multiplicador se llevará a cabo mediante un acoplamiento elástico (tejido, cuero…), con la finalidad de absorber las cargas y choques producidas en el momento de la puesta en marcha, así como para compensar pequeños desplazamientos del eje. Son de sencilla instalación, sustitución, ofrecen más seguridad al usuario y no requieren lubricación. Los desalineamientos suponen el 50% de las roturas de rodamientos y otros elementos de cualquier máquina (sellos, retenes, engranajes, etc.) que normalmente no están preparados para resistir la flexión inducida del eje. La media de vibraciones que se transmiten en un sistema es del orden del 70%, siendo este último minimizado por la capacidad de absorción del centro elástico. Al tratarse de un sólo elemento, la instalación/sustitución es sencilla. No es necesario mover las partes para ser reemplazado. Si se utilizan tolerancias de alineación menores se aumenta la vida útil del centro elástico. Al no presentar cortes en el centro elástico se garantiza el balanceo, lo que da seguridad al usuario. Por sus características constructivas, los acoplamientos elásticos no requieren lubricación. Al aumentar el intervalo entre recambios se reduce el tiempo de parada de la máquina, se economiza en reposición de componentes lubricantes e inventario. El centro elástico puede trabajar un tiempo prolongado sin ser sustituido. Está fabricado bajo un Sistema de Aseguramiento de la Calidad y para su fabricación se emplean materias primas de calidad superior. El modelo escogido para el acoplamiento entre la turbina y el multiplicador es el SERIE MARTIN-FLEX de la casa LINDIS. Sus principales características son: • • • • Desalineaciones axiales, radiales y angulares. Gran torsión elástica. Fácil montaje. Fijación con casquillo cónico. 89 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Absorción de vibraciones y oscilaciones. El acoplamiento Martin-flex Martin es ideal para absorber vibraciones, es, choques y sacudidas bruscas. Figura 48. Acoplamiento Martin-flex de la casa Lindis. 2.12.8 Subestación Transformadora ransformadora En una central hidroeléctrica es necesario un equipamiento eléctrico que te permita: la transformación de tensión, la medida de los diferentes parámetros de la corriente eléctrica en la central, la conexión a la línea de salida y la distribución de la energía. 2.12.8.1 Niveles de Aislamiento Nominal N El aislamiento de los equipos que se empleen en las instalaciones de A.T. a las que hace referencia el Reglamento amento de Centrales Eléctricas RCE ITC12, deberán adaptarse a los valores normalizados indicados en la norma UNE21062, UNE 062, salvo en casos especiales debidamente justificados por el proyectista de la instalación. Se ha adoptado un nivel de aislamiento para que las sobretensiones producidas por agentes atmosféricos (que causan perturbaciones en la instalación) causen el menor daño posible y no produzcan ningún tipo de interrupción en el servicio. La siguiente tabla muestra los niveles de aislamiento nominales asociados a los valores normalizados de la tensión más elevada para los materiales en el grupo A (para una tensión menor de 52 kV y superior a 1 kV). Tabla 13. Niveles de aislamiento nominales asociados a valores normalizados de tensión. Definición de los parámetros: Tensión más elevada para el material (Um): Es el valor más elevado de la tensión entre fases, para el que el material está especificado, en referencia a su aislamiento. 90 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Tensión soportada nominal a los impulsos tipo rayo: Es el valor de cresta de la tensión soportada a los impulsos tipo maniobra (una onda de choque a 50 Hz) o tipo relámpago (con una onda 1,2 / 50 ms) prescrita para un material, el cual caracteriza a el aislamiento de este material en referencia a los ensayos de tensión soportada. Tensión nominal a frecuencia industrial: Es el valor eficaz más elevado de una tensión alterna sinusoidal a frecuencia industrial, que el material considerado debe ser capaz de soportar sin perforación ni contorneado durante los ensayos realizados en las condiciones especificadas. El resto de tensiones vienen definidas una vez es conocida Um. Se puede ver en la Tabla 13 que para encontrar la tensión soportada nominal a los impulsos tipo maniobra o tipo rayo, se dispone de dos listas. La elección entre la lista 1 y la 2 (no pudiéndose utilizar valores intermedios), debe hacerse considerando el grado de exposición a las sobretensiones de tipo rayo y de maniobra, las características de puesta a tierra de la red y el tipo de dispositivo de protección contra las sobretensiones. Debido a la situación geográfica de la central, será necesario un alto grado de seguridad, utilizándose la lista 2. a) Para la parte de AT (15 kV) Tensión más elevada para el material (Um): 17,5 kV Tensión soportada nominal a frecuencia industrial: 38 kV Tensión nominal a los impulsos tipo rayo: 95 kV b) Para la parte de MT (3 kV) Tensión más elevada para el material (Um): 3,6 kV Tensión soportada nominal a frecuencia industrial: 10 kV Tensión nominal a los impulsos tipo rayo: 40 kV 2.12.8.2 Transformadores de Potencia Los transformadores de potencia son los que se encargan de elevar la tensión del generador a un valor normalizado adecuado para el transporte. El transformador instalado en la minicentral hidroeléctrica de Guiamets debe corresponderse a las características del generador y a la red. La energía producida en esta minicentral hidroeléctrica se cederá a una línea de transporte cercana a la minicentral con una tensión nominal de 15 kV. Se ha adoptado por un transformador de potencia de 500 kVA de la casa ABB. Ver el apartado 3.5.2 de la memoria de cálculo. 91 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 49. Transformador de Potencia adoptado. Fabricante: ABB. 92 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.8.2.1 Características del Transformador de Potencia Adoptado Los datos del presente apartado han sido proporcionados por el fabricante en función de las necesidades. Fabricante ABB Potencia nominal 500 kVA Fases 3 Frecuencia 50 Hz Tensión primaria 3000 V Tensión secundaria 15000 V Grupo de conexión Dyn11 Nivel de aislamiento LI 125- AC 50/LI 20- AC 1 Pérdidas de carga a 75ºC 5500 W Pérdidas en vacío 820 W Impedancia (tensión de cortocircuito) 4% Rendimiento 98,82% Núcleo Acorazado Material bobinado Al Devanados Concéntricos Tipo de refrigeración ONAN Temperatura ambiente 40ºC Aumento de la temperatura del aceite 60ºK El aumento temperatura de los bobinados 65ºK Altitud máxima 1000m Peso total 1720 kg Peso de aceite 310 kg Tipo de tanque Herméticamente sellado Longitud (mm) 1470 Altura (mm) 1860 Anchura (mm) 850 Base ruedas (mm) 670 Anchura de las ruedas (mm) 40 Tabla 14. Características Transformador de potencia. A continuación se hace un breve estudio sobre las características constructivas del transformador de potencia proporcionado por el fabricante. 93 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.8.2.2 Núcleo Se denomina núcleo del transformador el sistema que forma su circuito magnético que está constituido por chapas de acero al silicio, modernamente laminadas en frío que han sido sometidas a un tratamiento químico especial denominado comercialmente carlite, que las recubre de una capa aislante muy delgada (0,01 mm), lo que reduce considerablemente las pérdidas en el hierro. El circuito magnético está compuesto por las columnas, que son las partes donde se montan los devanados y las culatas, que son las cuales pasan los devanados, se llaman ventanas del núcleo. Según la posición entre el núcleo y los devanados, los transformadores se clasifican en acorazados o de columnas. En el caso del transformador de potencia adoptado para la generación de electricidad en la minicentral de Guiamets, una de sus características es que es de tipo acorazado. Los transformadores acorazados tienen los devanados en su mayor parte acorazados (abrazados) por el núcleo magnético. En dichos transformadores las espiras quedan más sujetas, pero el tipo de columna es de construcción más sencilla y se adapta mejor a las altas tensiones, porque la superficie que ha de aislarse es más reducida, por ello es el que se utiliza más generalmente en la práctica. Las uniones de las columnas con las culatas se denominan juntas, y deben de tener un espesor lo más pequeño posible con objeto de reducir al máximo la reluctancia del circuito magnético. La culata superior se tiene que abrir para poder colocar las bobinas y los aislantes, 2.12.8.2.3 Devanados Los devanados constituyen el circuito eléctrico del transformador. Se realizan por medio de conductores de cobre de sección rectangular (pletinas de cobre). Los conductores están recubiertos por una capa aislante formada por una o varias de fibra de algodón o cinta de papel. Los devanados del transformador adoptado son concéntricos y de aluminio. Los bobinados concéntricos tienen forma de cilindros coaxiales, generalmente se coloca más cerca de la columna el arrollamiento de BT, ya que es más fácil de aislar que el devanado de AT y entre ambos bobinados se intercala un cilindro aislante de cartón o papel baquelizado. 2.12.8.2.4 Sistema de Refrigeración En un transformador como en cualquier otro tipo de máquina eléctrica, existen una serie de pérdidas que se transforman en calor y que contribuyen al calentamiento de la máquina. Para evitar estas altas temperaturas que pueden afectar a la vida de los aislamientos de los devanados es preciso de dotar al transformador de un sistema de refrigeración adecuado. El transformador adoptado está bañado en aceite. El aceite tiene una doble misión: la de refrigerante y aislante, ya que posee una capacidad térmica y una rigidez dieléctrica superior a la del aire. En estos transformadores, la parte activa se introduce en una cuba de aceite mineral, cuyo aspecto externo tiene forma con radiadores adosados, realizándose la eliminación del calor por radiación y convección natural. El aceite mineral empleado procede de un subproducto de la destilación fraccionada del petróleo y con el tiempo puede 94 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva experimentar un proceso de envejecimiento, lo que indica que se oxida., proceso que es activado por la temperatura, la humedad y el contacto con el oxígeno del aire, con ello el aceite presunta una disminución de sus propiedades refrigerantes y aislantes. Para atenuar este efecto suelen añadirse al aceite productos químicos inhibidores. También se dota a la cuba de un depósito de expansión o conservador colocado en la parte alta del transformador. La misión de este depósito es doble: por una parte se logra que la cuba principal esté totalmente llena de aceite, de la forma que solo existe una pequeña superficie de contacto con el aire en el conservador, por otra parte este depósito es el que absorbe las dilataciones del aceite al calentarse. Cuando el transformador se enfría, el aire penetra por él y al arrastrar humedad, que es absorbida por el aceite, para evitarlo se coloca en la entrada un desecador de gel de sílice. El tipo de refrigeración de un transformador se designa según las Normas IEC. Las dos primeras letras se refieren al tipo de refrigerante en contacto con los arrollamientos y a la naturaleza de su circulación y las otras dos letras se refieren al refrigerante en contacto con el sistema de refrigeración exterior y a su modo de circulación. Los símbolos empleados son los indicados en la Tabla 15. El sistema de refrigeración del transformador proporcionado por ABB es del tipo ONAN. Esto significa que es un transformador bañado de aceite, con circulación natural por convección, que a su vez está refrigerado por aire con movimiento natural. Naturaleza del refrigerante Símbolo Naturaleza de la circulación Símbolo Aceite mineral O Natural N Pyraleno L Forzada F Gas G agua W aire A Aislante solido S Tabla 15. Símbolos empleados para señalar la naturaleza del refrigerante y su modo de circulación. 2.12.8.2.5 Aisladores Pasantes Los pasatapas de AT y BT en el transformador se distinguen por su altura siendo tanto más altos cuanto mayor es la tensión. Son de porcelana y el exterior de cristal de color marrón. En la Figura 50 se muestra la sección de un transformador en el cual se pueden observar sus aspectos constructivos más característicos. 95 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 50. Aspectos constructivos de un Transformador. 2.12.8.2.6 Relé Buchholz El Relé Buchholz es un elemento que lleva nuestro transformador de potencia y éste protege la protege de sobrecargas peligrosas, fallos de intensidad, etc. Se coloca en el tubo que une la cuba principal con el depósito de expansión y funciona por el movimiento del vapor de aceite producido por un calentamiento anómalo del transformador que hace bascular un sistema de dos flotadores: el primer flotador es sensible a las sobrecargas ligeras, y al descender la posición provoca la activación da alarma. El segundo flotador es sensible a las sobrecargas elevadas, que dan lugar a una formación tumultuosa de gas en la cuba principal, que al empujar al flotador provoca el cierre del circuito de unos relés que controlan el disparo de unos disyuntores (interruptor) de entrada y salida del transformador. 96 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 51. Relé Buchholz. Una pequeña ventana en el depósito nos permite observar la cantidad y el color de estos gases. Viendo la cantidad se conoce la importancia del defecto. Del color de los gases se puede deducir el lugar de producción del defecto. El relé actuará por: • • • • Cortocircuito o sobrecarga brusca. Fallo de aislamiento Modificación de las propiedades químicas del aceite. Descenso del nivel del flujo refrigerante. 2.12.8.2.7 Válvula de Vaciado Válvula de vaciado con la finalidad de obtener muestras del aceite del transformador. Situada a la parte inferior de la cuba con cierre hermético de gran seguridad. Se utiliza para vaciar rápidamente y totalmente el aceite, y se utiliza para coger muestras para posteriormente analizar. 2.12.8.2.8 Puesta a Tierra Situado a la parte inferior de la cuba y sirve para la puesta a tierra de la masa del transformador, como protección del hombre en caso de que por accidente, haya contacto de la parte exterior con algún punto de la parte de baja tensión. 2.12.8.2.9 Tipos de Conexión El transformador de potencia de la minicentral tiene una conexión Dyn11. Lo que significa que el primario está conectado en triángulo y el secundario está conectado en estrella (neutro a tierra), el índice horario es igual a 11. 97 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 52. Conexión Dy11. La conexión Dy presenta las mismas ventajas y el mismo desplazamiento de fase que la conexión Yd. Se utiliza como transformador elevador en las redes de AT. El empleo de la conexión en estrella en la parte de alta tensión permite poner a tierra el punto neutro, con lo que queda limitado el potencial sobre cualquiera de las fases de la tensión simple del sistema, reduciéndose al mismo tiempo el coste de los devanados de AT. La conexión Yd no tiene problemas con los componentes de tercer armónico de tensión, puesto que dan lugar a una corriente circulante en el lado conectado en triángulo. La conexión se comporta razonablemente bien bajo cargas desequilibradas, ya que el triángulo redistribuye parcialmente. 2.12.8.2.10 Fosa En la planta inferior habrá un pozo de 1000x800 mm para la recogida del aceite de los transformadores. El pozo o fosa irá recubierto de piedras como medida específica del transformador con el objetivo de enfriar el aceite quemado y evitar la combustión. En la minicentral de Guiamets contraremos además con otro pozo de unos de 1500x800 para el achique del drenaje de la minicentral. Sobre este pozo irán instaladas dos bombas de 10 l/s de caudal y 10 m de altura manométrica para devolver el agua sobrante al desagüe de fondo. 98 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.8.3 Transformador de Servicios Auxiliares Su finalidad es la de proporcionar a los servicios auxiliares de la minicentral de Guiamets la potencia necesaria para su funcionamiento cogiéndola de las barras B-001 de 15 kV. 2.12.8.3.1 Características del Transformador de SS.AA. Adoptado Fabricante ABB Potencia nominal 50 kVA Fases 3 Frecuencia 50 Hz Tensión primaria 15 kV Tensión secundaria 380/220 V Grupo de conexión Dyn11 Nivel de aislamiento LI 125- AC 50/LI 20- AC 10 Pérdidas de carga 1100 W Pérdidas en vacío 145 W Tipo de refrigeración ONAN Temperatura ambiente 40ºC Aumento de la temperatura del aceite 60ºK El aumento temperatura de los bobinados 65ºK Altitud máxima 1000 Peso total 431kg Peso de aceite 110kg Tipo de tanque Herméticamente sellado Longitud 840 mm Altura 1278mm Anchura 635mm Base ruedas 520 x 520 mm Tabla 16. Características Transformador de SS.AA. Las características del transformador destinado para servicios auxiliares son iguales que las del transformador de potencia principal pero, en éste caso, adaptándose a la potencia y tensión. El presente transformador también dispone de Relé Buchholz de protección y de un desecador de sílice gel para evitar que cuando el transformador se enfríe, el aire que penetre por él (se dice que entonces que el transformador respire), arrastre humedad que luego pueda ser absorbida por el aceite. 99 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.8.4 Protecciones del Transformador El transformador incorporará protecciones para evitar: 2.12.8.4.1 Defectos Internos Incorporando un relé Buchholz, como se ha mencionado anteriormente en el apartado 2.12.8.2.6., para evitar errores de aislamiento a masa, modificaciones de propiedades del aceite y cortocircuitos o sobrecargas bruscas. Tiene dos contactos, uno de alarma y otro de actuación. 2.12.8.4.2 Sobrecargas Se contará con un relé de enclavamiento que imposibilita el funcionamiento de la centraL hasta que no se rearme de manera manual. Este relé de enclavamiento actúa cuando el relé Bucholz o térmicos, a los cuales está conectado, detectan una avería de tal manera que impide el cierre del interruptor principal. 2.12.8.4.3 Atlas Temperaturas Mediante un termómetro antivibratorio que mide la temperatura del transformador. Se utiliza como indicador óptico de la temperatura del transformador y como protección térmica del mismo. Lleva incorporados dos contactos. Al incrementar la temperatura aumenta el volumen de mercurio provocando un aumento de presión que se traduce en un movimiento sobre el muelle de la aguja que da la indicación de la temperatura. Mediante un termostato que vigila la temperatura del aceite mineral. El bloque de contactos se encuentra dentro de la caja. Funciona de manera similar al del termómetro, la temperatura de actuación se puede regular actuando sobre el dial situado sobre el bloque de contactos. 2.12.8.4.4 Humedades Sobre el desecador que se encarga de extraer la humedad contenida en el aceite, mediante gel de sílice, se ha comentado en el apartado 2.12.8.2.4. El aceite mineral del depósito de expansión al estar en contacto con el aire del ambiente, siendo éste el principal suministrador de humedad (principal motivo de envejecimiento y de disminución de la rigidez dieléctrica), se incorporará en el canal de aspiración del conservador un recipiente llamado desecador de aire lleno de gel de sílice (“silica gel”) ya que posee un elevado poder de absorción. Es un gel e sílice impregnado con sales de cobalto que en estado seco tiene un color azul y conforme acumula humedad adquiere un color lila-rosado. Debe sustituirse antes de que adquiera este color rosado. Con todos estos elementos se llega a limitar la temperatura del transformador bañado en aceite a 65ºC como máximo, estando la parte superior a 60ºC, de esta manera evitando el envejecimiento del aceite consiguiendo una mayor permanencia de las propiedades dieléctricas. 100 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.12.8.5 Mantenimiento de Transformadores Para el correcto funcionamiento y para evitar averías se llevará a cabo un mantenimiento preventivo y predictivo. En este apartado, delimitaremos los periodos en los cuales se deberán llevar a cabo las acciones preventivas necesarias para un correcto mantenimiento de los equipos así como también las personas cualificadas para llevar a cabo estos trabajos. Los transformadores deberán tener un mantenimiento y control antes programado y decidir en qué momento es posible realizarlo, sin incidir en la producción de la planta, por ello tendremos que tener en cuenta los días que la planta no producirá. Diariamente: a) Se inspeccionará visualmente los niveles de aceite y se comprobará las fugas de éste tanto en la cuba como en el depósito de expansión. Se mirará que el nivel de aceite del depósito de expansión esté entre el valor indicado por el fabricante a la temperatura establecida. b) Se inspeccionará visualmente los pasatapas c) Se inspeccionará visualmente las temperaturas del transformador observando que estas no sean críticas o demasiado elevadas. Mensualmente a) Se repasarán los tornillos y hembras, al mismo tiempo que se compruebe que no haya fugas de aceite. b) Se revisará visualmente, en carga, el estado de las conexiones, el estado de las conexiones de la red de tierra. c) Mensualmente se extraerán muestras de aceite para su posterior análisis físicoquímico para medir la cantidad de H2O que haya en el aceite debido a la humedad así como el estado dieléctrico del mismo. Trimestralmente: a) Se inspeccionará termográficamente los transformadores localizando los posibles puntos calientes, tanto en conexiones como en la envolvente del transformador. En caso de localizarse puntos calientes se estudiarán y se intentarán buscar soluciones rápidamente. Al finalizar la Campaña de riego: Esta revisión es la más importante y la que requiere más planificación debido a que se realiza con el equipo sin tensión. El personal que llevará a cabo esta revisión será un personal titulado y homologado para realizar este tipo de pruebas. Esto llevará un proceso el cual describiremos a continuación en varios puntos, esto puntos comienzan una vez tengamos desenergizado el transformador y realizadas las comprobaciones de seguridad oportunas para trabajar en él con total seguridad. a) Se comprobará el estado del gel de silícide y se cambiará en cuanto el color del mismo lo indique. El color del gel es el que marca su estado. b) Primero se procederá a la limpieza del transformador, con especial atención en los aisladores para mejorar su aislamiento, ya que debido al polvo éste baja de manera considerable. c) Reapriete de las conexiones, para evitar chisporroteos y puntos calientes d) Realizaremos una prueba de resistencia de aislamiento (meggado) entre las bornas de AT y BT, AT y masa y BT y masa teniendo que darnos un valor 101 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva óhmico nunca inferior a 1,5 veces el kV. En caso de no darnos un valor aceptable desconectaremos los cables de alimentación y de salida y meggaremos los cables y el transformador independientemente. e) Realizaremos pruebas del funcionamiento de todas las alarmas del transformador; disparos del transformador y Relé Buchholz. f) Mediremos la red de tierras del trasformador, así como la del neutro siempre que no esté aislado 2.12.8.6 Ubicación de la Subestación Transformadora Tanto el transformador de potencia como el transformador de servicios auxiliares de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets se ubicarán dentro del propio edificio de la central. Para abaratar en costes no irán metidos en celdas o armarios, ya que no es de prescindible necesidad, lo que sí que tendrán una pequeña zona perimetral en el que no se aconsejará pasar si no es en caso de cualquier tipo de mantenimiento correctivo o preventivo. 102 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.13 Dispositivos Eléctricos y Protecciones de la Instalación de la Minicentral Como se ha mencionado en el apartado 2.2 de la memoria descriptiva, la instalación estará conectada a una red de 15 kV de Endesa Distribución e irá equipada con las protecciones necesarias para garantizar su buen funcionamiento y evitar faltas internas; estas protecciones han de detectar la situación anormal lo más rápido posible, han de proteger los equipos de la instalación contra defectos y, sobretodo, han de actuar instantáneamente en el caso de defectos rápidos aislando la parte afectada y evitando que los daños sean mayores. Figura 53. Esquema unifilar de la instalación. Para conocer mejor el esquema eléctrico de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets, se aconseja ver el esquema unifilar, plano 010 de la memoria de planos. 2.13.1 Equipo de Medición del Nivel del Embalse Se ha decidido instalar en la minicentral hidroeléctrica de Guiamets un medidor de nivel por ultrasonidos, con el objetivo siguiente: Disponer del nivel del embalse en Sala de Control y disparar la planta en caso de que el nivel del embalse llegue a la cota de nivel que coincide con los 2 hm2 del embalse. El medidor de nivel por ultrasonidos adoptado es de tipo FMU43-APH2A2 de la casa Endress + Hauser. 103 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 54. Medidor de Nivel por ultrasonidos adoptado. Fabricante: Endress+Hauser. A continuación, destacamos las principales características del medidor de nivel tipo FMU43-APH2A2 adoptado. Principio de medición por ultrasonidos Características / Aplicación transmisor ultrasónico compacto Suministro / Comunicación 4 hilos (HART), PROFIBUS FOUNDATION Fieldbus Precisión +/- 4 mm o +/- 0,2% del conjunto de rango de medición Temperatura de proceso -40 ° C ... 80 ° C PA, Presión de proceso absoluto / máx. límite 0,7 bar ... 2,5 bar abs de sobrepresión Max. distancia de medición 15 m (50 pies) Salida 20 mA (HART), PROFIBUS PA FOUNDATION, Fieldbus Certificados / Homologaciones ATEX, FM, CSA Tabla 17. Características del medidor de nivel adoptado para el embalse. 2.13.2 Equipos de Condensadores El generador asíncrono que no es autoexcitable necesita de una potencia reactiva de excitación. Para generar energía es necesaria una carga desfasada que se consigue por medio de un condensador. Debemos de partir de que la intensidad reactiva que absorbe un motor asíncrono es prácticamente constante y tiene un valor aproximado del 90% de la intensidad en vacío. Es por esta razón que cuando un motor trabaja en bajos regímenes de carga el cos φ es muy pequeño debido a que el consumo de kW es bajo. El condensador es un elemento seguro si es utilizado en las condiciones para las cuales ha sido fabricado. En MT, un condensador está constituido por numerosos elementos capacitivos dispuestos en paralelo para obtener la potencia deseada, y en varios 104 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva grupos en serie para alcanzar la tensión necesaria. Actualmente hay de dos tipos: los que cuentan con protección interna y los que no. Como puede observarse en el esquema unifilar de la instalación (plano 010 de la memoria de planos), la conexión del condensador y el generador asíncrono se realizará por medio de un interruptor tripolar automático y así evitaremos cualquier riesgo de sobreexcitación de los motores, compensando por lo tanto la totalidad de la potencia reactiva necesaria y además se colocarán relés de protección en los secundarios de los transformadores de medida de corriente y de tensión, para en caso de sobreintensidades o sobretensiones tener protegida la conexión. El condensador adoptado para la presente instalación de media tensión es de la casa Schneider Electric. Se trata de un condensador trifásico Propivar NG. El condensador mantendrá automáticamente el factor de potencia a 1. Está formado en su interior por un conjunto de capacidades unitarias cableadas en grupo serie-paralelo El dispositivo esta cableado interiormente en triángulo, siendo este esquema la solución para la compensación de motores de media tensión y se utiliza para tensiones de aislamiento 7,2 kV y 12 kV. Está fabricado en cuba de acero inoxidable con pintura y tratamiento anticorrosión, con bornes de resina epoxi y homologado según normas medioambientales, la impregnación se realiza con un fluido que no contiene PCB, biodegradable en el medio ambiente. Figura 55. Condensador trifásico CP203. 105 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.13.2.1 Características del Condensador Reactivo Adoptado Potencia (kVAr): 250 Tensión nominal (kV) 3,3 Tensión de aislamiento 7,2 kV Frecuencia de utilización 50 Hz. Intensidad nominal 48,12 A Tensión a frecuencia industrial 20 kV Onda de choque (kV) 60 Número de bornes 3, de porcelana, color gris Dieléctrico Polipropileno. Impregnarte Jarilec C101 (no PCB). Ubicación Interior (en Cabina 2) Peso (kg) 45 Dimensiones (mm) 157x450 Factor de pérdidas 0,12 W/kVAr sin fusibles internos Tolerancia sobre la capacidad entre – 5% y +15% la capacidad nominal. Rango de temperatura ambiente entre – 25 °C y + 50 °C (bajo demanda -40 ºC + 55 ºC). Resistencia interna de descarga *50 V/5 min Conexión de los bornes de resina para cables de sección 50 mm2 Acero inoxidable. Espesor: 1,5 mm. Cuba Pintura: Poliuretano/vinílica Color: Gris RAL 7038. Tratamiento anticorrosión Tipo interior: Wash-primer, espesor 5m Pintura: espesor 20 m Fijación Mediante dos orejetas en cada lateral. perforadas para tornillo M10 Norma Condensadores MT: IEC 60871-1-2-4. Tabla 18. Características condensador CP203. *El condensador va equipado con unas resistencias internas de descarga con la finalidad de reducir la tensión residual a 50 V en cinco minutos después de la desconexión del condensador Según la norma IEC 60871, los condensadores deben admitir: a) Sobretensión de 1,10 Un, durante 12 horas por día. b) Sobretensión a frecuencia industrial de 1,15 Un, 30 minutos por día. 106 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva c) Sobreintensidad permanente de 1,3 In. 2.13.2.2 Protecciones del Equipo de Condensadores Se debe proteger el condensador contra cortocircuitos y/o sobrecargas producidas por defectos internos del propio condensador o de la red. El condensador trifásico Propivar NG no cuenta con fusibles internos como protección (solamente cuentan con éstos, los monofásicos y los dobles monofásicos), por lo que se contará en la instalación con 3 cartuchos fusibles con sus correspondientes bases de 20 A y una tensión nominal de 3,6 kV para interior. Esta protección estará completada con los correspondientes relés de sobreintensidad y sobretensión que provocarán la desconexión de la batería a través de un interruptor principal. Se instalarán también los correspondientes transformadores de intensidad y tensión que alimentarán dichos relés. Los relés utilizados como protección para sobreintensidades son del tipo RV-ITN y los utilizados como protección para sobretensión son del tipo RV-UT, ambos de la casa Arteche. Dichos relés son similares a los mencionados en el apartado 2.13.5.1. y 2.13.5.3. respectivamente y se alimentan de los transformadores de medida de corriente y de tensión (respectivamente) situados aguas abajo del interruptor de acoplamiento. Estas protecciones de sobreintensidad y sobretensión consisten en desconectar el interruptor cuando se produce un cortocircuito entre fases o tierra en la instalación o cuando la tensión de la red sea superior en un tiempo al valor admitido por el condensador. Las características de estos relés se definen en el apartado 3.9.1.3. y 3.9.2.3.respectivamente de la memoria de cálculos. Ya se han establecido todos dispositivos de protección para asegurar la desconexión de la red para evitar la autoexcitación en caso de falta de suministro ésta. Estos dispositivos son los relés de sobreintensidad, sobretensión y el interruptor tripolar automático mencionados anteriormente. El interruptor automático deberá ir enclavado con el dispositivo de protección del motor de manera que cuando el motor sea o bien desconectado, o bien provocada la apertura de su dispositivo de protección, el condensador quede fuera de servicio. Además se contará con un seccionador de barras tripolar tal y como se comenta en el apartado 2.13.6.2. de la memoria descriptiva, apartado dedicado al acoplamientos entre el condensador y el generador síncrono. Las características del seccionador vienen definidas en el apartado 3.12.2.2. de la memoria de cálculos. 2.13.3 Transformadores de Medida No es posible proceder a una conexión directa de los aparatos de media tensión a circuitos de AT, debido al peligro que presentaría el personal que se acercara a los instrumentos. Los transformadores de medida permiten separar ambos circuitos, adoptando al mismo tiempo las magnitudes de la red a la de los instrumentos, que generalmente están normalizados en unos valores de 5 A para los amperímetros de 110 V para los voltímetros (a plena escala). Para la conexión de los amperímetros y bobinas amperimétricas de los instrumentos se emplean los denominados transformadores de corriente, mientras que para la conexión de los voltímetros y bobinas voltimétricas se emplean los transformadores de tensión. Ambos deben garantizar el aislamiento necesario para la seguridad del personal, y además deben producir con la mayor precisión las magnitudes primarias (de acuerdo con la relación de transformación correspondiente), para no dar lugar a errores en las medidas 107 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva efectuadas con los aparatos. Las características que definen un transformador de medida vienen recogidas en la NORMA UNE 21088. Figura 56. Transformadores de medida. 2.13.3.1 Transformadores de Tensión Su funcionamiento y conexión es parecida a los transformadores de potencia. En general a su secundario se conecta en paralelo todas las bobinas voltimétricas de los aparatos de medida. A diferencia con los transformadores de potencia, debido a la alta impedancia de la carga conectada, el transformador de tensión funciona casi en vacío, y de esta forma la caída de tensión interna es muy pequeña. Una borna de su secundario debe conectarse a tierra para prevenir el peligro de un contacto accidental entre primario y secundario. El transformador de tensión debe proporcionar una tensión secundaria proporcional a la tensión primaria. La tensión de secundaria asignada está normalizada en 110 V. Los transformadores de tensión se definen según su carga asignada en VA, denominadas también potencia de precisión, que es la máxima carga que se puede conectar a su secundario, teniendo en cuenta también la potencia que se disipa en los hilos, para que el error de la medida esté comprendido dentro de los márgenes indicados por el constructor. Cuando hablamos de transformadores de tensión también se definen los siguientes tipos de errores. a) Error de relación o tensión: que indica la desviación porcentual de la tensión realmente existente en el secundario, V2 con respecto a la que debería existir si el transformador fuese ideal, V1/k·V2 (k: relación de transformación). b) Error de fase o de ángulo: que es la diferencia de fase existente entre los vectores V1 y V2 y se mide en minutos. Este error tiene importancia cuando se trata de medir la energía, en el caso de que el secundario del transformador de tensión alimenta la bobina voltimétrica de un vatímetro o un contador, ya que entonces altera el valor real del ángulo formado por V1 e I1. 108 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva En la siguiente tabla se indican los valores de consumos en VA de los apartados de medida más frecuentes. Aparatos que se pueden conectar a un Consumo aproximado en VA transformador de medida de tensión Voltímetros: Indicadores 2-6 Registradores 10-25 Vatímetro: Indicadores 1-4 Registradores 3-15 Fasímetros: Indicadores 4-5 Registradores 15-20 Contadores 3-5 Frecuencímetros: indicadores 1-5 Registradores 10-15 Relés: de máx. tensión 10-15 temporizados de máx. tensión 25-35 direccionales 25-40 de mínima tensión 5-15 de distancia 10-30 Tabla 19. Consumo en VA de los aparatos de medida que se pueden conectar a un TT. Para la instalación de una minicentral en el embalse de Guiamets se ha adoptado por unos transformadores de tensión TJC 5 de interior de la casa ABB. Los transformadores de tensión TJC 5 son de tipo unipolares aislados, fundidos en resina epoxi, diseñado principalmente para tensiones de aislamiento de 12 kV a 17,5 kV y están fabricados con un factor de sobretensión de 1,9 x UN / 8 hrs. Una salida del devanado primario, incluyendo el respectivo terminal está aislada de la tierra a un nivel que corresponde al valor nominal de aislamiento. La tensión secundaria normalizada será de 110 /√3. Ésta depende del tipo de conexión de los transformadores, en este caso el modo de conexión es en estrella con el neutro a tierra. La potencia de precisión de cada transformador de tensión será el valor inmediatamente superior, dentro de las potencias normalizadas, de la suma de los consumos de los aparatos conectados y conductores de unión conectados a ellos tal y como se ha realizado en el apartado 3.8. de la memoria de cálculo. 109 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva El transformador esta principalmente equipado con dos devanados secundarios para fines de medición y de protección, protección, exceptuando los transformadores para fines de facturación que solamente contarán con un solo secundario. En el apartado 3.8.2. 8.2. de la memoria de cálculo se definen y se calculan los diferentes transformadores de tensión utilizados en la instalación. El transformador se puede montar en cualquier posición. Se fija con cuatro tornillos. El atornillado de puesta a tierra (M8) se encuentra sobre la placa base del transformador. Los os transformadores de tensión adoptados de ABB están fabricados fabricado conforme a los requisitos y recomendaciones de la siguiente normas y reglamentos: IEC, VDE, ANSI, BS, GOST y CSN. Figura 57. Transformador de tensión para interior TJC 5. Fabricante: ABB 2.13.3.2 Transformadores de Corriente El objetivo de los transformadores de corriente es reducir la corriente de la red a valores más apropiados a las escalas de los instrumentos, en general se trata de 5 A y a veces 1 A a plena escala y se conectan en serie con la línea. En la presente instalación las tensiones en el secundario se normalizarán normalizará a 5 A. En el secundario se conecta en serie los amperímetros y bovinas amperimétricas de los aparatos de medida. Debido a la baja impedancia de estos aparatos, los transformadores de intensidad trabajan abajan prácticamente en cortocircuito, por ello se emplea bajas inducciones en el núcleo (0,3 Teslas). Se debe evitar terminantemente dejar en circuito abierto un transformador de intensidad. En caso de cambiar una carga, por ejemplo un amperímetro, hay dos do soluciones: la primera es interrumpir el servicio de la línea para proceder al cambio necesario, o si no se puede realizar la operación sin desconectar la red, si previamente se cortocircuita el secundario del transformador de intensidad. Los transformadores transformad de intensidad conectados en A.T. es preciso unir uno de los bornes secundarios a tierra para prevenir el peligro de contacto accidental entre los devanados primarios y secundarios. Como se ha comentado la corriente secundaria asignada estará normalizada normaliza en 5 A. Los os transformadores de intensidad a igual que los de tensión, se definen según sea el valor de su potencia asignada en VA (existen de 10, 15, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300 y 400 VA) que es la máxima carga que se puede conectar a su secundario para ara que el error de la medida esté comprendido en los valores indicados por el fabricante. Y así se definen: 110 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva a) Error de intensidad o de relación: que indica la desviación porcentual de la corriente realmente existente en el secundario, I2 con respecto a la que debería existir si fuese ideal, I1/k·I2. b) Error de fase: que es la diferencia de fase existente entre los vectores I1 y I2 y se expresa en minutos. En la siguiente tabla se indican los valores de consumos en VA de los apartados de medida más frecuentes que se pueden conectar a un transformador de intensidad. Aparatos que se pueden conectar a un transformador de intensidad Consumo aproximado en VA Amperímetros: Indicadores 0,25-2 Registradores 1,5-9 Vatímetros: Indicadores 1-4 Registradores 1,5-8 Fasímetros: Indicadores 2-6 Registradores 6-12 Contadores 0,5-3 Relés: de sobreintensidad, instantáneos 1-10 de sobreintensidad temporizados 1-5 direccionales 1,5-10 diferenciales 3-12 de distancia 6-20 Tabla 20. Consumo en VA de los aparatos de medida que se conectan en serie. En la práctica los transformadores de corriente y tensión se encuentra combinados en las instalaciones para medir: intensidad, tensión, potencia, energía, etc. Las bobinas amperimétricas están conectadas en serie, mientras que las voltimétricas van dispuestas en paralelo. 111 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 58. Transformadores de intensidad y de tensión en un equipo de medida. En las instalaciones eléctricas existen también transformadores de intensidad y tensión que se emplean para alimentar aparatos de protección automática (relés) de los diversos equipos del sistema: generadores, transformadores, etc., como es en el caso de nuestra instalación. Para la instalación de una minicentral hidroeléctrica en el embalse de Guiamets se ha adoptado por unos transformadores de corriente de interior tipo TPU 50.21 de la casa ABB. Los transformadores de tensión TPU 50.21 son de tipo unipolares aislados, fundidos en resina epoxi y diseñados para tensiones de aislamiento hasta 17,5 kV. Un terminal de cada devanado secundario utilizado y un terminal de cortocircuito tienen que estar conectado a tierra durante el funcionamiento como transformador. La potencia de precisión de cada transformador de corriente será el valor inmediatamente superior, dentro de las potencias normalizadas, de la suma de los consumos de los aparatos conectados y conductores de unión conectados a ellos tal y como se ha realizado en el apartado 3.8.1 de la memoria de cálculos. El transformador esta principalmente equipado con dos devanados secundarios para fines de medición y de protección, exceptuando los transformadores para fines de facturación que solamente contarán con un solo secundario. Los transformadores de corriente adoptados están fabricados conforme a los requisitos y recomendaciones de la siguiente normas y reglamentos: IEC, VDE, ANSI, BS, GOST y CSN. 112 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 59. Transformador de corriente para interior TPU 5. Fabricante: ABB. 2.13.3.3 Alojamiento de los Transformadores de Medida de Tensión y de Corriente Los transformadores de medida, tal y como se puede observar en el apartado de distribución de las celdas modulares 2.13.8.6.1. de la memoria descriptiva, se alojan en una celda modular M aislada tipo SafePlus de ABB. La celda modular M es una celda de medida aislada en aire, montada y ensayada en fábrica que está diseñada para albergar transformadores de medida de corriente y de tensión. La distribución de los transformadores de medida es la siguiente: Figura 60. Celdas modulares tipo SafePlus de los transformadores de medida de ABB adoptados. 113 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.13.3.3.1 Características Técnicas de la Celda Modular M Tensión asignada: 17,5 kV Tensión ensayo a frecuencia industrial: 38 kV Tensión de impulso rayo: 95 kV Intensidad asignada: 630 A Intensidad de breve duración: 21 kA Tabla 21. Características técnicas de la celda modular M. 2.13.4 Automatización de la Minicentral de Guiamets La finalidad de la automatización de una central es sobretodo reducir los costes de mantenimiento y operación. Esto se lleva a cabo aumentando la seguridad de los equipos y optimizando el aprovechamiento energético de la instalación. Actualmente la comunidad de regantes del bajo priorato dispone de un PLC para el control del riego. Se trata del AC500, un Autómata programable de la casa ABB, situado en su edificio administrativo. Éste será desplazado hacia el edificio propio de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets de pie de presa situado a 20 metros. Los costes de desplazamiento estarán dentro del alcance del presente proyecto. Figura 61. Autómata programable AC500 de ABB. Fuente: Propia. A día de hoy, desde el PLC AC500 la Comunidad de regantes del bajo priorato tienen el control directo sobre la válvula “multichorro” para la regulación del caudal de riego y de los hidrantes que se encuentran al final de los siete ramales mencionados en el apartado 2.4 de la memoria descriptiva. Para más información sobre la situación hidráulica actual de riego de la comunidad de regantes ver el apartado 2.9 de la memoria descriptiva. Lo que se pretende en el presente proyecto, instalación de una minicentral hidroeléctrica en el embalse de Guiamets, es aprovechar el PLC que la Comunidad de regantes del Bajo Priorato utiliza actualmente para el riego, y ampliarlo añadiéndole los 114 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva bloques de señales de entradas/salidas digitales y analógicas necesarios para la automatización de la planta hidráulica. El AC500 de ABB dispone de una CPU alimentada de manera redundante a 24 Vcc y sobre la misma se pueden añadir hasta 10 módulos de tarjetas digitales o analógicas (ver Figura 62). Actualmente, la Comunidad de regantes utiliza tres módulos de señales. Para conocer con mayor exactitud el sistema de alimentación redundante para la alimentación del PLC AC500 de ABB ver el plano 014 de la memoria de planos y/o el apartado 2.13.8.7.1.4 de la memoria descriptiva. A continuación se definen las diferentes partes que constituyen el Autómata programable AC500 de ABB. Figura 62. Autómata programable AC500 de ABB. Es posible realizar un diagnóstico extenso y rápido del PLC AC500 mediante la pantalla LCD de la CPU AC500 y los LEDs de los módulos de E/S y cabeceras remotas. Es posible visualizar los errores (batería, problema con un módulo de E/S) mediante una serie de códigos pulsando el botón DIAG y reconocerlos pulsando la tecla OK. Los errores pertenecen a diferentes clases y en función del error, el PLC pasará a STOP. Es posible realizar también un diagnóstico de las E/S locales y remotas mediante los LEDs. La luminosidad de los LEDs de los canales analógicos cambia en función del valor de la señal y es también posible visualizar si la base está alimentada correctamente. 115 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva La herramienta de configuración se llama Control Builder Plus PS501 y desde la versión 2.1.0 de Control Builder Plus es posible conectarse al PLC para realizar las funciones de diagnóstico siguientes: 1) Visualizar el estado de las E/S. 2) Variables no utilizadas y referencias cruzadas. 3) Visualizar los códigos de error con una descripción completa y posibilidad de hacer un reconocimiento. 4) Visualizar una serie de estadísticas: tiempos de ciclo de scan, etc. 5) Visualizar la versión de los firmwares (CPU, display, coupler, etc). 6) Utilizar el Navegador PLC con los comandos estándares. 7) Realizar un diagnóstico completo y avanzado de buses y redes de comunicación. 8) Tamaño del proyecto (muy útil para determinar la CPU a elegir). 9) Trabajar con puntos de parada, forzado, etc. El protocolo utilizado en la minicentral hidroeléctrica para las señales analógicas será el de 4-20 mA. Para el 100% de la señal se obtendrá un valor de 20 mA y para el 0% de la señal obtendremos un valor de 4 mA. El PLC AC500 de ABB también admite protocolos como: Profibus, Fieldbus, DeviceNet, CANopen, EtherCAT…etc. Las siguientes imágenes muestran los datos técnicos de los módulos digitales y analógicos del PLC AC500 y AC500-eCo. Deberemos de fijarnos en la columna de la derecha ya que es la que aplica para nuestro PLC. Figura 63. Datos técnicos de señales digitales del PLC AC500 y AC500-eCo de ABB. 116 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 64. Datos técnicos de señales analógicas del PLC AC500 y AC500-eCo de ABB. 2.13.4.1 Listado de señales de la Minicentral Hidroeléctrica de Guiamets A continuación, se muestra el listado de las principales señales de la instalación de la minicentral hidroeléctrica en Guiamets. 2.13.4.1.1 Señales Digitales de Entrada Minicentral hidroeléctrica de Guiamets Elemento Subelemento Descripción ARMARIO C/M ALTA TEMP.EN ARMARIOS AUTOMATISMO FALLO ALIMENTACION PLC Desc.ON Desc.OFF AUTOMATISMO SELECTOR MANDO EN REMOTO LOCAL AUTOMATISMO SELECTOR MANDO EN SCADA LOCAL SI NO AUTOMATISMO SELECTOR MANDO FUERA DE SERVICIO SI NO AUTOMATISMO PULSADOR PARO EMERGENCIA SETA DISPARO NORMAL INTERRUPTOR IP1 POSICION INTERRUPTOR IP1 POSICION INTERRUPTOR IP2 POSICION INTERRUPTOR IP2 POSICION SECCIONADOR S0 POSICION SECCIONADOR S0 POSICION CERRADO TRAFO GASES BUCHHOLZ ALARMA NORMAL TRAFO TEMPERATURA ACEITE Tº ELEVADA ALARMA NORMAL TRAFO GASES DISPARO NORMAL ABIERTO CERRADO ABIERTO CERRADO ABIERTO BUCHHOLZ 117 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva TRAFO TEMPERATURA ACEITE Tº ELEVADA DISPARO NORMAL TRAFO SS.AA. GASES ALARMA NORMAL TRAFO SS.AA. TEMPERATURA ACEITE Tº ELEVADA ALARMA NORMAL TRAFO SS.AA. GASES DISPARO NORMAL TRAFO SS.AA. TEMPERATURA ACEITE Tº ELEVADA DISPARO NORMAL M. VELOCIDAD TEMPERATURA ACEITE Tº ELEVADA ALARMA NORMAL M. VELOCIDAD TEMPERATURA ACEITE Tº ELEVADA DISPARO NORMAL SECCIONADOR S1 POSICION SECCIONADOR S1 POSICION SECCIONADOR S2 POSICION SECCIONADOR S2 POSICION SECCIONADOR S3 POSICION SECCIONADOR S3 POSICION CERRADO AUTOMATISMO SECUENCIAS DESENCLAV. RELES MAESTROS NO SI TURBINA REGULADOR CARGA VELOCIDAD 0% SI NO TURBINA REGULADOR CARGA VELOCIDAD 100% SI NO TURBINA REGULADOR ELECTRO ARRANQUE ENERG. DESENERG. TURBINA REGULADOR ELECTRO ARRANQUE 1 ENERG. DESENERG. V. CIERRE V.MARIPOSA ESTADO V. CIERRE V.MARIPOSA ESTADO V. VACIADO V.COMPUERTA ESTADO V. VACIADO V.COMPUERTA ESTADO V. BUERAU V.COMPUERTA ESTADO V. BUERAU V.COMPUERTA ESTADO V. Bureau Seg. V.COMPUERTA ESTADO V. Bureau Seg. V.COMPUERTA ESTADO ABIERTA TURBINA PROTECCION SOBREVELOC. MECANICA DISPARO NORMAL CUBA REG. H NIVEL ALTO ACEITE ALARMA NORMAL CUBA REG. H NIVEL BAJO ACEITE ALARMA NORMAL CUBA REG. NIVEL BAJO ACEITE DISPARO NORMAL BUCHHOLZ BUCHHOLZ ABIERTO CERRADO ABIERTO CERRADO ABIERTO CERRADA ABIERTA CERRADA ABIERTA CERRADA ABIERTA CERRADA TURBINA COJ. GUIA NIVEL ALTO ACEITE ALARMA NORMAL TURBINA COJ. GUIA NIVEL BAJO ACEITE ALARMA NORMAL TURBINA COJ. GUIA NIVEL BAJO ACEITE DISPARO NORMAL ORDEN ABRIR INTERRUPTOR IP1 SI NO ORDEN CERRAR INTERRUPTOR IP1 SI NO ORDEN ABRIR INTERRUPTOR IP2 SI NO ORDEN CERRAR INTERRUPTOR IP2 SI NO REFRIGERAC PRESION CORRECTA SI NO REFRIGERAC FALTA PRESION ALARMA NORMAL REGULADOR H. PRESOSTATO ACEITE MUY ALTA ALARMA NORMAL REGULADOR H. PRESOSTATO ACEITE MUY BAJA ALARMA NORMAL REGULADOR H. BOMBA PRPL PRESION CORRECTA SI NO 118 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva REGULADOR H. BOMBA PRPL PRESION BAJA SI NO REGULADOR H. ELECTRO V. POSICION REGULADOR H. ELECTRO V. POSICION CERRADO TURBINA REGULADOR PRESION ACEITE SI NO TURBINA REGULADOR PRESION BAJA DISPARO NORMAL TURBINA COJ. GUIA FALTA CIRCUL. AGUA ALARMA NORMAL TURBINA COJ. GUIA FALTA CIRCUL. AGUA DISPARO NORMAL TURBINA REGULADOR FALTA CIRCUL. AGUA ALARMA NORMAL TURBINA REGULADOR FALTA CIRCUL. AGUA DISPARO NORMAL TURBINA REGULADOR TEMPER. ALTA ACEITE ALARMA NORMAL TURBINA REGULADOR TEMPER. ALTA ACEITE DISPARO NORMAL TURBINA COJ. GUIA TEMPERATURA ACEITE ALARMA NORMAL TURBINA COJ. GUIA TEMPERATURA ACEITE DISPARO NORMAL GENERADOR TEMPERATURA ESTATOR DEVANADO FASE R DISPARO NORMAL GENERADOR TEMPERATURA ESTATOR DEVANADO FASE S DISPARO NORMAL GENERADOR TEMPERATURA ESTATOR DEVANADO FASE T DISPARO NORMAL GENERADOR TEMPERATURA ESTATOR DEVANADO FASE U DISPARO NORMAL GENERADOR TEMPERATURA ESTATOR DEVANADO FASE V DISPARO NORMAL GENERADOR TEMPERATURA ESTATOR DEVANADO FASE W DISPARO NORMAL BATERIA 125 VCC DEFECTO ALARMA NORMAL BATERIA 125 VCC FALTA CA CARGADOR BATERIA SI NO BATERIA 125 VCC CARGADOR BATERIA/S ANOMALIA NORMAL BATERIA 125 VCC DEFECTO A TIERRA POLO + ANOMALIA NORMAL BATERIA 125 VCC DEFECTO A TIERRA POLO - ANOMALIA NORMAL RELÉ 2 PROTECCION POTENCIA INVERSA DISPARO NORMAL RELÉ 1 PROTECCION PROTECCIÓN SOBREINTENSIDAD DISPARO NORMAL RELÉ 4 PROTECCION PROTECCIÓN FALTAS A TIERRA DISPARO NORMAL RELÉ 3 PROTECCION PROTECCIÓN FALTAS A TIERRA DISPARO NORMAL RELÉ 5 PROTECCION PROTECCIÓN MÁXIMA TENSIÓN DISPARO NORMAL RELÉ 6 PROTECCION PROTECCIÓN FALTAS POLIFÁSICAS DISPARO NORMAL RELÉ 7 PROTECCION PROTECCIÓN SOBREINTENSIDAD DISPARO NORMAL RELÉ 8 PROTECCION PROTECCIÓN SOBRETENSIÓN DISPARO NORMAL RELÉ 9 PROTECCION PROTECCIÓN SOBREINTENSIDAD DISPARO NORMAL RELÉ 10 PROTECCION PROTECCIÓN MÍNIMA TENSIÓN DISPARO NORMAL RELÉ 11 PROTECCION PROTECCIÓN MÍNIMA TENSIÓN DISPARO NORMAL CONTAJE ANOMALIA CONTADORES ANOMALIA NORMAL REFRIGERAC VALVULA M. POSICION REFRIGERAC VALVULA M. POSICION ABIERTA ORDEN PARAR BOMBA PRINCIPAL SI NO ORDEN ARRANCAR BOMBA PRINCIPAL SI NO ORDEN ACTIVAR PARO EMERGENCIA SI NO ORDEN ACTIVAR DESENCLAVAR RELES M. SI NO ABIERTO CERRADA 119 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva ORDEN DESENERG. ELECTRO REGULADOR SI NO ORDEN DESENERG. ELECTRO REGULADOR 1 SI NO ORDEN CERRAR V. BUERAU SI NO ORDEN ABRIR V.V. BUERAU SI NO ORDEN CERRAR V. Bureau Seguridad SI NO ORDEN ABRIR V. Bureau Seguridad SI NO ORDEN ABRIR SECCIONADOR S0 SI NO ORDEN ABRIR SECCIONADOR S1 SI NO ORDEN ABRIR SECCIONADOR S2 SI NO ORDEN ABRIR SECCIONADOR S3 SI NO ORDEN CERRAR V. MARIPOSA CIERRE SI NO ORDEN ABRIR V. MARIPOSA CIERRE SI NO ORDEN CERRAR V. COMPUERTA VACIADO SI NO ORDEN ABRIR V. COMPUERTA VACIADO SI NO ARMARIO C/M MAGNETO ALIM. ARMARIO PROTEC. DESCON. CONECTA. ARMARIO C/M MAGNETO CC ONDULADOR DESCON. CONECTA. REFRIGERAC FILTRO COLMATADO ALARMA NORMAL REFRIGERAC DEPOSITO ACEITE EN DECANTADOR ALARMA NORMAL INTERRUPTOR IP1 BOBINA DISPARO ALARMA NORMAL INTERRUPTOR IP2 BOBINA DISPARO ALARMA NORMAL ARMARIO CC/CA MAGNETO BOMBA PRPL DESCON. CONECTA. ARMARIO CC/CA MAGNETO PUENTE GRUA DESCON. CONECTA. ARMARIO CC/CA MAGNETO CARG. BAT 1 48V DESCON. CONECTA. ARMARIO CC/CA MAGNETO CA ONDULADOR DESCON. CONECTA. ARMARIO CC/CA MAGNETO ALUMBRADO CENTRAL DESCON. CONECTA. ARMARIO CC/CA MAGNETO M. CARGA M. INT.IP1 DESCON. CONECTA. ARMARIO CC/CA MAGNETO M. CARGA M. INT.IP2 DESCON. CONECTA. ARMARIO CC/CA MAGNETO BOMBA ACHIQUE A DESCON. CONECTA. BATERIA ALARMA URGENTE ONDULADOR ANOMALIA NORMAL BATERIA ALARMA NO URGENTE ONDULADOR ANOMALIA NORMAL ORDEN ABRIR SECCIONADOR S2 SI NO ORDEN ACTIVAR PULSO BAJAR CARGA SI NO ORDEN ACTIVAR PULSO SUBIR CARGA SI NO ORDEN CERRAR V.REFRIGERACION SI NO ORDEN ABRIR V.REFRIGERACION SI NO TURBINA PROTECCION V. POR ENCIMA DE 110% NOMINAL DISPARO NORMAL TURBINA PROTECCION V. POR DEBAJO DE 95% NOMINAL DISPARO NORMAL TURBINA VELOCIDAD VELOCIDAD > 1010 rpm SI NO SECUENCIAS ARRANCAR / ACOPLAR SI NO SECUENCIAS PARO NORMAL ACTIVADA DESACTIV. SECUENCIAS PARADA EMERGENCIA ACTIVADA DESACTIV. ESTADO INDISPONIBLE SI 120 NO Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva ESTADO INDETERMINADO SI NO SECUENCIAS SECUENCIA DETENIDA SI NO ESTADO PARADO SI NO ESTADO ACOPLADO SI NO Tabla 22. Señales Digitales de Entrada. 2.13.4.1.2 Señales Digitales de Salida Minicentral hidroeléctrica de Guiamets Elemento Subelemento Descripción Desc.ON Desc.OFF AUTOMATISMO LAMPARA ESTADO PARADO ACTIVAR DESACTIVAR AUTOMATISMO LAMPARA ESTADO ACOPLADO ACTIVAR DESACTIVAR AUTOMATISMO LAMPARA ESTADO INDISPONIBLE ACTIVAR DESACTIVAR AUTOMATISMO LAMPARA ESTADO TRANSITORIO ACTIVAR DESACTIVAR AUTOMATISMO LAMPARA ESTADO INDETERMINADO ACTIVAR DESACTIVAR AUTOMATISMO LAMPARA SECUENCIA DETENIDA ACTIVAR DESACTIVAR VENTILADOR 1 ARMARIO 01 PARO REMOTO VENTILADO ACTIVAR DESACTIVAR VENTILADOR 2 ARMARIO 03 PARO REMOTO VENTILADOR 2 ACTIVAR DESACTIVAR INTERRUPTOR IP2 ABRIR ACTIVAR DESACTIVAR INTERRUPTOR IP2 CERRAR ACTIVAR DESACTIVAR INTERRUPTOR IP1 ABRIR ACTIVAR DESACTIVAR INTERRUPTOR IP1 CERRAR ACTIVAR DESACTIVAR POSICION ENERG. PARO EMERG. BLOQUEO POR RELES ACTIVAR DESACTIVAR CIRC. MANDO BOMBA PRPL AUTOMATISMO PARAR AUTOMATISMO SECUENCIAS DESENCLAV. RELES MAESTROS ACTIVAR DESACTIVAR TURBINA REGULADOR ELECTRO ARRANQUE ENERG. DESENERG. V. bureau V.COMPUERTA POSICION ABRIR CERRAR V. bureau Seg. V.COMPUERTA POSICION ABRIR CERRAR V.VACIADO V.COMPUERTA POSICION ABRIR CERRAR TURBINA REGULADOR VALVULA BLOQUEO DISTRIBUIDOR ACTIVAR DESACTIVAR TURBINA REGULADOR VALVULA 2 BLOQUEO DISTRIBUIDOR ACTIVAR DESACTIVAR TURBINA REGULADOR PULSO BAJAR CARGA ACTIVAR DESACTIVAR TURBINA REGULADOR PULSO SUBIR CARGA ACTIVAR DESACTIVAR REFRIGERAC VALVULA M. POSICION ABRIR AUTOMATISMO SECUENCIAS PARO NORMAL ACTIVAR DESACTIVAR AUTOMATISMO SECUENCIAS PARADA EMERGENCIA ACTIVAR DESACTIVAR AUTOMATISMO SECUENCIAS ARRANCAR / ACOPLAR ACTIVAR DESACTIVAR Tabla 23. Señales Digitales de Salida. 121 CERRAR Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.13.4.1.3 Señales Analogicas Minicentral hidroeléctrica de Guiamets Elemento Subelemento Descripción DISTRIBUIDOR APERTURA DISTRIBUIDOR APERTURA INTERCONEXIÓN POTENCIA ACTIVA INTERCONEXIÓN POTENCIA REACTIVA EN SS.AA. POTENCIA ACTIVA DISTRIBUIDOR APERTURA GRUPO 1 POTENCIA ACTIVA GRUPO 1 INTENSIDAD TURBINA VELOCIDAD TURBINA VELOCIDAD GRUPO 1 TEMPERATURA FASE R GRUPO 1 TEMPERATURA FASE S GRUPO 1 TEMPERATURA FASE T GRUPO 1 TEMPERATURA FASE U GRUPO 1 TEMPERATURA FASE V GRUPO 1 TEMPERATURA FASE W GUIAMETS AMBIENTE S.C. TEMPERATURA EMBALSE º M. Nivel Ultrasonido NIVEL EMBALSE EMBALSE M. Nivel Ultrasonido NIVEL EMBALSE TRAFO SSAA FASE R INTENSIDAD TRAFO SSAA FASE S INTENSIDAD TRAFO SSAA FASE T INTENSIDAD TRAFO 1 FASE R INTENSIDAD TRAFO 1 FASE S INTENSIDAD TRAFO 1 FASE T INTENSIDAD GRUPO 1 FASE R INTENSIDAD GRUPO 1 FASE S INTENSIDAD GRUPO 1 FASE T INTENSIDAD GRUPO 1 FASE RS TENSION GRUPO 1 FASE ST TENSION GRUPO 1 FASE TR TENSION Tabla 24. Señales Analógicas de Entrada. 122 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.13.4.2 Estación de Operación Se instalará una Workstation conectada vía Ethernet a la CPU (Controlador) del PLC, y desde ella haremos llegar todas las órdenes al controlador. Además mediante el entorno SCADA podremos visualizar el estado actual de toda la instalación y saber en todo momento como se encuentra la minicentral hidroeléctrica. Figura 65. Conexión de la Workstation con la CPU del PLC AC500. El programa visualizador del entorno SCADA del PLC AC500 de ABB es el llamado CoDesys. Como hemos comentado anteriormente, mediante esta visualización se tendrá el control absoluto de los diferentes elementos de la minicentral hidroeléctrica y se podrá conocer, in-situ, el estado de la planta. La programación y configuración de la instalación de la minicentral hidroléctrica de Guiamets la llevará a cabo el departamento de sistemas de la empresa ABB ya que actualmente tiene contrato de mantenimiento con la Comunidad de regantes del bajo priorato. Todos los equipos necesarios fuera del presupuesto del presente proyecto deberán de ir incluidos en su presupuesto. La Workstation adoptada para la instalación de la minicentral hidroeléctrica es un HP Z230 de la casa HP. Figura 66. Workstations adoptada en la instalación. Fabricante HP. 123 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva A continuación se muestran las características técnicas de la Workstation o Estación de Operación de la Sala de Control de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets. HARDWARE Nombre del PC EWS01 Descripción Estación Operación (Sala de Control) Modelo HP Z230 (Torre) Procesador Intel Xeon E3-1225 (8M Cache, 3.2 GHz) HDD 2 x 500 Gb SATA (Raid 1) RAM 8 Gb RAM (2x4GB) DDR3-1600 ECC Tarjeta de Video Nvidia NVS 310 512 Mb Dual Teclado/Ratón Teclado USB + Ratón laser USB Monitor Doble Monitor LCD 27 pulgadas 1920x1080 (HP) Número Producto D1P35AV Número de serie CZC1496BKK WINDOWS Versión Windows 7 Profesional (64 Bit) Número de serie (en el momento de la activación) OFFICE Versión Microsoft Office Edición 2010 (Inglés) Número de serie (en el momento de la activación) Tabla 25. Características de la Estación de Operación. 2.13.4.3 Centro de Operación El centro de operación adoptado para la Sala de Control de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets es una consola de operación HYBRID de alto rendimiento de la casa DIMENSIONIS. Para conocer los detalles constructivos se aconseja ver el plano 016. Estructura principal La estructura principal está fabricada en chapa de acero de 1,5mm con alto contenido en carbono, laminado en frío y acabados en pintura granulada MNL332L poliéster 5-8%, corte mediante laser, y plegado posterior de precisión, toda la estructura esta hueca en su interior para la subida de cables desde el falso suelo y tapas laterales registrables de acero de carbono en color a elegir. Estos laterales están unidos entre sí mediante un marco bastidor tubular de acero de 40x 40mm pintado en pintura epoxí micro texturizada y diseñada para soportar toda la canalización de cableado. Para garantizar la estabilidad y balanceo lateral incorporan un faldón en chapa micro-perforada de diseño que une y fija toda la estructura. Máxima discreción para las piernas del operador y embellece el conjunto. 124 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva La consola está especialmente diseñada para organizar grandes cantidades de cableado estructural y de comunicaciones, pasos de cable en todos los envigados inferiores, laterales, traseras. Incorporan cepillos embellecedores. Figura 67. Centro de operación adoptado. Fabricante: Dimensionis. Estructura posterior para brazos ergonómicos: Está pensado para garantizar la máxima estabilidad de los monitores LCD, fabricado en tubo. Estructural de acero de 3 mm, este sistema garantiza mejor adaptación y ampliación de los brazos ergo contrarrestando la fuerza y la estabilidad de los mismos contra la consola. Incorpora un sistema de carril de deslizamiento para los brazos de los monitores LCD, con este sistema nos flexibiliza la posición más adecuada de cada monitor según exigencias de la operativa de los sistemas. Estructura para cableado y elementos ofimáticos Estructura en Chapa de acero con canales de aluminio de aleación 6060, según norma UNE 38-337-82, o de PVC rígido de clase M1 según norma UNAE 23.737, con ensayos de hilo incandescente a 960º, marcado CE. Compuesta por laterales fabricados en chapa de 1,5 mm, huecos en su interior para la subida de cables desde el falso suelo y tapas laterales registrables de acero de carbono en color negro. Estos laterales están unidos entre sí mediante un marco bastidor tubular de acero de 40x 40mm pintado en pintura epoxí micro texturizada y diseñada para soportar toda la canalización de cableado. Estructurado trasero por debajo de la superficie de trabajo principal destinada a la ubicación de monitores TFT, Fabricada en chapa de acero de 1,5mm con alto contenido en carbono, laminado en frío y acabados en pintura plata granulada MNL332L poliéster 5-8%, fabricación tecnología láser. Incluye guías para el desplazamiento de los brazos ergonómicos con cepillos y conducciones eléctricas a lo largo de la mesa Biga Principal estructural en forma de U, Fabricada en chapa de acero de 1,5mm con alto contenido en carbono, laminado en frío y acabados en pintura negra granulada MNL332L poliéster 5-8%, fabricación tecnología láser, diseñada para soportar el alojo de cableado y conexionado. Kit electrificación en cada uno de los módulos, ubicados en la viga estructural y con canales horizontales para paso de cables a lo largo de la consola, soporte de monitores situado a un nivel más bajo. 125 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Superficie de trabajo CompacMEL de alta densidad basado en micro fibras prensadas biselado y canteado. Son paneles laminados estratificados de alta presión de doble cara decorativa, fabricado a base de resinas fenólicas homogéneamente reforzado con fibras de celulosa. Según norma europea EN 438-2 2005. Con núcleo negro y un espesor de 18 mm. CompacMEL es un innovador tablero de alta densidad, basado en un soporte de resinas fenólicas de alta densidad con propiedades hidrofugas, con las dos caras recubiertas por folios melamínicos. Características mecánicas: Densidad 1,350kg/m3 según DIN 53479. Resistencia a la tracción 60MPA según EN-ISO 527-2:1996. Resistencia a la flexión 80MPA según EN-ISO178:2003. Absorción de agua menor al 3% según EN438-2. Reacción al fuego B1 según DIN 4102. Los colores estándar utilizados son en gris antracita (MAX077), el blanco AZURRO (MAX085), El gris claro (MAX0074). Faldón trasero microperforado. Diseñado para dar estabilidad y rigidez a la consola, también protege la intimidad de los operadores. Puede fabricarse a medida con los tamaños declarados por el cliente. Figura 68. Detalle trasero del Centro de operación adoptado. Fabricante: Dimensionis. Las consolas HD REVOLUTION de alto rendimiento, han sido diseñadas en cuanto a dimensiones, distribución, alturas de trabajo, y acabados teniendo presente los requisitos ergonómicos para trabajos de o control con pantallas de visualización de datos (PDV). Parte 1: introducción general. (ISO 9241-1:1992). (Versión oficial EN 29241-1:1993) UNE-EN 29241-1:1994.Parte 2: guía para los requisitos de la tarea. (ISO 9241-2:1992). (Versión oficial EN 29241- 2:1993)UNE-EN 29241-3:1994. Parte 3: requisitos para las pantallas de visualización de datos. (ISO 9241-3:1992). (Versión oficial EN 292413:1993). UNE-EN 29241-3/A1:2001. En España se dispone del Real Decreto 488/1997, de 14 de abril, transposición de la Directiva 90/270/CEE, "referente a las disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas al trabajo con equipos que incluyen pantallas de visualización”. Esta consola está a la vanguardia en prestaciones técnicas; como objetivo organizar los sistemas visuales e informáticos necesarios para cada uno de los operadores, mediante 126 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva una óptima gestión del espacio, el cableado, la conectividad de los equipos de la red eléctrica y la red de datos y la propia ubicación de los equipos informáticos. Diseñada para las personas, cuidando los acabados al máximo e integrando un sinfín de accesorios para lograr aumentar el grado de confort con una organización del entorno de trabajo excelente. Está destinada a formar parte de entornos tecnológicos destacados donde es necesario contar con productos innovadores tanto a nivel de imagen como de prestaciones, que permiten conservar el puesto de trabajo perfectamente ordenado y preparados para hacer un mantenimiento de los sistemas rápido y sencillo. Figura 69. Detalle de los brazos ergonómicos del Centro de operación. 127 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.13.5 Memoria descriptiva Protecciones de la Interconexión Para la protección de la interconexión se utiliza una gama de relés de protección RV de la casa ARTECHE. Se trata de unos relés electrónicos de intensidad y de tensión. Este tipo de relé con comunicación vía RS485, nos permitirá monitorizar todos los puntos de protección de la instalación y máquinas remotamente desde nuestra Workstation (pasando previamente por el Bus de campo del PLC), teniendo información instantánea de las medidas de intensidad y tensión, así como una información del tipo y el punto de defecto de la instalación, cuando éste se produzca, lo que nos facilitará las labores de mantenimiento. Es por este motivo por lo que en el Armario 01 se colocará un convertidor de RS-485 a RS-232 de la casa Phoenix Contact alimentado a 24Vcc (ver plano 014 de la memoria de planos), ya que el PLC AC500 de ABB dispone de un Bus de campo de comunicación RS-232 tal y como se puede observar en la Figura 62. La siguiente figura muestra la conversión de comunicación vía RS485 a RS232 mediante un convertidor. Solo pueden unirse hasta un máximo de 32 relés por cada convertidor. Figura 70. Representación de la conversión vía RS485 a RS232. Además de la visualización del estado del relé desde nuestra Workstation como hemos mencionado anteriormente, estos relés disponen de un display donde se muestra la lectura de las medidas instantáneas (intensidad, tensión, frecuencia, imagen térmica, temperatura, según modelo), así como la información del nivel de ajuste, y de un teclado frontal que permite el ajuste y lectura de datos en el propio relé, sin necesidad de hacerlo desde nuestra Workstation. Figura 71. Imagen frontal del display de los relés electrónicos de protección. 128 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Disponen de un rango amplio de tensión alimentación auxiliar en Vca y Vcc indistintamente. • • 24-125 Vcc / 24-110 Vca. 90-250 Vcc / 80-230 Vca Todos los relés electrónicos de protección de la instalación de Guiamets se alimentarán desde Servicios Auxiliares (SS.AA.) a 220 Vca (ver plano 015). En caso de fallo de SS.AA. los equipos de protecciones se alimentarán desde las baterías de corriente continua, ya que éstos también admiten tensiones de corriente continua en las mismas bornas. A parte de saber el estado, en cada en el momento, de los relés electrónicos por comunicación serie vía RS232, los contactos de los mismos también irán cableados al módulo de señales digitales del PLC AC500, por lo que en el momento en que éstos actúen recibiremos una señal de alarma en sala de control. De este modo tendremos una doble redundancia. Para conocer las características técnicas comunes de los relés electrónicos de protección de la gama RV de la casa Arteche, se recomienda ver el apartado 3.9 de la memoria de cálculo. 2.13.5.1 Protección contra Sobreintensidades El objetivo de esta protección es la de aislar la instalación de la red en caso de defectos que puedan presentarse en la red o instalaciones propias de la generación. Los relés de intensidad llamados también de sobrecarga se utilizan como protección eficaz frente cortocircuitos y/o sobrecargas en línea de distribución de energía eléctrica, transformadores motores o generadores. El relé se alimentará de tres transformadores de intensidad situado, como puede observarse en el plano 010 de la memoria de planos, inmediatamente después del transformador de potencia antes del interruptor trifásico de la interconexión. Como se comenta en el apartado 2.13.3.2. (Transformadores de corriente), a la práctica se emplean transformadores de intensidad para alimentar aparatos de protección como relés, y como en éste caso relés de sobreintensidad instantáneos. Estos relés van dotados de bornas cortocircuitadas a los circuitos de intensidad evitando así dejar abierto el secundario de los transformadores de intensidad al desconectar el relé. El relé utilizado será de tipo RV-ITN de la casa Arteche. Figura 72. Relé de tipo RV-ITN. Fabricante: Arteche. Es un relé de sobreintensidad de la nueva serie de protecciones RV, diseñado para instalación sobre carril DIN y de reducidas dimensiones, es apto como protección de líneas 129 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva o máquinas eléctricas. El relé de protección dispone de las siguientes funciones de protección tanto para fase como para neutro, según modelos: Protección sobreintensidad instantánea y Protección sobreintensidad temporizada. Las unidades temporizadas pueden ser tanto de tiempo fijo como de tiempo inverso (actuación por curva). El gran número de opciones de selección de actuación por curva facilita la coordinación con otras protecciones, proporcionando una adecuada selectividad en la instalación. Este relé da información permanente de la medida de intensidad del circuito que vigila y guarda información de la última falta. Según la normalización de las compañías, la intensidad de operación de los relés de fase se ajustará ligeramente por encima de la potencia contratada/suministrada. 2.13.5.2 Protección contra Faltas Polifásicas a la Red Al detectarse un defecto polifásico se instalan protecciones de subtensión que se alimentan mediante tres transformadores de tensión (fase-tierra) situados en la B-001 de 15 kV (ver plano 010 de la memoria de planos). Los relés electrónicos de tensión detectan fallos de 2 o 3 fases a la salida. Un sensor de tensión alterna toma una muestra proporcional de tensión que se compara con una tensión interna estabilizada y preajustada el cual actúa en la etapa de salida de mando de un relé mecánico de salida. Se ha adoptado por un relé trifásico de la casa Arteche de tipo RV-UT. Éste es un relé trifásico de tensión, que tiene las siguientes funciones: de máxima tensión (2 ajustes), de mínima tensión (2 ajustes) y desequilibrio e inversión de fases, diseñado para instalación sobre carril DIN y de reducidas dimensiones. Ofrece información permanente de la medida de tensión del circuito que vigila y guarda información de la última falta. Figura 73. Relé de tipo RV-UT. Fabricante: Arteche. 2.13.5.3 Protección de Máxima Tensión Es imprescindible detectar las sobretensiones que no son permitidas en el reglamento con el objetivo de proteger el resto de elementos de la red. Este tipo de sobretensiones pueden ser debidos a fenómenos transitorios que pueden ser originados sobre todo por maniobras de acoplamiento y por descargas a tierra. Los relés electrónicos de tensión detectan y evitan la aparición de sobretensiones a la red. Como relé electrónico de tensión se ha adoptado por uno trifásico de la casa Arteche de tipo RV-UT. Este relé es el mismo utilizado en el apartado anterior. Este relé es alimentado mediante 3 transformadores de tensión situados en la B-001 de 15 kV (ver plano 010 de la memoria de planos). Según el BOE nº 219 del 12 de Setiembre de 1985, el relé se regulará para que actúe cuando la tensión sea superior al 107% de la tensión media entre fases. Según las compañías eléctricas, para evitar la aparición a la Red de sobretensiones superiores a las 130 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva reglamentarias, es necesario incorporar una protección de sobretensión ajustada al 107% de la nominal. 2.13.5.4 Protección contra Faltas a Tierra a la Red Por estar conectado a tierra el devanado de alta del transformador de acoplamiento, la manera de detectar un defecto a tierra por el neutro, se consigue de la manera siguiente. Para limitar esta corriente se colocará una resistencia de puesta a tierra capaz de disipar 3 kW en 10 seg. Esta resistencia de puesta a tierra irá conectada al secundario de un transformador monofásico, que servirá para la puesta a tierra del transformador con una relación de transformación de 15000 /240 V y una potencia nominal de 5 kVA. Igualmente se conectará al secundario del transformador, un relé de tensión de protección a tierra de la casa Arteche que funciona con el fallo a tierra del asilamiento de la máquina. El relé de tensión mencionado es del tipo RV-UMA. Es el mismo relé que se ha utilizado en el apartado 2.12.6.4.3. de la memoria descriptiva. 2.13.5.5 Bloqueo de Conexión del Generador por Ausencia de Tensión a la Red Para evitar que el generador pueda energizar la línea en caso de ausencia de tensión en ella, se instalará un dispositivo que impida su acoplamiento a la red si no se cumplen las condiciones. Para ello se utilizarán los contactos del relé electrónico de tensión del apartado 2.13.5.2. que controlará el cierre del interruptor de conexión de campo del generador. 2.13.6 Acoplamientos En esta apartado se muestra la instalación que permitirá acoplar la energía producida de la minicentral hidroeléctrica a la red, con su previa transformación y control de la energía cedida. Para el presente apartado se aconseja seguir el plano 010 de la memoria de planos. 2.13.6.1 Acoplamientos entre Transformador 500 kVA y Línea Exterior Entre el transformador y la línea exterior se colocarán, los siguientes elementos de protección para controlar el buen funcionamiento de la minicentral: a) 1 interruptor automático de corte en vacío. b) 2 Seccionador de 3 posiciones. c) 3 autoválvulas (pararrayos) al final de la línea. Para escoger los equipos idóneos para nuestra instalación se ha tenido en cuenta recomendaciones de la compañía Endesa Generación, como principal asesor y propietario de la línea eléctrica exterior a la que nuestra instalación se conectará. 2.13.6.1.1 Interruptor Automático El interruptor automático está destinado a interrumpir y/o conectar el circuito en carga, siendo capaz de interrumpir la corriente cuando se produce una sobrecarga de valor predeterminado, accionado por los relés de protección. El mecanismo de accionamiento de éste, se realiza por medio de motor eléctrico. El tensado de los resortes efectúa automáticamente por medio de un motor; éste se desacopla del mecanismo de tensado una vez el resort se ha tensado lo suficiente. Este sistema, 131 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva permite el rearmar inmediatamente después de la conexión: es posible, entonces, equipar este accionamiento con un dispositivo capaz de efectuar un ciclo de reenganche rápido. Para la presenta instalación se ha adoptado por una celda modular V aislada tipo SafePlus de la casa ABB. La presenta celda modular V cuenta con un interruptor automático de vacío y un seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones (bajo el interruptor). Figura 74. Celda modular V aislada tipo SafePlus de ABB. El interruptor automático de vacío está dotado con ampollas de vacío como elemento de interrupción. El circuito principal se compone del interruptor automático y del seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones conectado en serie, el cual es idéntico al seccionador de línea excepto que éste (el seccionador de línea) no dispone de capacidad de interrupción. La maniobra entre interruptor automático y el seccionador/tierra se halla enclavada mecánicamente, asegurando la previa apertura del interruptor automático antes de operar sobre el seccionador. Las características técnicas del interruptor automático y del seccionador/puesta a tierra se definen en el apartado 3.12.3.1. de la memoria de cálculo. 2.13.6.1.2 Seccionador Debido a que los seccionadores no están preparados para abrir o cerrar un circuito en carga, primeramente se deberá de abrir el interruptor automático de corte en vacío anteriormente mencionado. Tal y como se ha comentado en el apartado 2.13.6.1. de la memoria descriptiva, la instalación contará con dos seccionadores de barras de 3 posiciones. Uno de acoplamiento a las barras de 15 kV y otro a la llegada de la línea exterior. En este caso se ha adoptado por una celda modular C aislada tipo SafePlus, para cada seccionador, de la casa ABB. Dicha celda modular C cuenta con un seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra. El módulo C utiliza el gas SF6 como medio extintor del arco. Las posiciones del interruptor son: cerrado-abierto-a tierra. El seccionador satisface los requerimientos de seccionamiento en su posición de abierto. 132 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 75. Celda modular C aislada tipo SafePlus de ABB. Las características tanto del seccionador de barras de 3 posiciones como del seccionador de puesta a tierra de éste se definen en el apartado 3.12.2.1. de la memoria de cálculo. 2.13.6.1.3 Autoválvulas (Pararayos) Con el fin de descargar las sobretensiones producidas; por descargas atmosféricas, maniobras u otras, que en otros casos se descargarían sobre los aisladores o perforarían el aislamiento ocasionando interrupciones en el sistema eléctrico y/o el transformador, se disponen de autoválvulas. Las características que deben cumplir las autoválvulas son las siguientes: a) b) c) d) Deben ser monofásicas. El montaje será entre fase-tierra. Frecuencia nominal comprendida entre 48-62 Hz. Se instalará una red de media tensión (<52 kV) y actuará en condiciones nominales de servicio, siendo la corriente nominal de descarga de 5 kA. e) Las conexiones a las autoválvulas deben ser lo más cortas posibles, con el fin de conseguir un efecto de protección óptimo. Estas no serán demasiado rígidas para no transmitir al pararrayos esfuerzos mecánicos incontrolados. f) La conexión de tierra será directa entre la parte de puesta a tierra de la autoválvula y el transformador de acoplamiento, evitándose la diferencia de potencial entre ellas. Están constituidos por un apilamiento de explosores y resistencias de descarga en serie. Como consecuencia de una sobretensión, ponen a tierra por un tiempo muy corto (1/100seg aprox.) el conductor de alta tensión. Así se consigue que la carga originada por la sobretensión pueda ser conducida a tierra sin que se originen desperfectos. La resistencia es variable, de tal modo que, cuando la tensión es reducida la resistencia es elevada y no permiten la conducción, pero cuando la tensión aumenta disminuye la resistencia y se produce la conducción. Se comporta como una válvula cerrada para sobretensiones y abierta para tensiones nominales. 133 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Debido a las elevadas corrientes de descarga que se pueden producir, se dispondrá de una red de tierras, procurando que los conductores que unen los pararrayos con la tierra sean de poca longitud y de sección suficiente. Aunque sea poco probable la existencia de sobretensiones de origen atmosférico en la minicentral, se procurará evitar que estos fenómenos (conducidos a través de la línea exterior) puedan ocasionar averías. Como puede observarse en el apartado 3.12.1. de la memoria de cálculos, se colocarán tres autoválvulas para una tensión de servicio de 15 kV, con una tensión nominal de 18 kV y una capacidad de descarga de 5 kA. Según recomendaciones de técnicos de Endesa Generación se ha adoptado por una autóvalvula de tipo BHF 9CC de Sprecher + Schuh. Figura 76. Autoválvula pararrayos. Su conexión a tierra se realizará mediante cable de cobre electrolítico de 70 mm2, protegido mecánicamente, durante su trayecto por el apoyo, y el punto de conexión será la malla de puesta a tierra. Éstas serán el primer y único elemento de acoplamiento a la Red que se sitúe a la intemperie, nos las encontraremos situadas fuera del edificio propio de la minicentral hidroeléctrica. 2.13.6.2 Acoplamientos entre Condensador y Generador Asíncrono El acoplamiento entre el condensador y el generador asíncrono se realizará mediante un seccionador de 3 posiciones y un interruptor automático de corte en vacío. Para el seccionador de barras de 3 posiciones se ha adoptado por una celda modular C aislada tipo SafePlus de la casa ABB similar a la del apartado 2.13.6.1.2. Dicha celda modular C cuenta con un seccionador de barras de 3 posiciones con un seccionador de tierra. Para el interruptor automático de corte en vacío se ha adoptado por una celda modular V aislada tipo SafePlus de la casa ABB similar a la del apartado 2.13.6.1.1. Dicha 134 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva celda modular V cuenta con un interruptor automático de vacío y un seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones (bajo el interruptor) conectado en serie. Se elige el interruptor tripolar automático de corte en vacío, por ser especialmente el adecuado en un circuito capacitivo. Domina la desconexión hasta las potencias más altas de las baterías sin retroceso del arco, y como consecuencia sin sobretensiones. Las características técnicas del interruptor automático se definen en el apartado 3.12.3.2. de la memoria de cálculo y las del seccionador/puesta a tierra se definen en el apartado 3.12.2.2. de la memoria de cálculo. 2.13.7 Cableado Utilizado en la Instalación El tipo de cable utilizado en la instalación de la minicentral hidroeléctrica en Guiamets es el siguiente: Cables de aluminio apantallados unipolares de aislamiento seco de tipo HEPR (Etileno Propileno de Alto gradiente) de la casa PRYSMIAN tipo EPROTENAX H COMPACT y con cubierta exterior de VEMEX. Tensiones nominales: • • Para la parte de 3 kV 3,6/6 kV Para la parte de 15 kV 12/20 kV Para más información se recomienda ver el apartado 3.10 de la memoria de cálculos. Los cables EPROTENAX se proyectan y fabrican cumpliendo los requisitos exigidos a este tipo de cable por la Norma española UNE 21123 y por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) 60502. Figura 77. Tipo de conductor adoptado. Fabricante: Prysmian. Se ha adoptado por el tipo de cubierta exterior VEMEX ya que ésta está homologada por compañías eléctricas siendo un material que conjuga una gran resistencia y flexibilidad en frío, con una elevada resistencia al desgarro a temperatura ambiente, a la vez que una muy alta resistencia a la deformación en caliente. Los cables Eprotenax Compact con cubierta Vemex presentan con respecto a los cables convencionales: • • Mayor resistencia a la absorción del agua. Mayor resistencia al rozamiento y a la abrasión. 135 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • • • Memoria descriptiva Mayor resistencia a los golpes. Mayor resistencia al desgarro. Mayor facilidad de instalación en tramos tubulares. Mayor seguridad en el montaje. 2.13.7.1 Conexión del Generador Asíncrono con el Transformador La unión del generador asíncrono con el transformador de potencia de 500 kVA se realiza, teniendo en cuenta la Instrucción Técnica Complementaria ITC-LAT 06 del Reglamento de Alta Tensión (RAT), mediante una terna de cables unipolares apantallados de aluminio aislado con mezcla de goma etileno propileno de alto gradiente (HEPR) de tensión nominal de 3,6/6 kV y cubierta exterior de VEMEX de tipo EPROTENAX H COMPACT VEMEX de la casa Prysmian, La sección será de 25 mm2, superando la intensidad de cortocircuito y admitiendo una intensidad máxima en servicio permanente y con corriente alterna de hasta 95 A, para la parte enterrada bajo tubo, y 125 A para la parte de cables instalados al aire. Ver el apartado 3.10.2.2. de la memoria de cálculos. La instalación de la terna de cables mencionados se realizará de manera subterránea, éstos irán enterrados en zanja en interior de una tubería de PVC de 120 mm2 a una profundidad de 1 metro. 2.13.7.2 Conexión entre la Celda 11 y las Autoválvulas La unión entre la Celda 11, (Cabina de llegada a la línea exterior) y el soporte final de la línea donde se situarán las 3 Autoválvulas, para una tensión de servicio de 15 kV de protección para sobretensiones producidas por fenómenos atmosféricos, se realizará por medio de una línea subterránea de 40 metros de longitud, éstos irán enterrados en zanja en interior de tubos a una profundidad de 1 metros, y teniendo en cuenta la Instrucción Técnica Complementaria ITC-LAT 06 del Reglamento de Alta Tensión (RAT), estará formada por cables unipolares de aislamiento seco de tipo HEPR de tensión nominal de 12/20 kV de aluminio y bajo tubo de PVC de 250 mm2, de tipo EPROTENAX H COMPACT VEMEX de la casa Prysmian. La sección de éstos será de 50 mm2, superando la intensidad de cortocircuito y admitiendo una intensidad máxima en servicio permanente y con corriente alterna de hasta 135 A, para la parte enterrada bajo tubo, y 180 A para la parte de cables instalados al aire. Ver el apartado 3.10.2.1. de la memoria de cálculos. Siguiendo las normas de la instrucción técnica complementaria, mencionada anteriormente, no se deberá instalar más de un cable tripolar o más de un sistema de tres unipolares por tubo. La relación de diámetros entre tubo y cable o conjunto de tres unipolares no será inferior a 1,5 metros. En el caso de instalar un cable unipolar por tubo, el tubo deberá de ser de material amagnético. Como complemento cal contemplar los accesorios de la línea subterránea: la tubería de PVC para alojar el conjunto de cables y los terminales unipolares para los cables de aislamiento seco para interior y exterior. 2.13.7.3 Conexión de Barras rígidas Las barras rígidas van longitudinalmente sobre las celdas de acoplamiento y se han diseñado con las siguientes características: Los datos se refieren a una temperatura ambiente de 35ºC a la cual se le añade un calentamiento de 30ºC lo que significa una temperatura en barras de más de 65ºC. Las barras están sometidas a calentamientos y enfriamientos, por lo tanto a dilataciones y contracciones. En uniones de pequeña longitud las pequeñas variaciones longitudinales 136 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva provocadas por la diferencia de temperatura, quedan equilibradas por ángulos de conexión y por lo tanto no existe peligro para el conexionado del aparato correspondiente. 2.13.7.4 Conexión entre Transformadores de Medida y Equipos Los conductos de paso de los conductores serán de acero flexible recubiertos de PVC, procurando no cruzarse con otros. Estos conductores tendrán continuidad entre los transformadores de medida y equipos. Se contará con un tubo para el circuito de tensión y otro para el de corriente, con un diámetro mínimo inferior a 21 mm y un radio de curvatura de 100 mm. Los conductores serán de cobre formando un conjunto para el circuito de tensión y otro para el de intensidad. El número de conductores será de 3 para el circuito de tensión y de 4 para el circuito de intensidad. 2.13.7.4.1 Cables a los Transformadores de Intensidad Conexión de los transformadores en estrella. Los conductores serán de cobre, apantallados, unipolares, flexibles, de clase 5 y tensión de aislamiento de 750 V, para uso solo en interior. Los conductores de paso de los conductores serán de acero flexible con recubiertos de PVC, de las mismas características que los utilizados para los transformadores de tensión. Cada tubo de acero flexible contendrá sólo los 4 conductores del circuito del transformador de intensidad. El consumo de los conductores más el de los elementos de medida no deben superar la potencia nominal de los transformadores a los que van conectados. Ver apartado 10.1. de la memoria de cálculos. El cable elegido, es el pirepol 3 extradeslizante de Prysmian. Designación genérica: H07V-K. Para conocer las secciones consultar el apartado 10 de la memoria de cálculos. 2.13.7.4.2 Cables a los transformadores de Tensión Conexiones del transformador en estrella con neutro a tierra. Las cargas y el factor de potencia sobre cada transformador, a efectos de los cálculos realizados en la memoria de cálculo, son iguales. Debido a que los servicios atendidos por estos cables serán utilizados para corrientes débiles, la determinación de las secciones necesarias se basará en la caída de tensión admisible y no en la carga. Tensión secundaria 110/√3. La caída de tensión en los conductores debe ser inferior al error de los aparatos de medida y contaje, expresado por su “clase”. Ver apartado 10.2. de la memoria de cálculos. El cable elegido, es el pirepol 3 extradeslizante de Prysmian. Designación genérica: H07V-K. Para conocer las secciones consultar el apartado 10 de la memoria de cálculos. 137 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.13.8 Memoria descriptiva Servicios Auxiliares Para el buen funcionamiento de la minicentral es necesaria la existencia de una fuente auxiliar de energía en corriente continua, que permita el uso de todos los órganos de maniobra de la central. Esta tensión continua se obtiene por medio de una batería de acumuladores alimentada por un cargador. Es necesario disponer de una fuente de energía en corriente alterna para todos los servicios auxiliares de la central. Esta energía se tomará de la red exterior. La alimentación de todos estos circuitos se realiza desde la línea exterior a través de un transformador auxiliar de 50 kVA. Algunos de estos circuitos alimentados a través de este transformador son: a) b) c) d) e) Iluminación de la central. Bombas de la minicentral hidroeléctrica. Bombas de extracción de agua. Grupo de carga de la batería. Puente grúa 2.13.8.1 Acoplamiento del Transformador de 50 kVA y la Línea Exterior Dada la baja potencia del transformador y la baja probabilidad de que se produzca un número elevado de cortocircuitos, se ha adoptado por la solución más económica y la más adecuada para el caso presente. Se ha instalado una celda modular F aislada tipo SafePlus de la casa ABB. Dicha celda modular F cuenta con un seccionador de barras de 3 posiciones con seccionador de tierra, de accionamiento simultáneo con seccionador de tierra inferior (las características técnicas se definen en el apartado 3.12.2.3. de la memoria de cálculo) y unos fusibles de alto poder de ruptura (las características técnicas se definen en el apartado 3.12.4. de la memoria de cálculo). Figura 78. Celda modular F aislada tipo SafePlus de ABB. Se trata de un seccionador y seccionador de tierra de 3 posiciones idéntico al de un seccionador de línea (módulo C). Funciona como una combinación de interruptor y fusibles asociados, por medio del dispositivo de disparo por fusión de fusible. Dispone de seccionador de tierra doble, el cual pone a tierra de forma simultánea ambos extremos de los fusibles en su posición de cerrado. Ambos seccionadores de tierra comparten el mismo 138 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva mando. El mando del seccionador y el de la puesta a tierra están enclavados mecánicamente. La tapa de acceso a los fusibles se halla también enclavada mecánicamente con el seccionador de tierra, evitando su apertura a seccionador tierra abierto. Figura 79. Conexión entre Cela modular F y el Transformador de S.AA. 2.13.8.2 Acoplamiento entre Transformador de 50 kV y SS.AA. Para la protección de sobrecargas y cortocircuitos en la red de baja tensión se instalará aguas abajo del transformador de servicios auxiliares, un interruptor magnetotérmico automático de la casa Schneider Electric tipo NG160E de 160 A de intensidad nominal. Dicho interruptor irá instalado en la parte trasera del armario 3 de medida. Figura 80. Interruptor magnetotérmico automático adoptado tipo NG160E de Schneider Electric. Las características técnicas principales del interruptor magnetotérmico automático adoptado vienen definidas en el apartado 3.12.3.3. de la memoria de cálculo. 2.13.8.3 Barras de Corriente Alterna De las barras de corriente alterna 220/380 Vca se alimentarán todos los circuitos que alimentan los servicios auxiliares de la minicentral. Todos éstos presentan el mismo esquema a partir de las barras. Cada uno de ellos está protegido mediante un interruptor 139 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva automático magnetotérmico de calibre adecuado al circuito a proteger. Los circuitos son los siguientes: a) b) c) d) e) f) g) Alumbrado Armarios de control y medida (esquema eléctrico en plano 013, 014 y 015) Bombas de achique de agua Puente grúa Cargador de batería (sala de baterías) Bombas de regulación Bomba motorizada para refrigeración del multiplicador de velocidad En barras de C.A. dispondremos de un relé electrónico de tensión, programado para actuar en caso de mínima tensión, que vigilará el descenso de tensión por debajo de un valor determinado en % de la tensión nominal. Desde Sala de control mediante comunicación serie RS485 y RS232 podremos conocer en todo momento su estado y en caso de actuación, aparte de abrir el interruptor IP2 (ver plano 010 de la memoria de planos) recibiremos una señal de alarma en Sala de control. Las características de los relés electrónicos tanto de tensión como de intensidad pueden verse en el apartado 2.13.5 de la memoria descriptiva y éste en particular en el apartado 3.9.2.4. de la memoria de cálculos. 2.13.8.3.1 Protecciones de las barras de corriente alterna Se protegerán las barras de corriente alterna con un relé de tensión de la gama RV (RV-UD) de la casa Arteche programado para mínima tensión tal y como se puede ver en el plano 009 de la memoria de planos. Este tipo de relé de protección son similares a los de sobreintensidad y/o sobretensiones de la instalación e irán todos ellos conectados en serie vía comunicación RS485 y mediante un convertidor RS485/RS2323 situado en el Armario 01 se conectarán al Bus de campo del PLC AC500 de ABB. De esta manera, tal y como se explica detalladamente en el apartado 2.13.5. de la memoria descriptiva, conoceremos su estado en todo momento y en caso de una falta podremos localizar al momento el relé actuado. Dicho relé de protección de mínima tensión viene definido en el apartado 3.9.2.4. de la memoria de cálculos. 2.13.8.4 Equipo de Corriente Continua (Batería de Acumuladores) Está compuesto por una batería de acumuladores de níquel-cadmio, que son pilas reversibles, es decir, pilas que después de haber sido descargadas pueden regenerarse por el paso de una corriente eléctrica cedida por un rectificador, encargado de transformar la alterna en continua. El cargador proporciona el consumo permanente de los servicios. La batería responde en situaciones de emergencia por falta de corriente alterna o cuando los servicios aumentan su potencia esporádicamente por encima de la del cargador. En condiciones normales la batería está en carga de flotación. Después de una emergencia recibe una carga a fondo o carga rápida. Se define como carga de flotación, la carga de tensión constante que se da permanentemente a una batería que está conectada continuamente al cargador y los servicios de corriente continua. Las características técnicas se definen en el apartado 3.13 de la memoria de cálculo. 140 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Para conocer más detalles sobre las baterías de corriente continua de las centrales hidroeléctricas consultar el apartado 3.13 de la memoria de cálculos. 2.13.8.4.1 Funcionamiento El cargador asegura con la red presente: a) La carga total de la batería b) Las elevaciones de corriente de los diferentes circuitos c) La limitación de la corriente en el presente rectificador al valor nominal del equipo Con la red ausente: a) La batería atiende a los circuitos de utilización cuando no es la red y hasta su agotamiento total 2.13.8.4.2 Protección La entrada del cargador se protege mediante un interruptor magnetotérmico. El equipo incorpora los siguientes dispositivos de señalización: a) b) c) d) Actuación del circuito de carga (lámpara encendida) Descarga de la batería (lámpara apagada) Error del cargador Puesta a tierra 2.13.8.4.3 Instalación y Mantenimiento Las condiciones que deben cumplirse para la instalación de la batería son: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) Instalación en un lugar con ventilación (natural o forzada) Tª máxima de los elementos de la batería 45º C Lavado de los vasos de la batería (conexiones, polvo y tapón) Lubricación de las partes metálicas de vasos para evitar la corrosión Relleno de agua destilada cuando el nivel descienda por debajo del mínimo (5mm por encima de las placas) La densidad debe ser de 1,18 ± 0,01 cuando el nivel es mínimo Pruebas de la impedancia. Ver el apartado 13 de la memoria de cálculos Pruebas de descarga. Ver el apartado 13 de la memoria de cálculos Mantenimiento neto del rectificador Comprobar conexiones del rectificador 2.13.8.4.4 Protecciones de las Barras de Corriente Continua Se protegerán las barras de corriente continua con un relé de mínima tensión del tipo RV-UM similar al del apartado 2.13.8.3. de la memoria descriptiva. Tal y como se ha comentado en dicho apartado éste también irá conectado en serie vía comunicación RS485. El presente relé de protección de mínima tensión viene definido en el apartado 3.9.2.5. de la memoria de cálculos. 2.13.8.5 Barras de Corriente Continua Para el buen funcionamiento de la minicentral, es necesaria la existencia de una fuente auxiliar de energía en corriente continua, que permita el uso de los elementos críticos de la minicentral; órganos como relés de protección, de lámparas señalizadores, 141 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva telemando, etc. Esto se dimensiona así, para que en caso de falta total de corriente alterna, se pueda asegurar la maniobrabilidad de la central. Esta tensión continua se consigue mediante una batería de acumuladores alimentada por un cargador, que actúa sobre unas barras de corriente continua a 110 Vcc. Las barras de corriente continua estarán protegidas por un relé electrónico de tensión programado para que actúe en caso de mínima tensión, de tipo RV-UM de la casa Arteche. Para saber más sobre el relé electrónico mencionado ver el apartado 2.13.5. de la memoria descriptiva. 2.13.8.6 Celdas de distribución para los Equipos de la minicentral Todos los equipos eléctricos de ABB de la instalación irán situados en sus correspondientes celdas modulares de distribución, exceptuando el transformador de potencia y el de servicios auxiliares que se ubicarán fuera de éstas y el condensador reactivo de Schneider-Electric que se ubicará en interior de una cabina de la casa Rittal similar a las descritas en el apartado 2.13.8.7. Las celdas modulares de la casa ABB son aisladas tipo SafePlus y sus correspondientes elementos se definen a continuación en el siguiente apartado de la memoria descriptiva. Figura 81. Celdas modulares adoptadas de la casa ABB. El sistema modular adoptado de ABB es un sistema completamente sellado en tanque de acero inoxidable, el cual contiene todas las partes activas y los elementos de interrupción. El tanque sellado de acero, bajo condiciones atmosféricas constantes, asegura un alto nivel de fiabilidad y seguridad personal, proporcionando un sistema virtualmente libre de mantenimiento. Presentaran compartimentos cerrados y separados entre sí para cada elemento contenido en su interior, y a la vez, serán accesibles por la parte anterior y posterior por medio de cubiertas desmontables. Cada celda estará dotada de cable de conexión a tierra de sección adecuada y tendrán unas tensiones nominales (Un) de 17,5 kV y 3,6 kV (ver el apartado 2.12.8.1. de la memoria descriptiva). 142 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Las celdas modulares de distribución tendrán una separación mínima de 1,5 m con respecto cualquier elemento de alrededor. 2.13.8.6.1 Distribución de las Celdas Modulares de la Instalación Celda 1: Celda modular M de ABB para dispositivos del condensador: 1) 3 transformadores de Intensidad: IS=50/5 5 A 2) 3 transformador de Tensión: 11 11 √ / √ √ V Celda 2: Celda modular C de ABB para dispositivos del condensador: 1) Seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra de 3,6 kV y 400 A Celda 3: Celda modular V de ABB para dispositivos del condensador: 1) Interruptor automático de corte al vacío de 3,6 kV y 400 A 2) Seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones bajo interruptor de 3,6 kV conectado en serie Celda 4: Armario modular de distribución de Rittal (similar al del apartado 2.13.8.7.) para dispositivos del condensador: 1) Condensador reactivo trifásico Propivar NG de la casa Schneider-Electric Pmáx nominal reactiva de 250 kVAr. (Instalado en una cabina individual de Rittal) 2) 3 cartuchos fusibles de 20 A y 3,6 kV de tensión Celda 5: Celda modular de ABB para la puesta a tierra del estator del generador asíncrono: 1) 1 transformador monofásico de protección a tierra: 3000/ 220 V de 5 kVA 2) 1 resistencia a tierra de 3 kW y 224 V de tensión nominal Celda 6: Celda modular M de ABB para medición de la línea de acoplamiento entre generador asíncrono y transformador de potencia: 1) 3 transformadores de Intensidad: IS= 100/5 5 A 2) 3 transformadores de tensión 11 11 √ / √ √ V Celda 7: Celda modular C de ABB para acoplamiento a la B-001 de 15 kV: 1) Seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra de 17,5 kV y 630 A Celda 8: Celda modular V de ABB para acoplamiento a la B-001 de 15 kV: 1) Interruptor automático de corte al vacío de 17,5 kV y 630 A 2) Seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones bajo interruptor de 17,5 kV conectado en serie Celda 9: Celda modular M de ABB para medición de la interconexión: 1) 3 transformadores de Intensidad: IS= 20/5 5 A 2) 3 transformador de Tensión 1@ 11 11 √ / √ √ 143 V Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Celda 10: Celda modular M de ABB para medición de los equipos de facturación RPM: 1) Para equipos de facturación: 3 transformadores de Intensidad 20/ 5 A (un solo secundario). 2) Para equipos de facturación: 3 transformador de Tensión secundario). 1@ 11 √ / √ V (un solo Celda 11: Celda modular C de ABB para la llegada a la línea exterior: 1) Seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra de 17,5 kV y 630 A Celda 12: Celda modular F de ABB para el acoplamiento a Servicios Auxiliares (SS.AA.): 1) Seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra, de accionamiento simultáneo, con seccionador de tierra inferior. UN=17,5 kV y IN=200 A 2) 3 Fusibles de A.T. de alto poder de ruptura para 17,5 kV y calibre de 6 A de tipo CEF de ABB. Celda 13: Celda modular de ABB para la puesta a tierra del transformador de potencia: 1) 1 transformador monofásico de protección a tierra: 3000/ 220 V de 5 kVA 2) 1 resistencia a tierra de 3 kW y 224 V de tensión nominal Como se ha mencionado en el apartado 2.13.6.1.3. de la memoria descriptiva, las 3 autoválvulas (o pararrayos) de 18 kV también forman parte del acoplamiento a la Red pero, no irán situadas en cabinas sino que irán instaladas en la intemperie fuera del edificio propio de la minicentral, para evitar sobretensiones a ésta producidas por fenómenos atmosféricos. 144 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.13.8.7 Armarios de Control y Medida Los equipos de Control y de Medida Medida de la instalación irán situados en 4 armarios, todos elloss con acceso frontal y trasero, de distribución de la casa RITTAL. Para conocer la disposición y las medidas das constructivas de los armarios de control y medida ver plano 012 de la memoria de planos. El primer armario se destinará destinar para el Control ontrol de la minicentral y será donde se ubique el PLC AC500 de ABB, ABB anteriormente colocado en el armario de control del edificio administrativo ivo de la Comunidad de regantes (como se ha mencionado en el apartado 2.13.4.). Éste iráá a 24 Vcc, mientras que el resto de armarios destinados para la medición irán a 230 Vca (ver plano 012 de la memoria de planos). Para la instalación de la minicentral see ha adoptado por un sistema de ensamblaje TS 8 para el equipamiento con puertas parciales y subdistribución interior de tipo modular, de esta manera se ahorra en espacio físico ya que todas las cabinas cabinas van unidas entre sí, y a la vez se comunican interiormente. Además proporcionan una seguridad frente a tensiones. Figura 82. Disposición de cabinas de distribución Rittal de ensamblaje TS 8. Fuente: Propia. Todas las puertas de acceso serán simples, tendrán el mismo cierre y mismas llaves. El mecanismo de bisagras permite que las puertas se abran 120°. Las puertas y paneles desmontables estarán provistas de juntas contra el polvo y los filtros de ventilación de entrada.. Todos los armarios tendrán acceso frontal y trasero 145 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Los armarios de distribución Rittal adoptados son de chapas de acero y sus características son las siguientes: Fabricante Rittal Referencia SV 9670.808 Material Chapa de acero Puertas 2 puertas por cabina Superficie Armazón de armario: imprimación por inmersión Dorsal: imprimación por inmersión, texturizado, pintura estructurada Chapas de suelo: galvanizadas Color: RAL 7035 Grado de protección IP según IEC 60 529 IP 55 exterior IEC 61 439-1/-2 Base de apoyo: IEC 61 641 Armazón del armario Dorsal Unidad de envase: Chapas de entrada de cables, tres piezas 4 cáncamos de transporte Unidad de embalaje: 1 pza(s). Anchura: 800 mm Altura: 2000 mm Profundidad: 800 mm Peso (en vacío): 64,2 kg Tabla 26. Características de las cabinas de distribución. 2.13.8.7.1 Accesorios Los accesorios con los que se contará para los armarios de control y de medida de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets se describen a continuación. 2.13.8.7.1.1 Filtros de Aire Un filtro en la parte central inferior para su mejor disipación del calor. Para conocer la ubicación sobre este elemento ver el plano 012 de la memoria de planos o Figura 82. Los filtros de aire en las cabinas deben ser limpiados regularmente para asegurar un buen flujo de aire. La limpieza o el reemplazo de los filtros de aire se deben llevar a cabo tan pronto como la acumulación de polvo sea visible; la frecuencia de inspección debe ser de una vez al mes. 146 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.13.8.7.1.2 Memoria descriptiva Ventiladores Para la refrigeración de los armarios de control y medida se contará con 2 ventiladores. Para conocer el sistema de refrigeración de los armarios ver el plano 013 de la memoria de planos. En dicho plano queda reflejado el sistema de paro remoto de los ventiladores en caso de incendio desde sala de control. El relé a 24 Vcc utilizado es el siguiente: Figura 83. Relé de la casa Weidmüller tipo Rider Series. Además, los ventiladores contaran con dos termostatos colocados sobre carril DIN: El primero de ellos será de control sobre el ventilador. En caso de sobrecalentamiento el termostato cerrará sus contactos y automáticamente pondrá en marcha el ventilador. El segundo de los termostatos será el encargado de hacer llegar una alarma de temperatura a sala de control, conectado a un módulo de entradas digitales del PLC. Para conocer el sistema de actuación de ambos ver el plano 013 de la memoria de planos. La figura siguiente muestra los dos termostatos adoptados para el control y la alarma de temperatura. Figura 84. Termostatos adoptados SK 3110.000 de Rittal. 147 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva La imagen siguiente muestra los diferentes contactos a conexionar de los termostatos SK 3110.000 de Rittal. Figura 85. Contactos del termostato de Rittal. 2.13.8.7.1.3 Luminaria Cada armario contará con dos fluorescente de 14 W (uno en la parte delantera y otro en la parte trasera) Además se colocará un interruptor de puerta, el cual hará que al abrir la puerta del armario se encienda la luz y que al cerrarla se apague., de esta manera se consigue un ahorro energético. Cada tubo fluorescente dispone de un enchufe a 220 Vca. Para conocer el sistema de instalación de la iluminación interior y el conexionado del interruptor de puerta ver el plano 013 de la memoria de planos. Figura 86. Iluminación interior e interruptor de puerta de casa Rittal. 148 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva A continuación, se muestran las características técnicas principales de los fluorescentes de 14 W de la casa Rittal adoptados. Fabricante Rittal Anchura 452 mm Altura 117 mm Profundidad 50 mm Potencia 14 W Tipo de montaje de la iluminación: atornillado Peso 1,36 kg Clase de protección: I (conectado a tierra) Equipamiento (eléctrico) Posibilidades de conexión: Interruptor de puerta (solución adoptada). Posibilidades de conexión: Cableado de paso (montaje en serie de lámparas). Posibilidad de montaje de la iluminación: Bastidor de techo TS (perfil horizontal), directo. Tabla 27. Características de la iluminación de Rittal adoptada. 2.13.8.7.1.4 Fuente de Alimentación De fuentes de alimentación solamente habrá en el armario de control, el Armario 01. El Armario 01 contará con 2 fuentes transformadoras de alimentación de 10 A de la casa ABB, colocadas de manera redundante en la parte superior de éste y sobre carril DIN, para alimentar el PLC AC500 (el elemento principal de la instalación y otros equipos a 24 Vcc). Para ver la distribución de alimentación redundante del PLC ver el plano 014 de la memoria de planos. Actualmente la Comunidad de regantes cuenta con una sola fuente transformadora de alimentación de 5 A de la casa ABB y lo que se pretende en el presente proyecto es instalar 2 fuentes de alimentación colocadas redundantemente para; repartir la carga de éstas y, sobretodo, para que en caso de fallo de una de ellas continuar teniendo alimentado el PLC, ya que es un elemento crítico de la instalación. Figura 87. Fuente de alimentación adoptada de 5 A de ABB. Fuente: propia. 149 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva A continuación, se muestran las características técnicas principales de la fuente de alimentación de ABB adoptada. Fabricante ABB Modelo CP-S 24 V/ 10 A Tensión de entrada 110–240 V AC Rango de tensión de entrada 85–264 Vca / 100–350 Vcc Frecuencia de entrada (AC) 47–63 Hz Intensidad con carga nominal (110–240 Vca) 4,2–4,2 A Fusible interno entrada 6.3 AT Tensión de salida 24 Vcc Rango ajustable Fijo Corriente de salida (TA < 60 ºC) 10 A Corriente de pico máx. salida IOutMáx typ. ≤ 12.25 A Rendimiento > 88 % Protección cortocircuito / sobrecarga Estabilidad continua ante cortocircuito, protección térmica Característica en sobrecarga Curva característica U/I Limitación de corriente cortocircuito aprox. 11 A Funcionamiento en paralelo Si, hasta 5 dispositivos Protección carcasa / terminales IP 20 / IP 20 Temperatura de funcionamiento -10…+70 ºC Dimensiones (An x Al x F, mm.) 95x130x135.5 Peso (Kg.) aprox. 1.107 kg Tabla 28. Características técnicas principales de la fuente de alimentación adoptada. 2.13.8.7.1.5 Puesta a Tierra de los Armarios Para los armarios de control y medida, tal y como se comenta en el apartado 2.13.10 de la memoria descriptiva, se contará con 2 puestas a tierra: la puesta a tierra de protección (BP) y la puesta a tierra de servicios (IS). Todos los equipos que se conecten a estas tierras lo harán mediante un cable verde/amarillo de 1,5 mm2 de sección. La barra de puesta a tierra de servicios estará aislada de la barra de puesta a tierra de protección mediante unos aislantes. En el plano 017 de la memoria de planos se muestra la filosofía adoptada para la puesta a tierra en el interior de los armarios. 150 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 88. Barra de protección de tierras de los armarios. 2.13.8.8 Distribución de los Equipos en los Armarios de Control y Medida Para el correcto funcionamiento de la instalación es imprescindible el uso de equipos o dispositivos de medida que indiquen el estado en que ésta se encuentra. Los equipos destinados para ello se recogen en los diferentes armarios de control y medida. A continuación, se muestra la distribución de dichos equipos: Armario 1 Frontal: Armario de Control equipos a 24 Vcc. En el Armario 01 destinado para el control de la minicenrtal hidroeléctrica de Guiamets se instalará el PLC ACC de ABB con sus respectivos equipos a 24Vcc (ver el plano 014 de la memoria de planos): a) 2 fuentes transformadoras de CA/CC de alimentación CPS 24V/10 A de 10 A de ABB. b) 2 interruptores magnetotérmicos bipolares tipo c60n pia II 10A curva D de la casa Schneider Electric. c) 2 interruptores magnetotérmicos bipolares tipo c60n pia II 6A curva D de la casa Schneider Electric. d) 2 relés de 24 Vcc de la casa Weindmüller tipo Rider Series para el paro remoto de los ventiladores desde Sala.Control. e) 36 relés de 24 Vcc de la casa Weidmüller tipo Rider Series para salidas digitales. f) 1 convertidor de comunicación vía RS485 a RS232 de la casa Phoenix Contact. Figura 89. Convertidor RS485/RS232. Fabricante: Phoenix Contact. Armario 1 Trasero: Esta parte del armario quedará de reserva para equipos a 24 Vcc que no se hayan tenido en cuenta o por si en un futuro se añaden más equipos a 24 Vcc. De esta manera se logra un 20% de reserva en el conjunto total de los 4 armarios de control y medida. 151 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Armario 2 Frontal: Equipos de protección y medida del Condensador. a) 1 voltímetro (hierro móvil) con conmutador integrado de 3 posiciones de la casa SACI modelo EC4V3. Se utilizan para la medida de tensiones fase-fase y faseneutro de una línea trifásica. Para ello incorporan un conmutador que permite seleccionarlos hilos entre los que se desea realizar la medida. Disponen de una posición de desconexión en el conmutador (OFF). Modelo EC4V3 Dimensiones (mm) 72x72 Conmutador 3 posiciones Peso aprox. en kg 0,25 Escalas estándar (Vn) 1,2 veces el primario del transformador de tensión Escala 90º Precisión 1,5 % Frecuencia 45-65 Hz Consumo propio 1,5-3 VA Tabla 29. Características de los Voltímetros adoptados. Fabricante: SACI. b) 1 Amperímetro (hierro móvil) con conmutador integrado de 4 posiciones de la casa SACI modelo EC4V4. Se utiliza para la medida de las intensidades en cada fase y en el neutro (caso de existir) de una línea trifásica a través de 3 transformadores de intensidad. Mediante un conmutador incorporado, se selecciona la fase a medir, el neutro o bien se desconecta el aparato (OFF). Modelo EC4V4 Dimensiones (mm) 72x72 Conmutador 4 posiciones Peso aprox. en kg 0,25 Escalas estándar (In) 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60 ó 75 A y múltiplos Escala 90º Precisión 1,5 % Frecuencia 15-100 Hz Consumo propio 0,4 VA Tabla 30. Características de los Amperímetros adoptados. Fabricante: SACI. c) 1 Varímetro de la casa SACI modelo WC3VIrE de escala 0-300 kVAr. Instrumento que mide en voltamperios reactivos la potencia reactiva de un circuito eléctrico. 152 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Modelo WC3VIrE Dimensiones (mm) 96x96 Peso aprox. en kg 0,84 Frecuencia: 50 ó 60 Hz Escala 90º Margen de Tensión ±15 % Vn Tensión (Vn): 100, 110, 230 V Margen de Intensidad 20-120% Entrada de Intensidad (In) 5A Precisión 1,5 % Consumo propio 3-12 mA (Circuitos de tensión) Consumo propio 1-3,5 VA (Circuitos de corriente) Tabla 31. Características del Varímetro adoptado. Fabricante: SACI. d) 1 relé electrónico de protección contra sobreintensidades de la casa Arteche del tipo RV-ITN. e) 1 relé electrónico de protección contra sobretensiones de la casa Arteche del tipo RV-UT. Armario 2 Trasero: Equipos de medición y protección del generador asíncrono. a) 1 voltímetro (hierro móvil) con conmutador integrado de 3 posiciones de la casa SACI modelo EC4V3. b) 1 Amperímetro (hierro móvil) con conmutador integrado de 4 posiciones de la casa SACI modelo EC4V4. c) 1 Fasímetro modelo SC3VIE de la casa SACI. Modelo SC3VIE Dimensiones (mm) 96x96 Peso aprox. en kg 0,73 Frecuencia: 50 ó 60 Hz Escala CAP 0,5 - 1 - 0,5 IND Margen de Tensión ±15 % Vn Tensión (Vn): 100, 110, 230 V Margen de Intensidad 20-120% Entrada de Intensidad (In) 5A Precisión 1,5 % Consumo propio 6,5 mA (Circuitos de tensión) Consumo propio 1 VA (Circuitos de corriente) Tabla 32. Características del Fasímetro adoptado. Fabricante: SACI. 153 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva d) 1 relé electrónico de protección contra sobreintensidades de la casa Arteche del tipo RV-ITN. e) 1 relé electrónico monofásico de tensión de la casa Arteche del tipo RV-UMA. f) 1 relé de potencia inversa R2M de la casa SACI, instalado entre el transformador de potencia y el generador, para evitar que el Grupo (turbina-alternador) pueda quedar girando en vacío acoplado a la red. El R2M es un equipo destinado a medir la corriente o potencia en una red trifásica, activando los contactos de un relé de control de paso en caso de que se supere un determinado margen seleccionado en su mando frontal. Dispone de una entrada de corriente y de tensión a la que deben conectarse al secundario de un transformador de intensidad y de tensión respectivamente. Dicho relé permite el ajuste de potencia inversa entre el 0 y el 15% de la Pn. Modelo R2M Dimensiones (mm) (2 módulos) 35 mm Frecuencia 50 - 60 Hz Máx. Sección del hilo 12 mm (Entradas) Máx. Sección del hilo 2,5 mm (Salida de impulsos) Montaje Carril DIN 35 mm Entrada de tensión Tensión nominal (Un) 110/√3, 230 ó 400 Vca Consumo propio < 3 VA, 2W Frecuencia 50 - 60 Hz Entrada de intensidad Intensidad (In) 5A Consumo propio < 0,2 VA Sobrecarga permanente 1,2 In Margen de ajuste de la variable 0,15-2 A Tensión auxiliar autoalimentado Tensión nominal de aislamiento 250 Vca Tabla 33. Características del relé de potencia inversa adoptado. Fabricante: SACI. g) 1 Varímetro de la casa SACI modelo WC3VIrE. h) 1 Vatímetro de la casa SACI modelo WC2VIE de escala 0-500 kW. Las características se definen en la tabla siguiente: 154 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Modelo WC2VIE Dimensiones (mm) 144x144 Peso aprox. en kg 0,84 Entrada de Intensidad (In) 5 Escala 90º Precisión 1,5 % Margen de Intensidad 20-120% Frecuencia 50 ó 60 Hz Consumo propio 3..12 mA (Circuitos de tensión) Consumo propio 1..3,5 VA (Circuitos de corriente) Margen de Tensión ±15 % Vn Tabla 34. Características del vatímetro adoptado. Fabricante: SACI. Armario 3 Frontal: Equipos de medición y protección de la minicentral. a) 1 voltímetro (hierro móvil) con conmutador integrado de 3 posiciones de la casa SACI modelo EC4V3. b) 1 Amperímetro (hierro móvil) con conmutador integrado de 4 posiciones de la casa SACI (escala interminable) modelo EC4V4. c) 1 Varímetro de la casa SACI modelo WC3VIrE. d) 1 relé electrónico de protección contra sobreintensidades de la casa Arteche del tipo RV-ITN. e) 1 relé electrónico de protección de sobretensión de la casa Arteche del tipo RVUT. f) 1 relé electrónico de tensión de protección de faltas polifásicas de la casa Arteche del tipo RV-UT. g) 1 relé electrónico monofásico de tensión de la casa Arteche del tipo RV-UMA. h) 1 Vatímetro de la casa SACI modelo WC2VIE de escala 0-500 kW. i) 1 Convertidor de medida para potencia activa y reactiva tipo ATWVIn de la casa SACI. Mediante una señal a 4-20 mA enviada al PLC, podemos conocer la medida, real en todo momento, de potencia activa/reactiva de la interconexión. Las características se definen en la tabla siguiente: 155 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Modelo ATWVIn Entrada (intensidad) 1ó5A Consumo propio 1,5 VA (por fase) Entrada (tensión) 100, 110, 115, 230, 400 ó 440 V Consumo propio 1,5 VA (por fase) Salida de corriente (C.C.) 1, 5, 10 ó 20 mA Resistencia de carga Ro (kΩ) = 12 V / Io (mA) Límite de saturación 2 Io Salida de corriente (C.C.) 4-20 mA Salida de tensión 1, 5 ó 10 V Resistencia de carga Ro (kΩ) = Vo / 10 mA Límite de saturación 2 Vo Máx.tensión salida circuito abierto 30 V V. aux 115, 230, 400 ó 440 V ±20 % Tabla 35. Características del convertidor de potencia activa/reactiva adoptado. Fabricante: SACI. Armario 3 Trasero: Equipos de medida para servicios auxiliares. a) 1 Amperímetro (hierro móvil) con conmutador integrado de 4 posiciones de la casa SACI modelo EC4V4. j) 1 Convertidor de medida de potencia actica de la casa SACI. Modelo: ATWIn. Mediante una señal a 4-20 mA enviada al PLC, podemos conocer la medida, real en todo momento, de potencia activa en SS.AA. Modelo ATWIn Entrada (intensidad) 1ó5A Consumo propio 1,5 VA (por fase) Entrada (tensión) 100, 110, 115, 230, 400 ó 440 V Consumo propio 1,5 VA (por fase) Resistencia de carga Ro (kΩ) = 12 V / Io (mA) Límite de saturación 2 Io Salida de corriente (C.C.) 4-20 mA Salida de tensión 1, 5 ó 10 V Resistencia de carga Ro (kΩ) = Vo / 10 mA Límite de saturación 2 Vo Máx.tensión salida circuito abierto 30 V V. aux 115, 230, 400 ó 440 V ±20 % Tabla 36. Características del Convertidor de potencia activa adoptado. Fabricante: SACI. 156 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva b) 1 voltímetro (hierro móvil) con conmutador integrado de 3 posiciones de la casa SACI modelo EC4V3.s c) 1 interruptor tetrapolar automático de 160 A d) 1 relé electrónico de protección de tensión programado para mínima tensión de la casa Arteche tipo RV-UM-130 para 220 Vca 50 Hz. Las características se presentan en el apartado 3.9.2.4. de la memoria de cálculos. e) Conjunto de interruptores automáticos. f) 3 transformadores de intensidad para conectar en sus secundarios: el amperímetro, el convertidor de medida de potencia actica y el voltímetro. Armario 4 Frontal: Equipos de Facturación RPM (Reglamento de puntos de medida) o también denominados de contaje. Los llamados RPM o equipos de facturación es un contador-registrador ACE8000 tipo 862 homologados por los cuales Red Eléctrica (R.E.E.) dispone en todo momento de la lectura de la potencia activa y reactiva de la instalación, y en función de éstas es como obtenemos la compensación económica. Figura 90. Equipos RPM o de facturación (doble contador) de la C.H. de FLIX. Fuente: Propia. El Real Decreto por el que se aprobó el Reglamento de puntos de medida, establece que la empresa generadora es responsable de la instalación y equipos que miden la energía intercambiada con la red por una central de generación, siendo responsable igualmente de su mantenimiento y del cumplimiento de todos los requisitos legales establecidos. No se permite la conexión de ningún otro aparato que los propios para llevar a cabo la medida reglamentaria entre las bornas de los secundarios de los transformadores de medidas dedicados a la medida reglamentaria y el contador registrador de la medida, es decir, no se instalarán, amperímetros, voltímetros, relés, convertidores, etc, que si son precisos, se montarán en devanados independientes a los dedicados a la medida reglamentaria. El contador-registrador ACE8000 tipo 862 responde a las necesidades de medida trifásica en centrales de generación y en plantas de cogeneración de tipo 1. El ACE8000 integra en un solo equipo las funciones de medida, registro y tarifación. Las funcionalidades del registrador incorporado en el ACE8000 son conformes a los requisitos establecidos en el Reglamento de Puntos de Medida y sus correspondientes Instrucciones Técnicas Complementarias. Utiliza el protocolo de comunicaciones CEI 60870-5-102, incorporando nuevos ASDU específicos preparados para la medida en generación. 157 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Se presenta en montaje empotrado, incorporando en el suministro los cables, regletas y accesorios necesarios para su instalación. Tipos de conexión Conexión a transformadores de tensión e intensidad. Ámbito de medida Energía activa bidireccional y energía reactiva en los 4 cuadrantes. Clase de precisión Clase 0,2S (activa), Clase 0,5 (reactiva) Tensión de referencia 3×63,5/110 V Calibres de intensidad 5(10) A Puerto óptico IEC 62056-21. Comunicaciones Dos puertos de comunicaciones (1×RS232 + 1×RS485) con comunicación simultánea. Tabla 37. Características del Contador-registrador ACE8000. Armario 4 Trasero: Equipos para CC. a) 1 Relé electrónico de protección de tensión programado para mínima tensión de la casa Arteche tipo RV-UM-105 para medición de 125 Vcc. Las características se definen en el apartado 3.9.2.5. de la memoria de cálculos. b) Conjunto de interruptores automáticos magnetotérmicos para los distintos circuitos eléctricos con sus correspondientes calibres. La batería y el rectificador forman parte de los equipos de corriente continua pero serán instalados en una habitación en la planta 0 (ver plano 004A de la memoria de Planos), para facilitar las obras de mantenimientos y montajes de éstos. 2.13.8.9 Mantenimiento de los Armarios La inspección mecánica visual incluye los siguientes elementos a revisar: a) Revisar si los terminales están firmemente cerrados. b) Revisar si el cableado eléctrico y otros cables no están atrapados y firmemente conectados en su terminal. c) Revisar si hay signos de corrosión en las partes de conexión, terminales, etc. d) Revisar el funcionamiento adecuado de las bisagras y cerraduras. e) Revisar los ventiladores y filtros si aplica. f) Revisar las conexiones de E/S del PLC. g) Aspirar el posible polvo acumulado en los armarios. 2.13.8.10 Iluminación 2.13.8.10.1 Iluminación Interior La iluminación interior se regirá según las normas UNE 12464-1 de iluminación de los lugares de trabajo en interiores. Se instalará un alumbrado general interior, con un nivel medio de unos 150 lux. Los aparatos de alumbrado serán pantallas de 2 tubos fluorescentes de 58 W, modelo Pacific 158 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva TCW216 de la casa Philips. Estando los circuitos protegidos por tubos de PVC rígidos y conductores de 2,5 mm2. La luminaria adoptada de Phlips ha sido diseñada para ofrecer un alumbrado óptimo y un mantenimiento rápido y sencillo en grandes superficies. Figura 91. Alumbrado Pacific TCW216 de la casa Philips 2.13.8.10.1.1 Características de la Luminaria Adoptada Fabricante Philips Modelo TCW216 Potencia 116 W Flujo luminoso 10480 lm Voltaje 220 V Peso 2,820 kg Tabla 38. Características técnicas de la luminaria interior adoptada. 159 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 92. Características de la luminaria interior adoptada. 160 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.13.8.10.2 Iluminación Exterior La iluminación exterior se regirá según las prescripciones técnicas de la ITC-BT 09 de instalaciones de iluminación exterior. El nivel de iluminación será el adecuado para garantizar la visión en los puntos clave del establecimiento industrial, siendo 10 lux el nivel mínimo, por lo que para el presente proyecto se ha dispuesto de un mínimo de 10 lux. Figura 93. Niveles mínimos de Iluminación. En la instalación de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets se instalará una iluminación exterior en la fachada principal del edificio y la fachada lateral que constará de 4 lámparas de vapor de sodio adosadas al edificio, estando los circuitos protegidos por tubos de PVC rígidos y conductores de 2,5 mm2. 2.13.8.10.2.1 Características de la Luminaria Exterior Adoptada Fabricante: Philips Modelo: MASTER SON PLUS PIA Descripción: SON-T 70W PLUS PIA Potencia: 70W Tensión lámpara: 90 V Corriente lámpara: 1A Flujo luminoso: 6600 lm Temp. Color: 2000 K Rend. Lámpara: 107 lm/w Tabla 39. Características técnicas de la luminaria exterior adoptada. 2.13.8.10.3 Iluminación de Emergencia Respecto de las características de la instalación de iluminación de emergencia, los requerimientos son básicamente los que ya se recogen en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, dentro de la ICT-BT-28. La instalación dispondrá de un alumbrado de emergencia que en caso de fallo del alumbrado normal, pueda subministrar la iluminación necesaria para facilitar la visibilidad a los usuarios de manera que puedan abandonar el edificio propio de la minicentral, evitado situaciones de pánico y permitiendo la visión de las señales indicativas de las salidas y la situación de los equipos y medios de protección existentes. 161 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva La instalación de los sistemas de alumbrado de emergencia cumplirá las siguientes características: • • • • • • • Se situarán, como mínimo, a 2 m por encima del nivel del suelo. Se dispondrá una en cada puerta de salida y en los siguientes puntos: a) En las puertas existentes en los recorridos de evacuación. b) En las escaleras, de modo que cada tramo de escaleras reciba iluminación directa. c) En cualquier otro cambio de nivel. d) En los cambios de dirección y en las intersecciones de pasillos. Será fija, estará provista de fuente propia de energía y entrará automáticamente en funcionamiento al producirse un fallo de alimentación en la instalación de alumbrado normal, por debajo del 70% de su valor nominal, en las zonas cubiertas por el alumbrado de emergencia. Mantendrá las condiciones de servicio durante una hora, como mínimo, desde del momento en que se produzca el fallo. La iluminación será, como mínimo, de 5 lux. La uniformidad de la iluminación proporcionada en los distintos puntos de cada zonda será tal que el cociente entre la iluminación máxima y la mínima sea menor que 40. Los niveles de iluminación establecidos deben obtenerse considerando nulo el factor de reflexión de paredes y techos y contemplando un factor de mantenimiento que comprenda la reducción del rendimiento luminoso debido al envejecimiento de las lámparas y a la suciedad de las luminarias. En el presente proyecto para la instalación de la luminaria de emergencia se ha adoptado por un cuerpo rectangular con aristas pronunciadas que consta de una carcasa fabricada en policarbonato y difusor en idéntico material, siendo de la serie GALIA de la casa Daisalux. Consta de una lámpara fluorescente que se ilumina si falla el suministro de la red, estando los circuitos protegidos por tubos de PVC rígidos y conductores de 2,5 mm2. Figura 94. Luminaria de emergencia serie Galia 2N3 TCA. 162 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.13.8.10.3.1 Características de la Luminaria de Emergencia Adoptada Fabricante: Daisalux Modelo: GALIA 2N3 TCA Lámp Emergencia: FL 8W Formato: Superfície Funcionamiento: No Permanente Autonomía: 2h Tensión de alimentación: 220 V, 50 Hz Grado de protección: IP42 IK04 Aislamiento eléctrico: Clase II Flujo emergencia: 110 lm Tabla 40. Características técnicas de la iluminación de emergencia adoptada. Figura 95. Características de la luminaria de emergencia adoptada. 2.13.8.11 Puente Grúa A la hora de escoger el tipo de puente grúa de la instalación de la minicentral se han tenido en cuenta dos factores directos: El primer factor a tener en cuenta ha sido su media diaria de horas de marcha. El puente grúa de la instalación tendrá un índice medio muy bajo, ya que solamente se hará uso de éste en pocas ocasiones al cabo de la campaña. Se hará uso de él en caso de avería o en caso de fuerza mayor debido a la realización de algún tipo de mantenimiento exhaustivo en el que se haya de desmontar el Grupo-turbina o en caso de que se tuviera que reemplazar algún equipo de la instalación. El segundo factor a tener en cuenta ha sido la capacidad de carga. Debido a que el elemento más pesado de la instalación es el transformador de potencia (1720 kg), se partirá desde su peso para escoger el puente grúa adecuado. Por lo tanto el puente grúa adoptado tendrá una capacidad de carga superior a 2 toneladas. Se ha adoptado por un puente grúa de una viga tipo EPKE con perfil laminado de la casa Demag Cranes & Components, S.A.U. El puente grúa se alimentará desde servicios auxiliares tal y como se ha comentado en el apartado 2.13.8 de la memoria descriptiva. 163 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Figura 96. Puente grúa de una viga EPKE con perfil laminado. Fabricante: Demag Cranes. Éste es el modelo inicial económico dentro del mundo de las grúas de este fabricante. Son rentables debido a su optimizada construcción y son una solución óptima para nuestras cargas, esto lo consiguen por el uso de perfiles de acero laminado como vigas de grúa y carros de polipasto de cable o cadena. Además disponen de ruedas de fundición nodular GGG70 altamente resistente al desgaste, con características autolubricantes. Tienen un desgaste mínimo de la vía de rodadura y de las ruedas por accionamientos sin necesidad de mantenimiento. Los componentes de la grúa diseñados para una larga vida útil, garantizan alta fiabilidad y seguridad de servicio. 2.13.8.11.1 Características del Puente Grúa Adoptado Capacidad de carga 3,2 Tn. Potencia 8 kW Altura del puente grúa 9 metros Velocidad de traslación de la grúa (m/min) hasta 40 Velocidad de traslación del carro (m/min) hasta 30 Velocidad de elevación (m/min) hasta 12,5 Tabla 41. Datos técnicos del puente grúa adoptado. 2.13.9 Sistema Contra Incendios Según la tabla 2.1 de la Guía técnica de aplicación: Reglamento de seguridad contra incendios de los establecimientos industriales (Real decreto 2267/2004, de 3 de diciembre) las Centrales hidroeléctricas tienen un nivel de riesgo intrínseco BAJO 1. Debido al bajo nivel de riesgo intrínseco de la instalación no será necesario disponer de una instalación general para la extinción, solamente será necesario dotar de extintores situados en lugares de fácil acceso y debidamente distribuidos. 164 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva En nuestro país, la Norma del Instituto Nacional de Normalización, clasifica los fuegos en cuatro clases, y le asigna a cada clase un símbolo especial. Estos símbolos aparecen en los extintores, y permiten determinar si el extintor es apropiado para el tipo de fuego al que se desea aplicarlo. La clase que aplica para nuestra instalación es la C. Los fuegos clase C son los que comúnmente identificamos como "fuegos eléctricos". En forma más precisa, son aquellos que se producen en equipos o instalaciones bajo carga eléctrica, es decir, que se encuentran energizados. Su símbolo es la letra C, en color blanco, sobre un círculo con fondo azul. Cuando en un fuego de clase C se desconecta la energía eléctrica, éste pasará a ser A, B ó D, según los materiales involucrados. La base o agente extinguidor utilizado en este extintor es el agua CO2, el cual entre sus propiedades se resalta la no conductividad eléctrica. Su operación es a través de presión interna, la cual es dada por el mismo CO2 dentro de su contenedor. Por lo tanto en el edificio de la central contaremos con 2 extintores de Clase C (uno de ellos en la Sala de Control). Figura 97. Extintor de CO2. Los extintores de CO2 al no combustionar ni alterarse ante otro tipo de materia, los podemos utilizar para combatir fuegos que tienen como origen combustibles líquidos (pinturas, grasas, gasolinas, etc.) o sólidos que han llegado al punto de ignición, como parafinas, asfaltos, etc. El extintor de CO2 tiene una propiedad característica: No conducir corriente eléctrica. Gracias a esta propiedad nos permite apagar fuegos que contienen un alto grado de energía eléctrica. Actúan contra el fuego absorbiendo el calor mediante el frío y desplazando el oxígeno del ambiente. Además, no genera ningún tipo de residuo al finalizar el uso. La empresa distribuidora se encargará de su correcto mantenimiento y los descargarán totalmente cuando ellos crean necesario. Se revisarán periódicamente con el fin de mantenerlos en perfecto estado de servicio. 165 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Las características de los extintores de CO2 adoptados son las siguientes: Cantidad Agente: 10 kg. Peso total cargado: 29 kg. Altura en mm. 1213 Diámetro en mm. 140 Presión de Prueba: 245 bar. Temp. de utilización: -20º C -+ 60º C Ensayo Dieléctrico: 35 Kv Tarado Disco Rotura: 186 bar. Tabla 42. Características de los extintores adoptados. 2.13.10 Puesta a Tierra Las puestas a tierra tienen la misión de limitar la tensión que puedan presentar con respecto a tierra puedan en un momento dado las masas, asegurar la actuación de las protecciones y en definitiva reducir o eliminar a ser posible el riesgo que podría suponer un fallo al material utilizado. Se traduce en que proporcionan un circuito de baja impedancia para la circulación de las corrientes de tierra, evitando que puedan producirse diferencias de potencial entre diferentes puntos durante la circulación de éstas corrientes, siendo un peligro para las personas. En la instalación de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets teniendo en cuenta Instrucción Técnica Complementaria ITC-LAT 01 Terminología se contará con dos puestas a tierra 2.13.10.1 Puesta a Tierra de Protección Es la conexión directa a tierra de las partes conductoras de los elementos de una instalación no sometidos, normalmente, a tensión eléctrica, pero que pudieran ser puestos en tensión por averías o contactos accidentales, a fin de proteger a las personas contra contactos con tensiones peligrosas. Dentro de esta puesta a tierra de protecciones irán equipos tales como: puertas metálicas, tuberías y/o conductores metálicos, bastidores de equipos de maniobras. 2.13.10.2 Puesta a Tierra de Servicio Es la conexión que tiene por objeto unir a tierra temporalmente parte de las instalaciones que están, normalmente, bajo tensión o permanentemente ciertos puntos de los circuitos eléctricos de servicio. Estas puestas a tierra pueden ser: a) Directas: cuando no contienen otra resistencia que la propia de paso a tierra. b) Indirectas: cuando se realizan a través de resistencias o impedancias adicionales. En dicha puesta a tierra de servicio se cablearán equipos tales como: seccionadores, autoválvulas, neutro del transformador de potencia, secundarios de los transformadores de medida tanto de intensidad como de tensión, neutro del transformador de servicio, neutro del generador asíncrono y aparatos/equipos que lo necesiten. 166 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.14 Puesta en Marcha del Grupo 2.14.1 Condiciones Previas de Funcionamiento A continuación se expresan las condicione que debe cumplirse para que el grupo esté dispuesto para su arranque. Cuando alguna de ellas no se cumpla debido a averías o deficiencias de la instalación, se indican las actuaciones a realizar para eliminar la anormalidad señalizada. Tensión en barras Si Tensión en servicios auxiliares Si Tensión corriente continua Interruptor del grupo abierto No Abrir interruptor Si Palas del distribuidor cerradas No Cerrar palas Si Nivel de aceite depósito regulación Si Válvula compuerta cerrada No Cerrar válvula compuerta Si No Válvula compuerta de seguridad cerrada Cerrar válvula compuerta de seguridad Si Bloqueo de protecciones Si Desbloquear No 167 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.14.2 Memoria descriptiva Arranque Manual La minicentral hidroeléctrica de Guiamets solamente se arrancará de manera manual desde sala de control. Para efectuar el arranque del grupo en Manual es preciso realizar las siguientes operaciones: 1) Posicionar el selector de grupo situado en la botonera de Sala de control en posición “Manual”. 2) Comprobar en el panel de alarmas de la pantalla el cumplimiento de las condiciones precias al arranque debiendo estar señalizado “Grupo preparado para el servicio”. 3) Comprobar que no existe alguna orden de paro por alguna de las siguientes protecciones: • “Bloqueo protecciones”: pulsar rearme de “bloque protecciones”. • No existe bloqueo por arranques sucesivos. No aparece la señalización de “Central parada por arranques sucesivos”. • Válvulas de compuerta Bureau cerradas. Señalización “Válvulas compuerta cerradas”. • Motobomba del equipo de regulación “desconectada”. 4) Pulsar “Marcha bomba equipo de regulación”. 5) Pulsar “Abrir válvula compuerta Buerau”. A continuación, se dará permiso para abrir la válvula compuerta Bureau de seguridad. 6) Pulsar “Abrir válvula compuerta Buerau de seguridad”. La válvula abre hasta apertura previa y el grupo empieza a tomar revoluciones. Cuando la válvula llegue a su apertura total señalizará “Válvula compuerta abierta”. 7) Al aproximarse a la velocidad de sincronismo (visualizándose por pantalla) se dará permiso para conectar el interruptor de potencia. Quedando entonces el grupo conectado a la Red. 8) Introducir en el autómata el caudal que se quiera turbinar. El distribuidor abrirá o cerrará sus palas para ajustar la potencia del Grupo en función del caudal. 9) Se dará la orden para abrir la válvula motorizada de refrigeración del multiplicador situada en la en la tubería forzada. 2.14.3 Procesos de Parada A continuación, se describen los diferentes tipos de parada de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets. 2.14.3.1 Parada Manualmente desde Sala de Control Esta actuación hay que realizarla directamente sobre cada uno de los dispositivos mediante las siguientes operaciones. 1) Bajar el grupo a mínima carga, esto se realiza mediante el cierre de las palas. Se señalizará en pantalla mediante un aviso: “Palas cerradas”. 2) Cerrar válvula de compuerta de seguridad. (ver Figura 5 del apartado 2.10 de la memoria descriptiva). 3) Cerrar válvula de compuerta. (ver Figura 5 del apartado 2.10 de la memoria descriptiva). 4) Desconectar el interruptor del grupo. 168 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 5) Desconexión de los siguientes equipos motobombas a través de sus respectivos pulsadores localizados en la botonera de Sala de control: a) Paro motobombas de regulación. 6) Desconectar equipos de refrigeración. 7) Una vez parados todos los elementos, si todo es correcto aparecerá la señalización por pantalla de “Grupo preparado para servicio”. Permitiéndose entonces iniciar un nuevo arranque. 2.14.3.2 Parada de Emergencia Cuando debido a alguna anomalía se produce la parada del grupo, éste queda bloqueado hasta que la anomalía haya desaparecido y se pulse el “Rearme generador” en pantalla. Las operaciones a realizar son las siguientes: 1) Apertura del interruptor del grupo. 2) Cerrar el grupo de válvulas de compuerta. Primero la válvula de compuerta de seguridad y seguidamente la válvula de compuerta. 3) Conectar el tiempo de freno de la turbina. 4) Parar la motobomba de regulación. Queda señalizada la anomalía que se haya producido y persistiendo su iluminación hasta que la misma haya sido subsanada. Desapareciendo entonces la señalización cuando se actúe sobre el correspondiente pulsador. 2.14.3.3 Arranques Sucesivos 1) Si durante la marcha del grupo se produce una orden de paro, dependiendo del defecto, ésta será con bloqueo o sin bloque. Aparecerá una señalización por pantalla una señalización de “Automático, tres arranques sucesivos”. • Cuando es con bloqueo y en ½ hora no se ha rearmado o si el defecto es sin bloqueo pero persiste la deficiencia más de ½ hora, se bloquea el tiempo para un nuevo arranque durante 24 horas. Encendiéndose la señalización “Central parada por arranques sucesivos” y apagándose la que indica los arranques sucesivos. La señal de bloqueo se borra pulsando “Paro en automático”. Si no se hubiese borrado la señal de bloqueo voluntario y sigue transcurriendo el tiempo permaneciendo el defecto 24 hora o no se hubiera rearmado, se produce una orden quemando la máquina totalmente parada. Apagándose la señalización de “Central parada por arranques sucesivos”. • Cuando el defecto era sin bloqueo o antes de transcurrir ½ hora el defecto con bloqueo se ha rearmado, empieza a contar el tiempo para un nuevo arranque y se enciende “Automático, tres arranques sucesivos”. Una vez transcurrido ese tiempo (aproximadamente 15 segundos), se efectuará el proceso de arranque y marcha. 2) Si no se produce ningún otro paro durante ½ por nivel mínimo o algún defecto, desaparecerá la señalización de “Automático, tres arranques sucesivos”. Quedando el grupo en disposición de iniciar nuevamente el contaje de otros paros. 169 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 3) Si se producen hasta cuatro paros en ½ hora, permaneciendo encendida la señalización de “Automático, tres arranques sucesivos”, se activará el bloqueo 24 horas y se enciendo la señalización “Central parada por arranques sucesivos”. Cuando hayan transcurrido 24 horas y el defecto no haya sido eliminado se borra de la memoria la orden de arranque automáticamente. Y si en dicho tiempo el defecto ha desaparecido, vuelve a arrancar el grupo. 2.14.4 Parada por Protecciones Existen dos tipos de paro por protecciones: 1) Parada con bloqueo de la instalación 2) Para sin bloqueo de la instalación En la primera, el grupo queda bloqueado y no se puede arrancar hasta que no haya desaparecido la anomalía y se pulse el “Rearme generador”. Mientras persista el defecto aparecerá en pantalla el anunciador. En la parada sin bloqueo, el grupo estará en disposición de servicio en cuanto desaparezca el defecto. 2.14.4.1 Paros con Bloqueo Las causas que produzcan una parada en la minicentral de Guiamets, con bloqueo del grupo, son: 1) Marcha monofásica del generador 2) Tierra estator generador 3) Embalamiento del generador 4) Sobretemperatura del transformador de potencia 5) Disparo del relé Buchholz del transformador de potencia 6) Pulsador paro de emergencia 7) Válvulas de compuerta sin control 8) Sobretemperatura del multiplicador de velocidad 9) Sobretemperatura rodamientos del multiplicador 10) Sobretemperatura del generador 11) Sobretemperatura cojinete de la turbina 12) Sobretemperatura eje de la turbina 2.14.4.2 Paros sin Bloqueo Las causas que produzcan una parada en la minicentral de Guiamets, sin bloqueo del grupo, son: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) Interruptor principal corriente alterna disparado Falta de tensión 220 Vca Falla alimentación regulador de nivel Falla alimentación válvula motorizada de refrigeración del multiplicador de velocidad Subtensión generador Sobre tensión generador Potencia inversa generador Sobreintensidad generador 170 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 9) Cortocircuito generador. 10) Sobreintesidad transformador de potencia. 11) Cortocircuito transformador de potencia 12) Nivel de aceite equipo de regulación bajo. 13) Falta presión aceite equipo regulación. 14) Sobretemperatura aceite regulación 15) Nivel bajo aceite del cárter del multiplicador. 16) Sobretemperatura aceite multiplicador 17) Desconexión del interruptor de grupo. 18) Seccionadores de barras abiertos. 19) Interruptores magnetotérmicos de los circuitos de regulación. 171 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.15 Estudio Económico 2.15.1 Capacidad de Producción Anual Como se ha comentado en el apartado resumen de la memoria descriptiva, la regulación del caudal del agua no es la misma durante todos los meses a lo largo de la Campaña de riego. La distribución del caudal según el mes es la siguiente: • • • • Mes de Marzo: 0,64 m3/s. Lo que representa el 40% del cauda total máximo permitido. Mes de Abril: 0,8 m3/s. Lo que representa el 50% del cauda total máximo permitido. Meses de Mayo a Septiembre: 1,6 m3/s. Lo que representa el 100% del cauda total máximo permitido. Mes de Octubre: 0,8 m3/s. Lo que representa el 50% del caudal total máximo permitido. 2.15.1.1 Para un caudal de 0,64 m3/s La potencia en bornes del transformador: PBCDEF = ρ · g · Q · H · ηLMCN · ηO · ηP · ηBCDEF Siendo: p: densidad del fluido. En el caso del agua: ρ =1000 kg/m3 g: aceleración originada por la gravedad [9,81 m/s2] Q: caudal de 0,64 m3/s H: salto neto de 23 m ηLMCN : 90% ηO : 99% ηP : 96,4% ηBCDEF : 98,82% Por lo que PBCDEF =122,57 kW Esta es la potencia que la central suministraría durante una hora. La minicentral funcionará con este caudal durante el mes de marzo, es decir, 368 horas (considerando que un mes tiene 4 semanas). Los kilovatios que la instalación suministrará en este período serán: P = 122,57 kW·92 h/semana·4 semanas = 45104,95 kW/h mes de marzo. 2.15.1.2 Para un caudal de 0,8 m3/s La potencia en bornes del transformador: PBCDEF = ρ · g · Q · H · ηLMCN · ηO · ηP · ηBCDEF Siendo: p: densidad del fluido. En el caso del agua: ρ =1000 kg/m3 g: aceleración originada por la gravedad [9,81 m/s2] 172 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva Q: caudal de 0,8 m3/s H: salto neto de 23 m ηLMCN : 90% ηO : 99% ηP : 96,4% ηBCDEF : 98,82% Por lo que PBCDEF = 153,21 kW Esta es la potencia que la central suministraría durante una hora. La minicentral funcionará con este caudal en el mes de abril y octubre, es decir, 736 horas (considerando que un mes tiene 4 semanas). Los kilovatios que la instalación suministrará en este período serán: P = 153,21 kW·92 h/semana·8 semanas = 112.762,4 kW/h meses de abril y octubre. 2.15.1.3 Para un caudal de 1,6 m3/s La potencia en bornes del transformador: PBCDEF = ρ · g · Q · H · ηLMCN · ηO · ηP · ηBCDEF Siendo: p: densidad del fluido. En el caso del agua: ρ =1000 kg/m3 g: aceleración originada por la gravedad [9,81 m/s2] Q: caudal de 1,6 m3/s H: salto neto de 23 m ηLMCN : 90% ηO : 99% ηP : 96,4% ηBCDEF : 98,82% Por lo que PBCDEF = 306,42 kW Esta es la potencia que la central suministraría durante una hora. La minicentral funcionará con este caudal entre los meses de mayo a septiembre, es decir, 2208 horas (considerando que un mes tiene 4 semanas). Los kilovatios que la instalación suministrará en este período serán: P= 306,42 kW·92 h/semana·24 semanas (6 meses) = 676.574,3 kWh meses de abril y octubre. 2.15.1.4 Potencia Total durante la Campaña de Riego Por lo que la potencia total suministrada durante la Campaña de riego será: PTotal= 45104,95 + 112.762,4 + 676.574,3 = 834.441,65 kWh 173 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 2.15.2 Memoria descriptiva Balance Económico Anual 2.15.2.1 Ámbito de Aplicación Según lo establecido en el Artículo 2. Ámbito de aplicación, del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial la instalación de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets se agruparía dentro del denominado Grupo b.4 “Centrales hidroeléctricas cuya potencia instalada no sea superior a 10 MW”. 2.15.2.2 Retribución de la Energía Eléctrica Producida en Régimen Especial De acuerdo con el Artículo 24. Mecanismos de retribución de la energía eléctrica producida en régimen especial, del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo: “1.Para vender, total o parcialmente, su producción neta de energía eléctrica, los titulares de instalaciones a los que resulte de aplicación este real decreto deberán elegir una de las opciones siguientes: a) Ceder la electricidad al sistema a través de la red de transporte o distribución, percibiendo por ella una tarifa regulada, única para todos los períodos de programación, expresada en céntimos de euro por kilovatio-hora. b) Vender la electricidad en el mercado de producción de energía eléctrica. En este caso, el precio de venta de la electricidad será el precio que resulte en el mercado organizado o el precio libremente negociado por el titular o el representante de la instalación, complementado, en su caso, por una prima en céntimos de euro por kilovatiohora.” Por lo que la minicentral hidroeléctrica en Guiamets se acoge a la opción a) del árticulo 24 del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo. 2.15.2.3 Tarifa Regulada Según el Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo “la tarifa regulada a que se refiere el artículo 24.1.a) consiste en una cantidad fija, única para todos los periodos de programación, y que se determina en función de la categoría, grupo y subgrupo al que pertenece la instalación, así como de su potencia instalada y, en su caso, antigüedad desde la fecha de puesta en servicio, en los artículos 35 al 42 del presente real decreto”. Según el Artículo 26. Discriminación horaria del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, las instalaciones de la categoría a) y los grupos, entre ellos el b (el que aplica para el presente proyecto), que hayan escogido la opción a) del artículo 24.1 (como es en el caso de la presente instalación) “podrían acogerse, con carácter voluntario, al régimen de discriminación horaria de dos periodos” (punta y valle en Invierno y Verano). La minicentral hidroeléctrica de Guiamets no se acogerá al régimen de discriminación horaria mencionada anteriormente. 2.15.2.4 Prima Según el Artículo 27 del Real Decreto 661/2007 de 25 de mayo, igual que como en la Tarifa regulada, “la Prima se determina en función de la categoría, grupo o subgrupo al que pertenece la instalación, así como su potencia instalada y, en su caso, antigüedad desde la fecha de puesta en servicio, en los artículos 35 al 42 del presente real decreto”. 174 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.15.2.5 Tarifas y Primas para Instalaciones de la Categoría b Según el Artículo 36, Tarifas y primas para instalaciones de la categoría b) del Real Decreto 661/2007 de 25 de mayo, Las tarifas y primas correspondientes a las instalaciones de la categoría b) será la contemplada en la tabla 3. Se contempla, para algunos sungrupos, una retribución diferente para los primeros años desde su puesta en servicio. Teniendo en cuenta el último Boletín Oficial del Estado (BOE) enviado por el Ministerio de industria, energía y turismo el sábado 16 de febrero de 2013 “Orden IET/221/2013, de 14 de febrero, por la que se establecen los peajes de acceso a partir de 1 de enero de 2013 y las tarifas y primas de las instalaciones del régimen especial”, hay una actualización en los precios de esto Figura 98. Tarifas, primas y límites, para las instalaciones de la categoría b) del artículo 2 del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo. 2.15.2.6 Complemento por Energía Reactiva Según el Artículo 29, Complemento por energía reactiva del Real Decreto 661/2007 de 25 de mayo: 175 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva “1. A las instalaciones acogidas al régimen especial, en virtud de la aplicación de este 1. Toda instalación acogida al régimen especial, en virtud de la aplicación de este real decreto, independientemente de la opción de venta elegida en el artículo 24.1, recibirá un complemento por energía reactiva por el mantenimiento de unos determinados valores de factor de potencia. Este complemento se fija como un porcentaje, en función del factor de potencia con el que se entregue la energía del valor de 7,8441 c€/kWh, que será revisado anualmente. Dicho porcentaje, se establece en el anexo V del presente real decreto.”. Teniendo en cuenta el último BOE enviado por el Ministerio de industria, energía y turismo el sábado 16 de febrero del 2013 “Orden IET/221/2013, de 14 de febrero, por la que se establecen los peajes de acceso a partir de 1 de enero de 2013 y las tarifas y primas de las instalaciones del régimen especial”, se modifica el Artículo 29, complemento por energía reactiva, del Real Decreto 661/2007 de 25 de mayo. Según Orden IET/221/2013, de 14 de febrero haciendo referencia al Real Decreto 661/2007 de 25 de mayo “se revisa el valor complemento por energía reactiva quedando fijado en 8,6998 c€/kWh, para su aplicación a partir del 1 de enero del 2013, en los términos establecidos en el artículo 29.1 del Real Decreto 661/2007 de 25 de mayo”. Anexo V Figura 99. Anexo V. Complemento por energía reactiva BOE nº 283 de noviembre de 2010. 2.15.2.7 Conclusiones: Como puede observarse en la Figura 98 según el último Boletín Oficial del Estado, que afecta a las tarifas reguladas y primas, enviado por el Ministerio el sábado 16 de febrero del 2013, las Primas quedarían eliminadas y como pertenecientes al grupo b) que somos, nos correspondería una tarifa regulada de 8,6541 c€/kWh durante los primeros 25 años y 7,7887 c€/kWh a partir de entonces. Como puede observarse en la Figura 99, según el último Boletín Oficial del Estado, que afecta al complimiento de la energía reactiva, enviado por el Ministerio el martes 23 de noviembre del 2010, recibiríamos una bonificación del 4% por cumplimiento. Este complemento se fija como un porcentaje del valor de 8,6998 c€/kWh. 176 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva También convendría remarcar que actualmente no tendríamos ningún incentivo por participación en el mercado, como por ejemplo se tenía en el 2004 que se recibía un incentivo por participación en el mercado de un 10% de la tarifa regulada. 2.15.2.8 Precio del kW/h Producido • Tarifa regulada: 8,6541 c€/kWh durante los primeros 25 años. 7,7887 c€/kWh a partir de entonces. • • • Prima: 0 c€/kWh Complemento por energía reactiva: 0,347992 c€/kWh (4% de 8,6998 c€/kWh). Incentivo por participar en mercado: 0 c€/kWh Por lo que el precio total del kWh será: • • Durante los primeros 25 años: A partir de entonces: 9,002092 c€/kWh 8,136692 c€/kWh 2.15.2.9 Facturación El ingreso que supondría la instalación de la minicentral hidroeléctrica considerando la venta total de la energía eléctrica producida durante la Campaña de Riego sería de: Durante los primeros 25 años: I = 834.441,65 kWh·9,002092 c€/kWh = 75.117,2 €/ Año A partir de entonces: I = 834.441,65 kWh·8,136692 c€/kWh = 67.895,95 €/ Año 2.15.2.10 Periodo de Amortización El periodo de amortización del capital invertido en la instalación y puesta en marcha de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets se calcula de la siguiente manera: R. S. = T. U./U. S. [15] Siendo: P.A.: Periodo de amortización en años. C.I.: Capital invertido de 477.722,93 € I.A.: Ingreso anual de 75.117,2 € Para el cálculo del periodo de amortización se parte de la suposición que la amortización sería anterior a los 25 años. Por lo que en un periodo de 6 años y 4 meses y 10 días la instalación quedaría totalmente amortizada. 177 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva 2.16 Ventajas de la Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets 2.16.1 Beneficios Ambientales La utilización de combustibles fósiles es la principal fuente de emisión de gases de efecto invernadero, responsables del cambio climático y otros impactos negativos sobre el medio ambiente. El 78% de las emisiones de los seis gases de efecto invernadero contemplados por el Protocolo de Kioto tienen origen energético. Las energías renovables, por el contrario, constituyen una fuente inagotable de recursos energéticos que no emite gases de efecto invernadero a la atmósfera. Las energías verdes, por ser unidades de producción no emisoras, contribuyen a la reducción de los impactos medioambientales que provoca el sistema de producción de electricidad, como la lluvia ácida o el calentamiento global del planeta. La energía obtenida en minicentrales hidroeléctricas ofrece, además, los siguientes beneficios para nuestro entorno: 1) Uso no consuntivo del agua, ya que ésta se recoge del río en un punto y se devuelve al cauce en una cota inferior, una vez transformada en energía eléctrica a su paso por la turbina. 2) Energía limpia, no produce residuos contaminantes, excepto en la fase de construcción, en que deben extremarse las medidas minimizadoras de impactos ambientales. 3) Es respetuosa con el medio ambiente, porque los impactos que genera son pequeños y fácilmente minimizables, incluso muchos son evitables si se toman las medidas adecuadas (caudal ecológico, soterramiento de tuberías, etc.). 4) Es inagotable gracias al ciclo hidrológico natural. 5) Con la instalación de la minicentral hidroeléctrica en Guiamets, no alteramos el ciclo hidrológico natural del río, ya que como se ha mencionado anteriormente en apartado resumen de la presente memoria descriptiva, nuestra minicentral hidroeléctria solo estaría en marcha durante el tiempo que dura la Campaña de riego. 6) La instalación no condicionará ningún cambio medioambiental importante ya que se dispone de una presa, siendo ésta la parte más costosa de una central hidroeléctrica, y un pantano rico en abundancia tal y como se ha definido en el apartado 2.7 de la presente memoria descriptiva. 2.16.2 Beneficios Socioeconómicos Numerosos estudios han demostrado que a igual potencia instalada, las unidades de producción de energía de fuentes renovables generan hasta cinco veces más puestos de trabajo que las tecnologías convencionales. Por lo tanto, el sector de las energías verdes contribuye de forma eficiente a la creación de empleo, incluyendo la generación de empleo directo durante la fabricación, construcción y operación de sus instalaciones; y la generación de empleo indirecto, derivado de la demanda de bienes de otro tipo que generan esas actividades. Aunque para la instalación de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets se necesitase una inversión inicial considerable de 477.722,93 €, ésta se vería amortizada en un periodo de seis años y cuatro meses debido a que la propia minicentral generaría 75.117,2 € 178 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria descriptiva durante los ocho meses que dura la Campaña de Riego, tal y como se ha comentado en el apartado Resumen de la presente memoria descriptiva. Teniendo en cuenta que las centrales hidroeléctricas tienen una vida útil muy variable que puede ser de entre 45 y 150 años, el hecho de que en poco más de seis años se amortice la instalación sería un factor positivo. Otro factor favorable para la instalación de la minicentral hidroeléctrica sería el hecho que la Comunidad de regantes del bajo Priorato no es una empresa privada con afán de lucro, por lo que en el caso de que hasta pasados seis años y cuatro meses, desde su puesta en marcha, la minicentral no produjese beneficios hasta la fecha no sería un hecho preocupante. 2.16.3 Impactos Negativos de la Construcción de una Minicentral Hidroeléctrica que no Repercuten en el Presente Proyecto 1) Contaminación del aire y del agua como resultado de la construcción y de la eliminación de los desperdicios. Impacto mínimo: solo en la fase de construcción del edificio propio de la minicentral. 2) Erosión del suelo. 3) Destrucción de la vegetación. Impacto mínimo en la Instalación de Guiamets debido a que a la zona donde se construirá el edificio de la minicentral carece de vegetación. 4) Dislocación de la gente que vive en la zona inundada. 5) Pérdidas de terreno (agrícola, bosques, pastos) a causa de la inundación para formar el pantano. 6) Pérdidas de propiedades históricas, culturales… a raíz de la inundación. 7) Pérdidas de tierras silvestres y hábitat de la fauna. 8) Degradación de la calidad del agua almacenada en el pantano. Todos los puntos anteriores son impactos negativos en la construcción de cualquier central hidroeléctrica, pero debido a que en la instalación de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets ya disponemos del elemento principal, que es la Presa y de un apropiado pantano donde almacenar el agua para posteriormente turbinar, los aspectos negativos serían mínimos. Por lo que, en el presente proyecto, no habrá ningún hecho negativo, anteriormente mencionadas en el presente apartado. 179 Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets MEMORIA DE CÁLCULO TITULACIÓN: Ingeniería técnica Industrial Especializado en Electricidad AUTOR: Néstor Cirac Romero. DIRECTOR: Francisco González Molina. FECHA: Abril del 2015. Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo ÍNDICE 3.1 Datos Principales .................................................................................................... 185 3.1.1 Caudal Nominal............................................................................................... 185 3.1.2 Salto Bruto....................................................................................................... 185 3.1.3 Salto Neto ........................................................................................................ 185 3.1.4 Potencia Teórica .............................................................................................. 188 3.2 Magnitudes para la Elección de la Turbina ............................................................ 189 3.2.1 Potencia Útil al Eje de la Turbina ................................................................... 189 3.2.2 Velocidad Específica ....................................................................................... 189 3.2.3 Posibilidades en la Elección de la Turbina...................................................... 190 3.2.4 Turbina Adoptada ............................................................................................ 192 3.3 Multiplicador de velocidad ..................................................................................... 192 3.3.1 Datos Iniciales ................................................................................................. 192 3.3.2 Tipo de Reductor ............................................................................................. 192 3.3.3 Características del Multiplicador de velocidad ............................................... 193 3.4 Generador ............................................................................................................... 193 3.4.1 Potencia Nominal (PN) .................................................................................... 193 3.4.2 Tensión Nominal ............................................................................................. 194 3.4.3 Velocidad de Sincronismo ns .......................................................................... 194 3.4.4 Velocidad Nominal Nn .................................................................................... 194 3.4.5 Generador Adoptado ....................................................................................... 194 3.4.5.1 Características del Generador Adoptado ..................................................... 195 3.5 Subestación Transformadora .................................................................................. 196 3.5.1 Tensiones Nominales Normalizadas ............................................................... 196 3.5.2 Transformador de Potencia ............................................................................. 196 3.5.2.1 Características del Transformador de Potencia Adoptado .......................... 196 3.5.3 Transformador de SS.AA. ............................................................................... 196 3.5.3.1 Características del Transformador de SS.AA. Adoptado ............................ 196 3.6 Intensidades de Cortocircuitos................................................................................ 197 3.6.1 Cortocircuito trifásico equilibrado en la parte de 15 kV (F1) ......................... 197 3.6.1.1 Cálculo de Impedancias ............................................................................... 198 3.6.1.2 Cálculo de Corrientes de Cortocircuito ....................................................... 201 3.6.2 Cortocircuito Trifásico Equilibrado en la Parte de 3 kV (F2) ......................... 205 181 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.6.2.1 Cálculos de Impedancias ............................................................................. 205 3.6.2.2 Cálculos de Corrientes de Cortocircuito ...................................................... 208 3.6.3 Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra en la Parte de 15 kV (F1) .......... 212 3.6.3.1 Corriente Máxima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra ............. 212 3.6.3.2 Corriente Mínima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra.............. 212 3.6.4 Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra en la Parte de 3 kV (F2) ............ 213 3.6.4.1 Corriente Máxima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra ............. 213 3.6.4.2 Corriente Mínima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra.............. 213 3.7 Condensador ........................................................................................................... 215 3.7.1 Cálculo para la Elección del Condensador Adecuado .................................... 215 3.7.2 Sobretensiones ................................................................................................. 215 3.7.3 Sobreintensidades ............................................................................................ 216 3.8 Transformador de Medida ...................................................................................... 217 3.8.1 Transformador de Corriente ............................................................................ 217 3.8.1.1 Transformadores Utilizados en la Parte de 15 kV ....................................... 217 3.8.1.2 Transformadores Utilizados en la Parte de 3 kV ......................................... 220 3.8.2 Transformadores de Tensión ........................................................................... 223 3.8.2.1 Transformadores Utilizados en la Parte de 15 kV ....................................... 223 3.8.2.2 Transformadores Utilizados en la Parte de 3 kV ......................................... 226 3.9 Relés Electrónicos de Protección ........................................................................... 229 3.9.1 Relés Electrónicos de Intensidad..................................................................... 230 3.9.1.1 Protección contra Sobreintensidades de la Interconexión ........................... 231 3.9.1.2 Protección contra Sobreintensidades del Generador ................................... 232 3.9.1.3 Protección contra Sobreintensidades del Condesador Reactivo .................. 233 3.9.2 Relés Electrónicos de Tensión ........................................................................ 233 3.9.2.1 Protección contra Faltas Polifásicas ............................................................ 233 3.9.2.2 Protección de Máxima Tensión a la Interconexión ..................................... 234 3.9.2.3 Protección de Máxima Tensión al Condensador Reactivo .......................... 234 3.9.2.4 Protección de Mínima Tensión para Barras de Corriente Alterna............... 235 3.9.2.5 Protección de Mínima Tensión para Barras de Corriente Continua ............ 236 3.9.3 3.10 Relé de Potencia Inversa ................................................................................. 236 Conductores ............................................................................................................ 238 3.10.1 Tensiones de Aislamiento ............................................................................... 238 182 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 3.10.2 Secciones ......................................................................................................... 238 3.10.2.1 Conductores en la Parte de 15 kV ............................................................ 238 3.10.2.2 Conductores en la Parte de 3 kV .............................................................. 239 3.10.3 3.11 Memoria de cálculo Conexión Barras Rígidas ................................................................................. 240 3.10.3.1 Esfuerzos electrodinámicos desarrollados por cortocircuitos .................. 240 3.10.3.2 Esfuerzos térmicos desarrollados por cortocircuitos ............................... 241 Cables a Transformadores de Medida .................................................................... 243 3.11.1 Transformadores de Intensidades .................................................................... 243 3.11.2 Transformadores de Tensión ........................................................................... 243 3.12 3.11.2.1 Transformadores de Tensión de 15 VA y Clase 1 ................................... 243 3.11.2.2 Transformadores de Tensión de 25 VA y Clase 1 ................................... 244 3.11.2.3 Transformador de Tensión de 50 VA y Clase 0,5 (para facturación) ...... 245 Características de la Aparamenta ........................................................................... 246 3.12.1 Autoválvulas.................................................................................................... 246 3.12.1.1 3.12.2 Seccionadores .................................................................................................. 247 3.12.2.1 Seccionadores Utilizados en la Parte de 15 kV ....................................... 247 3.12.2.2 Seccionadores Utilizados en la Parte de 3 Kv ......................................... 248 3.12.2.3 Seccionador de Carga Utilizado en la parte de 15 kV para SS.AA. ........ 249 3.12.3 Interruptores de Acoplamiento ........................................................................ 250 3.12.3.1 Interruptor de Acoplamiento entre Transformador y la Línea Exterior ... 250 3.12.3.2 Interruptor de Acoplamiento entre Condensador y Generador ................ 251 3.12.3.3 Interruptor de Acoplamiento entre Transformador de 50 kV y SS.AA. .. 252 3.12.4 3.13 Características de la Autoválvula Adoptada ............................................ 246 Fusibles............................................................................................................ 252 Baterías de Corriente Continua............................................................................... 254 3.13.1 Principales Fallos en las Baterías de Corriente Continua ............................... 254 3.13.2 Pruebas de Mantenimiento en Baterías de Corriente Continua: ..................... 254 3.13.2.1 Prueba de la Impedancia .......................................................................... 254 3.13.2.2 Prueba de Descarga: ................................................................................. 254 3.13.3 Voltaje y Tipo de Corrientes de una Batería: .................................................. 255 3.13.4 Efectos de la Temperatura: .............................................................................. 255 3.13.5 Cuestiones a Tener en Cuanta Sobre las Baterías de Corriente Continua: ..... 256 3.13.6 Características de las Baterías de Corriente Continua: ................................... 256 183 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 3.14 Memoria de cálculo Cálculo de Consumos de 24 Vcc ............................................................................ 258 3.14.1 Instalación Minicentral Hidroeléctrica ............................................................ 258 3.14.2 Sistema de Riego de Guiamets ........................................................................ 259 3.14.3 Consumo Total ................................................................................................ 259 3.15 Puesta a Tierra ........................................................................................................ 261 3.15.1 Condiciones Generales .................................................................................... 261 3.15.2 Sección de los Conductores ............................................................................ 261 3.15.3 Electrodo de Tierra .......................................................................................... 262 3.15.3.1 3.15.4 Valores Máximos de Tensión de Paso y Contacto Admisibles ............... 263 Malla Equipotencial ........................................................................................ 263 184 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.1 Datos Principales 3.1.1 Caudal Nominal Como se ha comentado en el apartado 2.10 de la memoria descriptiva, en nuestra instalación se turbinará un caudal máximo de 1,6 m3/s, ya que es la máxima concesión que actualmente tiene la Comunidad de regantes del bajo Priorato, destinados para el riego por la Generalitat, siendo éste regulado por el mismo Grupo de la minicentral. Además, las turbinas consiguen rendimientos muy altos incluso con caudales inferiores. Caudal a instalar: 1,6 m3/s. 3.1.2 Salto Bruto El salto Bruto (H ) es la diferencia de altura topográfica entre el nivel superior (N ) y el nivel inferior (N ). = − [1] N = 184,87 m.s.n.m. Aunque la cota de coronación de la presa es de 185,87 m.s.n.m., en la cota 184,87 m.s.n.m. se encuentra el aliviadero. N = 161 m.s.n.m. Por lo que H = 23,87 m. 3.1.3 Salto Neto El salto Neto (H) es la altura que está a disposición de la turbina. Se obtiene de la diferencia de H y las pérdidas que se originan a lo largo del recorrido. = − ( + ) [2] Siendo: H : pérdidas previas a la turbina [m]. H : pérdidas interiores de la turbina [m]. Como pérdidas previas a la turbina podemos considerar: las pérdidas de carga debido: a la rejilla, a la tubería forzada, a la entrada de las válvulas de admisión por estrechamiento brusco y las mismas válvulas de admisión por su constitución. Las pérdidas internas de la turbina están incluidas dentro del rendimiento cedido por el fabricante de la turbina adoptada. Por lo que en este apartado las despreciaremos. • Pérdidas de carga de la rejilla " # ℎ = · ! · Siendo: $% ()* + 2' [3] t: el espesor de la barra igual a 0,015 m b: la separación entre barras igual a 0,030 m g: aceleración originada por la gravedad [9,81 m/s2] k . = 2,4. Según podemos comprobar en la Figura 11 del apartado 2.12.1.1. de la memoria descriptiva. 185 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo θ el ángulo de la rejilla igual a 75º. Como puede observarse en la Figura 21 del apartado 2.12.3.3. de la memoria descriptiva. V: velocidad del agua en la rejilla igual a 1,26 m/s. Para calcular la velocidad del agua a la rejilla, primero determinaremos el diámetro de la entrada de agua. Debido a que se trata de una boca rectangular (como se puede observar en la Figura 1), primero calcularemos su radio hidráulico. 0.5 0 1 4.40 Figura 1.Detalle de la entrada de agua de la toma de riego. Para el cálculo del radio hidráulico se tendrá en cuenta que en la instalación de Guiamets solamente se utilizará la primera de las dos entradas de agua para la generación de electricidad. Por lo tanto: 01 = 2,2 · 3 2(2,2 + 3) [4] Donde Rh=0,635 m. Por lo que el diámetro será igual a 1,27 m. A continuación, para saber la velocidad del agua en la rejilla sustituimos en la siguiente fórmula: 4 6% 5 4 La velocidad del agua a la rejilla es igual a 1,26 m/s. $= Siendo: Q: caudal de 1,6 m3/s D: diámetro de 1,27 m Por lo que h = 0,0744 m. 186 [5] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • Memoria de cálculo Pérdidas de carga en la tubería forzada Para los detalles sobre el tipo de tubería forzada adoptada, ver el apartado 2.12.3.3 de la memoria descriptiva. ℎ9 = : L= 15 m ; $% · 6 2' [6] D= 1 m V= 2,037 m/s f : Factor de fricción de Darcy g: aceleración originada por la gravedad [9,81 m/s2] Para encontrar el factor de Darcy o coeficiente de rozamiento, primero calculamos el número de Reynolds: 0)< = Siendo: $·6 = [7] v: viscosidad cinemática del fluido (v del agua a 20º = 1,003·10-6 m2/s). D: diámetro de la tubería igual a 1 m V: velocidad del fluido. V = Por lo que, ReD=2,03·10-6. @ A BC D = 2,037 m/s A continuación, calculamos la rugosidad relativa: /6 [8] Siendo: k: el valor de rugosidad absoluta del acero laminado con incrustaciones igual a 3, tal y como se ha comentado en el apartado 2.12.3.3. de la memoria descriptiva (ver Tabla 9, Valores de rugosidad absoluta k del apartado 2.12.3.2.1. de la memoria descriptiva). D: Diámetro de la tubería de 1 m Por lo que el valor de la rugosidad relativa es k/D= 0,003. Finalmente, con los valores anteriormente calculados (el número de Reynolds y la rugosidad absoluta), buscamos en el diagrama de Moody (ver Figura 18 de la memoria descriptiva) el factor de fricción de Darcy o coeficiente de rozamiento y observamos que f es igual a 0,027. Por lo que, sustituyendo en la fórmula anterior de las pérdidas de carga en la tubería forzada deducimos que: • hF =0,0856 m. Pérdidas de carga debido a la válvula de admisión Para el cálculo de las pérdidas de carga en la válvula de admisión, se tendrá en cuenta las dos válvulas compuerta de tipo Bureau que nos encontramos a lo largo del 187 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo circuito hidráulico de la instalación. Ver Figura 4 del apartado 2.9 de la memoria descriptiva. Donde: $% ℎG = H 2' [9] K= 0,19 para las válvulas compuerta. Coeficiente que depende del tipo de válvula (ver tabla 8 del apartado 2.12.2.4. de la memoria descriptiva). V: velocidad del fluido atravesando la válvula, valor calculado en el apartado anterior de la presente memoria de cálculo [m/s] g: aceleración originada por la gravedad [9,81 m/s2] Por lo que la hI =0,040 m (pérdidas por cada válvula). Lo que hace un total hI. =0,0803 m. • Pérdidas de carga debido a estrechamiento brusco Debido a que la diferencia de diámetros es mayor de 0,76 (d/D>0,76), las pérdidas coinciden prácticamente con el ensanchamiento (ver Figura 17 del apartado 2.13.3.2.1. de la memoria descriptiva), entonces puede utilizarse la siguiente ecuación: HJ = K1 − M% N 6% [10] Donde: d: diámetro de la tubería de menor diámetro en metros. Siendo éste 0,8 m D: diámetro de la tubería de mayor diámetro en metros. Siendo éste 1 m Por lo que K P = 0,36 m. Como en el caso anterior, este valor se multiplica por 2 (debido a la existencia de dos válvulas compuerta), lo que hace un total de K P. =0,72 m. Volviendo a la fórmula del salto neto: = − [11] Siendo: H = 23,87 m H = 0,0744 + 0,0856 + 0,0803 + 0,72= 0,9603 m Por lo que H= 23 m. 3.1.4 Potencia Teórica La potencia teórica viene expresada por: Siendo: QR = S · ' · 4 · [12] ρ: la densidad del fluido. En el caso del agua: ρ =1000 kg/m3 g: aceleración originada por la gravedad [9,81 m/s2] Q: caudal de 1,6 m3/s siendo el máximo permitido por concesión de la Generalitat. 188 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo H: salto neto de 23 m (calculado en el apartado 3.1.3.) Por lo que la PT=361 kW. 3.2 Magnitudes para la Elección de la Turbina 3.2.1 Potencia Útil al Eje de la Turbina A continuación, calculamos la Potencia útil al eje de la turbina ( PUT). Se supone un rendimiento que oscila entre el 85% y el 95%, según se observa en las curvas de rendimiento del apartado 2.12.4.2 memoria descriptiva. Dentro del rendimiento cedido por el fabricante se incluyen las pérdidas internas de la turbina. 𝑃𝑈𝑇 = 𝑃𝑇 · 𝜂 [13] Se supone un η= 90% ya que en la actualidad las turbinas generalmente lo superan. Por lo que la PUT = 325 kW o lo que es lo mismo 441,6 CV. 3.2.2 Velocidad Específica La velocidad específica se define como el número de vueltas por minuto que debería de dar una turbina de un tipo determinado, con un caudal Q tal que genere 1 kW de potencia, bajo un salto de 1 metro con un rendimiento máximo. Todas las turbinas con idénticas proporciones geométricas, aunque de diferente tamaño, tendrán una misma velocidad específica. Si el modelo se ha afinado para que el rendimiento hidráulico sea óptimo, todas las turbinas con la misma velocidad específica, tendrán también un rendimiento óptimo. Esta magnitud permite fijar criterios para la elección de la turbina, así como poderla clasificar de una manera precisa: 𝑛𝑆 = 𝑛√𝑃𝑈𝑇 4 𝐻 √𝐻 [14] Siendo: n : velocidad de la turbina en min−1, PUT: potencia útil al eje de la turbina en CV, H: salto neto en m. De los parámetros anteriores, la velocidad de la turbina (n) es el único que se desconoce. Las turbinas hidráulicas trabajan a velocidades relativamente bajas, oscilando entre 75 y 800 min−1. La velocidad de giro (n) se deduce de la siguiente fórmula: 𝑛= 60𝑓 𝑝 Siendo: p: número de par de polos. 189 [15] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo La Tabla 1 muestra la velocidad de rotación del campo giratorio o velocidad de sincronización de los generadores, correspondiente a las frecuencias industriales de 50 Hz y 60 Hz en base al número de polos. Tabla 1. Velocidades de sincronismo de los generadores. Se ha escogido una velocidad de giro n =750 min−1, Por lo que nS = 312,91 min−1. 3.2.3 Posibilidades en la Elección de la Turbina Conocidos el valor de nS = 312,91 min−1, a continuación se detalla las diferentes posibilidades en la elección de la turbina que mejor se adapte a nuestras condiciones, teniendo en cuenta un salto neto de 23 m, un caudal de 1, 6 m3 /s y una potencia útil al eje de la turbina de 441,6 CV. La Figura 2. muestra los tipos de turbina en función del caudal y el salto neto. Figura 2. Tipos de Turbinas en relación al salto, caudal y potencia. Según nuestro caudal y el salto hidráulico que disponemos en la instalación, a la hora de la elección del tipo de turbina, teniendo en cuenta la Figura 2, nos encontraríamos entre las de tipo Francis y las Axiales. 190 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Seguidamente, observamos la siguiente tabla que muestra la relación entre los tipos de turbina según su velocidad (n ) y salto neto. En ella se puede observar que según las condiciones, anteriormente estudiadas, para nuestra instalación de Guiamets la turbina que mejor se adapta es la de tipo Francis. Velocidad específica (* ) Tipo de Turbina Metros hasta 18 Pelton de una tobera Hasta 800 de 18 a 25 Pelton de una tobera de 800 a 400 de 26 a 35 Pelton de una tobera de 400 a 100 de 26 a 35 Pelton de dos toberas de 800 a 400 de 36 a 50 Pelton de dos toberas de 400 a 100 de 51 a 72 Pelton de cuatro toberas de 400 a 100 de 55 a 70 Francis muy lenta de 400 a 200 de 70 a 120 Francis lenta de 200 a 100 de 120 a 200 Francis media de 100 a 50 de 200 a 300 Francis rápida de 50 a 25 de 300 a 450 Francis ultrarrápida de 25 a 15 de 400 a 500 Hélice ultrarrápida hasta 15 de 270 a 500 Kaplan lenta de 50 a 15 de 500 a 800 Kaplan rápida de 15 a 5 de 800 a 1100 Kaplan ultrarrápida menos de 5 Tabla 2. Tipos de turbina en relación al salto y velocidad específica. La turbina Pelton se adapta bien a pequeños caudales y grandes alturas (H=100÷1800 m: por ejemplo, la de la Central de Resisseck, Austria, es de 1765 m), la potencia en la misma se consigue más por la altura que por el caudal. Su velocidad específica n resulta baja: n =10÷30 con un solo inyector y hasta 72 de cuatro inyectores. Las turbinas Francis siguen en utilización a las Pelton, adaptándose bien a una gran diversidad de alturas de salto (H=30÷550 m) y de caudales, razón por la cual es la más instalada. A medida que evoluciona a menores alturas y mayores caudales, el rodete modifica su geometría desde flujo casi axial con secciones de entrada muy grande. Sus velocidades específicas están más frecuentes entre n =75÷400, aunque pueden forzarse hasta n =50÷450. Las turbinas Hélice son una prolongación de las Francis, en ellas el flujo a su paso por el rodete es ya totalmente axial. Las turbinas Kaplan son iguales a las Hélice, sólo que en ésta los álabes del rodete son fijos y en cambio en las Kaplan cambian automáticamente de posición, buscando siempre el agua entre tangentes a los mismos sea cual fuere la carga demandada a la Central. Las turbinas hélice y Kaplan adaptan a grandes caudales y pequeñas alturas: H= 4÷90 m y n =300÷900 m. 191 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.2.4 Turbina Adoptada En los resultados anteriores se observa que la turbina que mejor se adapta a nuestro diseño hidráulico es la turbina Francis. El rendimiento de las turbinas Francis en condiciones óptimas es superior al 90%, e incluso permiten variaciones de caudal entre el 40% y el 105% y en saltos entre 60% y el 125% del nominal. Este tipo de turbina es la más utilizada porque se adapta muy bien a todo tipo de saltos y caudales. Además, tienen un coste mucho menor que las turbinas Kaplan. Así que la turbina adoptada es una turbina Francis de la casa Saltos del Pirineo de eje horizontal. 3.3 Multiplicador de velocidad 3.3.1 Datos Iniciales a) Máquina motriz: La máquina motriz es una turbina hidráulica de tipo Francis y tiene los siguientes valores: • • • • • Potencia nominal: 325 kW Velocidad: 750 min` Funcionamiento: Carga uniforme Duración del servicio*: 16h/día Tº ambiente: 25ºC * 16h/día durante la Campaña de Riego o lo que es lo mismo 3136 h/año. b) Máquina accionada: • • • La máquina accionada es un generador asíncrono y tiene los siguientes valores: Potencia absorbida: 325 kW Velocidad: 1524 ef*` 3.3.2 Tipo de Reductor Para determinar el tipo de reductor, primero tenemos que calcular la relación de transmisión nominal. *` f= [16] *% Siendo: *` =1524 ef*` *% =750 ef*` Por lo que i=2,032 Se escoge como índice de multiplicación nominal más próximo: ig =2. Con este valor de relación de transmisión nominal ya se puede deducir el tipo de reductor, el cual corresponde al de 1ª etapa, según la empresa ANEM Transmissions. 192 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.3.3 Características del Multiplicador de velocidad • • • Potencia útil: 322 kW Velocidad del eje lento: 750 ef*` Velocidad del eje rápido: 1500 ef*` • Relaciones de transformación: 2 • Rendimiento: 99% • Cajas de hierro fundido • Lubricación por barboteo • Refrigeración mediante serpentín integrado • Engranajes cementados y rectificados calidad 6 según ISO-1328 • Rodamientos de altas prestaciones • Ejes paralelos y horizontales • Clasificación del funcionamiento: Carga uniforme • Duración del servicio: 16h/día • Fabricante: ANEM Transmissions 3.4 Generador 3.4.1 Potencia Nominal (PN) Primero debemos de conocer la potencia (mecánica) útil disponible al eje del generador (PWh ). Dicha potencia es la que cede el multiplicador de velocidad. Siendo: QXi = QXR· Yi [17] PWV: la potencia útil al eje de la turbina. ηh : rendimiento del multiplicador de velocidad del 99%. Por lo que, la PWh = 321,75 kW Al valor de la PWh se le aplica un 10%, recomendado por el fabricante, el cual proporcionando un margen de seguridad y un incremento en la vida operacional del conjunto de la transmisión. Qj = QXi· : [18] Siendo: f : factor recomendado por el fabricante del 10%, el cual proporciona un margen de seguridad. Pl : potencia que se tiene que tener como referencia a la hora de escoger la máquina asíncrona. Se deberá de escoger el valor que esté justo por encima. Pl =354 kW. 193 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Por lo que para la instalación de la minicentral se adoptará un Generador asíncrono de 400 kW de potencian nominal. La potencia en bornas del generador es: Qm = QXi· Ym [19] Siendo: PWh : potencia mecánica útil disponible al eje del generador carga. ηn : rendimiento del generador. Dato facilitado por el fabricante: 96,4% en plena Por lo que Pn = 309 kW. 3.4.2 Tensión Nominal La generación de potencia se producirá a 3000 V. Se adopta una tensión de línea en bornas del generador asíncrono de 3000 V. 3.4.3 Velocidad de Sincronismo ns La velocidad del eje del alternador que se ha adoptado es de 1500 min` reduciendo así el volumen del generador, su peso y sobretodo su precio. Normalmente, la salida nominal se consigue con poco deslizamiento. Además es una velocidad estándar por lo que la gama de modelos, a escoger, será mayor. no =1500 min` Una vez decidido la velocidad, podemos deducir el número de pares de polos a partir de la fórmula siguiente: *p = Siendo: 60 · : c [20] f : la frecuencia impuesta por la red (Europa 50 Hz). p: pares de polos Por lo que nuestro generador contará con 2 pares de polos, lo que es lo mismo 4 polos. 3.4.4 Velocidad Nominal Nn La velocidad nominal es la velocidad por la cual se obtendrá la potencia en bornas del generador, es decir, la velocidad a partir de que nuestra máquina asíncrona empiece a trabajar como generador. Está comprendida entre un 0,5 y un 2% de la velocidad de sincronismo. Normalmente acostumbra a ser 1524 min`. 3.4.5 Generador Adoptado Para la instalación de la minicentral hidroeléctrica en el embalse de Guiamets se ha adoptado por un generador asíncrono de la casa ABB. Ver el apartado 2.12.6.3. de la memoria descriptiva. Código del tipo de motor: HXR 400LC4 194 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Fabricante: ABB 3.4.5.1 Características del Generador Adoptado • Tensión nominal: 3000 V ±5 % • Potencia nominal: 400 kW • Factor de potencia: 0,85 • Intensidad nominal: 91 A • Frecuencia: 50 Hz • Nº polos: 4 (2 pares) Todos los datos del motor están sujetos a las tolerancias según la norma IEC. Para consultar las características técnicas de la máquina adoptada ver el apartado 2.12.6.3.1. de la memoria descriptiva. 195 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.5 Subestación Transformadora 3.5.1 Tensiones Nominales Normalizadas Como se ha podido observar en el apartado 2.12.8.1 de la memoria descriptiva, las tensiones nominales (Un) de la presente instalación son de 3 y 15 kV por lo que las tensiones más elevadas de la Red (US) serán de 3,6 y 17,5 kV respectivamente, tal y como se pueden observar en la Instrucción Técnica Complementaria ITC-LAT 06 Líneas subterráneas con cables aislados, ya que ésta será de aplicación a todas las líneas eléctricas subterráneas y a cualquier tipo de instalación distinta de las aéreas, como por ejemplo en galerías, en bandejas en el interior de edificio, etc. Los cables serán aislados de tensión asignada superior a 1kV, y el régimen de funcionamiento de las líneas se preverá para corriente alterna trifásica de 50 Hz de frecuencia. 3.5.2 Transformador de Potencia Conocidos los valores de línea, seguidamente pasaremos a calcular el transformador que mejor se asemeja a las condiciones de nuestro diseño. Siendo: rj = √3 · st · ut [21] Sl : potencia aparente nominal [kVA] Ug =3000 V, tensión nominal en el lado de BT Ig = 91 A, intensidad nominal en el lado de BT Donde: Sl = 472,85 kVA. Por lo que se optará por escoger un transformador de 500 kVA. 3.5.2.1 Características del Transformador de Potencia Adoptado Para conocer las característica del transformador de potencia principal de la instalación adoptado ver el apartado 2.12.8.2.1. de la memoria descriptiva. A continuación mostramos las características principales • • • • • • • • • • Fabricante. ABB Potencia nominal: 500 kVA Fases: 3 Frecuencia: 50 Hz Tensión primaria: 3000 V Rendimiento: 98,82% Tensión secundaria: 15000 V Grupo de conexión: Dyn11 Nivel de aislamiento: LI 125- AC 50/LI 20- AC 1 Tipo de refrigeración: ONAN 3.5.3 Transformador de SS.AA. 3.5.3.1 Características del Transformador de SS.AA. Adoptado Para conocer las características del transformador adoptado para Servicios Auxiliares consultar el aparatado 2.12.8.3.1. de la memoria descriptiva. 196 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.6 Intensidades de Cortocircuitos El objetivo del presente apartado es encontrar los valores de las corrientes de cortocircuito para la regulación de los relés de protección, de la resistencia térmica de los cables teniendo en cuenta las sobreintensidades, el poder de corte y la actuación de los interruptores automáticos a instalar. En la presente instalación de Guiamets no hay conexiones excesivamente largas, por lo que se considerará tan solo los valores de reactancia de los diferentes elementos del sistema. Todas las impedancias se calcularán en función a la tensión de la falta y los valores de las reactancias tanto en % como en ohmios se darán siempre teniendo en cuenta la potencia aparente nominal del elemento en consideración. Figura 3. Representación de las Faltas por cortocircuito 3.6.1 Cortocircuito trifásico equilibrado en la parte de 15 kV (F1) Para el cálculo de las intensidades de cortocircuito se tendrá en cuenta la potencia de cortocircuito para la corriente alterna inicial simétrica (o subtransitoria) de la Red (S"l@ ). Esta potencia vendrá especificada en MVA por la compañía suministradora Endesa Distribución. Como en nuestro caso, al tratarse de una Red de 15 kV, la compañía Endesa distribución nos confirma una S"l@ de 300 MVA. 197 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.6.1.1 Cálculo de Impedancias Impedancia de la Red: z " { sj{ % =|· r"j{ [22] Siendo: sl@ = 15 kV S"l@ : dato suministrado por la compañía Endesa. Para una red de 15 kV resulta ser 300 MVA. c: factor que tiene en cuenta la diferencia existente entre la fuerza electromotriz inicial y la tensión de servicio de la red al punto de cortocircuito. Siendo para redes trifásicas con tensiones nominales mayores a 1 kV este factor igual a 1,1. Por lo que Z " @ = 0,825 Ω. Una vez obtenido el valor de la impedancia de la Red podemos calcular el valor de la resistencia (0 " { ) y de la reactancia de la Red (~ " { ), mediante las siguientes ecuaciones: ~ " { = 0,995 · z " { = j0,821 Ω 0 " { = 0,1 · ~ " { = 0,0821 Ω [23] [24] Impedancia de la línea: a) Nos encontramos con una línea subterránea de 40 metros desde la cabina 11 hasta el primer resorte de la línea donde se encuentran las autoválvulas. La ecuación para el cálculo de la impedancia de la línea es la siguiente: z ` = 0 ` + ~ ` [25] Siendo: R ` : valor de la resistencia de la línea [Ω] X ` : valor de la reactancia de la línea [Ω] Donde: Según datos del fabricante, los valores de la resistencia y de la reactancia [Ω/km] de los cables utilizados en el lado de 15 kV, hasta las autoválvulas, son los siguientes: R ` = 0,206 Ω /km X ` = j0,115 Ω/km sería: Por lo que el valor de la resistencia (R ` ) y de la reactancia (X ` ) de la Línea 0 ` = ` · 0`=0,00824 Ω ~ ` = ` · ~`=j0,0046 Ω Siendo: l ` : longitud de la línea [km] siendo ésta de 40 m subterránea Por lo que la impedancia de la línea sería Z ` = 9,437·10-3 Ω. 198 [26] [27] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo b) Nos encontramos con una línea aérea de 100 metros entre el primer resorte de la línea, donde se encuentran las autoválvulas, y la Red exterior (quedando ésta fuera del alcance del presente proyecto). z ` = 0 ` + ~ ` [28] Siendo: R ` : valor de la resistencia de la línea [Ω] X ` : valor de la reactancia de la línea [Ω] Según datos del fabricante, los valores de la resistencia y de la reactancia [Ω/km] de los cables utilizados para la línea aérea de 100 m son los siguientes: R ` = 0,007 Ω/km X ` = j0,15 Ω/km sería: Por lo que el valor de la resistencia (R ` ) y de la reactancia (X ` ) de toda la línea 0 ` = ` · 0`= 0,0007 Ω ~ ` = ` · ~`= j0,015 Ω [29] [30] Siendo: l ` : longitud de la línea [km] siendo ésta de 100 m aérea Por lo que la impedancia de la línea sería Z ` = 15·10-3 Ω Impedancia del transformador: z R = Siendo: sj sjR % · 100 rjR [31] UlV: tensión del transformador en el lado de 15 kV Ul : tensión de cortocircuito del transformador. Dato suministrado por el fabricante. En nuestro caso es de 4%. SlV= 0,5 MVA Por lo que Z V= 18 Ω Por otra parte la resistencia del transformador sería: 0′ R = Siendo: Qj 3 · u % jR [32] Pl : pérdidas en vacío 100% . Dato facilitado por el fabricante. En nuestro caso es de 820 W IlV = 91 A, intensidad en el lado de BT Por lo que los valores de la resistencia (RT) y de la reactancia (XT) del transformador serían los siguientes: 199 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo R′V =3,30-2 Ω. X V = j17,99 Ω Donde: X V = [Z V − R′V = j17,99 Ω Impedancia del generador asíncrono: La ecuación de la impedancia del generador asíncrono considerando la transformación al lado de la Falta 1 (ver Figura 3 de la presente memoria de cálculo) sería la siguiente: z′i = Siendo: 1 sji % s%R % · ! ui /uji rji s`R [33] UNM: tensión en el lado de BT de 3 kV SNM: potencia aparente del generador asíncrono de 0,470 MVA Ih /Ilh : relación de corriente de arranque del generador asíncrono, dato facilitado por el fabricante. En nuestro caso es 5 U2T: tensión del transformador en el lado de 15 kV U1T: tensión del transformador en el lado de 3 kV Por lo que Z h = 95,74 Ω. Para una máquina asíncrona de alta tensión con una relación potencia/pares de polos inferior a 1MW se cumplen las relaciones siguientes: 0i = 0,15 ~i 0,989 · zi = ~i [34] [35] Por lo que los valores de la resistencia (RM) y de la reactancia (XM) del generador asíncrono serían los siguientes: RM= 14,20 Ω XM= j94,69 Ω 200 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo A continuación, el circuito equivalente de las impedancias quedaría de la siguiente manera: XT RT XQ RQ XM RM X RL I”K1 I”K2 I”K cUN X1=XT+XM= j17,99 + j94,69 = j112,68 Ω √3 R1=RT+RM= 3,30-2 + 14,20 = 14,23 Ω Zk1= (14,23 + j112,68) = 113,58 Ω X2=XQ+XL= j0,821+ j(0,0046 + 0,015)= j0,841 Ω R2=RQ+RL= 0,0821+ (0,00824 + 0,0007)= 0,091 Ω Zk2= (0,091 + j0,841) = 0,846 Ω 3.6.1.2 Cálculo de Corrientes de Cortocircuito a) Grupo: Maquina asíncrona + Transformador Corriente inicial de cortocircuito: u " ` = | · sj √3 · z` [36] I" `: Es la corriente alterna inicial o subtransitorial de cortocircuito. Es el valor eficaz de corriente alterna de cortocircuito en el instante de producirse. Siendo: c= 1,1. Factor para redes trifásicas con tensiones nominales mayores a 1 kV tal y como se ha comentado en el apartado anterior. UN: tensión nominal en el lado de la Falta 1 de 15 kV ZK1: valor de impedancia calculado en el apartado anterior de la presente memoria. Por lo que I" `=8,39-2 kA Potencia subtransitoria de cortocircuito trifásico: Por lo que S " ` =2,1 r " ` = √3 · u " ` · sj MVA 201 [37] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Corriente máxima asimétrica de cortocircuito: u` = · √2 · u " ` [38] I` : Impulso máximo instantáneo de la corriente después de producirse el cortocircuito. Se expresa como un valor de cresta. Su cálculo se considera para el instante que da lugar al valor máximo posible de este corriente de cortocircuito. Es el máximo corriente de cresta asimétrica, resulta interesante el estudio de este corriente desde el punto de vista de la resistencia mecánica y térmica de los aparatos. Siendo: k: factor, teniendo en cuenta las bases de cálculos VDE0102, que depende de la relación resistencia/reactancia (R/X). Se tiene en cuenta la disminución de la componente unidireccional a lo largo del tiempo. Su valor se deduce de la siguiente figura: Figura 4. Factor k. Relación R/X. El valor de la relación R/X= 0,13. Por lo tanto según se deduce en la Figura 4 debemos de adoptar un valor de k de 1,6. Por lo que I` = 0,19 kA Corriente simétrica de corte/ruptura: u` = μ · · u " ` [39] I` : En la apertura de un interruptor en caso de cortocircuito es el valor eficaz de la corriente alterna de cortocircuito que circulo por el interruptor en el instante de la primera separación de los contactos. Siendo: μ: Es el factor que, según bases de cálculos VDE 0102, depende de la relación I" ` /Il . Éste lo deduciremos en la Figura 6 a partir del valor obtenido en la siguiente ecuación. μ= u " ` 0,0839 = = 4,61 uj 0,0182 [40] Donde: Teniendo en cuenta la Figura 3, la cual representa el esquema de las distintas Faltas en la instalación, la Intensidad nominal (IN) sería la siguiente: 202 Instalación de una minicentral hidroeléctrica idroeléctrica en Guiamets Guiamet Memoria de cálculo rji [41] Por lo que Il =0,0182 kA uj s`R ! √3 sj s%R Por lo tanto, según se deduce en la siguiente Figura, para un retardo mínimo de desconexión de 0,1 seg (para para los interruptores utilizados), utilizados , se debería de adoptar un valor de µ = 0,8. Figura 5. Factor µ. q: Es el factor que,, según s bases de cálculos VDE 0102, depende de la relación potencia del motor/pares de polos. Éste lo deduciremos deduciremos de la siguiente Figura: Figura 6. Factor q. Relación potencia motor/par de polos. El valor de la relación ión potencia y par de polos de la máquina asíncrona es igual a 0,2 por lo que si miramos en la Figura 6,, para un retardo mínimo de desconexión de 0,1 seg para los interruptores utilizados, el valor de q será igual a 0,39. Por lo tanto sustituyendo en la ecuación 39: I` μ q I" ` =0,8· 0,8·0,39·8,39-2 = 0,026 kA 203 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Capacidad de ruptura: Memoria de cálculo r` √3 · sj · u` [42] Por lo que S` =0,86 MVA Corriente permanente de cortocircuito: La evolución de la corriente de cortocircuito de una máquina asíncrona es amortecida des de un valor inicial I" ` hasta anularse en 2 o 3 periodos, siempre que se cumpla la condición siguiente: I" `>>I` Por lo tanto en el presente caso I` = 0 b) Grupo: Red + Línea Corriente inicial de cortocircuito: u " % = Por lo que I" %=11,26 kA | · sj √3 · z% [43] Potencia subtransitoria de cortocircuito trifásico: r " % = √3 · u " % · sj [44] Por lo que S " % = 292,5 MVA Corriente máxima asimétrica de cortocircuito: u% = · √2 · u " % [45] Siendo: k: Es el facto que, según bases de cálculos VDE0102, depende de la relación R/X. Se tiene en cuenta la disminución de la componente unidireccional a lo largo del tiempo. Su valor se deduce de la Figura 5. El valor de la relación R2/X2 = 0,11. Por lo tanto, según la Figura 4, debemos de escoger un valor de k=1,75. Por lo que I% = 27,87 kA Corriente simétrica de corte/ruptura: En el presente caso resulta: u% = u " % [46] r% = √3 · sj · u% [47] Por lo tanto I% =I" %=11,26 kA Capacidad de ruptura: Por lo que S% = 292,54 MVA Corriente permanente de cortocircuito: En el presente caso resulta: Por lo tanto I% =I" % =11,26 Ka u% = u " % 204 [48] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo c) Resultados finales Corriente inicial de cortocircuito: I" = I" ` + I" % = 8,39-2 + 11,26 = 11,34 kA Potencia subtransitoria de cortocircuito trifásico: S " = √3 · I" · Ul = 294,62 MVA Corriente máxima asimétrica de cortocircuito: I = I` + I% = 0,19 + 27,87=28,06 kA Corriente simétrica de corte/ruptura: I = I` + I% =0,026 + 11,26=11,29 kA Corriente permanente de cortocircuito: I = I` + I% = 0+11,26= 11,26 kA 3.6.2 Cortocircuito Trifásico Equilibrado en la Parte de 3 kV (F2) 3.6.2.1 Cálculos de Impedancias Impedancia de la Red: La ecuación de la Red considerando la transformación al lado de la Falta 2 sería la siguiente (ver Figura 3 de la presente memoria de cálculo): z " { sj{ % s`R % =|· ! r"j{ s%R [49] Siendo: Ul@ : tensión de la Red de 15 kV S"l@ : dato suministrado por la compañía Endesa. Para una Red de 15 kV resulta ser 300 MVA c= 1,1. Factor para redes trifásicas con tensiones nominales mayores a 1 kV tal y como se ha comentado en el apartado 3.6.1.1. U2T: tensión del transformador en el lado de 15 kV U1T: tensión del transformador en el lado de 3 kV Por lo que Z " @ = 0,033 Ω Siendo: X " @ = j0,995 · Z " @ = j0,0328 Ω R" @ = 0,1 · X " @ = 0,00328 Ω Impedancia de la línea: a) Nos encontramos con una línea subterránea de 40 metros desde la cabina 11 hasta el primer resorte de la línea donde se encuentran las autoválvulas. La ecuación para el cálculo de la impedancia de la línea es la siguiente: z ` = 0 ` + ~ ` 205 [50] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Siendo: R ` : valor de la resistencia de la línea [Ω] X ` : valor de la reactancia de la línea [Ω] Donde: Según datos del fabricante, los valores de la resistencia y de la reactancia [Ω/km] de los cables utilizados en el lado de 15 kV, hasta las autoválvulas, son los siguientes: R ` = 0,206 Ω/km X ` = j0,115 Ω/km Por lo que los valores de la resistencia (R ` ) y de la reactancia (X ` ) de la línea, considerando la transformación al lado de la Falta 2 (ver Figura 3 de la presente memoria de cálculo), serían los siguientes: X % 0 ` ` 0` X = 0,00033 Ω C X % ~ ` ` ~` X = j0,000184 Ω C [51] [52] Siendo: l ` : longitud de la línea [km] siendo ésta de 40 m subterránea Por lo que la impedancia de la línea sería Z ` = 3,78-4 Ω. b) Nos encontramos con una línea aérea de 100 metros entre el primer resorte de la línea, donde se encuentran las autoválvulas, y la Red exterior (quedando ésta fuera del alcance del presente proyecto). Siendo: z ` 0 ` + ~ ` [53] R ` : valor de la resistencia de la línea [Ω] X ` : valor de la reactancia de la línea [Ω] Según datos del fabricante, los valores de la resistencia y de la reactancia [Ω/km] de los cables de la línea aérea de 100 m son los siguientes: R ` = 0,007 Ω/km X ` = j0,15 Ω/km Por lo que los valores de la resistencia (R ` ) y de la reactancia (X ` ) de la línea, considerando la transformación al lado de la Falta 2 (ver Figura 3 de la presente memoria de cálculo), serían los siguientes: X % 0 ` ` 0` XC = 0,000028 Ω W % ~ ` ` ~` WC = j0,0006 Ω Siendo: l ` : longitud de la línea [km] siendo ésta de 100 m aérea Por lo que Z ` = 6,007-4 Ω 206 [54] [55] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Impedancia del transformador: z sj sjR % 100 rjR R Siendo: [56] UlV: tensión nominal del transformador en el lado de la Falta 2 de 3 kV Ul : tensión de cortocircuito del transformador. Dato suministrado por el fabricante. En nuestro caso es de 4%. SlV= 0,5 MVA Por lo que Z V= 0,72 Ω Por otra parte la resistencia del transformador sería: 0′ R Qj 3 · ujR % [57] Siendo: Pl : pérdidas en vacío 100% . Dato facilitado por el fabricante. En nuestro caso es de 820 W IlV = 91 A, intensidad en el lado de BT Por lo que los valores de la resistencia (RT) y de la reactancia (XT) del transformador serían los siguientes: R′V =3,30-2 Ω. X V = j17,99 Ω Donde: X V = [Z V − R′V = j17,99 Ω Impedancia del generador asíncrono: zi = 1 sji % · ui /uji rji [58] Siendo: UNM: tensión en el lado de BT de 3 kV SNM: potencia aparente del generador asíncrono de 0,470 MVA Ih /Ilh : relación de corriente de arranque del generador asíncrono, dato facilitado por el fabricante. En nuestro caso es 5. Por lo que Z h = 3,82 Ω. Para una máquina asíncrona de alta tensión con una relación potencia/pares de polos inferior a 1MW se cumplen las relaciones siguientes: 0i = 0,15 ~i 0,989 · zi = ~i 207 [59] [60] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Por lo que los valores de la resistencia (RM) y de la reactancia (XM) del generador asíncrono serían los siguientes: XM= j3,778 Ω RM= 0,567 Ω A continuación, el circuito equivalente de las impedancias quedaría de la siguiente manera: XQ XL RQ RL XT RT I”K1 XM RM I”K2 I”K cUN √3 X1=XQ+XL+XT = j0,0328 +( j0,000184+ j0,0006) + j0,719 = j0,753 Ω R1=RQ+RL++RT = 0,00328 + (0,00033+ 0,000028) + 0,033 = 0,037 Ω Zk1= 0,754 Ω X2=XM= 3,778 Ω R2=RM= 0,567 Ω Zk2= 3,82 Ω 3.6.2.2 Cálculos de Corrientes de Cortocircuito a) Grupo: Red + Línea+ Transformador Corriente inicial de cortocircuito: u " ` = | · sj √3 · z` [61] I" `: Es la corriente alterna inicial o subtransitorial de cortocircuito. Es el valor eficaz de corriente alterna de cortocircuito en el instante de producirse. c= 1,1. Factor para redes trifásicas con tensiones nominales mayores a 1 kV tal y como se ha comentado en el apartado 3.6.1.1. UN: tensión nominal en el lado de la Falta 2 de 3 kV Por lo que I" `=2,53 kA Potencia subtransitoria de cortocircuito trifásico: r " ` = √3 · u " ` · sj 208 [62] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Por lo que S " ` = 13,15 MVA Corriente máxima asimétrica de cortocircuito: u` = · √2 · u " ` [63] Siendo: I` : Impulso máximo instantáneo de la corriente después de producirse el cortocircuito. Se expresa como un valor de cresta. Su cálculo se considera para el instante que da lugar al valor máximo posible de este corriente de cortocircuito. Es el máximo corriente de cresta asimétrica, resulta interesante el estudio de este corriente desde el punto de vista de la resistencia mecánica y térmica de los aparatos. Donde: k: Factor teniendo en cuenta VDE0102 que depende de la relación R/X. Se tiene en cuenta la disminución de la componente unidireccional a lo largo del tiempo. Su valor se deduce en la Figura 4. El valor de la relación R/X =0,05. Por lo tanto debemos de escoger un valor de k=1,85. Por lo que I` = 6,62 kA Corriente simétrica de corte/ruptura: En el presente apartado resulta: u` = u " ` [64] I` : En la abertura de un interruptor en caso de cortocircuito, es el valor eficaz de la corriente alterna de cortocircuito que circulo por el interruptor en el instante de la primera separación de los contactos. Por lo que I` = I" `=2,53 kA Capacidad de ruptura: r` = √3 · sj · u` [65] Por lo que S` =S " ` =13,15 MVA Corriente permanente de cortocircuito: En el presente caso resulta: u` = u " ` [66] b) Grupo: Máquina asíncrona Corriente inicial de cortocircuito: u " % = | · sj √3 · z% [67] I" %: Es la corriente alterna inicial o subtransitorial de cortocircuito. Es el valor eficaz de corriente alterna de cortocircuito en el instante de producirse. Por lo que I" %=0,499 kA Potencia subtransitoria de cortocircuito trifásico: 209 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo r " % = √3 · u " % · sj [68] Por lo que S " % = 2,59 MVA Corriente máxima asimétrica de cortocircuito: u% = · √2 · u " % [69] Siendo: I% : el impulso máximo instantáneo de la corriente después de producirse el cortocircuito. Se expresa como un valor de cresta. Su cálculo se considera para el instante que da lugar al valor máximo posible de este corriente de cortocircuito. Es el máximo corriente de cresta asimétrica, resulta interesante el estudio de este corriente desde el punto de vista de la resistencia mecánica y térmica de los aparatos. Donde: k: Factor que, basados en bases de cálculos VDE0102, depende de la relación resistencia/reactancia (R/X). Se tiene en cuenta la disminución de la componente unidireccional a lo largo del tiempo. Su valor se deduce de la Figura 4. El valor de la relación R/X = 0,15. Por lo tanto debemos de escoger un valor de k=1,6. Por lo que I% = 1,13 kA. Corriente simétrica de corte: u% = μ · · u " % [70] I` : En la apertura de un interruptor en caso de cortocircuito, es el valor eficaz de la corriente alterna de cortocircuito que circulo por el interruptor en el instante de la primera separación de los contactos. Donde: q: Según VDE 0102 es el factor que depende de la relación potencia del motor/pares de polos. Éste lo deduciremos de la Figura 6. Se adoptará un retardo mínimo de desconexión de 0,1 seg para los interruptores utilizados. El valor de la relación potencia y par de polos del motor es igual a 0,2 por lo que si miramos en la Figura 6, en nuestro caso el valor de q será de 0,39. En el presente caso la µ al ser menor de 2, su valor será igual a 1. Por lo tanto sustituyendo en la ecuación 70: I% = μ · q · I" % =0,39·0,499 = 0,195 kA Capacidad de ruptura: r% = √3 · sj · u% Por lo que S` =1,013 MVA Corriente permanente de cortocircuito: En el presente caso I% =0. 210 [71] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo c) Resultados finales Corriente inicial de cortocircuito: I" = I" ` + I" % = 2,53 + 0,499 = 3,029 kA Potencia subtransitoria de cortocircuito trifásico: S " = √3 · I" · Ul = 15,74 MVA Corriente máxima asimétrica de cortocircuito: I = I` + I% = 6,62 + 1,13 =7,75 kA Corriente simétrica de corte/ruptura: I = I` + I% = 2,53 + 0,195 =2,725 kA Corriente permanente de cortocircuito: I = I` + I% = 2,53 +0 = 2,53 kA 211 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.6.3 Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra en la Parte de 15 kV (F1) En el caso de un cortocircuito bipolar aislado, sin contacto a tierra, la corriente de defecto da lugar a intensidades inferiores a los defectos trifásicos. A continuación se realizará su estudio. Los valores de las impedancias calculadas en el apartado 3.6.1.1 de la memoria de cálculo son las siguientes: X1=XT+XM= j17,99 + j94,69 = j112,68 Ω R1=RT+RM= 3,30-2 + 14,20 = 14,23 Ω Zk1= (14,23 + j112,68) = 113,58 Ω X2=XQ+XL= j0,821+ j(0,0046 + 0,015)= j0,841 Ω R2=RQ+RL= 0,0821+ (0,00824 + 0,0007)= 0,091 Ω Zk2= (0,091 + j0,841) = 0,846 Ω Por lo tanto en el presente apartado: Zk1= 2·(14,23 + j112,68) = 38,12 Ω Zk2= 2·(0,091 + j0,841) = 1,69 Ω 3.6.3.1 Corriente Máxima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra a) Grupo: Maquina asíncrona + Transformador u " `iá = | · sj z` [72] u " %iá = | · sj z% [73] Por lo que I" `há= 0,43 kA b) Grupo: Red + Línea Por lo que I" %há= 9,76 kA I" há=I" `há + I" %há = 0,43 + 9,76 = 10,20 kA Debido a que el valor obtenido es menor que el que se obtiene para un cortocircuito trifásico equilibrado, se adoptará por escoger el valor más elevado para el cálculo de los elementos. 3.6.3.2 Corriente Mínima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra Para el cálculo de la corriente mínima de cortocircuito se tendrá en cuenta c <1kV por lo que c=0,95. a) Grupo: Maquina asíncrona + Transformador u " `it = Por lo que I" `hg = 0,37 kA | · sj z` 212 [74] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo b) Grupo: Red + Línea u " %it = Por lo que I" %hg = 8,43 kA | · sj z% [75] 3.6.4 Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra en la Parte de 3 kV (F2) Los valores de las impedancias calculadas en el apartado 3.6.2.1 de la memoria de cálculo son las siguientes: X1=XQ+XL+XT = j0,0328 +( j0,000184+ j0,0006) + j0,719 = j0,753 Ω R1=RQ+RL+RT = 0,00328 + (0,00033+ 0,000028) + 0,033 = 0,037 Ω Zk1= 0,754 Ω X2=XM= j3,778 Ω R2=RM= 0,567 Ω Zk2= 3,82 Ω Por lo tanto en el presente apartado: Zk1= 2·(0,037 + j0,753) = 1,51 Ω Zk2= 2·(0,567 + j3,778) = 7,64 Ω 3.6.4.1 Corriente Máxima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra a) Grupo: Red + Línea + Transformador u " `iá = Por lo que I" `há= 2,19 kA | · sj z` [76] | · sj z% [77] b) Grupo: Máquina asíncrona u " %iá = Por lo que I" %há= 0,43 kA I" há=I" `há + I" %há = 2,19 + 0,43 = 2,62 kA Debido a que el valor obtenido es menor que el que se obtiene para un cortocircuito trifásico equilibrado, se adoptará por escoger el valor más elevado para el cálculo de los elementos. 3.6.4.2 Corriente Mínima de Cortocircuito Bipolar sin Contacto a Tierra Para el cálculo de la corriente mínima de cortocircuito se tendrá en cuenta c <1kV por lo que c=0,95. 213 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo a) Grupo: Red + Línea + Transformador u " `it = Por lo que I" `hg = 1,89 kA | · sj z` [78] | · sj z% [79] b) Grupo: Máquina asíncrona u " %it = Por lo que I" %hg = 0,37 kA 214 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.7 Condensador Debido a que la máquina asíncrona para funcionar como generador necesita recibir una potencia reactiva inductiva, ésta la recibirá de un condensador trifásico Propivar NG de la casa Schneider Electric tal y como se ha comentado en el apartado 2.13.2 de la memoria descriptiva. En el siguiente apartado calcularemos el tipo de condensador idóneo para nuestra instalación. 3.7.1 Cálculo para la Elección del Condensador Adecuado Datos del Generador asíncrono: • • P: 400 kW Según datos del fabricante, para una carga del 100%, el cos φ= 0,85. Factor de potencia (cos φ) deseado =1. Donde: 4 Q * ` − * % [80] Q : potencia reactiva necesaria a compensar. Siendo: φ` : arcos (0,85) φ% : arcos (1) Por lo que Q = 248 kVAr Teniendo en cuenta los cálculos anteriores se ha adoptado por escoger un Condensador trifásico modelo Propivar NG de la casa Schneider Electric de 250 kVAr. Para ver las características técnicas del Condensador reactivo adoptado ver el apartado 2.13.2.1 de la memoria descriptiva. 3.7.2 Sobretensiones A continuación, se analizarán las sobretensiones de carácter interno que pueden presentarse en el Condensador. Éstas se pueden dar por averías de algún elemento unitario o por la conexión de la batería. Según la norma IEC 60871, en ninguno de los casos la magnitud del defecto no ha de ser superior al 10% de la Un. La sobretensión por conexión de la batería viene representada por la siguiente fórmula: s% Siendo: 4 · 100 r"¤ Q : potencia nominal del condensador [kVAr] [81] S"¥ : potencia de cortocircuito de la red en el punto de incisión, tal y como se ha definido en el apartado 3.6.2.2 (en el apartado resultados finales) del anexo de cálculos [kVA] 215 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Por lo que U%=1,5 (%) Siendo éste un valor admitido según el que se ha comentado anteriormente, lo cual no provocará la desconexión general. 3.7.3 Sobreintensidades Las sobreintensidades pueden producirse en el condensador por alguna causa como: conexión de la batería, cortocircuito interno por fallo del condensador, cortocircuitos externos, cortocircuitos permanentes. A continuación realizamos el estudio sobre la intensidad máxima de conexión de la batería. Según la norma IEC 60871-1 la sobreintensidad máxima (Icresta) que se produce en el momento de la conexión de una batería de condensadores no ha de sobrepasar 100 veces la intensidad nominal de la batería. Si este valor es superado, es necesario el montaje de reactancias de choque, cuya función consiste en limitar el transitorio de corriente a valores aceptables por los condensadores. u¦ uj √2 [r"¤ [4 [82] Donde: I§ : Intensidad de cresta [A] Siendo: Il Intensidad nominal del condensador [A] siendo 48,12 A tal y como se puede comprobar en el apartado 2.13.2.1 de la memoria descriptiva. S"¥ : Potencia de cortocircuito en el punto de la conexión de la batería [MVA] Q : Potencia de la batería [MVAr] Por lo que I§ =540 A Debido a que se cumple la condición inicial anteriormente mencionada, no es necesaria la instalación de inductancias de choque en serie con los condensadores con el objetivo de limitar el corriente de conexión a valores admisibles. El interruptor automático tendrá un poder de cierre para esta corriente de pico: Q = √3 · s · u¦ [83] Donde: Pc: poder de cierre del interruptor automático [MVAr] Siendo: U: tensión en el lado de BT de 3 kV I§ : Intensidad de cresta [A] Por lo que P = 2,81 MVAr Este poder de cierre determina el poder de corte mínimo: Qp = Q = 1,12 2,5 Siendo: Po : poder de corte mínimo [MVAr] 216 [84] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.8 Transformador de Medida 3.8.1 Transformador de Corriente En el apartado 2.13.3.2 de la memoria descriptiva se puede ver las características de las que cuentan los transformadores de corriente. 3.8.1.1 Transformadores Utilizados en la Parte de 15 kV Para estos transformadores se tendrá en cuenta una tensión de aislamiento de 17,5 kV. Por lo que los siguientes transformadores de corriente estarán diseñados para tensiones de aislamiento de hasta 17,5 kV. a) Transformadores con la finalidad de medir y proteger la interconexión Intensidad nominal primaria: u` Siendo: r √3 · $` [85] S: potencia aparente del transformador de 500 kVA V1: tensión en el lado de AT de 15 kV Por lo que I1=19,25 A. Se debe elegir preferentemente como intensidad primaria del transformador, la intensidad normalizada inmediatamente superior de la que se va a medir. Por lo que se adopta por una relación de transformación de 20/ 5 5 A Potencia de precisión: a) Medida: 1 Varímetro 3,5 VA 1 Vatímetro 3,5 VA 1 Amperímetro 0,4 VA 1 convertidor de medida para potencia activa/reactiva 1,5 VA 50 metros de cable 3,75 VA b) Protección: 1 Relé de protección de sobreintensidad 50 metros de cable 5 VA 3,75 VA La potencia de precisión total es de 21,4 VA por lo que se ha adoptado una potencia de precisión para el transformador de intensidad de 30 VA cada uno, evitando así una posible saturación en caso de cortocircuito. 217 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Error de intensidad y fase: Clase de precisión Error de intensidad (%) Error de fase (min) 5P ±1 ±60 1 ±1 ±40 Tabla 3. Errores de intensidad y de fase según la clase de precisión. Siendo: Clase 1: Medida industrial. Clase 5P o 10P: Protección. Por lo tanto se ha adoptado por 3 transformadores de intensidad de relación de transformación 20/ 5 5 A con una potencia asignada de 30 VA de la casa ABB modelo TPU 50.21. Figura 7.Detalles constructivos de los transformadores de intensidad adoptados de ABB. b) Transformadores utilizados para equipos de facturación En este caso los transformadores de intensidades utilizados para los equipos de facturación conocidos como RPM de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets no serán de doble secundario como el resto, sino que tan solo contarán con un secundario. No se permite la conexión de ningún otro aparato que los propios para llevar a cabo la medida reglamentaria entre las bornas de los secundarios de los transformadores de medidas dedicados a la medida reglamentaria y el contador registrador de la medida, es decir, no se instalarán, amperímetros, voltímetros, relés, convertidores, etc, que si son precisos, se montarán en devanados independientes a los dedicados a la medida reglamentaria. 218 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Cuando un transformador de medida disponga de otros devanados secundarios no dedicados a medida reglamentaria, el responsable del equipo de medida deberá justificar, mediante ensayos, que la precisión para la medida es adecuada para el rango de cargas instalado en los otros devanados secundarios. La carga que soporten los secundarios no dedicados a medida reglamentaria deberá mantenerse siempre dentro del rango especificado en los ensayos. Los transformadores de intensidad para medida, cumplirán lo que se especifica en la Norma UNE EN 60044-1 y además serán de las siguientes características: • Potencia (VA): 2,5-5-10-15 y 30 VA Pueden elegirse valores superiores a 30 VA si resulta necesario. Para el cálculo de la potencia necesaria se deberá tener en cuenta el consumo de los contadores y el correspondiente a los conductores de unión entre el secundario y el contador. • Intensidad primaria (Ip): 10 -12,5-15-20-30-40-50-60-75 A y sus múltiplos (los valores en negrita son preferentes). • Intensidad secundaria (Is): 5 A • Clase de Precisión. Transformadores de Intensidad Tipo de punto de medida anteriores a 1997 (equipos existentes) Transformador de Intensidad posteriores a 1997 1 0,5 0,2S 2 1 ≤0,5S ≤1 3 Tabla 4. Clase de precisión. Los transformadores podrán tener más de un secundario independiente. Uno será exclusivo para el contaje o facturación y el resto para otras funciones. El devanado secundario destinado para el contaje cumplirá las características definidas en los apartados anteriores. El secundario que no se utilice deberá quedar cortocircuitado y a tierra. Los bornas del secundario destinado a medida reglamentaria irán cubiertos por una tapa precintable, que si está formada por material aislante, será como mínimo de clase A y auto extinguible según las normas UNE 21305 y UNE- EN- 60695-2/1. Las bornas serán del tipo tornillo con tuerca adecuadas para la conexión de cables de hasta 10 mm2. Los cableados de unión entre transformador y equipo de medida representarán una carga equivalente menor o igual al 75% de la carga de precisión del transformador. Intensidad nominal primaria: u` Siendo: r √3 · $` S: potencia aparente del transformador de 500 kVA 219 [86] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo V1: tensión en el lado de AT de 15 kV Por lo que I1=19,25 A. Se debe elegir preferentemente como intensidad primaria del transformador, la intensidad normalizada inmediatamente superior de la que se va a medir. Por lo que se adopta por una relación de transformación de 20/ 5 A Potencia de precisión: Como se ha comentado anteriormente, la potencia de precisión para el transformador de intensidad, según normas de homologación de Industria y de la compañía Endesa, se aconseja en lo mayor de lo posible no sobrepasar los 30 VA de potencia de precisión cada uno, por lo que se ha adoptado una potencia de precisión de 30 VA. a) Medida R.P.M.: 1 contadores-registradores ACE8000 tipo 862 homologados 50 metros de cable Error de intensidad y fase: Clase de precisión Error de intensidad (%) Error de fase (min) 0,5 0,5 ±30 Tabla 5. Errores de intensidad y de fase según la clase de precisión. Siendo: Clase 0,5: Facturación. Por lo tanto se ha adoptado por 3 transformadores de intensidad de relación de transformación de 20/ 5 A con un solo secundario cada uno y una potencia de precisión asignada de 30 VA de la casa ABB modelo TPU 50.21 (Ver Figura 7). 3.8.1.2 Transformadores Utilizados en la Parte de 3 kV Para estos transformadores se tendrá en cuenta una tensión de aislamiento de 3,6 kV. Por lo que los siguientes transformadores de corriente estarán diseñados para tensiones de aislamiento de hasta 3,6 kV. a) Transformadores con la finalidad de medir y proteger el generador Intensidad nominal primaria: u` Siendo: r √3 · $` [87] S: potencia aparente del generador asíncrono en el lado de BT de 470 kVA V1: tensión en el lado de BT de 3 kV Por lo que I1=91 A. Se debe elegir preferentemente como intensidad primaria del transformador, la intensidad normalizada inmediatamente superior de la que se va a medir. Por lo que se adopta por una relación de transformación de 100/ 5 5 A. 220 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Potencia de precisión: a) Medida: 1 Varímetro 3,5 VA 1 Vatímetro 3,5 VA 1 Fasímetro 1 VA 1 Amperímetro 0,4 VA 50 metros de cable 3,75 VA b) Protección: 1 Relé de protección de sobreintensidad 5 VA 1 Relé de protección de potencia inversa 0,2 VA 50 metros de cable 3,75 VA La potencia de precisión total es de 21,1 VA por lo que se ha adoptado una potencia de precisión para el transformador de intensidad de 30 VA cada uno, evitando así una posible saturación en caso de cortocircuito. Error de intensidad y fase: Clase de precisión Error de intensidad (%) Error de fase (min) 5P ±1 ±60 1 ±1 ±40 Tabla 6. Errores de intensidad y de fase según la clase de precisión. Siendo: Clase 1: Medida industrial. Clase 5P o 10P: Protección. Por lo tanto se ha adoptado por 3 transformadores de intensidad de relación de transformación 100/ 5 5 A con una potencia asignada de 30 VA de la casa ABB modelo TPU 50.21 (Ver Figura 7). b) Transformadores con la finalidad de medir y proteger el condensador reactivo Intensidad nominal primaria: I1=48,12 A Siendo I1 la Intensidad nominal del condensador reactivo tal y como se puede comprobar en el apartado 2.13.2.1 de la memoria descriptiva. Por lo que se adopta por una relación de transformación de 50/ 5 5 A. Potencia de precisión: a) Medida: 1 Varímetro 3,5 VA 1 Amperímetro 0,4 VA 50 metros de cable 3,75 VA 221 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo b) Protección: 1 Relé de protección de sobreintensidad 5 VA 50 metros de cable 3,75 VA La potencia de precisión total es de 16,4 VA por lo que se ha adoptado una potencia de precisión para el transformador de intensidad de 20 VA cada uno, evitando así una posible saturación en caso de cortocircuito. Error de intensidad y fase: Clase de precisión Error de intensidad (%) Error de fase (min) 5P ±1 ±60 1 ±1 ±40 Tabla 7. Errores de intensidad y de fase según la clase de precisión. Siendo: Clase 1: Medida industrial. Clase 5P o 10P: Protección. Por lo tanto se ha adoptado por 3 transformadores de intensidad de relación de transformación 50/ 5 5 A con una potencia asignada de 20 VA de la casa ABB modelo TPU 50.21 (Ver Figura 7). c) Transformador situado en Servicios Auxiliares en el lado de 220 Vca Intensidad nominal primaria: u` Siendo: r √3 · $` [88] S: potencia aparente del transformador de SS.AA. de 50 kVA V1: tensión en el lado de BT de SS.AA. de 220 V Por lo que I1=131,22 A. Se debe elegir preferentemente como intensidad primaria del transformador, la intensidad normalizada inmediatamente superior de la que se va a medir. Por lo que se adopta por una relación de transformación de 150/ 5 5 A. Potencia de precisión: a) Medida: 1 Amperímetro 0,4 VA 1 convertidor de medida para potencia activa 1,5 VA 50 metros de cable 3,75 VA La potencia de precisión total es de 5,65 VA por lo que se ha adoptado una potencia de precisión para el transformador de intensidad de 15 VA cada uno, evitando así una posible saturación en caso de cortocircuito. 222 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Error de intensidad y fase: Clase de precisión Error de intensidad (%) Error de fase (min) 1 ±1 ±40 Tabla 8. Errores de intensidad y de fase según la clase de precisión. Siendo: Clase 1: Medida industrial. Por lo tanto se ha adoptado por 3 transformadores de intensidad de relación de transformación 150/ 5 5 A con una potencia asignada de 15 VA de la casa ABB modelo TPU 50.21 (Ver Figura 7). El segundo devanado secundario no usado de dichos transformadores se cortocircuitará para evitar su explosión. 3.8.2 Transformadores de Tensión En el apartado 2.13.3.1. de la memoria descriptiva se puede ver las características de las que cuentan los transformadores de tensión. 3.8.2.1 Transformadores Utilizados en la Parte de 15 kV Para estos transformadores se tendrá en cuenta una tensión de aislamiento de 17,5 kV. Los siguientes transformadores de tensión están diseñados para tensiones de aislamiento de hasta 17,5 kV. a) Transformadores con la finalidad de medir y proteger la interconexión Relación de transformación: 15000¨ ! √3 © 110¨ !110¨ ! $ √3 √3 Potencia de precisión: a) Medida: 1 Varímetro 3 VA 1 Voltímetro 3 VA 1 Vatímetro 3 VA 1 convertidor de medida para potencia activa/reactiva 50 metros de cable 1,5 VA 0,056 VA b) Protección: 1 Relé de protección de tensión 5 VA 50 metros de cable 0,056 VA La potencia de precisión total es de 15,7 VA por lo que se ha adoptado una potencia de precisión para el transformador de tensión de 25 VA cada uno, evitando así una posible 223 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo saturación en caso de cortocircuito y siendo un valor preferente a la hora de su elección según la compañía Endesa. Error de intensidad y fase: Clase de precisión Error de tensión (%) Error de fase (min) 3P ±3 ±120 1 ±1 ±40 Tabla 9. Errores de intensidad y de fase según la clase de precisión. Siendo: Clase 1: Medida industrial. Clase 3P: Protección. Por lo tanto se ha adoptado por 3 transformadores de tensión de relación de transformación 15000/√3 /110/√3 110/√3 V con una potencia asignada de 25 VA de la casa ABB modelo TJC5. Figura 8. Detalles constructivos de los transformadores de tensión adoptados de ABB. b) Transformadores utilizados para equipos de facturación Los transformadores de tensión para medida, cumplirán lo que se especifica en la Norma UNE EN 60044-2, serán antiexplosivos, según CEI 60044-2 y además serán de las siguientes características: 224 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • Memoria de cálculo Potencia: 10 -15-25-30-50-75-100 VA. (los valores en negrita son preferentes). Si la suma de los consumos de las bobinas de tensión de los aparatos conectados, incluidos los consumos propios de los conductores de unión, sobrepasase las potencias de precisión adoptadas para los transformadores de tensión, se adoptaría el correspondiente valor superior normalizado (UNE-EN 60044-2). Además, el conjunto de la carga simultánea sobre todos lo secundarios debe aproximarse a la potencia nominal. En ningún caso estará por debajo del 50% de dicha potencia ni el factor de potencia será inferior a 0.8, aunque para ello sea preciso intercalar cargas artificiales. • Tensión primaria: 10-12-15-25-30-36-40-50-60-80 V y sus múltiplos decimales según norma CEI-60038. La relación de transformación de los TT´s se encontrará comprendida entre el 80 y el 120% de la tensión nominal del circuito primario. • Tensión secundaria: 110/√3 V • Clase de precisión. Transformadores de Tipo de punto de medida Tensión anteriores a 1997 (equipos existentes) Transformador de Tensión posteriores a 1997 1 0,5 0,2 2 1 ≤0,5 ≤1 3 Tabla 10. Clase de precisión. Los transformadores podrán tener más de un secundario independiente. Uno será exclusivo para el contaje y el resto para otras funciones. El secundario de contaje cumplirá las características definidas en los apartados anteriores. Los bornas del secundario destinado a medida reglamentaria irán cubiertos por una tapa precintable, que si está formada por material aislante, será como mínimo de clase A y auto extinguible según las normas UNE 21305 y UNE- EN- 60695-2/1. Las bornas serán del tipo tornillo con tuerca adecuadas para la conexión de cables de hasta 10 mm2. Relación de transformación: 15000¨ ! √3 © 110¨ ! $ √3 Potencia de precisión: Se ha adoptado por una potencia de precisión de 50 VA. Siendo ésta un valor de potencia de precisión preferente recomendada por la compañía Endesa. a) Medida R.P.M.: 225 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 1 contador-registrador ACE8000 tipo 862 homologados 50 metros de cable 30 VA 0,14 VA Error de intensidad y fase: Clase de precisión Error de tensión (%) Error de fase (min) 0,5 0,5 ±20 Tabla 11. Errores de intensidad y de fase según la clase de precisión. Siendo: Clase 0,5: Facturación. Por lo tanto se ha adoptado por 3 transformadores de tensión de relación de transformación de 15000/√3 /110/√3 V con un solo secundario cada uno y una potencia de precisión asignada de 50 VA de la casa ABB modelo TJC5 (Ver Figura 8). 3.8.2.2 Transformadores Utilizados en la Parte de 3 kV Para estos transformadores se tendrá en cuenta una tensión de aislamiento de 3,6 kV. Los siguientes transformadores de corriente están diseñados para tensiones de aislamiento de hasta 3,6 kV. a) Transformadores con la finalidad de medir y proteger el generador Relación de transformación: 3000¨ ! √3 © 110¨ !110¨ ! $ √3 √3 Potencia de precisión: a) Medida: 1 Varímetro 3 VA 1 Voltímetro 3 VA 1 Vatímetro 3 VA 1 Fasímetro 3 VA 30 metros de cable 0,056 VA b) Protección: 1 Relé de protección de potencia inversa 50 metros de cable 3 VA 0,056 VA La potencia de precisión total es de 15,12 VA por lo que se ha adoptado una potencia de precisión para el transformador de tensión de 25 VA cada uno, evitando así una posible saturación en caso de cortocircuito. 226 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Error de intensidad y fase: Clase de precisión Error de tensión (%) Error de fase (min) 3P ±3 ±120 1 ±1 ±40 Tabla 12. Errores de intensidad y de fase según la clase de precisión. Siendo: Clase 1: Medida industrial. Clase 3P: Protección. Por lo tanto se ha adoptado por 3 transformadores de tensión de relación de transformación 3000/√3 /110/√3 110/√3 V con una potencia asignada de 25 VA de la casa ABB modelo TJC5 (ver figura 8). b) Transformadores con la finalidad de medir y proteger el condensador reactivo Relación de transformación: 3000¨ ! √3 © 110¨ !110¨ ! $ √3 √3 Potencia de precisión: a) Medida: 1 Varímetro 3 VA 1 Voltímetro 3 VA 50 metros de cable 0,02 VA b) Protección: 1 Relé de protección de sobretensión 5 VA 50 metros de cable 0,02 VA La potencia de precisión total es de 11,04 VA por lo que se ha adoptado una potencia de precisión para el transformador de tensión de 15 VA cada uno, evitando así una posible saturación en caso de cortocircuito. Error de intensidad y fase: Clase de precisión Error de tensión (%) Error de fase (min) 3P ±3 ±120 1 ±1 ±40 Tabla 13. Errores de intensidad y de fase según la clase de precisión. Siendo: Clase 1: Medida industrial. Clase 3P: Protección. 227 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Por lo tanto se ha adoptado por 3 transformadores de tensión de relación de transformación 3000/√3 /110/√3 110/√3 V con una potencia asignada de 15 VA de la casa ABB modelo TJC5 (ver figura 8). 228 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.9 Relés Electrónicos de Protección Los relés de protección adoptados, tal y como se ha comentado en el apartado 2.13.5 de la memoria descriptiva, son de la gama RV de la casa Arteche. A continuación se presentan las principales características técnicas, comunes, en toda la gama de relés electrónicos de protección de la casa Arteche adoptados. Figura 9. Características técnicas comunes en los relés de la gama RV de Arteche. 229 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Figura 10. Características técnicas comunes en los relés de la gama RV de Arteche. 3.9.1 Relés Electrónicos de Intensidad Relé trifásico (tres fases destinadas a líneas con neutro a tierra). Inicialmente se comentarán una serie de conceptos que nos ayudarán en la elección y ajuste de los mismos. Ajustes: El relé lleva dos sistemas de medida, uno para fases y otro para neutro. Para ambos existen las siguientes posibilidades de regulación: • • Tomas de ajuste: valor seleccionable mediante un conmutador de siete posiciones grabadas. Este valor, multiplicado por el factor multiplicador (con un valor, la mitad del calibre elegido). Curvas de actuación: selección entre 1 y 10 con un ajuste continuo de la curva o con una indicación del tiempo en segundos. 230 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • Memoria de cálculo Instantáneo: Selección del nivel de acción instantáneo en función del múltiplo de la toma, entre 2 y 20 veces, con un ajuste continuo, y una posición de bloqueo. Actuación: El orden de accionamiento se da a través del contacto de cierre del relé; se dispondrá de otro contacto de cierre independiente, pero síncrono, con el fin enviar un orden de arranque a un reenganxador. Hay que comentar que el relé es capaz de accionar las bobinas de accionamiento de los disyuntores más usuales del mercado. Según las normas B.S. 142, el arranque real del relé se produce a 1,15 +/- 10% de la toma seleccionada. El accionamiento se visualiza ópticamente mediante un led (diodo luminiscente), situado en la carátula del relé. Características técnicas: • • • • • • • • • Alimentación auxiliar: Las tensiones normalizadas de fabricación son: 24-48120V +/-20%, con una componente alterna del 20% (CEI 255-3). Frecuencia nominal: La frecuencia de funcionamiento es de 50 Hz. +/- 5% Intensidad nominal: calibres de 2, 3, 4, 5, 6, 8 para fases y 0.4, 0.6, 0.8, 1 para neutras. Errores: Según las normas B.S. 142 con una repetitividad inferior al 2%. Para una variación de frecuencia en +/- 5%. Tiempo de respuesta: En el arranque <30ms. En el accionamiento instantáneo <30ms. Tiempo de desconexión 100-150 ms (tiempo mínimo de mantenimiento del orden de accionamiento). Temperatura de funcionamiento: -5ºC + 50ºC Rigidez dieléctrica: 2 kV 50Hz, durante un minuto. Onda de choque: 5kV 1,2 / 50 Hz. Capacidad de sobrecarga: Contactos de los relés de salida 80A. 1s. Entradas de sobreintensidad permanente 2 veces el máximo ajuste posible. 250 A 1s a los circuitos de fase y 50 A en el circuito del neutro. 3.9.1.1 Protección contra Sobreintensidades de la Interconexión La intensidad de operación de los relés de fase se ajustará ligeramente por encima de la potencia contratada, suministrada. El relé, puede actuar aguas abajo, entre los 3 transformadores y el transformador de acoplamiento, pudiéndose ajustar a bajos valores de intensidades de operación. Para la regulación del relé de sobreintensidad, deberemos tener en cuenta la potencia suministrada, que se considerará igual a la potencia del transformador: u` Siendo: r √3 · $` S=500 kVA V1= 15 kV 231 [89] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo I1= 19,25 A Con la relación de los transformadores de intensidad instalados, la intensidad secundaria del transformador será: Siendo: u% e u` [90] I1=19,25 A m=5/20 Por lo que I2=4,81 A Como hemos comentado anteriormente en el presente apartado de la memoria de cálculo, el arranque real del relé se producirá a 1,15 +/- 10%. IArranque= 1,15·5 = 5,75 A Por lo que el arranque real del relé se producirá a 5,75 A. El arranque real del relé se producirá cuando circule por el primario del transformador una intensidad de: I1= I2/m= 23 A 3.9.1.2 Protección contra Sobreintensidades del Generador La intensidad de operación de los relés de fase se ajustará ligeramente por encima de la potencia contratada, suministrada. Para la regulación del relé de sobreintensidad, deberemos tener en cuenta la potencia suministrada, que se considerará igual a la potencia del generador asíncrono: I` = S √3 · V` [91] Siendo: S=470 kVA V1= 3 kV I1= 91 A Con la relación de los transformadores de intensidad instalados, la intensidad secundaria del transformador será: u% = e · u` [92] Siendo: I1=91 A m=5/100 Por lo que I2=4,55 A Como hemos comentado anteriormente en el presente apartado de la memoria de cálculos, el arranque real del relé se producirá a 1,15 +/- 10%. IArranque= 1,15·5 = 5,75 A Por lo que el arranque real del relé se producirá a 5,75 A. 232 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo El arranque real del relé se producirá cuando circule por el primario del transformador una intensidad de: I1= I2/m= 115 A 3.9.1.3 Protección contra Sobreintensidades del Condesador Reactivo Tal y como se pude observar en el apartado 2.13.2.1 de la memoria descriptiva o el apartado 3.7.3. de la memoria de cálculo, para la regulación de los relés de sobreintensidad del condensador reactivo: I1= 48,12 A Siendo: I1:Intensidad nominal del condensador reactivo. Con la relación de los transformadores de intensidad instalados, la intensidad secundaria del transformador será: Siendo: u% e u` [93] I1=48,12 A m=5/50 Por lo que I2=4,812 A Como hemos comentado anteriormente en el presente apartado de la memoria de cálculos, el arranque real del relé se producirá a 1,15 +/- 10%. IArranque= 1,15·5 = 5,75 A Por lo que el arranque real del relé se producirá a 5,75 A. El arranque real del relé se producirá cuando circule por el primario del transformador una intensidad de: I1= I2/m= 57,5 A 3.9.2 Relés Electrónicos de Tensión El relé incorpora dos potenciómetros; uno corresponde al ajuste de tensión a vigilar con un margen de regulación de -70 + 30% Un. El otro potenciómetro de ajuste lineal es para al ajuste del tiempo de accionamiento con un margen de regulación de 1-10 veces el tiempo normalizado (3-30 s). a) Actuación como relé de mínima tensión: La bobina del relé de actuación instantánea se excita cuando la tensión de medida es inferior a la de ajuste. b) Actuación como relé de máxima tensión: La bobina del relé de actuación instantánea se excita cuando la tensión de medida es superior a la de ajuste. 3.9.2.1 Protección contra Faltas Polifásicas Según el BOE nº 219 del día 12 de septiembre de 1985, los relés se regularán para que accionen cuando la tensión sea inferior al 85% de la tensión media entre fases. Según las compañías eléctricas, se controlará la tensión entre las tres fases y la actuación se ajustará entre el 75 y 80% del valor nominal de la tensión, con un tiempo de actuación de 0,5 segundos. Se ha de alimentar mediante tres transformadores de tensión, 233 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo situado anterior al interruptor de acoplamiento, tal y como ya se ha comentado en el apartado 2.13.5.2. de la memoria descriptiva. El relé se programará como relé de mínima tensión. Se ajustará al 80% de la Un considerando una tensión nominal de línea de 15 kV, la tensión a controlar para el primario será la siguiente: 15000 V·0,8= 12000 V [94] Por lo que la tensión del secundario (V2) sería de 50 V Siendo: V1=12000/√3 e= 110/√3 ª 15000/√3 Por lo que los relés se calibrarán para esta tensión de 50 V. El ajuste del tiempo será de 0,5 seg según las recomendaciones comentadas anteriormente en el presente apartado. 3.9.2.2 Protección de Máxima Tensión a la Interconexión Según el BOE nº219 del día 12 de septiembre de 1985, el relé se regulará para que actúe cuando la tensión sea superior al 107% de la tensión media entre fases. Según las compañías eléctricas, para evitar la aparición en la red de sobretensiones superiores a las reglamentarias, es necesario incorporar una protección de sobretensión, ajustada al 107% de la nominal. Se alimentará de tres transformadores de tensión situados aguas arriba del interruptor de acoplamiento, tal y como se ha comentado en el apartado 2.13.5.3 de la memoria descriptiva. El relé se programará como relé de máxima tensión. Se ajustará al 107% de la Un, con un tiempo de desconexión temporizado de 0,5 seg. Considerando una tensión nominal de línea de 15 kV, la tensión a controlar para el primario será la siguiente: 15000 V·1,07= 16050 V [95] Por lo que la tensión del secundario (V2) sería de 68 V. Siendo: V1=16050/√3 e= 110/√3 ª 15000/√3 Por lo que los relés se calibrarán para esta tensión de 68 V. El ajuste del tiempo será de 0,5 seg según las recomendaciones comentadas anteriormente en el presente apartado. 3.9.2.3 Protección de Máxima Tensión al Condensador Reactivo Según las compañías eléctricas, para evitar la aparición en la red de sobretensiones superiores a las permitidas, es necesario incorporar una protección de sobretensión, ajustada al 1,15 de la nominal. 234 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Se alimentará de tres transformadores de tensión situados aguas abajo del interruptor de acoplamiento tal y como se ha comentado en el apartado 2.13.2.2. de la memoria descriptiva. El relé se programará como relé de máxima tensión. Dicho relé se ajustará al 115% de la Un, con un tiempo de desconexión temporizado de 0,5 seg. Considerando una tensión nominal de línea de 3 kV, la tensión a controlar para el primario será la siguiente: 3000 V·1,15= 3450 V [96] Por lo que la tensión del secundario (V2) sería de 72 V. Siendo: V1=3450/√3 e= 110/√3 ª 3000/√3 Por lo que los relés se calibrarán para esta tensión de 73 V. El ajuste del tiempo será de 0,5 seg según las recomendaciones comentadas anteriormente en el presente apartado. 3.9.2.4 Protección de Mínima Tensión para Barras de Corriente Alterna Para la protección de las barras de corriente alterna se instalará un relé electrónico de tensión programado para mínima tensión. El relé adoptado es de la casa Arteche de tipo RV-UM-130 para 220 Vca y 50 Hz. El relé indicará la avería existente en el monitor de Sala de Control y permanecerá indicando el fallo mediante un led encendido, hasta que éste vuelva a la normalidad. Las características técnicas del relé adoptado de la casa Arteche se presentan a continuación: Figura 11. Características técnicas del relé tipo RV-UM-130 de la casa Arteche. 235 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.9.2.5 Protección de Mínima Tensión para Barras de Corriente Continua Para la protección de las barras de corriente continua se instalará un relé electrónico de tensión programado para mínima tensión. El relé adoptado es de la casa Arteche de tipo RV-UM-105 para 125 Vcc y 50 Hz. El relé indicará la avería existente en el monitor de Sala de Control y permanecerá indicando el fallo mediante un led encendido, hasta que éste vuelva a la normalidad. Las características técnicas del relé adoptado de la casa Arteche se presentan a continuación: Figura 12. Características técnicas del relé tipo RV-UM-105 de la casa Arteche. 3.9.3 Relé de Potencia Inversa Continuando con la numeración de los relés de protección para la instalación de la minicentral hidroeléctrica nos encontramos con el relé de protección inversa, instalado entre el transformador de potencia y el generador asíncrono. Dicho relé se instalará para evitar que el Grupo (turbina-alternador) pueda quedar girando en vacío acoplado a la red. El relé adoptado, tal y como se ha comentado en el apartado 2.13.8.8 de la memoria descriptiva, es del tipo R2M de la casa Saci. Dicho relé es un equipo destinado a medir la corriente o potencia en una red trifásica, activando los contactos de un relé de control de paso en caso de que se supere un determinado margen seleccionado en su mando frontal. Dispone de una entrada de corriente de 5A, a la que debe conectarse el secundario de un transformador de intensidad, y una entrada de tensión que se puede conectar directamente a la red. Dicho relé permite el ajuste de potencia inversa entre el 0 y el 15% de la Pn. Se trata de un relé simple que no necesita de una alimentación auxiliar sino que se alimenta de los transformadores de tensión y de corriente situados entre el transformador y el generador asíncrono (ver esquema unifilar en el plano 010 de la memoria de planos). 236 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo En la parte frontal están situados los comandando de ajuste de nivel de detección de potencia y retardo del tiempo de accionamiento. Dispone de un diodo led que señaliza el arranque y accionamiento del mismo. La manera de actuación del relé R2M de SACI es el siguiente: Cuando el generador asíncrono actúa como generador el relé estará situado a la zona no operacional del mismo y cuando el generador asíncrono actúa como motor, la corriente aplicada al relé se situará a la zona operacional del mismo. El relé responde a la potencia absorbida por el generador, realizando el accionamiento si supera el porcentaje de potencia inversa sobre la nominal, ajustada en la carátula tal y como se ha comentado anteriormente en el presente apartado de la memoria de cálculo. Según recomendaciones del fabricante, el relé adoptado se ajustará a un 5% (tal y como se pude ver en la Figura 13) para que éste dé la orden de accionamiento. Figura 13. Relé simple de potencia inversa adoptado de la casa SACI. 237 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.10 Conductores 3.10.1 Tensiones de Aislamiento a) Para el lado de 15 kV: • Tensión nominal de la Red (Un): 15 kV • Tensión máxima de la Red (US): 17,5 kV • Cable a utilizar según fabricante: unipolares aislados de tensión asignada de 12/20 kV b) Para el lado de 3 kV: • Tensión nominal de la Red (Un): 3 kV • Tensión máxima de la Red (US): 3,6 kV • Cable a utilizar según fabricante: unipolares aislados de tensión asignada 3/3,6 kV 3.10.2 Secciones 3.10.2.1 Conductores en la Parte de 15 kV La instalación será tanto al aire como enterrada pero siempre formada por una terna de cables unipolares agrupados en contacto mutuo. Las características de los cuales se han comentado en el apartado 2.13.7. de la memoria descriptiva. Se partirá de la intensidad nominal de 19,25 A, siendo ésta la intensidad nominal en la parte de AT (tal y como se puede comprobar en el apartado 3.8.1.1 de la presente memoria de cálculo), para el cálculo de la sección. Según ésta, la sección mínima de un conductor de aluminio de aislamiento tipo HEPR según las Tablas 12 y 13 de la ITC-LAT 06 del RLAT, debería ser de 25 mm2 admitiendo una intensidad máxima en servicio permanente y con corriente alterna de hasta 95 y 125 A respectivamente. En un principio este valor sería adecuado ya que la intensidad nominal sería menor. A continuación, se calcula si esta sección es idónea para la instalación. Datos a tener en cuenta: • Intensidad nominal: 19,25 A siendo la intensidad nominal en la parte de AT. • intensidad de cortocircuito: 11,34 kVA tal y como se ha calculado en el apartado 3.6.1.2 de la presente memoria de cálculo. • Tiempo de disparo de las protecciones: tcc = 0,1 s Como punto de partida para el cálculo de la sección por cortocircuito, tenemos la sección de 25 mm2 siendo el mínimo valor aceptable tal y como hemos observado en el presente apartado. Para ello recurrimos a la tabla 26 de la ITC-LAT 06 del RLAT en la que tenemos los valores máximos de densidad de corriente en A/mm² en función del tiempo de duración del cortocircuito para conductores de aluminio. Seguidamente, tomamos el valor en función del tipo de aislamiento (HEPR) y de duración del cortocircuito (tcc=0,1 s) siendo éste de 298 A/mm². Ahora tan solo tenemos que multiplicarlo por la sección del conductor y sabremos que cortocircuito máximo soportaría el cable en el tiempo de disparo de las protecciones de 0,1 s. Icc25mm2=298 A/mm²·25 mm²=7450 A < 11340 A 238 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Icc35mm2=298 A/mm²·35 mm²= 10430 < 11340 A Icc50mm2=298 A/mm²·50 mm²= 11490 > 11340 A Como vemos, la sección de 50 mm² es la primera que soportaría el cortocircuito y por ello es la sección solución, admitiendo una intensidad máxima en servicio permanente y con corriente alterna de hasta 135 A, para cables de aislamiento seco tipo HEPR hasta 18/30 kV enterrados bajo tubo, y de hasta 180 A para cables de aislamiento seco tipo HEPR hasta 18/30 kV instalados al aire. El cable adoptado es válido para ambas condiciones: enterrados bajo tubo e instalados al aire. Según la Instrucción Técnica Complementaria ITC-LAT 06 del Reglamento de Alta Tensión (RAT), la relación de diámetros entre tubo y cable o conjunto de tres unipolares no debe ser inferior a 1,5. Por lo que para la tubería enterrada de PVC se ha adoptado una sección de 250 mm2. 3.10.2.2 Conductores en la Parte de 3 kV La instalación será tanto al aire como enterrada pero siempre formada por una terna de cables unipolares agrupados en contacto mutuo. Las características de los cuales se han comentado en el apartado 2.13.7. de la memoria descriptiva. Se partirá de la intensidad nominal de 91 A para el cálculo de la sección, siendo ésta la intensidad nominal en la parte de BT tal y como se puede comprobar en el apartado 3.8.1.2 de la presente memoria de cálculo. Según ésta, la sección mínima de un conductor de aluminio de aislamiento tipo HEPR para cables unipolares aislados de hasta 18/30 kV bajo tubo según la tabla 12 de la ITC-LAT 06 del RLAT debería de ser de 25 mm2 admitiendo una intensidad máxima en servicio permanente y con corriente alterna de hasta 95 A y, por otro lado, la sección mínima de un conductor de aluminio de aislamiento tipo HEPR para cables unipolares aislados de hasta 18/30 kV instalados al aire según la tabla 13 de la ITC-LAT 06 del RLAT debería de ser de 25 mm2 admitiendo una intensidad máxima en servicio permanente y con corriente alterna de hasta 125 A. En un principio la sección del cable de 25 mm2 sería adecuado ya que la intensidad nominal es menor. A continuación, se calculará si esta sección es idónea para la instalación. Datos a tener en cuenta: • Intensidad nominal: 91 A siendo la intensidad nominal en la parte de BT. • intensidad de cortocircuito: 3,029 kVA tal y como se ha calculado en el apartado 3.6.2.2 de la presente memoria de cálculo. • Tiempo de disparo de las protecciones: tcc = 0,1 s Como punto de partida para el cálculo de la sección por cortocircuito, tenemos la sección de 25 mm2 siendo el mínimo valor aceptable tal y como hemos observado en el presente apartado. Para ello recurrimos a la tabla 26 de la ITC-LAT 06 del RLAT en la que tenemos los valores máximos de densidad de corriente en A/mm² en función del tiempo de duración del cortocircuito para conductores de aluminio. Seguidamente, tomamos el valor en función del tipo de aislamiento (HEPR) y de duración del cortocircuito (tcc=0,1 s), siendo éste de 298 A/mm². Ahora tan solo tenemos 239 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo que multiplicarlo por la sección del conductor y sabremos que cortocircuito máximo soportaría el cable en el tiempo de disparo de las protecciones de 0,1 s. Icc25mm² =298 A/mm²·25 mm²= 7450 > 3029 A Como vemos, la sección de 25 mm² es la primera que soportaría el cortocircuito y por ello es la sección solución, admitiendo una intensidad máxima en servicio permanente y con corriente alterna de hasta 95 A, para cables de aislamiento seco tipo HEPR hasta 18/30 kV enterrados bajo tubo, y de hasta 125 A para cables de aislamiento seco tipo HEPR hasta 18/30 kV instalados al aire. El cable adoptado es válido para ambas condiciones: enterrados bajo tubo e instalados al aire. Según la Instrucción Técnica Complementaria ITC-LAT 06 del Reglamento de Alta Tensión (RAT), la relación de diámetros entre tubo y cable o conjunto de tres unipolares no debe ser inferior a 1,5. Por lo que para la tubería enterrada de PVC se ha adoptado por una sección de 120 mm2. 3.10.3 Conexión Barras Rígidas 3.10.3.1 Esfuerzos electrodinámicos desarrollados por cortocircuitos Las corrientes de cortocircuito provocan esfuerzos electrodinámicos a las barras. El conocimiento de estos esfuerzos resulta esencial para poder dimensionar y seleccionar los sistemas de barras colectores. La resistencia mecánica de las barras, se determina a partir de su momento resistente. El momento resistente de una sección rectangular es el siguiente: Siendo: ℎ « 6 % [97] h= 1 cm b= 5 cm Por lo que WX = 4,17 Siendo: h= 5 cm b= 1 cm Por lo que Wy = 0,833 Para que el valor del momento resistente resulte correcto se ha de verificar la siguiente ecuación: Siendo: ¬¨ < « H H: Carga admisible para el aluminio de 400 kg/m2 240 [98] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets ¬: Momento de flexión: Donde: Memoria de cálculo ¬ ® ;¨16 [99] L: longitud 100 cm. F: Fuerza en kg por metro de conductor: ® 2,04 u % ;¨ M [100] Donde: Is =28,06 kA corriente máxima asimétrica de cortocircuito. L: longitud [m] de 1 m. d = 31 cm. Distancia entre barras en cm. Por lo que F= 51,81 kg. El momento de flexión será entonces: M= 323,835 kg·cm El momento resistente necesario: Siendo: « ¬¨H [101] « < « [102] M= 323,835 kg·cm K= 400 kg/m2 Por lo que W= 0,8096 Conclusión: Como se puede comprobar: « < «¯ [103] Se ha comprobado que el dimensionado de las barras es correcto. En caso de problemas de ajuste se puede aumentar la distancia entre conductores, disminuir la distancia entre soportes o aumentar la sección de las barras. 3.10.3.2 Esfuerzos térmicos desarrollados por cortocircuitos Debido a las corrientes de cortocircuito, los conductores experimentan un esfuerzo térmico adicional que depende esencialmente, del cuadrado de la intensidad y de la duración del cortocircuito. Para tener en cuenta el efecto de la corriente de cortocircuito de choque, que en ocasiones, puede resultar mayor que el propio calentamiento producido por la corriente 241 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo permanente, se introduce a los cálculos un tiempo adicional t, donde su valor es el siguiente: u % ! ° u¤ [104] Siendo: IS: Corriente máxima asimétrica de cortocircuito [A] (valor de cresta). Siendo en nuestro caso 28,06 A tal y como se ha definido en el apartado 3.6.1 de la presente memoria de cálculo. Ik: Corriente permanente de cortocircuito [A] Siendo en nuestro caso 11,26 A tal y como se ha definido en el apartado 3.6.1 de la presente memoria de cálculo. T: factor de tiempo de las máquinas en seg: • • Para cortocircuitos tripolares T= 0,3 a 0,15. Para cortocircuitos bipolares T= 0,6 A 0,25. Se adopta un valor de 0,3 seg para un cortocircuito tripolar siendo el valor más desfavorable. Por lo que t= 1,86 seg Para un simplificado de los cálculos del calentamiento del conductor en ºC (E) se puede ignorar la cesión de calor de las barras al ambiente debido al breve tiempo de cortocircuito. El calor específico del material queda constante: Siendo: ± H u % + /r % [105] K: constante del material. Siendo en nuestro caso un valor de 0,0135 mm2·ºC/s·A2 para el aluminio. Ik: Corriente permanente de cortocircuito [A]. Siendo en nuestro caso 11.260 A t’: Tiempo en segundos desde el inicio del cortocircuito hasta la desconexión de la protección.(1 s). t: Tiempo adicional para tener en cuenta el calentamiento producido por la corriente máxima asimétrica de cortocircuito (IS). Siendo en nuestro caso 1,86 s S: Sección del conductor [mm2] Siendo en nuestro caso 500 mm2 Por lo que E= 19,6 ºC. Conclusión: Debido a que la sobretemperatura admisible en caso de cortocircuito es de 180 ºC para conductores desnudos de aluminio, se deduce que en nuestro caso no habrá problemas debido a esfuerzos térmicos desarrollados por cortocircuitos. 242 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.11 Cables a Transformadores de Medida 3.11.1 Transformadores de Intensidades La potencia de perdida viene definida por la fórmula siguiente teniendo en cuenta que circula una intensidad de 5 A. Figura 14. Consumo de los Cables. Para los transformadores de medida de corriente de 15, 20 y 30 VA, se ha adoptado una sección de 6 mm2 por lo que los cables tendrán un consumo de 3,72 VA. 3.11.2 Transformadores de Tensión Debido a que los servicios atendidos por estos cables serán utilizados para corrientes débiles, la determinación de las secciones necesarias se basará en la caída de tensión admisible y no en la carga. Para el cálculo de la sección de los conductores, se tienen en cuenta los siguientes datos: • • • • • Longitud máxima de la línea: L Potencia a transportar en VA Tensión: V=110/√3 Caída de tensión máxima (e) Conductividad del cobre (C) 3.11.2.1 Transformadores de Tensión de 15 VA y Clase 1 a) Sección: r Siendo: ;Q ²)$ L: Longitud máxima de la línea de 50 m. P: Potencia a transportar [VA] de 15 VA C=56. Conductividad del cobre. e=1,1. Caída de tensión máxima. 243 [106] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo V: Tensión [V] 110/√3 r= 0,2 mm2. Por lo que se ha adoptado por un cable de 2,5 mm2 para evitar pérdidas de potencia. b) Potencia: Q% Siendo: 100 ; Q ² ( $% [107] L: Longitud máxima de la línea de 50 m. P: Potencia a transportar [VA] de 15 VA C=56. Conductividad del cobre. s= Sección del cable. 2,5 mm2 V: Tensión [V] 110/√3 P%=0,13. Por lo que la potencia de perdida (PP)= 0,02 VA. 3.11.2.2 Transformadores de Tensión de 25 VA y Clase 1 a) Sección: r Siendo: ;Q ²)$ [108] L: Longitud máxima de la línea de 50 m. P: Potencia a transportar [VA] de 25 VA C=56. Conductividad del cobre. e=1,1. Caída de tensión máxima. V: Tensión [V] 110/√3 r= 0,32 mm2. Por lo que se ha adoptado por un cable de 2,5 mm2 para evitar pérdidas de potencia. b) Potencia: Q% Siendo: 100 ; Q ² ( $% L: Longitud máxima de la línea de 50 m. P: Potencia a transportar [VA] de 25 VA C=56. Conductividad del cobre. s= Sección del cable. 2,5 mm2 V: Tensión [V] 110/√3 P%= 0,22. Por lo que la potencia de perdida (PP)= 0,056 VA. 244 [109] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 3.11.2.3 Memoria de cálculo Transformador de Tensión de 50 VA y Clase 0,5 (para facturación) a) Sección: r Siendo: ;Q ²)$ [110] L: Longitud máxima de la línea de 50 m. P: Potencia a transportar [VA] de 25 VA C=56. Conductividad del cobre. e=0,55. Caída de tensión máxima. V: Tensión [V] 110/√3 r= 1,28 mm2. Por lo que se ha adoptado por un cable de 4 mm2 para evitar pérdidas de potencia. b) Potencia: Q% Siendo: 100 ; Q ² ( $% L: Longitud máxima de la línea de 50 m. P: Potencia a transportar [VA] de 50 VA C=56. Conductividad del cobre. s= Sección del cable. 4 mm2 V=110/√3. Tensión. P%= 0,277. Por lo que la potencia de perdida (PP)= 0,14 VA. 245 [111] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.12 Características de la Aparamenta La descripción de los equipos viene definida en el apartado 2.13.6.1. de la memoria descriptiva. 3.12.1 Autoválvulas • Tensión nominal (Un): st > s´ Siendo: 1 √3 ·µ [112] Um= 17,5 kV. Tensión máxima de servicio en el lugar del montaje. µ =1,73. Factor de defecto a tierra. Un=17,479 kV Según la ecuación anterior, Un deberá de ser mayor, por lo que Un=18 kV. • • Tensión de corriente nominal de descarga para tensiones de servicio < 52 kV, 5 kVA. Nivel de protección: Para que la Autoválvula realice una correcta protección se debe de cumplir la siguiente ecuación: rQ < ¶u; ( [113] Siendo: SP= 60. Nivel de protección de la autoválvula. BIL= 95 kV. Tensión mantenida al choque para los aparatos a proteger. ks= 1,4. Factor de seguridad (′ < ¶u; rQ [114] ks’= 1,58. Debido al cumplimiento de la ecuación ks’<ks, se deduce que la elección de la Autoválvula es correcta. 3.12.1.1 Características de la Autoválvula Adoptada • • • • • • • Tensión nominal: 18 kV Tensión máxima en servicio: 17,5 kV Tensión a frecuencia industrial: 30 kV Tensión residual: 60 kV BIL: 95 kV Tensión de cebado a onda de choque 1,2/50 µs :60 kV Tensión residual más elevada. Corriente de choque 8/20 µs con 2,5 kA: 56 kV 60 kV Corriente de choque 8/20 µs con 5 kA: Corriente de choque 8/20 µs con 10 kA: 66 kV 246 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • • Memoria de cálculo Corriente de descarga nominal 8/20 µs 5 kA Ressitencia a la explosión: 12 kA Frecuencia de servicio; 48-62 Hz Las autoválvula adoptadas son del tipo BHF 9CC de Sprecher+Schuh. 3.12.2 Seccionadores 3.12.2.1 Seccionadores Utilizados en la Parte de 15 kV Se disponen de 2 seccionadores en la parte de 15 kV. Uno de ellos destinado al acoplamiento con las barras de 15 kV y otro de llegada a la línea exterior. Tal y como se ha comentado en el apartado 12.6.1.1 de la memoria descriptiva, para cada seccionador se ha instalado una celda modular C aislada tipo SafePlus de la casa ABB. Cada celda modular C de ABB cuenta con un seccionador de 3 posiciones con un seccionador de tierra. A continuación se cita el equipamiento estándar de la celda modular C: • • • • • • • • • 3.12.2.1.1 • • • • • • • • 3.12.2.1.2 • Seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra Mecanismo de operación por resorte simple, de 3 posiciones con 2 ejes de maniobra separados para interruptor y puesta a tierra. Indicador de posición del seccionador y de puesta a tierra Pasatapas para conexión frontal de cables, serie 400 atornillados, con divisores de tensión integrados para indicación de tensión Barras de 630 A Barra de tierra Compartimento de baja tensión /cajón superior cables auxiliares Contactos auxiliares: Posición seccionador 2NO + 2NC Posición seccionador de tierra 2NO + 2NC Barra soporte de cables, amagnética y ajustable Características Técnicas del Seccionador de Barras de 3 Posiciones Tensión asignada: 17,5 kV Tensión ensayo a frecuencia industrial: 38 kV Tensión de impulso tipo rayo. 95 kV Intensidad asignada: 630 A Capacidad de interrupción: Carga activa: 630 A Anillo cerrado: 630 A Cable en vacío 135 A Falta a tierra: 150 A Falta a tierra cable en vacío: 87 A Poder de Cierre: 50 kA Intensidad de breve duración (3 seg.): 21 A Nº de maniobras mecánicas: 1000 cierre/apertura manual. Características Técnicas del Seccionador de Tierra Tensión asignada: 17,5 kV 247 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • • • • • 3.12.2.2 Memoria de cálculo Tensión ensayo a frecuencia industrial: 38 kV Tensión de impulso tipo rayo. 95 kV Intensidad asignada: 630 A Poder de cierre: 50 kA Intensidad de breve duración (3 seg.): 21 A Nº de maniobras mecánicas: 1000 cierre/apertura manual. Seccionadores Utilizados en la Parte de 3 Kv Se dispone de una celda modular C aislada tipo SafePlus de la casa ABB. La celda modular C cuenta con un seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra. A continuación se cita el equipamiento estándar de la celda modular C: • • • • • • • • • 3.12.2.2.1 • • • • • • • • • 3.12.2.2.2 • • • • • Seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra Mecanismo de operación por resorte simple, de 3 posiciones con 2 ejes de maniobra separados para interruptor y puesta a tierra. Indicador de posición del seccionador y de puesta a tierra Pasatapas para conexión frontal de cables, serie 400 atornillados, con divisores de tensión integrados para indicación de tensión Barras de 630 A Barra de tierra Compartimento de baja tensión /cajón superior cables auxiliares Contactos auxiliares: Posición seccionador 2NO + 2NC Posición seccionador de tierra 2NO + 2NC Barra soporte de cables, amagnética y ajustable Características Técnicas del Seccionador de Barras de 3 Posiciones Tensión asignada: 3,6 kV Tensión ensayo a frecuencia industrial: 20 kV Tensión de impulso tipo rayo. 60 kV Intensidad asignada: 400 A Capacidad de interrupción: Carga activa: 400 A Anillo cerrado: 400 A Cable en vacío 135 A Falta a tierra: 200 A Falta a tierra cable en vacío: 115 A Poder de Cierre: 50 kA Intensidad de breve duración (1 seg.): 20 A Intensidad de breve duración (3 seg.): 20 A Nº de maniobras mecánicas: 1000 cierre/apertura manual. Características Técnicas del Seccionador de Tierra Tensión asignada: 3,6 kV Tensión ensayo a frecuencia industrial: 20 kV Tensión de impulso tipo rayo. 60 kV Intensidad asignada: 400 A Poder de cierre: 50 kA 248 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • • 3.12.2.3 Memoria de cálculo Intensidad de breve duración (1 seg.): 20 A Intensidad de breve duración (3 seg.): 20 A Nº de maniobras mecánicas: 1000 cierre/apertura manual. Seccionador de Carga Utilizado en la parte de 15 kV para SS.AA. Se dispone de en una celda modular F de ABB de tipo SafePlus. Dicha celda modular F cuenta un seccionador de barras de 3 posiciones con seccionador de tierra, de accionamiento simultáneo, con seccionador de tierra inferior tal y como se ha comentado en el apartado 12.8.1. de la memoria descriptiva. A continuación se cita el equipamiento estándar de la celda modular F: • • • • • • • • • • • • • • • 3.12.2.3.1 • • • • • • 3.12.2.3.2 • • Seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra, de accionamiento simultáneo con seccionador de tierra inferior. Indicador de posición de interruptor para desconexión del interruptor-fusible y puesta a tierra. Mecanismo de operación por resorte doble, de 3 posiciones con 2 ejes de maniobra separados para interruptor y puesta a tierra. Mecanismo común para funciones de puesta a tierra. Portafusibles para cartuchos DIN. Solo accesibles con el seccionador de tierra cerrado. Fusibles (mencionados en el apartado 12.4. de la memoria de cálculos). Timonería de disparo por fusión de fusibles. Indicador óptico de disparo por fusible. Pasatapas para conexión frontal de cables, serie 200 enchufables, con divisores de tensión integrados para indicador de tensión. Tapa compartimento de cables, preparada para autoválvulas tipo Raychem RDA y conexión de doble cable con adaptadores ABB Kabeldon. Barras de 630 A Barra de tierra. Contactos auxiliares: Posición interruptor-seccionador 2NO + 2NC Posición seccionador de tierra 2NO + 2NC Señal fusible fundido 1NO Bobina de disparo abierta y cerrada. Barra soporte de cables, amagnética y ajustable. Características Técnicas del Seccionador de Barras de 3 Posiciones Tensión asignada: 17,5 kV Tensión ensayo a frecuencia industrial: 38 kV Tensión de impulso tipo rayo. 95 kV Intensidad asignada: 200 A Capacidad de interrupción: Transformador en vacío: 20 kA Nº de maniobras mecánicas: 1000 cierre/apertura manual. Características Técnicas del Seccionador de Tierra Tensión asignada: 17,5 kV Tensión ensayo a frecuencia industrial: 38 kV 249 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • • • Memoria de cálculo Tensión de impulso tipo rayo. 95 kV Poder de cierre: 12,5 kA Intensidad de breve duración (1 seg.): 5 A Nº de maniobras mecánicas: 1000 cierre/apertura manual. 3.12.3 Interruptores de Acoplamiento Los interruptores serán trifásicos. Según técnicos de la compañía Endesa, propietaria de la línea eléctrica a la que nos conectaremos, se recomienda lo siguiente: a) El poder de corte simétrico normalizado en MVA será de al menos de 350 MVA. b) Un poder de cierre superior a 890 MVA. 3.12.3.1 Interruptor de Acoplamiento entre Transformador y la Línea Exterior Se trata de una celda modular V aislada tipo SafePlus de la casa ABB donde se cuenta con un interruptor automático de vacío y un seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones (bajo el interruptor) tal y como se ha comentado en apartado 12.6.1.1 de la memoria descriptiva. A continuación se cita el equipamiento estándar de la celda modular V: • • • • • • • • • • • • • 3.12.3.1.1 • • • • • • • Interruptor automático de vacío de 630 A Mando de 2 posiciones con doble resorte para interruptor automático. 1 Seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones (bajo el interruptor). Mecanismo de operación por resorte simple, de 3 posiciones con 2 ejes de maniobra separados para seccionador y puesta a tierra. Enclavamiento entre interruptor automático y seccionador/puesta a tierra. Indicador de posición de interruptor y seccionador/puesta a tierra. Bobina de apertura (para disparo por relé). Pasatapas para conexión frontal de cables: Interface C (400 serie atornillada) para interruptor automático de 630 A con divisores de tensiones integradas para indicación de tensión. Barras de 630 A Barras de tierra. Mando motorizado para el interruptor automático. Compartimento de baja tensión /cajón superior cables auxiliares Contactos auxiliares: Posición interruptor automático 2NO + 2NC Posición seccionador 2NO + 2 NC Señal interruptor automático disparado 1NO Características Técnicas del Interruptor Automático de Acoplamiento Tensión asignada: 17,5 kV Tensión ensayo a frecuencia industrial: 38 kV Tensión de impulso tipo rayo. 95 kV Intensidad asignada: 630 A Capacidad de interrupción: Apertura en cortocircuito: 16 kA Intensidad de breve duración (1 seg.): 16 kA Intensidad de breve duración (3 seg.): 16 kA 250 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • • Memoria de cálculo Nº de maniobras mecánicas: 2000 cierre/apertura manual. Poder de cierre: 40 kA Poder de corte: 350 MVA 3.12.3.1.2 Características Técnicas del Seccionador de Tierra • • • • • • Tensión asignada: 17,5 kV Tensión ensayo a frecuencia industrial: 38 kV Tensión de impulso tipo rayo. 95 kV Poder de cierre: 40 kA Intensidad de breve duración (3 seg.): 16 A Nº de maniobras mecánicas: 1000 cierre/apertura manual. 3.12.3.2 Interruptor de Acoplamiento entre Condensador y Generador Se trata de una celda modular V aislada tipo SafePlus de la casa ABB donde se cuenta con un interruptor automático de vacío con un seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones (bajo el interruptor) conectado en serie tal y como se ha comentado en apartado 12.6.2. de la memoria descriptiva. A continuación se cita el equipamiento estándar de la celda modular V: • • • • • • • • • • • 3.12.3.2.1 • • • • • • • • 3.12.3.2.2 • Interruptor automático de vacío de 400 A Mando de 2 posiciones con doble resorte para interruptor automático. Seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones (bajo el interruptor). Mecanismo de operación por resorte simple, de 3 posiciones con 2 ejes de maniobra separados para seccionador y puesta a tierra. Enclavamiento entre interruptor automático y seccionador/puesta a tierra. Indicador de posición de interruptor y seccionador/puesta a tierra. Barras de 400 A Barras de tierra. Mando motorizado para el interruptor automático. Compartimento de baja tensión /cajón superior cables auxiliares Contactos auxiliares: Posición interruptor automático 2NO + 2NC Posición seccionador 2N0 + 2 NC Características Técnicas del Interruptor Automático Tensión asignada: 3,6 kV Tensión ensayo a frecuencia industrial: 28 kV Tensión de impulso tipo rayo. 95 kV Intensidad asignada: 400 A Capacidad de interrupción: Apertura en cortocircuito: 21 kA Intensidad de breve duración (3 seg.): 21 kA Nº de maniobras mecánicas: 2000 cierre/apertura manual. Poder de cierre: 52,5 kA Características Técnicas del Seccionador de Tierra Tensión asignada: 3,6 kV 251 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • • • • 3.12.3.3 Memoria de cálculo Tensión ensayo a frecuencia industrial: 28 kV Tensión de impulso tipo rayo. 95 kV Poder de cierre: 52,5 kA Intensidad de breve duración (1 seg.): 21 A Nº de maniobras mecánicas: 1000 cierre/apertura manual. Interruptor de Acoplamiento entre Transformador de 50 kV y SS.AA. Para el acoplamiento entre el transformador de 50 kV y servicios auxiliares se ha instalado un interruptor magnetotérmico situado aguas abajo del transformador de Servicios Auxiliares tal y como se ha comentado en el apartado 2.13.8.2. de la memoria descriptiva. Para la elección de dicho interruptor automático se ha tenido en cuenta los cálculos realizados en el apartado 3.8.1.2. (apartado c) de la presente memoria de cálculos. • • • • • • • • • Intensidad nominal: 160 A Tensión nominal de aislamiento: 660 V Frecuencia asignada de empleo: 50/60 Hz Poder de corte a 220 V: 25 kA Corriente de disparo magnética: 1250 A Tiempo total de desconexión: 10-15 seg. Tipo de unidad de control: térmico-magnético. Dimensiones: 120 mm de altura, 90 mm de anchura y 82,5 mm de profundidad. Fabricante: Schneider NG160E. 3.12.4 Fusibles La celda modular F aislada de tipo SafePlus de ABB, tal y como se ha comentado en el apartado 12.8.1. de la memoria descriptiva, cuentan con unos fusibles de alto poder de ruptura, con un rápido tiempo de fusión. Para la selección de los fusibles de protección de transformador, es importante que los requerimientos de las normas IEC 62271-05 e IEC 60787 se cumplan totalmente. En particular el anexo A de la IEC 62271-105 da un buen ejemplo de la coordinación entre los fusibles, el interruptor y el transformador. La correcta selección de los fusibles de protección para el transformador deberá proveer: • • • • • Optima protección del transformador. Ningún daño en los elementos de fusión de los fusibles debido a las corrientes de magnetización del transformador. No sobre temperaturas de los fusibles, la combinación seccionador-fusible o de la celda debido a la corriente de plena carga o las sobrecargas periódicas permitidas para el transformador. Una corriente de transferencia de la combinación tan baja como sea posible, e inferior a la corriente de transferencia nominal de la combinación interruptorfusible. Una situación donde el fusible en solitario debe gestionar la condición de un cortocircuito en los terminales secundarios del transformador. 252 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • Memoria de cálculo Fusibles que discriminen con los fusibles de baja tensión en el supuesto de fallos fase-fase que ocurran aguas debajo de los fusibles de baja tensión. Estos fusibles se eligen de acuerdo con la tabla siguiente proporcionada por el fabricante: Figura 15. Características de los fusibles de ABB. Según el fabricante, las características de los fusibles adoptados son las siguientes: • • • • Tensión nominal: 17,5 kV Intensidad nominal de corte: 40 kA Calibre (intensidad nominal de cartucho): 6 A Fusibles Tipo CEF de ABB. Figura 16. Fusibles tipo CEF de ABB. 253 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.13 Baterías de Corriente Continua Una batería es un equipo electroquímico que permite almacenar energía química que se genera internamente en una reacción química y que se transforma en eléctrica cuando ésta se conecta a una carga. Están formadas por celdas electroquímicas. El voltaje de la batería vendrá dado por el número de celdas, siendo el voltaje de cada una de 2 V. Una batería está fabricada con placas de Pb dentro de un electrolito, que está formado por agua y ácido sulfúrico. En la operación de carga de la batería, sobre las placas de Pb se forma sulfato de Pb. Este conjunto, una vez cargado, es capaz de proporcionar corriente eléctrica hasta que este sulfato se descompone. Durante esta descomposición se elimina agua que se ha de ir reponiendo vigilando siempre su nivel. (Proceso similar con al de las baterías de Ni-Cd). Definimos la capacidad de una batería como la cantidad de carga eléctrica que es capaz de almacenar, y por tanto de suministrar. La capacidad se expresa en (Ah). Por lo que una batería de 60 Ah, podrá dar 60 A durante 1 h o bien 120 A durante 1/2h o bien 360 A durante 10 minutos. Las baterías son un elemento crítico de las Centrales Hidroeléctricas. De ellas depende la alimentación en corriente continua de todos los mandos señalizaciones de equipos, y también alimentan los onduladores de los equipos de emergencia. 3.13.1 Principales Fallos en las Baterías de Corriente Continua Los principales tipos de fallo de las baterías de corriente continua son los siguientes: a) Pérdida gradual de capacidad: se produce por envejecimiento. Es un proceso normal. b) Carbonización: está causada por la absorción de dióxido de carbón del aire dentro del electrolito. Es un proceso gradual. Puede provocar que el equipo no soporte la carga. c) Efectos de flotación: es la pérdida gradual de capacidad. Se detecta por la prueba de la impedancia. d) Formación de hierro de las placas positivas: se provoca por las placas que están corrosivas y es un fenómeno irreversible. 3.13.2 Pruebas de Mantenimiento en Baterías de Corriente Continua: 3.13.2.1 Prueba de la Impedancia La prueba de la impedancia se hace aplicando una señal en CA a las placas terminales. Se mide la corriente total en alterna y la caída de tensión de cada vaso. De es esta manera se puede detectar si algún vaso está próximo a fallo, lo que abriría el circuito siendo la capacidad inferior, por lo que no podría soportar toda la carga. 3.13.2.2 Prueba de Descarga: La prueba de descarga es el único método demostrado para medir la capacidad de la batería. Antes de realizarla se debe hacer la prueba de la impedancia. Esta prueba se hace desconectando el cargador y dejando que se descargue la batería a través de unas resistencias que se insertan en paralelo al circuito. La intensidad de 254 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo descarga debe ser constante y estará indicada por el fabricante. De aquí se podrá calcular la resistencia a insertar. La batería se dejará descargar hasta que la tensión sea la de la batería descargada (también facilitada por el fabricante). 3.13.3 Voltaje y Tipo de Corrientes de una Batería: El voltaje de una batería será la diferencia de potencial entre el Ni y el Cd y las placas. El cargador es el equipo que las mantiene en tensión nominal de utilización. La suma de todas las tensiones de los vasos debe ser igual al ajuste del cargador. El estado del cargador o tensión que alimenta a la batería, no tiene que ver con el buen estado de los vasos. Si un vaso tiene un voltaje bajo, los demás estarán más altos debido al ajuste del cargador. Estos otros vasos estarán trabajando con sobrecarga para mantener la tensión total que le da el cargador, por eso se calentarán y acelerarán la corrosión en los electrodos con la correspondiente pérdida de electrolito. Esto se puede detectar con la prueba de la impedancia. La tensión del cargador es el vehículo para llevar la corriente de la batería, convierte el sulfato de Pb en material activo a los electrodos. a) Corriente de recarga: Es la corriente aplicada para recargar una batería después de una descarga. Es una corriente alta y está limitada por el cargador. b) Corriente de flotación: Es la corriente para mantener una batería cargada. Cuando la batería está totalmente cargada, el único corriente que circulará será la corriente de flotación, que neutralizará la autodescarga de la batería. La corriente de flotación se puede incrementar por dos motivos: • • Fallos a tierra en los sistemas de baterías flotantes. Fallos internos de la propia batería a tierra. Conforme aumenta la impedancia interna se requiere una corriente mayor de flotación. Hay que vigilar la evolución de la corriente de flotación porque es un indicador de fallos de la batería. Con la prueba de la impedancia se pueden detectar estos posibles fallos. c) Corriente de Rizo o de “Riple”: El cargador normalmente es un rectificador. Los rectificadores no son ideales. La componente de AC que hay en la tensión DC de la batería se define como corriente de “Riple” o rizo. Si este “Riple” es muy alto, más de 5 A por cada 100 Ah de capacidad de la batería, se puede producir un fallo prematuro de la batería por calentamiento. Para evitar la corriente de “Riple” se ponen filtros. Por lo que hay que tener en cuenta esta corriente de rizo o de “Riple”. 3.13.4 Efectos de la Temperatura: La temperatura es el factor de mayor incidencia que acorta la vida de una batería. Según las teorías de Arrhenius sobre reacciones químicas, por cada 10ºC de incremento en la temperatura de una batería, la vida de esta se reduce a la mitad. El incremento de temperatura acelera la corrosión de los electrodos. 255 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.13.5 Cuestiones a Tener en Cuanta Sobre las Baterías de Corriente Continua: • • • • • La tensión de flotación nos dice que el cargador está trabajando, pero no indica el buen estado de la batería. La batería puede estar completamente cargada pero sin capacidad. Esto ocurrirá cuando se desconecte el cargador. Una tensión de flotación baja nos puede indicar que existe un cortocircuito interno en un vaso. Esto sucede si la tensión de un vaso está por debajo de 2,06 V o menos para baterías de Pb-Acido. Cuando se han cambiado tres vasos, se recomienda cambiar toda la batería. Un 20% de aumento de la impedancia de la batería corresponde a una pérdida del 20% de capacidad. (En baterías de Pb-ácido). Método para encontrar un tierra batería: Existe un método sin tener que desconectar y seccionar circuitos. Este consiste en inyectar una señal en AC de baja frecuencia a 20 Hz entre la red de P.A.T. y la batería. Se mide la corriente resultante con un transformador de corriente de “gancho”. 3.13.6 Características de las Baterías de Corriente Continua: Las baterías de las Centrales Hidroeléctricas consisten en módulos de alimentación formados por una batería de acumuladores y un rectificador de corriente monofásico o trifásico que trabaja en régimen permanente de flotación con la batería y el consumo. Batería: • • • • • • • • • • • Vasos de Ni- Cd. Número de elementos: 92 del tipo KM100P, según UNE EN 60623. Tensión nominal Un: 125V + 10% -15% Capacidad nominal en régimen de 5 horas: 100Ah Intensidad máxima de descarga permanente: 7 A. Es la intensidad subministrada por la batería en ausencia de corriente para la alimentación de señalizaciones, control de interruptores, alarmas…etc. Tensión final de descarga: 1,1548 x 92 = 106,25V El sistema de carga de la batería será de regulación automática con una primera etapa en intensidad constante y una segunda a tensión constante. Estará diseñada para un régimen de trabajo de descarga media. Los niveles de tensión son los indicados anteriormente en el presente apartado. En ningún caso la tensión final de carga excederá del 110% de Un. La tensión final de los elementos después de la descarga, con el rectificador desconectado, será de 1,1548V por elemento. En ningún caso la tensión final en bornes de la batería será inferior al 85% de Un. El tiempo de emergencia mínimo previsto será de 10 horas. Durante este tiempo la batería tiene que garantizar el suministro de la intensidad máxima de descarga permanente, sin que al final del tiempo la tensión haya bajado por debajo de los 1,1548 V por elemento. Cumplirá con los requerimientos especificados en la norma UNE EN 60623 "Elementos individuales prismáticos recargables abiertos de níquel-cadmio". Rectificador: • • • Alimentación: 240 / 400V 50Hz + 10% -10% Intensidad nominal a la salida: 30 A Tensión de carga en flotación: 1,4 x 92 = 128,8V 256 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • Memoria de cálculo Tensión de carga rápida: 1,495 x 92 = 137,5V 257 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.14 Cálculo de Consumos de 24 Vcc En el presente apartado calcularemos los consumos a 24 V para posteriormente adoptar el tipo de fuente de alimentación que mejor se adapte a nuestra instalación. 3.14.1 Instalación Minicentral Hidroeléctrica Unidades Unidades (mA) Consumo (mA) Entradas digitales 145 señales 12 mA 1740 mA Salidas Digitales 30 señales 30 mA 900 mA Entradas analógicas 32 señales 25 mA 800 mA CPU 1 0,5 A 0,5 A Módulo: DI524 5 2 mA 10 mA Módulo: DC522 1 2 mA 2 mA Módulo: DC523 1 2 mA 2 mA Módulo: AI523 2 2 mA 4 mA Módulo: AO522 1 2 mA 2 mA Módulo: DX522 1 2 mA 2 mA SUBTOTAL 3,462 A TOTAL (Reserva 20%) 4,155 A Tabla 14. Consumos Minicentral hidroeléctrica. Señales Reserva: • • • • 23 Señales digitales de entrada (DI) de Reserva sin cablear. 16 Señales digitales de salida (DO) de Reserva sin cablear (8 de ellas aceptan Relé). 8 Señales analógicas de entrada (AI) de Reserva sin cablear. 8 Señales analógicas de salida (AO) de Reserva sin cablear. 258 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.14.2 Sistema de Riego de Guiamets Actualmente la Comunidad de Regantes dispone de una CPU y de 2 módulos de entradas y salidas digitales y 1 módulo de entradas y salidas analógicas. Unidades Unidades (mA) Consumo (mA) Entradas digitales 48 señales 12 mA 576 mA Salidas Digitales 16 señales 30 mA 480 mA Entradas analógicas 8 señales 25 mA 200 mA Salidas analógicas 8 señales 25 mA 200 mA CPU 1 0,5 A 0,5 A Módulo: DI524 1 2 mA 2 mA Módulo: DC532 1 2 mA 2 mA Módulo: AX522 1 2 mA 2 mA SUBTOTAL 1,962 A TOTAL (Reserva 20%) 2,4 A Tabla 15. Consumos Sistema de Riego. 3.14.3 Consumo Total Cálculo de los consumos totales: Minicentral hidroeléctrica Consumo (mA) 4,83 A Sistema de Riego 2,4 A TOTAL 6,555 A Tabla 16. Consumo Total. Por lo que en la instalación de la minicentral hidroeléctrica de Guiamets se ha adoptado por instalar, de manera redundante, 2 fuentes transformadoras de alimentación 220 Vac/24 Vcc de 10 A de la casa ABB. Las características de las dos fuentes de alimentación adoptadas para la alimentación redundante del PLC AC500 de ABB se definen en la memoria descriptiva apartado 2.13.8.7.1.4. Figura 17. Fuente transformadora de 10 A adoptada. Fabricante: ABB. 259 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo En caso de fallo de una de ellas, la planta continuaría funcionando ya que una sola es capaz de aguantar la toda la carga del automatismo (ver plano 014 de la memoria de planos). 260 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo 3.15 Puesta a Tierra Las puestas a tierra tienen como objetivo limitar la tensión que pueda aparecer respecto a tierra en un momento dado en las masas metálicas, asegurar la actuación de las protecciones y eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en el material utilizado. La denominación de puesta a tierra comprende toda unión metálica directa sin fusible ni tipo de protección, de elementos o partes de una instalación, y un electrodo o grupo de electrodos enterrados en el suelo, con el objetivo de conseguir que el conjunto de instalaciones, edificios y cercanías de la instalación no haya diferencias de potencial peligrosas. Al mismo tiempo ha de permitir el paso a tierra de las corrientes de falta o de descarga de origen atmosférico. 3.15.1 Condiciones Generales Los conductores serán de cobre, dada su buena conductividad tanto eléctrica como térmica, y sobre todo por su resistente a la corrosión. La sección de los conductores, se calculará para soportar la máxima intensidad de falta que pueda producirse. El perímetro de la malla o anillo será de cable continuo para evitar concentraciones de corriente y por lo tanto gradientes. La sección mínima será de 35 mm2 que, por razones mecánicas será superior, ya que eléctricamente pueden utilizarse secciones menores. Las conexiones y empalmes se realizarán por soldadura de alto punto de fusión, por ser el más económico y seguro. Los conductores, conexiones y electrodos deberán ser mecánicamente resistentes en alto punto y con suficiente conductividad para no crear diferencias de potenciales locales. Todos los materiales serán no corrosivos. Se evitará tramos tortuosos y curvas de poco radio. En las líneas de tierra no podrán instalarse fusibles ni interruptores. 3.15.2 Sección de los Conductores Utilizaremos para el cálculo de la sección del conductor, la instrucción complementaria MIE-RAT-13. La sección se calcula mediante la fórmula siguiente: r Siendo: u √ · √± [115] I=11,29 kA, Intensidad máxima de la falta coincidiendo con la corriente simétrica de corte tal y como se ha definido en el apartado 3.6.1.2 de la presente memoria de cálculo siendo [A] t=0,5 seg, Tiempo de duración [s]. ·: Factor variable en función del material del conductor, siendo 13 para el cobre. 261 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo E=150 ºC. Calentamiento admisible para conductores desnudos. S= 50,14 mm2. Por lo que se ha adoptado por una sección de 70 mm2 con el objetivo y la finalidad de obtener una mayor viabilidad mecánica, de esta manera previniendo una intensidad máxima de falta del sistema eléctrico. 3.15.3 Electrodo de Tierra Se colocarán picas de acero-cobre, donde la parte mínima sumergida será de 2 metros. La distancia entre picas nunca será inferior a los 2 metros y el número máximo de picas en paralelo a utilizar en un electrodo, será de 6. El número de picas a utilizar se obtendrá de las siguientes expresiones. Inicialmente se buscará la resistencia de difusión de una pica: 0 Siendo: ρ 4; * 2π; M [116] L= 2 m Longitud de la pica. d=16 mm Diámetro exterior de la pica. R= 38,4 Ohms. ρ= 300 ohm·m. Resistividad del terreno. El terreno donde se encuentra la presa de Guiamets es de Calizas. Se considera Calizas blandas debido a las características húmedas del terreno. Por lo que se ha adoptado por el valor más desfavorable de resistividad [Ohm·m] para este tipo de terreno. Figura 18. Detalle geológico de la Presa de Guiamets. El valor recomendado de resistencia de puesta a tierra será de 2 ohms y en ningún caso superior a 5. Entonces el número de picas en paralelo necesario, suponiendo entre ellas una distancia mínima de 4 metros para tener una eficiencia del 100% será de 20 unidades, tal y como se puede observar a continuación. El número de picas viene definido por la relación: º 0 0 262 [117] Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Memoria de cálculo Siendo: 0 = 2 ohms. Valor recomendado de resistencia de puesta a tierra. Donde: Nº= 20 unidades. Número de picas en paralelo necesario. Por lo que se instalarán 20 picas como mínimo. 3.15.3.1 Valores Máximos de Tensión de Paso y Contacto Admisibles Según la instrucción complementaria MIE-RAT-13 se pueden calcular las tensiones de paso y de contacto admisibles, que no podrán ser sobrepasadas en ningún caso según las fórmulas siguientes. • Tensión de paso al exterior: $¹ Siendo: 10H 6ρ 1 + ! t 1000 [118] K=72 y n=1 para tiempos inferiores a 0,9 s. t: duración de la falta en segundos (0,5 seg). Por lo que $¹ =4032 V. • Tensión de contacto: Por lo que $ = 208,8 V. $ H 1,5ρ 1 + ! t 1000 [119] 3.15.4 Malla Equipotencial En las superficies interiores de trabajo de la central se instalarán en el hormigón de base de tierra, una malla de hilos de acero de 4 mm de diámetro, con cuadrícula de 30x30 cm y conectada a la tierra general en dos puntos preferentemente opuestos, para conseguir una superficie equipotencial que elimine una tensión de paso inadmisible. 263 Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets PLANOS TITULACIÓN: Ingeniería técnica Industrial Especializado en Electricidad AUTOR: Néstor Cirac Romero. DIRECTOR: Francisco González Molina. FECHA: Abril del 2015. Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets PRESUPUESTO TITULACIÓN: Ingeniería técnica Industrial Especializado en Electricidad AUTOR: Néstor Cirac Romero. DIRECTOR: Francisco González Molina. FECHA: Abril del 2015. Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto ÍNDICE 5.1 Presupuesto General .................................................................................................... 285 5.2 Resumen Presupuesto .................................................................................................. 310 284 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto 5.1 Presupuesto General PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 1: Obra Civil Producto Unidades 1.1 100 1.2 100 1.3 1.4 1.5 Descripción Precio (€) / Precio (€) unidad Movimiento de tierras: Limpieza del terreno y desbroce con medios mecánios y carga sobre camión. 1,69 € 169,00 € Nivelado del terreno. 4,58 € 458,00 € 100 Suministro de tierra adecuada 5,87 € 587,00 € 125 Excavaciones de tierras, para losa de cimentación con medios mecánicos y cárga sobre camión. Incluye transporte. 8,34 € 1.042,50 € 67,86 € 8.482,50 € 59,86 € 5.387,04 € 125 Cimentación: Hormigón HA-25/B20/IIa para losa de cimentación, abocado desde camión, con acero corrugado B500S. Estructura Muros de Hormigón HA-25/B20/IIa con acero corrugado B-500. Incluye encofrado. 1.6 90 1.7 70 Forjado unidireccional de hormigón armado HA-25/V/20IIa con acero B500S y vigas prefabricadas y tela asfáltica. 94,77 € 6.634,04 € 1.7 90 Cerramiento de paredes con ladrillos 33,82 € 3.043,80 € Total 25.803,88 € El coste total del capítulo 1 es de veinticinco mil ochocientos tres euros y ochenta y ocho centimos. 285 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 2: Equipo Hidráulico Producto Cantidad 2.1 1 Descripción Turbina Francis de eje horizontal Saltos del Pirineo. Prevista para un Precio (€) / unidad Precio (€) 236.555,00 € 236.555,00 € 3 caudal de 1,6 m /s para una potencia -1. máx. al eje de 328 kW a 750 min Incluir conducción de entrada más tubo de aspiración. Incluye grupo regulador hidráulico. 2.2 1 Reja de toma de riego para evitar la introducción de sedimentos. Fabricada por Industrias M. Olano. 8.000,00 € 8.000,00 € 2.3 1 14.354,45 € 14.354,45 € 2.4 1 Válvula motorizada de cierre de tipo mariposa de la casa SAINT GOBAIN con bridas tipo "U" con bridas taladradas PN-10, cuerpo fundida nodular, disco acero inoxidable, asiento EPDM, accionada por servomotor eléctrico trifásico centork 380V / 50 Hz, DN1000 Válvua motorizada para refrigeración de equipos de tipo mariposa de la casa SAINT GOBAIN de DN 150 PN 16 (Reductor + Actuador 3F + Aumatic). 5.200,00 € 5.200,00 € 2.5 1 302,00 € 302,00 € 2.6 1 1.371,75 € 1.371,75 € Válvula manual de vaciado de tipo compuerta de la casa SAINT GOBAIN de DN 150 PN 16 Medidor de nivel por ultrasonidos tipo FMU43-APH2A2 de la casa Endress + Hauser Total 265.783,20 € El coste total del capítulo 2 es de doscientos sesenta y cinco mil setecientos ochenta y tres euros y veinte céntimos 286 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 3: Equipo Mecánico Producto Cantidad Descripción Precio (€) / unidad Precio (€) 3.1 1 Multiplicador de velocidad de hierro fundido de ejes paralelos y horizontales. Regulación de transmisión 2, lubricación por barboteo y serpentín integrado de la casa ANEM Transmissions. 2.837,00 € 2.837,00 € 3.2 1 Acoplamiento entre eje de la turbina y multiplicador y entre multiplicador y generador de la serie Martin Flex de la casa Lindis. 700,00 € 700,00 € Total 3.537,00 € El coste total del capítulo 3 es de tres mil quinientos trenta y siete euros. 287 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 1: Generador asíncrono, Transformador principal y Transformador de SS.AA. Producto Cantidad 4.1.1 1 Descripción Generador trifásico asíncrono de eje horizontal modelo: HXR400LC4 de ABB, para servicio interior. Características: Potencia nominal: 400 kW Tensión de servicio: 3 kV Frecuencia: 50 Hz Incluye configuración, ensayos Precio (€) / unidad Precio (€) 35.000,00 € 35.000,00 € estándares y puesta en marcha. 4.1.2 1 Transformador trifásico de potencia banyado en aceite de la casa ABB. Tipo de refrigeración ONAN, con depósito de expansión y ruedas de transporte. Características: Potencia nominal: 500 kVA Frecuencia: 50 Hz Intensidad primaria: 3 kV Intensidad secundaria: 15 kV Grupo de conexión: Dyn11 7.300,00 € 7.300,00 € 4.1.3 1 Transformador trifásico banyado en aceite, tipo de refirigeración natural de la casa ABB. Características: Potencia nominal: 500 kVA Intensidad primaria: 15 kV Grupo de conexión: Dyn11 Intensidad secundaria: 380 V Frecuencia: 50 Hz 2.800,00 € 2.800,00 € Total 288 45.100,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 2: Celda 1 para dispositivos del condensador Producto Cantidad 4.2.1 1 Descripción Celda modular M de tipo SavePlus de tensión asignada 3,6 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad 5.863,00 € Precio (€) 5.863,00 € 3 transformadores de intensidad tipo TPU 50.21 de relación 50/5 5A (dos secundarios), 20 VA de potencia de precisión y clase de precisión 5P y 1. 3 transformadores de tensión tipo TJC5 de relación 3000:√3/ 110: √3 110:√3 V (dos secundarios), 15 VA de potencia de precisión y clase de precisión 3P y 1. Conexioando y elementos auxiliares Total 289 5.863,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 3: Celda 2 para dispositivos del condensador Producto Cantidad 4.3.1 1 Descripción Celda modular C de tipo SavePlus de tensión asignada 3,6 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad 2.166,00 € Precio (€) 2.166,00 € Seccionador de barras de 3 posiciones con seccionador de tierra de 3,6 kV y 400 A Total 290 2.166,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 4: Celda 3 para dispositivos del condensador Producto Cantidad 4.3.1 1 Descripción Celda modular V de tipo SavePlus de tensión asignada 3,6 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad 5.250,00 € Precio (€) 5.250,00 € Interruptor automático de corte al vacío de 3,6 kV y 400 A Seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones bajo interruptor de 3,6 kV conectado en serie. Total 291 5.250,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 5: Celda 4, Armario Rittal para dispositivos del condensador Producto Cantidad Descripción Precio (€) / unidad Precio (€) 4.5.1 1 Armario de distribución modelo TS 8 de Rittal. 1.155,00 € 1.155,00 € 4.6.1 1 Condensador reactivo trifásico Propivar NG de la casa SchneiderElectric. Pmáx nominal reactiva de 250 kVAr 1.477,00 € 1.477,00 € Total 292 2.632,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 6: Celda 5 puesta a tierra del estator del generador asíncrono Producto Cantidad 4.6.1 1 Descripción Celda modular de ABB para la puesta a tierra del estator del generador asíncrono constituida por los siguientes elementos: Precio (€) / unidad 5.600,00 € Precio (€) 5.600,00 € Transformador monofásico de 5 kVA con relación de transformación 3000/224 V Una resistencia de puesta a tierra de 3 kW y 224 V de tensió nominal. Conexionado y elementos auxiliares Total 293 5.600,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 7: Celda 6 de medición de la línea de acoplamiento entre generador asíncrono y transformador de potencia Producto Cantidad 4.7.1 1 Descripción Celda modular M de tipo SavePlus de tensión asignada 3,6 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad 5.863,00 € Precio (€) 5.863,00 € 3 transformadores de intensidad tipo TPU 50.21 de relación 100/5 5A (dos secundarios), 30 VA de potencia de precisión y clase de precisión 5P y 1. 3 transformadores de tensión tipo TJC5 de relación 3000:√3/ 110:√3 110:√3 V (dos secundarios), 25 VA de potencia de precisión y clase de precisión 3P y 1. Conexionado y elementos auxiliares Total 294 5.863,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 8: Celda 7 de acoplamiento a la B-001 de 15 kV Producto Cantidad 4.8.1 1 Descripción Celda modular C de tipo SavePlus de tensión asignada 17,5 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad 2.600,00 € Precio (€) 2.600,00 € Seccionador de barras de 3 posiciones con seccionador de tierra de 17,5 kV y 630 A Total 295 2.600,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 9: Celda 8 de acoplamiento a la B-001 de 15 kV Producto Cantidad 4.9.1 1 Descripción Celda modular V de tipo SavePlus de tensión asignada 17,5 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad 6.300,00 € Precio (€) 6.300,00 € Interruptor automático de corte al vacío de 17,5 kV y 630 A Seccionador/puesta a tierra de 3 posiciones bajo interruptor de 17,5 kV conectado en serie. Total 296 6.300,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 10: Celda 9 de medición de la interconexión Producto Cantidad 4.10.1 1 Descripción Celda modular M de tipo SavePlus de tensión asignada 17,5 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad 7.400,00 € Precio (€) 7.400,00 € 3 transformadores de intensidad tipo TPU 50.21 de relación 20/5 5A (dos secundarios), 30 VA de potencia de precisión y clase de precisión 5P y 1. 3 transformadores de tensión tipo TJC5 de relación 15000:√3/ 110:√3 110:√3 V (dos secundarios), 25 VA de potencia de precisión y clase de precisión 3P y 1. Conexionado y elementos auxiliares Total 297 7.400,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 11: Celda 10 de medición para los equipos de facturación Producto Cantidad 4.11.1 1 Descripción Celda modular M de tipo SavePlus de tensión asignada 17,5 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad 7.400,00 € Precio (€) 7.400,00 € 3 transformadores de intensidad tipo TPU 50.21 de relación 20/5A (un solo secundario), 30 VA de potencia de precisión y clase de precisión 5P y 1. 3 transformadores de tensión tipo TJC5 de relación 15000:√3/ 110:√3 V (un solo secundario), 50 VA de potencia de precisión y clase de precisión 0,5. Conexionado y elementos auxiliares Total 298 7.400,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 12: Celda 11 de llegada a la línea exterior y Autoválvulas. Producto Cantidad 4.12.1 1 Descripción Celda modular C de tipo SavePlus de tensión asignada 17,5 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad Precio (€) 2.600,00 € 2.600,00 € 306,50 € 919,50 € Seccionador de barras de 3 posiciones con seccionador de tierra de 17,5 kV y 630 A 4.12.2 3 Autoválvulas de distribución tipo BHF9CC de 18 kV y 5 kA de capacidad de descarga de la casa Sprecher+Schuh. Total 299 3.519,50 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 13: Celda 12 de acoplamiento a SS.AA. Producto Cantidad 4.13.1 1 Descripción Celda modular F de tipo SavePlus de tensión asignada 3,6 kV de ABB equipada con: Precio (€) / unidad 3.000,00 € Precio (€) 3.000,00 € Seccionador de 3 posiciones con seccionador de tierra, de accionamiento simultáneo, con seccionador de tierra inferior de 17,5 kV y 200 A 3 Fusibles de A.T. de alto poder de ruptura para 17,5 kV y calibre de 6 A de tipo CEF de ABB. Total 300 3.000,00 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 4: Equipamiento eléctrico Subcapítulo 14: Celda 13 de puesta a tierra del transformador de potencia. Producto Cantidad 4.14.1 1 Descripción Celda modular de ABB para la puesta a tierra del estator del transformador principal de potencia, constituida por los siguientes elementos: Precio (€) / unidad 5.600,00 € Precio (€) 5.600,00 € Transformador monofásico de 5 kVA con relación de transformación 15000/224 V Una resistencia de puesta a tierra de 3 kW y 224 V de tensió nominal. Conexionado y elementos auxiliares Total 5.600,00 € El coste total del capítulo 4 es de ciento ocho mil doscientos noventa y tres euros y cincuenta céntimos 301 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 5: Servicios complementarios Subcapítulo 1: Conductores Producto Cantidad Descripción Precio (€) / unidad Precio (€) Conductores de potencia: 5.1.1 100 Cables de aluminio apantallados unipolares de aislamiento seco de tipo HEPR de la casa PRYSMIAN tipo EPROTENAX H COMPACT con una tensión nominal de 12/20 31,05 € 3.105,00 € 24,61 € 1.230,50 € 5,30 € 530,00 € 3,70 € 370,00 € 2 kV de 50 mm con sus respectivos terminales de clase y tubos de PVC 2 de 250 mm para su alojamiento. 5.1.2 50 Cables de aluminio apantallados unipolares de aislamiento seco de tipo HEPR de la casa PRYSMIAN tipo EPROTENAX H COMPACT con una tensión nominal de 3,6 kV 2 de 25 mm con sus respectivos terminales de clase y tubos de PVC 2 de 120 mm para su alojamiento. 5.1.3 100 5.1.4 100 Conexionado de medida y protección: Conexionado de protección; instalación completa de conexión entre los elementos de medida y relés, mediante cables de telemando protegidos con tubos de acero flexible con cubierta de PVC. Conexionado para equipos de medida; instalación completa de conexión para equipos de medida, mediante cables de telemando protegidos con tubos de acero flexible con cubierta de PVC. Total 302 5.235,50 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 5: Servicios complementarios Subcapítulo 2: Instalación eléctrica, puesta a tierra y puente grúa Producto Cantidad 5.2.1 1 Descripción Instalación de alumbrado interior para lámparas fluorescentes de 2x 58W completamente instaladas, alumbrado exterior para 4 lámparas de vapor de sodio de 70 W completamente instaladas, y alumbrado de emergencia, todas ellas bajo tubo de PVC rígido y Precio (€) / unidad Precio (€) 2.127,00 € 2.127,00 € 2.074,00 € 2.074,00 € 14.000,00 € 14.000,00 € 2 conductores de 2,5 mm de sección, protecciones particulares. 5.2.2 1 Malla de tierra constituida por 20 picas de cobre-acero de 16 mm de diámetro y 2 m de longitud, grapas de conexión, cable de cobre 2 desnudo de 70 mm , arquetas, etc. y conexionado desde la misma a todos los elementos precisos de la minicentral. 5.2.3 1 Puente grúa de una viga tipo EPKE con perfil laminado de la casa Demag Cranes & Components, S.A.U. de 3,2 Tn, altura del puente grúa de 9 m con botonera. Incluye transporte, montaje completo, alimentación eléctrica y frenos de traslación del carro y puente, botonera, y sobre caminos de rodadura. Total 18.201,00 € El coste total del capítulo 5 es de veintitres mil cuatrocientos treinta y seis euros y cincuenta céntimos. 303 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 6: Armarios de control y medida Subcapítulo 1: Armario 1 Producto Cantidad 5.1.1 1 Descripción Armario de distribución de tipo ensamblaje TS 8 de Rittal equipado con: Precio (€) / unidad 3.673,11 € Precio (€) 3.673,11 € 1 Filtro en la parte central inferior para su mejor disipación. 1 Fluorescente de 14 W de Rittal. 1 Ventilador para techo de Rittal. 2 fuentes transformadoras de CA/CC de alimentación CPS 24V/10 A de 10 A de ABB. 2 interruptores magnetotérmicos bipolares tipo c60n pia II 6A curva D de la casa Schneider Electric. 2 interruptores magnetotérmicos bipolares tipo c60n pia II 10A curva D de la casa Schneider Electric. 37 Relés Weindmüller tipo Rider Series de 24 Vcc . 1 convertidor de comunicación vía RS485 a RS232 de Phoenix Contact. Conexionado y elementos auxiliares utilizados tales como: Cable afumex 750v es07z1-k 1x2.5, canaletas libre de halógenos. Total 304 3.673,11 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 6: Armarios de control y medida Subcapítulo 2: Armario 2 Producto Cantidad 5.2.1 1 Descripción Armario de distribución de tipo ensamblaje TS 8 de Rittal equipado con: Precio (€) / unidad 4.979,24 € Precio (€) 4.979,24 € 1 Filtro en la parte central inferior para su mejor disipación. 1 Fluorescente de 14 W de Rittal. 1 relé de potencia inversa tipo R2M de la casa SACI. 1 relé electrónico de protección contra sobretensiones de la casa Arteche del tipo RV-UT. 1 relé electrónico monofásico de tensión de la casa Arteche del tipo RV-UMA. 2 relé electrónico de protección contra sobreintensidades de la casa Arteche del tipo RV-ITN. 2 voltímetros modelo EC4V3 de SACI. 2 Varímetros modelo WC3VIrE de SACI. 2 Amperímetros modelo EC4V4 de SACI. 2 Vatímetro modelo WC2VIE de escala 0-500 kW de la casa SACI. 1 Fasímetro modelo SC3VIE de la casa SACI. Conexionado y elementos auxiliares utilizados tales como: Cable afumex 750v es07z1-k 1x2.5, canaletas libre de halógenos. Total 305 4.979,24 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 6: Armarios de control y medida Subcapítulo 3: Armario 3 Producto Cantidad 5.3.1 1 Descripción Armario de distribución de tipo ensamblaje TS 8 de Rittal equipado con: Precio (€) / unidad 6.242,84 € Precio (€) 6.242,84 € 1 Filtro en la parte central inferior para su mejor disipación. 1 Fluorescente de 14 W de Rittal. 1 Ventilador para techo de Rittal. 2 relé electrónico de protección contra sobretensiones de la casa Arteche del tipo RV-UT. 1 relé electrónico monofásico de tensión de la casa Arteche del tipo RV-UMA. 1 relé electrónico de tensión de la casa Arteche tipo RV-UM-130 para 220 Vca 50 Hz 1 relé electrónico de protección contra sobreintensidades de la casa Arteche del tipo RV-ITN. 2 voltímetros modelo EC4V3 de SACI. 1 Varímetros modelo WC3VIrE de SACI. 2 Amperímetros modelo EC4V4 de SACI. 1 Vatímetro modelo WC2VIE de escala 0-500 kW de la casa SACI. 1 Relé Weindmüller tipo Rider Series de 24 Vcc . Conexionado y elementos auxiliares utilizados tales como: Cable afumex 750v es07z1-k 1x2.5, canaletas libre de halógenos. Total 306 6.242,84 € Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 6: Armarios de control y medida Subcapítulo 4: Armario 4 Producto Cantidad 5.4.1 1 Descripción Armario de distribución de tipo ensamblaje TS 8 de Rittal equipado con: Precio (€) / unidad Precio (€) 1.930,82 € 1.930,82 € 1 Filtro en la parte central inferior para su mejor disipación. 1 Fluorescente de 14 W de Rittal. 1 relé electrónico monofásico de tensión de la casa Arteche del tipo RV-UM-105 para medición de 125 Vcc Conexionado y elementos auxiliares utilizados tales como: Cable afumex 750v es07z1-k 1x2.5, canaletas libre de halógenos. 5.4.2 1 Contador-registrador ACE8000 tipo 862 homologados para facturación 2.700,00 € 2.700,00 € 5.4.3 1 Baterias para CC.HH.: 8.000,00 € 8.000,00 € Vasos de Ni- Cd 92 del tipo KM100P, según UNE EN 60623. Capacidad nominal en régimen de 5 horas: 100Ah Rectificador: Alimentación: 240 / 400V 50Hz + 10% -10% Intensidad nominal a la salida de 30 A Tensión de carga en flotación: 1,4 x 92 = 128,8V Total 12.630,82 € El coste total del capítulo 6 es de veintisiete mil quinientos veintiseis euros y un céntimo. 307 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 7: Centro de operación y estación de operación Producto Cantidad Descripción Precio (€) / unidad Precio (€) 6.1 1 Centro de operación para operador de sala de control de Dimensionis. Superficie trabajo compacto PHENOL (MEL) de alta densidad microfibras color gris antracita, con cantos redondeados, biselados y psacables para subida del cableado. Cuenta con 6 tomasde enchufes y 2 conexión de RJ45. Incluye: Rack de 19" 10U de puerta frontal cristal y trasera panel de abeja perforada para instalación de hasta 2 PC´s bajo consola con bandeja extraíble para torres. Brazos ergonómicos (MODELO-TARIFA 2014) para soporte de 2 monitores. 2 sillas ergonómicas ERGON 2VO 2013. Suministro en Obra. Embalajes normalizados CE. 3.621,00 € 3.621,00 € 6.2 1 Workstation modelo HP Z230 de la casa HP. Procesador Intel Xeon E31225 de 3.2 GHz, 8 Gb RAM y Tarjeta de Video Nvidia NVS 310 512 Mb Dual. Incluy Doble Monitor LCD 27 pulgadas 1920x1080 (HP) y ratón y teclado USB 1.474,84 € 1.474,84 € Total 5.095,84 € El coste total del capítulo 7 es de cinco mil noventa y cinco euros y ochenta y cuatro céntimos. 308 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto PRESUPUESTO GENERAL Capítulo 8: Servicios de Ingenieria y programación ABB Producto Cantidad 7.1 1 7.2 1 7.3 Descripción Hardware: CPU AC500: PM573-ETH-XC con 2 puertos serie internos, RS232/RS485 configurables. Precio (€) / unidad Precio (€) 1.469,00 € 1.469,00 € Módulo de comunicación Ethernet tipo CM577-ETH. De 10/100 Mbit/s, dúplex/semidúplex con autorrespuesta; interruptor de 2 puertos integrado. Interfaz de la CPU: memoria de puerto dual de 8 kB. Protocolo: 2x RJ45. 722,00 € 722,00 € 1 Módulo E/S Digital: DI524 247,00 € 247,00 € 7.4 1 Módulo E/S Digital: DC522 254,00 € 254,00 € 7.5 1 Módulo E/S Digital: DC523 305,00 € 305,00 € 7.6 1 Módulo E/S Digital: DX522 209,00 € 209,00 € 7.7 1 Módulo E/S Analógico: AI523 670,00 € 670,00 € 7.8 1 Módulo E/S Analógico: AO522 709,00 € 709,00 € Sofware: 7.4 1 Ingeniería y configuración del Sistema de ABB. Incluye curso de formación de 6 horas. 13.662,00 € 13.662,00 € Total 18.247,00 € El coste total del capítulo 8 es de dieciocho mil doscientos cuarenta y siete euros. 309 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Presupuesto 5.2 Resumen Presupuesto Capítulos Precios Capítulo 1: Obra Civil 25.803,88 € Capítulo 2: Equipo Hidráulico 265.783,20 € Capítulo 3: Equipo Mecánico 3.537,00 € Capítulo 4: Equipamiento eléctrico 108.293,50 € Capítulo 5: Servicios complementarios 23.436,50 € Capítulo 6: Armarios de control y medida 27.526,01 € Capítulo 7: Centro de operación y estación de operación 5.095,84 € Capítulo 8: Servicios de Ingeniería y programación ABB 18.247,00 € Presupuesto Total 477.722,93 € El presupuesto total de ejecución es de cuatrocientos setenta y siete mil setecientos veintidós euros y noventa y tres céntimos. Tarragona, 28 de abril de 2015 El ingeniero: Firma: 310 Instalación de una Minicentral Hidroeléctrica en Guiamets PLIEGO DE CONDICIONES TITULACIÓN: Ingeniería técnica Industrial Especializado en Electricidad AUTOR: Néstor Cirac Romero. DIRECTOR: Francisco González Molina. FECHA: Abril del 2015. Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones ÍNDICE 6.1. Prescripciones técnicas generales ....................................................................... 315 6.1.1 Obras a las que se aplicará este pliego de prescripciones técnicas. .................... 315 6.1.2 Normas para la realización de trabajos con maquinaria para obras .................... 315 6.1.2.1 Circulación de la maquinaria de obra y de camiones .............................. 315 6.1.2.2 Señalización ............................................................................................. 315 6.1.3 Materiales, piezas, y equipos en general ............................................................. 316 6.1.3.1 Condiciones generales ............................................................................. 316 6.1.3.2 Autorización previa del Director de la Obra para la incorporación o empleo de materiales, piezas o equipos en la instalación ........................................................ 316 6.1.3.3 Ensayos y pruebas .................................................................................... 316 6.1.3.4 En Caso de que los materiales, piezas o equipos no satisfagan las condiciones técnicas .................................................................................................... 316 6.1.3.5 Acopios .................................................................................................... 316 6.1.3.6 Responsabilidad del Contratista............................................................... 317 6.1.3.7 Materiales, equipos y productos industriales aportados por el Contratista y no empleados en la instalación .................................................................................... 317 6.1.4 Tratamiento y gestión de residuos ...................................................................... 317 6.1.4.1 Definición y condiciones generales ......................................................... 317 6.1.4.2 Condiciones del proceso de ejecución ..................................................... 317 6.1.5 Consideraciones previas a la ejecución de las obras........................................... 317 6.1.6 Acceso a las obras ............................................................................................... 320 6.1.6.1 Construcción de caminos de acceso ......................................................... 320 6.1.6.2 Conservación y uso .................................................................................. 321 6.1.7 Instalaciones, medios y obras auxiliares ............................................................. 321 6.1.7.1 Proyecto de instalaciones y obras auxiliares ............................................ 321 6.1.7.2 Retirada de instalaciones y obras auxiliares ............................................ 321 6.1.7.3 Instalación de acopios .............................................................................. 322 6.1.8 Ejecución de las obras ......................................................................................... 322 6.1.8.1 Equipos, maquinaria y métodos constructivos......................................... 322 6.1.8.2 Señalización y balizamiento de obras e instalaciones.............................. 322 6.1.8.3 Excavación de zanjas y pozos .................................................................. 322 6.1.8.4 Obras subterráneas ................................................................................... 323 312 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 6.2. Pliego de Condiciones 6.1.8.5 Carteles y anuncios .................................................................................. 323 6.1.8.6 Cruces de carreteras ................................................................................. 324 6.1.8.7 Reposición de servicios, estructuras e instalaciones afectadas ................ 324 6.1.8.8 Control de ruido y de las vibraciones del terreno .................................... 325 6.1.8.9 Propuesta de solicitud .............................................................................. 326 6.1.8.10 Limitaciones ............................................................................................. 326 6.1.8.11 Responsabilidades .................................................................................... 326 6.1.8.12 Trabajos nocturnos ................................................................................... 327 6.1.8.13 Emergencias ............................................................................................. 327 Condiciones de los materiales............................................................................. 329 6.2.1 Movimientos de Tierra........................................................................................ 329 6.2.1.1 Desbroce y limpieza del Terreno ............................................................. 329 6.2.1.2 Excavaciónes ........................................................................................... 330 6.2.1.3 Excavación en zanjas ............................................................................... 331 6.2.2 Sostenimiento de zanjas y pozos ........................................................................ 332 6.2.2.1 Entibaciones: ............................................................................................ 332 6.2.2.2 Tablestacados metálicos .......................................................................... 334 6.2.2.3 Terraplenes ............................................................................................... 336 6.2.2.4 Relleno compactado en zanja para la protección y cobertura de tuberías 338 6.2.2.5 Base granular ........................................................................................... 340 6.2.3 Escolleras de protección ..................................................................................... 341 6.2.4 Estructuras .......................................................................................................... 343 6.2.4.1 Hormigonado de estructuras y obras de fábrica ....................................... 343 6.2.4.2 Encofrados en estructuras y obras de fábrica........................................... 347 6.2.4.3 Cimbras .................................................................................................... 349 6.2.4.4 Acero en barras para armar ...................................................................... 350 6.2.4.5 Perfiles y chapas de acero laminado ....................................................... 351 6.2.4.6 Drenaje de trasdós de muros .................................................................... 353 6.2.4.7 Juntas de Impermeabilidad ...................................................................... 353 6.2.5 Caminos y accesos .............................................................................................. 354 6.2.5.1 Bases de zahorra artificial ........................................................................ 354 6.2.5.2 Subbases naturales ................................................................................... 355 6.2.5.3 Tratamientos superficiales ....................................................................... 355 6.2.6 Edificación .......................................................................................................... 357 313 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets 6.3. Pliego de Condiciones 6.2.6.1 Fábricas .................................................................................................... 357 6.2.6.2 Revestimientos ......................................................................................... 357 6.2.6.3 Pintura ...................................................................................................... 357 6.2.6.4 Puertas para cerramiento .......................................................................... 358 Condiciones del proceso de ejecución ................................................................ 359 6.3.1 Movimiento de tierras ......................................................................................... 359 6.3.1.1 Desbroce y limpieza del terreno .............................................................. 359 6.3.1.2 Excavaciones en tierra vegetal ................................................................. 360 6.3.1.3 Excavaciones en general .......................................................................... 360 6.3.1.4 Rellenos ................................................................................................... 361 6.3.1.5 Escolleras de protección .......................................................................... 362 6.3.2 Estructuras .......................................................................................................... 363 6.3.2.1 Hormigonado de estructuras y obras de fábrica ....................................... 363 6.3.2.2 Encofrados en estructuras y obras de fábrica........................................... 365 6.3.2.3 Cimbras .................................................................................................... 365 6.3.2.4 Acero en barras para armar ...................................................................... 366 6.3.2.5 Estructuras de acero laminado ................................................................. 367 6.3.2.6 Drenaje de trasdós de muros .................................................................... 373 6.3.2.7 Juntas de impermeabilidad....................................................................... 373 6.3.3 Caminos y accesos .............................................................................................. 374 6.3.3.1 Bases de zahorra artificial ........................................................................ 374 6.3.3.2 Subbases naturales ................................................................................... 377 6.3.3.3 Tratamientos superficiales ....................................................................... 377 6.3.4 Edificación .......................................................................................................... 378 6.3.4.1 Fábricas .................................................................................................... 378 6.3.4.2 Revestimientos ......................................................................................... 379 6.3.4.3 Pintura ...................................................................................................... 381 314 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.1 Prescripciones técnicas generales 6.1.1 Obras a las que se aplicará este pliego de prescripciones técnicas. El presente Pliego tiene por objeto establecer las condiciones para la recepción de materiales y ejecución de las obras del proyecto de Instalación de una minicentral hidroeléctrica en el río Asmat, en el Embalse de Guiamets, y al propio tiempo, regular las relaciones entre la Propiedad y el Contratista adjudicatario durante el plazo de ejecución de dichos trabajos hasta la extinción del Contrato con la liquidación y recepción de las obras mencionadas. Las obras se realizarán de acuerdo con los Planos de la presente Especificación. El Contratista dispondrá en obra de una copia completa del Pliego de Prescripciones, un juego completo de los planos de la Especificación, así como copias de todos los planos complementarios desarrollados por el Contratista o de los revisados suministrados por la Dirección de Obra, junto con las instrucciones y especificaciones complementarias que pudieran acompañarlos. 6.1.2 Normas para la realización de trabajos con maquinaria para obras 6.1.2.1 Circulación de la maquinaria de obra y de camiones La circulación de la maquinaria de obra, así como el transporte de materiales procedentes de desmontes o de préstamos, debe realizarse exclusivamente por el interior de los límites de ocupación de la zona de obras o sobre los itinerarios de acceso a los préstamos y a los depósitos reservados a tal efecto. El Contratista está obligado a mantener un control efectivo de la generación de polvo en el entorno de las obras, adoptando las medidas pertinentes, entre ellas: • • • • Realizar periódicamente operaciones de riego sobre los caminos de rodadura y cuantos lugares estime necesarios la Dirección Ambiental de Obra. Retirar los lechos de polvo y limpiar las calzadas del entorno de actuación, utilizadas para el tránsito de vehículos de obra. Emplear toldos de protección en los vehículos que transporten material pulverulento, o bien proporcionar a éste la humedad conveniente. En el caso de circulación de maquinaria y/o de camiones sobre obras de fábrica, el Contratista debe considerar si es necesario el reforzamiento de las estructuras y de los dispositivos de protección. El Contratista debe obtener las autorizaciones para circular por las carreteras, y procederá a reforzar las vías por las que circulará su maquinaria, o a reparar las vías deterioradas por la circulación de estas últimas. Al finalizar las obras, deberán restablecerse las calzadas y sus alrededores y las obras que las atraviesan, de acuerdo con las autoridades competentes. 6.1.2.2 Señalización El Contratista debe asegurar a su cargo, el suministro, la colocación, el funcionamiento, el mantenimiento, así como la retirada y recogida al finalizar las obras, de los dispositivos de señalización y de seguridad vial que deben estar adaptados a la reglamentación en vigor y definidos de acuerdo con las autoridades competentes. 315 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.1.3 Materiales, piezas, y equipos en general 6.1.3.1 Condiciones generales Todos los materiales, piezas, equipos y productos industriales, en general, utilizados en la instalación, deberán ajustarse a las calidades y condiciones técnicas impuestas en el presente Pliego. En consecuencia, el Contratista no podrá introducir modificación alguna respecto a los referidos materiales, piezas y equipos sin previa y expresa autorización del Director de la Obra. En los supuestos que no existieran Instrucciones, Normas o Especificaciones Técnicas de aplicación a los materiales, piezas y equipos, el Contratista deberá someter al Director de la Obra, para su aprobación, con carácter previo a su montaje, las especificaciones técnicas por él propuestas o utilizadas, dicha aprobación no exime al Contratista de su responsabilidad. La medición y abono del transporte, se ajustará a lo fijado en las unidades de obra correspondientes, definidas en el Capítulo III del presente Pliego. 6.1.3.2 Autorización previa del Director de la Obra para la incorporación o empleo de materiales, piezas o equipos en la instalación El Contratista sólo puede emplear en la instalación los materiales, piezas y equipos autorizados por el Director de la Obra. La autorización de empleo de los Materiales, piezas o equipos por el Director de la Obra, no exime al Contratista de su exclusiva responsabilidad de que los materiales, piezas o equipos cumplan con las características y calidades técnicas exigidas 6.1.3.3 Ensayos y pruebas Los ensayos, análisis y pruebas que deben realizarse con los materiales, piezas y equipos que han de entrar en la obra, para fijar si reúnen las condiciones estipuladas en el presente Pliego se verificarán bajo la dirección del Director de la Obra. Será obligación del Contratista avisar al Director de la Obra con antelación suficiente del acopio de materiales, piezas y equipos que pretenda utilizar en la ejecución de la Obra, para que puedan ser realizados a tiempo los ensayos oportunos. 6.1.3.4 En Caso de que los materiales, piezas o equipos no satisfagan las condiciones técnicas En el caso de que los resultados de los ensayos y pruebas sean desfavorables, el Director de la Obra podrá elegir entre rechazar la totalidad de la partida controlada o ejecutar un control más detallado del material, piezas o equipo, en examen. Todo material, piezas o equipo que haya sido rechazado será retirado de la Obra inmediatamente, salvo autorización expresa del Director. 6.1.3.5 Acopios Los materiales, piezas o equipos se almacenarán de tal modo que se asegure la conservación de sus características y aptitudes para su empleo en la obra y de forma que se facilite su inspección. 316 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones El Director de la Obra podrá ordenar, si lo considera necesario el uso de plataformas adecuadas, cobertizos o edificios provisionales para la protección de aquellos materiales, piezas o equipos que lo requieran, siendo las mismas de cargo y cuenta del Contratista. 6.1.3.6 Responsabilidad del Contratista El empleo de los materiales, piezas o equipos, no excluye la responsabilidad del Contratista por la calidad de ellos y quedará subsistente hasta que se reciba definitivamente la Obra en que dichos materiales, piezas o equipos se han empleado. 6.1.3.7 Materiales, equipos y productos industriales aportados por el Contratista y no empleados en la instalación El Contratista, a medida que vaya ejecutando la Obra, deberá proceder, por su cuenta, a la retirada de los materiales, equipos y productos industriales acopiados y que no tengan ya empleo en la misma. 6.1.4 Tratamiento y gestión de residuos 6.1.4.1 Definición y condiciones generales Los vertidos de aceites, combustibles, cementos y otros sólidos procedentes de las zonas de instalaciones no serán en ningún caso vertidos a los cursos de agua o al terreno. La gestión de esos productos residuales deberá estar de acuerdo con la normativa aplicable en cada caso (residuos sólidos urbanos, residuos tóxicos y peligrosos, residuos inertes, etc.). En este sentido el Contratista incorporará a su cargo las medidas para la adecuada gestión y tratamiento en cada caso. 6.1.4.2 Condiciones del proceso de ejecución Los parques de maquinaria incorporarán plataformas completamente impermeabilizadas y con sistemas de recogida de residuos y específicamente de aceites usados, para las operaciones de repostaje, cambio de lubricantes y lavado. De manera específica se deberán definir los lugares y sistemas de tratamiento de las aguas procedentes del lavado de hormigoneras. Para evitar la contaminación de las aguas y del suelo por vertidos accidentales las superficies sobre las que se ubiquen las instalaciones auxiliares deberán tener un sistema de drenaje superficial, de modo que los líquidos circulen por gravedad y se pueda recoger en las balsas de decantación cualquier derrame accidental antes de su infiltración en el suelo. 6.1.5 Consideraciones previas a la ejecución de las obras Plazo de ejecución de las obras. Comienzo del plazo. Las obras a que se aplica el presente Pliego de Prescripciones Técnicas Generales deberán quedar terminadas en el plazo que se señala en las condiciones de la licitación, o en el plazo que el Contratista hubiese ofrecido con ocasión de dicha licitación y fuese aceptado por el contratado subsiguiente. Lo anteriormente indicado es asimismo aplicable para los plazos parciales, si así se hubiera hecho constar. Todo plazo comprometido comienza al principio del día siguiente al de la firma del Acta de Comprobación del Replanteo y así se hará constar en el Pliego de Bases de la Licitación. Cuando el plazo se fija en días, estos serán naturales, y el último se por entero. 317 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Cuando el plazo se fija en meses, se contará de fecha a fecha. Si no existe fecha correspondiente, en el que se ha finalizado el plazo, este termina el último día de ese mes. Programa de trabajos El Contratista está obligado a presentar un Programa de Trabajos de acuerdo con lo que se indique respecto al plazo y forma en los Pliegos de Licitación, Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares o en su defecto en el plazo de 30 días desde la firma del Acta de Comprobación del Replanteo. Este programa habrá de estar ampliamente razonado y justificado, teniéndose en cuenta los plazos de llegada a obra de materiales y medios auxiliares y la interdependencia de las distintas operaciones, así como la incidencia que sobre su desarrollo hayan de tener las circunstancias climatológicas, estacionales, de movimiento de personal y cuantas de carácter general sean estimables, según cálculos estadísticos de probabilidades, siendo de obligado ajuste con el plazo fijado en la licitación o con el menor ofertado por el Contratista, si fuese éste el caso, aún en la línea de apreciación más pesimista. Dicho programa se reflejará en dos diagramas. Uno de ellos especificará los espacios-tiempo de la obra a realizar, y el otro será de barras, donde se ordenará las diferentes partes de la obra que integran el proyecto, estimando en día-calendario los plazos de ejecución de la misma, con indicación de la valoración mensual y acumulada. La Dirección de Obra y el Contratista revisarán conjuntamente y con una frecuencia mínima mensual, la progresión real de los trabajos contratados y los programas parciales a realizar en el período siguiente, sin que estas revisiones eximan al Contratista de su responsabilidad respecto de los plazos estipulados en la adjudicación. Las demoras que en la corrección de los defectos que pudiera tener el Programa de Trabajos propuesto por el Contratista, se produjeran respecto al plazo legal para su presentación, no serán tenidas en cuenta como aumento del concedido para realizar las obras, por lo que el Contratista queda obligado siempre a hacer sus previsiones y el consiguiente empleo de medios de manera que no se altere el cumplimiento de aquél. Examen de las propiedades afectadas por las obras. El Director de Obra podrá exigir al Contratista la recopilación de información adecuada sobre el estado de las propiedades antes del comienzo de las obras, si estas pueden ser afectadas por las mismas o si pueden ser causa de posibles reclamaciones de daños. El Contratista informará al Director de Obra de la incidencia de los sistemas constructivos en las propiedades próximas. Antes del comienzo de los trabajos, el Contratista confirmará por escrito al Director de la Obra, que existe un informe adecuado sobre el estado actual de las propiedades y terrenos, de acuerdo con los apartados anteriores. Localización de servicios, estructuras e instalaciones. El Contratista consultará, antes del comienzo de los trabajos, a los afectados sobre la situación exacta de los servicios existentes y adoptará sistemas de construcción que eviten daños. Asimismo, con la suficiente antelación al avance de cada tajo de obra, deberá efectuar las catas convenientes para la localización exacta de los servicios afectados. Si se encontrase algún servicio no señalado en el Proyecto, el Contratista lo notificará inmediatamente, por escrito, al Director de la Obra. 318 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones El Programa de Trabajos aprobado y en vigor, ha de suministrar al Director de Obra la información necesaria para gestionar todos los desvíos o retiradas de servicios previstos en el Proyecto, que sean de su competencia en el momento adecuado para la realización de las obras. Será también de cuenta del Contratista la provisión de aquellos espacios y accesos provisionales que, no estando expresamente recogidos en el proyecto, decidiera utilizar para la ejecución de las obras, no pudiendo ser objeto de reclamación los gastos, directos o indirectos, que la provisión de tales terrenos pueda originar. Ocupación y vallado provisional de terrenos El Contratista notificará al Director de Obra, para cada tajo de obra, su intención de iniciar los trabajos, con quince (15) días de anticipación, siempre y cuando ello requiera la ocupación de terreno y se ajuste al programa de trabajos en vigor. Si la ocupación supone una modificación del programa de trabajos vigente, la notificación se realizarán con una anticipación de 45 días y quedará condicionada a la aceptación por el Director de Obra. El Contratista archivará la información y documentación sobre las fechas de entrada y salida de cada propiedad, pública o privada, así como los datos sobre las fechas de montaje y desmontaje de vallas. El Contratista suministrará copias de estos documentos al Director de Obra cuando sea requerido. El Contratista confinará sus trabajos al terreno disponible y prohibirá a sus empleados el uso de otros terrenos. Tan pronto como el Contratista tome posesión de los terrenos, procederá a su vallado, si así estuviese previsto en el Proyecto, fuese necesario por razones de seguridad o así lo requiriesen las ordenanzas o reglamentación de aplicación. Antes de cortar el acceso a una propiedad, el Contratista, previa aprobación del Director de Obra, informará con quince días de anticipación a los afectados, y proveerá un acceso alternativo. Estos accesos provisionales alternativos no serán objeto de abono. El vallado de zanjas y pozos se realizará mediante barreras metálicas portátiles enganchables o similar, de acuerdo con el Proyecto de Seguridad presentado por el Contratista y aprobado por la Dirección de Obra. Su costo será de cuenta del Contratista. El Contratista inspeccionará y mantendrá el estado del vallado y corregirá los defectos y deterioros a su costa y con la máxima rapidez. Se mantendrá el vallado de los terrenos hasta que sea sustituido por un cierre permanente o hasta que se terminen los trabajos de la zona afectada. Vertederos y productos de préstamo A excepción de los casos de escombreras previstas y definidas en el Proyecto, el Contratista, bajo su única responsabilidad y riesgo, elegirá los lugares apropiados para la extracción y vertido de materiales naturales que requiera la ejecución de las obras, y se hará cargo de los gastos por canon de vertido o alquiler de préstamos y canteras. El Director de Obra dispondrá de un mes de plazo para aceptar o rehusar los lugares de extracción y vertido propuestos por el Contratista. Este plazo contará a partir del momento en que el Contratista notifique los vertederos, préstamos y/o canteras que se propone utilizar, una vez que, por su cuenta y riesgo, haya entregado las muestras del material solicitadas por el Director de Obra para apreciar la calidad de los materiales propuestos por el Contratista para el caso de canteras y préstamos. 319 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones La aceptación por parte del Director de Obra del lugar de extracción o vertido no limita la responsabilidad del Contratista, tanto en lo que se refiere a la calidad de los materiales, como al volumen explotable del yacimiento y a la obtención de las correspondientes licencias y permisos. El Contratista viene obligado a eliminar, a su costa, los materiales de calidad inferior a la exigida que aparezcan durante los trabajos de explotación de la cantera, gravera o depósito previamente autorizado. Si durante el curso de la explotación, los materiales dejan de cumplir las condiciones de calidad requeridas, o si el volumen o la producción resultara insuficiente por haber aumentado la proporción de material no aprovechable, el Contratista, a su cargo, deberá procurarse otro lugar de extracción, siguiendo las normas dadas en los párrafos anteriores y sin que el cambio de yacimiento natural le dé opción a exigir indemnización alguna. La Dirección de Obra podrá proporcionar a los Concursantes o Contratista cualquier dato o estudio previo que conozca con motivo de la redacción del proyecto, pero siempre a título informativo y sin que ello anule o contradiga lo establecido en el primer párrafo de este apartado. Reclamaciones de terceros El Contratista tomará las precauciones necesarias para evitar cualquier clase de daños a terceros, atenderá a la mayor brevedad, las reclamaciones de propietarios y afectados, y lo notificará por escrito y sin demora a la Dirección de la Obra. En el caso de que se produjesen daños a terceros, el Contratista informará de ello al Director de Obra y a los afectados. El Contratista repondrá el bien a su situación original con la máxima rapidez, especialmente si se trata de un servicio público fundamental o si hay riesgos importantes. Oficinas de la Administración a pie de obra El Contratista suministrará una oficina en obra para uso exclusivo de la Dirección de Obra, con una superficie útil mínima de 30 m2. Estas instalaciones estarán amuebladas y equipadas con los servicios de agua y luz conectados de forma que estén disponibles para su ocupación y uso a los 30 días de la fecha de comienzo de los trabajos. El Contratista suministrará calefacción, luz y limpieza hasta la terminación de los trabajos. El costo de todos estos conceptos será a cargo del Contratista y se entenderá repercutido en los precios del contrato. 6.1.6 Acceso a las obras 6.1.6.1 Construcción de caminos de acceso En caso de ser necesario, los caminos y accesos provisionales a los diferentes tajos serán construidos por el Contratista, bajo su responsabilidad y por su cuenta. La Dirección de Obra podrá pedir que todos o parte de ellos sean construidos antes de la iniciación de las obras. El Contratista quedará obligado a reconstruir por su cuenta todas aquellas obras, construcciones e instalaciones de servicio público o privado, tales como cables, aceras, cunetas, alcantarillado, etc., que se vean afectados por la construcción de los caminos, aceras y obras provisionales. Igualmente deberá colocar la señalización necesaria en los cruces o desvíos con carreteras nacionales o locales y retirar de la obra a su cuenta y 320 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones riesgo, todos los materiales y medios de construcción sobrantes, una vez terminada aquélla, dejando la zona perfectamente limpia. Estos caminos o accesos provisionales estarán situados, en la medida de lo posible, fuera del lugar de emplazamiento de las obras definitivas. El caso excepcional de que necesariamente hayan de producirse interferencias, las modificaciones posteriores para la ejecución de los trabajos serán a cargo del Contratista. 6.1.6.2 Conservación y uso El Contratista conservará en condiciones adecuadas para su utilización los accesos y caminos provisionales de obra. En el caso de caminos que han de ser utilizados por varios Contratistas, éstos deberán ponerse de acuerdo entre sí sobre el reparto de los gastos de su construcción y conservación. Los caminos particulares o públicos usados por el Contratista para el acceso a las obras y que hayan sido dañados por dicho uso, deberán ser reparados por su cuenta, si así lo exigieran los propietarios o las administraciones encargadas de su conservación. Ocupación temporal de terrenos para construcción de caminos de acceso a las obras Las autorizaciones necesarias para ocupar temporalmente terrenos para la construcción de caminos provisionales de acceso a las obras, no previstos en el Proyecto, serán gestionadas por el Contratista quien deberá satisfacer por su cuenta las indemnizaciones correspondientes y realizar los trabajos para restituir los terrenos a su estado inicial tras la ocupación temporal. 6.1.7 Instalaciones, medios y obras auxiliares 6.1.7.1 Proyecto de instalaciones y obras auxiliares El Contratista queda obligado a proyectar y construir por su cuenta todas las edificaciones auxiliares para oficinas, almacenes, cobertizos, instalaciones sanitarias y demás de tipo provisional. Será asimismo de cuenta del Contratista el enganche y suministro de energía eléctrica y agua para la ejecución de las obras, las cuales deberán quedar realizadas de acuerdo con los Reglamentos vigentes, y las Normas de la Compañía Suministradora. Los proyectos deberán justificar que las instalaciones y obras auxiliares previstas son adecuadas para realizar las obras definitivas en las condiciones técnicas requeridas y en los plazos previstos en el Programa de Trabajos, y que están ubicadas en lugares donde no interfieren la ejecución de las obras principales. Deberán presentarse al Director de Obras con la antelación suficiente para que dicho Director de Obra pueda decidir sobre su idoneidad. La conformidad del Director de Obra al proyecto de instalaciones, obras auxiliares y servicios generales en nada disminuirá la responsabilidad del Contratista, tanto en la calidad como en los plazos de ejecución de las obras definitivas. 6.1.7.2 Retirada de instalaciones y obras auxiliares La retirada de las instalaciones y demolición de obras auxiliares al finalizar los tajos correspondientes, deberá ser anunciada al Director de Obra quién lo autorizará si está 321 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones realmente terminada la parte de obra principal correspondiente, quedando éste facultado para obligar esta retirada cuando a su juicio, las circunstancias de la obra lo requieran. Los gastos provocados por esa retirada de instalaciones y demolición de obras auxiliares y acondicionamiento y limpieza de las superficies ocupadas, para que puedan recuperar su aspecto original, serán de cuenta del Contratista, debiendo obtener la conformidad del Director de Obra para que pueda considerarse terminado el conjunto de la obra. Transcurridos 10 días de la terminación de las obras y si el Contratista no hubiese cumplido lo preceptuado en los párrafos anteriores, la Dirección de Obra podrá realizar por terceros la limpieza del terreno y retirada de elementos sobrantes, pasándole al Contratista el correspondiente cargo. 6.1.7.3 Instalación de acopios Las ubicaciones de las áreas para instalación de los acopios serán propuestas por el Contratista a la aprobación de la Dirección de Obra. 6.1.8 Ejecución de las obras 6.1.8.1 Equipos, maquinaria y métodos constructivos Los equipos, maquinaria y métodos constructivos necesarios para la ejecución de todas las unidades de obra, deberán ser justificados previamente por el Contratista, de acuerdo con el volumen de obra a realizar y con el programa de trabajos de las obras, y presentados a la Dirección de Obra para su aprobación. Dicha aprobación cautelar de la Dirección de Obra no eximirá en absoluto al Contratista de ser el único responsable de la calidad, y del plazo de ejecución de las obras. El Contratista no tendrá derecho a compensación económica adicional alguna por cualesquiera que sean las particularidades de los métodos constructivos, equipos, materiales, etc., que puedan ser necesarios para la ejecución de las obras. El equipo habrá de mantenerse, en todo momento, en condiciones de trabajo satisfactorias y exclusivamente dedicadas a las obras del Contrato, no pudiendo ser retirado sin autorización escrita de la Dirección de Obra, previa justificación de que se han terminado las unidades de obra para cuya ejecución se había previsto. 6.1.8.2 Señalización y balizamiento de obras e instalaciones El Contratista, sin perjuicio de lo que sobre el particular ordene el Director, será responsable del estricto cumplimiento de las disposiciones vigentes en la materia. El Contratista estará además obligado a lo que sobre el particular establezcan las normas del organismo público afectado por las obras, siendo de cuenta del Contratista, además de los gastos de señalización, los del organismo citado en ejercicio de las facultades inspectoras que sean de su competencia. 6.1.8.3 Excavación de zanjas y pozos En la zona rural la zanja estará acotada vallando la zona de paso o en la que se presuma riesgo para peatones o vehículos. 322 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Las zonas de construcción de obras singulares, como pozos aliviaderos, estarán completamente valladas. Las vallas de protección distarán no menos de 1 m. del borde de la zanja cuando se prevea paso de peatones paralelo a la dirección de la misma y no menos de 2 m. cuando se prevea paso de vehículos. Cuando los vehículos circulen en sentido normal al eje de la zanja, la zona acotada se ampliará a dos veces la profundidad de la zanja en ese punto, siendo la anchura mínima de 4 m. limitándose la velocidad en cualquier caso. El acopio de materiales y tierras extraídas en cortes de profundidad mayor de 1,25 m., se dispondrán a una distancia no menor de 1,5 m. del borde. En zanjas o pozos de profundidad mayor de 1,25 m. siempre que haya operarios trabajando en el interior, se mantendrá uno de retén en el exterior. Las zanjas o pozos de pared vertical y profundidad mayor de 1,25 m. deberán ser entibadas. El método de sostenimiento a utilizar, será tal que permita su puesta en obra, sin necesidad de que el personal entre en la zanja hasta que ésta esté suficientemente soportada. Las zanjas de profundidad mayor de 1,25 m. estarán provistas de escaleras que rebasen 1 m. la parte superior del corte. Al finalizar la jornada o en interrupciones largas, se protegerán las zanjas y pozos de profundidad 1,25 m. con un tablero resistente, red o elemento equivalente. Como complemento a los cierres de zanjas y pozos de dispondrá la señalización de tráfico pertinente y se colocarán señales luminosas en número suficiente. Al comenzar la jornada se revisarán las entibaciones y la estabilidad de la zanja. 6.1.8.4 Obras subterráneas El Contratista deberá adjuntar un análisis detallado de los riesgos derivados del empleo de los diferentes sistemas de excavación de las obras subterráneas, carga, evacuación de escombros, métodos de sostenimiento del terreno, ventilación, etc., proponiendo en consecuencia las medidas de prevención y/o protección que sean necesarias en cada caso. 6.1.8.5 Carteles y anuncios Inscripciones en las obras. Podrán ponerse en las obras las inscripciones que acrediten su ejecución por el Contratista. A tales efectos, éste cumplirá las instrucciones establecidas y en su defecto las que dé el Director de Obra. El Contratista no podrá poner, ni en la obra ni en los terrenos ocupados o expropiados para la ejecución de las mismas, inscripción alguna que tenga carácter de publicidad comercial. Por otra parte, el Contratista estará obligado a colocar carteles informativos de la obra a realizar, en los lugares indicados por la Dirección de Obra, de acuerdo con las siguientes características: El texto y diseño de los carteles se realizará de acuerdo con las instrucciones del Director de Obra. 323 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones El coste de los carteles y accesorios, así como las instalaciones de los mismos, será por cuenta del Contratista. 6.1.8.6 Cruces de carreteras Antes del comienzo de los trabajos que afecten al uso de carreteras o viales, el Contratista propondrá el sistema constructivo que deberá ser aprobado por escrito por el Director de Obra y el Organismo responsable de la vía de tráfico afectada. Durante la ejecución de los trabajos el Contratista seguirá las instrucciones previa notificación y aceptación del Director de Obra, hechas por el Organismo competente. Las instrucciones que los Organismos competentes pudieran dar al Contratista, deberán ser notificadas al Director de Obra para su aprobación por escrito. Serán objeto de abono, a los precios unitarios ordinarios de los cuadros de precios para excavación, relleno, etc., las obras de desvío provisional expresamente recogidas en el Proyecto u ordenadas por el Director de Obra, al objeto de posibilitar la realización de los cruces. No serán objeto de abono los desvíos provisionales promovidos o realizados por el Contratista, al objeto de facilitar, en interés propio, la ejecución de los trabajos de cruce. La ejecución de trabajos nocturnos, en días festivos o conforme a un determinado programa de trabajos, ya sea en cumplimiento de las condiciones exigidas por el Organismo competente o por interés del propio Contratista, o la adopción de cualesquiera precauciones especiales que fuera necesario adoptar, no dará derecho a abono adicional alguno ni tampoco lo dará la disminución de los ritmos de ejecución que pudiere producirse en estos puntos singulares de la obra. 6.1.8.7 Reposición de servicios, estructuras e instalaciones afectadas Todos los árboles, torres de tendido eléctrico, vallas, pavimentos, conducciones, de agua, gas o alcantarillado, cable eléctrico o telefónicos, cunetas, drenajes, túneles, edificios y otras estructuras, servicios o propiedades existentes a lo largo del trazado de las obras a realizar y fuera de los perfiles transversales de excavación, serán sostenidos y protegidos de todo daño o desperfecto por el Contratista por su cuenta y riesgo, hasta que las obras queden finalizadas y recibidas. Será pues de su competencia el gestionar con los organismos, entidades o particulares afectados, la protección, desvío, reubicación o derribo y posterior reposición, de aquellos servicios o propiedades afectados, según convenga más a su forma de trabajo, y serán a su cargo los gastos ocasionados, aún cuando los mencionados servicios o propiedades estén dentro de los terrenos disponibles para la ejecución de las obras (sean estos proporcionados por la Administración u obtenidos por el Contratista), siempre que queden fuera de los perfiles transversales de excavación. La reposición de servicios, estructuras o propiedades afectadas se hará a medida que se vayan completando las obras en los distintos tramos. Si transcurridos 30 días desde la terminación de las obras correspondientes el Contratista no ha iniciado la reposición de los servicios o propiedades afectadas, la Dirección de Obra podrá realizarlo por terceros, pasándole al Contratista el cargo correspondiente. En construcciones a cielo abierto, en las que cualquier conducción de agua, gas, cables, etc., cruce la zanja sin cortar la sección del colector, el Contratista soportará tales conducciones sin daño alguno ni interrumpir el servicio correspondiente. Tales operaciones no serán objeto de abono alguno y correrán de cuenta del Contratista. Por ello éste deberá tomar las debidas precauciones, tanto en 324 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones ejecución de las obras objeto del Contrato como en la localización previa de los servicios afectados. Únicamente, y por sus características peculiares, serán de abono los trabajos de sostenimiento especificados en el proyecto. En ningún caso el Contratista tendrá derecho a reclamar cantidad alguna en concepto de indemnización por bajo rendimiento en la ejecución de los trabajos, especialmente en lo que se refiere a operaciones de apertura, sostenimiento, colocación de tubería y cierre de zanja, como consecuencia de la existencia de propiedades y servicios que afecten al desarrollo de las obras, bien sea por las dificultades físicas añadidas, por los tiempos muertos a que den lugar (gestiones, autorizaciones y permisos, refuerzos, desvíos, etc.), o por la inmovilización temporal de los medios constructivos implicados. 6.1.8.8 Control de ruido y de las vibraciones del terreno Antes del comienzo de los trabajos en cada lugar y con la antelación que después se especifica, el Contratista, según el tipo de maquinaria que tenga previsto utilizar, realizará un inventario de las propiedades adyacentes afectadas, respecto a su estado y a la existencia de posibles defectos, acompañado de fotografías. En casos especiales que puedan presentar especial conflictividad a juicio del Ingeniero Director, se levantará acta notarial de la situación previa al comienzo de los trabajos. Se prestará especial atención al estado de todos aquellos elementos, susceptibles de sufrir daños como consecuencia de las vibraciones, tales como: • • • • • • • • • Cornisas Ventanas Muros y tabiques Tejas Chimeneas Canalones e imbornales Reproducciones en muros exteriores Piscinas Cubiertas y muros acristalados Donde se evidencien daños en alguna propiedad con anterioridad al comienzo de las obras, se registrarán los posibles movimientos al menos desde un mes antes de dicho comienzo y mientras duren éstas. Esto incluirá la determinación de asientos, fisuración, etc., mediante el empleo de marcas testigo. Todas las actuaciones especificadas en este artículo las efectuará el Contratista bajo la supervisión y dirección del Ingeniero Director de las Obras y no serán objeto de abono independiente, sino que están incluidas en la ejecución de los trabajos a realizar, objeto del Proyecto. La medida de vibraciones será realizada por el Contratista, bajo la supervisión de la Dirección de Obra a la que proporcionará copias de los registros de vibraciones. El equipo de medida registrará la velocidad punta de partícula en tres direcciones perpendiculares. Se tomará un conjunto de medidas cada vez que se sitúen los equipos en un nuevo emplazamiento o avancen una distancia significativa en la ejecución de los trabajos, además, cuando los niveles de vibración estén próximos a los especificados como máximos 325 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones admisibles, se efectuarán medidas adicionales de acuerdo con las indicaciones del Director de Obra. La velocidad de partícula máxima admisible es la que se indica para cada caso en la tabla adjunta. Tabla 1. Velocidad de partícula. En el caso de viviendas, edificios industriales o comerciales en buen estado, de estructura porticada metálica o de hormigón armado, podrá el Contratista optar por construir con niveles de vibración superiores al II mediante negociación con los afectados de las indemnizaciones por daños, molestias y alteraciones del normal desenvolvimiento de la actividad industrial o comercial, que puedan producirse. En todo caso deberá someterse a la aprobación de la Dirección de Obra la alteración de los límites de vibración correspondientes al nivel II (12, 9 y 6 mm/seg., respectivamente, para los tres tipos de vibración), mediante informe de un especialista. Tal aprobación, de producirse, no eximirá en absoluto al Contratista de su total responsabilidad sobre posibles daños ocasionados. En ningún caso los límites más arriba mencionados superarán los siguientes: 35 mm/seg. (Vibración pulsatoria), 25 mm/seg. (Vibración intermitente) y 12 mm./seg. (Vibración continua). 6.1.8.9 Propuesta de solicitud Al menos tres semanas antes de comenzar cualquier etapa de los trabajos, el Contratista comunicará su propuesta por escrito al Director de Obra, Sr. Néstor Cirac. Esta propuesta, que tendrá el carácter de solicitud previa, incluirá detalles del tipo de maquinaria a utilizar, método de hinca y extracción, secuencia de operaciones y períodos de trabajo. El incumplimiento por parte del Contratista de estos requisitos facultará al Ingeniero Director para paralizar los trabajos hasta que se subsanen las omisiones, sin derecho del Contratista a recibir ninguna compensación o indemnización económica de ningún tipo, por ello. 6.1.8.10 Limitaciones Las operaciones de hinca se limitarán estrictamente a las horas y duraciones especificadas o permitidas. 6.1.8.11 Responsabilidades La aceptación y aprobación por el Director de Obra de una voladura, no exime al Contratista de la responsabilidad en cuanto a daños a terceros, al personal o instalaciones producidas por la misma debiendo cumplirse estrictamente todas las leyes y reglamentos para el uso y manipulación de explosivos y debiendo obtener él mismo, todos los permisos y licencias pertinentes, de la autoridad que, en su caso, corresponda. 326 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones El Director de Obra podrá ordenar la paralización de la maquinaria o actividades que incumplan las limitaciones respecto al ruido hasta que se subsanen las deficiencias observadas, sin que ello de derecho al Contratista a percibir cantidad alguna por merma de rendimiento ni por ningún otro concepto. 6.1.8.12 Trabajos nocturnos Los trabajos nocturnos deberán ser previamente autorizados por el Director y realizados solamente en las unidades de obra que él indique. El Contratista deberá instalar los equipos de iluminación del tipo e intensidad que el Director de Obra apruebe, y mantenerlos en perfecto estado mientras duren los trabajos nocturnos. 6.1.8.13 Emergencias El Contratista dispondrá de la organización necesaria para solucionar emergencias relacionadas con las obras del Contrato, aun cuando aquellas se produzcan fuera de las horas de trabajo. El Director de Obra, Sr. Néstor Cirac Romero, dispondrá en todo momento de una lista actualizada de direcciones y números de teléfono del personal del Contratista responsable de la organización de estos trabajos de emergencia. Itinerarios de Emergencias: Antes de iniciar los trabajos se deberá colocar un cartel con el itinerario a seguir para acceder al centro asistencial más próximo, así como los planos con la ubicación de los PUNTOS DE REUNIÓN más próximos al lugar donde se encuentra el accidentado. Estos puntos servirán de referencia para facilitar una posible evacuación del accidentado mediante ambulancia o helicóptero. Teléfono de Emergencias: Plano de emergencia: Figura 1. Plano de emergencia. Centro médico más próximo. 327 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Posición concreta del Hospital: Figura 2. Detalle de la ruta a seguir hasta el hospital más cercano. . 328 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.2 Condiciones de los materiales 6.2.1 Movimientos de Tierra 6.2.1.1 Desbroce y limpieza del Terreno Definición. Esta unidad de obra consiste en la limpieza y desbroce del terreno en la zona de influencia de la obra. La ejecución de la unidad de obra incluye las operaciones siguientes: Retirada de la capa superficial de tierras hasta conseguir una superficie de trabajo lisa. Eliminación de plantas, tocones de árboles y arbustos con sus raíces, cepas, broza, escombros, basuras, etc. • • • • Carga, transportes internos y descarga en los acopios provisionales. Carga, transporte y descarga en vertedero de los materiales sobrantes. Pago del canon de vertido y mantenimiento del vertedero Permisos necesarios Condiciones generales. No han de quedar cepas ni raíces mayores a 10 cm en una profundidad menor o igual a 1 m. La superficie resultante ha de ser la adecuada para la realización de los trabajos posteriores. Los materiales han de quedar suficientemente troceados y apilados, con la finalidad de facilitar su carga, en función de los medios de que se disponga y las condiciones de transporte. Se trasladarán a un vertedero autorizado todos los materiales que la D.O. no haya aceptado como útiles. El recorrido que se haya de realizar, ha de cumplir las condiciones de anchura libre y pendientes adecuadas a la maquinaria que se utilice. Los materiales aprovechables como la madera se clasificarán y acopiarán siguiendo las instrucciones de la D.O. Precio. El precio incluye el destoconado de los árboles, el arrancado de arbustos, cepas, matojos y escombros, así como su carga, transporte y descarga al acopio o a vertedero. También incluye los permisos, canon de vertido, mantenimiento del vertedero y apilado y precauciones necesarias para garantizar la seguridad, así como los trabajos de clasificación y acopio de la madera, según las instrucciones que se reciban de la D.O. Normativa de obligado cumplimiento PG 3/75 "Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes." Con las enmiendas aprobadas por las Órdenes del MOPTMA: O.M. del 31.7.86 (BOE núm. 213 del 5.9), O.M. del 21.1.88 (BOE núm. 29 del 3.2), O.M. del 8.5.89 (BOE núm. 118 del 18.5) y O.M. del 28.9.89 (BOE núm. 242 del 9.10). 329 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.2.1.2 Excavaciónes Definición. Comprenderá el conjunto de operaciones para excavar y nivelar las zonas de emplazamiento de obras de fábrica y asentamiento de caminos, hasta la cota de explanación general. Dichas operaciones incluyen la remoción, extracción carga y transporte de los productos resultantes de la excavación al lugar de empleo, vertedero o acopios intermedios. Clasificación de las excavaciones. A los efectos de esta unidad las excavaciones se consideran sin clasificar. Ejecución de las obras El Contratista notificará a la Dirección de Obra con la antelación suficiente, la finalización de la excavación de la tierra vegetal para poder realizar las mediciones necesarias sobre el terreno, antes del comienzo de los trabajos. Durante la ejecución de los trabajos se tomarán las precauciones adecuadas para no disminuir la resistencia del terreno no excavado. Durante las diversas etapas de la realización de la explanación de las obras, éstas se mantendrán en perfectas condiciones de drenaje. El Contratista está obligado a la retirada y transporte a vertedero del material que se obtenga de la excavación y que no esté prevista su utilización en rellenos u otros usos. Los límites máximos de los taludes a efectos de abono serán los que se expresan en los planos. Todo exceso de excavación que el Contratista realice, salvo autorización escrita de la Dirección de la Obra, ya sea por error, abuso de explosivos o defecto en la técnica de ejecución deberá rellenarse con terraplén o tipo de fábrica que considere conveniente la Dirección de Obra y en la forma que ésta prescriba, no siendo de abono el exceso de excavación ni el relleno prescrito. En el caso de que los taludes de las excavaciones en explanación realizados de acuerdo con los datos de los planos fuesen inestables, el Contratista deberá solicitar de la Dirección de Obra, la aprobación del nuevo talud, sin que por ello resulte eximido de cuantas obligaciones y responsabilidades se expresan en el párrafo anterior, tanto previamente como posteriormente a la aprobación. En el caso de que los taludes presenten desperfectos antes de la recepción de las obras, el Contratista eliminará los materiales desprendidos o movidos y realizará urgentemente las reparaciones complementarias necesarias. Si dichos desperfectos son imputables a ejecución inadecuada o a incumplimiento de las instrucciones de la Dirección de Obra, el Contratista será responsable de los daños ocasionados. No se utilizarán explosivos, salvo autorización expresa de la Dirección de obra. En tal caso, el Contratista propondrá a la Dirección de Obra el programa de ejecuciónde voladuras justificado con los correspondientes ensayos, para su aprobación. La aprobación del Programa por el Director de Obra no eximirá al Contratista de la obligación de los permisos adecuados. 330 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Precio. La excavación a cielo abierto se abonará por aplicación del precio correspondiente en el Presupuesto, al volumen en metros cúbicos (m³), las excavaciones se consideran sin clasificar, abonándose al precio señalado, independiente de su naturaleza. El volumen de abono se determinará por la cubicación sobre perfiles transversales tomados al finalizar la extracción de la tierra vegetal y una vez ejecutada la excavación, entendiéndose como de abono entre cada dos perfiles consecutivos el producto de la semisuma de las áreas excavadas por la distancia entre ellos. No se aceptarán suplementos en los precios de excavación por la presencia de servicios existentes que ocasionen un menor rendimiento. Asimismo, se encuentra incluido en el precio de esta unidad de obra el refino de taludes y soleras de la excavación. 6.2.1.3 Excavación en zanjas Definición. Consiste en el conjunto de operaciones necesarias para abrir zanjas para instalación de tuberías, canalizaciones y pozos para emplazamiento de obras de fábrica tales como pozos de registro, aliviaderos, etc. Dichas operaciones incluyen la remoción, extracción, depósito de los productos resultantes de la excavación, así como la carga y transporte a vertedero de los productos sobrantes. Clasificación de las excavaciones. Serán aplicables las prescripciones del apartado II.3.1. del Artículo II.3. Excavación a Cielo Abierto. Ejecución de las obras En general en la ejecución de estas obras se seguirá la Norma NTE ADZ. El Contratista notificará a la Dirección de Obra con la antelación suficiente, el comienzo de cualquier excavación, en pozo o zanja, a fin de que ésta pueda efectuar las mediciones necesarias sobre terreno. Una vez efectuado el replanteo de las zanjas o pozos, la excavación continuará hasta llegar a la profundidad señalada en los planos o Replanteo y obtenerse una superficie uniforme. No obstante, la Dirección de Obra podrá modificar tal profundidad si, a la vista de las condiciones del terreno, lo estima necesario a fin de asegurar un apoyo o cimentación satisfactorio. También estará obligado el Contratista a efectuar la excavación de material inadecuado para la cimentación, y su sustitución por material apropiado y a la retirada y transporte a vertedero del material que se obtenga de la excavación y que no tiene prevista su utilización en otros usos. Cuando aparezca agua en las zanjas o pozos que se están excavando, se utilizarán los medios e instalaciones auxiliares necesarios para agotarla, estando esta operación incluida en el precio de la excavación. El material excavado susceptible de posterior utilización no será retirado de la zona de obras sin permiso del Director de Obra. Si se careciese de espacio para su apilado en la 331 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones zona de trabajo se apilará en acopios situados en otras zonas, de acuerdo con las instrucciones del Director de Obra. Precio. Las excavaciones de zanjas y pozos, a efectos de su abono, se consideran sin clasificar y se abonarán por aplicación de los precios correspondientes según sus respectivas definiciones en el Presupuesto, a los volúmenes en metros cúbicos (m3) deducidos de los perfiles de abono definidos en las secciones tipo de los planos del Proyecto y con la rasante determinada en los mismos, no abonándose ningún exceso sobre éstos. No se aceptarán suplementos en los precios de excavación por la presencia de servicios existentes que ocasionen un menor rendimiento. No serán de abono los excesos de medición de otras unidades de obra (terreno mejorado, hormigón de limpieza y/o en cunas de apoyo, etc.) derivados de sobreexcavaciones aun cuando ésta cumpla las tolerancias permitidas. Igualmente serán de cuenta del Contratista los sobrecostos debidos a refuerzos y/o aumento de la calidad de la tubería inducidos por sobreanchos de excavación que excedan las dimensiones definidas en los Planos del Proyecto. Asimismo, no será objeto de abono cualquier incremento de excavación producido como consecuencia del procedimiento constructivo utilizado por el Contratista. 6.2.2 Sostenimiento de zanjas y pozos Definición. Se define como sostenimiento el conjunto de elementos destinados a contener el empuje de tierras en las excavaciones en zanjas o pozos con objeto de evitar desprendimientos; proteger a los operarios que trabajan en el interior y limitar los movimientos del terreno colindante. Clasificación. Dentro de los métodos de sostenimiento se pueden distinguir los siguientes grupos: • • • Entibaciones Tablestacados metálicos Sistemas especiales 6.2.2.1 Entibaciones: Definición. Se definen como entibaciones los métodos de sostenimiento que se van colocando en las zanjas o pozos simultánea o posteriormente a la realización de la excavación. Clasificación de las entibaciones. En función del porcentaje de superficie revestida las entibaciones pueden ser de tipo ligeras, semicuajada y cuajada. La entibación ligera contempla el revestimiento de hasta un 25% inclusive de las paredes de la excavación. En la entibación semicuajada se reviste solamente el 50% de la superficie total y en el caso de entibación cuajada se reviste la totalidad de las paredes de la excavación. 332 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Sistemas de entibación. Entre todos los sistemas existentes se pueden distinguir los siguientes: Entibación convencional, en la que normalmente se hace distinción entre: Entibación horizontal, en la cual los elementos del revestimiento se orientan en este sentido, siendo transmitidos los empujes del terreno a través de elementos dispuestos verticalmente (pies derechos) los cuales, a su vez, se aseguran mediante codales. Entibación vertical en la que los elementos de revestimiento se orientan verticalmente, siendo transmitidos los empujes del terreno a carreras horizontales debidamente acodaladas. Entibación berlinesa, entendiendo como tal una entibación constituida por perfiles metálicos HEB-200 que hacen el papel de carreras verticales, entre cuyas alas se introducen paneles de chapa. Los perfiles se hincan en el terreno, bien por percusión o por alojamiento de taladros previos (cuando el terreno es excesivamente compacto o resistente para impedir la hinca), manteniendo el alma del perfil perpendicular al eje de la excavación. La parte empotrada (sin excavar), se rellena posteriormente de mortero de cemento o una mezcla de bentonita-cemento. Para reducir los movimientos de la entibación y para que los empujes no deban ser soportados únicamente por flexión de carreras, se utilizan codales o puntales de 140 x 140 x 6 mm. cada dos metros, a la cota relativa -2 (es decir, a dos metros de profundidad). Paños constituidos por perfiles metálicos, con una o más guías, entre los que se colocan elementos de forro (paneles). Sobre los perfiles se acomodan uno o varios niveles de acodalamiento. Módulos o cajas blindadas, entendiéndose como tales aquellos conjuntos especiales autorresistentes que se colocan en la zanja como una unidad completa, a medida que se va profundizando la excavación. Escudos de arrastre que consisten en un conjunto de elementos de forro permanente arrastrados entre sí, que debidamente apoyados sobre el fondo de la zanja proporcionan un lugar de trabajo seguro. Estos escudos son arriostrados a lo largo de la zanja según se va avanzando la excavación. La utilización de estos escudos no está permitida, salvo que expresamente se admita en el Proyecto. Otros sistemas de entibación sancionados por la práctica como satisfactorios. Condiciones generales de las entibaciones. Los sistemas de entibación a emplear en obra deberán cumplir, entre otras, las siguientes condiciones: Deberán soportar las acciones descritas anteriormente y permitir su puesta en obra de forma que el personal no tenga necesidad de entrar en la zanja o pozo hasta que las paredes de la misma estén adecuadamente soportadas. Deberán eliminar el riesgo de asientos inadmisibles en edificios próximos. Deberán eliminar el riesgo de rotura del terreno por sifonamiento. No deberán existir niveles de acodalamiento por debajo de los treinta (30) centímetros superiores a la generatriz exterior de la tubería instalada o deberán ser retirados antes del montaje de la misma. 333 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Se dejarán perdidos los apuntalamientos que no se puedan retirar antes del relleno o cuando su retirada pueda causar el colapso de la zanja antes de la ejecución de aquél. Ejecución. El Contratista dispondrá en obra del material (paneles, puntales, vigas, madera, etc.) necesario para sostener adecuadamente las paredes de las excavaciones con objeto de evitar los movimientos del terreno, pavimentos, servicios y/o edificios situados fuera de la zanja o excavación proyectada. El sistema de entibación permitirá ejecutar la obra de acuerdo con las alineaciones y rasantes previstas en el Proyecto. Toda entibación en contacto con el hormigón en obra de fábrica definitiva deberá ser cortada según las instrucciones del Director de Obra y dejada "in situ". Será obligatorio entibar la totalidad de las paredes de la excavación, excepto en aquellos casos en los cuales aparezca el sustrato rocoso antes de llegar a las profundidades del Proyecto o Replanteo, en cuyo caso se procederá a entibar el terreno situado por encima de dicho sustrato. Por debajo del nivel de la roca se podrá prescindir, en general, del empleo de entibaciones si las características de aquélla (fracturación, grado de alteración, etc.), lo permiten. 6.2.2.2 Tablestacados metálicos Definición. Se definen tablestacados metálicos las paredes formadas por tablestacas metálicas que se hincan en el terreno, para constituir, debidamente enlazadas, pantallas de impermeabilización o resistencia, con carácter provisional o definitivo. Condiciones generales de los tablestacados Las tablestacas serán perfiles laminados de acero al carbono sin aleación especial, cuya resistencia característica a tracción será superior a tres mil quinientos kilopondios por centímetro cuadrado (3.500 Kp/cm2). Las tablestacas que se hubieran torcido por cualquier causa, se enderezarán, de modo que su flecha máxima, respecto a la definida por sus dos (2) extremos, no sea mayor que un doscientosavo (1/200) de su longitud. El estado de las pestañas de unión de unas tablestacas con otras deberá ser aceptable; y permitirá su enhebrado sin ninguna dificultad, produciendo una unión sólida y estanca. Las tablestacas podrán hincarse de una en una o por parejas previamente enhebradas. Se dispondrán guías para la hinca de las tablestacas, consistentes en una doble fila de perfiles metálicos o piezas de madera de mayor sección, colocados sobre la superficie de hinca, de forma que el eje del hueco intermedio coincida con el de la pantalla de tablestacas a construir. Esta doble fila estará sólidamente sujeta y apuntalada al terreno, y la distancia entre sus caras interiores no excederá del canto de las tablestacas en más de dos centímetros (2 cm.). Las cabezas de las tablestacas hincadas por percusión deberán estar protegidas por medios de adecuados sombreretes o sufrideras, para evitar su deformación por los golpes. En su parte inferior, las ranuras de las pestañas de unión de unas tablestacas con otras se protegerán, en lo posible, de la introducción de terreno (que dificultaría el enhebrado de las tablestacas que se hinquen a continuación), tapando el extremo de la mencionada ranura con un roblón, clavo, tornillo o cualquier pieza análoga alojada, pero no ajustada, en dicho 334 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones extremo; de forma que permanezca en su sitio durante la hinca, pero que pueda ser fácilmente expulsada por otra tablestaca que se enhebre en la ranura y llegue a mayor profundidad. No se tomará ninguna precaución especial para asegurar la estanqueidad de las juntas. La hinca de las tablestacas se continuará hasta alcanzar la penetración mínima en el terreno firme. Terminada la hinca, se cortarán, si es preciso, las tablestacas, de manera que sus cabezas queden alineadas según el perfil definido en los Planos. Los empalmes de tablestacas se efectuarán con trozos de longitud apropiada, que se unirán por soldadura, de forma que el ángulo de las dos partes soldadas no sea superior a tres grados sexagesimales (3o), en cualquier dirección. Las tablestacas que se deformen perjudicando la impermeabilización del tablestacado se retirarán y sustituirán por otras. Si esto no fuera posible, se hincarán otras tablestacas delante de las deformadas. Estas operaciones citadas no serán de abono. Si el Director de Obra, Sr. Néstor Cirac lo exige, el Contratista llevará un registro de hinca para las distintas tablestacas en la forma previamente acordada. Ejecución. Las tablestacas situadas en las cercanías de edificios serán hincadas por medio de equipos hidráulicos o vibratorios. No se emplearán sistemas de impacto salvo que los métodos hidráulicos no permitan alcanzar las profundidades necesarias. En este caso, el empleo de sistemas de impacto requerirá la aprobación por escrito del Director de Obra, quien podrá establecer limitaciones horarias a su uso, de acuerdo con los afectados. La máxima velocidad de la partícula, medida junto al edificio más cercano, durante la hinca de las tablestacas no superará las limitaciones establecidas en el presente Pliego. El Contratista suministrará todos los medios necesarios, incluso arriostramientos y elementos de guía para la hinca de las tablestacas. La tolerancia en la ejecución de las tablestacas será de 50 mm. en alineación y una inclinación máxima de 1/120. Antes de que sea hincada, cada tablestaca tendrá claramente marcada su altura a intervalos de 250 mm. en los 3 m. superiores. Si en la línea de una tablestaca se encuentra un obstáculo que impida alcanzar la cota prevista, el Contratista podrá pasar a hincar otros paneles de tablestacas contiguas para, posteriormente, hincar la tablestaca que opuso resistencia. Proyecto de los Sistemas de Sostenimiento. El Contratista estará obligado a presentar a la Dirección de Obra para su aprobación, si procede, un proyecto de los sistemas de sostenimiento a utilizar en los diferentes tramos o partes de la obra, el cual deberá ir suscrito por un técnico especialista en la materia. En dicho Proyecto deberá quedar debidamente justificada la elección y dimensionamiento de dichos sistemas en función de las profundidades de zanja, localización del nivel freático, empujes del terreno, sobrecargas estáticas y de tráfico, condicionamientos de espacio, ya sea en zona rural o urbana, transmisión de vibraciones, ruidos, asientos admisibles en la propiedad y/o servicios colindantes, facilidad de cruce con otros servicios, etc. La aprobación por parte del Director de Obra de los métodos de sostenimiento adoptados no exime al Contratista de las responsabilidades derivadas de posibles daños imputables a dichos métodos (Asientos, colapsos, etc). 335 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Si, en cualquier momento, la Dirección de Obra considera que el sistema de sostenimiento que está usando el Contratista es inseguro, el Director de Obra podrá exigirle su refuerzo o sustitución. Estas medidas no supondrán modificación alguna en los precios aplicables. Tablestacados metálicos. Las tablestacas se retirarán después de completado el relleno de la zanja o pozo, si bien se han de tomar las medidas adecuadas para evitar la reducción del grado de compactación del relleno. La retirada de tablestacas se realizará al tresbolillo alternando elemento de un lado y otro de las líneas de tablestacas. Asimismo, en las zonas de las cuales se prevén efectos perjudiciales ocasionados por las vibraciones a juicio del Director de Obra, se realizará la extracción de las tablestacas mediante empleo de sistemas hidráulicos, de elevación, grúas, etc. Si se dejan tablestacas perdidas en el terreno, se deberán cortar a la mayor profundidad posible y en ningún caso a menos de 125 cm. por debajo de la superficie de terreno terminada. Precio. Los métodos de sostenimiento empleados en zanjas o pozos, se encuentran incluidos en la unidad de obra de excavación, por lo que no procede su abono diferenciado. 6.2.2.3 Terraplenes Definición. Consiste en la extensión y compactación de los suelos procedentes de la excavación, o de préstamos para dar al terreno las rasantes definidas en los planos. La ejecución incluye las siguientes operaciones: • • • • • • Preparación de la superficie de asiento del terraplén. Extensión de una tongada. Humectación o desecación de una tongada. Compactación de una tongada. Estas tres últimas, reiteradas cuantas veces sean necesarios. Zonas de los terraplenes Será de aplicación lo indicado en el apartado 330.2 con igual denominación del PG3/1975, estableciendo como coronación los cincuenta (50) centímetros últimos del terraplén, inmediatamente debajo de la capa de afirmado. Materiales. De acuerdo con la clasificación establecida en el presente Pliego, se emplearán los siguientes materiales: • • • En la coronación se emplearán materiales seleccionados. En núcleos y cimientos se emplearán suelos tolerables, adecuados o seleccionados, salvo que se realicen en zonas inundables en cuyo caso deberán ser de los dos últimos. Se excluye expresamente el uso de materiales inadecuados en cualquier parte del terraplén. 336 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Ejecución de las obras. Si el terraplén tuviera que construirse sobre terreno natural en primer lugar se efectuará el desbroce del citado terreno y la excavación, extracción y vertido a escombrera de la tierra vegetal (no se considerará terreno vegetal cuando el contenido en materia orgánica sea inferior al 10%) y del material inadecuado (blandones, etc.) si los hubiera, en toda la profundidad necesaria y en cualquier caso no menor de 15 cm. A continuación, para conseguir la debida trabazón en el terraplén y el terreno se escarificará éste, disgregándose en su superficie mediante medios mecánicos y compactándolo en las mismas condiciones que las exigidas para el cimiento del terraplén. Cuando el terraplén haya de asentarse sobre el terreno en el que existan corrientes de agua superficial o subálvea se desviarán las primeras y captarán y conducirán las últimas, fuera del área donde vaya a construirse el terraplén, antes de comenzar su ejecución. Estas obras, que tendrán el carácter de accesorias, se realizarán con el visto bueno o instrucciones de la Dirección de la Obra. Si el terraplén hubiera de construirse sobre terreno inestable, turba o arcillas blandas, se asegurará la eliminación de este material o su consolidación. Cuando el terreno natural presente inclinación superior a 1:5 se excavará realizando bermas de 50-80 cm. de altura y ancho no menor de 150 cm. Con pendientes de meseta del 4% hacia dentro en terrenos permeables y hacia afuera en terrenos impermeables. Una vez preparado el cimiento del terraplén, se procederá a la construcción del núcleo del mismo, empleando materiales que cumplan las condiciones establecidas los cuales serán extendidos en tongadas sucesivas, de espesor uniforme y sensiblemente paralelas a la explanada y hasta 50 cm. por debajo de la misma. Con los 50 cm. superiores de terraplén de coronación se seguirá en su ejecución del mismo criterio que en el núcleo. El espesor de estas tongadas será lo suficientemente reducido para que con los medios disponibles se obtenga en todo su espesor el grado de compactación exigido. Los materiales de cada tongada serán de características uniformes y si no lo fueran se conseguirá esta uniformidad mezclándolos convenientemente con maquinaria adecuada para ello. No se extenderá ninguna tongada mientras no se haya comprobado que la superficie adyacente cumple las condiciones exigidas. Cuando la tongada subyacente se halle reblandecida por una humedad excesiva, no se extenderá la siguiente hasta que la citada tongada no esté en condiciones. Los terraplenes sobre zonas de escasa capacidad de soporte se iniciarán vertiendo las primeras capas con el espesor mínimo necesario para soportar las cargas que produzcan los equipos de movimiento y compactación de tierras. Durante la ejecución de las obras, la superficie de las tongadas deberá tener la pendiente transversal necesaria para asegurar la evacuación de las aguas sin peligro de erosión. Salvo prescripción en contrario, los equipos de transporte de tierras y extensión de las mismas optarán sobre todo el ancho de cada capa. Una vez extendida la tongada, se procederá a su humectación si es necesario. El contenido óptimo de humedad se obtendrá a la vista de los resultados de los ensayos que se realicen en obra con la maquinaria disponible. En el caso de que sea preciso añadir agua, esta operación se efectuará de forma que el humedecimiento de los materiales sea uniforme sin encharcamientos. 337 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones En los casos especiales en que la humedad natural del material sea excesiva para conseguir la compactación prevista, se tomarán las medidas adecuadas pudiéndose proceder a la desecación por oreo, a la adición y mezcla de materiales secos o sustancias apropiadas, tales como cal viva, previa autorización de la Dirección de Obra. Conseguida la humectación más conveniente, se procederá a la compactación mecánica de la tongada. En la coronación de los terraplenes, la densidad seca a alcanzar respecto a la máxima obtenida en el ensayo Proctor normal no será inferior al 100%. Esta determinación se hará según las normas de ensayo NLT. En los cimientos y núcleos de terraplenes la densidad que se alcance no será inferior al noventa y cinco por ciento (95%) de la máxima obtenida en dicho ensayo Las zonas que por su reducida extensión, su pendiente o proximidad a obras de fábrica, no permitan el empleo del equipo que normalmente se esté utilizando para la compactación de los terraplenes, se compactarán con los medios adecuados al caso, de forma que las densidades secas que se alcancen no sean inferiores a las obtenidas en el resto del terraplén. Si se utilizan para compactar rodillos vibrantes deberán darse al final unas pasadas sin aplicar vibración, para conseguir las perturbaciones superficiales que hubieran podido causar la vibración y sellar la superficie. Limitaciones de La ejecución Los terraplenes se ejecutarán cuando la temperatura ambiente, a la sombra, sea superior a dos grados centígrados (2º C), debiendo suspender los trabajos cuando la temperatura descienda por debajo de dicho límite. Sobre las capas en ejecución debe prohibirse la acción de todo tipo de tráfico hasta que se haya completado su compactación. Si ello no es factible, el tráfico que necesariamente tenga que pasar sobre ellas se distribuirá de forma que no se concentren huellas de rodadas en la superficie. Precio Los terraplenes se abonarán por aplicación de los precios correspondientes del cuadro de precios, a los volúmenes obtenidos de los perfiles transversales del proyecto, teniendo en cuenta las cotas de arranque y coronación y lo explicitado en este Pliego. En los citados precios están incluidas todas las operaciones necesarias para la buena realización de las unidades, incluso el escarificado y compactación del cimiento, así como bermas encaminadas a mejorar la trabazón con el terreno natural y el refino de los taludes 6.2.2.4 Relleno compactado en zanja para la protección y cobertura de tuberías Definición y fases para el relleno de la zanja Estas unidades consisten en la extensión y compactación de suelos apropiados en las zanjas y para una vez instalada la tubería. Se distinguirán en principio dos fases en el relleno: Relleno de protección hasta 30 cm. por encima de la generatriz superior de la tubería. Relleno de cobertura sobre el anterior hasta la cota de zanja en que se vaya a colocar el firme o la tierra vegetal. 338 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Características de los materiales Para la ejecución del relleno de protección de las tuberías se emplearán materiales clasificados como suelos seleccionados que cumplirán las condiciones definidas en el presente Pliego de Condiciones. Para la ejecución de la cobertura de las tuberías se emplearán materiales clasificados como tolerables y que cumplirán las especificaciones definidas en el presente Pliego de Condiciones. Condiciones para la ejecución de cada una de las fases Condiciones generales. El relleno de la zanja no comenzará hasta que las juntas de las tuberías y camas de asiento se encuentren en condiciones adecuadas para soportar las cargas y esfuerzos que se vayan a originar para su ejecución, y una vez se hayan finalizado satisfactoriamente las pruebas de estanqueidad. Cuando el relleno haya de asentarse sobre una zanja en la que existan corrientes de agua superficial o subálvea, se desviarán las primeras y captarán y conducirán las últimas fuera de la zanja donde vaya a construirse el relleno antes de comenzar la ejecución. Si el relleno hubiera de construirse sobre terreno inestable, turba o arcilla blanda, se asegurará la eliminación de este material o su consolidación. Los materiales de cada tongada serán de características uniformes y si no lo fueran, se conseguirá esta uniformidad mezclándolos convenientemente con los medios adecuados. Durante la ejecución de las obras, la superficie de las tongadas deberá tener la pendiente transversal necesaria para asegurar la evacuación del agua sin peligro de erosión. Una vez extendida la tongada, se procederá a su humectación, si es necesario. El contenido óptimo de humedad se determinará en obra, a la vista de la maquinaria disponible y de los resultados que se obtengan de los ensayos realizados. En los casos especiales en que la humedad del material sea excesiva para conseguir la compactación prevista, se tomarán las medidas adecuadas pudiéndose proceder a la desecación por oreo o a la adición y mezcla de materiales secos o sustancias apropiadas, tales como cal viva. Conseguida la humectación conveniente, se procederá a la compactación mecánica de la tongada. Las zonas que, por su forma, pudieran retener agua en su superficie, se corregirán inmediatamente por el Contratista. Los rellenos se ejecutarán cuando la temperatura ambiente, a la sombra, sea superior a dos grados centígrados (2o C), debiendo suspenderse los trabajos cuando la temperatura descienda por debajo de dicho límite. Sobre las capas en ejecución debe prohibirse la acción de todo tipo de tráfico hasta que se haya completado su compactación. Si ello no es factible, el tráfico que necesariamente tenga que pasar sobre ellas se distribuirá de forma que no se concentren huellas de rodadas en la superficie. Ejecución del relleno de protección. Este tipo de relleno se utilizará para envolver la tubería hasta treinta centímetros (30 cm.) como mínimo por encima de su generatriz superior, tal como se señala en las secciones tipo, y se ejecutará por tongadas de 15 cm., compactado manualmente o con 339 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones equipo mecánico ligero. Se alcanzará una densidad seca mínima del 95% de la obtenida en el ensayo Próctor normal. Durante la compactación, la tubería no deberá ser desplazada ni lateral ni verticalmente y si fuera necesario para evitarlo se compactará simultáneamente por ambos lados de la conducción. El material de esta zona no se podrá colocar con bulldozer o similar ni se podrá caer directamente sobre la tubería. Ejecución del relleno de cobertura. Esta fase consistirá en el relleno en zanja a partir de los treinta centímetros (30 cm.) por encima de la generatriz superior de la tubería y hasta la cota prevista en el Proyecto, tal como se señala en las secciones tipo, o según se determine en el Replanteo o lo defina la Dirección de Obra, y se ejecutará por tongadas apisonadas de 20 cm., con los suelos procedentes de la excavación o de préstamo que cumplan las condiciones antes indicadas. La compactación será tal que se alcance una densidad seca mínima del 90% de la obtenida en el ensayo Próctor Normal El equipo de compactación se elegirá en base a las características del suelo, entibación existente y ejecutándose la compactación de forma tal que no se afecte a la tubería. La utilización de medios pesados de extendido y compactación no se permitirán cuando la altura del recubrimiento sobre la arista superior de la tubería, medida en material ya compactado, sea inferior a 1,30 m. Control de Calidad La calidad de ejecución de los rellenos de protección de tuberías y su cobertura se controlarán mediante la realización de ensayos "in situ" de compactación con la frecuencia siguiente: Relleno de protección: • • • • • Cada 300 ml de zanja. Cada 200 m³ de material colocado. Relleno de cobertura: Cada 400 ml de zanja. Cada 1000 m³ de material colocado. Precio La unidad de relleno está incluida en la correspondiente unidad de obra de excavación en zanja, por lo que no será objeto de abono diferenciado. En los precios indicados se encuentran incluidos la totalidad de los costes de materiales, equipos humanos y materiales necesarios para su total ejecución y terminación, incluso el posible transporte desde acopios intermedios cuando se empleen materiales en la propia excavación. 6.2.2.5 Base granular Definición Se define como base granular la capa de material granular situada entre la sub-base granular y las mezclas bituminosas. Materiales 340 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Los materiales procederán del machaqueo y trituración de piedra de cantera o grava natural, en cuyo caso la fracción retenida por el tamiz 5 UNE deberá contener como mínimo un cincuenta por ciento (50%) en peso, de elementos machacados que presenten dos (2) o más caras de fractura. La curva granulométrica de los materiales estará comprendida dentro del huso granulométrico ZA(40) definido en el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes de la Dirección General de Carreteras y Caminos Vecinales PG-3/75, así como las diversas Ordenes Ministeriales publicadas posteriormente que anulan diversos artículos del mismo, salvo indicación en contra del Ingeniero Director. Ejecución La base granular se extenderá procurando evitar las segregación. Si bien en proyecto se contempla un espesor medio de capa, a efectos constructivos se establece un espesor mínimo de diez (10) centímetros y máximo de veinticinco (25) centímetros, salvo autorización expresa del Ingeniero Director de las Obras. Asimismo, y en caso de espesores superiores a 25 cm., el material se puede extender en una o dos capas, quedando a juicio del Ingeniero Director de las Obras el espesor de éstas. A efectos de control de compactación las densidades obtenidas no serán inferiores a la que corresponda al noventa y ocho por ciento (100%) de la máxima obtenida en el ensayo Proctor modificado según la Norma NLT-108/72. Precio La base granular se medirá en metros cúbicos (m3) realmente ejecutados, y abonará al precio correspondiente de los Cuadros de Precios; independientemente del espesor y número de capas en que se aplique. 6.2.3 Escolleras de protección Definición Esta unidad consiste en la extensión por vertido de un conjunto, en general en forma de manto o repié, de piedras relativamente grandes procedentes de excavaciones en roca, sobre un talud preparado, formando una capa compacta, bien graduada y con un mínimo de huecos. Una ejecución comprende normalmente las siguientes operaciones: • • • Preparación de la superficie de apoyo de la escollera. Excavación, carga y transporte del material pétreo que constituye la escollera. Vertido y colocación del material. Condiciones generales Se estará, en todo caso, a lo dispuesto en la legislación vigente en materia medioambiental, de seguridad y salud, y de almacenamiento y transporte de productos de construcción. Materiales para escollera Procedencia Los materiales pétreos a emplear procederán de la excavación de la explanación, también podrán proceder de préstamos. En cualquier caso, las piedras a utilizar deberán 341 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones tener la superficie rugosa. No se admitirán piedras o bloques redondeados, salvo cuando la misión de la escollera sea la protección del talud frente a la meteorización. Las zonas concretas a excavara para la obtención de materiales serán las indicadas por el Proyecto o, en su defecto, por el Director de la Obra. Calidad de la roca En general serán adecuadas para escollera las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas resistentes, sin alteración apreciable, compacta y estable químicamente frente a la acción de los agentes externos, y en particular frente al agua. Se consideran rocas estables aquellas que sumergidas en agua durante veinticuatro horas (24 h), con tamaños representativos de los de puesta en obra, no manifiestan fisuración alguna, y la pérdida de peso que sufren es igual o inferior al 2%. También podrán utilizarse ensayos de ciclos de humedad-sequedad para calificar la estabilidad de estas rocas, si así lo autoriza el Director de las Obras. La densidad aparente seca mínima de la piedra será de dos mil quinientos kilogramos por metro cúbico (2.500 kg/m3). La absorción de agua será inferior al 2%. El coeficiente de desgaste de Los Ángeles, determinado según UNE EN 1097-2, será inferior a cincuenta (50). Granulometría La escollera se caracterizará por el diámetro d50 (tamaño superado por al menos el 50% de los bloques) definido en los Planos de Proyecto. El diámetro mínimo será el 25% del diámetro característico d50, y el máximo, el doble de dicho valor característico. Las condiciones anteriores corresponden al material colocado. Las granulometrías obtenidas en cualquier otro momento de la ejecución sólo tendrán valor orientativo, debido a las segregaciones y alteraciones que puedan producirse en el material durante la construcción. El proyecto o, en su defecto el Director de las Obras, podrá admitir tamaños máximos superiores. Forma de las partículas El contenido en peso de partículas con forma inadecuada será inferior al 30%. A estos efectos se consideran partículas con forma inadecuada aquella en que se verifique: L+G ≥ 3E 2 Siendo: L (longitud) = Separación máxima entre dos planos paralelos tangentes al bloque. G (grosor) = Diámetro del agujero circular mínimo por el que puede atravesar el bloque. E (espesor) = Separación mínima entre dos planos paralelos tangentes al bloque. Los valores de L, G y E, se pueden determinar en forma aproximada y no deben ser medidos necesariamente en tres direcciones perpendiculares entre sí. Precio 342 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones La medición se obtendrá a partir de las secciones definidas en los Planos de la Especificación, y se abonará al precio establecido en el Cuadro de Precios nº 1. El precio incluye la preparación del terreno o superficie soporte, el suministro del material, extendido, excavación de préstamos en su caso, carga, transporte y descarga desde el acopio o préstamo y todas las operaciones necesarias para la completa realización de la unidad de obra. 4.- Normativa de obligado cumplimiento PG 3/75 "Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes." con las enmiendas aprobadas por las Órdenes del MOPTMA: O.M. del 31.7.86 (BOE núm. 213 del 5.9), O.M. del 21.1.88 (BOE núm. 29 del 3.2), O.M. del 8.5.89 (BOE núm. 118 del 18.5) y O.M. del 28.9.89 (BOE núm. 242 del 9.10). 6.2.4 Estructuras 6.2.4.1 Hormigonado de estructuras y obras de fábrica Definición Ejecución del hormigonado en estructuras de hormigón en masa, armado o pretensado, comprendiendo las operaciones de vertido de hormigón para rellenar cualquier estructura, cimiento, muro, losa, etc., en la cual el hormigón quede contenido por el terreno y/o por encofrados. La ejecución de la unidad de obra incluye las operaciones siguientes: Suministro del hormigón • • • • Comprobación de la plasticidad del hormigón Preparación de los juntas de hormigonado con los materiales que se hayan de utilizar. Vertido y compactación del hormigón. Curado del hormigón Se entiende por hormigón la mezcla de cemento, agua, árido grueso, árido fino y, eventualmente, productos de adición, que al fraguar y endurecer adquiere la resistencia deseada. Condiciones generales Materiales : • Cemento En vigas y elementos pretensados se usará cemento tipo CEM II-42,5 o II-42,5R. En zapatas, pilotes, cimientos y, en general, elementos enterrados se utilizará cemento puzolánico CEM-32,5. Los restantes hormigones se realizarán con cemento II-35 o II-35A. En todos los elementos en contacto con el suelo o agua se emplearán cementos sulforresistentes. • Agua Si el hormigonado se realizara en ambiente frío, con riesgo de heladas, podrá utilizarse para el amasado, sin necesidad de adoptar precaución especial alguna, agua calentada hasta una temperatura de cuarenta grados centígrados (40º C). • Aditivos 343 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Podrá autorizarse el empleo de todo tipo de aditivos siempre que se justifique, al Director de la Obra, que la sustancia agregada en las proporciones previstas produce el efecto deseado sin perturbar las demás características del hormigón. En los hormigones destinados a la fabricación de elementos pretensados no podrán utilizarse, como aditivos, el cloruro cálcico, cualquier otro tipo de cloruro ni, en general, acelerantes en cuya composición intervengan dichos cloruros u otros compuestos químicos que puedan ocasionar o favorecer la corrosión de las armaduras. • Resinas EPOXI Las resinas epoxi son productos obtenidos a partir del bisfenol A y la poclorhidrina, destinados a coladas, recubrimientos, estratificados, encapsulados, prensados, extrusionados, adhesivos y otras aplicaciones de consolidación de materiales. Las formulaciones epoxi se presentan en forma de dos componentes básicos: resina y endurecedor, a los que pueden incorporarse agentes modificadores tales como diluyentes, flexibilizadores, cargas y otros, que tienen por objeto modificar las propiedades físicas o químicas de dicha formulación, o abaratarla. En cada caso, se estudiará una formulación adecuada a las temperaturas que se prevean, tanto la ambiente como la de la superficie en que se realiza la aplicación. El tipo de formulación a utilizar deberá ser aprobado previamente por el Director de las obras, y sus características deberán ser garantizadas por el fabricante. En las utilizaciones en las que el espesor de la capa de resina aplicada sea superior a tres milímetros (3 mm), se utilizarán resinas de módulos de elasticidad relativamente bajos. En el caso de grietas y fisuras, el tipo de formulación a utilizar será función de la abertura de la grieta y de su estado activo o estacionario. Las grietas activas se inyectarán con resina de curado rápido. Los componentes de la formulación deberán almacenarse a la temperatura indicada por el fabricante, al menos doce horas (12 h) antes de su uso. La mezcla se realizará mecánicamente, excepto para cantidades inferiores a un litro (1 l). El endurecedor se añadirá gradualmente a la resina durante el mezclado. Antes de proceder a la mezcla de los componentes, deberá conocerse exactamente el período de fluidez, o "pot-life", de la mezcla, período durante el cual puede utilizarse una formulación, no debiendo mezclarse cantidades cuya aplicación requiera un intervalo de tiempo superior a dicho período. En general, no se mezclarán cantidades cuya aplicación dura más de una hora (1 h), ni cuyo volumen sea superior a seis litros (6 l). No se apurarán excesivamente los envases que contienen la formulación, para evitar el empleo de resina o endurecedor mal mezclados que se encuentren en las paredes de los mismos. Tipos de hormigón. De acuerdo con su resistencia característica y empleo se establecen los siguientes tipos de hormigones: • • • • Resistencia Tipo característica Clase Empleo (kp/cm2) HM-15 150 En masa Rellenos. Regularización y limpieza de cimientos. Capas de nivelación y alzados. HM-20 200 En masa Soleras, rellenos, encauza- mientos, cimientos de pequeñas obras de fábrica, protección de tubos de hormigón y de taludes de 344 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • • • • Pliego de Condiciones estructuras, cunetas revestidas, arquetas, pozos, rasanteo de tableros, hitos y cimentación de señales, valla de cerramiento, aceras. Alzados y bóvedas de pequeñas obras de fábrica. Cimientos de barreras de seguridad. Bordillos prefabricados. HA-25 250 Armado Cimentaciones, pilotes, pantallas y encepados. Marcos, estribos, embocaduras, aletas y muros. Losas de compresión y aceras de estructuras. Impostas y defensas rígidas. HP-40 400 Pretensado Tableros "in situ" para pretensar. HP-45 450 Pretensado Vigas prefabricadas. Dosificación del Hormigón. La dosificación de los diferentes materiales destinados a la fabricación del hormigón se hará siempre por peso. Para establecer las dosificaciones se deberá recurrir a ensayos previos de laboratorio, con objeto de conseguir que el hormigón resultante satisfaga las condiciones exigidas. Las operaciones a realizar para la determinación de estas cuantías serán las siguientes: a) Áridos. Con muestras representativas de los áridos que vayan a ser empleados en el hormigón se harán las siguientes operaciones: 1. Se calculará su curva granulométrica. 2. Se procederá a dividirlos en tamaños según los siguientes tipos: • Tipo I. Áridos con tamaños comprendidos entre cinco milímetros (5 mm) y dos centímetros (2,00 cm). • Tipo II. Áridos con tamaños comprendidos entre dos centímetros (2,00 cm) y cuatro centímetros (4,00 cm). • Tipo III. Áridos con tamaños comprendidos entre cuatro centímetros (4 cm) y seis centímetros (6,00 cm). Los áridos en morteros u hormigones epoxídicos cumplirán las siguientes especificaciones: Los áridos deberán estar secos y limpios, y a la temperatura conveniente dentro del margen permitido para cada formulación. El tamaño máximo del árido no excederá de un tercio (1/3) de la profundidad media del hueco a rellenar, ni contendrá partículas que pasen por el tamiz 0,16 UNE. En hormigones no se utilizarán áridos de tamaño superior a veinticinco milímetros (25 mm). Se mezclarán diversas proporciones de los distintos tipos de áridos que entran en cada tipo de hormigón, para obtener, por tanteos, las preparaciones de cada uno de ellos que den la máxima compacidad a la mezcla. Con el fin de facilitar los tanteos se puede empezar con las proporciones, cuya curva granulométrica resultante se ajuste mejor a la curva de Fuller. Con los resultados obtenidos se fijarán las proporciones de los distintos tipos de áridos que deben entrar a formar parte de cada hormigón y se tomará la curva granulométrica empleada como curva "inicial". Los áridos en morteros u hormigones epoxídicos cumplirán las siguientes especificaciones: 345 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Salvo que el Director de las obras indiquen otra cosa, la proporción en peso árido/resina, estará comprendida para morteros entre tres (3) y siete (7), y para hormigones entre tres (3) y doce (12). La proporción podrá variar según la viscosidad de la resina, la temperatura y restantes condiciones en que se realice la mezcla. b) Relación agua cemento. Su proporción exacta se determinará mediante la ejecución de diversas masas de hormigón de prueba y se elegirá aquella que proporcione a éste la máxima resistencia especificada sin perjudicar su facilidad de puesta en obra. Se ejecutarán con ellas probetas de hormigón de las que se estudiarán las curvas de endurecimiento en función de la variación de sus componentes. Es aconsejable, dentro de los criterios señalados, reducir lo mas posible la cantidad de agua, lo cual puede obligar al uso de plastificantes para facilitar la puesta en obra del hormigón. Estos se ensayarán en las masas de prueba para asegurar que no alteren las demás condiciones del hormigón. Se prohíbe la utilización de aditivos que contengan cloruro cálcico y en general aquellos en cuya composición intervengan cloruros, sulfuros, sulfitos u otros productos químicos que pueden ocasionar o favorecer la corrosión de las armaduras. Antes de hacer el hormigonado definitivo se deberán realizar ensayos adicionales que reproduzcan lo más fielmente posible las condiciones de puesta en obra: empleo de aditivos, amasadas, condiciones de transporte y vertido. La mezcla en morteros u hormigones podrá realizarse manual o mecánicamente. Primeramente se mezclarán los componentes de la resina, y a continuación se añadirá gradualmente el árido fino, en caso de morteros, o el árido fino, y a continuación el grueso, en caso de hormigones. Como resultado de los ensayos previos y característicos se elaborará un dossier que defina perfectamente las características fundamentales de cada hormigón. En particular, se deberán recoger los siguientes datos: • • • • • • • • • • Nombre del fabricante. Tipo y ubicación de la planta. Procedencia y tipo de cemento. Procedencia y tipo de los áridos. Tamaño máximo de áridos. Huso granulométrico de cada fracción de áridos y de la dosificación conjunta. Tipo y cantidad de las adiciones, si existen. Tipo y cantidad de los aditivos. En particular, caso de usarse fluidificante o superfluidificante, o cualquier otro producto similar, se definirán las cantidades a añadir en central y en obra, con su rango de tolerancias. Relación agua/cemento. Tiempo máximo de uso del hormigón fresco. La central deberá disponer de control de humedad de los áridos, de forma que se compense para mantener la relación agua canto de la dosificación establecida. Precios. Se medirá el volumen de hormigón según los Planos de la Especificación y con aquellas modificaciones y singularidades aceptadas previamente y expresamente por la D.O. 346 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones La medición se realizará por tipo de hormigón y lugar de colocación, según las distintas unidades que se hayan definido en la Especificación. Se abonarán a los precios establecidos en el Cuadro de Precios nº 1. Los precios incluyen el suministro, manipulación y colocación de todos los materiales necesarios, maquinaria, equipos de vertido, mano de obra, compactación, tratamientos superficiales, formación de juntas, curado y limpieza total. Dadas las características de la obra el precio de la unidad de hormigón incluye la parte proporcional de armaduras y encofrado de la estructura, que no serán objeto ni de medición ni abono por separado, estando incluidos todas las operaciones necesarias para la correcta ejecución de las obras de acuerdo a la documentación aportada, incluidas en dicho precio. También incluyen la obtención de la fórmula de trabajo y los ensayos necesarios. Cuando sea necesario el empleo de cemento resistente a aguas agresivas, según instrucciones de la Especificación o de la D.O., el precio del m3 de hormigón incluirá este tipo de cemento. No son objeto de medición el hormigón o mortero empleado en las nivelaciones de aparatos de apoyo de las estructuras. Normativa de obligado cumplimiento. EHE "Instrucción de Hormigón estructural” PG 3/75 "Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes." Con las enmiendas aprobadas por las Órdenes del MOPTMA: O.M. del 31.7.86 (BOE núm. 213 del 5.9), O.M. del 21.1.88 (BOE núm. 29 del 3.2), O.M. del 8.5.89 (BOE núm. 118 del 18.5) y O.M. del 28.9.89 (BOE núm. 242 del 9.10). 6.2.4.2 Encofrados en estructuras y obras de fábrica Definición. Elementos destinados al moldeo de los hormigones en las estructuras y obras de fábrica a ejecución de la unidad de obra comprende las operaciones siguientes: Montaje del encofrado, con preparación de superficie de apoyo, si es preciso • • • • Preparado de las superficies interiores del encofrado con desencofrante Tapado de juntas entre piezas Apuntalamiento del encofrado Desmontaje y retirada del encofrado y todo el material auxiliar, un vez la pieza estructural esté en disposición de soportar los esfuerzos previstos Condiciones generales. Los elementos que forman el encofrado y sus uniones han de ser suficientemente rígidos y resistentes para soportar, sin deformaciones superiores a las admisibles, las acciones estáticas y dinámicas que comporta su hormigonado. Adoptarán las formas, planas o curvas, de los elementos a hormigonar, de acuerdo con lo indicado en los Planos. Cuando el acabado superficial es para dejar el hormigón visto: • Las superficies del encofrado en contacto con las caras que han de quedar vistas, han de ser lisas, sin rebabas ni irregularidades. 347 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • Pliego de Condiciones Se debe conseguir, mediante la colocación de angulares en las aristas exteriores del encofrado o cualquier otro procedimiento eficaz, que las aristas vivas del hormigón resulten bien acabadas. En general, las superficies interiores habrán de ser suficientemente uniformes y lisas para conseguir que los paramentos de hormigón no presenten defectos, abombamientos, resaltes o rebabas de más de 5 milímetros. No se aceptarán en los aplomos y alineaciones errores mayores de un centímetro (1 cm). Los encofrados de madera estarán formados por tablas, bien montadas "in situ" o bien formando paneles, si éstos dan una calidad análoga a la tarima hecha "in situ". Deberán ser desecadas al aire, sin presentar signos de putrefacción, carcoma o ataque de hongos. Antes de proceder al vertido del hormigón se regarán suficientemente para evitar la absorción de agua contenida en el hormigón, y se limpiarán, especialmente los fondos, dejándose aberturas provisionales para facilitar esta labor. En los encofrados metálicos se deberá cuidar que estén suficientemente arriostrados para impedir movimientos relativos entre distintos paneles de un elemento, que puedan ocasionar variaciones en los recubrimientos de las armaduras o desajustes en los espesores de paredes de las piezas a construir con los mismos. Los enlaces entre los distintos elementos o paños de los moldes serán sólidos y sencillos, de modo que su montaje y desmontaje se realice con facilidad, sin requerir golpes ni tirones. Los moldes ya usados que hayan de servir para unidades repetidas serán cuidadosamente rectificados y limpiados antes de cada empleo. Precios. El precio del encofrado está incluido en la unidad de obra correspondiente al hormigón en el cual se utilice. Incluye los materiales de encofrado y su amortización, el desencofrante, el montaje y desmontaje del encofrado, los apuntalamientos previos, así como la recogida, limpieza y acondicionado de los elementos utilizados, y todos los transportes necesarios tanto para su utilización como para su almacenaje. Incluye así mismo todas las operaciones necesarias para materializar formas especiales como berenjenos, cajetines remates singulares definidos en los planos, etc., así como la colocación y anclajes de latiguillos y otros medios auxiliares. También incluye los precios el material y colocación de puntales, cimbras o cualquier otro tipo de estructura auxiliar necesaria para los correctos aplomo, nivelación y rasanteo de superficies. Normativa de obligado cumplimiento EHE "Instrucción de Hormigón estructural” PG 3/75 "Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes." con las enmiendas aprobadas por las Órdenes del MOPTMA: O.M. del 31.7.86 (BOE núm. 213 del 5.9), O.M. del 21.1.88 (BOE núm. 29 del 3.2), O.M. del 8.5.89 (BOE núm. 118 del 18.5) y O.M. del 28.9.89 (BOE núm. 242 del 9.10). EHE93 "Instrucción para el proyecto y la ejecución de obras de hormigón pretensado." 348 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.2.4.3 Cimbras Definición. Le define como cimbra la estructura provisional que tiene por objeto sustentar el peso propio de los encofrados y del hormigón fresco y las sobrecargas de construcción, ajustándose a la forma principal de la estructura, hasta que el proceso de endurecimiento del hormigón se haya desarrollado de forma tal que la estructura descimbrada sea capaz de resistir por si misma las citadas acciones. También quedan incluidas en la definición las cimbras que actúen directamente de encofrados. La ejecución de la unidad de obra comprende las operaciones siguientes: • • • • • • • • Proyecto de la cimbra y cálculos de su capacidad portante Preparación y ejecución del cimiento de la cimbra Montaje de apuntalamientos y cimbras Pintado de las superficies interiores del encofrado, con un producto desencofrante, cuando la cimbra actúe de encofrado Tapado de las juntas entre piezas, en su caso Nivelación de la cimbra Pruebas de carga de apuntalamientos y cimbras, cuando proceda Descimbrado y retirada de todos los elementos de la cimbra y de los elementos de cimiento que puedan perjudicar al resto de la obra Condiciones generales. El proyecto de la cimbra ha de especificar la naturaleza, características, dimensiones y capacidad resistente de cada un de sus elementos y del conjunto. La D.O. ha de aprobar el proyecto de la cimbra. Los elementos que forman la cimbra han de ser suficientemente rígidos y resistentes para soportar, sin deformaciones superioras a las admisibles, las acciones estáticas y dinámicas que comporta el hormigonado. En las obras de hormigón pretensado, la disposición de la cimbra ha de permitir las deformaciones que se derivan del tesado de las armaduras activas y ha de resistir la subsiguiente redistribución del peso propio del elemento hormigonado. Cuando la estructura de la cimbra sea metálica, sus diferentes elementos han de estar sujetos con tornillos o bien soldados. Las presiones transmitidas al terreno no han de producir asentamientos perjudiciales para el sistema de hormigonado previsto. Los arriostrados han de tener la menor rigidez posible, compatible con la estabilidad de la cimbra, y se han de retirar los que se puedan antes del tesado de las armaduras, si la estructura se ha de pretensar. La cimbra ha de tener una carrera suficiente para poder realizar las operaciones del descimbrado. Tolerancias de deformaciones para el hormigonado: • • Movimientos locales de la cimbra <= 5 mm Movimientos del conjunto (L=luz) <= L/1000 Precio. 349 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Las cimbras están incluidas en el precio de la unidad correspondiente al hormigón en la que se utilicen, no siendo objeto de abono independiente. Incluye el proyecto de apuntalamientos y cimbras, preparaciones y ejecución de su cimiento, pruebas de carga, transportes, nivelación y todos los materiales, operaciones y medios auxiliares necesarios para su construcción, montaje y retirada. Normativa de obligado cumplimiento. EHE "Instrucción de Hormigón estructural”. PG 3/75 "Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes." con las enmiendas aprobadas por las Órdenes del MOPTMA: O.M. del 31.7.86 (BOE núm. 213 del 5.9), O.M. del 21.1.88 (BOE núm. 29 del 3.2), O.M. del 8.5.89 (BOE núm. 118 del 18.5) y O.M. del 28.9.89 (BOE núm. 242 del 9.10). EHE "Instrucción de Hormigón estructural” 6.2.4.4 Acero en barras para armar Definición. Se definen como armaduras pasivas las utilizadas para armar el hormigón, formadas por barras de acero corrugadas y/o mallas electrosoldadas, cumpliendo lo especificado en el Pliego PG-3 y la Instrucción EHE. La ejecución de la unidad de obra incluye las operaciones siguientes: • • • • • Despiece de las armaduras Cortado y doblado de las armaduras Colocación de separadores Colocación de las armaduras Atado o soldado de las armaduras, en su caso Condiciones generales. Las armaduras se ajustarán al tipo de acero indicado en los planos de la Especificación. La composición del acero debe de cumplir lo especificado en los Artículos 240, 241 y 242 del PG-3, el Contratista deberá aportar certificados del suministrador de cada partida que llegue a obra, en los que se garanticen las características del material. Para el transporte de barras de diámetros hasta diez (10) milímetros, podrán utilizarse rollos de un diámetro mínimo interior igual a cincuenta (50) veces el diámetro de la barra. Las barras de diámetros superiores, se suministrarán sin curvatura alguna, o bien dobladas ya en forma precisa para su colocación. Para la puesta en obra, la forma y dimensiones de las armaduras serán las señaladas en los Planos. Cuando en éstos no aparezcan especificados los empalmes o solapes de algunas barras, su distribución se hará de forma que el número de empalmes o solapes sea mínimo, debiendo el Contratista, en cualquier caso, realizar y entregar al Director de las obras los correspondientes esquemas de despiece. Se almacenarán de forma que no estén expuestas a una oxidación excesiva, separados del suelo y de forma que no se manchen de grasa, ligante, aceite o cualquier otro producto que pueda perjudicar la adherencia de las barras al hormigón. 350 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones El doblado se realizará según lo especificado en el Artículo 600 del PG-3, así como en la EHE. Precio. Las armaduras no serán objeto de abono independiente, estando incluido en la unidad correspondiente al hormigón en el que se utilice. Incluye las pérdidas y los incrementos de material correspondientes a recortes, ataduras, empalmes, separadores, y todos los medios necesarios para llevar el hierro a corte de obra, así como la maquinaria necesaria. Normativa de obligado cumplimiento. EHE "Instrucción de Hormigón estructural” EF-88 "Instrucción para el Proyecto y la Ejecución de Forjados Unidireccionales de Hormigón Armado o Pretensado." 6.2.4.5 Perfiles y chapas de acero laminado Definición. Se definen como productos laminados los de aceros de sección transversal constante, distinta según ésta, obtenidos por un proceso de laminación en caliente. Todo producto laminado longitudinal llevará las siglas de fábrica y las designaciones abreviadas del acero y del perfil marcados a intervalos, en relieve producido por los cilindros de laminación. Condiciones generales. El Acero laminado en caliente será del tipo S275JR de límite elástico no menor que 275 N/mm², resistencia a tracción no menor que 420 N/mm². Todo perfil laminado llevará las siglas de la fábrica, marcadas a intervalos, en relieve producido con los rodillos de laminación. Los demás productos irán marcados con las siglas de la fábrica mediante procedimiento elegido por el fabricante. Los productos de acero laminado se atendrán a lo estipulado en las normas UNE 36 007 y a la EA-95 Parte 2 “Productos de Acero para Estructuras”. La estructura de acero deberá ser homogénea, conseguida por un buen proceso de fabricación y por un correcto laminado, estando exenta de defectos que perjudiquen a la calidad del material. Los productos laminados tendrán superficie lisa sin defectos superficiales de importancia que afecten a su utilización. Las irregularidades superficiales como rayados, pliegues y fisuras serán reparadas mediante procedimientos adecuados previa aprobación de la Dirección de Obra. Serán admisibles los defectos superficiales cuando, tras suprimirlos por esmerilado, el perfil en cuestión cumpla las tolerancias exigidas. Los ensayos y comprobaciones anteriores, así como la presencia de los agentes de la Dirección de Obra, no podrán alegarse como descargo de ninguna de las obligaciones impuestas, pudiéndose hasta después del montaje, desechar las piezas que fuesen reconocidas defectuosas desde el punto de vista del trabajo o de la calidad. Control de calidad. 351 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones El Contratista garantizará las características mecánicas y la composición química de los materiales que utilizará cumpliendo los requisitos que especifica la Norma DIN 17100 UNE 36-080 EN 10025 por medio de la marca de laminación correspondiente a la calidad citada, previamente al comienzo de la fabricación en taller. Los certificados de garantía deberán cubrir la totalidad de materiales empleados y correlacionar biunívocamente las calidades especificadas con los materiales suministrados, y deberán tener el sello y firma representativos de la entidad que emita dichos certificados. Las tolerancias dimensionales y de peso, serán las indicadas en las Normas UNE correspondientes a cada producto. Además del Certificado de Garantía del Fabricante se realizará una serie única de ensayos de recepción de productos de la misma serie según se especifica en la norma EA95 Parte 2 “Productos de acero para estructuras”, y en la norma UNE 36007. La tolerancia dimensional de los productos será menor ó igual que la especificada en las Tablas 2.3.7.A y 2.3.7.B de la EA-95, además de lo especificado en Parte 2 “Productos de acero para estructuras” y Parte 5 “Ejecución de las estructuras de acero”. En cualquier caso e independientemente de los ensayos citados y del certificado de calidad, las chapas de espesor igual o mayor de 30 mm, serán recepcionadas por ultrasonidos. Estas comprobaciones se realizarán de acuerdo con la Norma UNE 7-278 "Inspección de chapas por ultrasonidos" debiendo encontrarse para su aceptación dentro del grado I según la Norma UNE 36-100, para los grados II y III se requerirá la aprobación de la Dirección de obra. Los materiales serán recepcionados mediante ensayos de tracción y resiliencia (sí aplicable) y mediante control geométrico. El control se realizará por muestreo por lotes que se establecerán cada 60 Tn, los resultados de los ensayos se contrastarán con los de los correspondientes certificados, no debiendo diferir en el ensayo de tracción, en más del 10%, y permanecer dentro de los valores especificados. Si no se cumple alguno de los requisitos indicados, se recepcionará el material íntegramente con los criterios indicados en la norma DIN 17100 - UNE 36080 - EN 10025 Deberá preverse material en exceso suficiente para la realización de los ensayos de recepción, sin menoscabo de la producción. Se cumplirán las condiciones especificadas en normativa para la aceptación o rechazo. Los tornillos, electrodos de soldeo y otros consumibles, deberán acompañarse de sus correspondientes certificados de calidad. Precio. Los aceros laminados se abonarán por el peso en kilos expresado en las mediciones de la presente Especificación, y se abonará al precio establecido en el Presupuesto. Normativa de obligado cumplimiento. Los productos laminados se ajustarán, en lo que se refiere a dimensiones y tolerancias, a las Normas UNE 36521-72, UNE 36522-72, UNE 36526-73, UNE 36527-73, UNE 36531-72, UNE 36532-72, UNE 36533-73, UNE 36533-72, UNE 36559-74, UNE 36560-73 y las correspondientes a los perfiles HEA y HEM. 352 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.2.4.6 Drenaje de trasdós de muros Definición. Consiste en la colocación de relleno de material filtrante en el trasdós del muro y conexión a un sistema longitudinal constituido por un tubo también drenante, evacue las posibles aguas de filtración que puedan incidir sobre las obras a proteger. La ejecución de unidad comprende las operaciones siguientes: • • • • Nivelación de la solera donde se colocará el tubo drenante Colocación y sujeción del tubo drenante Relleno con material filtrante Relleno y compactación trasdós del muro Precio. El precio incluye el suministro y colocación del material granular filtrante y del tubo poroso, así como su unión a las tuberías de evacuación del agua drenada. 6.2.4.7 Juntas de Impermeabilidad Definición. El material de las bandas elásticas de impermeabilización de hormigones convencionales será de cloruro de polivinilo. Las bandas de cloruro de polivinilo de veinte centímetros (20 cm) de anchura o superior, deberán tener un orificio en su parte central formando el lóbulo extensible. Las de anchura superior no han de cumplir la condición anterior. Condiciones generales. Todas ellas han de cumplir las condiciones siguientes: La resistencia a la rotura a tracción será, como mínimo, igual a ciento veinte kilopondios por centímetro cuadrado (120 kp/cm2). El alargamiento mínimo en rotura será de doscientos cincuenta por ciento (250%). La banda deberá de resistir una temperatura de cincuenta grados centígrados (50° C) durante cuatro horas (4) sin que varíen sus características anteriores y sin que dé muestras de agrietamiento. Serán de aplicación las siguientes normas: • • Envejecimiento artificial: UNE 53519 Resistencia a la tracción: UNE 53064 Las bandas se almacenarán convenientemente protegidas contra cualquier acción que pueda dañarlas. Precio. Se medirá según la definición contenida en los Planos de la Especificación, y se abonará al precio definido en el Presupuesto. El precio incluye la realización de las bases de asentamiento, todos los accesorios del soporte y elementos para el correcto funcionamiento del apoyo. 353 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.2.5 Caminos y accesos 6.2.5.1 Bases de zahorra artificial Definición. Formación de capas granulares de base para caminos o carreteras, realizadas con áridos machacados, total o parcialmente, cuya granulometría es de tipo continuo. Su ejecución incluye las siguientes operaciones: • • • • Preparación y comprobación de la superficie de asiento. Aportación del material. Extensión, humectación si procede, y compactación de cada tongada. Refino de la superficie de la última tongada. Condiciones generales. Los materiales procederán de la trituración de piedra de cantera o grava natural. El rechazo por el tamiz 5 UNE deberá contener un mínimo de setenta y cinco por ciento (75%) de elementos triturados que presenten no menos de dos (2) caras de fractura. Composición granulométrica: El cernido por el tamiz 0,080 UNE será menor que los dos tercios (2/3) del cernido por el tamiz 0,400 UNE. La curva granulométrica estará comprendida dentro de los husos reseñados en el Cuadro siguiente: Forma. El índice de lajas, según la Norma NLT 354/74, deberá ser inferior a treinta y cinco (35). Dureza. El coeficiente de desgaste Los Angeles, según la Norma NLT 149/72, será inferior a treinta (30). El ensayo se realizará con la granulometría tipo B de las indicadas en la citada Norma. Limpieza. Los materiales estarán exentos de terrones de arcilla, materia vegetal, marga u otras materias extrañas. El equivalente de arena, según la Norma NLT 113/72, será mayor de treinta y cinco (35). 354 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones El material será "no plástico", según las Normas NLT 105/72 y 106/72. Precio. Se medirá según las secciones tipo definidas en los Planos, y se abonará al precio establecido en el Cuadro de Precios nº 1. Está incluido en dicha unidad de obra el abono de los trabajos de preparación de la superficie existente, además del suministro del material, extendido, compactación y acabado de la capa de zahorra natural. No serán de abono la creces lateral ni las derivadas de la merma de espesores de capas subyacentes. 6.2.5.2 Subbases naturales Definición. Formación de capas granulares de subbase, para caminos o carreteras, realizadas con áridos no triturados procedentes de graveras o depósitos naturales, o con suelos granulares, que cumplan lo especificado en el Artículo 500 del PG-3. La ejecución de la unidad de obra incluye las operaciones siguientes: • • • • Preparación y comprobación de la superficie de asentamiento Aportación del material Extendido, humectación (si es necesaria), y compactación de cada tongada Refino de la superficie de la última tongada Condiciones generales La curva granulométrica de los materiales estará comprendida dentro de los límites reseñados en el Cuadro 500.1. del Artículo del PG-3 para los husos ZN(50) a ZN(20). El coeficiente de desgaste, medido por el ensayo de Los Angeles según la Norma NLT-149/72, será inferior a cuarenta (40). El índice CBR será superior a veinte (20) determinado según las Normas NLT-111/78. El material será no plástico y su equivalente de arena será superior a treinta (30). Precio. Se medirá según las secciones tipo definidas en los Planos, y se abonará al precio fijado en el Cuadro de Precios nº 1. Está incluido en dicha unidad de obra el abono de los trabajos de preparación de la superficie existente, además del suministro del material, extendido, compactación y acabado de la capa de zahorra natural. No serán de abono la creces lateral ni las derivadas de la merma de espesores de capas subyacentes. Normativa de obligado cumplimiento. PG 3/75 Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes. Con las modificaciones aprobadas por las Ordenes del MOPTMA: O.M. del 31.7.86 (BOE n° 213 del 5.9), O.M. del 21.1.88 (BOE n° 29 del 3.2), O.M. del 8.5.89 (BOE n° 118 del 18.5) y O.M. del 28.9.89 (BOE n° 242 del 9.10). 6.1 y 2-IC Instrucción de Carreteras. Norma 6.1 y 2-IC: Secciones firmes. 6.2.5.3 Tratamientos superficiales Definición. 355 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Aplicación superficial de riegos asfálticos con áridos, para capas de rodadura. La ejecución del doble tratamiento superficial incluye las siguientes operaciones: Preparación y comprobación de la superficie de asiento Aplicación del ligante hidrocarbonado • • • • Extendido y apisonado del ligante hidrocarbonado Segunda aplicación del ligante hidrocarbonado Extendido y apisonado de la segunda capa de árido Eliminación del árido no adherido Condiciones generales. Se practicará el tratamiento superficial en determinadas reposiciones, caminos de servicio y en aquellos viales definidos en los planos, o en su defecto que pudiera indicar el Director de la Obra. Se estará a lo dispuesto en la O.C. 297/88T, de la Dirección General de Carreteras, con las prescripciones siguientes: Materiales. La proporción de partículas del árido que presenten dos (2) o más caras de fractura no será inferior a setenta y cinco (75). • • • • Su coeficiente de limpieza, según la Norma NLT 172/86, no excederá de uno (1). El máximo valor del coeficiente de desgaste Los Angeles del árido grueso no excederá de treinta (30). El mínimo valor del coeficiente de pulido acelerado no será inferior a cuarenta centésimas (0,40). El índice de lajas no excederá de treinta (30). Dosificación Se especifican los materiales y dosificaciones siguientes: • • Áridos: veinticinco litros por metro cuadrado (0,025 m3/m2) de 0/5 mm. Ligante: Cuatro kilogramos por metro cuadrado (4,0 Kg/m2) de emulsión asfáltica tipo ECR-1 (o dosificación equivalente de betún fluidificado). Precio. Los precios incluyen la preparación de la superficie que recibirá el tratamiento superficial. No son de abono los excesos laterales. La superficie se medirá según la sección. Normativa de obligado cumplimiento. PG 3/75 Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes. Con las modificaciones aprobadas por las Ordenes del MOPTMA: O.M. del 31.7.86 (BOE n° 213 del 5.9), O.M. del 21.1.88 (BOE n° 29 del 3.2), O.M. del 8.5.89 (BOE n° 118 del 18.5) y O.M. del 28.9.89 (BOE n° 242 del 9.10). Orden Circular 297/88T del MOPU (D.G.C.) de 29.5.88 sobre tratamiento del suelo "in situ" y tratamientos especiales con ligantes hidrocarbonados. 6.1 y 2-IC Instrucción de Carreteras. Norma 6.1 y 2-IC: Secciones de Firmes. 356 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.2.6 Edificación 6.2.6.1 Fábricas Condiciones Generales. Los bloques de hormigón huecos se colocarán secos, humedecidos únicamente la superficie en contacto con el mortero de forma que las perforaciones de los bloques se correspondan en toda la altura del muro. No se admitirán desviaciones superiores a 1 mm. por metro o superiores a 20 mm. del total del muro en el replanteo. Precio. Se medirá y abonará por metro cuadrado o por m en el caso de la formación de peldaños según la unidad, incluyendo todos los materiales necesarios. Normativa de obligado cumplimiento: NTE-PTL Norma Tecnológica de la Edificación. Particiones. Tabiques de ladrillo. PGT-DGT/1960 Pliego de Condiciones Técnicas de la Dirección General de Arquitectura. PIET-70 Prescripciones del Instituto Eduardo Torroja. Obras de Fábrica. NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN “NBE-FL-90” MUROS RESISTENTES DE FABRICA DE LADRILLO REAL DECRETO 1723/1990, d 20-DIC, del Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo B.O.E.: 4-ENE-91 6.2.6.2 Revestimientos Condiciones generales. Los enfoscados estarán realizados con mortero de cemento, en paredes y techo, interiores y exteriores. Las proporciones en volumen de cemento y arena se elegirán en función del soporte, su situación y la composición del revestimiento de terminación o de su material de agarre. El espesor en mm, se elegirá según el tipo de terminación que deba ir sobre el enfoscado y de la situación de éste. Precio. Se medirá por metro cuadrado, según los Planos de la Especificación, y se abonará al precio establecido en el Cuadro de Precios nº 1. Normativa de obligado cumplimiento Yesos y escayolas para la construcción y especificaciones técnicas de los prefabricados de yesos y escayolas REAL DECRETO 1312/1986, de 25-ABR, del Ministerio de Industria y Energía B.O.E.: 1-JUL-86; Corrección errores: 7-OCT-86 6.2.6.3 Pintura Condiciones generales. 357 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Deberá ser compatible con la protección ignífuga (que no deberá ser realizada con pintura intumescente). Esta protección ignífuga será a cuenta del Contratista. Superficies exentas de pintado. No se pintarán las superficies de acero empotrado en el hormigón ni las correspondientes a conexiones que vayan a ser empernadas con tornillos de alta resistencia. Precauciones en uniones soldadas. No se permitirán, ni recibirán, en general, ninguna capa de protección, las superficies que hayan de soldarse, en tanto no se haya ejecutado la unión; ni tampoco las adyacentes en una anchura mínima de 50 mm. Pinturas en pavimentos. Consiste en la franja de pintura que delimita los aparcamientos. La pintura tendrá características parecidas a la pintura de señalización de obras en carreteras. El Contratista presentará certificado del suministrador en el que se hagan constar las siguientes características: composición, consistencia, secado, peso específico, estabilidad, resistencia al "sangrado" sobre superficies bituminosas, color, reflectancia, poder cubriente de la película seca, flexibilidad y resistencia a al inmersión en agua y al envejecimiento por la acción de la luz. La Dirección de Obra podrá requerir la entrega de muestras de la pintura para realizar los correspondientes ensayos para valoración de la misma. Las microesferas serán de vidrio transparente y deberán quedar firmemente adheridas a la pintura al incorporarse inmediatamente después de aplicada ésta. Como máximo, el diez (10) por ciento será mayor del tamiz 0,50 UNE y el cinco (5) por ciento inferior al 0,125 UNE. No presentarán alteración superficial después de los respectivos tratamientos de agua, ácido y cloruro cálcico. Las dosificaciones estarán comprendidas entre quinientos (500) y setecientos (700) gramos por metro cuadrado. Precio. Se medirá y abonará por metro cuadrado en el caso de los paramentos y por metro lineal en el caso de las marcas de delimitación de plazas de aparcamiento, según los Planos de la Especificación. Se abonará a los precios establecidos en el Cuadro de Precios nº 1. Normativa de uso obligatorio Será de aplicación todo lo establecido en el Artículo 700 del PG-3. Las pinturas podrán ser de clase A (color amarillo). 6.2.6.4 Puertas para cerramiento Definición. Está constituida por perfiles de acero y malla de triple torsión, formando dos hojas en las cuales las dimensiones de los distintos elementos que componen las puertas serán las definidas en los planos y las características serán las que se indican en este Artículo. La ejecución de la unidad de obra incluye las operaciones siguientes: • • Preparación de la zona de trabajo Replanteo de la ubicación de la puerta 358 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • Pliego de Condiciones Ejecución del cimiento Colocación y nivelado de la puerta Condiciones generales. Cualquier modificación de las características deberá ser autorizada por el Director de la Obra y en ningún caso supondrá merma de las propiedades resistentes o funcionales de la puerta. Las características de los materiales empleados para la fabricación de las puertas, serán análogas a las descritas en el Artículo para cerramiento metálico, para postes, malla y elementos accesorios, siendo sus dimensiones y composición las indicadas en los planos. Todas las puertas irán dotadas de un sistema de cierre que permita el uso de llaves universales, bien en toda la longitud del tramo o bien en los tramos entre instalaciones de explotación. Antes de su instalación el sistema propuesto deberá ser sometido a la aprobación del Director de la Obra. La colocación de las puertas se ha de realizar con sumo cuidado para que no haya roces que hagan saltar la capa de zinc. Precio. El precio incluye, el suministro de la puerta, transporte a su lugar de colocación y la colocación de la misma, así como cualquier material, maquinaria o medio auxiliar necesario para la total y correcta instalación de la puerta. Se medirá por unidad según los Planos de la Especificación. Normativa de obligado cumplimiento EHE “Instrucción de hormigón estructural”. PG 3/75 "Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes." Con las enmiendas aprobadas por las Órdenes del MOPTMA: O.M. del 31.7.86 (BOE núm. 213 del 5.9), O.M. del 21.1.88 (BOE núm. 29 del 3.2), O.M. del 8.5.89 (BOE núm. 118 del 18.5) y O.M. del 28.9.89 (BOE núm. 242 del 9.10). 6.3 Condiciones del proceso de ejecución 6.3.1 Movimiento de tierras 6.3.1.1 Desbroce y limpieza del terreno Se han de proteger los elementos de servicio público que puedan quedar afectados por las obras. Se han de eliminar los elementos que puedan dificultar los trabajos de retirada y carga de las escombros. Se han de señalar los elementos que hayan de conservarse intactos, según se especifique en el Proyecto o en su defecto la D.O. Se han de trasladar a un vertedero autorizado todos los materiales que la D.O. considere como sobrantes. El transporte se ha de realizar en un vehículo adecuado, en función del material demolido que se quiera transportar, protegiendo el mismo durante el transporte con la finalidad de que no se produzcan pérdidas en el trayecto ni se produzca polvo. 359 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.3.1.2 Excavaciones en tierra vegetal No se han de empezar los trabajos hasta que la D.O. no dé la aprobación al plan de trabajo. En el mismo han de figurar las zonas en que se ha de extraer la tierra vegetal y los lugares escogidos para el acopio, de forma coordinada con la ejecución del desbroce. Se ha utilizar maquinaria ligera para evitar que la tierra vegetal se convierta en fango, y se evitará el paso de los camiones por encima de la tierra acopiada. El almacenaje en caballeros de más de 1,5 m de altura, podrá permitirse, previa autorización de la D.O., siempre que la tierra se remueva con la frecuencia conveniente, y se permita la evacuación del agua de lluvia sin que se produzcan daños en el acopio. Se consideran materiales asimilables a la tierra vegetal, a los efectos de su acopio separado y aprovechamiento en las labores de revegetación, todos aquellos suelos que no sean rechazables según las siguientes condiciones: 6.3.1.3 Excavaciones en general Cuando la profundidad de la excavación supere los seis (6 m) se realizará una preexcavación de un ancho adicional mínimo de seis metros (6 m) que se medirá como desmonte. El Contratista notificará con la antelación suficiente el comienzo de la excavación a fin de que se puedan efectuar las mediciones necesarias sobre el terreno inalterado. El terreno natural adyacente a la excavación no se removerá ni modificará sin la autorización de la Dirección de Obra. La excavación se realizará con los taludes indicados en los Planos del Proyecto o modificados por la Dirección de Obra. La excavación se realizará hasta la cota que figure en los Planos del Proyecto y se obtenga una superficie firme y limpia. Se podrá modificar la profundidad si a la vista de las condiciones del terreno éste se considera inadecuado a juicio de la Dirección de Obra. 360 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones No se procederá a modificar la profundidad sin haber informado al Director de Obra. Cuando aparezca agua en la excavación, se agotará la misma con los medios e instalaciones auxiliares necesarios a costa del Contratista cualquiera que sea el caudal. En el caso que los taludes de las excavaciones ejecutadas de acuerdo con el Proyecto u órdenes de la Dirección de Obra den origen a desprendimientos, el Contratista eliminará los materiales desprendidos y adoptará las medidas de entibación que deberá someter a la Dirección de Obra. La entibación seguirá a las labores de excavación con una diferencia en profundidad inferior al doble de la distancia entre dos carreras horizontales de la entibación. En las excavaciones para cimentaciones, las superficies se limpiarán del material suelto o desprendido y sus grietas y hendiduras se rellenarán adecuadamente. Cuando el fondo de la cimentación no sea rocoso la excavación de los últimos treinta centímetros (30 cm) no se efectuará hasta momentos antes de construir los cimientos. Los materiales extraídos tendrán tratamiento similar a los de excavación en desmonte. En ningún caso se podrán acopiar los materiales procedentes de la excavación a una distancia del borde superior de la misma inferior a la profundidad excavada. Se dispondrán medidas de protección y señalización alrededor de la excavación para evitar accidentes durante el tiempo que permanezca abierta la excavación. Los materiales extraídos en la excavación podrán emplearse en el posterior relleno de la misma, en el caso de que cumplan los requerimientos necesarios para dicho relleno. Cuando la excavación en zanja se realice para localizar conductos enterrados, se realizarán con las precauciones necesarias para no dañar el conducto, apeando dichos conductos a medida que queden al descubierto. El Contratista tomará las precauciones necesarias para evitar que el paso de vehículos produzca desmoronamiento de las paredes de las zanjas. Control de obra El fondo y paredes laterales de las excavaciones terminadas tendrán la forma y dimensiones exigidas en el Proyecto y deberán refinarse hasta conseguir una tolerancia inferior a diez centímetros (10 cm) en más o menos sobre las dimensiones previstas. Serán de aplicación las prescripciones definidas en el Artículo “Excavaciones”, apartado “Excavación con explosivos”, cuando la excavación en zanja precise la utilización de voladuras. 6.3.1.4 Rellenos Ha de haber puntos fijos de referencia exteriores en la zona de trabajo, a los cuales se han de referir todas las lecturas topográficas. Las grietas y huecos que haya en el fondo de la excavación a rellenar se han de estabilizar hasta alcanzar una superficie uniforme. No se ha de extender ninguna tongada hasta que la inferior cumpla las condiciones exigidas. Una vez extendida la tongada, si fuera necesario, se ha de humedecer hasta llegar al contenido óptimo de humedad, de manera uniforme. 361 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Si el grado de humedad de la tongada es superior al exigido, se ha de desecar mediante la adición y mezcla de materiales secos, cal viva u otros procedimientos adecuados. En el caso de pequeños marcos y bóvedas se ha de realizar el relleno simultáneamente en los dos laterales, para evitar desequilibrios en las empujes de uno y otro lado. En el trasdosado de Pasos Inferiores abovedados o de falsos túneles, el relleno no se considera localizado a los efectos de este artículo. No se ha de realizar el relleno hasta que la resistencia del hormigón haya alcanzado el 80% de la resistencia prevista. La compactación junto al paramento de hormigón se hará con máquinas vibrantes ligeras accionadas manualmente. Los rellenos que no se hayan realizado de manera adecuada o en los que se observen asentamientos, se excavarán hasta llegar a una profundidad en la cual el material esté compactado adecuadamente, volviéndose a rellenar y compactar de modo correcto, por cuenta del Contratista, hasta dejar la superficie lisa y capaz de soportar las cargas que vayan a solicitarla. Cuando en el terreno de apoyo de los rellenos de la traza exista una capa de rellenos antrópicos vertidos (escombros y basuras) se saneará completamente, al igual que los suelos cuaternarios de consistencia blanda o moderadamente firme (N 10 golpes/30 cm SPT). Las sustituciones se harán con el mismo material a emplear para el núcleo de relleno, el cual presenta una categoría QS1 con menos del 40 % de finos. En el comienzo de la construcción se realizará una campaña de penetraciones dinámicas en las zonas de apoyo de rellenos sobre suelos cuaternarios (en torno a 1 cada 500 m2) para detectar zonas flojas, conforme el criterio indicado (N x 10) y proceder a su sustitución. 6.3.1.5 Escolleras de protección Se estará, en todo caso, a lo dispuesto en la legislación vigente en materia medioambiental, de seguridad y salud, y de almacenamiento y transporte de productos de construcción. Las zanjas de cimentación y demás excavaciones necesarias deberán realizarse por el Contratista de acuerdo con el Proyecto y las prescripciones del Director de las Obras. Los taludes a ser protegidos por la escollera deberán presentar una superficie regular, y estar libres de materiales blandos, restos vegetales y otros materiales indeseados. Se dispondrá una capa de filtro sobre la superficie preparada del talud, cuidando de que no se produzca la segregación del material. Se podrá prescindir de la capa de filtro cuando así lo exprese el Proyecto, atendiendo a que la escollera tenga como única misión la protección del talud frente a la meteorización y no sean de prever flujos de agua. En caso de disponerse un filtro geotextil, éste deberá desenrollarse directamente sobre la superficie preparada. Los solapes serán de al menos de 30 cm. Los geotextiles se solaparán de forma que el situado aguas arriba se apoye sobre el de aguas abajo. En aplicaciones bajo el agua, el geotextil y el material de relleno, se situarán el mismo día. El relleno se iniciará en el pie, progresando hacia la zona alta del talud. El geotextil se anclará al terreno mediante dispositivos aprobados por el Director de las Obras. En todo caso el tipo de geotextil será el especificado por el Proyecto o, en su defecto, por el Director de las Obras. 362 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones La piedra se colocará de forma que se obtengan las secciones transversales indicadas en el Proyecto. No se admitirán procedimientos de puesta en obra que provoquen segregaciones en la escollera, ni daño al talud, capa de filtro o geotextil. La escollera no se verterá sobre los geotextiles desde una altura superior a 30 cm. Cualquier geotextil dañado durante las operaciones, será reparado o sustituido a costa del Contratista. El frente de la escollera será uniforme y carecerá de lomos o depresiones, sin piedras que sobresalgan o formen cavidades respecto de la superficie general. 6.3.2 Estructuras 6.3.2.1 Hormigonado de estructuras y obras de fábrica Hormigonado El contratista ha de presentar al inicio de los trabajos un plan de hormigonado para cada estructura, que ha de ser aprobado por la D.O. El plan de hormigonado consiste en la explicitación de la forma, medios y proceso que el contratista ha de seguir para la buena colocación del hormigón. En el plan ha de constar: Descomposición de la obra en unidades de hormigonado, indicando el volumen de hormigón a utilizar en cada unidad. Forma de tratamiento de las juntas de hormigonado. Para cada unidad ha de constar: Sistema de hormigonado (mediante bomba, con grúa y cubilote, canaleta, vertido directo,...). Características de los medios mecánicos. Personal. • • • • • Vibradores (características y nombre de éstos, indicando los de recambio por posible avería). Secuencia de relleno de los moldes. Medios por evitar defectos de hormigonado por efecto del movimiento de las persones (pasarelas, andamios, tablones u otros). Medidas que garanticen la seguridad de los operarios y personal de control. Sistema de curado del hormigón. No se ha de hormigonar sin la conformidad de la D.O., un vez haya revisado la posición de las armaduras y demás elementos ya colocados, el encofrado, la limpieza de fondos y costeros, y haya aprobado la dosificación, método de transporte y puesta en obra del hormigón. La compactación se ha de hacer por vibrado. El vibrado ha de hacerse más intenso en las zonas de alta densidad de armaduras, en las esquinas y en los paramentos. Curado Durante el fraguado y hasta conseguir el 70% de la resistencia prevista, se han de mantener húmedas las superficies del hormigón. Este proceso ha de ser como mínimo de: 363 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • Pliego de Condiciones 7 días en tiempo húmedo y condiciones normales 15 días en tiempo caluroso y seco, o cuando la superficie del elemento esté en contacto con aguas o filtraciones agresivas El curado con agua no se ha de ejecutar con riegos esporádicos del hormigón, sino que se ha de garantizar la constante humedad del elemento con recintos que mantengan una lámina de agua, materiales tipo arpillera o geotextil permanentemente empapados con agua, sistema de riego continuo o cubrición completa mediante plásticos. En el caso de que se utilicen productos filmógenos, autorizados por la D.O., se han de cumplir las especificaciones de su pliego de condiciones. Durante el fraguado se han de evitar sobrecargas y vibraciones que puedan provocar la fisuración del elemento. En todas las unidades de obra donde se utilice cemento puzolánico se cuidará especialmente el curado de los hormigones, atendiendo a evitar la desecación de los mismos durante el periodo de endurecimiento, para lo cual se tomarán las medidas oportunas en cada caso. Control de calidad En los planos se indica el tipo de control que debe realizarse en cada elemento de obra. Para hormigones de resistencia característica mayor de doscientos cincuenta kilopondios por centímetro cuadrado (> 250 kp/cm2 ) será preceptivo la realización de los ensayos previos y característicos del hormigón según EHE, que permitan establecer la dosificación necesaria para la resistencia requerida. En los hormigones de resistencia mayor a igual a trescientos cincuenta kilopondios por centímetro cuadrado (≥ 350 kp/cm2) los ensayos previos y característicos incluirán además de la resistencia, estudios del módulo de deformación, realizándose un mínimo de 3 ensayos a 28 días para los previos y 3 a cada edad de 3, 7, 9, 14, 28 y 90 días (total 18) para los característicos. Además, al inicio de la Dirección de las Obras podrán realizarse ensayos de fluencia y retracción. En cuanto a la toma de muestras y fabricación de probetas de hormigón fresco queda prohibido el uso de morteros de azufre para refrentado de las probetas. Cuando la resistencia característica estimada sea inferior a la resistencia característica prescrita, se procederá conforme se prescribe en el Apartado 69.4 de la EHE. En caso de resultados desfavorables en los ensayos de información, podrá el Director de las Obras ordenar pruebas de carga, por cuenta del Contratista, antes de decidir la demolición o aceptación. Si decidiera la aceptación, quedará a juicio del Director de las Obras una penalización consistente en la reducción del precio de abono en porcentaje doble de la disminución de resistencia del hormigón. Cualquier reparación necesaria del elemento será realizada sin percibir el Contratista ningún abono por ello. 364 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.3.2.2 Encofrados en estructuras y obras de fábrica Los encofrados, con sus ensambles, soportes o cimbras, tendrán la rigidez y resistencias necesarias para soportar el hormigonado sin movimientos de conjunto superiores a la milésima de la luz. Los apoyos estarán dispuestos de modo que en ningún momento se produzcan sobre la parte de obra ya ejecutada esfuerzos superiores al tercio de su resistencia. El Ingeniero Director podrá exigir del Constructor los croquis y cálculos de los encofrados y cimbras que aseguren el cumplimiento de estas condiciones. El sistema de encofrado para pilas de viaductos y pasos superiores deberá ser previamente aprobado por la D.O. Tanto las superficies de los encofrados, como los productos que a ellas se puedan aplicar, no deberán contener sustancias perjudiciales para el hormigón. En el caso de hormigón pretensado, se pondrá especial cuidado en la rigidez de los encofrados junto a las zonas de anclaje, para que los ejes de los tendones sean exactamente normales a los anclajes. Los encofrados de fondo de los elementos rectos o planos de más de seis metros (6 m) de luz libre, se dispondrán con la contraflecha necesaria para que, una vez desencofrado y cargado el elemento, éste conserve una ligera concavidad en el intradós. Las juntas del encofrado no dejarán rendijas de más de dos milímetros (2 mm) para evitar la pérdida de lechada; pero deberán dejar el hueco necesario para evitar que por efecto de la humedad durante el hormigonado o durante el curado se compriman y deformen los tableros. En el caso de las juntas verticales de construcción el cierre frontal de la misma se hará mediante un encofrado provisto de todos los taladros necesarios para el paso de las armaduras activas y pasivas. El desencofrado deberá realizarse tan pronto como sea posible, sin peligro para el hormigón, y siempre informando al Director de las Obras. Los productos utilizados para facilitar el desencofrado deberán estar aprobados por el Director de las Obras, sin que ello exima al Contratista de su responsabilidad. Los dispositivos empleados para el anclaje del encofrado habrán de ser retirados inmediatamente después de efectuado el desencofrado. Los alambres y anclajes del encofrado que no puedan quitarse fácilmente (será permitido únicamente en casos excepcionales y con la autorización del Director de las Obras) habrán de cortarse a golpe de cincel. No está permitido el empleo de soplete para cortar los salientes de los anclajes. Los agujeros de anclaje habrán de cincelarse limpiamente, o prever conos de material plástico o blando, que una vez efectuado el desencofrado, puedan quitarse fácilmente. Dichos agujeros se rellenarán con hormigón del mismo color que el empleado en la obra de fábrica. Es imprescindible, en todo caso, disponer los anclajes en líneas y equidistantes. Allí donde sea posible se emplearán apuntalamientos exteriores. 6.3.2.3 Cimbras Si la estructura puede ser afectada por una corriente fluvial, se han de tomar las precauciones necesarias contra las avenidas. 365 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones El montaje de la cimbra se ha de efectuar por personal especializado. Una vez montada la cimbra, se ha de comprobar que los puntos de apoyo del encofrado de la cara inferior de la estructura se ajustan en cota a los cálculos con las tolerancias establecidas. La D.O. puede ordenar, si lo considera necesario, una prueba de carga de la cimbra hasta un 20% superior al peso que habrá de soportar. Las pruebas de sobrecarga de la cimbra se han de efectuar de manera uniforme y pausada. Se ha de observar el comportamiento general de la cimbra siguiendo sus deformaciones. El descimbrado se hará de forma suave y uniforme sin producir golpes ni sacudidas. No se ha de descimbrar sin la autorización de la D.O. En los elementos que se hayan de hormigonar a contraflecha, se ha de tener en cuenta ésta en la ejecución de la cimbra. Si no lo contraindica el sistema estático de la estructura, el descenso de la cimbra se ha de empezar para el centro del tramo y continuar hacia a los extremos. El orden, el recorrido del descenso de los apoyos en cada fase del descimbrado, la forma de ejecución y los medios a utilizar en cada caso, se han de ajustar a lo indicado por la D.O. No se ha de descimbrar hasta que el hormigón haya adquirido la resistencia adecuada. Para conocer el momento de desenganchado de la cimbra se han de realizar los ensayos informativos correspondientes sobre probetas de hormigón. Cuando los elementos sean de cierta importancia, al descimbrar la cimbra es recomendable utilizar cuñas, cajas de arena, gatos u otros dispositivos similares. Si la estructura es de cierta importancia y cuando la D.O. lo estime conveniente las cimbras se han de mantener despegadas dos o tres centímetros durante 12 horas, antes de retirarlas completamente. En el caso de elementos pretensados, el proceso de desmontaje de la cimbra ha de tener en cuenta el tesado del elemento, evitando que la estructura queda sometida, aunque sólo sea temporalmente, a tensiones perjudiciales no previstas. 6.3.2.4 Acero en barras para armar El contratista ha de presentar a la D.O. para su aprobación, y con suficiente antelación, una propuesta de despiece de las armaduras de todos los elementos a hormigonar. El despiece ha de contener la forma y medidas exactas de las armaduras definidas en el Proyecto Ha de indicar claramente el lugar donde se producen los empalmes y el número y longitud de éstos. Ha de detallar y despiezar todas las armaduras auxiliares. Todas y cada una de las figuras han de estar numeradas en la hoja de despiece, en correspondencia con el Proyecto En la hoja de despiece han de ser expresados los pesos totales de cada figura. Las armaduras se colocarán limpias y exentas de toda suciedad y óxido adherente. Se dispondrán de acuerdo con las indicaciones de los Planos y se fijarán entre sí mediante las oportunas sujeciones, manteniéndose mediante piezas adecuadas la distancia al encofrado, 366 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones de modo que quede impedido todo movimiento de las armaduras durante el vertido y compactación del hormigón. El control de calidad se realizará a nivel normal mediante ensayos no sistemáticos. e realizarán dos (2) ensayos de doblado-desdoblado cada veinte (20) t de acero colocado, verificándose asimismo la sección equivalente. Cada cincuenta (50) t se realizarán ensayos para determinar las características mecánicas (límite elástico y rotura). Salvo otras instrucciones que consten en los Planos, el recubrimiento mínimo de las armaduras será el siguiente: • • • Paramentos expuestos a la intemperie: 2,5 cm Paramentos en contacto con tierras, impermeabilizados: 3,5 cm Paramentos en contacto con tierras, sin impermeabilizar: 4,0 cm Caso de tratar las superficies vistas del hormigón por abujardado o cincelado, el recubrimiento de la armadura se aumentará en un centímetro (1 cm). Este aumento se realizará en el espesor de hormigón sin variar la disposición de la armadura. Los espaciadores entre las armaduras y los encofrados o moldes serán de hormigón suficientemente resistente con alambre de atadura empotrado en él, o bien de otro material adecuado. Las muestras de los mismos se someterán al Director de las Obras antes de su utilización, y su coste se incluye en los precios unitarios de la armadura. En los cruces de barras y zonas críticas se prepararán con antelación, planos exactos a escala de las armaduras, detallando los distintos redondos que se entrecruzan. Las características mecánicas a utilizar serán las especificadas en cada plano. Antes de comenzar las operaciones de hormigonado, el Contratista deberá obtener del Director de Obra o la persona en quien delegue la aprobación por escrito de las armaduras colocadas. 6.3.2.5 Estructuras de acero laminado Preparación. Todos los perfiles laminados estarán limpios y rectos, eliminándose las rebabas de laminación. Si fuese preciso enderezar o aplanar alguna pieza se realizará mediante procedimientos que no perjudiquen las características del material, con la prensa o la máquina de rodillos. Cuando, excepcionalmente, se utilicen la maza o el martillo, se tomarán las precauciones necesarias para evitar el excesivo endurecimiento del material. Tanto las operaciones anteriores como las de conformación de los perfiles, se realizarán en frío. En caso de hacerse en caliente, se llevarán siempre a cabo a la temperatura del rojo cereza claro (≈950ºc). Deberán tomarse todas las precauciones necesarias para no alterar la estructura del metal ni introducir tensiones parásitas durante el proceso de calentamiento y enfriamiento. Antes de proceder al trazado se comprobará que los perfiles tienen la forma exacta deseada y que están exentos de torceduras. El trazado se realizará respetando las cotas de los planos de taller con las tolerancias máximas permitidas. En todas las soldaduras a tope, deberá sanearse el cordón de raíz. Cuando no sea posible, por inaccesibilidad, se tomarán las medidas oportunas para conseguir un depósito de metal sano en todo el espesor de la costura. 367 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Se realizará en taller la preparación de todas las uniones que hayan de efectuarse en obra. Las superficies vistas de las soldaduras presentarán siempre una terminación regular, acusando una perfecta regulación de la corriente empleada, sin poros, mordeduras, oquedades o rastros de escoria. Montaje. En el montaje se prestará la debida atención al ensamble de las distintas piezas, con el fin de que la estructura se adopte a la forma prevista en el proyecto, debiéndose comprobar, cuantas veces sea preciso, la exacta colocación relativa de las diferentes partes. La estructura se levantará con exactitud y aplomada, introduciendo arrostramientos provisionales en todas aquellos puntos en que resulte necesario para soportar todas las cargas a que pueda hallarse sometida, incluyendo las correspondientes al equipo y funcionamiento del mismo. Estos arrostramientos permanecerán colocados mientras sean necesarios por razones de seguridad. Según vaya avanzando la obra se asegurará la estructura por medio de pernos o soldadura, para absorber todas las cargas y sobrecargas debidas al viento y al montaje. Siempre que durante el montaje haya que soportar cargas procedentes de acopios de material, equipo de montaje u otro tipo, se tomarán las medidas oportunas para absorber los esfuerzos originados por ellos. No se procederá a la ejecución de las soldaduras hasta que toda la estructura que deba rigidizarse por este procedimiento, esté bien alineada. Los arriostramientos provisionales que por razones de montaje sea necesario soldar a las barras de la estructura, se desguazarán con soplete, nunca a golpes. Toda la estructura se protegerá contra la oxidación y corrosión siguiendo las prescripciones dictadas por la Dirección Facultativa. La Dirección de Obra y la Empresa de Control de Calidad que se contrate, tendrán la facultad de inspeccionar tanto en obra como en los talleres de fabricación, cualquier fase de la ejecución de la estructura. El Contratista es responsable de las condiciones de seguridad de los trabajos, estando obligado a adoptar y cumplir las condiciones vigentes sobre la materia y las Normas de seguridad que corresponden a las características de la obra. Soldadura. El Contratista definirá detalladamente las técnicas operativas que habrán de emplearse en las diversas uniones soldadas a realizar. Dichas técnicas operativas se denominarán en lo sucesivo "Procedimientos de Fabricación", las cuales se ajustarán en todo a la Norma AWS D.1-1. Previamente a la iniciación de cualquier trabajo de soldeo, se habrá homologado el Procedimiento de Fabricación correspondiente en condiciones similares a las reales de ejecución y de acuerdo con la Norma AWS D1.1. Los procesos de soldeo estarán constituidos por algunas técnicas mencionadas a continuación o por combinación de ellas, o por cualquier otra, previa justificación del Contratista y aprobación por la Dirección de Obra. • SMAW soldeo con electrodo revestido. 368 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • • • Pliego de Condiciones SAW soldeo con arco sumergido. GMAW soldeo bajo gas. FCAW soldeo con varilla tubular. El soldeo automático se empleará preferentemente, pudiéndose utilizar otro tipo en aquellas partes en que el soldeo automático sea impracticable. Antes del inicio del soldeo de toda costura, las piezas a unir se colocarán y alinearán dentro de las tolerancias prescritas en AWS D1.1. Las piezas que hayan de unirse con soldadura se presentarán y fijarán en su posición relativa mediante dispositivos adecuados que aseguren, sin una coacción excesiva, la inmovilidad durante el soldeo y el enfriamiento subsiguiente. Para la ejecución de uniones soldadas, se seguirán rigurosamente las secuencias de soldeo recogidas en los Procedimientos de Fabricación mencionados. El orden de ejecución de los cordones y las secuencias del soldeo dentro de cada uno de ellos, y del conjunto, se elegirán con vistas a conseguir que, después de unidas, las piezas obtengan su forma y posición relativas definitivas sin un enderezado o rectificado posterior, al mismo tiempo que se mantengan dentro de los límites aceptables las tensiones residuales. Todas las uniones soldadas a tope serán de penetración completa, salvo indicación en planos. Cuando una unión de este tipo se realice entre dos piezas de distinta sección transversal, el extremo de la que tenga mayor sección se achaflanará en todas las caras en que ello sea necesario, con pendiente no superior a 1:4. Las soldaduras serán continuas en toda la longitud de la unión, con penetración completa, debiéndose sanear la raíz antes de depositar el cordón de cierre. El depósito de los cordones se efectuará, siempre que sea posible, en posición horizontal, y en taller. Las soldaduras a realizar en obra deben reducirse al mínimo indispensable. Después de realizado un cordón y antes de depositar el siguiente, se limpiará su superficie con piqueta y cepillo de alambre, eliminando todo resto de escoria. Se prohíbe todo enfriamiento anormal ó excesivamente rápido de las soldaduras por lo que es preceptivo tomar las precauciones necesarias para evitarlo. En todas las uniones soldadas en ángulo donde no se especifique penetración completa, tendrán las soldaduras un espesor de garganta igual a cero coma siete (0,7) veces el espesor mínimo de las piezas a unir, salvo indicación expresa en los planos. En campo, se realizarán en general, primero las soldaduras transversales y seguidamente las longitudinales. En las soldaduras a tope, se practicarán los chaflanes por la cara que tenga peor acceso para realizar el saneado. Nunca se hará coincidir en una misma sección los finales de varias soldaduras. Los elementos provisionales que, por razones del montaje u otras, sea necesario soldar a la estructura se desguazarán posteriormente con soplete, y no a golpes, procurando no dañar la propia estructura. Los restos de soldadura ejecutados para la fijación de aquellos elementos se eliminarán con ayuda de piedra esmeril, fresa o lima. 369 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Entre los medios de fijación provisional podrán utilizarse puntos de soldadura depositados en los bordes de las piezas a unir; el número e importancia de estos puntos se limitará al mínimo compatible con la inmovilización de las piezas. Se permitirá englobar estos puntos en la soldadura definitiva, con tal que no presenten fisuras, ni otros defectos, y que hayan quedado perfectamente limpios de escoria. En este último caso, los puntos serán realizados por un soldador cualificado. No se empleará la práctica de fijar las piezas a gálibos de armado mediante puntos de soldadura situados fuera de los bordes. Se evitará cuidadosamente que el sistema de ajuste utilizado pueda producir fuertes restricciones de movimiento durante la ejecución de la soldadura. Se limpiará la escoria por medios mecánicos antes de dar la siguiente pasada, y se eliminará todo defecto que se aprecie, tal como porosidad, fisuración, irregularidades, etc. El arco de soldeo se iniciará fuera del empalme y se mantendrá lo más corto posible. En todos los casos de soldadura a tope con preparación de bordes en X o K, se procederá a sanear la soldadura por la segunda cara de la chapa antes de depositar los cordones correspondientes a esta segunda cara. Se podrá sanear mediante, arco-aire o esmerilado, aunque en los casos en que se utilice el primer procedimiento se realizará un acabado con esmeriladora. El acabado de las soldaduras presentará un aspecto uniforme, libre de mordeduras y solapas. El material de aportación surgirá de la base con ángulo suave, y el sobreespesor estará de acuerdo con lo establecido en los Procedimientos de Fabricación. Las operaciones de esmerilado de soldaduras, se ejecutarán por personas prácticas en este tipo de trabajos. Como resultado de los distintos ensayos que se realicen, el Contratista podrá recibir instrucciones para realizar reparaciones de soldadura. Si así fuere, procederá a sanear el defecto por lo general con una esmeriladora y comprobará mediante ensayos con líquidos penetrantes o partículas magnéticas que el defecto ha sido eliminado. Previa conformidad de la Dirección de Obra, se procederá a soldar la zona saneada. Finalizada la reparación, se volverá a inspeccionar, con el fin de determinar si dicha reparación se ha efectuado a satisfacción. Las uniones a realizar en el montaje se presentarán previamente en taller, para comprobar la correcta coincidencia de los agujeros y que la geometría de las partes a soldar cumple los requisitos de la Norma AWS D.1.1. Se procurará realizar el mayor número posible de soldaduras en posición de suelo y por el proceso de arco sumergido. Los calentamientos necesarios en reparaciones o para conseguir las temperaturas mínimas requeridas en las pasadas de soldeo, además de cumplir los requisitos de la Norma AWS, se realizarán utilizando aire con gas natural o propano, o calentadores de resistencia eléctrica. Los calentamientos de alta intensidad como el producido por oxiacetileno estarán prohibidos. Antes del soldeo deberán limpiarse las superficies a unir de óxido, pintura o cualquier otro material pernicioso para la soldadura. Se controlarán las temperaturas de precalentamiento o entrepasadas según el procedimiento aprobado mediante medidores electrónicos ó lápices termométricos. 370 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Condiciones que deben cumplir los soldadores y sus equipos. Los soldadores estarán homologados en el momento de realizar sus trabajos. El Contratista deberá comprobar y garantizar esta circunstancia, entregando a la Dirección de Obra los Certificados que extienda la propia empresa homologante. Cada soldador, a efectos de identificación de su trabajo personal, tendrá un cuño especial que permita la identificación, debiéndose distinguir las soldaduras hechas en taller de las de la obra. El Contratista dispondrá en obra de estufas de secado para los electrodos, de forma que éstos estén siempre en condiciones. Solo se podrá soldar cuando las condiciones climatológicas lo permitan. Tolerancias Las tolerancias dimensionales de las uniones soldadas, serán las indicadas en la Norma AWS D.1.1. y en sus anexos correspondientes, las cuales serán de aplicación a todo conjunto soldado y a elementos individuales. La medición de las longitudes se efectuará con regla o cinta metálica (hilo de invar), de exactitud no menor que 0,1 mm en cada metro, y no menor que 0,1 por 1000 en longitudes mayores. La medición de las flechas se efectuará materializando, con un alambre tensado, una línea recta que pase por puntos correspondientes de secciones extremas. Las tolerancias máximas que se admitirán, respecto a las cotas de los planos, en la ejecución y montaje de la estructura serán las siguientes: Tolerancias en los perfiles y las chapas Las tolerancias dimensionales y en peso de los perfiles y las chapas son los establecidos en el apartado 2.3.7 de la EA-95, además de los definidos en las siguientes normas UNE: UNE 36 521 2R 72 Productos de acero. Perfil I normal (IPN) Medidas y tolerancias. UNE 36 522 2R 72 Productos de acero. Perfil U normal (UPN). Medidas y tolerancias UNE 36 526 94 Productos de acero. Perfiles IPE. (UNE EN 10034:1994). UNE 36 528 73 Productos de acero. Perfil HEB. (UNE EN 10034:1994). UNE 36 528 75 Productos de acero. Perfil HEA. (UNE EN 10034:1994). UNE 36 529 75 Productos de acero. Perfil HEM. (UNE EN 10034:1994). UNE 36 531 1R 72 Productos de acero. Angulares de lados iguales. UNE 36 531 2R 72 Productos de acero. Angulares de lados desiguales. UNE 36 533 1R 73 Productos de acero. Perfil T. UNE 36 541 2R 76 Productos de acero. Redondo laminado en caliente UNE 36 542 2R 76 Productos de acero. Cuadrado laminado en caliente UNE 36 559 2R 92 Chapas de acero laminadas en caliente. UNE 36 560 92 Bandas laminadas en caliente. 371 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Elementos realizados en taller. Todo elemento estructural: pilar, viga, cercha, etc., fabricado en taller y enviado a obra para su montaje, cumplirá las tolerancias siguientes: Tolerancias en la forma. La tolerancia en la flecha de todo elemento estructural recto, de longitud l, será el menor de los dos valores siguientes: 1/1500 y 10 mm. En los elementos compuestos de varias barras la tolerancia se refiere a cada barra, siendo l su longitud entre nudos, y a los conjuntos de barras, siendo l la longitud entre nudos extremos. Conjuntos montados en obra Todo conjunto de elementos estructurales montado en obra cumplirá las tolerancias siguientes: Tolerancias dimensionales La tolerancia de las dimensiones fundamentales del conjunto montado será la suma de las tolerancias de los elementos estructurales, según los apartados anteriores sin sobrepasar +15 mm. Desplomes. La tolerancia en el pilar de una estructura, medido horizontalmente entre los plomos de dos pisos consecutivos, o de pisos cualesquiera, será el menor de los dos valores siguientes: h/1000 y 25 mm. La tolerancia en el desplome de una viga de canto d, medido en las secciones de apoyo, será d/250 Uniones. Las tolerancias en agujeros destinados a roblones y tornillos ordinarios, tornillos calibrados y tornillos de alta resistencia, cualquiera que sea el método de perforación, serán las que se detallan a continuación: 372 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Las tolerancias en los biseles de la preparación de bordes y en la garganta y longitud de la soldadura serán las dadas a continuación: Rechazo de unidades y reparaciones. Las desviaciones de lo expuesto en este pliego de condiciones producirán el rechazo de la o las unidades afectadas parcial o totalmente, debiendo corregirse o retirarse con cargo al Contratista. Sólo se admitirán dos reparaciones en un mismo punto. 6.3.2.6 Drenaje de trasdós de muros La colocación del relleno drenante del tubo poroso se hará de acuerdo con las condiciones del fabricante, siguiendo las siguientes fases: • • • • Nivelación de la solera donde se colocará el tubo drenante. Colocación y sujeción del tubo drenante en la situación indicada en los planos. Relleno con material filtro, tal como se indica en los planos, de la zona donde va ubicado el dren. Por último, relleno y compactación con el material adecuado, del trasdós del muro. 6.3.2.7 Juntas de impermeabilidad El Contratista fijará y protegerá durante la construcción las juntas colocadas, sabiendo reparar o reponer por su cuenta las dañadas o perforadas. Las bandas de C.P.V. se almacenarán en lugar adecuado. No se almacenarán al aire libre o donde estén expuestas a los rayos directos del sol. Se instalarán con la mitad de anchura del material embebido en el hormigón a cada lado de la junta. Se cuidará la colocación y el vibrado del hormigón alrededor de la junta para asegurar el completo relleno de los espacios encofrados por debajo y alrededor de la 373 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones junta y obtener un contacto entre el hormigón y la junta en todos los puntos de la periferia de ésta. Las bandas de C.P.V. deberán sujetarse en posición normal a la cara de la junta, con dispositivos de fijación sujetos al encofrado que garanticen su correcta posición antes y durante el hormigonado, sin que sea admisible la colocación manual en posición durante éste. El empalme de los diversos elementos se efectuará de acuerdo con la norma de la Casa suministradora, de manera que construyan una banda estanca en todo el contorno de la junta. El empalme deberá resistir un ensayo de doblado de ciento ochenta grados (180°) sobre el mandril de cincuenta milímetros (50 mm) de diámetro sin dar muestras de separación, o pérdida de estanqueidad y un ensayo de tracción de resistencia al menos del cincuenta por ciento (50%) del material sin junta. En todos los casos, el empalme deberá asegurar la perfecta continuidad y estanqueidad de la junta; en caso contrario debe rehacerse. 6.3.3 Caminos y accesos 6.3.3.1 Bases de zahorra artificial Preparación del material. La preparación de la zahorra artificial se hará en central y no "in situ". La humedad óptima de compactación, deducida del ensayo "Proctor Modificado" según la Norma NLT 108/72, podrá ser ajustada a la composición y forma de actuación del equipo de compactación, según los ensayos realizados en el tramo de prueba. Extensión de la tongada Los materiales serán extendidos, una vez aceptada la superficie de asiento, tomando las precauciones necesarias para evitar segregaciones y contaminaciones, en tongadas con espesores comprendidos entre diez y treinta centímetros (10 a 30 cm). Las eventuales aportaciones de agua tendrán lugar antes de la compactación. Después, la única humectación admisible será la destinada a lograr en superficie la humedad necesaria para la ejecución de la capa siguiente. El agua se dosificará adecuadamente, procurando que, en ningún caso, un exceso de la misma lave al material. Compactación de la tongada. Conseguida la humedad más conveniente, la cual no deberá rebasar a la óptima en más de un (1) punto porcentual, se procederá a la compactación de la tongada, que se continuará hasta alcanzar la densidad especificada en este Artículo. Las zonas que, por su reducida extensión, su pendiente o su proximidad a obras de paso o desagüe, muros o estructuras, no permitieran el empleo del equipo que normalmente se estuviera utilizando se compactarán con medios adecuados a cada caso, de forma que las densidades que se alcancen cumplan las especificaciones exigidas a la zahorra artificial en el resto de la tongada. Especificaciones de la unidad terminada. 374 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Densidad. La compactación de la zahorra artificial se continuará hasta alcanzar una densidad no inferior a la que corresponde al cien por cien (100%) de la máxima obtenida en el ensayo "Proctor Modificado", según la Norma NLT 108/72, efectuando las pertinentes sustituciones de materiales gruesos. Empleada en arcenes se admitirá una densidad no inferior al noventa y siete por ciento (97%) de la máxima obtenida en el ensayo "Proctor Modificado". El ensayo para establecer la densidad de referencia se realizará sobre muestras de material obtenidas "in situ" en la zona a controlar, de forma que el valor de dicha densidad sea representativo de aquélla. Cuando existan datos fiables de que el material no difiere sensiblemente, en sus características, del aprobado en el estudio de los materiales y existan razones de urgencia, así apreciadas por el Director de las Obras, se podrá aceptar como densidad de referencia la correspondiente a dicho estudio. Carga con placa. En las capas de zahorra artificial, los valores del módulo E2, determinado según la Norma NLT 357/86, no serán inferiores a los siguientes: Bajo calzada 100 M Pa En arcenes de anchura superior a 1 m 60 M Pa Tolerancias geométricas de la superficie acabada. Dispuestas estacas de refino, niveladas hasta milímetros (mm) con arreglo a los Planos, en el eje, quiebros de peralte y bordes de perfiles transversales cuya separación no exceda de la mitad (1/2) de la distancia entre los perfiles del Proyecto, se comparará la superficie acabada con la teórica que pase por la cabeza de dichas estacas. La citada superficie no deberá diferir de la teórica en ningún punto en más de quince milímetros (15 mm). En todos los semiperfiles se comprobará la anchura extendida que, en ningún caso, deberá ser inferior a la teórica deducida de la sección tipo de los Planos. Será optativa del Director de las Obras la comprobación de la superficie acabada con regla de tres metros (3 m), estableciendo la tolerancia admisible en dicha comprobación. Las irregularidades que excedan de las tolerancias especificadas se corregirán por el Constructor, a su cargo. Para ello se escarificará en una profundidad mínima de quince (15) cm, se añadirá o retirará el material necesario y de las mismas características, y se volverá a compactar y refinar. Cuando la tolerancia sea rebasada por defecto y no existieran problemas de encharcamiento, el Director de las Obras podrá aceptar la superficie, siempre que la capa superior a ella compense la merma de espesor sin incremento de coste para la Propìedad. Limitaciones de la ejecución Las zahorras artificiales se podrán emplear siempre que las condiciones climatológicas no hayan producido alteraciones en la humedad de materiales que se supere, en más de dos (2) puntos porcentuales, la humedad óptima. Sobre las capas recién ejecutadas se prohibirá la acción de todo tipo de tráfico, mientras no se construya la capa siguiente. Si esto no fuera posible, el tráfico que necesariamente tuviera que pasar sobre ellas se distribuirá de forma que no se concentren 375 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones las rodadas en una sola zona. El Constructor será responsable de los daños originados, debiendo proceder a su reparación. Control de ejecución. Se considerará como "lote", que se aceptará o rechazará en bloque, al material uniforme que entre en doscientos cincuenta metros (250 m) de calzada o arcén, o alternativamente en tres mil metros cuadrados (3.000 m2) de capa, o en la fracción construida diariamente si ésta fuere menor. Las muestras se tomarán y los ensayos "in situ" se realizarán en puntos previamente seleccionados mediante un muestreo aleatorio, tanto longitudinal como transversalmente. Compactación. Sobre una muestra de seis unidades (6 Ud) se realizarán ensayos de: • • Humedad natural, según la Norma NLT 102/72. Densidad "in situ", según la Norma 109/72. Carga con placa. Sobre una muestra de una unidad (1 Ud) se realizará un ensayo de carga con placa, según la Norma NLT 357/86. Materiales. Sobre cada uno de los individuos de la muestra tomada para el control de compactación, según el presente Artículo, se realizarán ensayos de: • • Granulometría por tamizado, según la Norma NLT 104/72. Proctor modificado, según la Norma NLT 108/72. Criterios de aceptación o rechazo del lote. Las densidades medias obtenidas en la tongada compactada no deberán ser inferiores a las especificadas en el presente Artículo; no más de dos (2) individuos de la muestra podrán arrojar resultados de hasta dos (2) puntos porcentuales por debajo de la densidad exigida. Los ensayos de determinación de humedad tendrán carácter indicativo y no constituirán por sí solos base de aceptación o rechazo. Si durante la compactación apareciesen blandones localizados, se corregirán antes de iniciar el muestreo. Para la realización de ensayos de humedad y densidad podrán utilizarse métodos rápidos no destructivos, tales como isótopos radiactivos, carburo de calcio, picnómetro de aire, etc., siempre que mediante ensayos previos se haya determinado una correspondencia razonable entre estos métodos y las Normas NLT 102/72 y 109/72. Los módulos E2 obtenidos en el ensayo de carga con placa no deberán ser inferiores a los señalados en el presente Artículo. Caso de no alcanzarse los resultados exigidos, el lote se recompactará hasta alcanzar las densidades y módulos especificados. Se recomienda llevar a cabo una determinación de humedad natural en el mismo lugar en que se realice el ensayo de carga con placa, así como proceder, cuando corresponda por frecuencia de control, a tomar muestras en dicha zona para granulometría y Proctor modificado. 376 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.3.3.2 Subbases naturales La capa no se extenderá hasta que se haya comprobado que la superficie de la explanada sobre la que se asentará tiene las condiciones de calidad y formas previstas, con las tolerancias establecidas. Si en esta superficie hay defectos o irregularidades que exceden de las tolerables, se corregirán antes de la ejecución de la unidad de obra. Todas las aportaciones de agua se harán antes de la compactación. Después, la única humectación admisible es la de la preparación para colocar la capa siguiente. La compactación se efectuará longitudinalmente, empezando por los bordes exteriores y progresando hacia el centro para solaparse en cada recorrido en una anchura no inferior a 1/3 del elemento compactador. Las zonas que, por su reducida extensión, su pendiente o su proximidad a obras de paso o desagües, muros o estructuras, no permiten la utilización del equipo habitual, se compactarán con los medios adecuados al caso con la finalidad de conseguir la densidad prevista. Los materiales serán extendidos, tomando las precauciones necesarias para evitar su segregación o contaminación, en tongadas de espesor lo suficientemente reducido para que, con los medios disponibles, se obtenga en todo el espesor el grado de compactación exigido. En cuanto a la humectación y compactación de las tongadas se atenderá a los apartados 500.3.3. y 500.3.4. del Artículo 340 del PG-3 con vistas a alcanzar una densidad mínima del noventa y siete por ciento (97%) de la máxima obtenida en el ensayo Proctor Modificado según la Norma NLT-108/72. La superficie acabada no deberá diferir de la teórica, en ningún punto, en más de veinte milímetros (20 mm). Las zahorras naturales se podrán emplear siempre que las condiciones climatológicas no hayan producido alteraciones en la humedad de los materiales tales que se supere en más de dos (2) puntos porcentuales la humedad óptima. Sobre las capas recién ejecutadas se prohibirá la acción de todo tipo de tráfico, mientras no se construya la capa siguiente. Si esto no fuera posible, el tráfico que concentren las rodadas en una sola zona. El constructor será responsable de los daños que se produzcan por este motivo. 6.3.3.3 Tratamientos superficiales Se suspenderán los trabajos cuando la temperatura sea inferior a 10°C o con lluvia. Se comprobará la regularidad superficial y el estado de la superficie sobre la que se efectuará el tratamiento superficial. La superficie sobre la que se aplica el ligante hidrocarbonado estará exenta de polvo, suciedad, barro seco, materia suelta o que pueda ser perjudicial. La limpieza se hará con agua a presión o con un barrido enérgico. Se protegerán los elementos constructivos o accesorios para evitar que se manchen con ligante. La aplicación del ligante hidrocarbonado se hará de manera uniforme y se evitará la duplicación de la dotación en las juntas transversales de trabajo colocando tiras de papel u otro material bajo los difusores. 377 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones El extendido del árido se hará de manera uniforme y de manera que se evite el contacto de las ruedas del equipo de extendido con el ligante sin cubrir. El apisonado del árido se ejecutará longitudinalmente empezando por el borde inferior, progresando hacia el centro y solapándose cada pasada con el anterior. El apisonado con compactadores se completará con el trabajo manual necesario para la corrección de todos los defectos e irregularidades que se puedan presentar. Una vez apisonado el árido y cuando el ligante alcance una cohesión suficiente, a juicio de la D.O., para resistir la acción de la circulación normal de vehículos, se eliminará todo exceso de árido que quede suelto sobre la superficie antes de permitir la circulación. Se evitará la circulación sobre un tratamiento superficial como mínimo durante las 24 h siguientes a su terminación. Si esto no es factible, se limitará la velocidad a 40 km/h y se avisará del peligro que representa la proyección de árido. En los 15 días siguientes a la apertura a la circulación, y a excepción de que la D.O. ordene lo contrario, se hará un barrido definitivo del árido no adherido. La D.O., podrá ordenar la realización de un tramo de prueba como parte integrante de la obra. 6.3.4 Edificación 6.3.4.1 Fábricas No se utilizarán piezas menores de medio bloque. La primera hilada en cada planta se recibirá sobre capa de mortero de 2 cm. de espesor mínimo, que deberá estar extendida en toda la superficie de asiento del muro. El espesor del llagueado será superior a 1 cm e inferior a 1,5 cm. Las hiladas intermedias se colocarán con sus juntas verticales alternadas, extendiendo el mortero sobre la superficie maciza de asiento del bloque. Las juntas horizontales quedarán siempre enrasadas. La última hilada estará compuesta por bloques de coronación, con el fondo ciego en su parte superior, para recibir el hormigón de la cadena de enlace. Las hiladas superiores no presentarán variaciones en la horizontalidad superiores a 2 mm. por metro ó 15 mm. del total del muro. El desplome no tendrá una variación superior a 10 mm. por planta o 30 mm. en la altura total. La variación de planeidad no será superior a 10 mm comprobada con regla de 2 m. Se establecerán juntas de control en 108 paños de bloques cuya longitud sea mayor de 7,50 m. Para las uniones de fábrica y la estructura, así como para garantizar la unión de los bloques entre si, se dispondrán armaduras longitudinales cada S hiladas incorporadas en el tendel de mortero de acuerdo con la norma NTE-FFB. El mortero de agarre será mortero de cemento y arena en la proporción de 1:6. 378 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Excepción. En la recepción de los materiales se establecerán los siguientes controles: • • • • • Lectura y archivo del albarán de entrega verificando que el tipo, la cantidad y calidad del material suministrado coincide con el solicitado. Comprobar que la calidad del ladrillo se ajusta a la norma NBE-MV201/1972. Exigir el certificado del fabricante donde deben constar las garantías sobre absorción, succión, dilatación potencial eflorescibilidad, dimensiones y forma. Comprobar que el material está en posesión del sello de calidad y cumple con la misma. Comprobación visual de la ausencia de exfoliaciones, caliches, fisuras y eflorescencia. Almacenamiento. Si los ladrillos no se suministran empaquetados, la descarga no se realizará por vuelco de la caja del vehículo y el transporte y acopio en obra se ejecutará con las debidas precauciones para evitar roturas y desportillamiento. Colocación. La ejecución se realizará de acuerdo con la siguiente metodología: • • • • • • • Replanteo y trazado de forjado o solera de las divisiones a resolver. Colocación y aplomado de nivel en las esquinas. Colocación, aplomado y nivelado de marcos o premarcos de puertas, ventanas y otros elementos integrados en las divisiones. Tendido de hilo entre miras. Colocación, si procede, de elementos separadores del forjado. Colocación de los ladrillos, previamente humedecidos, por hiladas enteras. Repaso de juntas y limpieza. Precauciones posteriores: • • Protección de la obra recién ejecutada frente a heladas y temperaturas elevadas. Protección de la estabilidad del elemento frente acciones horizontales 6.3.4.2 Revestimientos Los enfoscados sin maestrear, la superficie enfoscada no tendrá un defecto de planeidad superior a 5 mm medido con regleta de 1 metro. En los enfoscados maestreados se limpiarán y humedecerán previamente los paramentos y se prepararan maestras a distancias no superiores a un metro. Preparada así la superficie se aplicará con fuerza el mortero sobre el paramento por medio de la paleta. Antes del final de fraguado, el enfoscado admite los siguientes acabados: Rugoso: Bastará el acabado que dé el paso de regleta. Fratasado: 379 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones Se pasará sobre la superficie todavía fresca, el fratás mojado en agua, hasta conseguir que ésta quede plana. En paredes exteriores, cuando haya despiezado, la profundidad de la llaga será de 5 mm. Bruñido: Sobre la superficie todavía no endurecida se aplicará con llana una pasta de cemento tapando poros e irregularidades, hasta conseguir una superficie lisa. En paredes exteriores, cuando vaya despiezado, la profundidad de la llaga será de 5 mm. No serán aptas para enfoscar las superficies de yeso ni las superficies realizadas con materiales de resistencia análoga o inferior al yeso. Se respetarán las juntas estructurales del edificio, marcándolas adecuadamente. En enfoscados exteriores vistos será necesario hacer un llagueado, en recuadros de lado no mayor de 3 m. para evitar agrietamientos. Todas las esquinas irán provistas de guardavivos. Antes de aplicar el mortero se preparará el paramento sobre el cual haya de aplicarse. En todos los casos se limpiará bien de polvo, los paramentos y se lavarán, debiendo estar limpia la superficie de fábrica antes de tender el mortero. La fábrica debe estar en su interior perfectamente seca. Preparada la superficie, se aplicará con fuerza el mortero sobre una parte del paramento por medio de la paleta evitando echar una porción de mortero sobre otra ya aplicada. Así se extenderá una capa que se irá regularizando el mismo que se coloca, para lo cual se recogerá con el canto de llana el mortero necesario para uniformar el espesor. La mezcla así recogida se volverá a extender sobre el revestimiento blanco todavía continuando así hasta que la parte sobre la que se halla operado tenga conveniente homogeneidad. Al emprender la nueva operación habrá fraguado la parte aplicada anteriormente. Será necesario pues, humedecer la junta de unión antes de echar sobre ella las primeras paletas de mortero. La superficie de los enfoscados debe quedar áspera para facilitar la adherencia al revoco que se aplique sobre ellos. En el caso de que la superficie debe quedar bruñida, se dará una segunda capa de mortero fino a la llana, que será fratasada, terminando el bruñido de fraguado. Si las condiciones de temperatura y humedad lo requiere, a juicio de la Dirección Facultativa, se humedecerá diariamente los enfoscados, bien sea durante la ejecución o después de terminada, para que el fraguado se realice en buenas condiciones Enlucido de yeso en paredes y techos Será de pasta de yeso Y-25 F. Se utilizará inmediatamente después de su amasado, sin posterior adición de agua. El guarnecido o enfoscado sobre el que se va aplicar el enlucido, deberá estar fraguado y tener consistencia para no desprenderse al aplicar éste. La superficie del guarnecido deberá estar, además, rayada. Antes de comenzar los trabajos se limpiarán las superficies que se van a revestir. La pasta de extenderá apretándola contra la superficie hasta conseguir un espesor de 3 mm. mínima. La superficie quedará plana, lisa y exenta de coqueras y resaltos. 380 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets Pliego de Condiciones 6.3.4.3 Pintura Preparación de superficies. Antes de aplicar cualquier clase de pinturas en las estructuras, deberá procurarse que todas las superficies estén perfectamente secas y libres de aceite y grasas, y limpias a fondo de toda oxidación, suciedad e incrustaciones de materiales extraños, mediante rascado manual con cepillo de púas de acero o chorreado de arena. Entre la limpieza y la primera capa de protección debe transcurrir el menor tiempo posible. Aparte de lo indicado, se tomarán las siguientes precauciones: • • • • Se eliminarán con disolventes apropiados (INTA-16-23-12) todas las eventuales manchas de grasa y aceite, antes de proteger a la limpieza manual o mecánica. No se procederá a ningún tipo de preparación de su superficie cuando la humedad relativa del aire sea superior al 85%. El aire comprimido para el chorro de arena será limpio y un filtro adecuado garantizará la ausencia de grasa y aceite. La rugosidad que se conseguirá con el chorro de arena será de 30 a 40 micras. Pinturas en pavimentos. Para la realización de estas unidades se observarán las siguientes recomendaciones: Es condición indispensable para la aplicación de la pintura que la superficie a pintar se encuentre completamente limpia, exenta de material suelto o mal adherido y perfectamente seca. La limpieza del polvo de las superficies a pintar se llevará a cabo mediante un lavado intenso de agua, hasta que ésta escurra totalmente limpia. Si la superficie presentase defectos o huecos notables se corregirán los primeros y se rellenarán los últimos con material de análoga naturaleza que los de aquella, antes de proceder a la extensión de la pintura. No se podrán ejecutar marcas viales, horizontales, con temperaturas inferiores a diez grados centígrados (10ºC) ni superiores a treinta y dos grados centígrados (32ºC). La humedad relativa máxima será del ochenta y cinco por ciento (85%). No se podrán ejecutar marcas viales, hasta transcurrir quince (15) días después de la extensión de la capa de rodadura. • • • • Las pinturas empleadas deberán batirse por completo, manteniéndolas con una consistencia uniforme durante la aplicación y no deberán diluirse más de lo que indiquen las instrucciones escritas por el fabricante o, las órdenes de la Dirección de Obra. El Contratista no deberá comenzar el pintado de marcas viales sin el permiso previo de la Dirección de Obra. Antes de pintar las marcas viales, el Contratista deberá establecer su ubicación sobre el pavimento mediante marcas provisionales. Las líneas rectas continuas podrán ubicarse por establecimiento de su eje longitudinal. El Contratista podrá pintar con brocha, pulverizador o mecánicamente, siempre que disponga de los medios adecuados para asegurar que las líneas queden en la ubicación aprobada por la Dirección de Obra, con los bordes de acabado nítidos y de color uniforme. Las líneas longitudinales deberán 381 Instalación de una minicentral hidroeléctrica en Guiamets • Pliego de Condiciones pintarse con tolerancia permisible de dos milímetros (2 mm), de tal modo que sigan suavemente la alineación del eje longitudinal y el borde del anden. En todo momento, el Contratista deberá disponer y emplear, todos los medios necesarios para el aviso a los viajeros. Una vez que la marca esté pintada, el Contratista proteger la misma hasta que la pintura se haya secado totalmente. Puertas para cerramiento. Se ubicarán en los lugares indicados en el Proyecto, no obstante la Dirección de Obra podrá decidir la colocación de puertas en otros puntos. Antes de instalar las puertas se deberá limpiar el terreno de arbustos, piedras, etc., y se dejará lo más horizontal posible. El borde inferior de la puerta deberá quedar lo más próximo posible al suelo. El intervalo admisible de separación será de dos (2) a cinco (5) centímetros. La resistencia característica del hormigón a emplear en las cimentaciones del cerramiento, entendiendo por tal la obtenida a partir del ensayo de rotura a compresión, según se determina en la Instrucción EHE, será como mínimo de doscientos (200) Kp/cm2, siendo rechazado todo hormigón que no cumpla este requisito. La fabricación, transporte, colocación y control de los hormigones que se hayan de emplear en la cimentación de los postes, se realizará de acuerdo con las prescripciones de la Instrucción EHE más las contenidas en el presente Pliego. Como norma general, no deberá transcurrir más de una hora (1 h) entre la fabricación del hormigón y su puesta en obra. El Director de Obra podrá modificar este plazo. En ningún caso se colocarán hormigones que acusen un principio de fraguado, segregación o desecación. El control de calidad será a nivel normal y se realizará de acuerdo con lo que a tal efecto se establece en la Instrucción EHE. La cimentación de los postes de sujeción de las puertas estará constituida por macizos de treinta por treinta (30 x 30) cm de superficie y cuarenta (40) cm de profundidad como dimensiones mínimas, realizados con hormigón tipo HM-20, que cumplirá lo especificado en su Artículo correspondiente. En cuanto a los puntos en los que el terreno sea poco consistente se aumentarán las dimensiones del cimiento lo necesario para garantizar la estabilidad del cerramiento. Los postes se colocarán completamente verticales. 382
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