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1 Memoria

DOCUMENTO Nº1, MEMORIA

ÍNDICE GENERAL

páginas

1.1 Memoria 3-95

1.2 Cálculos 96-148

1.3 Estudio económico 149-159

1.4 Impacto ambiental 160-176

1.5 Anejos 177-184

1.1 Memoria descriptiva

Índice

1.1.1 Descripción general del proyecto 7

1.1.1.1 Motivación del proyecto 7

1.1.1.2 Objetivos del proyecto 8

1.1.1.3 Metodología a utilizar 8

1.1.1.4 Descripción del aprovechamiento de El Grado 10

1.1.1.4.1 Antecedentes 10

1.1.1.4.2 Descripción de las obras requeridas 12

1.1.1.4.3 Condiciones de contorno hidráulico 13

1.1.1.4.4 Características del equipamiento de la central 13

1.1.2 Situación de la energía mini hidráulica en España 23

1.1.2.1 Sistema eléctrico español 23

1.1.2.1.1 Demanda de energía eléctrica 23

1.1.2.1.2 Cobertura de la demanda 25

1.1.2.1.3 Régimen ordinario 28

1.1.2.1.4 Régimen especial 29

1.1.2.2 Sector de la mini hidráulica 29

1.1.2.2.1 Mini hidráulica actualmente en España 29

1.1.2.2.2 Análisis de los recursos hidroeléctricos 31

1.1.2.2.3 Objetivos 32

1.1.2.3 Avance de la situación en el 2008 36

1.1.2.3.1 Balance energético y potencia instalada 36

1.1.2.3.2 Energía hidroeléctrica 38

1.1.3 Aspectos técnicos de una minicentral hidráulica 40

1.1.3.1 Tipos de central hidráulicas 40

1.1.3.2 Criterios de diseño de una minicentral 41

1.1.3.2.1 Estudio hidrológico 41

1.1.3.2.2 Caudal y salto 42

1.1.3.3 Elementos principales de una central 44

1.1.3.3.1 Tubería forzada 44

1.1.3.3.1.1 Tipos de materiales para tuberías forzadas 45

1.1.3.3.1.2 Pérdidas de carga 49

1.1.3.3.1.3 Golpe de ariete 54

1.1.3.3.1.3.1 Chimenea de equilibrio 57

1.1.3.3.1.4 Válvulas 59

1.1.3.3.2 Turbina 63

1.1.3.3.2.1 Introducción 63

1.1.3.3.2.2 Clasificación de las turbinas 64

1.1.3.3.2.3 Tipos de turbina 67

1.1.3.3.2.4 Elección del tipo de turbina 74

1.1.3.3.2.5 Materiales a utilizar 77

1.1.3.3.2.6 Rendimiento de la turbina 79

1.1.3.3.2.7 Curvas características 81

1.1.3.3.2.8 Teoría de modelos 83

1.1.3.3.3 Elementos integrados en el conjunto de la turbina 85

1.1.3.3.3.1 Cámara en espiral 85

1.1.3.3.3.2 Predistribuidor 87

1.1.3.3.3.3 Distribuidor Fink 87

1.1.3.3.3.4 Cierres laberínticos 89

1.1.3.3.3.5 Tubo de aspiración 90

1.1.3.3.3.6 Eje 91

1.1.3.3.3.7 Cierres del eje 92

1.1.3.3.4 Generadores 92

1.1.3.3.4.1 Generadores síncronos 93

1.1.3.3.4.2 Generadores asíncronos 93

1.1.4 Presupuesto, fecha de emisión y firma 95

Memoria descriptiva 7

1.1.1 Descripción general del proyecto

1.1.1.1 Motivación del proyecto

Las energías renovables contribuyen a la cobertura de la demanda de energía

sustituyendo los combustibles fósiles -próximos al agotamiento- por recursos

inagotables y gratuitos. Además presentan beneficios medioambientales, como son la

reducción de las emisiones de CO2 y de gases contaminantes NOx, SO2, etc. Por

otra parte, también tienen beneficios políticos, económicos y sociales ya que la

dependencia energética nacional se ve reducida.

Las centrales hidráulicas tienen, además, facilidad para entrar en carga en un

tiempo muy corto y cubrir los picos de demanda y las posibles desconexiones de las

centrales térmicas convencionales evitando graves distorsiones en la red.

En cuanto a la energía mini hidráulica, España es en la actualidad el tercer

país de la Unión Europea en potencia instalada en plantas mini hidráulicas

(1.788MW en 2005). Se trata de un sector muy maduro.

Las minicentrales hidráulicas (aquellas de potencia igual o inferior a 10

MVA) además presentan la ventaja de que los costes iniciales requeridos no son

excesivamente grandes, y que el impacto medioambiental es pequeño, frente a las

grandes centrales hidroeléctricas que suponen un mayor coste y un mayor impacto

ecológico.

Este proyecto tiene por objeto aprovechar el caudal ecológico del embalse de

El Grado -ubicado en la cuenca del río Cinca- para la generación de energía eléctrica,

ya que actualmente dicho caudal es vertido al río a través de una válvula de chorro

hueco con lo cual no se aprovecha su energía.


1.1.1.2 Objetivos del proyecto

El objetivo principal del proyecto es la implantación de una minicentral

hidráulica en un embalse ya existente para aprovechar su caudal ecológico. Para el

desarrollo de este proyecto, se siguen los siguientes objetivos parciales:

- Elección de un emplazamiento para la implantación de la minicentral.

- Estudio del histórico de caudales y de las condiciones del salto de los últimos

años

- Determinación del caudal ecológico y salto nominales que optimicen la

generación eléctrica.

- Diseño, cálculo y especificación de los distintos elementos de la central.

- Análisis de la viabilidad económica del proyecto.

1.1.1.3 Metodología a utilizar

Para la elección del emplazamiento, se realizan consultas en el Canal de

Isabel II, en la Confederación Hidrográfica del Tajo y en empresas del sector

energético hasta encontrar un aprovechamiento adecuado.

Partiendo de la información del recurso hidráulico elegido, se obtienen los

caudales del año medio representativo y se determina el caudal nominal de la turbina

para optimizar la producción de energía eléctrica de la central. La Confederación

Hidrográfica del Ebro establece el caudal ecológico como un 8% del caudal nominal.

Del análisis del histórico de caudales se obtiene el valor de la altura bruta.

Descontando a esta altura las pérdidas de carga se obtiene el valor del salto neto.


A partir de los valores nominales de caudal y salto, se determina el número

específico de revoluciones de la turbina hidráulica y se selecciona un modelo

hidráulico adecuado con la misma velocidad específica.

Se aplican sobre el modelo hidráulico escogido las leyes de semejanza para

determinar los perfiles de los componentes hidráulicos de la turbina (rodete, cámara

espiral, álabes directrices y tubo de aspiración), así como sus curvas de

funcionamiento.

El diseño mecánico de los componentes de la turbina se realiza en base a los

esfuerzos a los que estarán sometidos, así como la elección de la válvula de

salvaguarda.

Las especificaciones del generador se realizan de acuerdo con las necesidades

de la turbina diseñada anteriormente.

Se realiza una estimación de costos que sirva para evaluar la inversión a

realizar.

Por último se realiza un estudio sobre la viabilidad económica del proyecto,

en función del producible eléctrico obtenido y el monto de la inversión.


1.1.1.4 Descripción del aprovechamiento de El Grado

1.1.1.4.1 Antecedentes

El embalse de El Grado (ubicado en la cuenca del río Cinca, en la provincia

española de Huesca) fue construido en el año 1969 y es de propiedad estatal. La

presa es de gravedad, con una altura de 130 m, una longitud de coronación de 958 m

y un volumen de embalse de 399 hm3. La superficie del embalse es de 1372 ha. El

aliviadero es en V, con una capacidad de 3420 m3/s.

Se presenta información sobre el embalse y la presa en el anejo2.

Vista en sección de la presa de El Grado


Vista en planta de la presa de El Grado

El embalse de El Grado tiene dos aprovechamientos hidroeléctricos en

cascada: el primero desde el embalse al canal de Cinca y el segundo entre este canal

y el río Cinca.

Los caudales son destinados a riegos, excepto 10m3/s concedidos para la

segunda central después de la cual, una vez turbinados, son cedidos al río. Esta

segunda central se encuentra a 6 km del embalse.

El primer tramo del canal de Cinca está diseñado para el transporte de

caudales del sistema de Riegos de Alto Aragón, con una capacidad de 70m3/s.

La Confederación Hidrográfica del Ebro establece un cierto caudal ecológico,

que es actualmente vertido por medio de una válvula de chorro hueco. Este caudal

ecológico es necesario puesto que la segunda central devuelve el agua al río a una


distancia de 6 km del embalse, con lo que, de no ser por esta actuación, se dejaría ese

tramo del río seco.

1.1.1.4.2 Descripción de las obras requeridas

El presente proyecto consiste en aprovechar el caudal ecológico, nombrado en

el punto anterior, por medio de la implantación de una minicentral hidráulica.

La presa de El Grado consta de cuatro desagües de fondo que aprovechan los

dos túneles paralelos que se realizaron durante la construcción de la presa, para

desviar el río. Para evitar tener que realizar nuevos taladros en la presa, se decide

realizar la toma de la central desde uno de los cuatro desagües de fondo, sin por ello

reducir su capacidad de desagüe. Estos desagües pueden dar un caudal de 70m3/s a

embalse lleno.

El primer tramo de cada conducto de desagüe está reforzado de tal forma que

es posible un funcionamiento en presión. Se escoge el conducto de desagüe más

próximo al río para realizar la toma de la central, y se dispone de una nueva válvula

de compuerta en el extremo inferior del tramo reforzado que para el funcionamiento

normal de la central se mantendrá completamente cerrada.

Este conducto se utilizará también a modo de by-pass de la minicentral

cuando sea necesario: para operaciones de reparación o mantenimiento, o bien

cuando el caudal ecológico sea inferior al mínimo técnico. Este by-pass se realiza

cerrando la válvula de mariposa a la entrada de la turbina y abriendo la nueva válvula

de compuerta dispuesta en el conducto de desagüe, de tal forma que el caudal

ecológico sea vertido directamente al río a través de él.


Tampoco se ve mermada la capacidad de desagüe del conducto, puesto que en

caso de necesidad bastará con abrir la nueva compuerta instalada para tener el normal

funcionamiento de desagüe.

1.1.1.4.3 Condiciones de contorno hidráulico

Las condiciones de contorno hidráulico del aprovechamiento son:

Salto neto nominal (m): 81,74

Caudal nominal (m3/s): 5,5

1.1.1.4.4 Características del equipamiento de la central

El equipamiento de la central, objeto de este proyecto tiene las siguientes características:

Turbina

Las características geométricas y de funcionamiento más relevantes de la turbina que equipa la central son:

Nº de turbinas: 1

-Tipo: Francis

-Disposición del eje: Horizontal

-Diámetro del rodete [mm]: 910

-Caudal nominal de funcionamiento [m3/s]: 5,5

-Salto neto de funcionamiento [m]: 85

-Velocidad de la turbina [rpm]: 750

-Potencia nominal eje turbina [kW]: 4160


La turbina dispondrá de los siguientes componentes:

Cámara espiral:

Estará constituida por virolas de chapa de acero al carbono soldada, de calidad

S 355 J2 G3, dispuestas de forma tal que se logre la geometría convergente para la

aceleración del flujo de agua en la entrada del distribuidor. Estas virolas irán soldadas

a los anillos superior e inferior del antedistribuidor, que a su vez formarán un

elemento rígido con los álabes fijos del antedistribuidor. La función de estos últimos,

además del guiado del agua, es la de rigidizar la cámara espiral para evitar

deformaciones a causa de la presión interna.

Los anillos del antedistribuidor, en su radio interno, tendrán una zona

mecanizada para la vinculación con las tapas lado presión y lado aspiración de la

turbina. Este acoplamiento se hará mediante tornillos de apriete y pernos cónicos de

coincidencia.

Llevarán tomas de presión diferencial Winter-Kennedy así como tomas

manométricas a la entrada de la misma a fin de poder realizar ensayos de rendimiento

según norma IEC. Queda fuera del alcance del suministro los transductores de

presión para la medida de caudal por el metido Winter –Kennedy.

En la parte inferior de la cámara espiral, se dispondrán patas, anclajes y

dispositivo de nivelación para las tareas de montaje y el hormigonado.


La cámara espiral dispondrá de una virola de prolongación hasta la conexión

con la válvula mariposa. Sobre dicha prolongación se montarán las bridas de

deslizamiento necesarias para el desmontaje de la válvula mariposa.

La descarga de la cámara espiral y junta del eje será realizada por gravedad al

pozo de achique de la central.

Distribuidor

Estará básicamente construido por un juego de álabes de acero inoxidable

calidad G-X5CrNi13.4 guiados por cojinetes autolubricados con dispositivos de

estanqueidad. Estos álabes serán perfilados hasta lograr una perfecta homología con

los del modelo ensayado.

Los álabes del distribuidor serán accionados simultáneamente a través de un

juego de palancas montadas sobre los álabes y arrastradas por fijas cónicas y de un

juego de bieletas y bulones que acoplan las palancas al anillo regulación.

El anillo de regulación irá montado sobre una pista de deslizamiento y estará

accionado por servomotor de doble efecto de carrera amortiguada. Este último

dispondrá de un indicador electrónico para mostrar la posición de los álabes, así como

finales de carrera para detectar las posiciones extremas del distribuidor.

El accionamiento de los álabes del distribuidor está asegurado por la energía

suministrada por las bombas o acumuladores de vejiga nitrógeno/aceite, diseñados

como mínimo para una capacidad de 2 maniobras (apertura-cierre)


La cadena cinemática del distribuidor dispondrá de bieletas de

pandeo/bulones de rotura o similar para evitar el bloqueo del distribuidor cuando

algún elemento extraño quede atrapado entre dos álabes directrices consecutivas

durante la fase de cierre.

Tapas de la turbina

Estarán construidas en chapa de acero al carbono y perforadas para alojar los

soportes de los cojinetes autolubricados de los álabes directrices, construidos de

bronce grafitado, y las empaquetaduras de estanqueidad correspondientes.

Solidarios a estas tapas por medio de tornillos, se encuentran montados los

anillos laberintos fijos del rodete, construidos en acero inoxidable.

En la zona de barrido de los alabes directrices, estas tapas dispondrán de un

recubrimiento de acero inoxidable depositado por soldadura y posteriormente

mecanizado, como protección contra el flujo de agua de alta velocidad.

La tapa lado alternador dispondrá de taladros para controlar la holgura de los

laberintos y estará proyectada para:

- Alojar los soportes de cojinetes de los álabes directrices

- Servir de base a la protección de inoxidable

- Soportar el anillo de regulación

- Alojar los laberintos fijos lado alternador


La tapa lado aspiración estará proyectada para:

- Alojar los cojinetes de los álabes directrices

- Servir de base a la protección de inoxidable

- Alojar el laberinto fijo lado aspiración

- Servir de unión con el tubo de aspiración

Servomotor de accionamiento del distribuidor

El servomotor de accionamiento del distribuidor estará dimensionado de tal forma

que dispondrá de una amplia capacidad de reserva para vencer, con la mínima presión

de aceite, las máximas fuerzas de resistencia que se produzcan en cualquier

circunstancia posible.

Los pistones del servomotor estarán dispuestos de forma que se asegure una

amortiguación en el cierre del distribuidor.

El servomotor irá montado sobre placas de asiento. Se suministrarán todas las tuberías

necesarias de alimentación y de retorno de aceite, racores, abrazaderas etc.

Rodete

El rodete constituye el elemento más importante comprometido con el buen

funcionamiento de la turbina, tanto desde el punto de vista hidráulico como mecánico.

El diseño hidráulico y las prestaciones facilitadas están basadas en los estudios teóricos

y experimentales sobre modelo reducido en banco de pruebas


Los pasos de agua delimitados por los álabes, el cubo y la llanta serán esmerilados y

controlados mediante plantillas para lograr un óptimo acabado superficial y el perfil

hidrodinámico requerido. Como prolongación del cubo del rodete se acoplará una

caperuza fijada por tornillos al mismo.

El material previsto para la construcción del rodete es acero moldeado inoxidable de la

calidad G-X5 Cr Ni 13.4, con los laberintos mecanizados en el propio rodete.

Posterior al mecanizado, al rodete se le someterá a un equilibrado estático de precisión.

Acoplamiento de la turbina

El acoplamiento del rodete con el eje se realizará por medio de tornillo y chaveta.

Sellos del eje

Las fugas de agua a través del eje de la turbina al exterior, con la máquina en

funcionamiento, se evitarán con el uso de una junta laberíntica.

Tubo de aspiración

Su forma divergente posibilita la recuperación de una parte de la energía de

velocidad a la salida del rodete. Será construido en chapa de acero electrosoldada de

calidad S 275JR.

El codo irá atornillado a la tapa lado aspiración de la turbina y será desmontable para

facilitar el acceso al lado de baja presión del rodete. Este sistema de desmontaje, unido

a la configuración en voladizo del rodete sobre el eje del generador, permite el

desmontaje de los componentes internos de la turbina sin necesidad de mover el

alternador de su posición.


El cono de aspiración estará provisto de anclaje para fijar al hormigón

Sensores en turbina

La turbina dispondrá de los siguientes sensores:

. Transmisor lineal de posición ubicado sobre el servomotor del distribuidor, para

detectar la posición de los alabes directrices

. Sensor de proximidad para detectar la posición totalmente abierta del distribuidor.

. Sensor de proximidad para detectar la posición totalmente cerrada del distribuidor

Los materiales previstos para la fabricación de la turbina, son los siguientes:

Rodete G-X5 Cr Ni 13.4 (S/EN 10.213)

Tapas del distribuidor S 355 J2G3 (S/EN 10.025)

Álabes directrices G-X5 Cr Ni 13.4 (S/EN 10.213)

Cámara Espiral S 355 J2G3 (S/EN 10.025)

Tubo de aspiración S275 JR (S/EN 10.025)

Laberintos X20 Cr 13

Cojinetes alabes directrices Autolubricados

Generador:

El generador elegido es de eje horizontal. Las características técnicas básicas

del generador son las siguientes:

- Cantidad 1


- Potencia aparente 4474 kVA

- Potencia activa 4027 kW

- Factor de potencia nominal 0,9

- Tensión nominal 6,0 kV

- Temperatura entrada aire <40 ºC

- Frecuencia nominal 50 Hz (+/-2%)

- Velocidad nominal 750 rpm

- Grado de Protección IP 23

- Factor de Servicio S1

- Clase de aislamiento estator/rotor F

- Incremento de temperatura estator/rotor B

- Modo de Refrigeración IC 21

- Forma IM7211

- Normas IEC 34

- Forma de trabajo En paralelo con la red

- Cojinetes Deslizamiento, lubricación

forzada

Los sensores del generador serán:


- Resistencias de calefacción

- Detectores de temperatura:

- 6 PT100 en el bobinado

- 1 PT 100 por cojinetes

- 1 PT 100 en el circuito de aire

- Rueda dentada con sensor de velocidad

Válvula de salvaguardia:

La válvula de salvaguardia estará preparada para operar como órgano de

seguridad y de cierre. Será del tipo mariposa de DN 1200 PN 10.

Estará diseñada para soportar la presión máxima del salto hidráulico,

incrementada con la sobrepresión por golpe de ariete producido en los casos de

disparo, así como para interrumpir completamente el caudal máximo de la turbina.

En paralelo con la válvula de protección, se instalará un by-pass de DN 100 PN

x para permitir la apertura de la válvula con las presiones internas equilibradas. Este

dispositivo estará dotado de una válvula de descarga automática de DN 100 PN x con

accionamiento oleohidráulico y una válvula de corte del mismo diámetro de

accionamiento manual.

Los mangones de la lenteja (elemento de cierre de la válvula) estarán

descentrados respecto al eje de la tubería, con lo que se asegura la tendencia al cierre,

así como el apriete automático de la lenteja contra el asiento en posición cerrada.


La apertura de la válvula se efectuará mediante un servomotor, operado desde

el grupo oleohidráulico, mientras que el cierre se hará por la acción permanente de un

contrapeso y el descentrado de la lenteja. Estará provista de finales de carrera que

indicarán las posiciones extremas de abierto y cerrado. La carrera del servomotor de

accionamiento dispondrá de dos escalones de velocidad para las maniobras de cierre,

ajustables manualmente mediante un diafragma.

La válvula se fabricará en los siguientes materiales o equivalentes:

Carcasa S 355 J2 G3 (S/EN 10.213)

Lenteja S 355 JB

Mangones X20 Cr 13 (S/EN 10.088)

Cojinetes Cu Sn 12+ Grafito (S/DIN1733)

Sello de válvula (en la lenteja) Neopreno ajustable y reemplazable

Asiento de cierre (en la carcasa) Inoxidable

Contrapeso S 275 JR (S/EN 10.025)

La válvula mariposa dispondrá de los siguientes sensores:

. Sensor de proximidad para indicar que la válvula mariposa se encuentra en

posición abierta

. Sensor de proximidad para indicar que la válvula mariposa se encuentra en

posición cerrada

. Sensor de proximidad para indicar que la válvula automática de by-pass se

encuentra en posición abierta


. Sensor de proximidad para indicar que la válvula automática de by-pass se

encuentra en posición cerrada

. Manómetro de glicerina para indicar la presión del agua en la válvula mariposa

. Presostato diferencial para detectar el equilibrio de presiones a ambos lados de

la válvula mariposa.

1.1.2 Situación de la energía mini hidráulica en España

1.1.2.1 Sistema eléctrico español

Los datos de este punto corresponden con los últimos datos publicados por el

O.S. (operador del sistema) relativos al sistema eléctrico español, correspondientes al

año 2007.

1.1.2.1.1 Demanda de energía eléctrica

La demanda peninsular en barras de central ascendió a 261.273GWh, lo que

supuso un incremento del 3,1% respecto al 2006. Descontados los efectos de la

laboralidad y de la temperatura, el crecimiento atribuible a la actividad económica

fue del 4,4%, o 4 puntos más que en el 2006.

El crecimiento de la demanda en el conjunto de los sistemas extrapeninsulares

–Baleares, Canarias, Ceuta y Melilla- al contrario que en los últimos años, fue

similar al registrado en el sistema peninsular, al alcanzar este año el 3,2%.


Como resultado, la demanda eléctrica nacional registró un crecimiento del

3,1% en el ejercicio 2007, frente al 3,0% del año anterior.

En cuanto a las demandas mensual, diaria y horaria del sistema peninsular,

durante el 2007 se establecieron nuevos máximos históricos. Así, el nuevo máximo

histórico de demanda mensual quedó fijado en enero con 24.078GWh, mientras que

el máximo valor de energía diaria se registró el 18 de diciembre con 898 GWh, un

4,7% superior al máximo alcanzado en el 2006. Asimismo, el 17 de diciembre se

produjo el récord histórico de demanda de potencia media horaria entre las 19 y las

20 horas con 44.876 MW, valor superior en un 3,5% respecto al máximo histórico

anterior registrado en el 2005.


1.1.2.1.2 Cobertura de la demanda

La capacidad instalada en el parque generador del sistema peninsular

aumentó durante el 2007 en 6,494 MW, lo que supone un incremento de la capacidad

del sistema del 8,2% respecto al año anterior. Con este crecimiento, la potencia

instalada peninsular alcanzó al terminar el año los 85.698 MW, de los cuales 61.498

MW corresponden al régimen ordinario y 24.200 MW al régimen especial.

La siguiente gráfica presenta la proporción por tecnologías de la potencia

total instalada.


La mayor parte del aumento de capacidad proviene de la entrada en servicio

de 11 grupos de ciclo combinado y de nuevos parque eólicos, que han incorporado al

sistema 5.458 MW y 2.493 MW, respectivamente. Por el contrario, se han dado de

baja 1.904 MW que corresponden mayoritariamente a grupos de fuel-gas.

Respecto a la potencia máxima demandada de 44.876MW que tuvo lugar el

17 de diciembre en la franja horaria 19.20h, se cubrió de la siguiente manera:


Respecto a la cobertura de la demanda peninsular, la generación de las

centrales pertenecientes al régimen ordinario ha aportado el 81% de la demanda, casi

un punto porcentual menos que en el 2006. Por el contrario, las adquisiciones

procedentes del régimen especial han elevado su participación hasta el 21,2%, dos

puntos porcentuales más que el año anterior. Este aumento se debe principalmente al

desarrollo de las energías renovables, en especial la eólica que ha cubierto este año el

10% de la demanda.

Cabe resaltar que el sumatorio de porcentajes -que puede sorprender ya que

suma el 102,2%- representa el 100% de la demanda peninsular y un 2,2% sobre ésta,

correspondiente a la exportación.

Si tenemos en cuenta el balance de generación en su conjunto, las energías

renovables (principalmente la hidráulica y la eólica) han cubierto este año el 23% de

la demanda, lo que las aproxima al peso que tienen las principales tecnologías en la

cobertura de la demanda.

Todos estos datos se ven reflejados en la siguiente gráfica:


1.1.2.1.3 Régimen ordinario

La estructura de la producción de las centrales del sistema peninsular

pertenecientes al régimen ordinario ha presentado durante el 2007 algunas

diferencias respecto al año anterior.

Los aspectos más destacados de la hidráulica son los siguientes:

La producción hidráulica, pese a la sequía registrada durante el año, ha sido

un 4% superior a la del 2006.

Sin embargo, desde el punto de vista hidrológico el que el año 2007 haya sido

seco por tercer año consecutivo, hizo que se alcanzase un producible hidráulico

peninsular de 18.263 GWh, un 36% inferior al valor histórico medio y un 21,6%

inferior al del 2006.

Las escasas lluvias de los últimos tres meses del año produjeron un

significativo descenso de las reservas hidroeléctricas peninsulares, que se situaron al


acabar el año en un 31% de su capacidad máxima, 24 puntos porcentuales por debajo

de las reservas existentes al terminar el 2006.

1.1.2.1.4 Régimen especial

La energía procedente del régimen especial ha aumentado un 12,6% en el 2007 y ha

cubierto el 21% de la demanda peninsular, casi dos puntos porcentuales más que en

el 2006. Este crecimiento se debe principalmente al progresivo desarrollo de las

energías renovables.

Dentro de las energías renovables, destacan los incrementos del 18,3% de la

energía eólica que ha elevado su aportación en la cobertura de la demanda peninsular

hasta el 10% y la energía solar que, aunque con poco peso en la cobertura de la

demanda, ha producido casi cinco veces más que en el 2006.

El precio medio de la energía adquirida al régimen especial ha sido

80,2€/MWh, un 9,4% inferior al del año anterior.

1.1.2.2 Sector de la mini hidráulica

1.1.2.2.1 Mini hidráulica actualmente en España

La energía hidráulica es una de las fuentes principales de electricidad del país,

que tiene una larga tradición histórica, debido a los elevados recursos existentes, que

ha permitido en la actualidad la formación de un sector tecnológicamente muy

maduro.


Fuente: Plan Energías Renovables en España 2005-2010

España es el tercer país de la Unión Europea en capacidad eléctrica

acumulada en plantas mini hidráulicas, 1.788MW en 2005.

En la actualidad hay en España más de ochocientas centrales hidroeléctricas,

con una potencia instalada de más de 16.500MW a finales del 2007, lo que supone

un 19% del total de la potencia instalada en el país. Esto se ve reflejado en la gráfica

“Potencia instalada a 31.12.07” presentada en la página 26.

La evolución de esta energía en España ha ido aumentando en las últimas

décadas, pero su participación en el total de la energía producida ha sido decreciente.


1.1.2.2.2 Análisis de los recursos hidroeléctricos

El análisis más reciente de los recursos hidroeléctricos disponibles en España

se realizó en 1980 y aparece presentado en el -Plan de Energías Renovables en

España 2005-2010 (PER).

El conocimiento de los recursos hidráulicos de un país es fundamental para

estimar la energía producible mediante la instalación de centrales hidroeléctricas. La

evaluación de estos recursos es bastante compleja, aunque se han realizado diversos

estudios para su determinación.

El potencial hidroeléctrico de un país es la capacidad anual de producción de

energía hidroeléctrica que dicho país posee, mientras que el potencial técnicamente

explotable se deduce del anterior considerando las pérdidas.

Distribución por cuencas del potencial hidroeléctrico en España

Fuente: Plan de Energías Renovables España 2005-2010


Se presenta el siguiente mapa del país con indicaciones de la potencia

instalada y de las reservas hidroeléctricas, por cuencas hidrográficas.

Fuente: Red Eléctrica de España

1.1.2.2.3 Objetivos

De la evaluación del potencial hidroeléctrico presentado en el punto anterior

se puede obtener el potencial técnicamente desarrollable y pendiente de realizar a día

de hoy. Se deduce que existe un alto potencial pendiente de desarrollar mediante

mini centrales hidroeléctricas.


Se establece como objetivo para la mini hidráulica una potencia total de

2.199MW para el año 2010 en España.

El Plan Energías Renovables en España 2005-2010 muestra, además, la

distribución considerada por comunidades autónomas de la potencia a instalar:


Potencia a instalar por comunidades autónomas

Por otro lado, en base al importante potencial hidroeléctrico técnicamente

desarrollable que existe en España y sus favorables efectos medioambientales, el

Plan de Energías Renovables además de indicar una potencia total a conseguir para el

año 2010, va a establecer la necesidad de poner en marcha una serie de medidas que

faciliten un mayor ritmo de implantación para las nuevas instalaciones de forma que

se incrementase el aprovechamiento de este tipo de energía en el territorio nacional.

Se presenta a continuación la tabla que edita el Plan de Energías Renovables

con todas las medidas a adoptar relacionadas con las barreras existentes, para

impulsar la mini hidráulica:


Medidas correctoras para las barreras detectadas en el área hidroeléctrica.


1.1.2.3 Avance de la situación en el 2008

Todavía no se dispone de la totalidad de los datos relativos al sistema

eléctrico español correspondientes al año 2008, pero sí de un avance del futuro

informe, del que extraemos las siguientes gráficas.

1.1.2.3.1 Balance eléctrico y potencia instalada

Se presenta la potencia total instalada a 31 de diciembre del 2008 dividida por

tecnologías. Se observa que la hidráulica ha pasado de representar un 19% en el 2007

a un 18% en el 2008. La proporción correspondiente a ciclo combinado y fuel/gas

también se ha reducido en un 1%, encontrándose el aumento del 3% en las

tecnologías correspondientes al régimen especial.

En cuanto a la demanda, ésta sigue la tendencia creciente siendo mayor que la

que hubo en 2007, sin embargo se observa que el incremento que ha tenido lugar es

el más bajo de los últimos años, de un 1% frente a un 3-4% de años anteriores.


La proporción de tecnologías para la cobertura de la demanda anual de

energía eléctrica en el año 2008 fue la siguiente:

La energía hidráulica y la del carbón (10% y 26% respectivamente en el

2007) son las que menos han contribuido a la cobertura de la demanda con respecto a

la contribución del año anterior, siendo el ciclo combinado la tecnología que más

aumentó su proporción pasando de un 25 a un 32%.


La potencia máxima demanda en 2008 de 42.961MW fue un poco menor que

la de 2007 (44.876MW) y tuvo lugar el 15 de diciembre (dos días antes que el año

anterior) en la franja horaria 19-20h, siendo cubierta de la siguiente manera:

1.1.2.3.2 Energía hidroeléctrica


1.1.3 Aspectos técnicos de una central mini

hidráulica

1.1.3.1 Tipos de centrales hidráulicas

Las centrales hidroeléctricas son estaciones desde las cuales se aprovecha la energía

de un salto de agua para convertirlo en energía eléctrica.

Se realiza a continuación una clasificación según el tipo de central:

Centrales de agua fluyente:

Llamadas también de agua corriente, o de agua fluyente.

Se construyen en los lugares en que la energía hidráulica debe ser utilizada en el

instante en que se dispone de ella, para accionar las turbinas hidráulicas.

No cuentan prácticamente con reserva de agua, oscilando el caudal suministrado

según las estaciones del año. En la temporada de precipitaciones abundantes, desarrollan su

potencia máxima, y dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca, la potencia

disminuye en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en la época del

estío.

Estas centrales suelen construirse formando presa sobre el cauce de los ríos, para

mantener un desnivel constante en la corriente de agua.

Centrales de agua embalsada:

El agua de alimentación proviene de embalses que se consiguen mediante la

construcción de una o más presas. El agua embalsada aguas arriba de la central se

utiliza, según demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas,

podrán ser de pie de presa o con derivación de curso.


Centrales de bombeo:

Suelen denominarse centrales de acumulación. La central puede estar dotada

de una turbina y una bomba, con funciones claramente definidas e independientes

entre sí; o disponer de una turbina reversible, que funcione como turbina o como

bomba, de tal manera que durante las horas de muy baja demanda funcione como

bomba y durante las horas de demanda de energía como turbina.

Para ambos sistemas, turbina y bomba o turbina reversible, durante las horas

nocturnas se dispone al grupo para que funcione como bomba, una vez que se

alimente al generador de tal forma que haga las funciones de motor síncrono. De esta

forma, se consigue retornar agua al embalse, bombeada de la zona de aguas debajo

de la instalación. Este agua hará funcionar nuevamente al grupo como equipo

productor de energía, en los períodos sucesivos de demanda de la misma.

1.1.3.2 Criterios de diseño de una central

1.1.3.2.1 Estudio hidrológico

Las aportaciones mensuales en régimen natural de un río son variables,

dependen de la época del año, y del tipo de año hidrológico que se dé, pudiendo ser

éste desde muy seco hasta muy húmedo. Debido a que los caudales no son

constantes, resulta necesario llevar a cabo un estudio para poder establecer el caudal

nominal de la turbina y optimizar así el producible eléctrico.


Existen numerosas alternativas para realizar las mediciones de los caudales de

un río, que se registran en los correspondientes históricos de caudales.

Para la realización de este proyecto, se utilizará el histórico de las

aportaciones mensuales del río Cinca al embalse de El Grado, proporcionado por la

Confederación Hidrográfica del Ebro, para realizar la clasificación de los años

hidrológicos, a partir de una cantidad suficiente de años, y poder así determinar el

año que representa el valor medio; se considerará dicho año como año típico o

representativo.

A partir de los datos de este año de referencia, se determinará la curva de

caudales clasificados, que proporciona el caudal considerado en función de los días

del año en que se supera ese valor.

Por lo tanto, a partir de los datos de este año se determinará tanto el caudal

como el salto nominal.

1.1.3.2.2 Caudal y salto

La potencia de una central hidráulica depende principalmente del caudal y de

la altura neta disponible. Se debe por tanto determinar ambos dos de la forma más

precisa.

En cuanto a la determinación del caudal nominal, se hará de tal forma que el

volumen turbinado sea máximo. Las turbinas trabajan con valores de caudal


comprendidos entre el caudal mínimo técnico y el caudal denominado de

equipamiento. La relación entre estos límites de caudal es la siguiente:

equipmt QkQ ⋅=

donde el coeficiente k depende del tipo de turbina,

Tipo de turbina Coeficiente k

Pelton 0,10

Kaplan 0,25

Semikaplan 0,40

Francis 0,40

Se determina el caudal de equipamiento de tal forma que el volumen

turbinado, en función de la turbina escogida, sea máximo.

El salto bruto equivale a la diferencia entre el nivel de la superficie del agua

embalsada y el nivel de la corriente de agua que se establece una vez que ésta ha

recorrido todas las conducciones que salvan el salto de agua.

El salto neto corresponde a un valor menor que el del salto bruto, ya que se

obtiene restando de éste todas las pérdidas de carga que se originan en la totalidad

del recorrido. Siendo estas pérdidas debidas a las turbulencias y rozamientos del agua

en las entradas de las tuberías, paredes de todo tipo de conducción, válvulas, codos,

ángulos, cambios de sección, etc.


1.1.3.3 Elementos principales de una central

1.1.3.3.1 Tubería forzada

En este proyecto el suministro de agua, tomado del embalse para la turbina, se

realiza directamente mediante tubería forzada que parte de la toma de agua que se

realiza a través de uno de los conductos de desagüe de la presa.

Se realiza la traza de la tubería forzada sobre el terreno de tal forma que se

intenta evitar en el mayor grado posible las pérdidas de energía. Para ello se hace que

los encauzamientos del agua favorezcan el movimiento de la misma, fluyendo

regularmente y con la mínima turbulencia.

Las tuberías forzadas también se nombran tuberías de presión, debido a las

elevadas presiones que han de soportar en toda su superficie, al estar totalmente

llenas de agua, y desplazarse ésta no por la pendiente existente si no por efecto de la

presión. Tienen la misión de conducir al agua directamente desde el punto de

alimentación establecido hasta la turbina instalada en la central.

Se deben diseñar de tal forma que sean capaces de soportar tanto la presión

del agua en condiciones normales como la sobrepresión debida a transitorios como el

golpe de ariete. En efecto, en todo tipo de conducción se produce un fenómeno

anómalo, puesto de manifiesto por fuertes y bruscos cambios de presión en las masas

de agua, conocido como golpe de ariete, que se explicará más adelante.

La tubería puede instalarse sobre el terreno o ser enterrada según sea la

naturaleza del terreno, el material de la tubería y las características ambientales,

temperatura, etc. En cualquier caso será necesario proteger la tubería en función de

las características del entorno que la rodea, en particular contra la corrosión,


mediante pinturas y recubrimientos adecuados. Si las protecciones se realizan

correctamente, la tubería no requerirá de mantenimiento posterior.

Enterrar la tubería forzada tiene un costo de obra civil por el movimiento de

tierra requerido, y el posterior recubrimiento. Ésta es sin embargo la mejor opción

puesto que minimiza mucho el impacto ambiental paisajístico, pudiendo restituir el

terreno a su condición inicial, y además no tendrá un efecto negativo sobre la fauna

terrestre, permitiendo el libre paso de animales.

Existe una gran variedad de materiales para tuberías forzadas que

presentamos a continuación.

1.1.3.3.1.1 Tipos de materiales para tuberías forzadas

Para grandes saltos y diámetros, la tubería fabricada de acero sigue siendo la

mejor solución, al ser relativamente barata y porque puede conseguirse con el

diámetro y espesor requeridos por el proyectista. En ocasiones puede resultar

interesante utilizar acero resistente a la corrosión, que además presenta una

resistencia más elevada a la rotura y una mayor tenacidad (que será importante en

lugares con muy bajas temperaturas), lo que permitiría prescindir de los productos

empleados para proteger la tubería contra la corrosión.

Sin embargo, a medida que disminuye el salto, el acero va resultando menos

competitivo, porque el espesor requerido para compensar la corrosión, interna y

externa, no disminuye con el espesor de pared, y porque se necesita un espesor

mínimo para poder manipular los tubos en obra sin que se deformen. Para diámetros

más pequeños hay una gran variedad de opciones: tubo de acero estirado, tuberías de


hormigón, y tuberías de amianto-cemento; también los tubos con juntas de enchufe y

cordón, construidos en acero, fundición dúctil o PVC, con empaquetadoras flexibles

que no necesitan juntas de dilatación, ya que éstas absorben los pequeños

movimientos longitudinales.

Acero

En general las tuberías forzadas en acero se conciben como una serie de

tramos rectos, simplemente apoyados en unos pilares y anclados en cada uno de sus

extremos, que suelen coincidir con cambios de dirección. Entre dos anclajes

consecutivos se intercala una junta de dilatación. Los anillos de soporte se diseñan

basándose en el comportamiento elástico de los cilindros de débil espesor. La pared

del tubo debe resistir las tensiones combinadas, correspondientes a su trabajo como

viga y como recipiente cilíndrico sometido a presión interna. El momento flector será

el correspondiente a una viga continua. Las reacciones sobre los apoyos, propias de

una viga continua, se transmiten, por esfuerzo cortante, entre chapa y anillo. Para ello

los anillos se sueldan a la chapa con soldaduras continuas, y se rigidizan mediante

diafragmas.

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. Según sea el terreno, los bloques de anclaje

pueden requerir el empleo de grandes volúmenes de hormigón, incrementándose

mucho los costes. 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. Dado su elevado peso, resultan difíciles de transportar y manejar en obra,

pero en cambio no exigen ningún tratamiento de protección contra la corrosión.

Polietileno

El polietileno de baja y media densidad se viene utilizando desde hace tiempo

en aprovechamientos con baja altura de salto. En los últimos años ha hecho su

aparición en el mercado el polietileno de altas prestaciones (HPPE) que puede

utilizarse en saltos de hasta 160 m de altura. Las tuberías de polietileno son

relativamente pesadas pero muy robustas.

PVC

La tubería de PVC14 resulta muy competitiva en alturas medias de salto, por

ejemplo, una tubería de 40 cm de diámetro puede utilizarse en saltos de hasta 200

metros, en los que, con frecuencia, resulta más barato que la de acero, es más fácil de

manejar en obra y no requiere ninguna protección contra la corrosión. Se espera que

lleguen en breve al mercado las tuberías de PVC molecularmente Orientado

(MOPVC) aun más resistentes que las anteriores. Todas ellas pueden soldarse

mediante disolventes, solo si están sometidas a esfuerzos longitudinales, o unirse

mediante conexiones mecánicas. Se recomienda proyectar la tubería con diámetros

decrecientes, a fin de poder transportarlos unos dentro de otros.

Las tuberías en PVC son sensibles a las radiaciones ultravioletas, por lo que

deben ser enterradas o recubiertas con cinta. El radio mínimo de curvatura de una


tubería PVC es relativamente grande 100 veces su diámetro interno y su coeficiente

de dilatación es cinco veces mayor que el del acero.

Resultan relativamente frágiles y no se prestan a ser instalada en terrenos

rocosos.

Aleaciones de plástico

Recientemente ha hecho su aparición en el mercado una tubería conocida

como Hep,O, fabricada con una mezcla de PVC y derivados acrílicos. Se puede

utilizar en saltos de hasta 160 m, su espesor es inferior al de las tuberías equivalentes

en PVC y sus propiedades mecánicas comparables a las del HPPE, se comporta

dúctilmente bajo carga, eliminando los problemas de rotura frágil que afectan al

PVC.

Reforzadas con fibra de vidrio

También se denominan GRP, están ganando progresivamente mercado en

Europa, gracias a su elevada resistencia. Su costo es competitivo y su peso es inferior

en un 20% al de los tubos de acero, lo que facilita su instalación, aun cuando haya

que manejarlos con cuidado para evitar que sus bordes se deterioren.

Polietileno de alta densidad

También se denominan PE, solo se suministran para diámetros de hasta 30

cm. Pueden ser instaladas al aire libre y se pueden curvar a un radio de 20 a 40 veces

su diámetro, aunque si se requieren curvas más pronunciadas se pueden utiliza

elementos prefabricados. El PE flota en el agua lo que permite arrastrar tramos de


gran longitud utilizando un cable. Por ahora la unión en obra de dos tramos exige el

empleo de soldadura por fusión, para lo que se necesitan máquinas relativamente

pesadas. Las tuberías de PE pueden soportar temperaturas inferiores a cero grados.

Madera

En algunos países en vías de desarrollo se utilizan este tipo de tuberías. Esta

solución puede ser atractiva si en el país hay madera y mano de obra abundante,

permite alcanzar 50 metros de altura de salto con diámetros de 5,5 metros; si el

diámetro se reduce a 1,5 metros el salto puede alcanzar los 120 metros. Entre las

ventajas que ofrece esta solución pueden mencionarse, la flexibilidad que tienen para

adaptarse al perfil del terreno, la facilidad de colocación que casi no exige

movimiento de tierras, la eliminación de juntas de dilatación y soportes de anclaje y

su resistencia a la corrosión. Como desventajas hay que contar con la presencia de

fugas, sobre todo hasta que la madera se hincha, la necesidad de conservar el tubo

siempre lleno de agua (para que la madera no se reseque) y el mantenimiento

periódico.

1.1.3.3.1.2 Pérdidas de carga

Se aprovecha este apartado tanto para presentar las pérdidas de carga

primarias que tienen lugar en la tubería por rozamiento, como algunas de las pérdidas

secundarias que se producen en los distintos elementos de la instalación.


La circulación del agua por el interior de la tubería forzada conlleva la

aparición de una serie de pérdidas de carga que producen que el salto neto sea

inferior al salto bruto.

Las llamadas pérdidas primarias son las debidas al rozamiento. En efecto

tiene lugar una pérdida de carga que es mayor cuanto mayor es la longitud del

conducto y la velocidad del fluido en el interior de éste, mientras que disminuye con

el diámetro del conducto. También dependen de un coeficiente adimensional

denominado factor de fricción f que se determinará mediante la fórmula de

Colebrook-White.

Las pérdidas primarias se obtienen con la siguiente expresión:

g

V

D

Lfhf ⋅

⋅⋅=2

2

Existe otra serie de pérdidas que se denominan pérdidas secundarias y son

las debidas a las rejillas a la entrada de la tubería forzada, las contracciones o

expansiones que tengan lugar, curvaturas y presencia de válvulas (que generan una

obstrucción incluso cuando están completamente abiertas).

Se presentan a continuación algunas de estas pérdidas.

Pérdidas de carga en la rejilla

La rejilla instalada en el comienzo de la tubería forzada de cara a impedir la

entrada de objetos crea una cierta pérdida de carga debido a la turbulencia que


produce. Esta pérdida no será grande, pero sí es necesario calcularla. Se obtiene su

valor mediante la ecuación de Kirchner:

θseng

V

b

tKh ts ⋅

⋅⋅

⋅=2

23/4

Siendo hs la pérdida de carga, t el espesor de la barra, b la separación entre

barras, V la velocidad del agua, θ el ángulo de la rejilla. El coeficiente Kt viene

determinado según la forma de las barras, que generarán una turbulencia diferente, y

se obtiene de la siguiente grafica:

Por otra parte, si la rejilla no forma un ángulo de noventa grados con el flujo,

se crea una pérdida de carga adicional a la anterior cuyo valor viene dado por:

βseng

Vh ⋅

⋅=

2

2

Siendo θ el angulo entre la rejilla y la corriente.

Pérdidas de carga en contracciones y expansiones

Los cambios en la sección de un conducto que conduce un fluido producen

una pérdida de carga adicional. Cuanto más suave sea el cambio en la sección de la

tubería, menores serán las pérdidas asociadas a este fenómeno.


El diámetro de la tubería forzada y el de entrada a la cámara en espiral no

coinciden en el presente proyecto, por lo que se tendrá que tener lugar una

contracción que generará la correspondiente pérdida de carga.

Esta pérdida de carga se calcula con la siguiente expresión:

contracKg

Vh ⋅

⋅=

2

22

Siendo V2 la velocidad del agua en el conducto de menor diámetro. El

coeficiente Kcontrac depende del valor del cociente de diámetros de los conductos y se

calcula:

2

2

2

1

−⋅=

D

dmKv

α (º) 2,5 5 7,5 10 15 20

m 0,18 0,13 0,14 0,16 0,27 0,43

Pérdidas de carga en los codos

El fluido al recorrer una curva sufre un aumento de presión en la parte externa

y una disminución de ésta en la parte interna, tras una cierta longitud en la tubería

después e la curva, se alcanza de nuevo el equilibrio de presiones para lo que se dará

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

Esta pérdida de carga se calcula:

g

VKH brs ⋅

⋅=2

2


Obteniéndose el valor del coeficiente Kb se obtiene de la siguiente gráfica:

Pérdidas de carga en las válvulas

En el funcionamiento normal de las centrales, las válvulas están generalmente

totalmente abiertas o cerradas, salvo operaciones de mantenimiento o reparación.

También son utilizadas para regular el caudal que va a ser turbinado.

La pérdida de carga se calcula con la siguiente expresión:

g

VKH vrs ⋅

⋅=2

2

donde Kv depende del tipo de válvula empleado y el grado de apertura.

Se presenta en detalle en los cálculos las correspondientes pérdidas de carga a

las válvulas utilizadas: de compuerta a la salida del embalse y de mariposa a la

entrada de la turbina.


1.1.3.3.1.3 Golpe de ariete

El golpe de ariete se presenta en las tuberías, siempre que se realizan

maniobras rápidas en los dispositivos que abren, cierran, o regulan el paso de agua,

como son válvulas, compuertas de tomas, etc. Igualmente se produce cuando existen

disminuciones bruscas de la potencia solicitada a un generador accionado por turbina

hidráulica, debido a la repentina disminución de agua en respuesta a la actuación de

los equipos de regulación.

Los efectos del golpe de ariete, especialmente importantes en conductos de

gran longitud, y más significativos al cerrar el paso de agua se pueden atenuar, e

incluso llegar a impedir, accionando lenta y progresivamente válvulas, compuertas,

etc., y primordialmente mediante la instalación de chimeneas de equilibrio cuando

sea necesario, puesto que en ellas, al actuar como pozos piezométricos, se

amortiguan las variaciones de presión.

El estudio del golpe de ariete se basa en la teoría de la onda elástica, lo que se

interpreta como el desplazamiento, a una velocidad determinada, de las variaciones

de presión a lo largo de una tubería.

La velocidad referida se conoce como celeridad de la onda, y corresponde a la

velocidad del sonido dentro del sistema considerado, dependiendo del diámetro,

espesor y elasticidad de la tubería, así como de la densidad y compresibilidad del

líquido, valor que, para el agua, son respectivamente 1g/cm3 y 21.000 kg/cm2 . El

valor de la longitud de la tubería no afecta.

Los valores de las presiones surgidas en un golpe de ariete, están en razón

directa del cambio brusco de velocidad del líquido.


El tiempo necesario para que una onda se desplace desde el origen de la

perturbación hasta el extremo libre y regrese se llama período crítico de una tubería.

Las válvulas de centrales hidroeléctricas no pueden cerrar instantáneamente,

por lo que el fenómeno del golpe de ariete diferirá algo de lo anteriormente

comentado si la onda de retorno se encuentra a la válvula cerrada solo parcialmente,

no se transformara toda la energía cinética del fluido en presión en la tubería forzada,

por lo que el incremento de presión será inferior al caso de cierre instantáneo. De lo

anterior se deduce una consecuencia clara, cuanto mayor sea el tiempo de cierre de la

válvula, menores serán las sobrepresiones que se darán por golpe de ariete.

El tiempo crítico mencionado antes es:

c

LTcrit

⋅= 2

Donde c es la velocidad de la onda de presión en la tubería forzada, la

longitud es el doble de la longitud de la tubería puesto que la onda ha de recorrer la

tubería forzada en los dos sentidos antes de encontrarse a la válvula (ida y vuelta). Se

puede ver que el tiempo critico aumenta con la longitud de la tubería forzada, esto

hace que el golpe de ariete sea más grave que en el caso de una tubería de menor

longitud.

La velocidad de la onda de presión se calcula con la siguiente expresión:

TE

DKK

c

⋅⋅+

⋅=−

1

10 3

donde:

K: módulo de elasticidad del fluido, en el caso del agua K=2,1E9 N/m2


D: diámetro interior de la tubería

E: módulo de elasticidad del material que compone la tubería forzada, en el caso

del acero E=206E9 N/m2

T: espesor mínimo de la tubería forzada (calculado antes T=7mm)

Una vez calculada esta velocidad de propagación, se puede calcular el tiempo

crítico. Se podrán dar dos casos: que la válvula este abierta o cerrada cuando la onda

de presión llegue a ella (se compara el tiempo crítico y el de cierre de la válvula).

Si la válvula está cerrada, la totalidad de la energía cinética del agua se

transformara en una sobrepresión, cuyo valor en metros de columna de agua es:

g

VcP

∆⋅=

Donde ∆V es el cambio de velocidad del agua.

También se puede dar que la válvula no esté totalmente cerrada, por lo que la

sobrepresión que se genere será inferior al valor anterior. En este caso, la

sobrepresión máxima se calcula mediante la fórmula de Allievi:

++⋅=∆ N

NNPP

42

2

0

2

0

0

⋅⋅⋅

=tPg

VLN

La presión total que sufrirá la tubería forzada será Po + AP. Un estudio más

riguroso de este fenómeno requerirá tener en cuenta las pérdidas de carga en el

estudio del golpe de ariete.


1.1.3.3.1.3.1 Chimenea de equilibrio

Las chimeneas reciben otros nombres tales como cámaras de presión, tanques

de equilibrio o depósitos de compensación, cuya misión es reducir, al máximo, las

consecuencias nocivas provocadas por los golpes de ariete.

Consisten en pozos piezométricos, situados adecuadamente sobre las

conducciones estando unidos a éstas por su parte inferior. En los mismos, el nivel del

agua fluctúa, de acuerdo con los valores de presión existente en dichas conducciones.

Se instalan, principalmente, en la zona de unión de las galerías con las

tuberías forzadas, así como cerca de la unión de los tubos de aspiración, o colectores

respectivos, con las galerías o túneles de desagüe de máquinas.

Para absorber las sobrepresiones originadas en las columnas de agua que

llenan los conductos, se disponen de chimeneas de equilibrio de formas diversas,

destacando las superiores a modo de grandes depósitos y las inferiores, formadas por

galerías que partiendo del pozo correspondiente se cierran a distinta altura sobre el

mismo.

Las chimeneas de equilibrio transforman la energía cinética del agua en

energía potencial.

La instalación de una chimenea de equilibrio equivale a reducir la longitud de

la tubería forzada, con lo que se consigue una reducción del tiempo crítico, y por lo

tanto, se hace que para un mismo tiempo de cierre las variaciones de presión en la

tubería forzada sean menores.


La constante de aceleración del agua indica la conveniencia de la instalación

de una chimenea de equilibrio:

Hg

LVth ⋅

⋅=

Donde V es la velocidad del agua en la tubería forzada y H es el salto bruto.

Si th toma un valor inferior a tres segundos no es necesaria la instalación de una

chimenea de equilibrio.

El funcionamiento de la chimenea de equilibrio ante cierres rápidos de la

válvula consistirá en que el caudal que ya no puede pasar por la válvula tenderá a ir

por la chimenea de equilibrio, elevando el nivel de agua en esta.

Al ascender el nivel del agua en la chimenea de equilibrio por encima del

nivel de equilibrio se crea una contrapresión que tiende a decelerar al agua en la

tubería forzada, cuando ésta se detenga el nivel tendera a reducirse para alcanzar un

nuevo equilibrio. Se producirán oscilaciones cada vez menores debido a las fuerzas

de fricción, hasta la desaparición de las mismas.

La constante de aceleración del agua es un parámetro importante a la hora de

diseñar la regulación de la central puesto que si el diseño es incorrecto, el regulador y

la chimenea de equilibrio podrían actuar en sentidos opuestos.

La chimenea de equilibrio se puede sustituir por una válvula de descarga

síncrona, cuyo funcionamiento se basa en que se abre cuando la válvula de entrada a

la turbina se cierra. Es un dispositivo caro, pero evita la instalación de una chimenea

de equilibrio.


Instalación de una chimenea de equilibrio

1.1.3.3.1.4 Válvulas

La misión encomendada a las válvulas es la de interrumpir o permitir el flujo

de agua. Las válvulas se instalan siempre en conductos cerrados, generalmente de

sección circular. Se escogerán las válvulas en función de las dimensiones, de la

presión, etc.

Se presentan a continuación los principales tipos:

Válvulas de compuerta

Estas válvulas realizan sólo y exclusivamente las funciones de apertura y

cierre puesto que no son adecuadas para regular el paso del agua debido a las


pérdidas de carga que se producen. En caso de estar completamente abierta la

pérdida de presión es mínima.

Mediante un vástago accionado manualmente o por medio de equipos

hidráulicos, mecánicos, etc., se consigue el desplazamiento, en dirección

perpendicular al sentido de la circulación del agua, del obturador, consistente en un

disco de sección circular o placa de sección rectangular que, según las características

del circuito, pueden tener distintas formas.

Cuando el conducto tiene una gran sección, y por consiguiente el obturador

de la válvula también, han de equilibrases presiones a ambos lados de éste antes de

su apertura. Se logra a través de un circuito; con válvula incorporada, denominada

válvula by-pass; conectado en paralelo con el conducto general, estando las

respectivas conexiones, antes y después de la válvula principal del circuito. En el

tramo de conducción, posterior a esta última, se suele disponer de una válvula para

facilitar la salida del aire a medida que se va llenando.

Válvulas de compuerta


Válvulas de mariposa

De la misma manera que las válvulas de compuerta, no son aptas para ser

situadas en posiciones intermedias de regulación ya que esto supone una gran

pérdida de carga, además de originarse vibraciones y fenómenos de cavitación. Se

utilizan por lo general para dar paso total o bloquear por completo la circulación de

las masas de agua.

El dispositivo de obturación consiste en un disco conocido como lenteja que,

adaptado a la sección de paso de la válvula, gira como máximo un cuarto de vuelta,

accionado por un eje instalado diametralmente al cuerpo de la válvula.

El cierre estanco, entre el cuerpo de válvula y el disco, se logra por contacto

directo de anillos metálicos intercambiables, mediante discos macizos de caucho otro

material sintético, o con tubos de estos materiales llenos de aire a presión.

Son válvulas utilizadas en conducciones de gran diámetro, siendo necesario

equilibrar presiones a ambos lados del obturador antes de su apertura.

Se instalan preferentemente en las tuberías forzadas antes de la llegada del

agua a la turbina. También en los desagües de fondo.

El accionamiento se efectúa por medio de servomotores o por sistemas de

cremalleras accionadas por grupos moto-reductores. Para facilitar los giros del

obturador se disponen contrapesos que equilibran esfuerzos.

Como ventajas tiene que se limpia por sí sola y carece de válvula de by-pass y

por tanto requiere poco mantenimiento, es ligera, de bajo coso, posee pocas piezas

móviles y carece de bolas o cavidades.


Válvula de mariposa

Válvulas esféricas

Estas válvulas son diseñadas para realizar la apertura o cierre total en un

conducto, el obturador está constituido por una esfera ajustada perfectamente al

cuerpo de la válvula. Dicha esfera está atravesada por un orificio que, en posición de

abierto, da continuidad al conducto y, en posición de cerrado, se coloca

perpendicularmente a éste. En la actualidad se construyen válvulas esféricas en las

que, por su configuración, se eliminan las vibraciones pudiéndose emplear como

válvulas de regulación.

Los sistemas de accionamiento son similares a los de las válvulas de

mariposa. Los movimientos son relativamente lentos respecto a otros tipos de

válvulas.

En la mayoría de los casos disponen de by-pass para equilibrar presiones.


Se utilizan en tuberías forzadas teniendo pérdidas de carga reducidas si están

totalmente abiertas.

Válvula esférica

1.1.3.3.2 Turbina

1.1.3.3.2.1 Introducción

Una turbina hidráulica es la máquina destinada a transformar la energía

hidráulica de una corriente o salto de agua, en energía mecánica. Por lo tanto, toda

turbina convierte la energía del agua, manifestada bien en su forma de presión

(energía potencial o de posición) como en la velocidad (energía cinética), en el

trabajo mecánico existente en un eje de rotación. En términos generales se pueden

definir las turbinas como motores hidráulicos.

Una turbina hidráulica es accionada por el agua en movimiento, una vez que

ésta es debidamente encauzada hacia el elemento de turbina de denominado

distribuidor, el cual, distribuye, regula y dirige un caudal de agua que tiende a incidir

sobre un rotor denominado rodete, que conjuntamente con el eje en el que está

montado debe de estar perfectamente equilibrado dinámica y estáticamente.


1.1.3.3.2.2 Clasificación de las turbinas

Se establecen diversas clasificaciones:

- Por el número de revoluciones: lentas, normales, rápidas, extrarrapidas

- Según la posición del eje: horizontales, verticales

- Por el modo de admisión del agua: parcial, total

- Por la manera de actuar los chorros o las láminas de agua sobre o a través de

las palas, álabes, etc. : turbinas de acción o de reacción

- Por la dirección del agua dentro de la turbina respecto al eje de rotación, o

dirección de entrada del agua: radiales, axiales o tangenciales

- Por las características de la cámara: cámara cerrada o abierta

Se presenta a continuación la clasificación realizada por la manera de actuar

los chorros o las lámina de agua sobre o a través de las palas, álabes, etc.

Turbinas de acción:

Se entiende como tales a las turbinas en las que el sentido de la proyección

del chorro de agua y el sentido de giro del rodete coinciden, en el punto de empuje o

choque del agua sobre los álabes del mismo.

En el rodete, la velocidad de salida del agua es prácticamente igual a la de

entrada, por lo que, al no ser apreciables las pérdidas de carga, la potencia

transmitida a éste es función exclusivamente de la energía potencial o, lo que es lo

mismo, del salto existente. Por consiguiente, se deduce que la energía cinética,

originada por el desplazamiento del agua, es cedida íntegramente al rodete.


A esta clase de turbinas pertenecen las turbinas Pelton.

Turbina Pelton

Turbinas de reacción:

Se consideran como turbinas de reacción aquellas en las que cada una de las

láminas de fluido que se forman, después de pasar el agua a través de las palas fijas y

directrices, no se proyectan hacia los álabes del rodete de manera frontal, sino que

más bien se trata de un deslizamiento sobre los mismo, de tal modo que el sentido de

giro del rodete no coincide con la dirección de entrada y salida del agua.

El agua en todo su recorrido entre los álabes del rodete, cambia de dirección,

velocidad y presión. Todo ello provoca una reacción en el rodete dando origen a la

potencia producida en la turbina.


Como ejemplo de turbinas de reacción están las Francis y las Kaplan.

Turbina Francis

Turbina Kaplan


1.1.3.3.2.3 Tipos de turbina

Turbinas Pelton

Las turbinas Pelton se conocen como turbinas de presión por ser ésta

constante en la zona del rodete, de chorro libre, de impulsión, o de admisión parcial

por ser atacada por el agua sólo una parte de la periferia del rodete. Así mismo entran

en la clasificación de turbinas tangenciales y turbinas de acción.

Su utilización es idónea en saltos de gran altura (alrededor de 200m y

mayores), y caudales relativamente pequeños (hasta 10 m3/s aproximadamente).

Por razones hidroneumáticas, y por sencillez de construcción, son de buen

rendimiento para amplios márgenes de caudal (entre 30% y 100% del caudal

máximo). Por ello se colocan pocas unidades en cada central que requiere turbinas de

estas características.

Pueden ser instaladas con el eje en posición vertical u horizontal, siendo ésta

últimas disposición la más adecuada.

El caudal de cada tobera se regula mediante una válvula de aguja, además, las

toberas dispondrán de un deflector, para que en caso de una pérdida de carga

importante el chorro de agua sea desviado de las cazoletas, lo que conseguirá evitar

el embalamiento de la turbina. Esto también se podría evitar cerrando rápidamente la

válvula de aguja, pero se provocaría un golpe de ariete, lo cual es indeseable por los

sobreesfuerzos que esto significa.

Las turbinas tipo Pelton carecen de tubo de aspiración, por lo que no pueden

aprovechar la energía cinética de salida, esto en la práctica no lleva a caídas de

rendimiento elevadas, al ser la velocidad de salida reducida. Una implicación


adicional de es que el salto disponible es el existente entre la superficie del agua en el

embalse y el inyector, debiéndose ignorar la altura de salida.

Dos Turbinas Pelton, con uno y dos distribuidores


Partes de una turbina Pelton

Turbinas Francis

Estas turbinas son conocidas como turbinas de sobrepresión por ser variable

la presión en las zonas del rodete, o de admisión total ya que éste se encuentra

sometido a la influencia directa del agua en toda su periferia. También se conocen

como turbinas radiales-axiales y turbinas de reacción.

El campo de aplicación es muy extenso, dado el avance tecnológico

conseguido en la construcción de este tipo de turbinas. Pueden emplearse en saltos de

distintas alturas dentro de una amplia gamas de caudales (entre 2 y 200 m3/s

aproximadamente).

Se considera la siguiente clasificación, en función de la velocidad específica

del rodete, cuyo número de revoluciones por minuto depende de las características

del salto.

Turbina Francis lenta, para saltos de gran altura


Turbina Francis normal, para saltos de altura media

Turbina Francis rápida, para saltos de pequeña altura

Las turbinas Francis son de rendimiento óptimo, pero solamente en unos

determinados márgenes (para entre el 60% y 100% del caudal máximo), siendo una

de las razones por la que se disponen de varias unidades en cada central, al objeto de

que ninguna trabaje individualmente por debajo de valores del 60% de la carga total.

Al igual que las turbinas Pelton, las turbinas Francis pueden ser instaladas con

el eje en posición horizontal, o vertical, siendo esta última disposición la más

generalizada por estar ampliamente experimentada, especialmente en el caso de

unidades de gran potencia.

En estas turbinas el agua es conducida hasta el distribuidor (que es fijo) para

pasar al rodete, al que cederá su energía.

Estas turbinas pueden ser de cámara abierta (propio de saltos de poca altura) o

de cámara en espiral. En este último caso, según sea el tamaño de la turbina, la

carcasa se podrá construir de hormigón armado, acero soldado o hierro fundido. Lo

deseable es que el volumen de agua que llega a cada alabe del distribuidor sea el

mismo, por lo que la sección del caracol es proporcional al arco que aun quede por

abastecer.

En las turbinas de reacción, el agua a la salida del rodete puede tener

velocidades elevadas (especialmente en rodetes de alta velocidad), debido a esto se

instala a la salida del rodete un difusor cuya función es disminuir la velocidad de

salida, para que al canal de descarga llegue el agua en condiciones más adecuadas. El

difusor adoptara un perfil cónico para poder desempeñar esta función.


Turbina Francis de eje horizontal

Turbina Francis de eje vertical


Componentes de una turbina Francis de eje vertical

Turbinas Kaplan

Al igual que las turbinas Francis, las de tipo Kaplan son turbinas de admisión

total, incluidas así mismo en la clasificación de turbinas de reacción, pero de flujo

axial. Los alabes de las turbinas Kaplan son siempre regulables, mientras que los


distribuidores pueden ser fijos o regulables. Las características constructivas y de

funcionamiento son muy similares entre ambos tipos.

Se emplean en saltos de pequeña altura (alrededor de 50m y menores), con

caudales medios y grandes (aproximadamente de 15 m3/s en adelante).

Debido a su singular diseño, permiten desarrollar elevadas velocidades

específicas, obteniéndose buenos rendimientos, incluso dentro de extensos límites de

variación de caudal. A igualdad de potencia, las turbinas Kaplan son menos

voluminosas que las turbinas Francis.

Normalmente se instalan con el eje en posición vertical, si bien se prestan

para ser colocadas de forma horizontal o inclinada.

Turbina Kaplan


1.1.3.3.2.4 Elección del tipo de turbina

La turbina, su geometría y sus dimensiones son factores que vienen

condicionados por una serie de aspectos que se describen a continuación.

Salto neto:

Según la magnitud del salto que se va a turbinar, se puede establecer que las

turbinas Kaplan son adecuadas para operar entre 2 y 20 metros, las Francis entre 10

y 350 metros y las Pelton entre 50 y 1.300 metros.

Número específico de revoluciones:

Se trata de un parámetro fundamental a la hora de seleccionar la turbina y sus

características. Depende del caudal, la velocidad de giro y el salto. Se determinará en

los cálculos

Caudal:

Las turbinas Pelton son adecuadas para caudales reducidos, las Francis para

intermedios y las Kaplan para caudales elevados.

El caudal nominal de la turbina del embalse de El Grado es de 5,5 m3/s, y la

altura neta de aproximadamente 81m, por lo que lo recomendable para esta central es

una turbina Francis.


Se muestra en la siguiente imagen una relación entre caudal y salto para los

diferentes tipos de turbina, en la que se puede apreciar que para el caudal y salto

disponibles en este proyecto, el empleo de una turbina Francis es el más adecuado.

Por todo lo anteriormente dicho, se llega a la conclusión de que en el embalse

de El Grado lo más adecuado es la instalación de una turbina tipo Francis.


Coste:

Para que el proyecto sea viable es fundamental que la maquinaria no tenga un

coste demasiado elevado. Se deberá llegar a un compromiso entre la mejor solución

de mayor rendimiento y el coste.

Mantenimiento de una turbina tipo Francis

Dado que la turbina escogida es de tipo Francis, se presenta el mantenimiento

que este tipo de turbinas requiere.

Este tipo de turbina hidráulica es que el sufre mayores daños por la presencia

de arena en el agua. Esto provoca revisiones periódicas que dependerán sobre todo

de la altura del salto y la calidad del agua turbinada.

Para saltos pequeños, de hasta veinte metros, las revisiones se harán cada

cuatro o cinco anos 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 anuales, si bien la

primera revisión tras la puesta en servicio permitirá fijar con mayor precisión el

intervalo de separación entre revisiones más adecuado. La revisión deberá centrarse

en estos aspectos:

Juego existente entre rodete y 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 daños en los anillos de protección se pueden tomar varias

medidas, la primera de ellas puede ser el empleo de anillos cambiables, de tal forma


que ante daños en ellos se cambiaran por otros. Otra opción es recargar la rueda por

soldadura y tornearla para que tenga de nuevo las dimensiones iniciales.

En caso de desgastes de más de 0.5 mm en los juegos de los alabes

distribuidores, se procederá al cambio de casquillos. Si los casquillos de las bielas de

distribución presentan un juego mayor de 0.5 mm también deberán sustituirse.

Una zona que sufre fácilmente la corrosión es el borde de salida de rodete y el

principio del tubo de aspiración, aquí es conveniente la presencia de materiales

intercambiables o un revestimiento de acero inoxidable.

Un buen indicador del momento en que se debe realizar una revisión del

interior de la turbina y del mecanismo de regulación es cuando se produce un

aumento de la velocidad de la turbina estando el distribuidor completamente cerrado.

1.1.3.3.2.5 Materiales a utilizar

Los materiales que se utilizan tienen que ser los adecuados para soportar unas

posibles condiciones de cavitación, fenómeno que se explica más adelante. También

tienen que soportar las solicitaciones a las que estarán sometidos por el

funcionamiento normal de la central.

Por otra parte, deben ser materiales fáciles de soldar. Esto es especialmente

importante en el caso de la cámara en espiral, puesto que las chapas de acero que la

componen están soldadas entre sí.

Riesgo de cavitación

El riesgo de cavitación se da si la presión del fluido empleado desciende por

debajo de la presión de saturación a la temperatura a la que se encuentre. Este


fenómeno consiste en la formación, dentro de las masas líquidas, de espacios huecos

o cavidades llenas de gas o vapor, producidas por una vaporización local debida a

acciones dinámicas; las burbujas originadas al hervir el agua, o la efervescencia de

bebidas carbónicas, nos pueden servir como ejemplos sencillos de apreciación.

Técnicamente, el fenómeno es más complejo, y se debe a reducciones de presión

dentro del seno de los líquidos, cuando se mueven a grandes velocidades,

manteniendo la temperatura ambiente, condiciones que favorecen la vaporización.

Haciendo referencia al agua, se considera que las sustancias que lleva

disueltas (aire, gas, partículas sólidas, etc.), junto con las variaciones de presión

generadas por la turbulencia de las masas líquidas, interrumpe la continuidad de

éstas, lo que da lugar a la creación de cavidades microscópicas. En su estado natural,

el agua contiene aire en disolución, siendo la cantidad disuelta mayor cuanto más

elevada es la presión.

La cavitación se hace presente en tuberías, turbinas, bombas hidráulicas,

hélices, superficies sustentadoras y conductores de líquidos, etc.

El fenómeno de cavitación reduce la velocidad a la que pueden funcionar las

máquinas hidráulicas, disminuyendo su rendimiento, por la acumulación de burbujas

de vapor que perturban la afluencia normal de las masas líquidas. Además de

producir ruidos y vibraciones, es causa de una rápida y constante erosión de las

superficies en contacto con el líquido, aun cuando éstas sean de hormigón, hierro

fundido, aleaciones especiales, etc.


Se debe calcular la altura máxima a la que se puede instalar la turbina

respecto del canal de desagüe para que no se produzca este fenómeno.

1.1.3.3.2.6 Rendimiento de la turbina

El rendimiento de la turbina varía tanto con cambios de caudal como de salto.

Al alejarse de las condiciones de trabajo se producen caídas de rendimiento

importantes que es necesario cuantificar.

Se define el rendimiento como la relación entre la potencia mecánica

transmitida al eje de la turbina y la potencia hidráulica correspondiente al caudal y


salto nominales. La potencia se pierde principalmente en la fricción que tiene lugar

en la cámara espiral, los álabes directrices, el rodete y el tubo de aspiración.

A partir de las curvas de iso-rendimiento como la presentada anteriormente,

se determinan las curvas de rendimiento-caudal y rendimiento-altura.

Se presenta a modo de ejemplo la curva siguiente que relaciona el

rendimiento con el caudal, dependiendo del tipo de turbina considerada.

Rendimiento según el tipo de turbina y el caudal

De esta gráfica se extraen las siguientes conclusiones:

- Turbina Kaplan tiene rendimientos aceptables a partir del 20% del caudal

nominal

- Turbina Francis tiene rendimientos aceptables a partir del 40% del caudal

nominal

- Turbina Pelton funcionan aceptablemente para cualquier valor del caudal.


El rendimiento global incluye los rendimientos de los elementos que rodean a

la turbina, como el alternador. En turbinas de baja potencia se consiguen

rendimientos mayores del 90%.

1.1.3.3.2.7 Curvas características

Las curvas características se determinan en laboratorios sobre modelos a

escala. Estas curvas, por la teoría de semejanza, correlacionan las principales

características de las turbinas hidráulicas.

Los principales tipos de estas curvas son:

Curvas potencia-velocidad

Se trazan en función del grado de admisión tomando un salto constante. Las

curvas tienen forma parabólica y cortan al eje de las abscisas en dos puntos.


Curvas caudal-velocidad

Son prácticamente rectas, reflejan el caudal admitido por la turbina en

función de su velocidad, para un salto constante y un grado de admisión variable.

En las turbinas tipo Pelton, las rectas son prácticamente horizontales, en las

Francis lentas son descendentes (menor caudal admitido con mayor velocidad) y en

las turbinas Francis rápidas son ascendentes.

Curvas de nivel o de iso-rendimiento

Son las resultantes de la unión de los puntos de igual rendimiento en unas

condiciones variables de caudal y velocidad. Si se representa un tercer eje con la

potencia, dichas curvas serían las denominadas curvas colina de rendimiento.


.

Curvas de nivel

Es a partir de las curvas de iso-rendimiento de una turbina modelo que se

obtienen las de la turbina del proyecto, mediante las leyes de semejanza. Se detallan

los cálculos más adelante.

1.1.3.3.2.8 Teoría de modelos

El diseño actual de maquinaria hidráulica se basa en la experimentación con

modelos a escala reducida. La teoría de semejanza permite que a partir de esta

experimentación se pueda conocer el comportamiento de máquinas mayores con

costes inferiores. Por esto, se trata de una herramienta fundamental en hidráulica

actualmente. En el caso particular de las centrales hidroeléctricas, se utiliza para

poder seleccionar con precisión una turbina que se adapte a las especificaciones del

proyecto.


Esta teoría permite por tanto saber cómo funcionará una máquina a partir de

otra geométricamente semejante, cuando opera en circunstancias diferentes. Para

conocer el comportamiento de una máquina a partir de otra, éstas deberán ser

geométricamente semejantes, condición que se da si poseen el mismo número de

revoluciones especificas, cuya expresión es la siguiente:

4/3

2/1

h

Qnns

⋅=

Imponiendo la igualdad de las revoluciones especificas, y teniendo en cuenta

que el caudal y la altura del aprovechamiento ya se conocen del estudio hidrológico,

se puede conocer la velocidad de giro de la maquina a instalar. Esta velocidad tendrá

que coincidir con alguna de las posibles velocidades de sincronismo para que se

pueda acoplar un generador que suministre potencia a la red.

Por otra parte, la primera ley de semejanza de turbinas hidráulicas especifica

que:

2

1

1

2

2

1

h

h

d

d

n

n⋅=

De la aplicación de la ley anterior, se obtiene el valor d2 del diámetro

característico del prototipo. A partir de esto, se puede obtener el factor de escala

d1/d2 por el que se tendrán que multiplicar las dimensiones del modelo para obtener

las del prototipo.


1.1.3.3.3 Elementos integrados en el conjunto de la turbina Francis

Se presentan los elementos de una turbina Francis, puesto que es el tipo

elegido para el presente proyecto.

1.1.3.3.3.1 Cámara en espiral

La misión de la cámara espiral es dirigir el agua con la ayuda del pre

distribuidor (elemento fijo soldado a la cámara) y del distribuidor (que es un

elemento móvil), esto transformara parte de la energía basada en la presión en

energía cinética.

La 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 los 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, ésta 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 abertura

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 ante distribuidor.

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.

La cámara espiral contiene, entre otros accesorios, entradas de hombre para

revisiones, tomar de agua para control de caudales y presiones, drenajes, etc.

El diseño de la cámara en este proyecto se centra en determinar los espesores

de las chapas, dado que las dimensiones se obtienen con las leyes de semejanza a

partir del modelo utilizado.

Para esta central, se tomará el espesor de la cámara como constante,

calculándose para el primer tramo de chapa. Los espesores variables son también

aceptables, debido a que la tensión a la que está sometido el material de la cámara en

espiral decrece según se avanza con el sentido del agua entrante, esto se justifica

porque el radio de los tramos va disminuyendo y la tensión a la que está sometida el

material aumenta con la presión, el radio interior y los decrementos de espesor.

Tomar espesores variables es particularmente ventajoso ante maquinas de potencia


elevada, pues al ser la cámara en espiral grande, el ahorro en material justifica la

complicación adicional que esto supone.

La cámara se apoya en una serie de apoyos de sección cuadrada que deben

estar dimensionados para soportar los esfuerzos mecánicos de obra civil: peso de la

cámara espiral, empuje lateral debido a la presión del agua y par que transmite la

máquina.

1.1.3.3.3.2 Predistribuidor

El predistribuidor es un elemento fijo de la cámara en espiral cuya misión es

dirigir el caudal hacia el rodete.

Sus tapas son anillos paralelos unidos por álabes fijos, que son de perfil

hidrodinámico para minimiza las pérdidas. Estas tapas van soldadas por un extremo a

la cámara y atornilladas por el otro. Tanto las tapas como los tornillos de sujeción se

construyen del mismo material que la cámara.

1.1.3.3.3.3 Distribuidor Fink

Se trata de un dispositivo de álabes giratorios que se emplea para distribuir,

regular o cortar totalmente el caudal de agua que fluye hacia el rodete.

Consta de un anillo giratorio que es movido por un servomotor hidráulico,

que a su vez permite girar los álabes. En efecto, 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 está 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.

El servomotor acciona un brazo de carrera amortiguada de cara a evitar daños

por golpe de ariete. El extremo del brazo se articula con un anillo de regulación, que

se acciona para poder transmitir el giro a los álabes.

Distribuidor Fink


En la posición de cierre (en la figura superior, la posición de la izquierda), los

álabes se apoyan entre sí, de tal forma que impiden prácticamente el paso del agua

hacia el rodete. De esta forma se puede parar la central evitando embalamientos.

Los perfiles de los álabes son superficies desarrollables cilíndricas de

generatrices paralelas al eje de rotación de la turbina. El objetivo es evitar que haya

transformación de energía hidráulica en mecánica en los álabes, puesto que esto

provocaría unas pérdidas adicionales, así como unos nuevos esfuerzos en el

distribuidor.

Sus elementos son de acero. El bulón que une la biela con el álabe trabaja a

cortadura y ha de diseñarse de tal forma que rompa en caso de que un objeto extraño,

que hubiese entrado en la maquinaria, impida el cierre de los alabes.

El diseño se calcula mediante la realización de entallas en estos bulones para

asegurar que es el bulón la pieza que rompe, puesto que es la que presenta una

reparación mucho más económica.

1.1.3.3.3.4 Cierres laberínticos

Se diseñan para minimizar las pérdidas de agua que tienen lugar en la turbina.

Se consideran los dos siguientes tipos de pérdidas de caudal.

Pérdidas de cortocircuito

Se deben al flujo que circula por el intersticio entre la carcasa y el rotor en el

mismo sentido que el caudal principal. Al no llegar a los álabes del rodete no se

produce intercambio de energía y genera un descenso en el rendimiento.


Pérdidas al exterior

Es el caudal que se pierde hacia al exterior, por lo que su salida no es junto al

flujo principal, como en las pérdidas de cortocircuito.

Los llamados cierres laberinticos o hidráulicos buscan minimizar las pérdidas

de fuga incrementando la resistencia que el agua debe vencer para salir. Se basan en

los siguientes principios:

Alargar el recorrido que se debe atravesar, con resistencia de superficie.

Intrincar el recorrido, con resistencia de forma.

Estos cierres constan de dos anillos de desgaste, uno en la carcasa y otro en el

rodete. Se roscan en sentido contrario al giro para que no se aflojen con el tiempo.

1.1.3.3.3.5 Tubo de aspiración

Recibe otros nombres, tales como hidrocono, difusor, etc. Cosiste en una

conducción normalmente acodada, que une la turbina propiamente dicha con el canal

de desagüe. Tiene como misión recuperar al máximo la energía cinética del agua a la

salida del rodete o, dicho de otra forma, aprovechar el salto existente entre la

superficie libre del agua y la salida del rodete.

En su inicio, partiendo de la unión circular con la turbina, se trata de un

conducto metálico que en la mayoría de los casos va aumentando gradualmente de

diámetro, tomando forma tronco-cónica, tramo conocido como cono de aspiración.

En una turbina Francis de eje horizontal el tubo de aspiración al dejar la

turbina tiene forzosamente que ir seguido por un codo. El tipo más utilizado es el

difusor cónico recto utilizado en configuraciones verticales. Su eficiencia empeora al


superar los 7º de conicidad por el desprendimiento del flujo de agua. Sin embargo,

tener un ángulo de conicidad reducido lleva a tener tubos muy largos, y por lo tanto,

costosos. Por esto con frecuencia se utilizan difusores con conicidades próximas a los

15 grados.

1.1.3.3.3.6 Eje

El eje de turbina transmite la potencia mecánica desde el rodete hasta el eje

del alternador. Suele estar fabricado de acero templado y revenido. Se puede acoplar

al eje del alternador de distintas formas por ejemplo mediante una brida cuya unión

se realizara mediante pernos.

En el caso de brida con pernos, la brida transmite la potencia gracias al

rozamiento existente entre los dos elementos que se unen. Esto implica que los

pernos deben trabajar a tracción. La función de los pernos es mantener una fuerza de

rozamiento suficiente para que no existan deslizamientos. Los pernos se instalan con

la ayuda de un gato hidráulico, que se encarga de deformar el perno tras haber

atravesado la brida. Posteriormente se enrosca la tuerca, confiriéndole la tracción

necesaria.

Para las turbinas que no disponen de tal eje, se realiza la unión entre rodete-

eje del alternador; como en el caso de este proyecto esta unión se puede realizar

mediante chaveta, que se diseña a cortadura.


1.1.3.3.3.7 Cierres del eje

Se emplean cierres para evitar las posibles fugas de agua a través del eje.

Estos cierres suelen tener forma cilíndrica de manera que rodea a la brida del eje

hasta una cierta altura, creando una cámara a la que van a parar los escapes de los

laberintos. Esta zona destinada al almacenamiento de fugas se va llenando, por lo que

será necesario vaciarla periódicamente.

Un hermetismo adecuado se consigue mediante una junta que está en

continuo contacto con el eje, esto hará que sufra un desgaste elevado, y que sea una

pieza que haya que sustituir con relativa frecuencia.

1.1.3.3.4 Generadores

El generador es la máquina cuya función es transformar la energía mecánica

en energía eléctrica. Actualmente se emplean generadores trifásicos de corriente

alterna, estos a su vez podrán ser síncronos o asíncronos.

Los generadores pueden ser de eje horizontal o de eje vertical,

independientemente de cuál sea el tipo o configuración de la turbina empleada, si

bien generalmente los generadores adoptan la misma configuración que la turbina de

la central, pues esta es la opción más económica y sencilla. Una disposición diferente

se justificaría sobre todo por problemas de espacio importantes.

Con turbinas Francis de eje horizontal es bastante frecuente utilizar un

generador horizontal con dos cojinetes y montar en voladizo el rotor de la turbina

para evitar que el eje atraviese el tubo de aspiración, lo que aumentaría las pérdidas

de carga y complicaría la fabricación del mismo.


Los generadores eléctricos si son pequeños se refrigeran con aire en circuito

abierto, y cuando son mayores se refrigeran por agua en circuito cerrado, empleando

posteriormente intercambiadores agua-aire que permitirán enfriar el agua de

refrigeración.

1.1.3.3.4.1 Generadores síncronos

Para excitar un generador síncrono se debe hacer circular una corriente

continua por el circuito de los polos inductores del rotor. Las excitatrices pueden ser

estáticas o rotativas, la tendencia es a utilizar excitatrices estáticas si bien aun se

emplean del otro tipo.

Estos generadores están equipados con un sistema de excitación asociado a un

regulador de tensión que permite que al conectarse a la red eléctrica, genere energía

eléctrica a la misma frecuencia que la que se da en la red, de ahí viene su nombre.

Este tipo de generadores puede funcionar en isla, esto es, alimentando a

consumos aislados de otro sistema eléctrico.

Para centrales cuya potencia sea superior a 5000 kVA se suele utilizar este

tipo de generadores.

1.1.3.3.4.2 Generadores asíncronos

Estos generadores son motores de inducción con rotor de jaula de ardilla o

bobinado que giran a una velocidad dependiente de la que se dé en la red a la que

están conectados, no tienen la posibilidad de regulación de tensión.


Los generadores asíncronos toman de la red a la que están conectados su

corriente de excitación y la energía reactiva necesaria para conseguir su

magnetización, debido a esto no pueden trabajar en isla.

Su consumo de reactiva es considerable, por lo que se puede plantear la

conveniencia de la instalación de bancos de condensadores para mitigar este efecto y

corregir el factor de potencia.

Estos generadores se emplean para potencias inferiores a 500 kVA, para

potencias entre 500 y 5000 kVA la elección de instalar un generador síncrono o

asíncrono será del proyectista que tendrá que tener en cuenta aspectos como la

capacidad de la red de distribución a la que se conectara el generador.

La red a la que se conecta un generador asíncrono marca la frecuencia de

generación, la potencia a la que genera dependerá del deslizamiento que haya entre el

generador y la red, este deslizamiento aumenta con la potencia que suministre la

turbina hidráulica. El funcionamiento del generador es estable, por lo que no requiere

de un regulador de velocidad en la turbina.


1.1.4 Presupuesto, fecha de emisión y firma

El presupuesto refleja fabricación, montaje, mano de obra, control de calidad,

transporte, delineación e ingeniería de cada parte de la central, además de impuestos,

tasas de seguro y mantenimiento de la instalación durante el primer año. El importe

asciende a CUATRO MILLONES CIEN MIL CIENTO SIETE euros (4.100.107€),

IVA incluido.

Fecha de emisión: 29 de junio de 2009

Firma: Ester Diago López

1.2 Cálculos

Índice

1.2.1 Estudio hidrológico 100

1.2.1.1 Caudal nominal 100

1.2.1.1.1 Determinación del año de referencia 100

1.2.1.1.2 Determinación del caudal de equipamiento 101

1.2.1.2 Altura neta 104

1.2.1.2.1 Cálculo del salto bruto 104

1.2.1.2.2 Cálculo de las pérdidas de carga 105

1.2.1.2.2.1 Pérdidas de carga primarias 105

1.2.1.2.2.1.1 Pérdidas primarias en el túnel preexistente 105

1.2.1.2.2.1.2 Pérdidas primarias en la tubería forzada 106

1.2.1.2.2.1.3 Comprobación de la sumergencia 107

1.2.1.2.2.2 Pérdidas de carga secundarias 108

1.2.1.2.2.2.1 Pérdidas en los codos angulares 108

1.2.1.2.2.2.2 Pérdidas en la forma de TE en túnel-tubería 109

1.2.1.2.2.2.3 Pérdidas del embalse al túnel 110

1.2.1.2.2.2.4 Pérdidas en la válvula de compuerta 111

1.2.1.2.2.2.5 Pérdidas en la rejilla de limpieza 112

1.2.1.2.2.2.6 Pérdidas en la válvula de mariposa y en

la contracción anterior a la cámara espiral 113

1.2.1.2.2.2.6.1 Estrechamiento antes de la válvula

de mariposa 113

1.2.1.2.2.2.6.2 Estrechamiento después de la

válvula de mariposa 114

1.2.1.2.2.2.6.3 Estrechamiento en la cámara en espiral 114

1.2.1.2.2.2.6.4 Elección del tipo de estrechamiento 114

1.2.1.2.2.2.6.5 Pérdidas en la válvula de mariposa 115

1.2.1.2.2.2.6.6 Pérdidas en la contracción anterior

a la cámara en espiral 116

1.2.1.2.3 Cálculo de la altura neta 117

1.2.2 Características generales de la instalación 117

1.2.2.1 Potencia instalada y número de máquinas 117

1.2.2.2 Turbina 118

1.2.2.2.1 Elección del tipo de turbina 118

1.2.2.2.2 Disposición del grupo 118

1.2.2.2.3 Cálculos de la geometría 119

1.2.3 Elementos mecánicos 124

1.2.3.1 Espesor de la tubería forzada 124

1.2.3.1.1 Espesor mínimo 124

1.2.3.1.2 Golpe de ariete 125

1.2.3.1.3 Chimenea de equilibrio 127

1.2.3.2 Espesor de la cámara espiral 127

1.2.3.3 Esfuerzos en la obra civil 128

1.2.3.3.1 Peso de la cámara espiral 128

1.2.3.3.2 Esfuerzo en la brida de entrada 130

1.2.3.3.3 Par de giro de la máquina 130

1.2.3.4 Tubo de aspiración 131

1.2.3.5 Transmisión del distribuidor 132

1.2.3.5.1 Fuerzas en los álabes directrices 132

1.2.3.5.2 Dimensionado del eje de los álabes directrices 134

1.2.3.5.3 Esfuerzos en los bulones de transmisión y servomotor 137

1.2.3.5.4 Dimensionado de los bulones de transmisión 138

1.2.3.5.5 Pandeo en la biela 140

1.2.3.5.6 Condiciones de obstrucción al cierre 141

1.2.3.5.7 Entallas 144

1.2.3.5.8 Servomotor 147

1.2.3.6 Unión eje-rodete 147

1.2.4 Generador 148

Cálculos 100

1.2.1 Estudio hidrológico

1.2.1.1 Caudal nominal

1.2.1.1.1 Determinación del año de referencia

Para el diseño de una central hidroeléctrica es necesaria en primer lugar la

determinación de dos parámetros fundamentales: el caudal medio que será turbinado

y la altura media de la superficie del agua en el embalse para poder así calcular el

salto neto que tendrá la turbina.

Se necesita por tanto los datos de aportaciones anuales de varios años, de tal

forma que se disponga de datos de años diferentes, es decir desde años muy secos

hasta años muy húmedos.

A partir de estos datos de aportaciones anuales al embalse de El Grado, se

realiza la clasificación de los años hidrológicos, incluyendo desde el año 1971 hasta

el 1986 (éste es el año más reciente del que se nos ha proporcionado datos).

Gráfica 1 Clasificación de los años hidrológicos

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

Clasificación de los años hidrológicos

Cálculos 101

En el anexo se muestra el histórico completo de estos 15 años. A partir de ello

podemos clasificar de forma orientativa los diferentes años hidrológicos según su

valor. Por ejemplo,

Años húmedos o muy húmedos: 76-77, 78-79

Años secos o muy secos: 80-81, 75-76

Años normales o medios: 72-73, 82-83

El valor medio de entre todas las aportaciones es de aproximadamente

43,5m3/s. Por tanto, podemos considerar el año 84-85 como el año representativo ya

que es el que representa el valor medio, con una aportación de 45,7m3/s.

Se tomarán los datos de este año para determinar tanto el caudal como el salto

nominal de la turbina.

1.2.1.1.2 Determinación del caudal de equipamiento

Se realiza la curva de caudales clasificados – curva que proporciona el caudal

considerado en función de los días del año en que se supera ese valor – a partir de los

caudales medios de cada mes del año de referencia.

Cálculos 102

Gráfica 2 Caudales clasificados año 84-85

Nuestro objetivo es aprovechar el caudal ecológico, actualmente vertido

aguas abajo a través de una válvula de chorro, que disipa la energía del agua.

Este caudal ecológico está fijado en un 8% de las aportaciones del embalse, por

lo que la curva de caudales ecológicos acumulados a lo largo del año típico resulta

ser la siguiente.

Gráfica 3 Caudales ecológicos clasificados año 84-85

0,000

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

28 58 89 120 150 181 212 243 273 304 334 365

Caudales clasificados año 84-85

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

28 58 89 120 150 181 212 243 273 304 334 365

Caudales ecológicos clasificados

año 84-85

Cálculos 103

Se elige para esta minicentral una turbina Francis, ya que es el tipo más

adecuado en este caso, como se justificará más adelante. Este tipo de turbinas tienen

un caudal mínimo técnico que supone un 40% del caudal de equipamiento

equipmt QQ ⋅= 4,0

Siendo el caudal mínimo técnico Qmt el caudal por debajo del cual la turbina

no podrá funcionar, y el caudal de equipamiento Qequip el caudal nominal de la

turbina.

El objetivo es conseguir que el volumen turbinado a lo largo del año sea

máximo, con lo que se optimizará el producible eléctrico.

El volumen turbinado está reflejado en el área acotada entre la curva de

caudales clasificados, el caudal mínimo técnico, el caudal nominal y el eje de

ordenadas, por lo que modificando el caudal nominal y en consecuencia el caudal

mínimo técnico queremos obtener la alternativa de caudal nominal que maximice

esta área.

Para ello, aproximamos el área estudiada dividiéndola en trapecios.

Obtenemos los siguientes resultados:

Qn Qmt Area 9 3,6 11,97 8 3,2 13,73 7 2,8 15,49 6 2,4 16,33

5,5 2,2 17,89 5 2 17,39 4 1,6 16,54

Cálculos 104

De la tabla anterior deducimos que el caudal óptimo que maximiza el

volumen turbinado es de 5,5m3/s. con un caudal mínimo técnico correspondiente de

2,2m3/s.

1.2.1.2 Altura neta

1.2.1.2.1 Cálculo del salto bruto

Disponemos del histórico de alturas de la superficie del agua del embalse del

año representativo 84-85.

Mes Altura (m) octubre 436,91

noviembre 450 diciembre 439,43

enero 441,25 febrero 440,69 marzo 437,23 abril 442,63 mayo 446,87 junio 448,53 julio 438,02

agosto 434,12 septiembre 431,94

La altura media del embalse es de 440,64m y la máxima de 450m sobre el

nivel del mar.

Como se describió en la memoria, la cota del río es de 362,40m donde se

situará la central, en una explanada cercana.

Por tanto la altura bruta máxima es de:

mH bruta 60'8740'362450 =−=

Cálculos 105

1.2.1.2.2 Cálculo de las pérdidas de carga

1.2.1.2.2.1 Pérdidas primarias

1.2.1.2.2.1.1 Pérdidas primarias en el túnel preexistente

Tal y como se indicaba en la memoria, el túnel de desagüe preexistente que se

utiliza como inicio de tubería forzada tiene una sección de 2,25m2.

Esto implica, fijado el caudal en 5,5 m3/s, una velocidad del agua de:

smA

QV /4'2

25'2

5'5 ===

Por tanto, tomando una viscosidad de 0,9987E-6 m2/s, y con el diámetro

equivalente del túnel de 1,69m, se obtiene un número de Reynolds de

33'4061Re EDV =⋅=

υ,

y resolviendo la fórmula de Colebrook-White, )Re

51'2

7'3log(2

1

fD

k

f ⋅+⋅−=

siendo k=0,2 (que obtenemos de la siguiente tabla, para material del túnel acero

oxidado),

se obtiene un coeficiente de 0127'0=f .

Calculamos entonces la pérdida de carga primaria en el túnel:

Cálculos 106

mfD

L

g

VH rp 044'0

2

2

=⋅⋅⋅

=

siendo D=1,69m y L=20m (ver plano de la traza de la tubería forzada).

1.2.1.2.2.1.2 Pérdidas primarias en la tubería forzada

Para calcular la sección que tendrá nuestra tubería forzada, fijamos la

velocidad del agua en un valor aceptable de 4m/s que nos acercará al diámetro

económico, sin crear grandes pérdidas de carga.

Así pues, la sección de la tubería resulta:

mDmV

QA 323'12^375'1

4

5'5 =→===

El número de Reynolds para la tubería forzada, con una velocidad de 4m/s, un

diámetro de 1,323m y la misma viscosidad del agua resulta ahora de 5298,8E3.

Resolviendo la fórmula de Colebrook-White obtenemos 0132'0=f

La pérdida de carga primaria en la tubería resulta entonces:

mfD

L

g

VH rp 7'2

2

2

=⋅⋅⋅

=

siendo L=332m (longitud total de la tubería considerada como la suma de los 12

tramos rectos que tiene, tal y como vemos en el plano de la traza).

Cálculos 107

1.2.1.2.2.1.3 Comprobación de la sumergencia

Siempre debe haber una separación mínima entre la entrada a la tubería

forzada y el nivel del agua. A esta distancia se la conoce como sumergencia y

depende de parámetros que a su vez dependen del caudal que transporta la tubería,

que son la velocidad y el diámetro de la misma.

Se tiene que cumplir lo siguiente:

5'0≤⋅ Dg

V

7'0>D

S

El resultado de la primera ecuación es 0,309 menor de 0,5, con lo cual se cumple.

En cuanto a la segunda, se toma un valor de S de 5 metros, al estar el desagüe de

fondo (y se recuerda que de ahí se toma la tubería forzada) en la cota más baja del

embalse, este valor de S correspondería al embalse casi vacío (hecho que no va a

darse, ya que como se presentó en la memoria este embalse también está destinado a

regadío y se turbina en dos centrales), pero sirve como condición más desfavorable

que aún así satisfaga la segunda ecuación. El resultado obtenido es 3,8, mayor que

0,7, con lo cual la segunda inecuación también se cumple y por tanto queda

asegurada una sumergencia mínima.

Cálculos 108

1.2.1.2.2.2 Pérdidas secundarias

1.2.1.2.2.2.1 Pérdidas en los codos angulares

En los codos angulares se produce una pérdida de carga adicional a la debida

al rozamiento, que viene dada por la siguiente expresión:

g

VKH brs ⋅

⋅=2

2

donde el valor del coeficiente Kb se obtiene de la siguiente gráfica:

La tubería forzada tiene 11 codos angulares, los cuáles presentamos en la

siguiente tabla con sus respectivos valores de radio de curvatura R y ángulo θ, así

como el correspondiente coeficiente Kb obtenido gracias a la gráfica anterior por

medio de extrapolaciones o lecturas directas.

Cálculos 109

codo R (m) θ (º) Kb

1 1,8 62 0,2

2 2,9 35 0,1

3 2,9 25 0,1

4 2 27 0,1

5 0,5 45 0,1

6 0,5 59 0,1

7 2 31 0,15

8 1,8 25 0,1

9 1,4 30 0,1

10 3,2 40 0,15

11 3,3 35 0,1

Por tanto, las pérdidas secundarias en los codos angulares ascienden a un

valor de: mKg

VH brs 06'1

2

2

=⋅⋅

= ∑

1.2.1.2.2.2.2 Pérdidas en la forma de TE en túnel-tubería

Se describía en la memoria cómo para evitar tener que realizar obras en la

presa, se utiliza uno de los cuatro túneles de desagüe de ésta. Cabe recordar que lo

mejor es aprovechar el túnel en el tramo en el que está reforzado –puede ahí resistir

toda la presión- y disponer de unas nuevas compuertas, que mantenemos cerradas,

aguas abajo. Por ello, la tubería forzada sale del túnel con un cambio de sección (la

velocidad del agua pasa de 2,4 a 4m/s) y de dirección del agua.

Se produce en ésta té unas pérdidas de carga que tienen la siguiente magnitud:

mg

VKH Trs 82'0

2

2

=⋅

⋅=

Cálculos 110

siendo el coeficiente Kt=1, obteniendo su valor de la siguiente tabla:

1.2.1.2.2.2.3 Pérdidas del embalse al túnel

Al pasar el agua del embalse al túnel genera una turbulencia, y con ella una

pérdida de carga que será mayor cuanto más brusca sea la salida.

Se puede ver la salida al túnel como representa el siguiente esquema:

La magnitud de la pérdida de carga viene dada por la siguiente expresión:

g

VKH rs ⋅

⋅=2

2

donde el valor del coeficiente K depende del valor de r y de D.

Cálculos 111

En el embalse de El Grado, la salida de agua tiene lugar del embalse al túnel

de desagüe cuyo objetivo no era crear una salida suave donde la turbulencia creada

fuese pequeña, así pues, r=0 y obtenemos el valor de K de la siguiente tabla:

Por tanto, resulta K=0,5 y la correspondiente pérdida de carga:

mg

VKH rs 147'0

2

2

=⋅

⋅=

1.2.1.2.2.2.4 Pérdidas en la válvula de compuerta

En las válvulas también tienen lugar pérdidas de carga, que dependerán del

tipo de válvula y del grado de apertura. Su valor será el siguiente:

g

VKH rs ⋅

⋅=2

2

donde el valor del coeficiente K se obtiene de la siguiente gráfica, dependiendo del

grado de apertura, presentando la separación s en función del diámetro D.

r/D 0 0,02 0,04 0,08 0,12 0,16 >0,2

K 0,5 0,37 0,26 0,15 0,09 0,06 >0,03

Cálculos 112

K

s/D

En este caso la compuerta estará totalmente abierta por lo que s=0, por tanto

s/D=1 y K=0,1; y entonces resulta:

mg

VKH rs 029,0

2

2

=⋅

⋅=

1.2.1.2.2.2.5 Pérdidas en la rejilla de limpieza

Se instala una rejilla de limpieza para impedir la entrada de objetos que

puedan dañar la maquinaria. Al pasar el agua por la rejilla se genera una turbulencia

y una pérdida de carga que toma el siguiente valor:

θseng

V

b

tKh t ⋅

⋅⋅

⋅=2

23/4

Cálculos 113

No se dispone de los valores de la rejilla de limpieza, pero unos valores

razonables serían b=0,1m, t=0,001m y suponer configuración de barras de bordes

rectos ( Kt=2), con lo que:

mseng

V

b

tKh t

323/4

10894'02

−⋅=⋅⋅

⋅

⋅= θ

Sin embargo puesto que la rejilla no es perpendicular a la corriente, si no que

forma un ángulo de aproximadamente 45º, se produce otra pérdida de carga que tiene

por magnitud:

mseng

Vh 208'0

2

2

=⋅⋅

= β

1.2.1.2.2.2.6 Pérdidas en la válvula de mariposa y en la contracción anterior a la

cámara espiral

El diámetro de la tubería forzada es mayor que el de la brida de entrada de la

cámara espiral por lo que es necesaria la instalación de una contracción, en la que

tendrá lugar una pérdida de carga.

Este estrechamiento se puede llevar a cabo de tres formas distintas,

escogiéndose aquella que provoque menor pérdida de carga. En los tres casos el

estrechamiento que se plantea no debe tener un ángulo característico mayor de 10

grados para no tener pérdidas de carga muy grandes.

1.2.1.2.2.2.6.1 Estrechamiento antes de la válvula de mariposa

Con el estrechamiento antes de la válvula de mariposa, ésta tendrá el mismo

diámetro que la brida de entrada a la cámara espiral. Esto es, la sección será menor

Cálculos 114

que la de la tubería forzada y por lo tanto las pérdidas de carga en la válvula son

mayores que en los dos siguientes casos, puesto que la velocidad a la que la atraviesa

el agua es mayor.

1.2.1.2.2.2.6.2 Estrechamiento después de la válvula de mariposa

En este caso se hace que el diámetro interno de la válvula sea el de la tubería

forzada. Así pues el agua va más despacio que en la situación descrita anteriormente,

y las pérdidas en la válvula serán menores.

1.2.1.2.2.2.6.3 Estrechamiento en la cámara en espiral

Se haría que la virola de entrada a la cámara en espiral tenga este

estrechamiento. Esto no es posible en este caso puesto que el primer tramo de la

cámara en espiral no es lo suficientemente largo como para poder instalar el

estrechamiento requerido con un ángulo menor de 10º.

1.2.1.2.2.2.6.4 Elección del tipo de estrechamiento

Se opta por instalar el estrechamiento entre la válvula de mariposa y la

entrada a la cámara en espiral puesto que aunque las pérdidas que se generan por la

contracción son las mismas (se toma en ambos casos la velocidad del conducto de

menor diámetro), las generadas en la válvula de mariposa son menores (se calculan

con la velocidad que lleva el agua al pasar a través de ella).

Cálculos 115

1.2.1.2.2.2.6.5 Pérdidas en la válvula de mariposa

La válvula de mariposa empleada será de diámetro nominal 1200 mm y una

presión máxima a soportar de 10bar, correspondiente a 102m de columna de agua.

Las pérdidas de carga en una válvula de mariposa siguen la siguiente

expresióng

VKvhv ⋅

⋅=2

2

obteniéndose el valor del coeficiente Kv a través de la

siguiente gráfica:

Puesto que el estrechamiento se instala aguas abajo de la válvula de mariposa, la

velocidad con que el agua llega a la válvula es la que lleva por la tubería forzada. En

funcionamiento normal la válvula estará totalmente abierta (α=0º en el esquema de la

gráfica anterior) por lo que Kv=0,4, y por tanto:

mKvg

Vh 326'04'0

81'92

4

2

22

=⋅⋅

=⋅⋅

=

Cálculos 116

1.2.1.2.2.2.6.6 Pérdidas en la contracción anterior a la cámara en espiral

La magnitud de la pérdida de carga provocada por la contracción viene dada

por al siguiente expresión:

contracKg

Vh ⋅

⋅=

2

22

donde V2 es la velocidad del agua en el conducto tras el estrechamiento. La nueva

sección viene determinada por el diámetro de la brida de entrada a la cámara espiral

(dbrida_entrada = 1,193m) Podemos por tanto determinar la velocidad:

smA

QV /92'4

118'1

5'52 ===

Para calcular el valor de la pérdida de carga, utilizamos la siguiente relación y

la siguiente tabla:

2

2

2

1

−⋅=

D

dmKv

α (º) 2,5 5 7,5 10 15 20

m 0,18 0,13 0,14 0,16 0,27 0,43

En este caso tenemos d=1,193 y D=1,323, por tanto para un estrechamiento

suave con un ángulo α=10º se tiene m=0,16 y Kv=0,056.

mKg

Vh contrac 0617'0

2

22 =⋅⋅

=

Cálculos 117

1.2.1.2.3 Cálculo de la altura neta

La suma de todas las pérdidas de carga calculadas en el apartado anterior

asciende a Hr=5,82m.

Por tanto la altura neta resulta tener un valor de:

mHperdidasHbrutaHneta 78'8182'560'87 =−=−=

1.2.2 Características generales de la

instalación

1.2.2.1 Potencia instalada y número de máquinas

La potencia nominal de una turbina hidráulica viene dada por la siguiente

expresión:

ηρ ⋅⋅⋅⋅= HgQP

tomando los siguientes valores Q=5,5m3/s

H=81,78m

η=0,9

se obtiene una potencia nominal cerca de 4MW.

Para esta potencia se puede utilizar una turbina o un número mayor de

máquinas, sin embargo vamos a considerar que una única turbina será la mejor

Cálculos 118

opción puesto que a pesar de las ventajas que proporciona el instalar más (mayor

cantidad de agua turbinada, y las turbinas trabajarían más próximas al punto de

diseño y por tanto el rendimiento sería mayor) la instalación de varias máquinas

supone un gran aumento de la inversión inicial sin que se produzcan reducciones de

costes de explotación destacables.

1.2.2.2 Turbina

1.2.2.2.1 Elección del tipo de turbina

Se elige una turbina de tipo Francis puesto que es la que mejor se adapta a las

condiciones de caudal y altura que presenta el embalse.

El salto disponible de un poco más de 80m no es lo suficientemente grande

como para que una turbina de tipo Pelton fuese adecuada, ni lo suficientemente

pequeño como para utilizar una de tipo Kaplan.

Observando el caudal, de 5,5m3/s, se plantea lo mismo: ni es lo

suficientemente elevado como para utilizar una turbina de tipo Kaplan ni lo

suficientemente bajo como para utilizar una de tipo Pelton.

Por tanto, la turbina Francis es la mejor opción para el embalse de El Grado.

1.2.2.2.2 Disposición del grupo

Las turbinas Francis se pueden instalar de forma horizontal o vertical, cada

configuración con sus ventajas e inconvenientes.

En una disposición horizontal el coste de la maquinaria es menor, así como

los costes de instalación en el edificio de la central puesto que toda ella está instalada

Cálculos 119

en el mismo nivel. Por otra parte, esta configuración permite un acceso más sencillo

a todos los elementos para operaciones de reparación y mantenimiento. Una de las

razones que lleva a la configuración vertical son posibles problemas de espacio, que

en este caso no existen.

Como inconvenientes, una disposición horizontal presenta un menor

rendimiento, pero sin embargo, para la potencia de 4MW la variación de rendimiento

no es tan grande como para justificar el aumento de inversión que requiere pasar a

una disposición vertical. Es por ello, que se opta entonces por una configuración

horizontal.

1.2.2.2.3 Cálculos de la geometría

Para el cálculo de la geometría se parte de los datos de otra turbina modelo y

de sus curvas de iso-rendimiento, y se aplicará la teoría de semejanza que dice que si

dos turbinas tienen mismo número específico de revoluciones en un punto de igual

rendimiento, entonces serán geométricamente semejantes.

Cálculos 120

La turbina modelo tiene un diámetro característico de 560,9mm, gira a

300rpm, y posee un caudal nominal de 0,45m3/s y un salto de 5,15m.

El número específico de revoluciones del modelo es el siguiente:

43'614/3

2/1

=⋅=H

QnNs

Cálculos 121

Se obtiene el régimen de giro del prototipo que se quiere instalar en la central

igualando los números específicos de revoluciones en el punto de máximo

rendimiento para el caudal y el salto neto nominales de la central.

4/3

2/1

78'81

5'543'61

⋅= n → rpmn 33'712=

Se debe hacer coincidir el régimen de giro de la turbina con una de las

velocidades de sincronismo del alternador. Éstas varían en función del número de

polos.

Pares de polos ns (rpm)

1 3000

2 1500

3 1000

4 750

5 600

6 500

Velocidades de sincronismo

Se impone que la turbina gire a 750rpm, correspondiendo con un alternador

de 4 pares de polos. Esta imposición obliga a que en su punto nominal no funcione

con el rendimiento máximo de la turbina.

Se obtiene el diámetro característico del rodete aplicando la primera ley de

semejanza con la velocidad de giro del prototipo de 750rpm.

m

p

p

m

m

p

h

h

D

D

n

n⋅=

Dp=910mm

Cálculos 122

Trazamos las curvas de iso-rendimiento del prototipo que se va a instalar, a

partir del modelo empleando las leyes de semejanza segunda y tercera:

m

p

p

m

m

p

h

h

D

D

n

n⋅= →

2

⋅⋅=

m

p

m

pmp D

D

n

nhh

m

p

m

p

m

p

h

h

D

D

Q

Q⋅

=

2

→ m

p

m

pmp h

h

D

DQQ ⋅

⋅=

2

Se obtienen las curvas de iso-rendimiento del prototipo de turbina que se

instalará en la central.

Cálculos 123

Cálculos 124

1.2.3 Elementos mecánicos

1.2.3.1 Espesor de la tubería forzada

El espesor de la tubería forzada depende de la presión a la que está sometida y

del material del que está formada. Puesto que en este caso empleamos acero, hay que

tener en cuenta la pérdida de material por corrosión, por lo cual se dispondrá de un

exceso de espesor. También hay que prever las sobrepresiones provocadas por un

posible golpe de ariete.

1.2.3.1.1 Espesor mínimo

Se realizan los cálculos considerando la altura máxima que puede alcanzar el

agua en el embalse, aplicando un coeficiente de seguridad de un 20%. Se considera

el espesor de la tubería constante, y se calcula en el punto de cota más baja -cerca de

la turbina- puesto que es el lugar sometido a más presión.

Esta máxima altura extraordinaria es de 90,60m, que mayorada un 20%

supone 108,72m de columna de agua. Altura que corresponde con la siguiente

presión hidrostática:

kPaHgP 54'1066maxmax =⋅⋅= ρ

El valor del espesor de la tubería forzada viene dado por la siguiente

expresión:

sekff

DPe +

⋅⋅⋅=

σ2

donde:

P: presión calculada Pmáx=1066,54kPa

Cálculos 125

D: diámetro de la tubería forzada D=1,323m

fσ : resistencia a la tracción del material, 252 /101372/1400 mNcmkgf ⋅==σ

kf : coeficiente de eficiencia de uniones soldada, para incluir las peores

condiciones posibles se toma un valor de 9'0=kf

es: exceso de espesor para prever la pérdida de material por espesor, se toma

es = 1mm

Se obtiene el siguiente resultado: mme 71'6=

Se toma un espesor mínimo de tubería forzada de 7mm.

1.2.3.1.2 Golpe de ariete

El golpe de ariete se produce ante cambios bruscos en el flujo del agua.

Se estudia en este caso el posible golpe de ariete provocado por el cierre

brusco de la válvula de mariposa, que tendría como consecuencia una onda de

sobrepresión que podría dañar a la tubería forzada si esta no tiene el espesor

adecuado.

La onda creada viaja por la tubería a una velocidad dada por la siguiente

expresión:

TE

DKK

c

⋅⋅+

⋅=−

1

10 3

donde:

K: módulo de elasticidad del fluido, en el caso del agua K=2,1E9 N/m2

D: diámetro interior de la tubería

Cálculos 126

E: módulo de elasticidad del material que compone la tubería forzada, en el caso

del acero E=206E9 N/m2

T: espesor mínimo de la tubería forzada (calculado antes T=7mm)

Se obtiene el valor de la velocidad de propagación de la onda de

sobrepresión:

smc /107'804=

Se calcula entonces el tiempo crítico, que es el tiempo que requiere la onda

para realizar el camino de ida y vuelta por la tubería forzada (siendo L la longitud de

la tubería forzada):

sc

LTcrit 05'1

2 =⋅=

El efecto del golpe de ariete se considera despreciable si el tiempo crítico es

diez veces menor que el tiempo de cierre de la válvula. Se supone un tiempo de

cierre de 20 segundos, que es un valor razonable para el tiempo de cierre de una

válvula de este tipo.

En este caso, puesto que 1,05s < 2s, se puede considerar que el fenómeno del

golpe de ariete es despreciable y por tanto el espesor que tendrá la tubería forzada

será el espesor mínimo calculado en el primer punto.

mme 7=

Cálculos 127

1.2.3.1.3 Chimenea de equilibrio

El golpe de ariete provoca daños especialmente graves en tuberías forzadas de

gran longitud. En ciertos casos, para disminuir este fenómeno se decide instalar una

chimenea de equilibrio.

Se trata de un conducto de gran diámetro conectado en su parte inferior a la

tubería forzada y en la superior está abierto a la atmósfera. Así, la chimenea pone en

contacto una gran cantidad de agua con la atmósfera, lo que equivale a reducir la

longitud de la tubería forzada y con ello reducir la gravedad del golpe de ariete.

Se calcula la constante de aceleración del agua en la tubería para decidir si

instalar o no esta chimenea de equilibrio:

sHg

LVth 97'1=

⋅⋅=

Se toma como criterio que si la constante de aceleración del agua toma un

valor inferior a 3s –tal y como ocurre en este proyecto- no se instala la chimenea de

equilibrio.

1.2.3.2 Espesor de la cámara en espiral

La cámara espiral está formada por la unión de chapas soldadas, de acero A

42 S 375. Se realizan los cálculos para la situación más desfavorable, esto es para la

presión correspondiente a la altura máxima del embalse mayorada un 20% y caudal

nulo; y se realizan sobre la chapa que sufre las condiciones más desfavorables, que es

la que está más cerca de la brida de entrada. El espesor calculado será el espesor que

tengan las demás chapas.

Cálculos 128

Se calcula el espesor a partir de la expresión de la tensión a la que está

sometida la chapa:

ασθ cos⋅

⋅=e

RP →

ασθ cos⋅⋅= RP

e

donde:

e: espesor de la chapa

P: presión

R: radio interno mayor del cono. En este caso, puesto que estamos aplicando la

fórmula a la chapa más cercana a la brida de entrada, el radio interno mayor

del cono coincide con el radio de la brida de entrada, R=596,25mm

α: ángulo del cono, que al ser de pequeño valor permite suponer que cos(α)~1

θσ : tensión admisible del material con un factor de seguridad de 4

252 /10588/600 mNcmkg ⋅==θσ

Resulta un espesor de 11mm.

1.2.3.3 Esfuerzos en la obra civil

1.2.3.3.1 Peso de la cámara espiral

Se calcula qué peso tiene cuando la turbina está operando, es decir que se

considera el peso de la cámara y el del agua que está en ella.

Para calcular el volumen de acero y de agua de cada tramo se utilizan las

siguientes aproximaciones, que se obtienen de suponer que la cámara espiral está

compuesta por tramos rectos de radios y longitudes conocidas:

Cálculos 129

( ) LeVacero ⋅−−⋅= 222 )(ReReπ

LeVagua ⋅−⋅= 2)(Reπ

Se presenta en la siguiente tabla el cálculo de ambos volúmenes para cada

uno de los 14 tramos:

Tramo Rext Rext-e L Vacero Vagua

(mm) (mm) (mm) (m3) (m

3)

1 474,4 463,4 768,2 0,025 0,518

2 460,3 449,3 538,5 0,017 0,342

3 442,8 431,8 827,9 0,025 0,485

4 424,7 413,7 812,5 0,024 0,437

5 405,5 394,5 796,4 0,022 0,389

6 385,9 374,9 779,6 0,020 0,344

7 364,7 353,7 761,7 0,019 0,299

8 349,2 338,2 743 0,018 0,267

9 316,4 305,4 723,1 0,016 0,212

10 291,4 280,4 701,7 0,014 0,173

11 262 251 678,5 0,012 0,134

12 227,9 216,9 652,7 0,010 0,096

13 191 180 623 0,008 0,063

14 175,5 164,5 591 0,007 0,050

El volumen total de acero es de 0,236 m3 y el de agua es 3,811 m

3.

De la misma manera, se consideran las placas que cierran la cámara espiral

tanto en el lado del eje como en el lado del tubo de aspiración. Suponen un volumen

de 0,30 y 0,148 m3 de acero.

Tomando una densidad del acero de 7850kg/ m3 y del agua de 1000kg/ m

3, se

obtiene un peso de acero total de 5382kg y un peso de agua de 3811,15kg.

El peso total de la cámara espiral es por tanto de 9193kg.

Cálculos 130

1.2.3.3.2 Esfuerzo en la brida de entrada

Este es el esfuerzo lateral debido a la presión del agua en la entrada a la

cámara espiral. Se considera la presión creada por la altura máxima de agua en el

embalse, mayorada por un 20%, y el área de entrada vale 1,117m2.

Así, este esfuerzo - de componente horizontal – tiene el siguiente valor:

kNAreaPF dabridaentra 20,1191=⋅=

1.2.3.3.3 Par de giro de la máquina

El tercer esfuerzo que soporta la obra civil es el par torsor que se genera

cuando la máquina está trabajando.

Se calcula a partir de la potencia nominal de la turbina:

MWHgQPot 16'4943'078'8181'910005'5 =⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅= ηρ

Por tanto, el par de giro será:

mkNw

PotPar .97'52

60

2750

1016'4 6

=⋅

⋅== π

Cálculos 131

1.2.3.4 Tubo de aspiración

Se calcula la altura máxima a la que se puede instalar la turbina respecto del

nivel del canal de salida para que no se produzca cavitación. Esta altura será la

longitud máxima del tubo de aspiración, y viene dada por la expresión:

nTvapatm HHHH ⋅−−= σmax

donde

atmH presión atmosférica en metros de columna de agua, Hatm=10,19m

vaporH presión de vapor del agua para la máxima temperatura alcanzable, que se

toma como 25ºC, en metros de columna de agua, Hvapor=0,27m

Tσ que para las turbinas Francis está definido por la siguiente expresión

41'151054'7 sT n⋅⋅= −σ

siendo 4/5

)(

n

sH

kWpotenciann

⋅=

Por tanto, resulta 15'192=sn y 1251'0=Tσ

Y por tanto la altura máxima:

mH 308'0max −=

Si se instala una mayor altura en el tubo de aspiración existe el riesgo de que la

turbina cavite, lo que provocaría daños en la maquinaria. Por esto, es necesario

asegurar que la instalación y respetar la altura calculada, que fija el límite máximo al

que debe instalarse la turbina con respecto al nivel de descarga

Cálculos 132

1.2.3.5 Transmisión del distribuidor

1.2.3.5.1 Fuerzas en los álabes directrices

Se realiza este cálculo tomando la situación más desfavorable: se tiene en

cuenta la máxima altura mayorada un 20% y los álabes directrices totalmente

cerrados.

La presión del agua ejerce sobre los álabes unas fuerzas que se traducen en un

par en el eje del álabe. Este par es el que tiene que vencer todo el conjunto de la

transmisión del distribuidor cuando se realice la apertura de los álabes.

Se calculan por tanto las componentes vertical y horizontal de la fuerza que el

agua ejerce sobre el álabe. Los puntos de aplicación de estas fuerzas corresponden

con los centros de presiones de ambas áreas proyectadas. De estas áreas cabe

recordar que se tendrían que descontar las partes que no se encuentran en contacto

con el agua, o aquellas en las que el cuerpo esté en contacto por las dos caras con la

presión hidrostática (en lugar de presión hidrostática por un lado, y presión

atmosférica por el otro).

Finalmente se calcula el par sobre el eje a partir de las fuerzas calculadas y

los puntos de aplicación tras la delimitación de las áreas proyectadas.

La siguiente figura muestra la sección de un álabe directriz en la que están

indicadas de forma genérica las áreas proyectas y los puntos de aplicación que se

necesitan.

Cálculos 133

donde:

Av: proyección sobre el plano vertical del área presionada por el agua

Ah: proyección sobre el plano horizontal del área presionada por el agua

Fx: componente horizontal de la fuerza que el agua ejerce sobre el álabe

Fy: componente vertical de la fuerza que el agua ejerce sobre el álabe

ζx: coordenada en el eje X del punto de aplicación (centro de gravedad del álabe)

de la fuerza resultante

ζy: coordenada en el eje Y del punto de aplicación (centro de gravedad del álabe)

de la fuerza resultante

De la geometría del álabe (presentada en su plano correspondiente) se obtienen

los siguientes valores:

20293'0 mAv =

200369'0 mAh =

mx 3105'1 −⋅−=ζ

my 31045'62 −⋅=ζ

Cálculos 134

Las fuerzas horizontal y vertical serán el resultado de multiplicar la presión

del agua por cada área proyectada:

NAhPFx 5'3935=⋅=

kNAvPFy 25'31=⋅=

El momento ejercido en el eje del álabe será:

kNmxFyyFxMtr

9'19888'4677'245 −=+−=⋅+⋅= ζζ

1.2.3.5.2 Dimensionado del eje de los álabes directrices

Para garantizar una resistencia adecuada, se calcula el diámetro requerido del

eje de los álabes directrices considerando el momento de mayor esfuerzo, que es

cuando se va a producir la apertura de los álabes, estando la altura del agua del

embalse en la máxima cota y mayorada un 20%.

El eje está sometido en este caso a un par torsor y a un momento flector,

ambos creados por la presión que ejerce el agua sobre un lado de los álabes. El par

torsor causa esfuerzos cortantes, y el momento flector esfuerzo cortante y de

tracción-compresión.

Las fuerzas calculadas en el punto anterior tienen el siguiente módulo:

NFyFxF 3'3149622 =+=

Cálculos 135

El esfuerzo cortante se compone de dos términos, el primero debido al

momento torsor al que se ve sometido el eje circular:

Ip

dMttors

2/⋅=τ con 32

4dIp

⋅= π →

3

16

d

Mttors ⋅

⋅=π

τ

33

99'101216

dd

Mttors =

⋅⋅=

πτ

Y el segundo debido al momento flector creado por la acción de la fuerza de

la presión del agua sobre el álabe:

L

Fq = →

πτ

⋅⋅=

⋅=

⋅

=2

2

22

d

F

A

F

LA

Lq

22

23'200512

dd

Fpresionflec =

⋅⋅

=π

τ

Por tanto, el valor total del esfuerzo cortante será:

3232

99'101223'20051162

ddd

Mt

d

Fpresiontorsflectot +=

⋅⋅+

⋅⋅

=+=ππ

τττ

Por otra parte, el esfuerzo de tracción-compresión se debe sólo a la presión

del agua sobre el álabe, siendo su expresión la siguiente:

88

2 LFLqMf

⋅=⋅= → 3

322/

d

Mf

Iz

dMff

⋅⋅=⋅=

πσ

Por tanto, el valor del esfuerzo de tracción-compresión será:

33

4'68294

dd

LFf =

⋅⋅⋅=

πσ

Cálculos 136

La siguiente figura muestra el círculo de Mohr resultante de los esfuerzos a

los que está sometido el eje:

Se hallan las tensiones principales en función del diámetro del eje, aplicando

la siguiente expresión:

22

2,1 22 totalzxzx τσσσσσ +

+±

+=

Se toma como criterio que la máxima tensión no deba superar a la admisible

del material con un factor de seguridad de 4, por tanto:

41admσσ ≤

Se resuelve la ecuación y se obtiene un diámetro de 38,5mm, por lo cual

tomaremos un diámetro de 40 mm para el eje de los álabes directrices.

Cálculos 137

1.2.3.5.3 Esfuerzos en los bulones de transmisión y servomotor

Se presenta a continuación un esquema representativo del sistema de

transmisión en la turbina utilizada. Se disponen de dos bulones, uno en el anillo

distribuidor (mediante el cual se transmite la fuerza del servomecanismo a la cadena

cinemática) y otro uniendo la biela con la manivela:

en el esquema,

r: distancia entre el centro del rodete y el eje del álabe distribuidor, r=0,642m

R: distancia entre el centro del rodete y el anillo distribuidor, R=0,829m

Se calculan los esfuerzos de la transmisión para las condiciones de presión y

apertura de los álabes de los puntos anteriores: esto es, cuando los álabes se

encuentran cerrados y la altura del embalse es la máxima mayorada un 20%.

El par al que en este caso está sometido el eje es el calculado anteriormente,

de valor 198,9Nm.

Cálculos 138

La fuerza que el anillo regulador realiza sobre el bulón se calcula de la

siguiente manera:

( )rRFM rt −⋅=

→

NFr 6'1063=

Se calcula ahora la fuerza ejercida sobre la biela, cuya dirección será la de la

propia directriz de la biela. Para la posición considerada para los cálculos –álabes

cerrados- se conoce el ángulo entre la directriz de la biela y la perpendicular a la

directriz de la manivela, que vale 10,83º. Se calcula entonces la fuerza que soporta la

biela con la siguiente ecuación:

manivelabiela LFM ⋅⋅= )83'10cos(

→ NFbiela 6'788=

siendo la longitud de la manivela de 0,2568m.

Finalmente se puede calcular la fuerza que tiene que realizar el servomotor

para poder provocar la apertura del distribuidor en las condiciones establecidas, por

medio de la igualación de pares respecto al centro de la espiral:

servor FDRF ⋅=⋅⋅16

donde D es la distancia del servomecanismo al centro del rodete, D=1,109m.

Por tanto resulta Fservo=12721N

1.2.3.5.4 Dimensionado de los bulones de transmisión

Se dimensionan los bulones calculando el diámetro que deben tener para

resistir esfuerzos de aplastamiento y de cortadura.

Cálculos 139

La solicitud límite de aplastamiento es la siguiente:

AF ubulon ⋅⋅= σ2

donde

A: área de contacto, cuyo diámetro es el del bulón a dimensionar

uσ : es la resistencia del material que rodea al bulón, aplicando un coeficiente de

seguridad de 4. Así,

22max /5'6376/6504

2600cmNcmkg

CSu ====σσ

De la ecuación anterior se despeja un valor de diámetro de bulón de

cmd 281'0=

Se calcula ahora el esfuerzo de cortadura, que viene dado por:

AnF rbulon ⋅⋅⋅= σ8'0

donde

n: número de secciones transversales que resisten conjuntamente el cortante

rσ : resistencia del bulón (la misma que la tomada para el esfuerzo de

aplastamiento)

Se despeja un valor de diámetro de bulón de

cmd 444'0=

Sin embargo, esto no es suficiente para el dimensionamiento de los bulones,

es necesario comprobar las condiciones de obstrucción al cierre.

Cálculos 140

Los bulones se fabricarán de acero C 40 F1140 (según la norma UNE-EN-

10083-2:1997).

1.2.3.5.5 Pandeo en la biela

La biela está fabricada de acero C 40 F1140, según la misma norma que se

emplea para especificar el material de los bulones.

En caso de que una obstrucción en un álabe no permita el cierre total de los

álabes, si el bulón que une la biela con el anillo regulador no se rompe, la biela

podría sufrir pandeo y romperse.

Dado que es menos costoso sustituir un bulón que una biela, se va a calcular

el esfuerzo máximo que puede soportar la biela –momento en el cual se produciría

pandeo- para dimensionar el bulón de tal forma que rompa antes de que el esfuerzo

llegue a tomar ese valor máximo.

La biela tiene las siguientes dimensiones: longitud de 0,1167m, ancho de

70mm y alto de 40mm.

La esbeltez mecánica de la biela viene dada por la siguiente ecuación:

i

Lpandeo=λ

donde

i: radio de giro de la sección bruta de la pieza respecto del eje de inercia

considerado

hhb

hb

A

Ii ⋅=

⋅

⋅⋅==

12

112

1 3

siendo h es la longitud de la biela, h=0,1167m, por tanto i=0,03369m.

Cálculos 141

Lpandeo: longitud de pandeo

La longitud de pandeo de una pieza sometida a un esfuerzo de compresión es

la longitud que tendría otra pieza ideal biarticulada y cargada en uno de sus

extremos, de tal forma que tenga la misma carga que la pieza real considerada.

La longitud de pandeo se obtiene de aplicar un coeficiente a la longitud de la

pieza real. Este coeficiente depende de las condiciones de articulación de la pieza, en

este caso vale 1,0 y por tanto la longitud de pandeo coincide con la longitud real de

la biela, esto es Lpandeo=0,1167m.

Así pues, se calcula el valor de la esbeltez mecánica, que tiene un valor de

46'303369'0

1167'0 ==λ

Al ser λ<100, se puede considerar que el pandeo es despreciable frente a la

solicitud por aplastamiento.

La fuerza máxima que soporta la biela es:

badmbiela FkNAreaF >=⋅= 54'178max_ σ

Donde el área es el valor de la longitud de la biela por su anchura.

1.2.3.5.6 Condiciones de obstrucción al cierre

Considerando que la obstrucción que impide el cierre de los álabes se produce

entre dos de ellos, el caso más desfavorable se da cuando el objeto que obstruye es de

tamaño tan pequeño que se toma la configuración de cierre total para los cálculos, y

actúa sobre los álabes la presión hidrostática correspondiente a la altura máxima del

agua en el embalse, mayorada un 20%.

Cálculos 142

La fuerza máxima que soporta el bulón que une la biela y la manivela toma el

siguiente valor:

kNFF bielabulon 36''175)º83'10cos(max_max_ =⋅=

Y por tanto

kNFF bulonr 98'59)º70cos(max_max =⋅≅

Para calcular la fuerza que el servomotor tiene que hacer en este caso para

contrarrestar la obstrucción producida en dos álabes, se igualan pares respecto al

centro de la espiral:

kND

RFF r

nobstruccioservo 673'892 max

_ =⋅⋅

=

Se debe diseñar un servomotor que en condiciones normales sea capaz de

realizar una fuerza de 12,721kN, mientras que en condiciones de obstrucción debe

llegar a realizar una fuerza de 89,673kN.

El par al que están sometidos los álabes en estas condiciones tiene el siguiente

valor:

NmLFM manivelabulonalabe 5'45032)83'10cos(max_ =⋅⋅=

Se calcula el par máximo que soporta el eje de los álabes directrices, que se

dimensionó con un diámetro de 40mm.

Cálculos 143

Se supone que en condiciones de obstrucción al cierre sólo se encuentra

sometido a par torsor.

252maxmax /103'1275/

2

2600

2mNcmkg ⋅===

στ

Nmd

Meje

alabe 3'160216

3

maxmax_ =⋅⋅= πτ

Se observa que el par máximo que soporta el eje de los álabes es superior al

par que debe soportar la biela en condiciones normales, pero sin embargo es muy

inferior al que se produce en caso de obstrucción, por lo que se debe diseñar un bulón

que rompa antes de que rompa la biela.

Este par máximo provoca un esfuerzo en la biela, antes del cual debería

romper el bulón:

NL

MF

manivela

alabebiela 8'6353

)83'10cos(max_

⋅=

Se toma un diámetro de 30mm para los bulones, de tal forma que la fuerza de

aplastamiento que puede soportar es la siguiente:

NAnF bulonrbulon 3'360588'0lim_ =⋅⋅⋅= σ

Esta fuerza es superior a 6353,8N, por lo tanto se tienen que poner entallas

para que el bulón rompa bajo un esfuerzo de 6353,8N.

Cálculos 144

1.2.3.5.7 Entallas

Tal y como se planteó en el punto anterior, se diseñan entallas en los bulones

que unen las bielas con las manivelas para que éstos rompan en caso de una

obstrucción al cierre.

El cálculo de las entallas se realiza utilizando las siguientes expresiones:

aRrS ⋅+= )(

SPe ⋅=

erR

M ⋅−=2

rozamientoMMr +=

b

Mrf =

αcos

fF =

donde

a: ancho del álabe, a=17,2cm

b: brazo de la manivela, L=25,68cm

r: radio de cierre de la cabeza del álabe, r=14,43cm

R: radio de cierre a la cola del álabe, R=15,47cm

α: ángulo de la manivela al cierre, α=10,83º

S: sección del álabe sometida a la presión del agua

P: presión del agua, P=1066,54kPa

e: esfuerzo producido por la presión

M: momento del álabe sin rozamiento

Cálculos 145

Mr: momento del álabe con rozamiento, se toma el rozamiento como el

35% del momento M

F: esfuerzo resultante en la manivela

Se obtienen los siguientes resultados:

S=0,0514m2

e=54820,2N

M=285,07Nm

Mr=384,84Nm

f=1498,6N

F=1525,8N

Se realizan tanteos con las siguientes ecuaciones:

5'1+= sCC

CFCE f ⋅⋅=

mr R

ES =

πtS

D r +=

donde

C: coeficiente de seguridad del bulón en rotura

Cs: coeficiente de seguridad del servomotor

Cf: coeficiente de forma, Cf=1,3 en secciones cilíndricas

E: esfuerzo de rotura en el bulón

Cálculos 146

Rm: carga de rotura del material a cizalladura, Rm=2383,83E5

Sr: sección circular de rotura

D: diámetro de la garganta de rotura

t: sección del taladro central, en esta turbina los bulones no tienen taladros, por

lo que t=0

Se obtienen los siguientes resultados:

5'4=C

NE 9'8925=

261044'37 mSr−⋅=

2003452'0 mD =

No se realizan más tanteos puesto que el valor de la garganta tiene un valor lo

suficientemente elevado como para que la entalla sea válida. En el caso en el que el

diámetro de la garganta no hubiese sido suficiente, se aumentaría el coeficiente de

seguridad C y se haría un segundo tanteo.

Otra forma de diseñar las entallas en los bulones es mediante ensayos,

realizando entallas de distintos tamaños en los bulones y midiendo las fuerzas que

provocan su rotura en cada caso.

Cálculos 147

1.2.3.5.8 Servomotor

La marca del suministrador del servomotor será Glual.

El servomotor tiene una carrera de 164mm, y en condiciones normales debe

ser capaz de realizar una fuerza de 12,721kN, mientras que en condiciones de

obstrucción al cierre debe llegar a poder hacer una fuerza de 89,673kN.

1.2.3.6 Unión eje-rodete

Tanto la unión eje-rodete como el eje transmisor de potencia son definidos

por los suministradores del generador.

En este caso, la unión eje-rodete - tal y como se aprecia en el plano

denominado “Plano seccional Cámara Espiral” - se realiza mediante chaveta. Para

este tamaño de máquinas un valor adecuado para la misma es de 70x36mm según la

norma DIN 6895.

En cualquier caso, se comprueba cual es la sección longitudinal mínima

necesaria de la chaveta a continuación.

Se dimensiona la chaveta a esfuerzo cortante. Conocida la potencia y las

revoluciones se obtiene el par torsor al que está sometido el eje.

mkNw

PotPar .97'52

60

2750

1016'4 6

=⋅

⋅== π

Cálculos 148

El par de giro tiene a su vez el siguiente valor:

rAPar adm ⋅⋅= τ

donde

r: radio del eje, r=170,4mm

admτ con un coeficiente de seguridad de 4,

262 /1088,31/3254

2/2600mNcmkgadm ⋅===τ

Se obtiene un área longitudinal requerido mínimo de 97,51cm2.

Por lo tanto, con la chaveta de 70x36, con una longitud de 350mm se supera

el área mínimo necesario.

1.2.4 Generador

Se instala un generador trifásico, cuyas características y plano se incluyen en

los anejos del proyecto.

1.3 Estudio económico

Índice

1.3.1 Introducción 151

1.3.2 Índice de potencia 152

1.3.3 Índice de energía 152

1.3.4 Análisis de la rentabilidad de la central 153

1.3.4.1 Datos necesarios 153

1.3.4.2 Valor actual neto VAN 154

1.3.4.3 Tasa interna de retorno TIR 155

1.3.4.4 Estudio de viabilidad económica 155

1.3.4.4.1 Ingresos 155

1.3.4.4.2 Gastos 157

1.3.4.4.3 Resultados 158

Estudio económico 151

1.3.1 Introducción

El objetivo del estudio económico es evaluar la viabilidad del proyecto, y en

consecuencia estudiar la rentabilidad de la inversión del proyecto. Se utilizarán para

ello dos parámetros: el VAN, que indica la ganancia o rentabilidad neta generada por

el proyecto, y la tasa interna de retorno TIR, que es el tipo de interés para la cual el

VAN es nulo, esto es, para que la inversión sea rentable la TIR tiene que ser superior

a la rentabilidad de la inversión en un banco. Se consideran las distintas alternativas

posibles que pueda haber para escoger la opción más adecuada, pudiendo resultar

que el proyecto de aprovechar el caudal ecológico no sea rentable, y por tanto que

sea preferible seguir vertiendo esa agua al río directamente perdiendo una cierta

cantidad de energía.

Un proyecto de una minicentral hidráulica requiere la realización de pagos a

lo largo de todo su periodo de vida (supuesto de 25 a 30 años). Los pagos consisten

en la inversión inicial, que se difieren en el tiempo gracias a la financiación externa,

unas cantidades anuales fijas como son seguros e impuestos, y finalmente unas

cantidades anuales variables que consisten en los gastos de operación y

mantenimiento.

Los ingresos de la minicentral proceden de la venta de la energía generada. Y

por lo general al final de la vida de la instalación el valor residual que queda es

positivo.


Como comparativa con otro tipo de central, las térmicas requieren una

inversión inicial bastante menor, pero sus costes de explotación son más altos ya que

requieren combustible para su funcionamiento, mientras que para las hidráulicas el

combustible, el agua, es gratuito.

1.3.2 Índice de potencia

El índice de potencia se define como el cociente entre la inversión inicial y la

potencia instalada. Su utilidad reside en la comparación de distintos proyectos.

kWhIP /€603'9851016'4

41001073

=⋅

=

1.3.3 Índice de energía

El índice de energía se define como el cociente entre la inversión inicial y la

energía producida al año.

Para calcular la energía media que produce la minicentral a lo largo de un

año, se utilizan los datos de caudal medio de cada mes del año representativo 84-85.

La central sólo podrá funcionar durante los meses en los que el caudal sea

mayor que el mínimo técnico, que quedó establecido en 2,2m3/s. Tal y como se

puede ver en la siguiente tabla donde se presentan los resultados, durante el año que

se tomó como representativo, el caudal sólo supera el mínimo técnico durante 8

meses al año.


MES

Caudal ecológico

medio (m 3/s) Altura neta

(m) Rendimiento

(%) Energía (kWh)

Octubre 1,631 68,69 - -

Noviembre 9,036 81,78 0,943 2995870

Diciembre 3,278 71,21 0,86 1465299

Enero 3,758 73,03 0,89 1782775

Febrero 3,547 72,47 0,88 1491348

Marzo 1,711 69,01 - -

Abril 5,433 74,41 0,938 2678564

Mayo 5,895 78,65 0,93 2936205

Junio 5,909 80,31 0,94 2932660

Julio 2,528 69,8 0,78 1004554

Agosto 0,798 65,9 - -

Septiembre 0,427 63,72 - -

E.total 17.287.275

kWhIE /€237'017287275

4100107 ==

1.3.4 Análisis de la rentabilidad de la central

1.3.4.1 Datos necesarios

Se han de considerar los siguientes aspectos:

- Inversión inicial, con un importe de 4.100.107€

- Pagos, realizados a lo largo del periodo de explotación: gastos por operación y

mantenimiento


- Ingresos, por la venta de la energía eléctrica

- Vida útil del proyecto, se toman 25 años

- Impuestos, IVA del 16%

- Índice de precios al consumo, 2,5% de IPC

1.3.4.2 Valor actual neto VAN

El valor actual neto VAN es un procedimiento que permite calcular el valor

presente de un determinado número de flujos de caja futuros, originados por una

inversión.

Consiste en traer al momento actual todos los flujos de caja futuros del

proyecto, restándole el valor de la inversión, de tal forma que el valor obtenido es el

valor actual neto del proyecto.

La siguiente fórmula permite calcular el VAN:

donde:

VF : flujos de caja

I0: valor de la inversión inicial

n: número de periodos considerado, en este caso 25años.

k: tipo de interés. Se calculará el VAN tomando tres tipos de interés diferentes.


Para poder aceptar una inversión, el VAN debe ser positivo (esto implica que

la diferencia entre los ingresos y los gastos más la inversión inicial es positiva); y

entre dos proyectos se tomaría aquel cuyo VAN fuese superior.

1.3.4.3 Tasa interna de retorno TIR

La tasa interna de retorno de una inversión es la tasa de interés con la cual el

valor actual neto se hace nulo. La TIR es un indicador de la rentabilidad de un

proyecto, se puede tomar como la tasa de interés que el proyecto es capaz de

proporcionar, a mayor TIR, mayor rentabilidad.

∑= +

+−=n

tt

F

TIR

VI

10 )1(

0

1.3.4.4 Estudio de la viabilidad económica

1.3.4.4.1 Ingresos

Los ingresos son los producidos por la venta de la energía eléctrica generada

por la minicentral.

Según el RD-661/2007, se consideran centrales hidráulicas de carácter

renovable aquellas cuya potencia no exceda los 10MW (grupo b4) o esté entre 10 y

50MW (grupo b5). Este tipo de centrales se podrán acoger al régimen especial.

El RD-222/2008 establece un nuevo sistema de tarifas y primas que deroga al

que estaba vigente en el anterior RD-661/2007.


Se presenta a continuación una tabla extraída del RD-222/2008, que para

estos grupos corresponde con el 3.Tarifas, primas y límites, para las instalaciones de

la categoría b del artículo 2 del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo.

Por tanto, los ingresos serán de 8,0613c€/kWh para este tipo de central (grupo

b.4) durante los primeros 25 años.

Se calcula entonces a partir de la energía producida durante el año medio

representativo:

kWhcEnergiaIngresos añoaño /€0613'8⋅=


Primer año:

€580.393.1080613,01217287273,9 =⋅=añoIngresos

Este valor de ingresos se actualiza anualmente con un IPC del 2,5%.

1.3.4.4.2 Gastos

Los gastos que tiene la central son los debidos a reparación y mantenimiento, que

se pueden aproximar con la siguiente expresión:

)(450 kWstaladaPotenciaInntoMantenimie año ⋅=

El primer año sería:

€4'517.284016450 =⋅=añontoMantenimie

Este valor se actualiza anualmente como los ingresos, con un IPC del 2,5%.


1.3.4.4.3 Resultados

Se muestran los resultados del estudio económico en la siguiente tabla:

AÑO INGRESOS GASTOS

OPERACIÓN INGRESOS-

GASTOS VAN i=5% VAN i=7,5% VAN

i=12,5%

Inversión Inicial -4.100.107 -4.100.107 -4.100.107

1 1.393.580 0 1.393.580 -2.772.888 -2.803.754 -2.861.369

2 1.428.420 29.230 1.399.189 -1.503.782 -1.592.989 -1.755.837

3 1.464.130 29.961 1.434.169 -264.893 -438.540 -748.574

4 1.500.733 30.710 1.470.023 944.499 662.214 169.154

5 1.538.252 31.478 1.506.774 2.125.095 1.711.770 1.005.306

6 1.576.708 32.265 1.544.443 3.277.582 2.712.510 1.767.134

7 1.616.126 33.071 1.583.054 4.402.630 3.666.704 2.461.244

8 1.656.529 33.898 1.622.631 5.500.890 4.576.516 3.093.655

9 1.697.942 34.746 1.663.196 6.573.001 5.444.012 3.669.851

10 1.740.390 35.614 1.704.776 7.619.586 6.271.159 4.194.831

11 1.783.900 36.505 1.747.396 8.641.252 7.059.834 4.673.145

12 1.828.498 37.417 1.791.080 9.638.592 7.811.827 5.108.943

13 1.874.210 38.353 1.835.857 10.612.187 8.528.843 5.506.003

14 1.921.065 39.312 1.881.754 11.562.600 9.212.509 5.867.769

15 1.969.092 40.294 1.928.798 12.490.385 9.864.377 6.197.377

16 2.018.319 41.302 1.977.018 13.396.079 10.485.926 6.497.688

17 2.068.777 42.334 2.026.443 14.280.210 11.078.565 6.771.304

18 2.120.497 43.393 2.077.104 15.143.290 11.643.640 7.020.598

19 2.173.509 44.477 2.129.032 15.985.820 12.182.432 7.247.733

20 2.227.847 45.589 2.182.258 16.808.290 12.696.165 7.454.679

21 2.283.543 46.729 2.236.814 17.611.177 13.186.002 7.643.229

22 2.340.632 47.897 2.292.734 18.394.948 13.653.057 7.815.019

23 2.399.147 49.095 2.350.053 19.160.058 14.098.388 7.971.539

24 2.459.126 50.322 2.408.804 19.906.951 14.523.006 8.114.146

25 2.520.604 51.580 2.469.024 20.636.060 14.927.874 8.244.077

En la tabla se ve que los retornos de la inversión son de cuatro años para las

tres tasas de interés con las cuales se calcula el VAN. Estos valores de VAN son muy

altos tal como se esperaba y se explica más adelante.


Estas tasas de interés han sido normales en los últimos años, sin embargo, con

la crisis actual es muy posible que se reduzcan.

Se calcula a continuación también el TIR para ver la rentabilidad del

proyecto, esto es, la tasa de interés que el proyecto es capaz de proporcionar.

∑= +

+−=25

10 )1(

0t

tF

TIR

VI

Obteniéndose una rentabilidad del proyecto del 36% a 25 años.

Se trata de una rentabilidad muy alta tratándose de un proyecto de una

minicentral hidráulica. Sin embargo, esta rentabilidad se explica debido a la pequeña

inversión requerida frente a la gran generación de energía eléctrica que se obtiene.

Esto es, se trata de una central a pie de presa en un embalse en el que la presa ya está

construida, es decir que se invierte principalmente en la tubería forzada y en la

central cuyo equipo electromecánico no tiene un precio excesivamente elevado.

Por otra parte, el salto es grande -de aproximadamente 80m- y el caudal

ecológico es bastante importante, además, tal y como se presenta en el punto

anterior, se está turbinando de forma permanente durante 8 meses. Así mismo, la

energía producida se vende a precio de régimen especial (8,0613c€/kWh).

Todo ello conlleva tener una rentabilidad tan alta.

1.4 Impacto ambiental

Índice


1.4.2 Tipos impacto ambiental 163

1.4.3 Impactos en la fase de construcción 166

1.4.3.1 Construcción de un embalse 167

1.4.3.2 Obra civil adicional 167

1.4.4 Impactos en la fase de explotación 168

1.4.4.1 Impacto sónico 168

1.4.4.2 Impacto paisajístico 169

1.4.4.3 Impacto biológico 170

1.4.4.3.1 Impacto biológico en el embalse 170

1.4.4.3.2 Impacto biológico en el cauce del río 170

1.4.4.3.2.1Caudal ecológico 171

1.4.4.3.2.2Pasos ascendentes 172

1.4.4.3.2.3Pasos descendentes 173

1.4.4.3.3 Impacto biológico sobre la fauna de tierra 174

1.4.4.3.4 Impacto biológico sobre las aves 174

1.4.4.4 Impacto sobre objetos culturales y arqueológicos 174

1.4.4.5 Impacto de la línea eléctrica sobre las personas 174

1.4.5 Conclusión del estudio del impacto ambiental 175

Impacto ambiental 162

1.4.1 Introducción

El protocolo de Kyoto es un acuerdo internacional que tiene por objetivo

reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, como es el dióxido de carbono

CO2. Una manera de combatir el problema en el origen es el consumo más eficiente

del petróleo, del carbón… así como la introducción de nuevas tecnologías para la

industria y el transporte, y la adopción de formas renovables de energías.

El conseguir realizar los objetivos fijados en el Plan de Energías Renovables

2005-2010 significaría una disminución de los combustibles fósiles en un 10%, con

lo que se dejaría de emitir unos 180 millones de toneladas de CO2 al año.

La expansión de la energía hidroeléctrica en general representaría una

importante contribución a la reducción de las emisiones de gas invernadero, pero su

uso se ve limitado por la repercusión en los asentamientos humanos y los sistemas

fluviales. Por tanto, entre los principales problemas para la implantación de una

minicentral o central hidráulica están los trámites administrativos, con lo cual lo

importante es estudiar, prever y disminuir los impactos, mantener un diálogo

continuado con las instituciones e informar a la población del proyecto.

En cuanto a la mini hidráulica en particular, el estudio “Impactos ambientales

de la Producción de Energía Eléctrica: Análisis de Ciclo de Vida de ocho tecnologías

de generación eléctrica” concluye que la generación eléctrica de origen mini

hidráulico es el sistema energético con menores impactos ambientales.


Sin embargo, todo diseño de una central o minicentral hidráulica tiene que

tener en cuenta el uso directo del agua así como los efectos indirectos que pueden

afectar al medio ambiente. Los mayores impactos tienen lugar en la fase de

construcción, aunque también los hay –de bastante menor importancia pero

constantes a lo largo de la vida de la central- en la fase de explotación.

Se realiza el estudio de impacto ambiental para la identificación y valoración

de los impactos, y a partir de esto presentar las medidas correctoras necesarias. Estas

medidas tienen como objetivo reducir el impacto (limitando la intensidad o

agresividad de la acción), cambiar la condición del impacto (mediante actuaciones

favorecedoras de los procesos de regeneración natural que disminuyan la duración de

los mismos) y compensar el impacto (creando un entorno de cualidades o bienes que

compensen los deteriorados o desaparecidos).

Para que las medidas correctoras sean eficaces, se establece un Programa de

Vigilancia Ambiental que garantizará un seguimiento y control de las medidas

establecidas, a la vez que posibilitará la detección de los posibles impactos residuales

que puedan surgir.

1.4.2 Tipos impacto ambiental

Los impactos ambientales creados por un proyecto de minicentral hidráulica

varían de un proyecto a otro, en función de sus características. Dependen de la

ubicación de la central, de las características del terreno, y de la tecnología empleada.


Por ejemplo, en cuanto a la ubicación, no se crean los mismos impactos en un

aprovechamiento hidráulico de montaña que en uno de llanura. Lo mismo ocurre

desde un punto de vista tecnológico, tampoco se crea el mismo impacto si el

aprovechamiento es con embalse regulador o de agua fluyente.

A continuación se presentan los posibles impactos ambientales en cuatro

tablas correspondientes con cuatro fases del proyecto. Consisten en la construcción y

explotación de la parte del proyecto dedicada a la generación de electricidad, y la

construcción y explotación de la parte dedicada a la transmisión de electricidad.

Causa de impacto Receptor Impacto Importancia

Construcción de caminos Público general Ruidos Baja

y tráfico generado Accidentes Baja

Efectos de las emisiones en la salud Baja

Aire Emisiones de vehículos Baja

Cambio climático Emisiones de vehículos Baja

Animales salvajes Ruidos Baja

Accidentes Media

Bosque Acceso más sencillo Media

Pérdida de producción futura Baja

Accidentes Trabajadores Heridas leves Media

Heridas graves Alta

Muertes Alta

Creación de empleo Público general Beneficios para la localidad Alta

Beneficios a nivel nacional Media

Impactos en la construcción de instalaciones de generación de electricidad



Ruidos Trabajadores Sobre su salud Media

Habitantes Sobre su salud Media

Cambio en caudal Peces Pérdida de hábitat Alta

del río Plantas acuáticas Pérdida de hábitat Media

Aves Pérdida de hábitat Media

Fauna Pérdida de hábitat Media

Calidad del agua Contaminantes Baja

Público general Estéticos Alta

Culturales y arqueológicos Alta

Pérdida de cascadas Alta

Por embalses Agricultura Pérdida de terreno Alta

y presas Forestal Pérdida de producción futura Alta

Ecosistema acuático Pérdida de hábitat Alta

Público general Clima local Insignif.

Calentamiento global No probado

Calidad del agua Eutrofización Baja

Objetos culturales Pérdida de objetos Alta

y arqueológicos

Impactos en la explotación de instalaciones de generación de electricidad


Accidentes Trabajadores Accidentes leves Media

Accidentes graves Alta

Muertes Alta

Aumento de los

ingresos Público general Empleo, efecto locales y Alta

locales nacionales

Impactos en la construcción de instalaciones de transmisión de electricidad



Presencia física Forestal Pérdida de producción futura Media

Público general Intrusión visual Media

Aves Heridas y muertes Media

Campos

electromagnétic. Público general Cáncer Inexistente

Accidentes Público general Leves Insignif.

Graves Insignif.

Muertes Insignif.

Accidentes en Trabajadores Graves Insignif.

mantenimiento Muertes Insignif.

Impactos en la explotación de instalaciones de transmisión de electricidad

1.4.3 Impactos en la fase de construcción

En la fase de construcción, los proyectos que utilizan un embalse ya

construido, un canal de riego o una instalación de agua potable tienen el menor

impacto ambiental, ya que sólo se requiere la construcción de la casa de máquinas y

de la tubería forzada (que tienen impactos ambientales mucho más reducidos que los

correspondientes a la construcción de la presa –impactos que tuvieron que ser

considerados en el proyecto que tratase dicha construcción).

Se destaca que las mini centrales que tienen mayor impacto ambiental son las

de agua fluyente.


1.4.3.1 Construcción de un embalse

Entre los impactos que provoca la construcción de un embalse destacan la

pérdida del suelo por el terreno que queda inundado, la construcción de nuevos

caminos, plataformas de trabajo, movimiento de tierras o la fabricación de hormigón,

que requiere una cantera de áridos.

La creación de una presa crea una barrera cuyas consecuencias deberán ser

estudiadas antes de la ejecución de la obra. En cualquier caso, estos problemas son

similares a los que se producen en otras obras de infraestructuras, y ya están

diseñadas una serie de medidas para mitigar los impactos causados.

Sin embargo, en este proyecto se utiliza el embalse de El Grado, por tanto no

habrá impacto ambiental debido a la construcción de un embalse.

1.4.3.2 Obra civil adicional

Por los movimientos de tierra realizados, es posible que aumente la turbidez

del agua, por lo que es recomendable realizar las obras en épocas de lluvias escasas.

Por otra parte, deberá hacerse una reforestación del terreno tan pronto como posible;

se hará con especies autóctonas, lo que implica incluir su adquisición como parte del

proyecto.

Para la construcción de la central es necesaria una cierta cantidad de

trabajadores. Esto supone otro impacto, que por lo general es positivo salvo en

aquellas zonas que constituyan un espacio natural protegido y por tanto habrá que

tener también en cuenta.


Finalmente, los transportes - totalmente imprescindibles - producen ruidos y

emisiones que pueden perturbar al ecosistema del entorno de la central. Se deben por

tanto planificar los transportes de tal forma que se eviten recorridos innecesarios,

reduciendo así tanto el impacto ecológico como los costes de transporte.

1.4.4 Impactos en la fase de explotación

Estos impactos son particularmente importantes puesto que, a diferencia de

los de la fase de construcción, estos perduran en el tiempo a lo largo de los supuestos

25 años de vida útil de la minicentral.

1.4.4.1 Impacto sónico

El nivel de ruido permitido que la minicentral puede producir depende de la

ubicación y los núcleos de población en el entorno. La principal fuente de ruidos de

este tipo de central viene de las turbinas, y de los reductores en caso de que existan.

Para reducir el nivel de ruido se siguen distintas técnicas. Se emplean

tolerancias ajustadas en engranajes, mantas aislantes y la refrigeración por agua en

vez de por aire (en caso de hacerse por aire, se limitará la velocidad en los conductos

que se construirán con materiales adecuados y se instalarán silenciadores en las

chimeneas). También se dotará a los aislantes térmicos del edificio de aislantes

acústicos y absorbentes.

Por otra parte, se deberá optimizar el funcionamiento de la turbina para evitar

las vibraciones. En el caso de este proyecto, con turbina Francis, las vibraciones se

suelen producir cuando se funciona a baja carga.


Se tiene que tener en cuenta también la tendencia de los procedimientos

constructivos nuevos y sus verdaderos efectos: se tiende a utilizar mayores caudales

de ventilación para por ejemplo disminuir la cantidad de cobre empleada, lo que

lleva a un aumento de las emisiones de ruido. Por tanto, se tendrá que llegar a un

compromiso entre ambas situaciones.

1.4.4.2 Impacto paisajístico

Este impacto es debido al rechazo generalizado a cambios en el entorno. Este

rechazo es mayor en determinadas zonas, como las montañosas o las cercanas a

zonas urbanas de carácter histórico.

En los orígenes de la energía hidráulica este impacto apenas era un problema,

pero hoy en día es uno de los motivos que más dificulta la aceptación del proyecto

por parte de la administración.

Existen sin embargo varias maneras de minimizar el impacto paisajístico,

como son el uso de pinturas no reflectantes y de colores que en cierto modo

disimulen la central con el entorno que le rodea, lo mismo con la presa que son

procura construir con materiales que simulan rocas del entorno. Se evita que la casa

de máquinas parezca un edificio industrial, y también se puede incluir la subestación

en el edificio de máquinas, enterrar los conductos, e incluso utilizar una línea

eléctrica de conexión enterrada.

Este impacto no se minimiza de forma genérica para todas las centrales, si no

que habrá que estudiar cada caso en función de su ubicación, y su paisaje.


1.4.4.3 Impacto biológico

1.4.4.3.1 Impacto biológico en el embalse

La construcción de un embalse conlleva la aparición de una fauna propia en el

mismo, que compite con la ya existente en el río. Esto puede llegar a obligar a la

construcción de barreras para evitar que la nueva fauna remonte el río.

También hay que considerar lo que ocurre en el río aguas abajo; si el agua se

turbina de forma intermitente (por ejemplo, sólo en horas punta), se pueden llegar a

producir grandes variaciones del nivel del río.

Esto no ocurre en el caso de este proyecto, puesto que se trata de un

aprovechamiento del caudal ecológico, es decir que cuando dicho caudal sea menor

al mínimo técnico de la turbina, el agua seguirá llegando al río (el caudal ecológico

correspondiente) puesto que fluirá por el túnel de desagüe (tal y como se describió

en la memoria) hasta llegar al río habiendo realizado un by-pass de la central. Por lo

tanto, no habrá grandes variaciones del nivel del río aguas abajo.

1.4.4.3.2 Impacto biológico en el cauce del río

En las centrales de agua fluyente es donde este impacto es más grave. Existe

un tramo del río que está sometido a grandes variaciones de caudal, según si se está

turbinando o no. Se trata del tramo comprendido entre la toma de agua y la central

hidroeléctrica.

Estas variaciones perjudican principalmente a la fauna piscícola que vive a las

orillas del río del tramo citado.


La central de El Grado no es una central de agua fluyente por tanto no se

deberá estudiar este problema.

1.4.4.3.2.1 Caudal ecológico

El caudal ecológico es aquel que tiene que fluir por un río de forma

permanente. Este proyecto trata de la implantación de una minicentral hidráulica para

aprovechamiento del caudal ecológico; en este caso se consultó con la Confederación

Hidrográfica del Ebro, y se estableció como valor que el caudal ecológico debía ser

un 8% del caudal del río Cinca de aportación al embalse.

Sin embargo, se presentan a continuación los distintos métodos posibles para

determinar el caudal permanente que debe fluir por un río:

Métodos hidrológicos:

Se basan en el análisis de los históricos disponibles de los caudales o en el

empleo de porcentajes fijos, entre los que se encuentran los siguientes:

- Emplear un porcentaje sobre el caudal medio del rio.

- Emplear la formula de Matthey basada en los caudales superados durante la

mayoría de un ano.

- Emplear el método de Tennant, que propone el uso de porcentajes que varían con la

época del año.

Métodos hidrobiológicos:

Análisis de datos de campo obtenidos para cada rio que consideran

parámetros hidráulicos y bióticos.


- Método de análisis de hábitat.

- Método del perímetro mojado.

- Análisis incremental.

- Método de los microhábitats de Bovee y Milhous.

- Método de conservación de hábitats de Nehring.

- Métodos MDDDR y DBR.

- Método DGB.

- Método de anchura ponderada útil.

Los métodos hidrológicos son más simples, pero tienen menor rigor científico

y por tanto sus resultados pueden ser interpretados de forma arbitraria.

Los métodos de simulación requieren largos períodos de estudio que

únicamente valen para un río, pero que a pesar de ello pueden resultar arbitrarios

igualmente.

El caudal mínimo ecológico en la Unión Europea se determina normalmente

por un porcentaje del caudal medio interanual (tal y como se ha aplicado para este

proyecto, con un porcentaje fijo del 8%).

1.4.4.3.2.2 Pasos ascendentes

Las migraciones de los peces río arriba deben tenerse en cuenta, ya que se ven

interrumpidas cuando se construye una presa o una central.

La solución más común es la formación de estanques sucesivos conectados

entre sí, cuyos tamaños y desniveles dependerán de las especies implicadas.


Los pasos con tabiques tipo vertical son lo más comúnmente aplicado para

desniveles de pequeño tamaño; mientras que en embalses de gran altura son

necesarios dispositivos de captura y transporte, esto es capturar los peces en una

cubeta para transportarlos aguas arriba.

Se impide la entrada de los peces a la turbina por el canal de salida mediante

la utilización de unas rejas.

1.4.4.3.2.3 Pasos descendentes

Los peces en su migración río abajo corren el peligro de introducirse por la

tubería forzada. Para los peces la turbina a plena carga es menos peligrosa que a

carga parcial, momento en el que la mortalidad es máxima.

Para evitar la entrada de los peces a la tubería forzada se instalan rejillas

adecuadas al tamaño de la fauna existente, y normalmente antes de las rejillas se

suelen disponer unas barrear físicas que impiden que se vean atrapados por la fuerza

del agua que va hacia la turbina. Se establece que la orientación respecto del río no

puede un ángulo que exceda los 45º. Estas barreras pueden ser fijas o móviles, y en

los casos en que la velocidad del agua es bastante elevada se instalarán en su lugar

tambores giratorios.

Existen sin embargo otras soluciones posibles como son los sistemas de guía

del comportamiento que se basan en la respuesta de los peces a ciertos estímulos:

mediante burbujas, focos de luz o sistemas acústicos se consigue repeler a los peces

de la zona de captación. Otro método utilizado es el de recogida y liberación, que es

similar al descrito en el punto anterior, se capturan los peces antes de su llegada a la

toma de agua y son transportados aguas abajo.


1.4.4.3.3 Impacto biológico sobre la fauna de tierra

Los canales impiden el libre paso de la fauna de tierra, por tanto se van a

cubrir para minimizar el impacto.

1.4.4.3.4 Impacto biológico sobre las aves

Las aves se ven afectadas por un proyecto de central o minicentral hidráulica

en lo que concierne al riesgo de que se electrocuten en la línea eléctrica que conecta

la central con el sistema eléctrico nacional.

Para minimizar este riesgo, se recomienda situar las líneas en la base de los

riscos o próximas a las pantallas de los árboles para así obligar a las aves a volar más

alto, por encima del tendido eléctrico.

1.4.4.4 Impacto sobre objetos culturales y arqueológicos

Se tiene que tener en cuenta la posibilidad de que existan objetos culturales o

arqueológicos que pudiesen desaparecer por la construcción del embalse.

1.4.4.5 Impacto de la línea eléctrica sobre las personas

Tras varios estudios se llegó a la conclusión de que residir cerca de una línea

eléctrica no incrementa los riesgos de sufrir cáncer o algún tipo de enfermedad.

En cualquier caso, en mini hidráulica las tensiones empleadas son siempre

menores de 66kV por lo que los campos magnéticos generados son débiles.


1.4.5 Conclusiones del estudio del impacto ambiental

Se considera que los impactos ambientales creados por la implantación de la

minicentral hidráulica en el embalse de El Grado no son muy significativos.

Se presenta a continuación una serie de posibles medidas correctoras. Además

se implantará a la central un plan de vigilancia ambiental (de seguimiento y control)

que constará de tres partes: durante la fase de construcción, nada más acabar esta y

durante el funcionamiento definitivo y continuo de la central.

Antes del inicio de las obras, se delimitará el área de ocupación y se

señalizarán correctamente todos los accesos. Se controlará en particular que la

maquinaria pesada circula por las zonas autorizadas exclusivamente.

En cuanto a la tubería forzada, se limitará al máximo los movimientos de

tierra para la excavación. Mientras se realizan las obras, se recuperará la capa

superficial de tierra vegetal y se realizará su mantenimiento para utilizarla, una vez

finalizadas éstas, para cubrir la tubería y las zonas afectadas por las instalaciones que

sean necesarias para la realización del proyecto.

En cuanto a la emisión de polvo y partículas, ésta se minimizará controlando

la velocidad de la maquinaria. También, para evitar el levantamiento de polvo, se

realizarán riegos periódicos de los caminos, sobre todo en verano.

Se controlará el impacto sónico respetando la normativa vigente Ley 16/2002

de protección contra la contaminación acústica, y el RD-212/2002 que regula las

emisiones sonoras en el entorno creadas por la utilización de máquinas al aire libre.

Se evitarán en lo posible trabajos nocturnos y en las franjas horarias más sensibles


para la población. En cuanto a la fase de explotación, se controlará que los sistemas

anti vibratorios son suficientes para mantener los niveles dentro de los límites

legales.

Por otra parte, para minimizar tanto el impacto sobre las aguas como sobre la

vegetación y la fauna se llevarán a cabo las siguientes medidas: se evitará el vertido

de cualquier tipo de residuo en el río, controlando el almacenamiento y manipulación

de aceites, hidrocarburos… y en general se evitará toda actuación cerca de las aguas.

También durante la ejecución de las obras se realizarán riegos a la vegetación

cercana para disminuir el impacto negativo sobre ella, y una vez finalizadas las

obras, se restaurarán todas las zonas afectadas con las mismas especies autóctonas.

En cuanto a la fauna, se instalan rejillas adecuadas a la entrada de la tubería

forzada y en el canal de salida, para la fase de explotación.

Finalmente, en lo referente al impacto paisajístico, puesto que este proyecto

utiliza un embalse ya construido, no se cuentan los efectos negativos que produce

una obra de estas características. Como ya se ha dicho, este impacto se minimizará

procurando dejar el entorno afectado con una cubierta vegetal similar a la existente

antes de las obras, y reconstruyendo las vías de paso que puedan resultar afectadas

por las obras.

1.5 Anejos

Índice

1.5.1 Datos hidrológicos del embalse de El Grado 179

1.5.1.1 Aportaciones anuales en régimen natural 179

1.5.1.2 Datos del año hidrológico medio 84-85 180

1.5.1.2.1 Caudal ecológico medio 180

1.5.1.2.2 Altura del embalse 180

1.5.2 Información sobre el embalse 181

1.5.3 Características del generador 182

1.5.4 Bibliografía 184

1.5.1 Datos hidrológicos del embalse de El Grado

1.5.1.1 Aportaciones anuales en régimen natural

Aportaciones mensuales en régimen natural Hm³

UA1407MACAH40-85 CINCA EN EMBALSE DE EL GRADO SUP: 2130,67

Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Promedio 71-72 58.659 31.564 50.373 99.255 160.417 123.440 92.054 164.318 282.018 189.803 78.623 225.613 129.678 72-73 148.765 136.222 171.764 135.088 46.347 30.368 67.242 296.661 262.576 92.744 52.510 34.565 122.904 73-74 38.580 118.003 130.289 152.997 82.982 189.509 141.210 167.019 245.926 115.308 50.484 198.456 135.897 74-75 54.072 75.539 45.457 99.949 106.332 90.955 83.679 224.158 203.916 47.749 44.979 75.776 96.047 75-76 53.016 34.762 61.780 30.201 81.277 33.737 30.147 132.040 111.817 73.717 59.260 99.299 66.754 76-77 209.287 158.330 166.166 210.724 146.139 74.815 107.763 305.894 354.775 192.285 101.127 30.122 171.452 77-78 320.552 65.744 133.808 88.680 162.017 170.296 81.778 214.232 206.066 79.265 33.224 25.322 131.749 78-79 12.564 9.299 66.671 301.047 340.113 172.813 155.669 342.115 418.831 85.668 41.359 44.629 165.898 79-80 251.014 61.255 28.050 44.099 44.163 83.208 88.597 142.207 223.222 88.170 36.440 44.258 94.557 80-81 60.320 106.100 40.334 37.231 27.145 85.897 133.239 192.275 118.374 59.221 28.887 71.203 80.019 81-82 65.868 17.884 209.936 129.146 94.921 49.804 55.837 131.981 158.244 89.873 107.396 83.664 99.546 82-83 127.969 327.740 105.067 36.612 57.976 40.998 107.681 179.552 99.575 40.278 61.784 22.746 100.665 83-84 17.426 62.980 82.095 49.673 30.156 111.413 105.330 224.965 200.159 69.839 39.101 20.859 84.500 84-85 52.855 292.772 106.216 121.761 114.933 55.427 176.040 190.982 191.448 81.908 25.847 13.823 118.668 85-86 18.135 45.759 50.906 63.912 81.149 45.679 188.715 304.003 129.615 52.620 18.805 84.031 90.277

Anejos 180

1.5.1.2 Datos del año hidrológico medio 84-85

1.5.1.2.1 Caudal ecológico medio

Qeco (m3/s)

Octubre 1,631

Noviembre 9,036

Diciembre 3,278

Enero 3,758

Febrero 3,547

Marzo 1,711

Abril 5,433

Mayo 5,895

Junio 5,909

Julio 2,528

Agosto 0,798

Septiembre 0,427

1.5.1.2.2 Altura del embalse

H(m)

Octubre 438,02

Noviembre 436,91

Diciembre 442,63

Enero 440,69

Febrero 437,23

Marzo 448,53

Abril 441,25

Mayo 439,43

Junio 450

Julio 446,87

Agosto 434,12

Septiembre 431,94

Anejos 181

1.5.2 Información sobre el embalse

Río Cinca

Término municipal El Grado

Provincia Huesca

DATOS EMBALSE:

Superficie de la cuenca 2375,00 km2

Capacidad total 399,48 hm3

Capacidad útil 240,00 hm3

Aportación media anual 1350,00 hm3

Superficie inundada 1273,00 ha

Cota máximo embalse normal 450m

DATOS PRESA:

Altura sobre cauce 88,00 m

Altura sobre cimientos 130,00 m

Longitud de coronación 958,00 m

Tipología Gravedad de hormigón

Cota de coronación 453,00 m

Aliviadero 3 vanos. Comp. de 20 x 1054 m (3800 m3/s)

Desagüe de fondo 1 de 4 ctos. De 1,8 x 1,25m (340,00 m3/s)

Volumen de materiales 1.030.000,00 m3

Anejos 182

USOS:

Superficie regable ampliada 110.000,00 ha

Energía 22.600kW

Población abastecida 64.000 hab.

Año de terminación 1969

1.5.3 Características del generador

Anejos 183

Anejos 184

1.5.4 Bibliografía

[MATA75] Mataix, Claudio, “Turbomáquinas hidráulicas” ICAI, 1975.

[WHIT04] White, Frank M., “Mecánica de Fluidos”, McGraw Hill, 2004.

[ORTI02] Ortiz Berrocal, Luis, “Resistencia de materials”, McGraw Hill, 2002.

[LAYM93] Layman, “Layman’s Handbook on how to develop a Small Hydro Site”

Páginas web consultadas:

- Confederación Hidrográfica del Ebro: www.chebro.es

- Boletín Oficial del Estado: www.boe.es

- Plan de Energías Renovables en España 2005-2010 www.idae.es

- Red Eléctrica de España www.ree.es

2 Planos

DOCUMENTO Nº2, PLANOS

ÍNDICE GENERAL

páginas

2.1 Lista de planos 3-4

2.2 Planos 5

2.1 Lista de planos

Índice

Plano nº 1 - CH-CE-G-100 Plano de emplazamiento

Plano nº2 - CH-CE-G-101 Traza tubería forzada

Plano nº 3 - CH-CE-G-MEC100 Rodete

Plano nº 4 - CH-CE-G-MEC101 Álabe directriz

Plano nº 5 - CH-CE-G-MEC102 Cámara espiral (1/3)



Plano nº 8 - CH-CE-G-MEC103 Plano seccional de la turbina

Plano nº 9 - CH-CE-G-MEC104 Codo de aspiración

Plano nº 10 - CH-CE-G-MEC105 Generador trifásico

Plano nº 11 - CH-CE-G-MEC106 Plano de conjunto

2.2 Planos

3 Pliego de condiciones

DOCUMENTO Nº3, PLIEGO DE CONDICIONES

ÍNDICE GENERAL

páginas

3.1 Generales y Económicas 3- 32

3.2 Técnicas y Particulares 33-129

3.1 Generales y Económicas

Índice


3.1.1.1 Objeto 7

3.1.1.2 Campo de aplicación 7

3.1.1.3 Disposición general 7

3.1.1.3.1 Condiciones facultativas legales 8

3.1.1.3.2 Seguridad en el trabajo 8

3.1.1.3.3 Seguridad pública 9

3.1.1.3.4 Expediente de contratación 9

3.1.2 Disposiciones generales 11

3.1.2.1 Adjudicación de proyectos 11

3.1.2.2 Gastos del contrato 12

3.1.2.3 Traspasos y subcontratos 13

3.1.2.4 Fianza y retención de garantía 13

3.1.3 Organización 14

3.1.3.1 Representaciones 14

3.1.3.2 Reclutamiento del personal 15

3.1.3.3 Obligaciones de carácter social 15

3.1.3.4 Medidas de seguridad 16

3.1.3.5 Propiedad industrial y comercial 16

3.1.4 Pago a los trabajadores 17

3.1.4.1 Base de liquidación 17

3.1.4.2 Precios 17

3.1.4.3 Descomposición de los precios 18

3.1.4.4 Liquidación de trabajos no previstos 18

3.1.4.5 Aumento del volumen total de los trabajos 18

3.1.4.6 Disminución del volumen total de los trabajos 19

3.1.4.7 Revisión de precios en función de las variaciones de las

condiciones económicas 20

3.1.4.8 Establecimiento y liquidación de las certificaciones mensuales

Provisionales 21

3.1.4.9 Establecimiento y liquidación de las certificaciones definitivas 22

3.1.4.10 Disposiciones generales aplicables a todas las certificaciones 23

3.1.4.11 Trabajos defectuosos pero aceptables 23

3.1.4.12 Intereses de demora 23

3.1.5 Ejecución de trabajos y cumplimiento de los plazos 24

3.1.5.1 Plazo de ejecución. Programa de trabajo 24

3.1.5.2 Cese o aplazamiento de los trabajos 25

3.1.5.3 Quiebra o suspensión de pagos del Adjudicatario 26

3.1.5.4 Medidas coactivas 26

3.1.5.5 Penalidades y primas relacionadas con los trabajos de ejecución 27

3.1.5.6 Recepción provisional 28

3.1.5.7 Verificación 29

3.1.5.8 Recepción definitiva 29

3.1.6 Garantías 29

3.1.6.1 Garantías de buena ejecución 29

3.1.6.2 Plazo de garantía 30

3.1.6.3 Retención de garantía 30

3.1.7 Jurisdicción 31

3.1.7.1 Cláusula compromisario 31

Pliego de condiciones generales y económicas 7

3.1.1 Introducción

3.1.1.1 Objeto

El pliego de Condiciones Generales y Económicas determina los requisitos a

los que se tiene que ceñir la ejecución del proyecto cuyas características han sido

especificadas.

3.1.1.2 Campo de aplicación

Este pliego de condiciones determina la construcción, venta, recepción y

verificación de la minicentral hidroeléctrica que se situará en el embalse de El Grado.

Los pliegos de condiciones particulares podrán modificar las presentes

prescripciones.

3.1.1.3 Disposición general

El contratista estará obligado al cumplimiento de la Reglamentación del

Trabajo correspondiente, la contratación del Seguro Obligatorio, Subsidio Familiar

por Vejez, Seguro de Enfermedad y todas aquellas reglamentaciones sociales

actualmente vigentes o que se puedan dictar en el futuro. En particular tendrá que

cumplir lo dispuesto en la norma UNE 24042 siempre que no sea alterado por el

presente pliego de condiciones.

El encargado de realizar el proyecto deberá estar clasificado según Orden del

Ministerio de Hacienda de 28 de mayo de 1968 en el Grupo, Subgrupo y Categoría

correspondiente al proyecto y que se fijará en el Pliego de Condiciones Particulares.


3.1.1.3.1 Condiciones facultativas legales

Estas condiciones se regirán por lo especificado en:

Reglamentación General de Contratación según el Decreto 3410175 del 25 de

noviembre.

Articulo 1588 y siguientes del Código Civil en los casos que su aplicación

fuera necesaria al contrato.

Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo, aprobada por

Orden del 9/3/1971 del Ministerio del Trabajo. Si no se oponen a la Ordenanza

General anteriormente mencionada, las siguientes disposiciones:

Orden del 20 de mayo de 1952, aprobado el Reglamento de Higiene del

Trabajo en la construcción y obras públicas y Órdenes complementarias del 19 de

diciembre de 1953 y 23 de septiembre de 1966.

Orden del 2 de febrero de 1961 sobre prohibiciones de carga manual que

excedan los ochenta kilos.

Cuantos preceptos sobre higiene y seguridad en el trabajo contengan las

Ordenanzas Laborales, Reglamentos de Trabajo, Convenios colectivos y

Reglamentos del Régimen interior en vigor.

3.1.1.3.2 Seguridad en el trabajo

El contratista está obligado a cumplir las condiciones que se indican en la

Ordenanza General de Seguridad e higiene en el Trabajo y cuantas en esa materia

fueran de aplicación.


Así mismo, deberá suministrar todo lo necesario para el mantenimiento de la

maquinaria, herramientas, útiles de trabajo, materiales, en condiciones de seguridad

adecuadas.

3.1.1.3.3 Seguridad pública

El contratista deberá tomar todas las medidas necesarias para garantizar la

protección de personas, animales u objetos de todos los posibles peligros que el

trabajo del proyecto pudiese ocasionar. Deberá asumir las responsabilidades que se

derivasen de accidentes por el trabajo.

El contratista mantendrá una póliza de seguros que protegerá adecuadamente

a sus obreros y a si mismo frente a las responsabilidades civiles que se pudiesen

producir hacia el contratista o hacia terceras personas, por la realización de los

trabajos.

3.1.1.3.4 Expediente de contratación

Según lo especificado en la Ley 13/95 del 18 de mayo:

Se inicia de oficio por el órgano de contratación y debe incluir como mínimo:

- Justificación de necesidad del gasto.-

-Presupuesto o Proyecto aprobado técnicamente previo informe de Oficina de

supervisión (preceptivo si el presupuesto es mayor de 300.000 euros).

-Acta de replanteo en obras y certificado de disponibilidad de los terrenos.

-Pliego de cláusulas administrativas particulares cuando sea necesario y así lo

informen los Servicios Jurídicos.


-Retención de Crédito.

Procediéndose tras ello a la licitación, que se puede haces mediante tres tipos

de procedimiento:

Abierto: el empresario interesado podrá presentar oferta.

Restringido: sólo los seleccionados pueden, si antes han pedido poder participar.

Negociado: después de consultar y negociar con uno o más empresarios.

La adjudicación puede ser mediante subasta o concurso. La primera opción se

basa en escoger la oferta más barata y que sea inferior al presupuesto. La

adjudicación por concurso consiste en tomar la oferta más ventajosa en conjunto.

Los contratos catalogados como menores (obras hasta 30000 euros y

asistencias técnicas y suministros hasta 12000 euros) requieren:

Presupuesto, que se define como el importe en el que el servicio valora su

prestación. Para obras se añadirá a la ejecución material el 23% de contrata y el IVA.

Para las asistencias técnicas será el 19%, mientras que en el caso de suministros se

añade únicamente el IVA al importe de los bienes adquiridos.

Aprobación del gasto.

Factura.

En estos proyectos es conveniente reunir un número mínimo de ofertas, que

se puede establecer en tres. La documentación a incluir conjuntamente con la

propuesta económica es:

Acreditación jurídica y su representación en caso de ser necesario. Se

considera Acreditación jurídica a la escritura de constitución de la sociedad o al DNI

de las personas físicas.

Declaración de no incursión para contratar.


Acreditación del cumplimiento de normas medioambientales aplicables.

Resguardo de garantía provisional.

Acreditación de estar al corriente de obligaciones tributarias, entre ellas

figuran:

Impuesto de Actividades Económicas, IRPF, declaración del IVA e IGTE, así

como presentación de ingresos y pagos.

Ídem con la Seguridad Social.

Clasificación, para una obra de más de 100.000 euros, o acreditación de

solvencia económica, financiera y técnica.

Programa de trabajo.

Relación de obras similares que se hayan llevado a cabo.

Relación de personal y maquinaria que se adscribirá a la obra.

3.1.2 Disposiciones generales

3.1.2.1 Adjudicación de proyectos

Los proyectos se realizarán por el sistema de contrata adjudicada en

licitación, esto se podrá hacer de forma directa o bien a través de concurso

restringido entre las empresas invitadas al mismo, siguiendo las normas impuestas en

la documentación que formará parte de la invitación al concurso.

Las empresas devolverán en el plazo señalado en sus invitaciones los

documentos que constituirán la base del contrato con las indicaciones precisas. El

envío por parte de las empresas de los documentos firmados implicará la obligación


de mantener su propuesta en el plazo que especificaran las invitaciones que se les

fueron enviadas previamente.

Si expira el plazo antes mencionado sin que la Propiedad haya formalizado un

contrato, la empresa invitada queda exenta de cualquier compromiso relacionado con

el concurso, pues el plazo ha expirado.

La Propiedad siempre tendrá las opciones de:

Declarar desierto el concurso.

Elegir el ganador del mismo (denominado Adjudicatario en adelante) según el

método que estime conveniente.

Convocar un nuevo concurso que anule al primero. Podrá tener normas

diferentes e invitados que pueden diferir de los del primer concurso.

La resolución del concurso a un Adjudicatario presupondrá la adquisición

definitiva del proyecto por el mismo.

3.1.2.2 Gastos del contrato

El Adjudicatario deberá correr con los gastos fiscales que pudieran originarse

de la formalización del contrato, entre estos gastos pueden figurar derechos reales,

provinciales o municipales, así como impuestos estatales.

La parte del contrato que realice peticiones que den lugar a gastos adicionales

deberá correr con los mismos.


3.1.2.3 Traspasos y subcontratos

El Adjudicatario de un proyecto no tendrá la posibilidad de ceder o traspasar

las obligaciones contenidas en el contrato a una tercera parte. Tampoco tendrá la

posibilidad de utilizar durante la ejecución del proyecto a otra sociedad sin previo

consentimiento por escrito de la Propiedad.

En cualquier caso que pudiera darse el Adjudicatario será totalmente

responsable del contrato acordado ante la Propiedad, el personal y terceras personas.

3.1.2.4 Fianza y retención de garantía

En el contrato de Adjudicación se determinará el importe y la forma de

establecer la fianza inicial y las retenciones de garantía que serán desconectadas de

las certificaciones mensuales.

La fianza inicial y las retenciones de garantía acumuladas responderán al

cumplimiento de las obligaciones del Adjudicatario y quedarán en beneficio de la

propiedad en caso de producirse un abandono del trabajo o una rescisión del contrato

existente por causa del Adjudicatario.

Al finalizar el contrato se devolverán al Adjudicatario tanto la fianza como la

retención de garantía. Será necesario descontar a la suma anterior las penalizaciones

que pudiesen corresponder, así como cualquier saldo a favor de la Propiedad que

resultase en la liquidación final de las obras.

Los medios auxiliares, elementos y materiales del Adjudicatario no podrán

ser retirados de la zona de trabajo que ocupen sin la autorización expresa de la


propiedad, para que puedan responder al cumplimiento de sus obligaciones en caso

necesario.

3.1.3 Organización

3.1.3.1 Representaciones

La Propiedad comunicará al Adjudicatario su domicilio de cara a la

realización del contrato y su representante a continuación de la notificación del

contrato.

El Adjudicatario deberá nombrar un representante suyo a pie de obra y

comunicar por escrito su identidad a la Propiedad antes de comenzar el trabajo

contenido en el contrato. Deberá especificar también los poderes de este, que deberán

ser lo suficientemente adecuados como para pode recibir y resolver las

comunicaciones y órdenes que se pudieran dar por parte de la representación de la

Propiedad. El adjudicatario no podrá emplear la ausencia de su representante como

excusa para la no realización de lo que se le requiera.

La Propiedad deberá estar conforme con la designación del representante del

adjudicatario, así como el personal facultativo que llevará a cabo el proyecto

contratado. En caso de existir un motivo fundado, la Propiedad podrá exigir al

adjudicatario la renovación de sus representantes y de cualquier otro facultativo

responsable.


3.1.3.2 Reclutamiento del personal

El Adjudicatario deberá hacerse cargo de la selección y reclutamiento de la

totalidad de la mano de obra que sea necesaria para la realización de los trabajos

contenidos en el contrato de acuerdo con las condiciones establecidas en el mismo y

con la reglamentación laboral vigente en el momento en que esto se realice.

El Adjudicatario tendrá la responsabilidad de que esto se realice de forma

correcta y deberá tener el máximo cuidado en la selección del personal que vaya a

emplear.

La Propiedad se reservará el derecho a la expulsión del personal incapaz, que

desobedezca las normas de seguridad o cometa actos de insubordinación respecto a

sus jefes o a los representables de la Propiedad.

El Adjudicatario deberá hacer frente a los fraudes o robos cometidos por su

personal en el suministro o empleo de los materiales que se empleen.

El número de trabajadores de cada tipo que el Adjudicatario emplee deberá

ser adecuado a la cantidad de trabajo que haya que realizar en los plazos fijados.

3.1.3.3 Obligaciones de carácter social

El Adjudicatario se comprometerá a cumplir con todas las obligaciones

inherentes a su condición de patrono respecto a normativa de tipo laboral vigente en

la actualidad o que pudiese aparecer durante la ejecución del contrato.

También deberá abonar los gastos en que incurran las atenciones sociales que

apareciesen durante la ejecución del proyecto.


Por estos motivos, la Propiedad podrá exigir cuando considere oportuno al

adjudicatario que justifique que se encuentra conforme a la ley respecto a la

seguridad social de los trabajadores empleados por él en el proyecto.

3.1.3.4 Medidas de seguridad

El Adjudicatario es responsable pleno de la seguridad de los trabajos que

tenga que realizar. Correrán por su cuenta los gastos que pudiesen producirse para

poder aplicar las disposiciones legales vigentes sobre esta materia (o aquellas que

pudiesen aparecer durante la ejecución del proyecto), sí como las disposiciones

dictadas por la Inspección del Trabajo, así como cualquier otro organismo

competente en la materia. Lo mismo ocurrirá con las normas de seguridad propias

del tipo de proyecto para el que haya sido contratado.

Todos los gastos anteriormente referidos se considerarán incluidos en el

contrato, por lo que el Adjudicatario será quien se haga cargo de los mismos.

3.1.3.5 Propiedad industrial y comercial

El Adjudicatario se hará responsable ante la Propiedad al suscribir el contrato

contra cualquier clase de reivindicación referida a materiales, suministros,

procedimientos y medios empleados en las obras que procedan de titulares de

patente, así como licencias, planos, modelos, y marcas de fábrica o comercio.

Si fuese necesario, será el Adjudicatario quien deba obtener las licencias o

autorizaciones que sean necesarias, así como afrontar los gastos debidos a derechos e

indemnizaciones que correspondiesen.


3.1.4 Pago a los trabajadores

3.1.4.1 Base de liquidación

El trabajo contratado se pagará generalmente aplicando precios unitarios a las

unidades de obra que resulten de este. No se procederá así en caso de indicaciones

contrarias por parte del contrato de adjudicación. Se podrá liquidar en su totalidad o

en parte, mediante partidas alzadas.

Las medidas serán los datos recogidos de forma cualitativa o cuantitativa que

caracterizan los trabajos efectuados, acopios realizados o los suministros efectuados.

Constituyen comprobaciones del estado de los hechos y serán realizadas por el

adjudicatario, quien se las presentará a la Propiedad.

En caso de medidas en los trabajos, prestaciones y suministros que no son

susceptibles de comprobación posterior, el Adjudicatario estará obligado a solicitar la

presencia de la Propiedad para la toma contradictoria de medidas.

En caso de no realizarse esto, salvo pruebas contrarias que correrán por

cuenta del Adjudicatario, prevalecerán las decisiones de la Propiedad.

3.1.4.2 Precios

Todos los precios unitarios no incluirán el beneficio del Adjudicatario, ni los

gastos y cargas debidas a la ejecución de los trabajos que corresponden a cada uno de

ellos, comprendidos los que resultan de las obligaciones que le son impuestas al

Adjudicatario por el contrato y el presente Pliego de Condiciones Administrativas.

Los precios incluirán únicamente los debidos a la adquisición de los materiales.


3.1.4.3 Descomposición de los precios

La Propiedad recibirá del Adjudicatario, junto a la oferta del mismo, la

descomposición de los precios, detallando los que figuren explícitamente en la oferta.

Estas descomposiciones no forman un documento de tipo contractual, pero obligan al

Adjudicatario de cara a la aplicación de las disposiciones relativas a la preparación

de precios contradictorios.

3.1.4.4 Liquidación de trabajos no previstos

Si es necesario realizar trabajos no previstos inicialmente o modificar los

materiales indicados en el contrato, se procederá a la realización de nuevos precios

antes de la realización de estos trabajos. Para estos nuevos precios, se tendrá en

cuenta el contrato existente o se realizarán por semejanza a los de trabajos similares.

Estos precios se realizarán en las mismas condiciones económicas que los precios del

contrato.

En caso de que esto no se realizase de mutuo acuerdo, se liquidará al

Adjudicatario en base a los precios que fije la Propiedad hasta que se solucione la

discrepancia.

3.1.4.5 Aumento del volumen total de los trabajos

En caso de producirse un aumento de los trabajos realizados por el

Adjudicatario la liquidación de los mismos será realizada en las condiciones que

especifica el contrato, siempre que el aumento considerado no supere la cuarta parte

del valor inicial del contrato.


Si el aumento supera lo anteriormente considerado, el Adjudicatario y la

Propiedad examinarán de común acuerdo los aumentos o disminuciones que

convenga en los precios necesarios. La parte interesada en la revisión estará obligada

a facilitar cuantas justificaciones sean necesarias a la otra en un plazo no superior a

un mes, contando este a partir de que se comprobase la existencia del aumento.

Si expira este plazo de un mes sin que se presentase ninguna justificación por

una u otra parte, la liquidación de los trabajos se realizaría en las condiciones

iniciales contenidas en el contrato.

3.1.4.6 Disminución del volumen total de los trabajos

En caso de producirse una disminución del volumen total de los trabajos que

exceda la cuarta parte del valor del contrato (en precios de origen), el Adjudicatario

podrá presentar una petición de indemnización a la Propiedad basada en el perjuicio

que le ocasionan las previsiones del proyecto.

Dicha petición debe dirigirse a la Propiedad en un plazo no superior a un mes

desde la comprobación de la disminución del volumen total de los trabajos. En caso

de no producirse la petición en el plazo anteriormente citado, la petición no será

aceptada por la Propiedad.


3.1.4.7 Revisión de precios en función de las variaciones de

las condiciones económicas

Las modificaciones que se hubieran acordado en los precios o en las fórmulas

de revisión y que cumplan las condiciones anteriores se podrán aplicar a partir de las

certificaciones que hayan provocado la petición.

En caso de que la duración de los trabajos superase el plazo de ejecución

contemplado en el contrato, se presentarán nuevos precios a la Propiedad. Esto se

realizará tomando un tiempo para calcular los nuevos precios igual a los retrasos

reconocidos y aceptados por la Propiedad en caso de que estos retrasos no sean

imputables al Adjudicatario.

Los precios también podrán ser revisados en caso de variación de las

condiciones económicas durante la ejecución del contrato en el caso de que el

contrato de adjudicación no especifique lo contrario.

El contrato de adjudicación definirá los índices que se emplearán en las

fórmulas de revisión utilizadas y las normas complementarias de aplicación de las

mismas.

Si los precios del valor del conjunto de trabajos sufren un aumento o una

disminución de más de un cincuenta por ciento con relación a sus precios en origen,

una de las dos partes podrá solicitar nuevos precios y nuevas fórmulas de revisión en

caso de que el importe a precios de origen de los trabajos que quedan por realizar sea

como mínimo igual al cinco por ciento de la totalidad del importe del contrato.


Cualquier petición de aplicación de esta disposición se deberá realizar por la

parte interesada a través de carta certificada y se considerará a partir del día en que

esta sea recibida por la otra parte.

3.1.4.8 Establecimiento y liquidación de las certificaciones

mensuales provisionales

A menos que el contrato de adjudicación especifique lo contrario, los pagos

se realizarán a partir de certificaciones mensuales de obra ejecutadas.

El Adjudicatario será el encargado de redactar y remitir a la Propiedad una

certificación provisional de los trabajos realizados en el mes anterior al final de cada

mes, para que esta pueda servir de base una vez aprobada. Esta certificación

provisional estará de acuerdo con las mediciones realizadas y aprobadas tanto por el

Adjudicatario como por la Propiedad, deduciendo la certificación provisional

correspondiente al mes anterior.

La cláusula de revisión de precio estipulada en el contrato se tendrá en

cuenta, y se aplicarán los precios del contrato o los aprobados por la Propiedad según

la cláusula de revisión.

Si el precio aún no hubiera sido aprobado por la propiedad, se aplicará el

precio que anteriormente estuviese en vigor. Los precios que hayan sido revisados se

aplicarán a los trabajos ejecutados a partir de la entrada en vigor de los nuevos

precios.

El abono correspondiente a una certificación provisional se efectuará siempre

pendiente de la certificación definitiva, que se producirá durante los dos meses que


sigan al envío de la certificación provisional a la Propiedad. Habrá una reducción del

importe que se establece como garantía y se considerarán los abonos y deducciones

que se pudiesen deducir de las cláusulas del contrato de adjudicación.

Si la Propiedad acepta las certificaciones, se obliga al Adjudicatario en lo

referido a la naturaleza y cantidad del trabajo ejecutado cuya medición se haya

podido comprobar, así como a los precios que se hayan aplicado a reserva de las

revisiones contractuales que hayan podido resultar de la aplicación de índices

oficiales publicados con retraso.

3.1.4.9 Establecimiento y liquidación de las certificaciones

definitivas

La Propiedad tendrá el derecho de hacerse cargo de ciertas partes del trabajo

enteramente acabadas antes de su conclusión. En caso de producirse esto, se

procederá antes a una recepción provisional, por lo que se realizará una certificación

parcial definitiva.

El abono de la suma que se deba al Adjudicatario se efectuará al término de

los dos meses siguientes a aquel en que se haya producido el acuerdo entre las partes

acerca del importe de certificación, deduciéndose la retención de garantía y aquellas

otras que resulten de la aplicación del contrato de adjudicación.

A esta suma se le deducirán los pagos parciales ya realizados y se abonará

sólo tras el establecimiento y la aceptación de la certificación definitiva por ambas

partes.


3.1.4.10 Disposiciones generales aplicables a todas las

certificaciones

Tanto en las certificaciones definitivas como en las provisionales mensuales

deberán aparecer de forma separada la cuantía acumulada desde el origen tanto de los

trabajos liquidados por la administración como el importe global de los trabajos.

Deberán también resaltar tanto los precios en origen como la incidencia de

revisión en los precios.

En todos los casos se efectuará según estime la Propiedad, ya sea por cheque,

transferencia bancaria, o el método de pago que estime conveniente.

3.1.4.11 Trabajos defectuosos pero aceptables

En caso de que el Adjudicatario realizase una unidad de trabajo que no

cumpliese las condiciones estipuladas en los pliegos aplicables al citado trabajo a

juicio de la Propiedad, el Adjudicatario deberá conformarse con la rebaja económica

que estime la Propiedad sin posibilidad de ningún tipo de reclamación.

El Adjudicatario tendrá derecho a rehacer la unidad de trabajo defectuosa a su

costa respetando las condiciones existentes dentro del plazo contractual establecido.

3.1.4.12 Intereses de demora

En caso de no producirse el pago en la forma que estima conveniente la

Propiedad dentro de un plazo que exceda en un mes lo especificado en artículos


anteriores, se abonaría al Adjudicatario la cuantía correspondiente al interés de

demora, en caso de que hubiera petición escrita por parte del mismo.

Estos intereses se devengarán en el período comprendido entre la recepción

de la petición escrita anteriormente mencionada y la fecha de pago definitiva. El tipo

de interés que se aplicará será superior en un dos por ciento a los aplicables en el

curso del período por parte del Banco de España con motivo de descuento comercial.

3.1.5 Ejecución de trabajos y cumplimiento de los

plazos

3.1.5.1 Plazo de ejecución. Programa de trabajo

Se tomará que los plazos contemplados en el contrato comienzan al día

siguiente de la firma del acta o del hecho que sirve de punto de partida a dicho acto.

Un plazo fijado en días terminará al final del último día de la duración

prevista, no se harán distinciones entre días laborables y festivos.

Para un plazo fijado en meses, el tiempo se contará de fecha en fecha. En caso

de no existir la fecha que corresponda en el mes que termina el plazo, se tomará que

este finaliza en el último día del citado mes.

El Adjudicatario está obligado a ejecutar los trabajos en los plazos fijados en

el Contrato de Adjudicación.

El Adjudicatario deberá presentar a la Propiedad un programa detallado de la

ejecución de los trabajos contemplados en el proyecto en un plazo inferior al mes.


Una vez comenzado el contrato, se revisará al menos mensualmente la

progresión real de los trabajos contratados y los programas parciales a realizar en el

periodo siguiente por parte de los representantes tanto de la Propiedad como del

Adjudicatario.

Estas revisiones del programa no reducen la responsabilidad del

Adjudicatario respecto de los planes estipulados en el contrato.

3.1.5.2 Cese o aplazamiento de los trabajos

En caso de que la Propiedad pida el cese absoluto de los trabajos, se

considerará el contrato como totalmente rescindido. En caso de que lo solicitado sea

el aplazamiento por más de un año, tanto antes como después del comienzo de los

trabajos, el Adjudicatario tendrá derecho a la rescisión del contrato, siempre que esto

sea solicitado por escrito. Esto será sin perjuicio de las indemnizaciones que le

pudiesen corresponder en cualquier caso si hubiese derecho a ello.

El plazo máximo para que el Adjudicatario presente la solicitud de rescisión

del contrato será de cuatro meses a partir de la fecha de notificación del aplazamiento

o cese de los trabajos del contrato.

Si el aplazamiento de los trabajos solicitados por la Propiedad es inferior a un

año, el Adjudicatario no tendrá derecho a la rescisión, pero sí a una indemnización en

caso de producirse prejuicios que puedan ser debidamente comprobados. En el caso

de que hubieran comenzado los trabajos, el Adjudicatario puede requerir se proceda a

la recepción definitiva una vez cumplido el plazo de garantía.


3.1.5.3 Quiebra o suspensión de pagos del Adjudicatario

Esta posibilidad implica la rescisión automática del contrato, para esto bastará

que la Propiedad lo notifique en forma fehaciente en el plazo de dos meses a partir de

que se produzca la publicación legal de la declaración de quiebra o de la suspensión

de pagos por parte del Adjudicatario.

En todo momento las medidas de conservación o de seguridad cuya urgencia

sea evidente, serán tomadas por la Propiedad con cargo al Adjudicatario.

3.1.5.4 Medidas coactivas

En caso de que el Adjudicatario no dé cumplimiento a las obligaciones,

disposiciones del contrato o a las órdenes de servicio que sean dadas por la

Propiedad, ésta le podrá obligar a cumplirlas en un plazo oportuno.

Pasado este plazo, si el Adjudicatario no ha ejecutado las disposiciones

solicitadas por la Propiedad, esta podrá ordenar a título provisional, el

establecimiento de un régimen de intervención general o parcial por cuenta del

Adjudicatario.

Se procederá a continuación, y en presencia del Adjudicatario, a la

comprobación de los trabajos ejecutados por este, de los materiales almacenados, así

como el inventario descriptivo del material.

La Propiedad tendrá el derecho a convocar un nuevo concurso, rescindir el

contrato existente o finalizar la intervención si así lo considerase oportuno. En caso

de comprobarse la capacidad del Adjudicatario para hacerse cargo de los trabajos

adecuadamente, esto pondrá fin a la intervención.


3.1.5.5 Penalidades y primas relacionadas con los trabajos

de ejecución

El incumplimiento tanto del plazo global o de los parciales que estuviesen

contenidos en el contrato por parte del Adjudicatario podrán dar lugar a la aplicación

de una penalización que dependerá del retraso comprobado existente y que se basará

en un porcentaje del importe de los trabajos que correspondan. Esta penalización

tendrá en cuenta las certificaciones parciales o definitivas de las obras que sea

correspondiente estimar.

El Adjudicatario carecerá de responsabilidad por incumplimiento de los

plazos contenidos en el contrato, solamente por causas de fuerza mayor o caso

fortuito. Se entienden estos casos como hechos o actos de carácter extraordinario

ajeno al Adjudicatario que no se hayan podido prever o no hayan podido ser

evitados. No se considerarán incluidos en estas excepciones los retrasos originados

por sus subcontratistas o proveedores.

Para que los plazos establecidos sufran una suspensión o prorroga debido a

los casos anteriormente mencionados, el Adjudicatario notificará por escrito a la

Propiedad en un plazo máximo de 15 días respecto al momento en que se produjeran

10 hechos de fuerza mayor o caso fortuito.

La prórroga que se aplique a los plazos no será superior a la duración del

hecho que la ha justificado. La penalización como porcentaje vendrá dada por:


En la fórmula anterior tanto P como R están expresados en las mismas

unidades temporales, siendo P el plazo, incluyendo en él los retrasos no imputables al

Adjudicatario. El porcentaje de penalización no podrá superar el diez por ciento.

Las penalizaciones serán aplicadas bajo la simple confrontación de la fecha

del término del plazo contractual y de la fecha de recepción provisional. Se

descontarán a partir del primer pago que se efectúa tras la determinación.

No se concederán primas al Adjudicatario por parte de la Propiedad por el

cumplimiento de los plazos de ejecución contenidos en el contrato o por un adelanto

sobre estos mismos plazos. Tales primas podrán ser instituidas en el contrato o

durante el curso de los trabajos si estuviese justificado por las circunstancias que se

dieran.

3.1.5.6 Recepción provisional

Cuando el Adjudicatario haya finalizado el contrato para el que ha sido

contratado, procederá a avisar a la Propiedad, que procederá a la recepción

provisional del proyecto, habiendo convocado previamente al Adjudicatario por

escrito.

En caso de ausencia del Adjudicatario en la convocatoria anteriormente

mencionada, se hará mención a este aspecto en el Acta de Recepción. Se podrá

proceder de la misma forma en la recepción provisional parcial de los trabajos

cuando estén terminados si lo solicita e1 Adjudicatario. La Propiedad no procederá a

esta recepción parcial más que cuando lo juzgue conveniente.


3.1.5.7 Verificación

En este apartado se exponen una serie de criterios de control que se deben

cumplir. Estos criterios son:

Verificaciones geométricas: sirven para evitar que los errores geométricos,

superen los valores admisibles, garantizando en la instalación un grado de precisión

suficiente. Los valores definidos para cada elemento se indican figurando el número

de serie del mismo, demás datos identificativos y firma del responsable del control

del elemento.

Pruebas prácticas: buscan asegurar el funcionamiento y un comportamiento

adecuado por parte de las máquinas mediante su funcionamiento durante un cierto

tiempo con piezas de chatarra lo suficientemente representativas, para obtener

resultados concluyentes.

3.1.5.8 Recepción definitiva

Una vez concluido el plazo de garantía se realizará la recepción definitiva del

conjunto de trabajos recibidos provisionalmente de la misma forma que la precisada

en apartados anteriores.

3.1.6 Garantías

3.1.6.1 Garantías de buena ejecución

El Adjudicatario garantizará a la Propiedad la buena ejecución de las obras

según lo definido en el proyecto y el resto de documentos contractuales,


comprometiéndose a reponer los materiales defectuosos, así como a reponer a su

cargo todos los trabajos que por derecho de material, mano de obra, proyecto o mala

concepción de los trabajos, se valoren como defectuosos durante el período de

garantía, o que no superen los requisitos en las pruebas a las que sean sometidos.

3.1.6.2 Plazo de garantía

Este será fijado en el contrato de adjudicación y no podrá superar la duración

de un año a partir de la fecha de recepción provisional. Durante este plazo, el

Adjudicatario es el responsable de la conservación del trabajo sin prejuicio de las

acciones de garantía que pudieran resultar del contrato o de la aplicación del derecho

común en provecho de la Propiedad. Esto se realizará a su costa.

Los deterioros que no tengan su origen en la mala calidad de los materiales,

en la mala ejecución de los trabajos, o en falta alguna por parte del Adjudicatario,

serán reparados por este a petición escrita y a cargo de la Propiedad.

Una vez realizada la recepción definitiva el Adjudicatario quedará sometido a

las obligaciones del derecho común.

3.1.6.3 Retención de garantía

Para asegurar la garantía del Adjudicatario, se efectuará sobre cada pago una

retención como garantía que podrá alcanzar un valor máximo del cinco por ciento

importe de la certificación.

En caso de considerarse que la retención del cinco por ciento excede la

proporción necesaria para la garantía del contrato, el contrato de adjudicación podrá


señalar la aplicación de un porcentaje de retención menor, o bien podrá señalar un

máximo de garantía a partir del cual y en caso de que no disminuya, no se efectuarán

más retenciones en concepto de garantía.

En caso de aceptarlo la Propiedad, la retención de garantía podrá ser

reemplazada por un aval proporcionado por un banco que sea aceptado por la

Propiedad. En este caso el Adjudicatario y la Propiedad determinarán de común

acuerdo las condiciones y modalidades que pudiesen derivarse de esta sustitución.

Si durante el transcurso del plazo, el Adjudicatario no atendiese sus

obligaciones de reponer o rehacer los trabajos contenidos en el contrato según lo

descrito en los apartados referidos a la garantía de buena ejecución y al plazo de

garantía, produciéndose un claro perjuicio para la Propiedad, ésta podrá arremeter

definitivamente o ejecutar la garantía, sin que esto elimine o reduzca la

responsabilidad del Adjudicatario y de las acciones legales que pudiesen producirse

contra él.

3.1.7 Jurisdicción

3.1.7.1 Cláusula compromisario

La resolución de todas las divergencias, controversias o discrepancias a que

pudieran derivarse de la interpretación y la ejecución del contrato, serán sometidas a

juicio arbitral de derecho privado de común acuerdo entre la Propiedad y el

Adjudicatario del contrato.

Los árbitros resolverán sobre los puntos concretos que se sometan a su

decisión en la correspondiente escritura notarial de formalización del compromiso, y


dentro del plazo que en la misma se señale. La escritura de formalización del

compromiso se otorgará ante un notario.

Los honorarios de los árbitros serán sufragados a partes iguales entre el

Adjudicatario y la Propiedad.

Contra el laudo emitido por los árbitros, con arreglo a su leal saber y

entender, únicamente cabrá recurso de nulidad ante la Sala del Tribunal Supremo.

3.2 Técnicas y Particulares

Índice

3.2.1 Objeto 40

3.2.2 Partes implicadas 40

3.2.3 Especificaciones técnicas generales de recepción 41

3.2.3.1 Disposiciones generales 41

3.2.3.1.1 Introducción 41

3.2.3.1.2 Compras 42

3.2.3.1.2.1 Generalidades 42

3.2.3.1.2.2 Evaluación de subcontratistas 42

3.2.3.1.2.3 Datos necesarios en las compras 44

3.2.3.1.2.4 Identificación y especificaciones del producto 44

3.2.3.1.2.5 Verificación en origen de los productos

comprados 44

3.2.3.1.3 Inspección y ensayos 45


3.2.3.1.3.2 Inspección y ensayos en la recepción 45

3.2.3.1.3.3 Registros de inspección y ensayo 46

3.2.3.1.3.4 Control de los equipos de inspección, medida y

ensayo 46

3.2.3.1.3.4.1 Generalidades 46

3.2.3.1.3.4.2 Procedimientos de control 46

3.2.3.1.3.5 Estado de inspección y ensayos 48

3.2.3.1.4 Control de productos no conformes 49


3.2.3.1.4.2 Examen y tratamiento de los productos no

conformes 49

3.2.3.2 Especificaciones de calidad 50

3.2.3.2.1 Fabricación del acero 52

3.2.3.2.1.1 Refinado del hierro 52

3.2.3.2.1.2 Producción del acero 54

3.2.3.2.1.2.1 Proceso de crisol abierto 54

3.2.3.2.1.2.2 Proceso básico de oxígeno 55

3.2.3.2.1.2.3 Horno de arco eléctrico 55

3.2.3.2.1.3 Procesos de acabado 56

3.2.3.2.1.4 Clasificación de los aceros 57

3.2.3.3 Tratamientos térmicos 58

3.2.3.3.1 Tratamiento térmico de calidad 58

3.2.3.3.2 Tratamiento térmico de reducción de tensiones 58

3.2.3.3.3 Registro de los tratamientos térmicos 58

3.2.3.4 Pinturas 58

3.2.3.4.1 Pinturas al agua 60

3.2.3.4.1.1 Pinturas al temple 60

3.2.3.4.1.2 Pinturas al cemento 60

3.2.3.4.1.3 Pinturas a la cal 60

3.2.3.4.1.4 Pinturas al silicato 61

3.2.3.4.1.5 Pintura plástica 61

3.2.3.4.2 Pinturas al óleo 62

3.2.3.4.2.1 Pinturas al aceite 62

3.2.3.4.2.2 Esmalte graso 62

3.2.3.4.2.3 Esmalte sintético 63

3.2.3.4.3 Pinturas de resinas 63

3.2.3.4.3.1 Pinturas al clorocaucho 63

3.2.3.4.3.2 Resina epoxi 64

3.2.3.4.3.3 Pintura de poliuretano 64

3.2.3.4.4 Pintura ignífuga e intumescente 65

3.2.3.4.5 Pintura nitrocelulósica 65

3.2.3.4.6 Pintura bituminosa 65

3.2.3.4.7 Siliconas 66

3.2.3.4.8 Pintura de aluminio 66

3.2.3.4.9 Martelé 66

3.2.3.4.10 Pinturas elegidas para la central de El Grado 67

3.2.3.5 Eliminación de defectos 68

3.2.3.5.1 Consideraciones generales 68

3.2.3.5.2 Defectos detectados en la fundición 69

3.2.3.5.3 Defectos detectados en los talleres del constructor 70

3.2.3.5.4 Defectos detectados en las instalaciones del cliente 71

3.2.3.6 Garantía 71

3.2.4 Verificaciones a efectuar 73

3.2.4.1 Verificación de la composición química de la colada 73

3.2.4.2 Verificación de las características mecánicas 74

3.2.4.2.1 Características a controlar en los ensayos 74

3.2.4.2.2 Extracción de las probetas 74

3.2.4.2.3 Cantidad, posición y dimensiones de los apéndices 75

3.2.4.2.4 Instrumentación 75

3.2.4.3 Exámenes no destructivos 76

3.2.4.3.1 Control de aspecto de las piezas 76

3.2.4.3.2 Control de sanidad 78

3.2.4.3.3 Control de la estanqueidad bajo presión 79

3.2.4.4 Controles dimensionales 79

3.2.4.4.1 En la fase de entrega por el suministrador 79

3.2.4.4.2 En la fase de entrega por el constructor 80

3.2.4.5 Especificación técnica de control por líquidos penetrantes 80

3.2.4.5.1 Objeto y campo de aplicación 80

3.2.4.5.2 Preparación de las superficies 81

3.2.4.5.3 Condiciones realización del ensayo 82

3.2.4.5.3.1 Temperatura 82

3.2.4.5.3.2 Iluminación 83

3.2.4.5.3.3 Materiales de trabajo 83

3.2.4.5.4 Procedimiento 83

3.2.4.5.5 Interpretación de los resultados obtenidos 86

3.2.4.5.6 Criterios de aceptación 87

3.2.4.5.7 Informe del control 88

3.2.4.6 Especificación técnica de control mediante partículas

magnéticas 89


3.2.4.6.2 Preparación de las superficies 89

3.2.4.6.3 Creación del campo magnético 90

3.2.4.6.3.1 Procedimiento de magnetización 90

3.2.4.6.3.2 Intensidad de campo magnético 91

3.2.4.6.4 Producción de la imagen magnética 92

3.2.4.6.5 Modo de operar 93

3.2.4.6.6 Interpretación de los resultados 94



3.2.4.7 Especificación técnica de control por ultrasonidos 98


3.2.4.7.2 Observaciones preliminares 98

3.2.4.7.3 Condiciones de operación 99

3.2.4.7.4 Modo de operación 102



3.2.4.8 Especificación técnica de control por radiografía 111


3.2.4.8.2 Preparación de la superficie 112

3.2.4.8.3 Fuentes de radiación 112

3.2.4.8.4 Películas radiográficas 112

3.2.4.8.5 Identificación de las radiografías 114

3.2.4.8.6 Distancia foco-película 114

3.2.4.8.7 Calidad de las radiografías 115

3.2.4.8.8 Interpretación de las películas 118


3.2.5 Tratamientos de protección contra la corrosión 119

3.2.5.1 Procedimiento 119

3.2.5.2 Normas, aparatos y pinturas a utilizar 121

3.2.5.2.1 Superficies en contacto con agua 121

3.2.5.2.2 Superficies en contacto con aceite 122

3.2.5.2.3 Superficies en contacto con el ambiente 123

3.2.5.2.4 Superficies mecanizadas 124

3.2.5.2.5 Superficies en contacto con hormigón E 124

3.2.6 Controles a realizar en cada pieza 124

3.2.6.1 Controles en la cámara espiral 124

3.2.6.2Controles en el rodete 126

3.2.6.3 Controles en el eje 128

Pliego de condiciones técnicas y particulares 40

3.2.1. Objeto

Este documento tiene como objetivo definir inequívocamente las condiciones

técnicas y particulares en la adquisición de cualquier pieza fabricada en acero que

forme parte de la maquinaria hidráulica y las condiciones que ha de reunir para estar

dentro de los requerimientos exigibles en el presente proyecto.

Para conseguir esto, se deben definir los métodos de control, los

procedimientos, la interpretación de resultados, los criterios de aceptación y los

documentos, informes y registros necesarios para los controles de recepción o los

realizados durante la fabricación en los talleres del suministrador o del constructor.

3.2.2. Partes implicadas

Se empleará la siguiente terminología para referirse a las diferentes partes

implicadas en el desarrollo del presente proyecto:

Suministrador es el que se ocupa de la fabricación y entrega de las piezas

conformadas por moldeo, mecanizado, o cualquier otro método de fabricación. Estas

piezas son las subcontratadas por el constructor como elementos a partir de los que

desarrollará sus propios productos.

Constructor es el poseedor del contrato (o el representante del mismo). Es el

encargado del diseño, fabricación e instalación de la maquinaria y equipamiento

hidráulico.

Cliente es el comprador de la máquina hidráulica y el resto del equipamiento

para ser puesto en servicio en sus instalaciones (o el representante del mismo).


En cuanto a los medios de control, su puesta en ejecución, o los resultados

obtenidos, la opinión dada por el constructor será preponderante.

3.2.3. Especificaciones técnicas generales de

recepción

3.2.3.1. Disposiciones generales

3.2.3.1.1. Introducción

Las actividades relacionadas con la compra y recepción del producto seguirán

las condiciones que establece la norma ISO 9001 con la condición de que exista

alguna certificación realizada por un organismo acreditado por ENAC (Entidad

Nacional de Acreditación). En caso de no existir esta certificación, el cumplimiento

de las condiciones establecidas por la norma en cuanto a las actividades señaladas no

será obligatorio, aunque sí recomendable. Por esta razón, se incluirán como parte

integrante del Pliego de Condiciones un extracto de los puntos más interesantes de la

norma en lo relativo a compras y recepción de productos, al ser la aplicación de estos

muy aconsejable.

Téngase en cuenta que el cumplimiento de los puntos establecidos en el

Pliego de Condiciones no garantiza la conformidad del producto adquirido con los

requisitos definidos en la norma ISO 9001, a menos que el producto (ya sea una

empresa, un proceso, un producto o un determinado servicio del suministrador) esté

certificado por una entidad de certificación acreditada.


3.2.3.1.2. Compras

3.2.3.1.2.1. Generalidades

Se establecerán y se conservarán procedimientos documentados para asegurar

que los materiales comprados satisfacen los requerimientos especificados.

3.2.3.1.2.2. Evaluación de subcontratistas

Por un lado, se procederá a la evaluación y selección de los posibles

subcontratistas teniendo en cuenta su sistema de calidad y los requisitos aplicables a

cada uno de ellos.

Se deberán definir los tipos de subcontratistas y los controles a efectuar sobre

los mismos, asimismo, se establecerán y mantendrán registros de los subcontratistas

que resulten aceptables.

Para aquellas compras de tipo repetitivo, puede ser útil elaborar una lista de

proveedores y subcontratistas aprobados, el departamento de compras se ceñirá a ella

a la hora de realizar las compras anteriormente mencionadas. Deberá estar

claramente definida la responsabilidad interna para la aprobación de esta lista, así

como los criterios a seguir para la incorporación de un proveedor a la lista y para su

mantenimiento o exclusión de la misma, esto es, la evaluación y el seguimiento del

mismo.

El suministrador deberá demostrar de forma fehaciente su aptitud para el

desempeño de todas las actividades concretadas en las especificaciones de calidad

que adjunte a la oferta que realice al constructor. Debe tener la capacidad técnica y

de aseguramiento de la calidad de los suministros adecuados.


La capacidad técnica deberá mostrarse con aprobación de prototipos o

primeras piezas, mientras que la capacidad de aseguramiento de la calidad vendrá

dada por auditorias de calidad, certificaciones externas ostentadas por éste,

experiencia histórica u otras formas que se consideren adecuadas.

En las especificaciones de calidad podrán incluirse el diseño de los productos,

su fabricación, instalación, el servicio posventa que se preste, así como la inspección

y el ensayo de los mismos antes de que ser suministrados.

En general, el suministrador deberá poseer las instalaciones técnicas

necesarias y otras capacidades que serán detalladas en las especificaciones de

calidad. Entre estas figuran habitualmente por ser comunes en la fundición de piezas

de acero para máquinas hidráulicas, las siguientes:

-Conocimiento adecuado de la metalurgia de su acero.

-Conocimiento adecuado de los procesos de conformado que se realizarán en

sus instalaciones, entre ellas figuran el moldeo, forjado, mecanizado, y las que se

consideren necesarias para la fabricación de piezas pertenecientes a maquinaria

hidráulica.

-Conocimiento adecuado de los tratamientos térmicos que pudieran ser

necesarios y de los electrodos que pudieran necesitarse.

-Soldadores de cualificación suficiente para el trabajo a realizar

-Medios y personal adecuados para la realización de ensayos no destructivos

a las piezas que se vayan a suministrar.


3.2.3.1.2.3. Datos necesarios en las compras

Para conseguir garantizar en todo momento la correcta identificación de los

productos comprados será necesario contar por lo menos con:

-Identificación, incluyendo tipo, clase, grado y aquello que se considere

necesario.

-Especificación, plano, etc.… indicando la revisión a la que pertenezca.

-Sistema de calidad empleado, como ISO 9001, ISO 9002, ISO 9003, etc...

en el caso de que esto sea necesario.

3.2.3.1.2.4. Identificación y especificaciones del producto

Si procede, se establecerá y mantendrá un procedimiento que permita

identificar el producto a partir de las especificaciones que deba cumplir, durante la

totalidad de las etapas de la fabricación de este y su entrega. Las características

mínimas de los productos serán establecidas por la empresa en función de sus

criterios y las exigencias indicadas en las especificaciones de calidad.

3.2.3.1.2.5. Verificación en origen de los productos comprados

La verificación en origen de los productos comprados podrá ser realizada de

dos maneras diferentes:

Puede ser llevada a cabo por el proveedor, esto es, el suministrador cuando

provee al constructor y este último cuando provee al cliente.

Puede ser llevada a cabo por el cliente, o sea, aquel que realiza la compra. En

los casos antes mencionados, implicará que la inspección será llevada cabo por el

constructor o el cliente.


3.2.3.1.3. Inspección y ensayos

3.2.3.1.3.1. Generalidades

Se establecerán y mantendrán procedimientos documentados para las

inspecciones y ensayos que se requieran para comprobar que los productos cumplen

las especificaciones de calidad referidas a ellos.

3.2.3.1.3.2. Inspección y ensayos en la recepción

En la recepción de suministros habrán de seguirse una serie de indicaciones

genéricas, entre las que figuran el no emplear productos que no se hayan sometido a

las inspecciones y ensayos previstos en las especificaciones de calidad para los

mismos.

Para determinar la cantidad y tipo de inspección y ensayo debe tenerse en

cuenta el control ejercido en origen y la evidencia que exista de ello.

Si por necesidades de fabricación es imprescindible el empleo de materiales

sin inspeccionar, debe identificarse por si es necesario repescarlo.

Los ensayos de recepción en la Fundición están definidos por la

"Especificación de Calidad". Entre lo que se puede incluir figura la verificación de la

composición química, de las características mecánicas, así como los ensayos no

destructivos que fuesen necesarios. Estos ensayos serán efectuados por el

suministrador en presencia del constructor o cliente (o ambos) si así ha sido

requerido previamente en el pedido realizado. En el caso de que el suministrador

deba cumplir el requisito anterior, deberá avisar por escrito al constructor con un

plazo mínimo de una semana antes de la fecha en que los ensayos vayan a ser


realizados. El constructor deberá confirmar al suministrador la fecha de su llegada y

la de su cliente (o la de ambos si así fuera) a los talleres del suministrador.

3.2.3.1.3.3. Registros de inspección y ensayo

Se deben definir y conservar los registros que prueben que los productos han

sido inspeccionados y ensayados. En estos deberá figurar obligatoriamente el hecho

de que los productos hayan superado o no los criterios de aceptación que se hubiesen

establecido.

3.2.3.1.3.4. Control de los equipos de inspección, medida y ensayo

3.2.3.1.3.4.1. Generalidades

Se deberán establecer y mantener procedimientos documentados para

controlar, calibrar y mantener los equipos de inspección, medición y ensayo que se

empleen para demostrar la conformidad del producto según las especificaciones que

deba cumplir el mismo. La incertidumbre de estos equipos debe ser conocida y

adecuada con las necesidades de medida que deba realizar.

3.2.3.1.3.4.2. Procedimientos de control

Para controlar las especificaciones de los productos se procederá en primer

lugar a determinar las medidas a tomar y la incertidumbre requerida en las mismas.

Se identificarán y calibrarán los equipos periódicamente o al menos antes de su uso,

utilizando patrones que sigan los estándares internacionales.


Los diversos equipos de inspección, medida y ensayo deberán ser calibrados

según un procedimiento escrito, además, llevarán un indicador del estado de

calibración de los mismos y se mantendrán los registros de calibración.

Si se detecta que un instrumento no está bien calibrado, se investigarán las

medidas realizadas anteriormente por el mismo. Se asegurará que las condiciones

ambientales son adecuadas para la calibración o la realización de medidas por el

mismo. La manipulación, preservación y almacenaje de los equipos será la adecuada

para los mismos y se protegerán los mandos de ajuste de estos.

Si no se está totalmente seguro de que las indicaciones de los aparatos de

medida son correctas se podrían provocar problemas importantes, por lo que no se

deberán tomar decisiones basadas en estas medidas realizadas sin seguridad. Por esto

se establecerá un sistema de confirmación meteorológica que confirme el estado de

calibración de los instrumentos utilizados y que permitirán que las medidas tengan

una calidad adecuada.

El fabricante del equipo recomienda un intervalo en los manuales y los

laboratorios de calibración pueden recomendar en base a' su experiencia. Sin

embargo, la responsabilidad para fijar el intervalo entre calibraciones recae sobre la

empresa, quien la fija en base a las recomendaciones anteriores, el uso previsto y el

histórico de calibraciones anteriores.

No es preciso tener calibrados aquellos equipos pasa los que no se prevea su

utilización en un futuro ya que el período de validez de la calibración los superaría de

forma improductiva. Pero estos equipos deberán estar identificados para impedir su

uso por error.


Cuando se cuente con un conjunto de dos o más equipos iguales o similares,

puede ser útil la adquisición de patrones de transferencia y realizar las calibraciones

internamente.

Naturalmente, este patrón será preciso enviarlo periódicamente a un

laboratorio externo a calibrar. No es preciso que los laboratorios de calibración

externos tengan un reconocimiento oficial (en España RELE calibración, antes

Sistema de Calibración Industrial). En caso de que el laboratorio externo no poseyera

un reconocimiento oficial, será necesario comprobar que sus patrones son

compatibles con los estándares internacionales y que sus procedimientos de

calibración son adecuados. El método de cálculo de la incertidumbre de la medida

responde a la buena práctica, el laboratorio cuenta con medios y condiciones

adecuadas, y su personal cuenta con la formación necesaria.

3.2.3.1.3.5 Estado de inspección y ensayos

Es preciso señalar de manera precisa el estado de inspección y ensayos en el

que se encuentren los distintos productos, podrán ser aceptados, rechazados y

pendientes.

Esto se debe a que si esto no fuera posible no tendrá sentido la realización de

muchas de las medidas que se han expuesto. La señalización del estado de inspección

de los productos se puede efectuar mediante distintos procedimientos, como:

-Marcas.

-Estampillas autorizadas.

-Etiquetas.

-Hojas de ruta.


-Registros de inspección de las zonas señalizadas.

También se podrá utilizar cualquier medio que se juzgue adecuado para

indicar la conformidad (o no) de los productos respecto a las especificaciones que se

esperan de ellos.

3.2.3.1.4 Control de productos no conformes

3.2.3.1.4.1 Generalidades

Estos productos que no satisfacen los requerimientos indicados en la

"Especificación de Calidad" no deben ser utilizados por error, para conseguir esto se

establecerán y mantendrán procedimientos documentados adecuados. Para ello, se

incluirán su identificación, documentación, evaluación, separación y las áreas

afectadas de estos productos.

3.2.3.1.4.2 Examen y tratamiento de los productos no conformes

Se deberá fijar previamente la responsabilidad de la revisión de estos

productos y la autoridad para elegir el tratamiento que se les dará, que podrá ser:

-Reprocesarlos hasta alcanzar los requerimientos especificados para los

mismos.

-Repararlos.

-Aceptarlos en su estado no conforme.

-Destinarlos para otros usos en los que sean adecuados.

-Eliminarlos.


Una vez que se ha detectado un material no conforme es preciso proceder a su

identificación, separación y tomar una decisión sobre lo que se vaya a hacer con el

mismo.

En esto último, será necesario que esté claramente especificado quién es el

encargado en la organización de tomar esta decisión. Cuando la no conformidad

afecte además de a los requisitos internos, a los requisitos contractuales, se deberá

informar al cliente y solicitar su aprobación formal respecto a la decisión que se

tome. La concesión es una autorización escrita para utilizar o entregar el producto no

conforme con los requisitos especificados para el mismo, pudiéndose emplear para

otros usos en los que sea adecuado.

El suministrador es responsable respecto al constructor y este para con el

cliente de comunicar a tiempo todas las no conformidades respecto al Pliego de

Condiciones y al pedido.

3.2.3.2 Especificaciones de calidad

La "Especificación de Calidad" es un documento donde se establecen todos

los requerimientos que han de cumplir los productos, procesos, condiciones de

ensayos, y aquello que se considere también necesario. La "Especificación de

calidad" no establece cuáles han de ser las inspecciones o ensayos a realizar en los

productos.

Los criterios de aceptación podrán servir de orientación para la elección de

las exigencias industrialmente razonables. La selección de las inspecciones o ensayos

es competencia y responsabilidad de la empresa y de acuerdo con lo establecido por


los reglamentos aplicables, los cuales pueden exigir unas inspecciones o ensayos

encaminados a la "demostración de la calidad".

La "Especificación de calidad" sí establece las condiciones que tienen que

cumplir esas inspecciones o ensayos para que sean fiables y otros requerimientos

generales o relacionados con las operaciones de fabricación y control de los

productos. Entre ellas figuran:

El o los organismos encargados de la recepción.

Las prescripciones encaminadas a la verificación de propiedades químicas y

mecánicas de los productos.

La preparación de las superficies a inspeccionar y cuales serán estas.

Cómo se extrapolan los resultados de un control parcial a toda la zona

prescrita.

Dónde se realizarán las inspecciones, así como el personal y la

instrumentación necesarios para tal fin.

Los criterios de aceptación a emplear, así como posibles desviaciones. Se

define a estas como autorizaciones escritas para desviarse de los requisitos

especificados.

Formas de actuación en caso de litigio.

Derogaciones, esto es, autorizaciones escritas para utilizar o entregar

productos no conformes con los requisitos que se hayan especificado para los

mismos.

Condiciones particulares de garantía.

Las especificaciones de calidad se deberán adjuntar con la oferta del

constructor al cliente, con las peticiones de oferta del constructor al suministrador y


con el pedido del constructor al suministrador. Estas especificaciones de calidad

prevalecerán sobre el resto de documentos.

3.2.3.2.1 Fabricación del acero

El acero es el material que se va a emplear mayoritariamente en la

construcción de la central mini hidráulica de este proyecto.

3.2.3.2.1.1 Refinado del hierro

La producción moderna del acero emplea altos hornos, que son modelos

perfeccionados de los usados antiguamente. Se introducen en ellos los materiales

básicos del acero, que son mineral de hierro, coque y caliza.

El coque arde para dar calor en el horno, y al hacerlo produce monóxido de

carbono, que se combinará con los óxidos de hierro del mineral y reducirá hierro

metálico.

La caliza se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como

sustancia fundente. Se combina con el sílice presente en el mineral de hierro para

formar silicato de calcio. Esta combinación es la que impide que se forme silicato de

hierro, con lo que se perdería el hierro metálico que se quiere conseguir.

Posteriormente, el silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que

flota sobre el metal fundido, de manera que se puede retirar fácilmente.

El arrabio que se produce en los hornos es en un porcentaje mayor del 90%

hierro fundido, un 3-4% de carbono, un 0,5-3% de silicio, un 0,5-2,5% de

manganeso, un 0,04-2% de fósforo y partículas de azufre.


Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada

con material no metálico, normalmente cerámico, que resiste el calor. El material

cerámico puede ser asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula tiene su

máximo a aproximadamente una cuarta parte de su altura total, disminuyendo hacia

arriba y hacia abajo.

Tiene varias aberturas tubulares llamadas toberas, por la que se fuerza el paso

del aire. En su parte inferior hay un orificio que permite retirar el contenido del alto

horno, y sobre éste, bajo las toberas, otro orificio por el que se retira la escoria.

Deberá haber unos respiraderos en la parte superior para retirar los gases de

escape.

Los altos hornos funcionan de forma continua. Se cargan de materia prima

periódicamente y también la escoria es retirada en intervalos regulares. El hierro es

sangrado cinco veces al día y llevado a la fábrica siderúrgica.

La presurización de los hornos a 1,7 atmósferas o más permiten una mejor

combustión del coque y mejoran la producción. Dicha producción también se ve

mejorada si se enriquece el aire con oxígeno.

Aunque casi todo el acero del mundo es fabricado en altos hornos, existen

otros métodos de refinado que no han tenido demasiado éxito, como el denominado

método directo para producir el hierro a partir del mineral, sin producir arrabio. Se

emplea un horno de calcinación rotatorio a una temperatura de 950ºC, en el que el

coque desprende monóxido de carbono que reduce los óxidos metálicos de una

pureza mucho mayor que la obtenida en los altos hornos.


3.2.3.2.1.2 Producción del acero

3.2.3.2.1.2.1 Proceso de crisol abierto

Una de las dificultades principales en la producción del acero es su elevado

punto de fusión, que ronda los 1.400 ºC, que impide el empleo de combustibles y

hornos convencionales. Para ello de desarrollaron los hornos de crisol abierto, que

consiguen altas temperaturas gracias al precalentado regenerativo del aire y del

combustible gaseoso empleados para la combustión.

El precalentado regenerativo consiste en hacer pasar los gases de escape del

horno por una serie de cámaras de ladrillos a las que ceden gran parte de su calor.

Después se invierte el sentido del flujo y el combustible y los gases pasan a través de

estas cámaras. Gracias a este método se consiguen alcanzar temperaturas de 1.600ºC.

Los hornos se cargan con una mezcla de arrabio, chatarra y mineral de hierro,

junto con caliza y fluorita para hacer que la escoria sea más fluida.

Químicamente, el proceso consiste en la reducción del contenido de carbono

de la carga y la eliminación de impurezas como fósforo, manganeso y azufre, que se

combinan y forman las escorias. Se mantiene el horno a 1.500 ó 1.600 ºC durante el

tiempo necesario hasta que el contenido en carbono es el correcto, momento en el

que se sangra el horno a través de un orificio.

El acero fundido fluye por un canal corto hasta una gran cuchara situada a ras

del suelo. Desde la cuchara se vierte en moldes de hierro colado para formar lingotes,

que constituyen la materia prima para todas las formas de fabricación con acero, y

cuyo peso es de tres toneladas.


3.2.3.2.1.2.2 Proceso básico de oxígeno

El proceso Bessemer es el método más antiguo para fabricar grandes

cantidades de acero.

Se empleaba un horno de gran altura que podía bascular para realizar la carga

del metal y su vertido posterior. Se hacían pasar grandes cantidades de aire a través

del metal fundido, de forma que el oxígeno se combinaba con las impurezas y las

eliminaba.

El proceso básico de oxígeno constituye la mejora del proceso anterior, dado

que emplea oxígeno casi puro a alta presión, introducido mediante una lanza que

desciende en el horno sobre el metal fundido, colocándose a una profundidad de unos

2 m e inyectando oxígeno a velocidades supersónicas.

Las impurezas del arrabio se queman con rapidez y se transforma en acero.

3.2.3.2.1.2.3 Horno de arco eléctrico

Se emplean este tipo de hornos cuando se requiere acero de mayor pureza,

como aceros inoxidables y aleados.

El refinado se produce en una cámara hermética, donde todas las condiciones

son controladas de forma rigurosa mediante dispositivos automáticos.

Una vez cargado el horno se hacen descender unos electrodos hasta la

superficie del metal, formándose un arco eléctrico desde el electrodo hasta el metal.

La resistencia del metal produce calor, que es el responsable de hacer que se lleve a

cabo la fusión con rapidez.


En las primeras fases de este refinado se inyecta oxígeno de alta pureza a

través de una lanza, lo que aumenta la temperatura del horno y disminuye el tiempo

necesario para producir el acero. La cantidad de oxígeno también es controlada.

El acero para la central de El Grado será fabricado preferentemente en hornos

de tipo eléctrico, si bien cualquier otro procedimiento del que se obtenga un acero

con propiedades equivalentes podrá ser utilizado con el consentimiento del

constructor.

3.2.3.2.1.3 Procesos de acabado

Para conseguir la gran variedad de formas en las que se vende el acero, las

industrias siderúrgicas emplean una serie de métodos que permiten transformar los

lingotes, además de darles unas mejores estructuras cristalinas y en general una

mejor resistencia.

El método más utilizado es el laminado en caliente, que consiste en hacer

pasar el acero a través de una serie de rodillos cada vez más próximos entre si, hasta

que se consigue el espesor deseado.

El primer par de rodillos es el conocido como el tren de desbaste o de

eliminación de impurezas. Después se hace pasar por los trenes de laminado en bruto

y de acabado, que le dan la sección transversal correcta. Se pueden conseguir gran

cantidad de perfiles, desde raíles de ferrocarril hasta perfiles de vigas.

Los rodillos de bordes se encargan de mantener la anchura de la lámina. Son

unos rodillos verticales situados en los laterales del tren de laminación.

Los aparatos de decapado eliminan mecánicamente la costra que se forma en

la superficie de la lámina.


Para fabricar tubos, la opción más económica es doblar una tira de chapa y

soldar sus bordes.

3.2.3.2.1.4 Clasificación de los aceros

-Aceros al carbono:

Diversas cantidades de carbono, menos del 1,65% de manganeso, el 0,6% de

silicio y el 0,6% de cobre. Se construyen con acero al carbono máquinas, carrocerías

de automóvil, estructuras de construcción, buques, etc.

-Aceros aleados:

Contienen una cierta cantidad de molibdeno, vanadio y otros elementos,

además de mayores cantidades de manganeso, silicio y cobre que en los aceros al

carbono. Se emplean para fabricar engranajes, ejes de motores, patines o cuchillos de

corte.

-Aceros de baja aleación ultra resistentes:

De porcentajes de aleantes menores, se emplean para usos que requieren

mayores resistencias que las que proporcionarían los aceros al carbono.

-Aceros inoxidables:

Contienen cromo, níquel y otros elementos que les hace resistentes a la

corrosión. Tienen elevadas durezas y resistencias, en función de sus aleantes. Se

emplean con fines decorativos dada su superficie brillante. También en conductos de

refinerías o plantas químicas, fuselajes de aviones, industria alimenticia, etc.

-Aceros para herramientas:


Empleados para condiciones en las que se requieren una resistencia muy elevada,

como herramientas, cabezales de corte, etc. Contienen molibdeno y volframio, junto

con otros elementos de aleación.

3.2.3.3 Tratamientos térmicos

3.2.3.3.1 Tratamiento térmico de calidad

La elección del tratamiento térmico de calidad corresponde al suministrador.

3.2.3.3.2 Tratamiento térmico de reducción de tensiones

Después de la soldadura debe efectuarse un tratamiento térmico de reducción

de tensiones en el horno. El modo en el que se realice este tratamiento podrá ser

objeto de un acuerdo entre el suministrador y el constructor.

3.2.3.3.3 Registro de los tratamientos térmicos

Los ciclos de tratamiento térmico aplicados al acero han de estar registrados y los

gráficos correspondientes a ellos, disponibles en los talleres del suministrador.

3.2.3.4 Pinturas

Las pinturas se definen como mezclas más o menos viscosas aplicadas por

inmersión, proyección o extensión en capas sobre una superficie. Al secarse da una

película elástica y adherente que protege y colorea la superficie sobre la que se

aplica.


Una buena pintura debe presentar una buena resistencia a los agentes

agresivos a los que esté expuesta, una buena adherencia y no debe reaccionar con su

soporte. También debe ser estable frente al calor.

Las pinturas están formadas por cinco componentes principales:

- Aglutinante:

Elemento que le da a la pintura resistencia y durabilidad. Puede ser sólido o

líquido. Forma la película que se adhiere a la base y la protege. Su origen puede ser

mineral (yeso o cemento) u orgánico (ceras y parafinas).

- Disolvente:

Parte volátil del compuesto que posibilita la dispersión o disolución del

aglutinante. Entre los disolventes empleados se encuentra el agua, aguarrás, alcohol,

acetona y benceno.

- Secantes:

Añadidos a la pintura favorecen la oxidación. Litargirio y óxidos de

manganeso, cobalto y cobre.

- Pigmentos:

Encargados de otorgar tonalidades a la pintura, de origen natural o artificial.

- Estabilizadores:

Aumentan el volumen o la viscosidad y son neutros frente a los demás

componentes. Carbonato cálcico, caolín, mica y polvos de talco.

A continuación se muestra una relación de los diferentes tipos de pintura

existentes en el mercado.


3.2.3.4.1 Pinturas al agua

3.2.3.4.1.1 Pinturas al temple

Emplean como aglutinante colas celulósicas o amiláceas y como pigmentos el

yeso y el carbonato cálcico.

Pintura barata, porosa y de aspecto mate. Resiste muy poco al agua y a los

lavados y al repintarse es necesario eliminar las capas anteriores.

Se aplica en interiores sobre yeso o cemento, aplicando brocha, rodillo de

lana o proyectando con pistola.

3.2.3.4.1.2 Pinturas al cemento

El aglutinante es cemento blanco y los pigmentos resisten la alcalinidad. Se

vende como polvo coloreado que hay que mezclar con agua.

Es una pintura absorbente y resistente a la intemperie, por lo que se emplea en

exteriores sobre cemento o ladrillo, materiales que deben ser ásperos para permitir la

adherencia.

Se aplica con brocha, rodillo o pulverizada.

3.2.3.4.1.3 Pinturas a la cal

Se emplea cal apagada como ligante y pigmento blanco, presentando un

acabado mate.

Se endurece con el tiempo, por lo que la humedad favorece la carbonatación,

y presenta una buena adherencia sobre superficies ásperas, mientras que no se debe

aplicar sobre metales o madera. En caso de tener que repintar las capas deberán ser

muy gruesas, lo que puede llevar a problemas de cuarteamiento.


El material es barato pero se necesita mano de obra especializada. La

aplicación se realiza mediante brocha, rodillo o pulverización.

3.2.3.4.1.4 Pinturas al silicato

Emplean como ligante una disolución acuosa de silicato de potasa o sosa y

como pigmentos, el blanco de zinc y otros elementos minerales que resisten la

alcalinidad.

Se trata de una pintura muy resistente a la intemperie y a la alcalinidad del

cemento, con propiedades absorbentes y de acabado mate.

Es una pintura barata y de aplicación que requiere mano de obra

especializada, al igual que la pintura a la cal. El pigmento y el aglutinante deben

transportarse por separado.

Resulta muy adherente en el vidrio y el metal galvanizado, por lo que al

aplicarla estas superficies deben estar bien tapadas. Además deberán protegerse los

ojos y la piel dada su elevada alcalinidad.

Se emplea en exteriores sobre cemento, hormigón, cal, piedra, ladrillo y

vidrio mediante brocha, rodillo o pulverización. No debe aplicarse sobre yeso.

3.2.3.4.1.5 Pintura plástica

El aglutinante es una resina plástica y el pigmento puede ser cualquiera que

resista la alcalinidad. Presenta una buena adherencia y resiste los lavados. El secado

es rápido.

Se emplea en exteriores e interiores sobre yeso o cemento. Previa

imprimación, también se puede aplicar sobre madera y metales.


Se aplica mediante brocha, rodillo de lana o pistola sobre acabados lisos. En

acabados rugosos, rodillos de esponja y máquina de gotas para gotelé.

3.2.3.4.2 Pinturas al óleo

3.2.3.4.2.1 Pinturas al aceite

El aglutinante es un aceite vegetal secante, habitualmente de linaza. El

disolvente es aguarrás. Los pigmentos pueden ser de cualquier tipo exceptuando a los

que sean resinas duras.

Se emplea en soportes porosos como la madera y proporciona acabados de

cualquier clase. Presentan una buena adherencia y resistencia al lavado.

Estas pinturas resultan de muy baja calidad y actualmente están prácticamente

en desuso.

3.2.3.4.2.2 Esmalte graso

Aceites grasos mezclados con resinas duras naturales o sintéticas. Como

disolventes se puede emplear aguarrás.

El brillo que presentan se deteriora en el exterior. Su extensibilidad es buena

y el secado es lento, especialmente a bajas temperaturas. Tampoco resiste la

alcalinidad.

Se obtienen buenos barnices transparentes empleados como vehículo para

esmaltes de acabados interiores.

Se aplica con brocha o rodillo de esmaltar.


3.2.3.4.2.3 Esmalte sintético

Combinación química de aceites secantes y resinas duras acrílicas. El

disolvente, nuevamente aguarrás.

Presenta un buen brillo, seca con rapidez y resiste la acción de agentes

químicos suaves.

Se emplean en atmósferas industriales, como protección de madera y metal en

interiores y exteriores, como elemento decorativo y tratamientos contra la corrosión,

para lo que es preciso preparar el metal previamente.

Aplicado con brocha, rodillo, pistola e inmersión.

3.2.3.4.3 Pinturas de resinas

3.2.3.4.3.1 Pinturas al clorocaucho

Formulada a base de un derivado clorado del caucho. Sus disolventes son

aromáticos y no deben mezclarse con aguarrás, al no ser lo suficientemente fuertes.

Resisten el agua, los agentes químicos y los atmosféricos, son impermeables

y secan rápidamente. Tienen un brillo satinado y una buena adherencia incluso en

superficies alcalinas. Se reblandecen con grasas y aceites y no deben ser empleados

en lugares donde la temperatura supere los 70 ºC.

Empleadas sobre superficies de cemento y acero para marcas viales, piscinas

y suelos de cemento.

Su aplicación se realiza mediante brocha, rodillo o pistola.


3.2.3.4.3.2 Resina epoxi

Este tipo de pintura se presenta en dos envases, uno con la resina epoxi y el

otro con un catalizador o endurecedor. Los pigmentos pueden ir en cualquiera de los

dos envases y los disolventes deben tener una gran fuerza.

La resina epoxi tiene una gran resistencia frente a agentes químicos, gran

adherencia y dureza, y admite la mezcla con alquitranes para conseguir una mayor

impermeabilidad. Además tiene la propiedad de descontaminación radioactiva.

Se emplea en suelos comerciales e industriales y en zonas de riesgo

radioactivo, como hospitales o laboratorios. El método de aplicación es mediante

brocha, rodillo o pistola aerográfica.

3.2.3.4.3.3 Pintura de poliuretano

En el primer tipo de pinturas de poliuretano, ésta posee un solo componente y

se cataliza con la humedad. En el segundo tipo hay dos componentes: una resina de

poliéster y un endurecedor o catalizador, que a su vez puede ser aromático o

alifático. Los disolventes empleados deberán ser los recomendados por el fabricante.

Presentan una gran dureza, buen brillo, resistencia a los agentes químicos y

atmosféricos y si se emplean catalizadores alifáticos, que no amarillean, resultan

decorativas.

El curado se produce a cualquier temperatura superior a 0 ºC. Una vez

mezclados los componentes endurece con rapidez.

Se emplea en barnices para parquet o muebles. Para su empleo sobre metales,

éstos necesitarán una imprimación previa.


Su aplicación se realiza mediante brocha, rodillo, pistola, y en talleres, con

máquina de cortina.

3.2.3.4.4 Pintura ignífuga e intumescente

Esta pintura resulta apropiada como protección frente a incendios, dado que

no arde con la aplicación de una llama. El término “intumescencia” significa que se

produce un esponjamiento celular provocado por el calor, que forma una capa que

detiene el frente de llama.

3.2.3.4.5 Pintura nitrocelulósica

Pintura formada por nitrocelulosa que confiere propiedades de elasticidad.

Como disolvente se emplea la acetona.

Resisten roces y no se deterioran en el exterior. El secado por evaporación es

rápido y el brillo se puede recuperar realizando un pulido.

Se utiliza para barnizar madera y como revestimiento de superficies

metálicas. Su aplicación se realiza mediante pistola aerográfica.

3.2.3.4.6 Pintura bituminosa

Disolución de alquitranes y brea. Pueden añadirse emulsiones acuosas e

incluso resinas epoxi. Su color es negro.

Su uso más habitual es en hormigones y metales. Son impermeables y resisten

la acción de agentes químicos. En exteriores sufren por la acción del sol, por lo que

sólo se recomienda su uso en interiores.


Se emplean para proteger de la humedad aceros y hormigones, protección de

metales enterrados y juntas de todo tipo. Cualquier método es adecuado para su

aplicación.

3.2.3.4.7 Siliconas

Son pinturas sintéticas que se forman con un elemento químico silíceo y

átomos de oxígeno, hidrógeno y radicales orgánicos. Se emplean para dar efecto de

martelé con propiedades hidrofugantes sobre materiales porosos. Por ello se suelen

llamar barnices hidrófugos.

Hacen que el agua resbale y no penetre en los poros, de forma que el color se

mantiene intacto frente a la humedad.

3.2.3.4.8 Pintura de aluminio

Está compuesta por una pasta de aluminio molido llamado purpurina y un

barniz graso, dando un aspecto metálico, que dificulta la entrada de la humedad y los

rayos ultravioleta. También refleja los rayos infrarrojos, por lo que es adecuada para

recubrir barriles y evitar que se calienten.

3.2.3.4.9 Martelé

A diferencia de la pintura anterior, ésta también se basa en el aluminio pero

no produce escamas. Por la acción de la silicona tiene un efecto característico

llamado martelé, denominado así por el dibujo que deja similar a una chapa de cobre

martilleada.


El disolvente tiene que ser de evaporación rápida para evitar que las gotas

resbalen por la superficie.

Se emplea con fines decorativos o de protección de armarios metálicos de

agua, luz e instalaciones.

Su aplicación se realiza mediante pistola aerográfica y en ocasiones con

brocha.

3.2.3.4.10 Pinturas elegidas para la central de El Grado

-Superficies en contacto con agua

1ª y 2ª capa: SIGMA UNIVERSAL PRIMER (7417). Imprimación epoxi de dos

componentes, curada con poliamidas.

3ª y 4ª capa: SIGMACOVER TCP GLASSFLAKE (7447).

Revestimiento epoxi de dos componentes, curado con poliaminas, capa

gruesa, reforzado con fibra de vidrio.

-Superficies en contacto con aceite

1ª capa: SIGMA UNIVERSAL PRIMER (7417).

2ª capa: SIGMAGUARD EHB (7433). Revestimiento epoxi de dos componentes,

capa gruesa, con alto contenido en sólidos y curado con poliamina.

-Superficies en contacto con ambiente

1ª y 2ª capa: SIGMA UNIVERSAL PRIMER (7417).

3ª capa: SIGMADUR HB FINISH (7524). Esmalte de poliuretano alifático

semibrillante de capa gruesa.

-Superficies mecanizadas

Superficies de asiento estático: barniz pelable temporal marca REINVIN 6V2.


Superficies de deslizamiento incluidas roscas y componentes bañados en aceite:

Protección en base aceite que aporta una película lubricante marca VCI-369.

-Tuberías

Tuberías de agua de refrigeración: Si son de acero inoxidable, sin protección. Las

de acero al carbono se someterán a un galvanizado en aceite, y para uniones

de soldadura galvanizado en frío.

Tuberías de aceite: Decapado interior y por el exterior limpieza manual y pintura

de acabado (esmalte sintético).

3.2.3.5 Eliminación de defectos

3.2.3.5.1. Consideraciones generales

Generalmente, tanto el suministrador como el constructor toman a su cargo la

reparación de defectos que les incumban, siempre que éstos no superen los criterios

de aceptación establecidos en la Especificación de Calidad y que hayan cumplido el

Pliego de Condiciones Técnicas y Particulares. Podrán ser detectados estos defectos

por uno cualquiera de los métodos indicados en la misma o mediante un simple

examen visual.

El suministrador deberá hacerse cargo de aquellos defectos cuyo origen es de

tipo metalúrgico o que se deban a la forma en que se realizó la fundición.

Por el contrario, el constructor deberá hacerse cargo de aquellos defectos

cuyo origen se deba a una incorrecta concepción, dimensionamiento de la pieza o a

una realización en los talleres inadecuada.


Por último, las reparaciones que incumben al cliente son aquellas que se

deban a un funcionamiento fuera de las condiciones de servicio garantizadas por el

constructor, así como las que resulten de un desgaste por abrasión del material

relacionado con la naturaleza del agua explotada.

Antes de su reparación por soldadura, los defectos deberán ser eliminados

hasta que desaparezca cualquier indicación fuera de criterios que se deban cumplir.

Salvo convención particular en el pedido, las reparaciones serán sometidas a

los mismos exámenes que los inicialmente previstos en la zona considerada. El

constructor podrá siempre aceptar bajo su responsabilidad que ciertas cavidades de

saneado no sean recargadas, en tanto no subsistan en las mismas defectos fuera del

criterio que se haya establecido y que esta circunstancia no perjudique el buen

funcionamiento de la pieza.

3.2.3.5.2 Defectos detectados en la fundición

Los defectos detectados durante el curso de la fabricación en los talleres del

suministrador serán saneados y reparados mediante el procedimiento de soldadura.

Las dimensiones y posiciones de las cavidades de saneado que superen los límites

que se hayan definido en la Especificación de Calidad, serán anotadas y facilitadas al

constructor. Las reparaciones correspondientes se denominan "importantes".

Si la Especificación de Calidad lo requiere, se someterán a la aprobación del

constructor para que exprese su conformidad antes de iniciar los trabajos:

El procedimiento de soldadura.

Los procedimientos de cualificación de soldadores y operadores.


No se deberá rehacer cualquier cualificación certificada y existente que

responda los criterios que se hayan definidos. Después de la soldadura deberá

hacerse un tratamiento térmico de reducción de tensiones que no podrá ser suprimido

salvo que se produzca un acuerdo con el constructor.

3.2.3.5.3 Defectos detectados en los talleres del constructor

Si el constructor ha de realizar soldaduras mediante el procedimiento de

soldadura debido a la aparición de defectos durante el mecanizado del producto, el

modo en el que se realicen estas reparaciones dependerá de las características de la

zona a reparar.

Para reparaciones en zonas poco solicitadas en las que no sea necesario un

tratamiento térmico de reducción de tensiones, estas podrán ser hechas por el

constructor según un procedimiento fijado o aceptado por el suministrador. Para

reparaciones importantes, que afectan a zonas solicitadas en las que se exige un

tratamiento de distensionamiento, será necesario un tratamiento térmico de reducción

de tensiones. Excepto en casos particulares, estas reparaciones serán efectuadas por

el suministrador, debiéndose registrar las mismas de forma adecuada.

Será muy recomendable establecer de común acuerdo y con anterioridad a

que se tengan que realizar las reparaciones, la repartición del coste adicional que

suponen estas. Si esto no se ha hecho, la repartición deberá ser realizada de un

acuerdo entre el suministrador y el constructor antes de comenzar los trabajos de

reparación. Lo anterior se puede hacer sobre varios criterios, como controles de la

superficie, características de las cavidades de saneado o el precio de la pieza a

reparar.


3.2.3.5.4 Defectos detectados en las instalaciones del cliente

Durante el período de garantía la reparación debe ser efectuada por el

suministrador o el constructor.

Fuera del período de garantía, la reparación es efectuada por el cliente o por

el constructor o suministrador, sin garantía por parte del constructor ni del

suministrador, esto es, el cliente sufraga los costes de la reparación por haber

expirado la garantía.

3.2.3.6 Garantía

La garantía cubre todas las anomalías susceptibles de perturbar el

funcionamiento del producto considerado o de alterar efectivamente la seguridad del

conjunto del que forma Por esta garantía, el constructor y el suministrador se

comprometen a efectuar las reparaciones necesarias en un plazo breve y conforme a

las reglas que sean necesarias, de forma que se devuelva la pieza conforme a las

prescripciones de origen o, en su defecto, conforme con los usos de la profesión.

Las condiciones de garantía del suministrador están estrechamente ligadas a

las que el constructor debe asegurar a su cliente para los conjuntos suministrados. El

constructor debe, por lo tanto, informar al suministrador antes del pedido, de sus

propios compromisos a este respecto y no podrá imponer condiciones más severas

que las que él mismo ha aceptado.

En los contratos a los cuales se aplica el presente Pliego de Condiciones, la

similitud de intereses es evidente. Por ello es indispensable que se establezca un


estrecho espíritu de cooperación ente el suministrador y el constructor, para asegurar

la garantía requerida.

El periodo de garantía del suministrador corresponde al del constructor. El

propio uso de los órganos de máquinas hidráulicas implica que la garantía cubra un

intervalo de tiempo de explotación a contar a partir de la recepción provisional del

conjunto que podrá ser expresado en millares de horas o meses, con un límite

razonable en el tiempo a contar desde una fecha de partida estipulada en el Pliego de

Condiciones constructor/cliente.

La diversidad de casos y formas de explotación justifica que la duración de la

garantía sea cada vez objeto de negociaciones comerciales entre cliente y

constructor. Toda petición de puesta en práctica de la garantía debe ser comunicada

por el medio más rápido a partir de la detección de la anomalía y confirmada por

escrito. En este caso, se comunicará a la parte interesada todo tipo de información

que pueda resultar útil, como puede ser el modo de detección de la anomalía, la

localización de la misma y sus dimensiones geométricas (incluyendo si fuera posible

un croquis acotado y fotografías de la misma).

La parte receptora de una petición de puesta en práctica de su garantía, debe

en el más breve plazo posible, hacer todo lo que sea necesario para proponer las

reparaciones a efectuar, realizarlas y, llegado el caso, suministrar las piezas

necesarias, quedando entendido que le está siempre permitido solicitar la

constatación de las anomalías por sí mismo.

No se emprenderá ninguna reparación sin el acuerdo de la parte

supuestamente responsable de la misma, ni será ejecutada sin estar conforme con las

instrucciones que pudiera dar la misma. Cualquier infracción a esta regla comporta la


anulación de toda responsabilidad para la otra parte. La garantía dejará de tener

validez en caso de que no se respeten las prescripciones de explotación que el

constructor haya especificado y previamente haya aceptado el cliente.

3.2.4 Verificaciones a efectuar

3.2.4.1 Verificación de la composición química de la colada

El suministrador deberá revisar la composición química de la colada, sin

embargo, el constructor podrá hacer efectuar un análisis de comprobación sobre la

pieza a condición de que esto y las condiciones de extracción, figuren explícitamente

en la petición de oferta y en el pedido que hayan sido dirigidos al suministrador.

El tipo de acero debe estar claramente definido en la demanda de oferta

dirigida al suministrador. Este debe precisar la composición química de su material

en la oferta y el constructor deberá obligatoriamente hacer mención de la misma en

el pedido.

En lo que concierne a los contenidos de azufre y fósforo, se aplicarán por lo

general las disposiciones siguientes:

Para los aceros no aleados: 0,040% S, 0,040% P.

Para los aceros aleados: 0,030% S, 0,030% P.


3.2.4.2 Verificación de las características mecánicas

3.2.4.2.1 Características a controlar en los ensayos

Las características a controlar en los ensayos más importantes son:

Resistencia a la tracción expresada en MPa.

Límite de elasticidad: Re en MPa

Alargamiento (1=5d) y estricción A, Z en tanto por ciento.

Resistencia a la temperatura indicada en la Especificación de Calidad

Las formas, dimensiones y cantidad de probetas empleadas en los ensayos

deben fijarse en la Especificación de Calidad.

La cantidad de probetas prescritas se entenderá siempre por pieza y no por

colada.

En el caso de series de piezas obtenidas de la misma colada, el constructor

prescribirá la cantidad de ensayos sobre el lote.

3.2.4.2.2 Extracción de las probetas

Las probetas sobre las que se realizarán los ensayos serán extraídas de

apéndices fundidos solidarios a la pieza fabricada. Deberán permanecer adheridos

estos apéndices hasta terminado el tratamiento térmico de calidad que se aplique a la

pieza.

Si se da el caso de que estos apéndices fundidos solidarios de la pieza deben

ser extraídos de la misma por razones técnicas, éstos deberán desprenderse y después

adherirse de nuevo a la pieza en presencia y con el acuerdo expreso del constructor o

del cliente, esto último antes de aplicarse el tratamiento térmico de calidad.


Los apéndices serán extraídos de la pieza fundida después del tratamiento

térmico de calidad y eventualmente antes del desbaste, en presencia o con el acuerdo

del constructor o del cliente.

En el caso de que el constructor pidiera la existencia de apéndices de ensayos

solidarios de la pieza en el curso del tratamiento térmico de reducción de tensiones

de la misma, estos apéndices, que habrán sido desprendidos y sellados por el

constructor o el cliente antes del desbaste serán de nuevo adheridos a la pieza por el

suministrador.

Si por razones técnicas los apéndices no pueden ser fundidos solidarios de la

pieza, previo acuerdo con el constructor, podrán fundirse por separado los lingotes de

muestra.

3.2.4.2.3 Cantidad, posición y dimensiones de los apéndices

La cantidad, posición y dimensiones de los apéndices para ensayos serán

fijadas por el constructor en la Especificación de Calidad, de acuerdo con el

suministrador.

Por su parte, el suministrador decidirá adicionalmente los apéndices

complementarios que considere necesarios para la realización de sus propios

ensayos.

3.2.4.2.4 Instrumentación

Todas las verificaciones necesarias serán efectuadas con aparatos de ensayo y

por operadores del servicio de control del suministrador. Los aparatos deberán


calibrarse periódicamente y los certificados correspondientes a estas calibraciones y

a su trazabilidad deberán estar a disposición del constructor o del cliente.

3.2.4.3 Exámenes no destructivos

La Especificación de Calidad definirá las zonas en las que se aplicarán los

ensayos no destructivos, así como los diferentes tipos de estos que será necesario

utilizar.

Esta información se incluirá en la oferta y en el pedido dirigidos al

suministrador.

Estas condiciones deberán figurar claramente en lo anteriormente citado para

evitar posibles conflictos o malentendidos en la recepción de las piezas, y para

permitir al suministrador establecer correctamente el coste de estos controles y los

riesgos para la fabricación de los productos que estos ensayos no destructivos

implican.

3.2.4.3.1 Control de aspecto de las piezas

Antes de llevarse a cabo los ensayos no destructivos que sean necesarios, se

realizará un control de aspecto a las piezas. Este control comprenderá el examen

visual de la totalidad de la pieza con los criterios, examinándose tanto la

conformidad con los documentos del pedido (en esto se incluye una identificación

del material y de los certificados existentes), como el estado de la superficie.

La superficie deberá estar limpia, sin cascarillas, escoria, resto de arena u

otros materiales similares que pudieran dificultar la búsqueda defectos. Si no se


cumpliera lo anterior, se realizará una limpieza mediante procedimientos mecánicos

o químicos, esto último dependerá de las características de la materia a eliminar en la

limpieza. En cuanto a la rugosidad de las superficies mecanizadas o amoladas

finamente es recomendable utilizar las designaciones del documento ISO 2632

adoptado en numerosas normas. El examen podrá ser efectuado haciendo referencia a

normas tales como la Recomendación Técnica 341 del "Bureau de Normalisation des

Industrias de la Founderie" para estados de superficie o cualquier otra especificación

indicada en la Especificación de Calidad. El aspecto dimensional será examinado

según las indicaciones del apartado relativo a controles dimensionales.

Los defectos visibles a ojo son los defectos superficiales más llamativos,

aquellos que pueden ser detectados con una simple inspección visual. Este es un

procedimiento que permite encontrar solamente los defectos más grandes ya que, por

un lado, es un tanto subjetivo y, por otro, se da cierto cansancio visual en la persona

que realiza el examen. Por este último motivo, el examen no puede ser

excesivamente prolongado en el tiempo. El cansancio visual produce confusión en el

inspector de forma que, cuando se produce, se detectan defectos donde no los hay o

se pasan por alto. Como registro documental se aportarán fotografías de las zonas

sometidas a inspección visual. Estas instantáneas se encontrarán perfectamente

identificadas para, en su caso, proceder a la comprobación de los resultados.

Si aparecen defectos lo suficientemente grandes, se retirará la pieza dejándola

en espera de las decisiones que se tomen sobre su procesamiento posterior. En caso

de resultar la inspección negativa, la pieza debe ser rechazada rápidamente evitando

realizarle más ensayos u operaciones de fabricación. Si la inspección visual es

positiva la pieza será examinada por otros procedimientos más precisos y capaces de


detectar otros defectos menores y no visibles. Se sellará la pieza y firmará la hoja de

ruta, permitiendo continuar su proceso. Esto se debe a que si la inspección visual

encuentra a la pieza no conforme, los defectos en esta son lo suficientemente graves

como para no tener sentido el continuar el proceso, por el contrario, la inspección

visual es incapaz de hallar gran cantidad de fallos, por lo que el haber superado esta

prueba no implica que la pieza tenga la calidad requerida.

Como límites de aceptación se tomarán los recomendados por la norma

MSSSP55, que contempla una amplia variedad de situaciones y casos y facilita la

identificación de los defectos no admisibles, salvo que en la Especificación de

Calidad se determine cualquier otro criterio.

3.2.4.3.2 Control de sanidad

Para realizar los controles de calidad será necesario seguir unas pautas y

modos establecidos previamente y que vienen definidos en:

Especificación técnica de control por líquidos penetrantes.

Especificación técnica de control por partículas magnéticas.

Especificación técnica de control por ultrasonidos.

Especificación técnica de control por radiografía.

La elección de los controles empleados y los niveles de aceptación a utilizar

deberán hacerse teniendo en cuenta la afectación de la pieza, su concepción

hidráulica, así como las exigencias en servicio que vaya a tener que soportar, como

acciones erosivas, el riesgo de cavitación, la fatiga por choque, la existencia de

solicitaciones alternativas, la tensión de trabajo de las zonas consideradas, etc.


Las personas encargadas de efectuar los exámenes no destructivos así como

de interpretar sus resultados y de sacar conclusiones a partir de estos, deberán estar

calificadas según un procedimiento escrito. Estas personas deberán poseer una

experiencia en relación con la importancia de las decisiones que deban tomar.

3.2.4.3.3 Control de la estanqueidad bajo presión

Este tipo de ensayo es raramente realizable en la fundición en condiciones

adecuadas, por lo cual a menudo se renuncia a su realización.

Por el contrario, las piezas expuestas a la presión, una vez que han sido

terminadas, son sometidas a un ensayo bajo presión en los talleres del constructor o

en la obra. El constructor debe precisar en el plano de estas piezas las condiciones de

realización de este ensayo, como la naturaleza del fluido que transmite la presión, o

la duración de la misma, lo que permite al suministrador realizar la pieza de forma

que esta pueda soportar adecuadamente aquellos esfuerzos para los que se ha

diseñado.

3.2.4.4 Controles dimensionales

3.2.4.4.1 En la fase de entrega por el suministrador

Los controles dimensionales y las tolerancias que deben tener las piezas a

realizar por el suministrador serán precisados por el constructor desde el momento de

la petición de ofertas. La complejidad de las tolerancias dimensionales existentes en

las formas hidráulicas hace complicada la elaboración de normas generales.


En su respuesta a la oferta, el suministrador aceptará o discutirá las

tolerancias.

Téngase en cuenta que estas tolerancias tienen una incidencia directa sobre el

precio, cuanto más reducidas sean, más compleja será la fabricación.

3.2.4.4.2 En la fase de entrega por el constructor

El constructor es la única parte adecuada para decidir tolerar eventuales

diferencias en lo referido a perfiles y dimensiones hidráulicas y valorar las

consecuencias desde el punto de vista de las garantías de funcionamiento que él

previamente hubiese acordado.

La excepción a lo anterior son los casos sometidos a las recomendaciones de

la Comisión Electrotécnica Internacional (Modificación No 1 de Septiembre de 1977

de la publicación 193, capitulo 4, párrafos 2.2, 2.3 y 2.4 para las turbinas hidráulicas

y la publicación 497 primera edición, capítulo 4, párrafos 15.2, 15.3 Y 15.4 para las

bombas de acumulación).

3.2.4.5 Especificación técnica de control por líquidos

penetrantes

3.2.4.5.1 Objeto y campo de aplicación

Los líquidos penetrantes se emplean para detectar defectos abiertos en la

superficie de las piezas que se inspeccionan, de esto se deduce que sólo se podrán

detectar con este ensayo no destructivo defectos en la superficie de la pieza o

defectos considerados como internos pero que afloren en la superficie.


Por lo general, este control está indicado para piezas terminadas. Sin

embargo, puede utilizarse en fases intermedias de fabricación, en particular para el

control de las cavidades de saneado, siempre que en las hojas de fabricación o

prescripciones de calidad figure dicha operación.

La persona que realice el ensayo y evalúe posteriormente los resultados del

mismo deberá estar cualificada con el nivel 11 establecido en los requisitos SN- TC-

1 A o según las Recomendaciones para la Cualificación y Certificación del Personal

de ensayos No Destructivos de la Asociación Española para el Control de la Calidad

(AECC).

3.2.4.5.2 Preparación de las superficies

La preparación de las superficies en el ensayo de líquidos penetrantes tiene

por objeto conseguir que las condiciones superficiales de la pieza sean tales que se

pueda garantizar la correcta interpretación de los resultados que se obtengan en el

ensayo.

Las superficies a examinar deberán estar limpias y secas por lo que hay que

eliminar totalmente todos los posibles restos en la misma de sustancias como óxido,

taladrina, escorias de soldadura, grasa, aceite, agua, polvo, etc.

Si la rugosidad de la pieza es excesiva, puede alterar la interpretación de los

resultados, por lo que el valor de la rugosidad máxima Re se limitará a valores

adecuados, 12 pm (N10) realizándose alguna operación previa de mecanizado o

amolado si fuera necesario. En aquellas superficies donde se hayan efectuado

tratamientos mecánicos superficiales que puedan impedir la penetración del líquido,


las superficies a examinar deberán ser amoladas previamente a la realización del

ensayo.

En el caso de que se realice un examen por partículas magnéticas por vía

húmeda, es recomendable efectuar previamente el control por líquidos penetrantes

para poder contrastar los resultados de estos dos ensayos.

3.2.4.5.3 Condiciones realización del ensayo

3.2.4.5.3.1 Temperatura

Los líquidos empleados para la realización de este ensayo tienen unas

propiedades características, como su poder humectante, ser químicamente inertes, no

ser tóxicos (para que su manipulación sea segura), etc. Debido a esto, las

temperaturas de los líquidos y de la superficie a examinar, deben estar comprendidas

dentro de un campo comprendido entre 15 y 60 ºC aproximadamente, para que se

vean favorecidos los fenómenos en que se basa el ensayo de líquidos penetrantes.

Fuera de estos límites térmicos, la eficacia de los productos y del procedimiento

deberá demostrarse a la temperatura prevista de utilización.

El líquido penetrante es un derivado del petróleo por lo que el límite superior

de temperatura no debe ser superado por el riesgo de inflamación que provocaría esa

circunstancia. En cuanto al límite inferior de temperatura de trabajo, se da con el fin

de que el líquido penetrante tenga un poder humectante suficiente como para permitir

la penetración en los defectos, fenómeno que se ve dificultado si la temperatura no es

suficientemente alta.


En cualquier caso, las temperaturas antes mencionadas son solamente

orientativas, por lo que se deberán seguir las indicaciones y recomendaciones

establecidas por el fabricante del producto que se emplee.

3.2.4.5.3.2 Iluminación

Para la correcta apreciación de los resultados, la iluminación del lugar en el

que se realice el ensayo debe ser suficiente, para esto, el examen podrá realizarse a la

luz del día o con luz artificial producida por un tubo fluorescente de 80 W colocado a

1 m de distancia. También se podrá emplear una iluminación equivalente a las

anteriormente mencionadas.

3.2.4.5.3.3 Materiales de trabajo

Para realizar los ensayos mediante líquidos penetrantes se utilizará un kit

formado por los siguientes productos:

1) Penetrante ARDROX 966P (aerosol)

2) Eliminador ARDROX 966 PR 551 (aerosol o granel)

3) Revelador ARDROX 966 (aerosol)

Del lote empleado en los ensayos se adjuntará sus certificados de Garantía de

Calidad según DIN 50.04913.1 .b. o equivalente a esta.

3.2.4.5.4 Procedimiento

El ensayo por líquidos penetrantes se basa en los fenómenos de capilaridad y

de exudación que se producen entre el líquido y la superficie en que se aplica este. El

método más común consiste en utilizar un líquido penetrante coloreado eliminable


mediante agua, con el que se impregna la superficie a examinar. Esta superficie es

posteriormente limpiada para eliminar el exceso de líquido penetrante aplicado. La

lectura se hace por aplicación de una capa de un producto denominado revelador.

En caso de haber un acuerdo previo, se podrá utilizarse cualquier otro

método.

Para realizar un ensayo de líquidos penetrantes los pasos más habituales son

los siguientes:

Preparación de la superficie a examinar, este aspecto ya fue tratado en un

apartado anterior, se basa en que la superficie ha de estar limpia y seca. Para eliminar

los restos de oxido, escorias de soldadura u otros materiales que dificulten el ensayo

se podrán emplear cepillos metálicos, muelas o los instrumentos adecuados para tal

fin. En el apartado anterior referido a los materiales de trabajo viene especificado el

disolvente que se empleará, aunque se puede emplear también otro que sea similar al

citado anteriormente.

Aplicación del líquido penetrante, esta podrá hacerse mediante inmersión, con

pincel o mediante pulverización, esta última se hará haciendo que la distancia entre

el aerosol y la superficie a examinar esté comprendida entre 40 y 60 centímetros. El

líquido penetrante debe aplicarse de forma homogénea por toda la superficie que se

vaya a examinar y deberá dejarse en esta al menos durante diez minutos, este tiempo

mínimo se incrementa en el caso de superficies pulidas, defectos estrechos o

temperaturas bajas debido a que el líquido penetrante trabaja en condiciones más

desfavorables. Es habitual que se deje al líquido un tiempo entre diez y veinte

minutos, posibilitando así que penetre completamente en los defectos que se quieren

detectar. Durante el tiempo de aplicación la superficie debe permanecer húmeda.


Eliminación del exceso de penetrante, para esto se emplea un trapo húmedo,

se enjuaga o se pulveriza agua a temperatura moderada (inferior siempre a 50°C) y

presión media (la máxima presión utilizable es 3.5 bares).

La eliminación del exceso de líquido penetrante siempre debe hacerse una vez

superado el tiempo de aplicación del mismo, para que este haya podido penetrar en

los defectos.

Limpieza de la superficie a examinar, una vez que se haya eliminado el

exceso de líquido penetrante se debe limpiar y secar la superficie empleando trapos

que no se deshilachen (para no ensuciar a la misma) o papel absorbente.

Aplicación del producto revelador, este suele ir en forma de suspensión en un

líquido (vía húmeda). Debido a que es una suspensión, es muy recomendable de cara

a conseguir una homogeneidad adecuada que la aplicación del producto revelador se

produzca en cuanto se haya terminado de agitar a la suspensión. El revelador puede

aplicarse de cualquier forma que permita que la capa que forme el mismo sea fina,

homogénea y que no perturbe al líquido penetrante que se encuentra en el interior de

los defectos.

El líquido penetrante se difunde rápidamente en el revelador, por lo que el

examen de la pieza debe hacerse según se vaya aplicando el revelador a la misma.

Una vez obtenidas las indicaciones, se compararán estas con los criterios de

aceptación, esto debe hacerse en un período de tiempo que habitualmente está

comprendido entre diez y veinte minutos.


3.2.4.5.5 Interpretación de los resultados obtenidos

Indicación es cualquier mancha de exudación obtenida tras haber aplicado el

líquido revelador. Existe una terminología muy concreta referente a los tipos de

indicaciones que se pueden encontrar una vez realizado el ensayo:

Indicaciones "verdaderas" son las que resultan de discontinuidades

mecánicas.

Indicaciones "circulares" son las que presentan una forma más o menos

elíptica, siendo su longitud inferior a tres veces su anchura media.

Indicaciones "lineales" son aquellas cuya mayor longitud es superior a tres

veces su anchura media.

Indicaciones “alineadas1” son aquellas que siendo tres o más, están una a

continuación de la otra y siendo la distancia entre ellas inferior a dos milímetros de

borde a borde de las mismas.

Las irregularidades superficiales como los surcos de herramienta empleada u

otras similares a estas, son susceptibles de generar también indicaciones. Cualquier

indicación que se revele ambigua, deberá ser considerada como defecto y se repetirá

el ensayo para verificar si verdaderamente se trata de un defecto o no, en caso

necesario, se hará un retoque previo de la superficie.

Salvo acuerdo con el constructor, las grandes zonas pigmentadas serán

declaradas no aceptables. Las indicaciones aisladas de longitud inferior a 1,5 mm no

se tomarán en consideración.

La zona examinada mediante líquidos penetrantes será evaluada y clasificada

por comparación con los criterios aquí indicados que definen cinco clases de calidad

numeradas del 1 al 5 y cuyo orden de calidad es decreciente. La superficie de


referencia será de 1 dm2 y podrá ser de forma cuadrada o rectangular, si bien su

longitud máxima estará limitada a 250 rpm. La forma de la zona de referencia vendrá

dada por la morfología y las dimensiones de la zona examinada o según la

repartición más desfavorable de las indicaciones encontradas en la misma.

En el caso de indicaciones especiales, o indicaciones lineales manifiestamente

no asimilables a cualquiera de las clases previstas, éstas deberán ser objeto de una

decisión adecuada a cada caso particular.

3.2.4.5.6 Criterios de aceptación

Para los distintos criterios de aceptación se utilizará una imagen patrón. La

zona examinada en el ensayo será evaluada por comparación con la imagen patrón en

cada clase, la cual representa una superficie de 1 dm2.

Como ya se dijo antes, podrá ser de forma cuadrada o rectangular y su

longitud máxima está limitada a 250 mm.

La superficie de comparación se colocará de forma que se tome la repartición

más desfavorable de indicaciones en la zona a considerar.

Clase 1

> Ninguna indicación circular de dimensión superior a 3 mm.

> Ninguna indicación lineal.

> Ninguna indicación alineada.

> Superficie total de las indicaciones no superior a 10 mm2/dm2.

Clase 2

> Ninguna indicación circular de dimensión superior a 4 mm.

> Ninguna indicación lineal.


> Ninguna indicación alineada.

> Superficie total de las indicaciones no superior a 20 mm2/dm2.

Clase 3

>Ninguna indicación circular de dimensión superior a 5 mm.

>Ninguna indicación lineal.

>Ninguna indicación alineada.

>Superficie total de las indicaciones no superior a 50 mm2/dm2.

Clase 4

>Ninguna indicación circular de dimensión superior a 6 mm.

>Ninguna indicación lineal.

>Ninguna indicación alineada de una longitud superior a 10 m.

>Superficie total de las indicaciones no superior a 125 mm/dm2.

Clase 5

>Ninguna indicación circular de dimensión superior a.8 mm.

>Ninguna indicación lineal de longitud superior a 7 m.

>Ninguna indicación alineada que constituya una longitud superior a 16

mm.

>Superficie total de las indicaciones no superior a 250 mm2/drn2.

3.2.4.5.7 Informe del control

Este deberá incluir como mínimo la información relativa al lugar, fecha del

examen, designación e identificación de la pieza y números de pedido y de colada de

la misma.


También deberá incluir el tipo de acero fundido, fase de fabricación, zonas

controladas, referencia a esta especificación, designación de los productos utilizados

en el ensayo y el resultado del ensayo, que podrá ser de conformidad o no con la

especificación de calidad que se debiese cumplir.

El informe deberá contener el nombre y la firma del inspector encargado del

ensayo, así como las observaciones adicionales que se considerasen necesarias.

3.2.4.6 Especificación técnica de control mediante partículas

magnéticas


El objeto del ensayo no destructivo mediante partículas magnéticas es

detectar eventuales defectos próximos a la superficie, hayan aflorado o no en la

misma, este ensayo permite detectar defectos superficiales y subsuperficiales, las

piezas a las que se vayan a someter a este ensayo deberán presentar un

ferromagnetismo suficiente.

Este examen se hace generalmente sobre superficies brutas o desbastadas, si

bien puede aplicarse sobre superficies terminadas, adoptando las precauciones

necesarias.

3.2.4.6.2 Preparación de las superficies

Las superficies en las que se vaya a realizar el ensayo deben estar limpias,

exentas de aceite grasa, arena o cualquier otra anomalía que pudiera dificultar la

buena interpretación de las indicaciones magnéticas que produce el ensayo.


De todas formas, el estado de la superficie será definido en la Especificación

de Calidad que se aplique.

Para las partes desbastadas o amoladas, en principio se especificará una

rugosidad Re no superior a 12,5 pm (N10). Para las partes que deban quedar brutas,

se seguirá la norma GE 70-2, concretamente, su apartado 3.1. Ha de tenerse en

cuenta que un granallado demasiado activo puede dificultar la detección de los

defectos menos visibles e incluso enmascararlos, debido a esto, se recomienda limitar

esta operación a lo estrictamente necesario.

3.2.4.6.3 Creación del campo magnético

3.2.4.6.3.1 Procedimiento de magnetización

Hay varios métodos para conseguir la creación del campo magnético, este

será creado mediante paso de corriente alterna o rectificada de una o dos alternancias

a través de la pieza.

El uso de comente alterna consigue una mayor sensibilidad para la detección

de defectos abiertos en la superficie, mientras que la corriente rectificada facilita la

detección de defectos subsuperficiales.

Previo acuerdo con el constructor, puede utilizarse cualquier otro

procedimiento que se considere adecuado. En caso de emplearse un electroimán, éste

debe ser obligatoriamente alimentado con corriente alterna.

Si el examen es en superficies ya terminadas, para tratar de limitar el efecto

de arcos que eventualmente se produzcan, es necesario acoplar a los electrodos

"almohadillas" en metal fusible, también puede emplearse un electroimán.


La Especificación de Calidad podrá precisar el método de magnetización y el

tipo de corriente a utilizar para conseguir esta.

3.2.4.6.3.2 Intensidad de campo magnético

La intensidad de corriente, la separación entre electrodos y el recubrimiento

existentes en las sucesivas zonas a controlar deben permitir que en cada zona

examinada haya un campo tangencia1 (que se define como el valor medio entre

comente rectificada y valor eficaz en comente alterna) igual o superior a 2000 A/m

(es decir 25 Oe), sin que se sobrepase el valor que provoca la aparición de

indicaciones por la saturación del material ferromagnético. La excepción a esto

último será la zona adyacente a los electrodos por motivos obvios. Si no se dispone

de un equipo de medida del campo magnético, se aceptará que la condición

precedente se cumple para una intensidad eficaz de comente de 50 A por cada

centímetro de separación entre los electrodos que producen la magnetización.

Para los aceros inoxidables ferromagnéticos, la intensidad que se emplee en la

magnetización deberá ser mayor, pueden ser necesarios valores de hasta 7000 Alm.

Si el equipo está graduado en intensidad de cresta, ésta se convertirá en

intensidades eficaces (que son medias cuadráticas). Para el caso de corriente

rectificada de un semi-período se realiza mediante:


Si la comente es rectificada de dos semi-período y alterna se realiza la

conversión con:

Hay que asegurar que los indicadores den una respuesta positiva, aunque los

campos magnéticos sean débiles.

3.2.4.6.4 Producción de la imagen magnética.

La imagen magnética se puede obtener mediante métodos diversos, entre los

que se incluyendo polvo magnético seco, polvo magnético en suspensión en un

líquido apropiado y polvo magnético fluorescente en suspensión en un líquido

apropiado.

Cualquiera de estos productos debe aplicarse sobre la superficie a examinar.

En el caso de que se utilice polvo magnético fluorescente, la observación se realizará

mediante luz ultravioleta.

La Especificación de Calidad podrá precisar el producto a utilizar en los

distintos casos que se puedan presentar. El método empleado para aplicar el producto

debe asegurar una repartición regular de las partículas magnéticas sobre toda la

superficie a controlar para que las lecturas de resultados sean correctas. El recipiente

que contenga el revelador liquido debe ser agitado frecuentemente para facilitar

también esto último. Los productos utilizados en los ensayos deben tener una

granulometría, un color y una concentración adecuados para asegurar una


sensibilidad y un contraste convenientes, para conseguir esto, se tendrán que tener

presentes las condiciones en las que se vaya a realizar el ensayo de partículas

magnéticas.

En el procedimiento con polvo fluorescente, la lámpara ultravioleta deberá

tener la potencia suficiente y la luz ambiental deberá atenuarse en caso de que

dificulte la lectura de resultados.

La eficacia del producto empleado en el ensayo se verificará por medio de un

indicador dispuesto sobre la pieza durante el transcurso del control (por ejemplo al

Berthoid, Am\JOR o ASTM).

3.2.4.6.5 Modo de operar

Cada superficie elemental será controlada sucesivamente según dos

direcciones perpendiculares, esto se debe a que el ensayo de partículas magnéticas

detecta bien defectos cuya orientación sea perpendicular a la de las líneas de campo

magnético de la zona a inspeccionar, pero detecta mal aquellos defectos cuya

orientación sea paralela a las líneas de campo magnético.

Para facilitar el sondeo, las zonas a controlar pueden ser previamente

cuadriculadas con tiza o cualquier otro medio adecuado salvo en el caso de

superficies de pequeña dimensión. Los electrodos podrán disponerse paralelamente a

los lados o a las diagonales del cuadriculado anteriormente mencionado.

Si los electrodos se disponen paralelamente a los lados de la cuadrícula, para

una separación de cuadrícula de entre 150 y 200 milímetros, la separación entre los

electrodos estará comprendida entre 190 y 240 milímetros. En este caso la intensidad

mínima eficaz tomará un valor entre 950 y 1200 A.


Si los electrodos se disponen según las diagonales de la cuadrícula, para una

separación cuadrícula de entre 150 a 200 milímetros, los electrodos deberán estar

separados por una distancia de entre 250 y 300 milímetros. La intensidad eficaz

mínima será de entre 1250 y 1500 amperios.

En las zonas elementales consideradas, el revelador se aplicará durante 3

segundos a la vez que se produce la circulación de la comente, la cual se mantendrá

durante un segundo más que la aplicación del revelador de cara a facilitar la

estabilización de las indicaciones. El examen se hará visualmente sin esperar una vez

hecho lo anteriormente mencionado.

Sí estará permitido realizar el examen después de haber tratado varias de estas

zonas elementales, siempre que se cumpla que las sucesivas aplicaciones del

producto revelador no borran las indicaciones que previamente se hubiesen formado.

Si el ensayo debe realizarse en una zona con gran inclinación y con polvo seco,

podría suceder que al finalizar el paso de la corriente las indicaciones ya no fueran

visibles, al haber caído el polvo por efecto de la gravedad. En este caso el examen

debe efectuarse durante el paso de corriente, para evitar el problema antes

mencionado.

3.2.4.6.6 Interpretación de los resultados

El ensayo por partículas magnéticas se basa en que pone en evidencia las

discontinuidades que deforman el campo magnético en la superficie que se está

inspeccionando, por concentración local de las partículas alrededor de las citadas

discontinuidades. Estas concentraciones son más o menos definidas en función de la


profundidad, naturaleza y magnitud de las discontinuidades que existan en el

material.

Las indicaciones se pueden producir por multitud de causas, como grietas,

fisuras, pliegues, rechupes, soportes de macho, poros, inclusiones y otros defectos,

que podrán ser más o menos volumétricos.

Sin embargo, las indicaciones pueden deberse a diferencias en la estructura

del metal, sobre todo en las zonas adyacentes a las reparaciones hechas por soldadura

en determinados tipos de acero, estas indicaciones no indicarán por lo tanto la

presencia de discontinuidades en el material.

Asimismo, las singularidades presentes en la superficie, como las curvas de

enlace de radio pequeño, así como surcos de mecanización o amolado, o incluso la

magnetización local remanente debida a un cable eléctrico pueden disminuir o

aumentar la concentración de partículas en esa zona.

La conclusión de lo anterior es que el ensayo mediante partículas magnéticas

permite detectar una gran cantidad de defectos, pero en ocasiones pueden surgir

indicaciones erróneas, que indiquen la existencia de un defecto cuando en realidad

este no existe.


Las indicaciones que se tendrán en cuenta son aquellas que previamente se

haya acordado que se deben a una particularidad de la superficie o a una

discontinuidad de la estructura, esto ya fue tratado en el apartado concerniente a la

interpretación de los resultados de ensayos mediante partículas magnéticas.


En caso de desacuerdo, se podrá repetir el ensayo, realizar un ligero amolado

local y provocar una mejora de las condiciones de magnetización de la zona

estudiada. Si la duda respecto a la indicación persistiese, se efectuarían ensayos

mediante líquidos penetrantes en la zona considerada.

Los criterios de aceptación para cada clase figuran en la tabla siguiente:

Siendo las anotaciones contenidas en la tabla anterior las siguientes:

S: Clase excepcional (zonas críticas altamente solicitadas). Si se presenta una

concentración numerosa de indicaciones pequeñas, aunque estas sean puntuales, la


superficie implicada deberá amolarse para seguir la evolución de las mismas; si éstas

tienen tendencia a alargarse y a acercarse, se procederá a reparar.

(3) L es la longitud de la indicación más larga.

(4) En caso de desacuerdo y si la naturaleza del defecto no puede ser demostrada,

será asimilada a una discontinuidad lineal. Téngase en cuenta también que las

indicaciones de tamaño en tomo a un milímetro no se toman en consideración. La

especificación de calidad definirá la clase a utilizar en cada zona que se deba

controlar. Para las paredes de las cavidades de saneado, el Constructor podrá

especificar una clase de calidad distinta de la prevista para la superficie.


El informe de control debe indicar como mínimo:

Lugar y fecha del examen.

Designación e identificación de la pieza.

Números de pedido y de colada.

Tipo de acero fundido.

Fase de fabricación y zonas controladas por el ensayo.

Referencia a esta especificación.

Equipo utilizado, tipo de corriente de magnetización, y naturaleza de las

partículas magnéticas.

Conformidad, o no, de la pieza respecto a la especificación de calidad

establecida para la misma.

Observaciones que se consideren adecuadas.

Nombre y firma del inspector.


3.2.4.7 Especificación técnica de control por ultrasonidos


El ensayo no destructivo basado en ultrasonidos tiene como objetivos

encontrar defectos internos en las piezas examinadas, así como estimar su

importancia (naturaleza, dimensiones y posición) si esto es posible.

El examen mediante ultrasonidos puede aplicarse a todas las piezas realizadas

en acero fundido ferrítico o martensítico. No obstante, hay factores como la forma de

las piezas o el tamaño del grano de estas que pueden limitar su empleo y hacer muy

difícil o imposible la interpretación de los resultados obtenidos.

El método descrito en la presente especificación está basado en la utilización

de un palpador normal de ondas longitudinales. Si la especificación de calidad

requiere el empleo de otro tipo de palpadores de ultrasonidos, particularmente para la

detección y caracterización de defectos muy próximos a la superficie o en las zonas

en espera de soldadura, entonces la especificación de calidad deberá indicar la

especificación que se deberá aplicar en esos casos.

3.2.4.7.2 Observaciones preliminares

El método utilizado, denominado impulsos de emisión, consiste en interpretar

sobre la pantalla los ecos recibidos por un palpador después del regreso del impulso

de ultrasonidos que el mismo ha creado anteriormente.

Se deberá tener en cuenta la evolución de las amplitudes o posiciones que

presentasen estos ecos según vaya cambiando la posición del palpador.


La amplitud de un eco está ligada a la existencia de superficies en las que

rebotan los ultrasonidos a una distancia dada, y depende también de las

características de reflexión de los ultrasonidos que estas superficies posean en la

dirección considerada.

Esto explica la complejidad que entraña deducir la naturaleza y dimensiones

de aquellos que provoca los ecos de ultrasonidos detectados y, por consiguiente, el

carácter convencional de los límites de aceptación propuestos en la presente

especificación.

Debido a esto, el examen mediante ultrasonidos no es completamente

concluyente, por lo que se requieren análisis adicionales para poder asegurar

totalmente la conformidad de la pieza analizada respecto de las especificaciones que

debe cumplir.

La eficacia del ensayo por ultrasonidos y el coste asociado a este depende en

buena medida de la meticulosidad con que se realice, esto incluye el tiempo

necesario para el ensayo y la accesibilidad de las zonas a controlar.

El Constructor deberá, pues, adaptar sus exigencias relativas a la preparación

de superficies, modo de sondeo, clases de aceptación, etc., al problema específico

que presenta cada parte de la pieza para la cual se ha prescrito el examen por

ultrasonidos.

3.2.4.7.3 Condiciones de operación

El examen por ultrasonidos será siempre efectuado después del tratamiento

térmico de calidad al que se someta a la pieza. La Especificación de Calidad


precisará los estados de superficie a respetar para poder llevar a cabo el control, esto

tendrá en cuenta también los criterios de aceptación que afecten a la pieza.

Una rugosidad correspondiente al patrón N10 (12,5 pm) generalmente es

aceptable, al permitir realizar correctamente el ensayo. En todos los casos, las

superficies en contacto con el palpador serán regulares y sin asperezas u

ondulaciones que dificulten la transmisión de las ondas de ultrasonidos y el

desplazamiento del palpador. La calamina resultante de la eliminación de las

mazarotas o del tratamiento térmico así como cualquier resto de cascarilla, óxido,

escorias de soldadura, etc serán eliminados antes de realizar el ensayo.

Si esto es posible, se deben eliminar entallas, rebordes o elevaciones que

pudiera presentar el material con el fin de asegurar un buen contacto entre el material

y el palpador en un espacio suficiente para que el ensayo se haga de forma correcta.

Se utilizará un producto de acoplamiento que permita una adecuada

transmisión de los ultrasonidos, entre los que se pueden utilizar figuran la pasta de

celulosa y el aceite.

Se utilizará el mismo producto de acoplamiento para el calibrado y para los

exámenes, el aparato empleado será del tipo clásico y, como mínimo, será capaz de

utilizar un campo de frecuencias comprendido entre 1 a 5 MHz.

Recuérdese que a mayor frecuencia de los ultrasonidos, menores serán los

defectos que se puedan llegar a detectar.

El aparato de ultrasonidos estará provisto de un dispositivo para el reglaje de

la amplificación graduado en decibelios, cuya precisión será de 2 dB dentro de los

campos utilizados. La escala vertical será lineal con una tolerancia de +5% como

mínimo hasta el 75% de su altura máxima. La base de tiempos del aparato será


regulable de forma continua y su diferencia de linealidad debe ser inferior al 2% del

valor de la medida para garantizar una buena precisión.

Las tolerancias anteriormente indicadas son indicativas. Si estos valores

fueran superados, podría ser necesario tenerlo en cuenta para casos límite que se

pudiesen presentar.

Los palpadores utilizados son palpadores normales de ondas longitudinales.

Salvo imposibilidad, debido a la forma o la permeabilidad, su diámetro estará

comprendido entre 19 Y 26 mm y su frecuencia entre 2 y 2,5 MHz.

Generalmente estos palpadores están provistos de una suela protectora blanda

que dificulta su desgaste con el uso.

Antes de su utilización, se verificará la resolución y sensibilidad del conjunto

formado por el palpador y el aparato por medio de una pieza de calibración

internacional.

Resolución: en la ranura de 2 mm, empleando palpadores normales de

frecuencia igual a 2 MHz o más, deberán obtenerse tres ecos.

Sensibilidad: para una frecuencia de 2 a 2,5 MHz, el número de ecos

obtenidos sobre la suela de plexiglás serán como mínimo tres, esto podría hacer

necesario aumentar la amplificación al máximo, para investigaciones

complementarias que se hayan previsto, pueden utilizarse otros tipos de palpadores

de ultrasonidos, como los palpadores angulares de ondas transversales (recuérdese

que hasta ahora eran todos de ondas longitudinales). Los ángulos de refracción más

habituales en estos palpadores son de 45º, 60º y 70º con respecto a la normal de la

superficie en que se apoya el palpador angular.


Otro tipo de palpadores de ultrasonidos son los denominados SE, que poseen

cristales emisor y receptor diferenciados y que sirven sobre todo para buscar defectos

superficiales en la pieza inspeccionadas. Estos palpadores generalmente no están

provistos de una suela flexible lo que hace necesario una adecuada preparación de la

superficie hasta que sea lo suficientemente lisa y plana.

3.2.4.7.4 Modo de operación

El impuso de emisión que produce el equipo de ultrasonidos empleado puede

permitir a veces el ajuste del mismo, en este caso, se empleará un impulso de emisión

con la potencia mínima compatible con las distintas necesidades del ensayo. Las

características del impulso de emisión no se modificarán durante el ensayo.

Para la calibración del palpador y la evaluación de las indicaciones obtenidas

en el ensayo, el mando que regula la amplificación deberá estar en la posición 0. La

base de tiempos deberá estar reglada de forma que se maximice la separación el

impulso de emisión y los ecos más alejados que se pudieran producir, esto se debe a

que así se medirá de forma más precisa.

Las consideraciones anteriores se efectuarán, lógicamente, teniendo en cuenta

de las posibilidades de reglaje del equipo que se vaya a utilizar. Para el calibrado se

emplean únicamente las distancias entre dos o más ecos de distancia previamente

conocida. La distancia entre la impulsión de emisión y el primer eco no puede

emplearse por el efecto denominado de "campo cercano", que hace que la precisión

en la zona próxima a la emisión no sea lo suficientemente alta como para calibrar con

ella. La posición de un eco respecto a una referencia en la pantalla permite

determinar la profundidad a la que se encuentra el elemento que produce el citado


eco, que puede ser tanto un defecto como características propias de la pieza como el

espesor de la misma.

Para el reglaje de la amplitud de los ecos se pueden utilizar piezas patrón de

espesores conocidos. Estas piezas existen tanto con un espesor fijo como

escalonadas. Estas piezas pueden tener taladros cuyas indicaciones figuran en la

especificación de calidad:

Con taladros de fondo plano de diámetro 6 mm, cuya tolerancia de -0 y +0.4

y cuyos ejes serán perpendiculares a la superficie examinada.

Con taladros cilíndricos del mismo diámetro, pero cuyos ejes serán paralelos

a la superficie examinada.

Las piezas patrón estarán preferiblemente fabricadas de acero y es deseable que

sus características relativas a la propagación de los ultrasonidos en ellas sean lo más

similares posibles a las de la pieza que se va a someter al ensayo. La anchura de las

piezas patrón será superior a 50 mm y a:

En la expresión anterior h es la longitud de las ondas de ultrasonidos en la

pieza, d es la distancia y D es el diámetro del cristal que genera los ultrasonidos.

Para obtener las curvas de referencia, poner sucesivamente el palpador sobre

cada uno de los taladros útiles de la pieza patrón empleada, se deberán conocer los

espesores en los que se va a calibrar (mínimo 3 espesores). En la posición del eco


máximo se reglará la amplificación para que la altura de este oscile entre el 75% y la

totalidad de la altura de la pantalla.

Se marcarán en la pantalla los picos de los ecos correspondientes a cada

taladro que se obtuvieron anteriormente. Si se diera el caso de que la altura de algún

eco resulta inferior al 20% de la altura total de la pantalla, se aumentaría la

amplificación de 6 a 12 dB en estos puntos, anotándose también la ganancia

suplementaria que se acaba de introducir.

Trazar una línea que pase por los distintos puntos y prolongada hacia la

izquierda horizontalmente. Se obtiene así la curva de referencia de amplificación

correspondiente AO.

Para tener en cuenta los distintos estados de superficie y de absorción de los

ultrasonidos en el espacio comprendido entre la pieza a examinar y la pieza patrón,

se modificará la amplificación procediendo como en el caso de los generadores de

ecos artificiales, se trazará una línea que pase por los picos de los ecos de fondo

correspondientes a los distintos espesores de los taladros de las piezas patrón, de

amplificación correspondiente Al. A continuación se pondrá el palpador sobre una

zona sana de la pieza cuyas paredes sean paralelas y cuyo estado de superficie sea

equivalente al de la zona que se desea examinar, reglándose la amplificación de

aparato hasta que se haya elevado el eco de fondo sobre la línea trazada sobre la

pantalla.

Denominaremos A2 a la amplificación obtenida. En el momento de realizarse

el examen mediante ultrasonidos, la amplificación deberá tomar el valor AO-(A2-

Al).


También podría ser necesario modular esta corrección en función de la

profundidad existente, por ejemplo, repitiendo la operación precedente para distintos

espesores e interpelando si fuera necesario.

Una forma de no tener que realizar todo lo anterior es mediante la utilización

de diagramas de referencia ya existentes. Si existe un acuerdo previo entre las partes,

la curva de referencia podrá igualmente ser establecida utilizando los diagramas

facilitados por distintos fabricantes de palpadores, en los cuales se incluyen para un

tipo determinado de palpador las curvas correspondientes al eco de fondo, además de

los ecos de taladros de fondo plano de diámetros diferentes.

En este último caso, sería necesario verificar previamente, mediante el uso de

piezas patrón provistas de taladros con fondo plano, como mínimo dos puntos del

diagrama que se fuese a emplear. Hay diversas formas de examen, la especificación

de calidad precisará para cada zona que se considere, la modalidad de ensayo que se

debe efectuar:

Examen al cien por cien, esto se indicará con una X en la casilla que

corresponda a la zona en la especificación de calidad. En este caso el palpador se

desplaza según líneas paralelas con recubrimiento hasta haber examinado la totalidad

de la zona.

Examen por sondeo. Se puede denominar QL, QP o SL, que a su vez se

caracterizan por: QL seguido por unas cifras significa que el palpador se desplaza a

lo largo de las líneas de una red cuadriculada. Las cifras antes mencionadas indican

el paso en milímetros de la red.

QP seguido por unas cifras significa que el palpador se aplica únicamente en

los puntos de intersección de una red como la definida en el caso anterior.


SL implica que el palpador se desplazará según líneas que habrán de ser

definidas en cada caso.

Los exámenes por sondeo deben seguir al menos una serie mínima de reglas,

entre las que se incluyen:

Para evitar la aplicación de la cláusula mencionada el constructor deberá

precisar claramente y rápido (como muy tarde, en el propio pedido) la localización

de los cruces de la red que se vaya a emplear.

Si se detecta una anomalía se investigará su contorno examinando las zonas

que sean adyacentes a la citada anomalía.

La garantía obtenida sobre la conformidad de la clase especificada en toda la

zona que se haya considerado dependerá del paso de la red empleada y de la clase de

aceptación, ya que cambios en estos parámetros afectan a la exactitud del examen y a

la dificultan que existe para superarlo.

Para la detección de las indicaciones, se aumenta la amplificación lo

necesario para que la altura mínima de los ecos a anotar, para la clase especificada,

sea al menos igual a una quinta parte de la altura total de la pantalla del aparato

empleado. Las indicaciones a detectar en el ensayo mediante ultrasonidos serán tanto

ecos intermedios como atenuaciones del eco de fondo que no se deban a la geometría

que presenta la pieza en esa zona.

Ciertas indicaciones no podrán ser interpretadas con la exactitud deseable, por

lo que pueden interpretarse como defectos. Estas indicaciones serán indicaciones a

confirmar y son particularmente importantes en aquellas zonas que hayan sufrido

reparaciones considerables.



Se denominará D a la altura del eco máximo producido por el defecto,

después de haber ajustado la amplificación de calibrado, R será la altura de la curva

de referencia a la misma profundidad, y F será la altura del eco de fondo en la zona

examinada de paredes paralelas.

Fo se tomará como la altura del eco de fondo en una zona sana de paredes

paralelas del mismo espesor de la zona a examinar. Se definirá:

S se definirá como la superficie formada por las zonas elementales obtenidas

por una agrupación de puntos de indicaciones a anotar por el método que se haya

definido previamente. Las indicaciones a anotar son aquellas para las que se cumple:

Se podrán emplear también otros límites, que podrán depender de la clase de

calidad o de aquello que se considere adecuado. Se tomarán como indicaciones


puntuales aisladas a aquellas en las cuales su superficie es inferior a la del palpador

empleado para realizar el ensayo.

Es necesario calcular la superficie de las zonas con anomalías que presente la

pieza, para ello se marcarán sobre la pieza las posiciones correspondientes al centro

del palpador para las cuales se ha encontrado alguna indicación a anotar. Estos

puntos se agruparán en zonas elementales de superficie S.

Se considerarán como zonas elementales distintas aquellas para las cuales las

distancias a toda zona vecina son mayores que la dimensión máxima de las dos zonas

que se estén considerando. Si los puntos marcados anteriormente no se agrupan en

zonas elementales, entonces se les considerarán indicaciones puntuales aisladas.

Hay que tener en cuenta que si la superficie inspeccionada no es plana, la

determinación de la superficie real de la zona con anomalía puede necesitar un

croquis.

Los criterios de aceptación de este ensayo se pueden basar en múltiples

parámetros, entre los que figuran:

Altura del eco producido por el defecto.

Atenuación del eco de fondo.

Superficie de cada zona elemental.

Superficie total acumulada debida a las zonas elementales.

Si las indicaciones superan los criterios de aceptación que finalmente se

especifiquen, el constructor deberá decidir si la pieza se repara o si deben

confirmarse los resultados obtenidos.


Los niveles de aceptación pueden variar con la profundidad de la zona que se

esté inspeccionando, si es así, habrá que definir a las distintas clases de calidad que

haya.

Los criterios antes mencionados también pueden variar para el caso de zonas

puntuales aisladas, si es así, será necesario definir los criterios que deberán aplicarse

en ese caso.

No se deben establecer criterios de aceptación de carácter general por la gran

cantidad de casos que pueden darse, habrá que tener en cuenta las solicitaciones, la

dificultad existente para realizar el control, el grado de nocividad de las anomalías

que se detecten, etc.

P. modo de ejemplo, se pueden especificar las clases como las contenidas en

la siguiente tabla, que podrá ser cambiada en función de la información de la que se

disponga.


(1): Para las clases 2 a 5, las indicaciones puntuales aisladas que superen los

límites de aceptación tolerados para las anteriores clases podrán ser aceptadas con la

condición de que su cantidad no supere ninguno de estos dos valores: tres por dn2 o

treinta por m2.

(2): Se refiere a la superficie máxima de cada zona elemental.

(3): Se refiere a la suma de las superficies elementales en tanto por ciento de

la superficie a examinar que definiese la especificación de calidad.

Aquellas indicaciones que se considere que han de ser confirmadas requerirán

el uso de otros medios, como palpadores distintos a los empleados. El análisis

posterior al ya realizado buscará confirmar (o negar) la existencia de un defecto, y en

caso de existir este, buscará conocer sus dimensiones y el tipo al que pertenece.

El constructor será quien tome la decisión en función de la solicitación a la

que esté sometida el área estudiada y las posibilidades de crecimiento que tenga el

defecto por el tipo de trabajo que soporte la zona. Si lo considerase necesario, podrá

solicitar que le sea enviado un informe detallado con croquis incluido.

Entre lo que podrá solicitar figura una radiografía siempre que los criterios

para la realización de la misma se hubiesen definido en la especificación de calidad.

Según la presente especificación, estos criterios no se aplican salvo que se

esté ante indicaciones a confirmar.



El informe del control realizado debe contar como mínimo con los siguientes

datos:

Lugar y fecha del examen.

Designación e identificación de la pieza examinada.

Número de la colada y del pedido.

Tipo de acero.

Fase de fabricación y zonas controladas.

Referencia a esta especificación.

Marca, tipo y palpador empleado en el ensayo.

Frecuencia y tipo del cristal generador de ultrasonidos empleados.

Conformidad (o no) con la especificación de calidad.

Observaciones que se consideren necesarias.


3.2.4.8 Especificación técnica de control por radiografía


El ensayo no destructivo basado en radiografías tiene por objetivo detectar

defectos internos en piezas fundidas, así como precisar la naturaleza y dimensiones

de los defectos que se hubiesen detectado previamente mediante otros ensayos, como

por ejemplo, el ensayo mediante ultrasonidos.


Este ensayo no destructivo es aplicable a cualquier pieza de acero fundido, si

bien el espesor, la forma y la accesibilidad de las mismas pueden provocar que no

siempre sea utilizable.

3.2.4.8.2 Preparación de la superficie

El ensayo de radiografía debe utilizarse después de haberse aplicado el

tratamiento térmico de calidad, asimismo, debe realizarse en superficies que no

presenten irregularidades que pudiesen dar lugar a interpretaciones erróneas de las

radiografías que se obtengan.

3.2.4.8.3 Fuentes de radiación

Será necesario conocer tanto el espesor de la zona que se debe radiografiar

como el metal que forma la pieza. Se podrán emplear radiaciones X o gamma, se

utilizarán aquellas que permitan realizar el ensayo de forma correcta.

3.2.4.8.4 Películas radiográficas

La película que se emplee para ser impresionada por la radiación, dependerá

de la radiación empleada, así como del espesor de la pieza en la zona a examinar. De

ASTM E 94-68 (1974) se pueden obtener estas indicaciones:


El constructor debe dar su aprobación si se desea utilizar películas

radiográficas de tipo 4. Como guía para elegir adecuadamente la película a emplear

se puede utilizar la siguiente tabla:


Estas indicaciones se han incluido al representar el nivel habitual de calidad,

las tensiones representan las energías operativas en esos casos.

3.2.4.8.5 Identificación de las radiografías

En las radiografías que se tomen se deberá prever que cada una de las mismas

tenga al menos dos referencias visibles en la misma. Si es posible, las referencias

estarán del lado de la fuente.

La posición de las referencias que se empleen se deberá marcar sobre la pieza

para posibilitar repetir la radiografía exactamente en la misma posición si esto fuera

necesario. Como referencias se pueden utilizar características propias de la pieza,

como puede ser una punta de arista, si estas permiten posicionar correctamente la

radiografía. Cada película empleada será marcada de forma que sea posible su

identificación en concordancia con el plano de posicionado.

Los indicadores de calidad de imagen (I.Q.I. del tipo AFNOR, DIN o

ASTM), que también se pueden denominar penetrámetros, se dispondrán

perpendicularmente al haz de radiación sobre la superficie de la pieza del lado de la

fuente (salvo en casos excepcionales). Estos deben ofrecer las mejores posibilidades

de interpretación aun en el caso de espesores distintos.

3.2.4.8.6 Distancia foco-película

La distancia fuente-película deberá ser la suficiente para tener una penumbra

geométrica adecuada. Para el acelerador lineal, la distancia fuente película debe ser


superior o igual a 1500 mm. Estos aspectos serán modificables en caso de que exista

un acuerdo que así lo especifique.

3.2.4.8.7 Calidad de las radiografías

Los valores de los distintos parámetros pueden ser acordados para cada caso

particular por las partes. La calidad de imagen será evaluada mediante la

identificación del agujero o hilo más pequeño visible en función del espesor

radiografiado del indicador de calidad de imagen. El último taladro o hilo visible de

este será el definido en la tabla que se presenta a continuación, con referencia a las

normas indicadas.

La densidad en las lecturas en simple o doble película deberá estar

comprendida entre dos y cuatro. Esta será verificada con ayuda de un densitómetro o

por comparación con películas patrón.


(1) Valores intermedios entre I.Q.I. No 20 Y 50 de 5 posibles

(2) Valores intermedios entre I.Q.I. No 50 Y 100 de 10 posibles

(3) Valores intermedios a partir del I.Q.I. No 120 de 20 posibles


La borrosidad geométrica (Bg) viene determinada por la expresión:

Siendo:

e: Espesor de la pieza a radiografiar.

D: Distancia fuente-película.

d: La dimensión más pequeña de la fuente.

Las distancias anteriores son todas en milímetros. La borrosidad geométrica

dependerá del espesor que se vaya a radiografiar:


3.2.4.8.8 Interpretación de las películas

La interpretación será efectuada en simple o doble película según la densidad

que exista. La interpretación deberá basarse en la última edición de las normas

ASTA4 E466, E148 Y E280, según el espesor de las piezas radiografiadas. Los

criterios de aceptación (tipo de defecto y clases) serán definidos en la especificación

de calidad para cada zona a radiografiar.


El informe del control radiográfico que se vaya a realizar deberá incluir al

menos los siguientes puntos:

Lugar y fecha de examen.

Designación e identificación de la pieza.


Número del pedido y de la colada.

Tipo de acero fundido.

Fase de fabricación y zonas que se han controlado.

Referencia a la presente especificación.

Características de la fuente de radiación utilizada.

Distancia entre la fuente y la película, así como los espesores radiografiados.

Marca y tipo de la película empleada, tipo del indicador de calidad de imagen

utilizado.

Identificación de las radiografías.

Plano indicando la disposición de las radiografías y de las marcas realizadas

sobre la pieza.

Resultado de interpretar las radiografías obtenidas, se deberá indicar para

cada defecto su tipo y clase.

Conformidad (o no) de la pieza respecto de la especificación de calidad.


3.2.5 Tratamientos de protección contra la corrosión

3.2.5.1 Procedimiento

La protección frente a la corrosión se aplicará a todos los elementos

fabricados en acero al carbono de las turbinas durante su fabricación o en reparación.

Esta prescripción será aplicada siempre que no existan otros acuerdos con el cliente

que modifiquen lo aquí establecido.


Las superficies antes de proceder a chorrearlas deben estar limpias de

posibles restos de aceite o grasa. Las rebabas, las aristas vivas, las capas gruesas de

óxido y los posibles restos de escorias de soldaduras se eliminarán por medio de

cincel, cepillo de alambre o por otro sistema que se considere adecuado antes de

realizar el chorreado, este podrá efectuarse con arena o con granalla. Se chorreará

hasta un grado de acabado indicado en la norma SIS 055900.

Para el caso de chorreado por el exterior del equipo, los agujeros se taparán

adecuadamente con contra bridas (si las conexiones son mediante bridas), o en otro

caso, mediante tapas adecuadas para tal fin. Las conexiones roscadas se taparán

mediante tapones también roscados. Se busca evitar con esto la entrada de arena o

granalla en el interior del equipo. En todo caso, se protegerán las superficies

mecanizadas y las roscas utilizando para ello Tesaband u otro medio adecuado. En el

caso de soldaduras de obra, se dejará una banda de 60 mm sin pintar a ambos lados

de la soldadura, para evitar que el calor que posibilita la soldadura dañe a la pintura.

El chorreado se efectuará dentro del taller previsto al efecto evitándose

condiciones indeseables para esta operación, entre las que figuran una humedad

relativa superior al 80%, condensaciones, humedad sobre la superficie apreciable a

simple vista o un abrasivo húmedo Una vez concluida la operación de chorreado, se

eliminará cuidadosamente toda la arena o granalla que haya podido quedar sobre el

equipo, así como el polvo que se produzca mediante aire comprimido limpio y seco,

aspirador de polvo o un cepillo limpio. La pintura se aplicará sobre las superficies a

pintar según las Especificaciones técnicas que facilite su fabricante.

Para poder pintar, se tendrán que verificar necesariamente los siguientes

puntos:


Preparación de la superficie.

Control del grado de acabado.

Pintura utilizada de imprimación.

Pintura utilizada en la terminación.

Espesor y adherencia del pintado de acabado.

Verificación visual del resultado.

3.2.5.2 Normas, aparatos y pinturas a utilizar

El tipo de pintura a utilizar se elegirá según las características de la superficie

a pintar. Las normas que se deberán seguir para los distintos aspectos son:

Rugosidad: s/SIS 055900.

Adherencia: s/ASYM D 3359-83.

Espesores: según el tipo de pintura empleado.

3.2.5.2.1 Superficies en contacto con agua

Para estas superficies, su preparación deberá ser de grado 2 y habrá cuatro

capas de protección. Cada una de estas capas es detallada a continuación:

Primera capa: se empleará pintura Epoxi rica en Zinc de dos componentes

221, su espesor oscilará entre 80 y 90 mm y su color será gris metálico.

Segunda capa: la pintura será Epoxi-Poliamida Óxido de Hierro Micáceo 2x6,

su espesor será de 80 pm y de color gris claro. Se deberá aplicar en las 48 horas

siguientes a la capa de imprimación.


Tercera y cuarta capa: estas capas tendrán pintura Alquitrán-Epoxi 5x4 y

espesor 100 pm (en cada capa). Serán de color negro.

En la cámara espiral y el tubo de aspiración, se dejarán libres de pintura

sesenta milímetros en el borde de todas las uniones soldadas a realizar en obra, para

proteger la pintura del calentamiento que se genera al soldar.

Para limpiar la soldadura por el interior se esmerilará hasta metal blanco y se

pintará según lo anteriormente prescrito. En el caso de que se tenga que soldar por el

exterior anclajes u otros accesorios para ayudar al montaje se comprobará que por el

interior no se ha dañado a la pintura. Si sucediera esto último, habrá que reparar la

zona dañada.

3.2.5.2.2 Superficies en contacto con aceite

Estas superficies serán preparadas para que presenten una preparación de

superficie de grado 2 %, y tendrán tres capas de protección, cuyas capas de

protección serán como sigue:

Primera capa: utilizará pintura Epoxi rica en Zinc de dos componentes 221, su

espesor oscilará entre 80 y 90 p. Su color será gris metálico.

Segunda capa: su pintura será Epoxi-Poliamida Óxido de Hierro Micáceo

2x6, con espesor igual a 80 pm y color gris claro. Se deberá aplicar esta capa en las

48 horas siguientes a la de imprimación.

Tercera capa: su pintura será Esmalte Poliuretano Alifático de dos

componentes 5W, con espesor comprendido entre 40 y 50 pm. Su color será el

blanco.


3.2.5.2.3 Superficies en contacto con el ambiente

En este apartado se distinguirá entre dos casos, que serán las superficies en

contacto con el ambiente y las correspondientes a la turbina montada.

Para el caso de las superficies en contacto con el ambiente, con excepción de

las de la tubería montada, se prepararán con grado 2, y tendrán dos capas de

protección. Estas últimas serán como sigue:

Primera capa: usará pintura Epoxi rica en zinc de dos componentes 221,

espesor comprendido entre 80 y 90 pm y color gris metálico.

Segunda capa: su pintura será del tipo Epoxi-Poliamida Óxido de Hierro

Micáceo 2x6, con un espesor de 80 pm y color gris claro. Esta capa deberá aplicarse

en las 48 horas posteriores a la capa de imprimación.

Para el caso de las superficies de turbina montada se prepararán las

superficies con grado 2 y tendrán cuatro capas de protección. Las características de

estas serán las siguientes:

Primera capa: pintura Epoxi rica en zinc de dos componentes, con espesor

entre 80 y 90 p. Su color será el gris metálico.

Segunda capa: empleará pintura Epoxi-Poliamida Óxido de Hierro Micáceo

2x6, con espesor igual a 80 pm y color gris claro. Se deberá aplicar en las 48 horas

siguientes a la capa de imprimación.

Tercera y cuarta capa: emplearán pintura Esmalte Poliuretano de dos

componentes 5P9, con espesores comprendidos entre 35 y 40 pm en cada una de las

capas. El color será azul RAL 5015


3.2.5.2.4 Superficies mecanizadas

Este tipo de superficies llevarán una sola capa de protección, con pintura del

tipo Barniz Pelable, con un espesor de al menos 80 pm y color amarillo.

3.2.5.2.5 Superficies en contacto con hormigón E

El transporte por carretera se hará con protección sin recubrimiento, mientras

que el transporte marítimo se hará con una preparación de superficie de grado Sa 2%.

Se aplicará una capa de protección.

Esta capa empleará pintura de tipo Shop-F'rimer Epoxi de dos componentes,

su espesor deberá oscilar entre 20 y 25 pm y su color será rojo óxido.

3.2.6 Controles a realizar en cada pieza

3.2.6.1 Controles en la cámara en espiral

En esta pieza se realizarán un total de cuatro controles: inspección visual,

examen por líquidos penetrantes, certificados de materiales, control dimensional.

Se explican a continuación cada uno de ellos:

Inspección visual. Este control se deberá realizar tanto a la totalidad de la

cámara en espiral una vez finalizada su construcción y a cada una de las chapas que

la forman durante su fabricación. Se busca con esto detectar los defectos de cualquier

tipo o las faltas de soldadura apreciables a simple vista.

Las chapas que no se consideren aptas se apartarán y marcarán para realizar

con ellas la opción que se considere más adecuada entre desecharlas o emplearlas en

algo en lo que sean válidas. Si existiesen mordeduras, salpicaduras o grietas (tanto de


cráter, como longitudinales o transversales) en alguna soldadura, se procederá a su

levantado y volverán a depositarse. Si existiesen defectos como descolgaduras, falta

de penetración o rechupes (defectos en la raíz), serán levantadas estas soldaduras

para ser depositadas de nuevo si fuera posible.

Líquidos penetrantes. Este examen se realiza con la cámara ya finalizada en

las zonas en las que se produzcan cruces entre cordones de soldadura distintos. Se

busca poder detectar defectos superficiales cuyo tamaño no permita apreciarlos a

simple vista, debido a que pueden disminuir peligrosamente la resistencia del cordón

de soldadura en los citados cruces.

En caso de encontrarse estos fallos, se levantarán los cordones

correspondientes y su repetición.

Certificados de materiales. Se pedirán para su comprobación los certificadas

de los materiales que conforman la cámara en espiral, de cara sobre todo a garantizar

que su tensión máxima mínima tiene el valor especificado en la norma UNE-EN

10253-1: 2000 y que dicho valor se encuentra dentro de tolerancias que se hayan

especificado. En caso de que no fuese así, existiría un riesgo para la integridad de la

cámara en espiral cuando esta se llenase de agua y alcanzase altas presiones.

Control dimensional. Se realizará en todas las chapas que conforman a la

cámara en espiral y en las tapas del predistribuidor antes de proceder a su soldadura,

si no se realizase así, se correría el riesgo de tener que desmontar la cámara entera y

volverla a hacer. Una vez que la cámara en espiral esté construida, se realizará el

control dimensional de las cotas que no se hubiesen medido en el paso anterior.


3.2.6.2 Controles en el rodete

En el rodete se realizarán de nuevo los mismos cuatro controles que se

aplicaron a la cámara en espiral: inspección visual, examen por líquidos penetrantes,

certificados de materiales y control dimensional.

Se explican a continuación cada uno de ellos:

Inspección visual. Se debe hacer una vez sacada la pieza de la fundición para

poder encontrar en el rodete las grietas superficiales que pudiesen producirse por el

enfriamiento del molde, al ser el acero empleado en su fabricación autotemplable, en

el que las tensiones internas por cambio de fases pueden crear las citadas grietas.

También se buscarán rechupes o faltas de llenado que se produzcan en el molde por

falta de material frente a lo necesario por la contracción del acero. Las faltas de

llenado se dan como consecuencia de que el metal líquido que entra en el molde

solidifica antes de lo necesario, impidiendo la entrada del resto del metal líquido. Si

existiesen grietas de temple, se deberá corregir el proceso de enfriamiento y

ralentizar a este en lo posible, si estas grietas se produjesen por faltas de relleno o

rechupes, deberá rediseñarse el molde. En todos los casos en que se presenten alguno

de los defectos anteriormente citados, el rodete deberá volverse a fundir para ser

sometido a continuación al mismo examen visual.

Líquidos penetrantes. Este control debe realizarse tras las fases de

mecanizado a las que se vea sometido el rodete de cara a encontrar grietas y otros

defectos superficiales que se hubiesen podido generar. La existencia de poros en el

rodete puede dar lugar a fenómenos de cavitación si estos se encuentran en la zona de

los alabes y en contacto con el agua.


Certificado de materiales. Serán pedidos y comprobados para garantizar que

el acero que se haya empleado en el rodete tiene una composición que respeta las

tolerancias dadas en la norma UNE-EN 10088-1: 1996. Esto se debe a que en el

rodete es particularmente importante, por motivos obvios, que el acero inoxidable

tenga la calidad y la resistencia a la corrosión que se espera en él.

También se realiza esto porque se debe emplear un acero con una buena

característica de dureza, ya que va a estar sometido a abrasión por los materiales en

suspensión que pudiese llevar el agua turbinada y por las posibles cavitaciones que

pudiesen ocurrir.

Control dimensional. Se realizará después de cada una de las etapas de

mecanizado, en los planos del rodete se suministran también los límites admisibles

en las tolerancias dimensionales, geométricas y de rugosidad.

Una de las zonas más delicadas es la de los laberintos, ya que presentan

secciones de paso muy reducidas y con tolerancias pequeñas. Esto es así debido a

que su función es minimizar la cantidad de agua no turbinada, y esto se consigue

dificultando en lo posible la circulación de esta, gracias a estos dispositivos aumenta

el rendimiento de la turbina. La zona de los alabes en contacto con el agua en

movimiento será inspeccionada mediante un rugosímetro debido a que esto es

necesario para garantizar un buen rendimiento en la turbina hidráulica, ya que las

pérdidas en esta disminuyen si lo hace también la rugosidad en las zonas citadas,

además, también disminuirá el riesgo de cavitación, ya que este se favorece si la

rugosidad no es reducida. Esto último implicará que el esmerilado de los alabes se

deberá hacer con cuidado y deberá ser comprobado de forma adecuada.


3.2.6.3 Controles en el eje

En esta pieza se realizarán un total de cinco controles: inspección visual,

líquidos penetrantes, ultrasonidos, certificado de materiales y control dimensional.

Se expone cada uno de ellos a continuación:

Inspección visual. Se deberá realizar una vez realizado el forjado, para buscar

pliegues superficiales grandes y apreciables a simple vista. Este tipo de defectos

hacen que la pieza sea inutilizable, al haber perdido resistencia en su periferia, lo

cual es particularmente grave porque el eje trabaja a flexión y a torsión. El eje deberá

ser templado, una vez realizada esta operación, también se comprobará visualmente

la existencia de grietas apreciables a simple vista.

Líquidos penetrantes. Se encargarán de buscar defectos superficiales de

pequeño tamaño, como grietas debidas al proceso de temple o pequeños pliegues

provocados por el forjado que no se hubiesen detectado con anterioridad.

Ultrasonidos. Se realizará con ellos una inspección completa del eje para

encontrar los defectos internos que no pudiesen ser detectados mediante los

procedimientos antes empleados.

Certificado de materiales. De nuevo se pedirán los certificados y se revisarán,

las proporciones entre los elementos del acero empleado han de estar dentro de los

límites previstos por la norma UNE-EN 10083-2: 1997. Se deben resultar tanto los

resultados físicos como los químicos, el valor mínimo de la resistencia máxima debe

ser también como lo dicta la norma anteriormente mencionada de cara a garantizar

un funcionamiento adecuado del eje. Control dimensional. Se realizará sobre las

cotas que figuren en el plano que corresponda.


Las tolerancias referentes a circularidad y a la perpendicularidad respecto de

la cara en contacto con el rodete son especialmente importantes, ya que si no toman

valores adecuados, se pueden generar desequilibrios importantes.

4 Presupuesto

DOCUMENTO Nº4, PRESUPUESTO

ÍNDICE GENERAL

páginas

4.1 Mediciones 3- 4

4.2 Precios unitarios 5- 6

4.3 Sumas parciales 7- 8

4.4 Presupuesto general 9-10

4.1 Mediciones

Mediciones 4

CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD

Rodete 1

Acero X6 Cr13 UNE-EN 10088 1.036 kg

Modelo 1

Cámara espiral 1

Calderería 5.382 kg

Distribuidor 1

Tapa posterior 1

Calderería 794 kg

Álabes 16

Acero X6 Cr13 UNE-EN 10088 15 kg

Servomotor 1

Tubo de aspiración 1

Calderería 105 kg

Válvula de mariposa 1

Control digital 1

Generador 1

Tubería forzada 96.211 kg

Tornillería

Transporte

Sistema eléctrico

Mecanizado

Ingeniería 730 h

Delineación 220 h

Montaje 640 h

Control de calidad 350 h

Puesta en servicio 45 h

4.2 Precios unitarios

Precios unitarios 6

CONCEPTO PRECIOS UNITARIOS

Rodete

Acero X6 Cr13 UNE-EN 10088 21€/kg

Modelo 10.000 €

Camara espiral

Calderería 11€/kg

Distribuidor

Tapa posterior


Álabes

Acero X6 Cr13 UNE-EN 10088 21€/kg

Servomotor 3.300 €

Tubo de aspiración


Válvula de mariposa 65.000 €

Control digital 27.563 €

Generador 484.100 €

Tubería forzada 9€/kg

Tornillería

Transporte

Sistema eléctrico

Mecanizado

Ingeniería 57€/h

Delineación 29€/h

Montaje 83€/h

Control de calidad 58€/h

Puesta en servicio 132€/h

4.3 Sumas parciales

Sumas parciales 8

CONCEPTO SUMA PARCIAL

Rodete

Acero X6 Cr13 UNE-EN 10088 21.756 €

Modelo 10.000 €

Camara espiral

Calderería 59.202 €

Distribuidor

Tapa posterior


Álabes

Acero X6 Cr13 UNE-EN 10088 5.040 €

Servomotor 3.300 €

Tubo de aspiración





Tubería forzada 865.899 €

Tornillería

Transporte

Sistema eléctrico

Mecanizado

Ingeniería 41.610 €

Delineación 6.380 €

Montaje 53.120 €

Control de calidad 20.300 €

Puesta en servicio 5.940 €

4.4 Presupuesto General

Presupuesto general 10

CONCEPTO IMPORTE

Rodete 31.756 €

Camara espiral 59.202 €

Distribuidor 17.868 €

Tubo de aspiración 1.155 €




Tubería forzada 865.899 €

Tornillería 14.330 €

Transporte 10.000 €

Sistema eléctrico 253.700 €

Mecanizado 385.032 €

Ingeniería 41.610 €

Delineación 6.380 €

Montaje 53.120 €

Control de calidad 20.300 €

Puesta en servicio 5.940 €

TOTAL EQUIPAMIENTO 2.342.955 €

Obra civil 1.191.620 €

Importe total sin IVA 3.534.575 €

Importe total + IVA (16%) 4.100.107 €

memoria - iit.comillas.edu · el embalse de el grado (ubicado en la cuenca del río cinca, en la...

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