Reja y limpia-rejas. Parte 14.1 y 14.2

Debe ser un sistema único, una/o no existe sin el otro.

Es la unidad que crea la mayor perdida de "cabeza" y la responsable de las mayores averías y catástofes en una central hidroeléctrica.

Esta unidad es el elemento menos valorado técnica y económicamente, casi siempre forma parte como "unidad de reja y limpia-reja" (a tanto por kg) en la licitación de la Obra Civil (es como $/m³ de cemento o $/kg de ferralla) y bajo la visión del inversor no es mas que un coste adicional.

Veamos los criterios para definir un buen conjunto de reja y limpia-rejas:

• No debe permitir el paso de objetos o piezas de mayor dimensión que la menor dimensión del paso del distribuidor, chiflón o/y rodete. (atención una reja mal diseñada de paso 40 mm. puede dejar pasar objetos de más de 100 mm.)
• Debe estar calculada para soportar la "colmatación total", es decir, debe de calcularse como una compuerta.
• No debe transmitir vibraciones a la tubería.
• No debe crear perdidas de salto o cabeza mayores de 5 cm.
• Debe de reaccionar el frecuencia de limpieza frente a la "colmatación"
• Su funcionamiento debe ser silencioso
• Debe cumplir con los condicionantes medio-ambientales.
• Las zonas limítrofes de la reja debe estar protegida frente al "vandalismo".

Hemos constatado una mejora entre el 15-20% en la energía generada, en una instalación de limpieza manual a la misma con sistema de limpia-rejas automático.

Continuará ...............................

Accesorios de un Salto Hidráulico. 14ª parte

Este capitulo lo dividiremos en sub-apartados:

• 14.1 Reja
• 14.2 Limpia Rejas
• 14.3 Ataguias, compuertas Taintor o Sector, Abatibles
• 14.4 Válvula de guarda (Mariposa, esfera,etc.)
• 14.5 Alternador
• 14.6 Multiplicador
• 14.7 Aspirador
• 14.8 Grupos oleohidraulicos
• 14.9 Equipo electrónico de regulación, mando y protección.

Cada uno de ellos tiene su función, sus particularidades y su aplicación especifica. Estos forman parte de un "TODO", este "TODO" será tan fiable como el el elemento mas "DEBIL"del conjunto.

Continuará .............................

Puedes hacer tus comentarios, así se podrá hacer más intelegible el documento, enmendar lo errado (seguro que hay errores) y/o ampliar algún tema.

Gracias.

Orden de magnitud. 13ª parte

Antes de continuar con la exposición, creo que debes familiarizarte con el "orden de magnitud" de las unidades en hidráulica, veamos algunos ejemplos:

• Un caminante se mueve a un ritmo de 3,6 km/h (1 m/s); el agua en una válvula puede circular a 25 km/h (7m/s).
• Un chiflón casero da 0,0001 m³/s (0,1 l/s); un torrente puede transportar facilmente 10 m³/s (10.000 l/s).
• La presión atmosferica es de 1 kg/cm², es decir, sobre un cm² se aplica una fuerza de 1 kg, pero sobre la escotilla de un submarino de Ø800 mm a 100 m. de profundidad se le aplican 50.000 kg.
• La potencia en hidráulica puede ir de 50 kw hasta 600.000 kw, comparalo con un auto de competición (500 kw).

Estas deformaciones estan causadas por la falta de refencias en la vida normal:

• Si un apartamento vale 200.000$ y gano 2.000$/mes necesitaré 100 pagas.
• Si un apartamento vale 400.000$ y gano 2.000$/mes necesitare 200 pagas.
• Si esta el doble de lejos necesitaré el doble de tiempo para llegar.

Hacemos comparaciones de tipo lineal.

Otro gran problema es la unidad m³, en nuestro entorno se habla de:

• litros/m² de lluvia
• embases de 1 litro ó de 5 litros
• depósito de gas-oil de capacidad de 60 litros.
• consumo del carro de 8 l/100km.
• etc.

Pero en hidráulica aparecen; la raiz cuadrada, el duplo, raiz cúbica, potencia a la 0,25, coeficientes de ajuste, etc. Todo ello distorsiona nuestro concepto de linealidad.

Salvando las diferencias, es cuando un profano como yo intenta comprender la teoria de la relatividad, la curvatura espacio-tiempo, la expansión del universo, etc.

Cálculo de una turbina hidráulica. 12ª parte.

Veamos un ejemplo clásico de accidente en una tubería.

La tubería es casi siempre uno de los elementos auxiliares de mayor costo, de mayores perdidas de cabeza y de mayor riesgo.

• Es fácil que un ducto supere los 1.000 mts o incluso más, hay instalaciones que por causa diversas pueden alcanzar lo 10.000/15.000 mts



• Para disminuir la longitud es necesario pendientes muy fuertes (dificultad de acceso y montaje, incluso con medios aéreos)



• Como hemos visto es la causa de mayores perdidas de cabeza.



• PERO nos queda un "punto negro", que es el riesgo frente al golpe de ariete (tanto positivo; cierre, como negativo; apertura)

Este fenómeno, golpe de ariete, esta estudiado, documentado e informatizado hasta la saciedad, estos estudios los inicio Allievi a principio del siglo pasado a consecuencia de un gran desastre en un ducto. Aún así, hoy en día ocurren accidentes por esta causa.

Estos desastres suelen ocurrir por ignorancia, por reducir costes, etc. El golpe de ariete define unos ciertos parámetros, tales como:

• Espesor de del ducto.



• Volantes de inercia.



• Chimeneas de equilibrio.



• Tiempos de reacción.

Toda la formulación al respecto se puede encontrar en literatura de mecánica de fluidos, hidráulica, turbo máquinas hidráulicas, etc.; si las usas se prudente y que solo te sirvan para tener un ORDEN de GRANDEZA.

ACCIDENTE CLASICO Y REAL.

Se suelen producir en instalaciones antiguas que fueron diseñadas para trabajar con reguladores oleo-mecánicos (con tiempos de respuesta largos de 6 a 10 seg.) con materiales del ducto de bajas características mecánicas, (hierro colado o aceros de alto contenido en carbono), en comparación a las actuales y con sistemas de unión (roblones) y soldadura (a la llama) del momento de su instalación.

Actualmente para hacer frente a la demanda y maximizar ingresos y reducir consumo de caudales se trabaja en "horario de punta" y/o "disponibilidad inmediata".

Estos dos conceptos, "horario de punta" y " disponibilidad inmediata" exigen a las instalaciones puestas en cargas y desconexiones en tiempos muy cortos (del orden de 3 seg.). Esta aparente pequeña diferencia de tiempo de maniobra puede hacer pasar el tiempo de cierre de "lento" a "rápido" o a "instantaneo", cada uno de estos steeps puede mas que duplicar el "golpe de ariete"

Secuencia del incidente:

1. Se realizan pruebas, no mas de 4 ó 5, de cierres rápidos, la instalación responde correctamente y se da el O.K. para disminuir los tiempos de maniobra.



2. Pasado cierto tiempo, alguien se da cuenta que la potencia de la instalación a disminuido.



3. Se llega a la conclusión que las tolerancias entre directrices y cierres es excesiva, que las directrices no ajustan entre ellas; por lo cual se decide realizar una reparación y si es necesario modificaciones para disminuir los caudales de fuga. Estas operaciones se realizan con las mejores técnicas y tolerancias alcanzables actualmente.



4. Esta mejora (muy lógica) produce una disminución drástica de los caudales de fuga, es decir, ahora frente a un cierre del distribuidor todo el caudal sera "rechazado".



5. No olvidemos que en algún momento o aprovechando la mejora se pudo sustituir el sistema oleo/mecánico por un sistema oleohidráulico con válvulas proporcionales o servo/válvulas, de respuesta muy rápida.



6. El día de la nueva puesta en marcha, normalmente no ocurre nada, gracias a los coeficientes de seguridad y además otra vez en buena lógica solo se realizan 3 ó 4 pruebas.



7. Al transcurrir del tiempo la tubería acaba fallando por agotamiento de sus características mecánicas (se supera el límite elástico del material) o por fatiga; además a todo ello debe sumarsele la perdida de espesor por corrosión a lo largo de la "vida util" del ducto.

Para evitar todo esto se debería realizar un análisis del espesor del ducto con ultrasonidos, verificar los materiales y sus características, simular la nueva situación y monitorizar los resultados en la puesta en marcha.

Continuará ...............................

Cálculo de una turbina hidráulica. 11ª Parte

En toda nuestra exposición hemos supuesto el conocimiento de la "cabeza neta"; pero para ello es necesario realizar una serie de cálculos para definirlo.

Realicemos un ejercicio (todos los parámetros y fórmulas se pueden encontrar en libros de hidráulica, debes interpretarlos correctamente, se prudente!!!!!).

Salto bruto = 56 m.

Q = 4,3 m³/s

Reja de 4 m (alto) x 2 m (ancho) paso de 80 mm. hierro de 80x8 mm (se supone siempre limpia)

Entrada abocinada (realizada correctamente)

Tubería de Ø1.400 x 150 metros

8 curvas de 36º

Reducciones cónicas: 1 de Ø1.400 a Ø1.3oo y otra de Ø1.300 a Ø1.000 mm

Válvula de mariposa de Ø1.000 mm.

Una vez consultadas las fórmulas pertinente y realizados los cálculos, llegarás a unos resultados parecidos a los aquí expuestos:

Perdidas en cada elemento:

Reja: 0.002 m

Entrada. 0.022 m

Tubería: 0.680 m

Curvas: o.674 m

Reducciones: 0.102 m

Válvula: 0.120 m

TOTAL = 1.6 m. que es el 2.85% de la cabeza bruta

Cabeza neta = 56.00 -1.60 = 54.4 m.

Observa que el 51 % de las perdidas las genera la tubería y su trazado.

Cálculo de una turbina hidráulica. 10ª Parte

ERRORES CLASICOS.

1. Mala definición de la "cabeza neta" o salto neto.
2. Mala definiión de H/Q
3. Errores "ecologicos". No contar con: migraciones, caudales de reserva, derechos de regantes, derechos de pescadores, flora y fauna, afectaciones de terreno, etc.
4. Negociaciones erroneas con los afectados.
5. Dar por supuesto el "punto de enchufe" a la RED. Distancia, orografía. permisos, derechos de paso, etc.
6. Maximizar "ingresos" para aumentar la financiación.
7. No ponerse en manos de técnicos especialistas en el tema
8. Creer que lo que uno PIENSA es verdad.

ERRORES REALES.

1. Tomar como caudal de diseño, el máximo historico, resulto ser el caudal de avenida de 500 años
2. Por no leer la Legislación; descubrir que el caudal ecológico era el 25% de total (Canada)
3. Tener que realizar un "ascensor de salmones con un coste de 450.000 $ (U.S.A.)
4. Línea de conexión a 70 km. (Chile).
5. Mal cálculo de la longitud del "espejo de agua", disminuia en 2 metros la "cabeza neta" del explotador de anterior. Hubo que demoler una parte de la coronación de la presa. (Italia).
6. No instalar un limpia rejas, después de 5 años el Cliente decide instalarlo, mejora del 12% anual de la producción. (España).
7. Mal sistema de conexión a la RED. Resultado en la primera conexión se produjo la destrucción total de los engranajes del gear-box. (Francia)

Cálculo de una turbina hidráulica. Parte 10ª