INTRODUCCIN

Los medios de comunicacin se hacen eco constantemente de conceptos como sostenibilidad, impacto ambiental, eficiencia energtica o energa renovable. Tambin, con frecuencia, se establecen leyes u otras ordenanzas que, en mayor o menor medida, intentan difundir la aplicabilidad de estos conceptos en la sociedad. Una buena parte de las medidas adoptadas en esta lnea van dirigidas a la concienciacin de la ciudadana, pero otras afectan directamente a los mtodos de trabajo de las personas con formacin tcnica, que, como ltimo escaln del sistema de desarrollo, llevan a cabo las instalaciones de carcter energtico. Seguro que conoces algunos de estos conceptos y cmo afectan al trabajo de un instalador. Habrs realizado instalaciones siguiendo una reglamentacin y normativa, una parte de las cuales est orientada al cumplimiento de calidades energticas y medioambientales. Tambin habrs intentado encontrar determinados materiales de uso frecuente hace aos, pero que ahora no pueden encontrarse, debido a su retirada del mercado para cumplir normas de este tipo. Sabes tambin que la energa hidrulica ha sido utilizada ampliamente por el hombre a lo largo de su historia. Desde que, a finales del siglo XIX, se empez a utilizar la energa hidroelctrica para obtener energa elctrica, se ha convertido en la principal fuente de energa renovable en un gran nmero de pases. Tanto en instalaciones modernas como ya con antigedad considerable, la produccin de electricidad a partir de energa hidrulica sigue siendo una de las principales fuentes de energa elctrica, aadiendo estabilidad a los sistemas que tambin utilizan otros tipos de energa no renovable. Sin embargo, en la gran mayora de pases existe potencial hidrulico no aprovechado, fundamentalmente en las pequeas potencias.

Salto de agua sin aprovechamiento

Centra picohidroelctrica

Es probable que hayas visto o visitado alguna central hidroelctrica, con sus embalses, presas, casas de mquinas y estaciones transformadoras. Parece que la misin de un instalador electricista autnomo en ellas no es necesaria, y ya slo necesitan mantenimiento. Pero conoces las caractersticas de las instalaciones de pequea escala? Y, ms importante todava, sabes que en la gran mayora de pases existe potencial hidrulico no aprovechado, fundamentalmente en las pequeas potencias? En esta Unidad de Trabajo vas a estudiar los antecedentes y las caractersticas generales de las instalaciones hidroelctricas, particularmente las de menor potencia, las picohidroelctricas (PHE). stas ofrecen un campo de actividad importante, como nico sistema de generacin o integradas junto a otras energas renovables. Al finalizar esta Unidad de Trabajo sers capaz de:

Explicar bsicamente la evolucin de los ingenios hidrulicos hasta los utilizados en la actualidad.

Clasificar los tipos ms generales de aprovechamientos hidroelctricos en funcin de su estructura y potencia.

Conocer someramente las funciones de los elementos ms caractersticos de un aprovechamiento hidroelctrico.

Identificar los apartados en que una instalacin de este tipo ejerce impacto ambiental, y en qu cuanta.

Establecer las utilizaciones ms caractersticas de las centrales, especialmente de las de pequea potencia.

Con esta unidad comienzas el estudio de un campo de actividad moderno, basado en tecnologas actualizadas, que en un buen nmero de pases se muestra como un desarrollo actual, emergente y de futuro. Una capacidad profesional, que, aadida a tu actual cualificacin, te permitir aumentar tu rango de realizaciones profesionales, y en definitiva, tu aportacin a la sociedad.

Salto de agua sin aprovechamiento

Centra picohidroelctrica

Breve historia de la energa hidroelctrica

BREVE HISTORIA DE LA ENERGA HIDROELCTRICA

Breve historia de la energa hidroelctrica

La energa hidrulica ha sido utilizada desde la antigedad clsica para

diversos fines, tanto destinados a la obtencin de presiones elevadas

como de movimientos rotativos.

PRESIONES ELEVADAS: Utilizada fundamentalmente en

minera, se usaban tneles excavados en la montaa para

posteriormente llenarlos de agua y provocar la rotura por presin

de grandes extensiones del monte. Esta ruina montium era una tcnica muy extendida en explotaciones aurferas, quedando

evidencias actuales en paisjes como el de Las Mrdulas (Len,

Espaa).

MOVIMIENTOS ROTATIVOS: Existen evidencias de poca

romana sobre el uso de ruedas hidrulicas avanzadas, no

solamente en su forma ms conocida visualmente, la gran rueda

de paletas de eje horizontal movida por un arroyo que impacta en

su parte inferior (variante griega de un modelo asitico muy

anterior), sino verdaderas ruedas de regolfo, de pequeo tamao, con eje vertical, que funcionaban en una oquedad

realizada en la piedra, totalmente llenas de agua, cuyos indicios

parecen haber aparecido en el norte de frica recientemente.

Breve historia de la energa hidroelctrica

Aunque muchas mquinas hidrulicas de la antigedad dejaron de usarse en buena parte de la Edad Media, al menos dos

permanecieron en uso: la noria de elevacin de agua movida hidrulicamente y la rueda de agua de eje horizontal, dedicada

principalmente a la molienda de cereales, pero tambin utilizada en otros tipos de mquinas, como martinetes de fragua,

aserraderos, molinos de esparto o batanes.

Un desarrollo importante de las ruedas hidrulicas, ya en tiempos ms recientes, fue el cubo, depsito de carga anexo a la rueda, con

una compuerta en su parte inferior. De esta forma se aumentaba la altura que actuaba sobre la rueda, llenando el cubo con el canal

y no actuando directamente la rueda en el curso de agua.

Los elementos accesorios de las diferentes ruedas hidrulicas fueron

modificndose hasta llegar al rodezno. Este modelo de rueda hidrulica,

que se ha utilizado tanto en madera como en diseos de hierro, incluso

en el siglo XX, es de eje vertical y con un inyector de chorro que se

denomina saetn (evolucin de la compuerta de cubo): el chorro se

obtiene de un cubo lleno por el agua del canal que entra por su parte

superior.

Las ruedas hidrulicas siguen utilizndose hoy da, en algunos casos con

fines tursticos de tipo etnogrfico, y en otros como fuente de energa

real, aunque su rendimiento es muy bajo. Existen algunas compaas

que se dedican a su diseo y construccin, aunque generalmente como

una parte no fundamental de sus actividades.

Los molinos evolucionaron de muchas formas, una de las cuales es la

utilizacin de las mareas marinas (algo que ahora mismo es un apartado

importante de la investigacin de energas renovables) para conseguir la

diferencia de alturas necesaria para actuar las ruedas hidrulicas. Un

dique almacena el agua en pleamar y en horas de bajamar se ponen en

funcionamiento los rodeznos: la forma de edificio y dique es

caractersticamente alargada.

Breve historia de la energa hidroelctrica

Durante toda la Edad Media y gran parte de la Edad Moderna, hasta el siglo XVIII, la fuerza de hombre y animales, y las energas

elica e hidrulica fueron las nicas utilizadas para el movimiento de artefactos y mquinas diversas.

El desarrollo preindustrial anterior a la invencin de la mquina de vapor se bas, en su prctica totalidad, en energa hidrulica,

realizndose construcciones importantes, como obra pblica, durante el periodo de la ilustracin. Incluso, tras la generalizacin de la

mquina de Watt como fuerza motriz industrial, hubo muchos tipos de industria que, bien por el coste de la energa trmica, del

transporte del combustible, o bien simplemente por su ubicacin, siguieron utilizando energa hidrulica. Los edificios fabriles se

construan cercanos a los ros, y con una caracterstica forma alargada, que es debida al uso de la transmisin mecnica, mediante

ejes y tambores de correa plana, que recorra a lo largo la fbrica, para transmitir directamente el movimiento de los rodeznos

instalados en los extremos.

Breve historia de la energa hidroelctrica

A mediados del siglo XVIII sale a la luz el estudio matemtico bsico en la evolucin de las turbomquinas hidrulicas,

descendientes de la rueda hidrulica y el rodezno. Fue Euler (1754) quien propuso la ecuacin terica bsica. Los trabajo tericos de

Burdin permitieron a Fourneyron el desarrollo prctico, en 1827, de la primera turbina hidrulica digna de tal nombre.

Los desarrollos se sucedieron hasta principios del siglo XX. El desarrollo de las turbinas es algo anterior al desarrollo industrial de

la electricidad, pero ambos surgen en la segunda mitad del siglo XIX. Las dnamos de Edison funcionaban con energa trmica,

utilizando para ello centrales con mquina de vapor y edificios similares a las de gas de alumbrado, aunque en 1882 tambin se

realiz con su colaboracin una planta hidroelctrica en Wisconsin, que coincide en el tiempo (1881) con otra instalada en un molino,

en Northumberland (Reino Unido).

Las fechas coinciden con el desarrollo del alternador por Tesla; en 1892, una parte de la central hidroelctrica de Nigara, equipada

con el nuevo generador, produca 1480 kW a 25Hz. El alternador tena, frente a la dnamo, el inconveniente de no poder ser

autoexcitado por la propia corriente producida; sin embargo, se solucion con dnamos excitatrices (montadas en el mismo eje o

usando una turbina auxiliar y unas barras de continua). La mquina era mucho ms robusta, con menos problemas de

mantenimiento, y la alterna se poda elevar de tensin para el transporte.

Las fechas tambin coinciden con el montaje de la primera lnea de larga

distancia en alterna, realizada por AEG en Europa. Conocida es la

competencia comercial de Edison, partidario de los sistemas de continua,

con Tesla y Westinghouse, partidarios de los sistemas de alterna, y

tambin que estos ltimos ganaron la disputa, tras demostrar

prcticamente que la corriente alterna se poda transportar ms

fcilmente a grandes distancias. A partir de ese momento, se configura

la estructura de central hidroelctrica que llega hasta nuestros das.

Breve historia de la energa hidroelctrica

La tecnologa hidroelctrica se difundi rpidamente crendose en todo el mundo compaas generadoras y distribuidoras. En un

principio, las centrales se destinaban a consumo de ciudades o industrias concretas, operando en rgimen aislado; cuando las lneas

de transporte se multiplicaron, comenzaron a interconectarse entre s, creando un acoplamiento de centrales en paralelo sobre una

red de transporte general.

Ello conllev la desaparicin de mltiples compaas pequeas, absorbidas por las grandes empresas que gestionaban las redes; con

esto, tambin desaparecieron muchas pequeas centrales, debido a su coste, que era mucho mayor que el de centrales grandes. El

coste de las centrales pequeas era elevado porque necesitaban presencia continua de al menos un operario. Esta tendencia de

absorcin se generaliz en los aos 60 a 80 del siglo pasado. Los grandes aprovechamientos, con costes muy inferiores, pero tambin

con impacto ambiental mayor, se generalizaron.

Sin embargo, las sucesivas crisis del petrleo y las mejoras tcnicas de

los sistemas automticos abarataron nuevamente los sistemas pequeos,

cuya aportacin a la red, en conjunto, no es desdeable. Con

equipamientos modernos, se redisearon, montaron y pusieron en

funcionamiento nuevamente muchas centrales pequeas, eso s,

totalmente automatizadas y sin necesidad de vigilancia humana

constante.

La tendencia se mantiene actualmente, ayudada por la concienciacin

ecolgica, y en muchos casos, por incentivos estatales, y el rango de

potencias en las que el montaje de una central hidroelctrica resulta

econmicamente viable va bajando cada vez ms, hasta llegar a los

rangos picohidroelctricos.

TIPOS DE CENTRALES. ELEMENTOS PRINCIPALES

Todas las centrales hidroelctricas se caracterizan por un conjunto de elementos comunes, aunque la forma, las dimensiones y las

caractersticas tcnicas, entre ellas la potencia y el rgimen de carga, son muy diversas. En la imagen se reflejan algunos criterios de

clasificacin.

Es normal que las centrales grandes incorporen varios grupos generadores, tanto por la dificultad de construir mquinas que

unitariamente desarrollen toda la potencia hidrulica disponible, como para mejorar el servicio y ajustarse a la carga demandada.

Por esto, sera mejor clasificarlas por potencia de cada grupo generador, pues suelen ser gemelos.

Sin embargo, no es un mtodo habitual; la clasificacin segn potencia es bastante arbitraria y vara segn pases y empresas, pero

suele establecerse de la siguiente forma:

Grandes Centrales Ms de 100 MW

Centrales Entre 10MW y 100MW

Minicentrales Entre 1MW y 10 MW

Microcentrales Entre 10kW y 1 MW (500 kW

es un lmite superior ms

prctico)

Picocnetrales Menos de 10kW (segn pases,

menos de 5 kW)

Es la forma de regular la velocidad del grupo generador la que establece

una diferencia suficientemente clara: Tanto las picocentrales (todas) como

las microcentrales (las modernas) utilizan regulacin por carga, es decir,

hacen funcionar el generador a plena carga, mediante sistemas

electrnicos, sin necesidad de incluir rganos de regulacin en la turbina,

lo que las abarata sensiblemente.

En las dems, se utiliza un regulador de velocidad para cada grupo, que

acta mecnicamente sobre la turbina, para controlar el caudal de

acuerdo con la potencia activa demandada, y un regulador de tensin, que

permite ajustar la potencia reactiva.

Sistema de regulacin del

caudal de la turbina

Sistema de regulacin

electrnica en una picocentral

Las centrales y grandes centrales tienen salida en muy alta tensin (MAT,

por encima de los 110kV), mientras que la mayor parte de las minicetrales

y microcentrales vierten a redes de alta o media tensin (AT 60kV; MT

20kV, por ejemplo).

Todas estas funcionan siempre conectadas en paralelo a red de

distribucin mallada. Las microcentrales de potencia ms baja y las

picocentrales tienen salida en baja tensin (BT, por ejemplo 400/230V

50Hz) si es que estn conectadas a red, pues en muchos casos se utilizan

en rgimen aislado.

Centro de transformacin de

una central hidroelctrica

Lnea de media tensin MT 30kV,

conexin a red de distribucin

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Su funcin es mantener el agua con suficiente altura para la

toma y con escasa velocidad. Puede ser un embalse creado por

una presa o un azud, en el que el agua pasa por encima, o

simplemente puede aprovecharse un remanso natual, como en

el caso de algunos aprovechamientos PHE.

Depsito que pone a presin hidrulica la tubera forzada,

llenndola de agua y manteniendo el nivel de la misma. La obra

de toma previa filtra el agua mediante sistema de reja y

limpiareja, y acondiciona el nivel utilizando aliviaderos que

tambin pueden existir en la cmara de carga. En centrales con

tubera forzada corta, como las de pie de presa, el propio embalse

sirve como cmara de carga.

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La cota, altura de nivel de agua, de la cmara de carga interesa que se mantenga constante para una eficaz produccin de la

energa elctrica. Consecuentemente el caudal de agua que entra en la cmara de carga debe ser la misma que sale por la

tubera forzada. Si no es as, por ejemplo porque la central trabaja a media potencia, el nivel de agua sube y no se puede

controlar por donde se evacuar el agua de la cmara de carga. Para tal fin, la cmara de carga dispone de un aliviadero

que canaliza la va de escape del agua sobrante hacia el el ro.

Del mismo modo, en un canal de derivacin que transporta el agua hacia la cmara de carga, se disponen de aliviaderos que

descargarn el sobrante de agua hacia el ro, asegurando que la accin erosiva del agua no deteriore el canal de derivacin.

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Las conducciones hidrulicas pueden ser de diversos tipos segn la configuracin de la central. Su funcin es transportar el

agua con el caudal requerido y la menor prdida de energa posible. Pueden ser en parte canales abiertos o tneles a presin

atmosfrica, en cuyo caso finalizan en un estanque denominado cmara de carga, del que parte la tubera forzada hacia la

turbina. La inclinacin de un canal ha de ser la menor posible, y la del ltimo tramo de tubera forzada, la mayor posible.

Las tuberas forzadas largas se establecen tambin en dos tramos con diferente inclinacin, disponiendo en el cambio un

elemento indispensable en este tipo de conducciones, la chimenea de equilibrio. Sirve este dispositivo para atenuar las

vibraciones que se producen al cerrar o abrir las diferentes vlvulas de las tuberas (golpe de ariete). Algunos pocos diseos

de centrales, siempre de poca potencia, colocan la turbina en el fondo de la cmara de carga, como es el caso de algn

modelo PHE.

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La casa de mquinas alberga el grupo turbina-generador y sus elementos asociados (vlvulas, sistemas electromecnicos y

electrnicos de control y proteccin, equipos de mantenimiento). A ella llega la tubera forzada con el caudal de agua a

turbinar y de ella salen dicho caudal, por el canal de desage, y la lnea elctrica de distribucin de la energa generada.

Turbina: de tipos diferentes, segn las caractersticas del aprovechamiento. Se trata del motor hidrulico capaz de

transformar la energa del agua en energa cintica de rotacin. Se utilizan tanto con eje vertical como horizontal, segn

potencia y tipo.

Desage: dependiendo del tipo de turbina, este consiste en un simple canal o tubera no forzada que devuelve el agua al ro,

o es un sistema forzado (tubo de aspiracin), que desemboca bajo el nivel del aguas abajo. En las centrales de bombeo, sirve

tambin como toma de agua, por lo que la turbina est en una cota ms baja que su descarga.

Alternador: el generador universalmente utilizado es el de corriente alterna, normalmente trifsico, debido a que su

construccin puede realizarse hasta mayores potencias y su mantenimiento es ms econmico que el de cualquier mquina

rotativa de continua. Adems, la alterna puede elevarse de forma simple, mediante un transformador, para su transporte a

tensiones ms altas que la de generacin. Normalmente son sncronos (velocidad fija) con excitacin esttica. En pequeas

potencias, en ocasiones, se utilizan generadores asncronos y, muy frecuentemente (sobre todo en Minielica y PHE)

alternadores sncronos de imanes permanentes.

Reguladores: para mantener fija la velocidad del grupo generador cunado cambia la carga, es necesario un sistema de

regulacin automtico para la turbina, que modifique la entrada de agua de forma que la velocidad no vare. Adems, hay

que mantener la tensin de salida del alternador para lo que se utiliza un regulador de tensin que acta sobre la

excitacin. Los geneadores asncronos incorporan sistemas de limitacin de velocidad. Los generadores sncronos de imanes

permanentes no admiten regulacin de tensin, por lo que el conjunto regulador de tipo electrnico acta manteniendo la

carga constante, con lo que se estabiliza la tensin y la velocidad simultneamente.

Transforamdores: permiten la distribucin a tensin mayor que la generada en el alternador. Las centrales conectadas a

red disponen de una subestacin para la maniobra y proteccin de las lneas. En las pequeas instalaciones aisladas

existir o no transformador dependiendo de la longitud del transporte. En instalaciones PHE es frecuente la conversin a

corriente continua en la propia salida del alternador, o al final de la lnea del mismo, con el fin de cargar bateras o

alimetnar receptores de baja tensin continua.

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La energa generada en la central hidroelctrica tiene que ser

transportada hasta el punto de consumo. La distancia entre el

punto de produccin y el de consumo puede ser kilomtrica. Es

necesaria una lnea elctrica que una los dos puntos, por la cual,

se transportar la energa elctrica a alta tensin para minimizar

las prdidas en el transporte.

Controlan el paso de agua, normalmente en posicin todo-nada.

Se utilizan sobre las tuberas forzadas. Aparte de la vlvula de

alta presin a la entrada de la turbina, en grandes instalaciones

pueden existir vlvulas de baja presin en algunos puntos de la

conduccin forzada, entre ellos, a la salida de la turbina. Otro

tipo de vlvula utilizada es la de chorro hueco, usada para

descargar la presin de la tubera mientras se maniobra la

turbina, y tambin como desage de fondo en los embalses.

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En la animacin te mostramos con ms detalle los tipos de centrales en funcin del aprovechamiento del caude del agua

No cortan el cauce, sino que utilizan un azud o sistema similar

para realizar la toma de aguas; el resto del cauce sigue

discurriendo normalmente y el agua utilizada se retorna al

mismo cauce. Obviamente, su funcionamiento depende de la

presencia del caudal suficiente en el cauce

Mediante una presa se corta el cauce, lo que produce un lago

artificial, constituyendo una reserva de acumulacin de energa.

El embalse dispone de aliviaderos para regular su nivel ante

crecidas. Pueden funcionar durante el tiempo que permita la

capacidad del embalse, sin aportacin de agua aadida.

Toman el agua directamente del embalse. La salida de agua,

normalmente, es tambin a pie de presa con lo que, en realidad, el

cauce no se interrumpe para el agua (aunque si para la fauna).

Transportan el agua tomada en la presa hasta otra ubicacin ms

favorable. Lo ms frecuente es que se establexca la derivacin

mediante canal o tubera forzada a la toma de agua; sin embargo,

existen centrales con entrada directa y salida de aguas muy larga

en tubera forzada, y tambin casos especiales en tanto que tanto

la toma como la salida se realiza mediante tuberas forzadas

largas.

En cualquier caso, si que existe un tramo de cauce seco en

condiciones normales, que solo lleva agua cuando hay crecida y se

abren los aliviaderos de la presa. Tambin puede tomarse el agua

en un embalse situado en un ro y soltarse en otro ro diferente,

aprovechando la convergencia de ambos (ro principal y afluente).

Cada vez es ms frecuente que se aprovechen cursos de agua artificiales destinados a otras utilizaciones prioritarias como

riego, abastecimiento de agua potable o transvase, para instalar sistemas de generacin de potencia pequea (micro o

pichidroelctricos) en los puntos en que las caractersticas de la conduccin lo permitan.

Por ejemplo, canales con desnivel acentuado en algunos puntos debido a su diseo; puede instalarse una derivacin para un

sistema PHE devolviendo despus el agua al canal. Otro ejemplo: canales rebosantes por sus aliviaderos fabricando

aliviaderos especiales puede realizarse una cmara de carga con instalacin PHE. Devolviendo despus el agua a su curso de

alivio.

Actualmente, existe tambin una tecnologa, aun en sus inicios (aunque con modelos ya comerciales), para la utilizacin

directa de cursos de agua, incluyendo los naturales con velocidad suficiente. Se trata de los sistemas hidrocinticos o turbinas

de ro que corresponden, en su mayora, a rangos de potencia PHE.

Las centrales de embalse pueden ser reversibles, lo que significa que pueden bombear agua desde el nivel de salida al nivel

de entrada o, incluso, a un depsito ms elevado. Trabajan, por tanto, entre un emablse y un contraembalse. Este mtodo

provee una eficiencia econmica importante pues las horas de bombeo se adaptan a las de menor demanda energtica (horas

valle), con lo que pueden mantenerse funcionando otras centrales sin necesidad de bajar su potencia. Cuando hace falta, por

una punta de consumo, la central de bombeo pasa a turbinar, produciendo la energa necesaria con las aguas que bombe en

las horas valle anteriores. La puesta en marcha de una central hidrulica es muy rpida; el proceso de maniobra y conexin

a red, automatizado, puede durar alrededor de uno o dos minutos. No ocurre lo mismo con las trmicas de vapor, cuyo

proceso de arranque y cambio de carga es mucho ms lento.

La clasificacin anterior da pie a establecer otra, segn el ciclo de funcionamiento previsto cuando se proyecta la central:

Central de base: funciona generado energa todo el tiempo, cambiando la carga lo menos posible. Las hidrulicas de

mayo potencia pueden tener esta carcter, pero lo ms normal es que se trate de trmicas.

Central de putnas: funciona cuando la demanda crece por encima de la que pueden cubrir las centrales de base. Es

aqu donde mas eficientes son las centrales hidrulicas de bombeo.

APLICACIONES DE LAS PEQUEAS POTENCIAS

Las centrales de gran potencia tienen como finalidad la venta de

energa elctrica a la red de distribucin y estn comandadas por el

organismo gestor de las cargas de dicha red que establece la potencia

que han de generar y cundo hacerlo. Se aprovechan para el consumo en

bombeo, para conseguir la regulacin adecuada de la red de distribucin

y el consiguiente rendimiento econmico.

El resto de centrales y minicentrales tienen la misma finalidad, aunque

no suelen tener capacidad de bombeo. Las microcentrales suelen

conectarse y desconectarse de la red sin permisos especiales, una vez

cumplidos los trmites de su instalacin; es decir, entran y salen del

sistema sin gestin centralizada, pues su potencia no justifica la

necesidad de esta gestin, sobre todo en las de menor potencia. Incluso,

pueden funcionar sin conectarse a la red general, lo que se conoce como

funcionamiento en isla (o aislado); ste es el caso tambin de la mayor

parte de las PHE.

En el funcionamiento conectado a red, el propietario de la central vende

la energa y consume para sus propias aplicaciones energa de la red; es

decir, lo que compensa econmicamente es la diferencia entre potencia

generada y potencia consumida y en muchos casos, el precio, que suele

ser mayor en venta que en compra, por estar apoyado estatalmente,

sobre todo en el caso de energas renovables.

Las necesidades de regulacin en una central conectada a red son

menores que si est aislada; la potencia de una central nica afecta poco

a una red general, tanto en frecuencia como en tensin. En este caso, los

reguladores de tensin y velocidad se utilizan para fijar la reactiva y la

activa que la central aporta a la red, y no tanto para mantener la tensin

y la velocidad constantes, pues de eso ya se encarga la red, que se

comporta en su conjunto como un gran grupo generador.

Ventajas o Se trata de una energa renovable, limpia y sin consumo de

combustible. o Aun existiendo impacto ambiental en el caso de los

embalses, su utilizacin no es nicamente para generacin de energa, sino que pueden servir para riego y abastecimiento, aparte de su funcin fundamental de regular el caudal de la cuenca hdrica.

o La duracin en funcionamiento de las instalaciones es grande, lo que permite buena amortizacin de inversiones.

o El mantenimiento y la supervisin de las modernas instalaciones son relativamente econmicos frente a otros sistemas de generacin mucho ms complejos.

o La automatizacin de sistemas para acelerar sus tiempos de respuesta y su seguridad de funcionamiento es tambin ms econmica que en otros tipos de centrales.

Desventajas o Presenta variabilidad estacional en funcin de

meteorologa. o Los puntos de gran aprovechamiento hidroelctrico estn

normalmente alejados de los centros de consumo (inconveniente relativo respecto a las trmicas, puesto que stas tambin presentan sus propias caractersticas de situacin si al transporte aadimos la sensibilizacin ecolgica actual, una trmica tampoco podra estar muy cerca del centro de consumo).

o Las grandes instalaciones tienen un tiempo de obra mayor que las centrales trmicas.

o El coste de instalacin unitario (por kW instalado) puede ser ms elevado que en otros energas.

o Las grandes centrales en pases desarrollados estn ya realizadas y en pases en desarrollo pueden chocar con inconvenientes de tipo financiero, ambiental o social. La capacidad de desarrollo en grandes potencias es , pues limitada.

En el funcionamiento aislado, la red de distribucin es limitada (una vivienda, un poblado), pero la carga tambin vara, y debe

controlarse que la turbina no acelere o decelere segn disminuya o aumente la carga, para que no se modifique la frecuencia.

Tambin se debe controlar que la tensin de alimentacin de los receptores se mantenga suficientemente estable.

En caso de conversin a corriente continua, ambos factores se

manifiestan juntos, en forma de tensin continua suministrada a los

receptores. Bien a partir de la regulacin separada de tensin y

velocidad, en el caso de las microcentrales de mayor potencia y antiguas,

o bien a partir del regulador por carga, hay que garantizar una buena

estabilidad, para que los elementos de consumo funcionen

correctamente y su duracin sea adecuada con sus especificaciones. Otra

solucin, en aplicaciones PHE, es que la carga sea fija.

Microcentrales o Las de mayor potencia: crear una red para distribucin a ina zona

relativamente amplia. o Electrificacin de poblados aislados de la red elctrica. o Electrificacin de talleres e instalaciones agropecuarias aisladas.

Picocentrales o Alimentacin de antenas, repetidores, balizas, estaciones meteorolgicas y

otras instalaciones remotas con potencia fija. o Automatizacin y gestin de datos en sistemas de abastecimiento de agua. o Electrificacin de pequeos edificios. o Sistemas de alumbrado comunitario, pudiendo incorporar cargas de

pequeas potencia como radio y TV. Locales comunales. o Prolongacin de las horas tiles en labores agrcolas mediante iluminacin

de potencia fija. o Procesamiento de productos agrcolas semi manual (por ejemplo trillado). o Servicio de carga de bateras transportables. o Refrigeracin y fabricacin centralizada de hielo. o Segn modelo, posibilidad de instalacin amovible.

Ventajas de los sistemas

hidroelctricos de pequea potencia o El campo de desarrollo es amplio, incluso en pases con

amplio parque hidroelctrico: la rehabilitacin de instalaciones abandonadas y los aprovechamientos nuevos de baja potencia suelen ser viables y compensar la inversin.

o El impacto ambiental de pequeas instalaciones es mnimo, lo que favorece su viabilidad.

o Su funcionamiento combinado con otros tipos de solucin es energticas renovables como solar fotovoltaica o elica, aporta mucha mayor estabilidad al sistema autogenerador.

o Tambin, en caso de disponer de red de distribucin, pueden conectarse pequeas instalaciones a red para venta de energa.

o En caso de necesitar regulacin, sta puede ser ayudada mediante una adecuada secuenciacin de cargas a diferentes horas del da. El aprovechamiento nocturno para bombeo a depsitos o riego es una de las aplicaciones tiles en la regulacin del sistema, as como alumbrado de exteriores o disuasorio.

o Se puede instalar en lugares remotos, sin acceso a red elctrica de distribucin, sin ms necesidades que el curso de agua y una instalacin auxiliar relativamente econmica.

o Con un clculo adecuado, en funcin del recurso hdrico disponible, pueden funcionar continuamente, lo que es ventajoso si la carga es fija. Adems, permite un dimensionamiento de bateras ms favorable que en un instalacin solar, por ejemplo.

IMPACTO AMBIENTAL

Las centrales minihidroelctricas y las de potencia inferior han sido evaluadas por organismos competentes, comparando su

impacto ambiental conjunto, que no corresponde exclusivamente a su instalacin y funcionamiento, sino tambin a los costes

medioambientales de la fabricacin de los equipos, teniendo en cuenta los siguientes factores:

Emisiones atmosfricas que contribuyen al calentamiento global.

Contaminacin de los medios acutico y terrestre.

Generacin de residuos.

El resultado de la comparativa engloba el coste medioambiental por kWh generado de las siguientes fuentes de energa: lignito,

carbn, petrleo, gas natural, nuclear, fotovoltaico, elico y minihidroelctrico. El resultado es que el ltimo sistema produce el

menor impacto ambiental, con relaciones sumamente favorables (1/300 respecto al lignito o 1/85 respecto a la solar fotovoltaica, por

ejemplo).

Las presas de embalse modifican sustancialmente el entorno, y en el caso de grandes aprovechamientos, el ecosistema e incluso el

clima de la zona en la que se implantan. No es el caso de las pequeas potencias, cuyos sistemas de remansado no influyen de

forma sustancial, sobre todo si se toman medidas para minimizar el impacto sobre la fauna, mediante sistemas de escalas para

peces, que permitan el paso entre los dos niveles. Por otra parte, para potencias pequeas, los organismos de control de las cuencas

hidrogrficas no conceden el uso de la totalidad del caudal de un ro, sino que siempre reservan el denominado caudal ecolgico, mnimo que debe seguir circulando por el cauce natural.

Cualquier sistema de represado produce la acumulacin de aluviones, evitando que circulen de forma natural por el ro. A la vez

que un impacto ambiental, esto es un problema para el propio sistema hidroelctrico, pues la presa se va rellenando (colmatacin) y

perdiendo capacidad. Aunque se prevn sistemas de limpieza, como desages de fondo y medio fondo, algunas presas se colmatan, y

la inversin necesaria para su limpieza puede no justificar que la central siga funcionando. De hecho, las centrales con presa

colmatada se mantienen en funcionamiento, mientras sigue siendo posible, a la baja potencia que pueden producir, pero no se

utilizan para puntas u otros servicios exigentes.

La cuenca hidrogrfica en la que se construye una presa se ve modificada por la regulacin hidrulica que esto comporta:

disminuye el caudal de los ros, los niveles freticos se modifican, aumenta la evaporacin. Segn algunos expertos, la masa de

agua de los grandes embalses puede comportar modificacin de la actividad ssmica. Estos cambios son insignificantes en el caso de

azudes de escasa entidad.

Las grandes presas pueden presentar problemas de diseo que impidan su funcionamiento correcto en algunas zonas con

caractersticas meteorolgicas especiales (zonas ciclnicas, por ejemplo). Obviamente, los errores de este tipo provienen de un

insuficiente o incorrecto estudio previo al diseo, generando responsabilidad sobre el equipo diseador, pero son de solucin

complicada, que siempre exige obras de readaptacin. Tampoco hay que excluir la posibilidad de rotura y sus desastrosas

consecuencias. Nuevamente, los aprovechamientos de pequea potencia no presentan problemas de este tipo.

El proceso de las obras de construccin y mantenimiento afectan a la zona, con necesidad de construir tambin sistemas de acceso,

paso de lneas elctricas y otros. Aunque se trata de un claro impacto, posibilita tambin la mejora de comunicaciones y la

posibilidad de instalacin de industrias.

Toda la maquinaria hidrulica puede producir daos a la fauna que sea capaz de atravesar los sistemas de filtrado. Aunque esto no

se ha tenido en cuenta en la mayor parte de las instalaciones grandes, en los pequeos sistemas existe una tendencia de diseo,

apoyada por algunos pases mediante normativa especfica, que limita las caractersticas constructivas del sistema hidrulico,

sobre todo de las turbinas de reaccin, para que la velocidad de giro y el diseo interno sea adecuado para minimizar los daos. Se

denomina diseo fish friendly (amigable para los peces) este mtodo de diseo en la fabricacin de maquinaria y construccin de instalaciones

RESUMEN

En esta Unidad de Trabajo has estudiado las caractersticas bsicas de

las instalaciones sobre las que vamos a tratar en este curso, sus

antecedentes histricos y sus tipos bsicos. Asimismo, habrs obtenido

una idea de los elementos que conforman una instalacin de

aprovechamiento hidroelctrico.

Hay una serie de ideas y conceptos fundamentales que utilizars con

frecuencia profesionalmente:

Clasificacin aproximada de centrales hidroelctricas por rango

de potencia.

Clasificacin de las centrales hidroelctricas segn su estructura

hidrulica.

Elementos principales de la instalacin hidrulica y funcin

general que cumple cada uno.

Necesidad de sistemas de regulacin automticos para que las

centrales operen de forma econmicamente viable.

Aplicabilidad y viabilidad de los sistemas PHE.

Caractersticas principales del impacto ambiental y forma de

minimizarlo.

Como corresponde a una Unidad de Trabajo de introduccin a un tema,

se tratan los aspectos ms importantes del curso de forma general, para

que vayas entrando en materia de forma progresiva. En muchos de los

conceptos apuntados aqu profundizaremos durante el resto del curso.

INTRODUCCIN

Si vas a ser un instalador/mantenedor de instalaciones de generacin hidroelctrica de pequea potencia, te interesa hacerte una idea de en qu consiste este trabajo. En general, todos los trabajos siguen una serie de pautas o fases con un orden, que muchas veces tiene variaciones, pero que podemos dar por vlido. Es lo que se denomina proceso de trabajo. Se explica el proceso de trabajo mediante una serie de fases consecutivas, aunque tienes que tener en cuenta que existen ocasiones en las que la divisin no es tan clara. El proceso de trabajo de un instalador comienza con la recepcin del trabajo (que se acompaa con la documentacin del proyecto o de la tarea que tiene que acometer) y termina con la entrega de la misma despus de haber efectuado los informes correspondientes, tal y como se observa en la imagen. El proceso de trabajo de un mantenedor de instalaciones comienza analizando el documento de mantenimiento, para dar paso a la realizacin de las operaciones de mantenimiento en l detalladas y terminar con el cumplimentado del informe pertinente. (En el caso del mantenimiento correctivo, como vers, las operaciones a realizar sern aquellas que permitan restituir el funcionamiento de la instalacin ante una avera de la misma). En esta Unidad de Trabajo vas a poder analizar estos procesos con detalle. En ella obtendrs informacin sobre en qu consiste cada una de las fases y, de esta manera, podrs estar preparado para cuando te llegue la hora de actuar profesionalmente. Al final de la unidad tendrs que ser capaz de:

Identificar las diferentes fases de trabajo de un instalador y describir su contenido. Identificar los diferentes tipos de mantenimiento y describir en qu consisten.

Fase preparatoria

FASE PREPARATORIA El trabajo de un instalador comienza mediante la comunicacin con su superior y/o con el anlisis de la documentacin que, segn el caso, le proporcione la oficina tcnica de la empresa o venga en la memoria tcnica correspondiente. El anlisis de la document acin es fundamental para te hagas una idea de en qu consiste el trabajo y as poder planificarte. Aunque el anlisis de la documentacin se realiza al comienzo del proceso de instalacin, sta tambin se usa en otras fases del trabajo. Por ello conviene tenerla a mano para poder ser consultada con detalle en el momento que se requiera. La documentacin que recibas debe proporcionarte informacin suficiente sobre los elementos de montaje y sus caractersticas tcnicas. Adems, traer un conjunto de recomendaciones tiles tanto para el montaje como durante el mantenimiento. Usualmente, en el documento que detalla los componentes, se determinan sus marcas y modelos. Cada modelo de componente viene acompaado desde fbrica por una documentacin que incluye caractersticas tcnicas, instrucciones de montaje y otras recomendaciones. Entre otras, esta documentacin tcnica es la que utilizars para realizar la instalacin y el mantenimiento. El contenido de esta documentacin est normalmente sometido a las normas que rigen en los diferentes pases. Sucede que los instaladores y mantenedores experimentados trabajan asiduamente con los mismos componentes, por lo tanto conocen ya sus caractersticas y realizan la instalacin sin apenas consultar este tipo de documentos. Ese es el nivel de profesional al que tendrs que llegar con el tiempo.

Fase preparatoria

A partir de esta documentacin (planos de ubicacin, planos y esquemas de montaje elctricos y mecnicos, instrucciones de montaje, caractersticas de los componentes y procedimiento de puesta en marcha), como instalador tendrs que hacerte una visin general del trabajo. Esta visin consiste en: Identificar el tipo de instalacin y determinar algunas caractersticas fundamentales de la misma. Hacerte una idea de las tareas claves y problemticas. Para ello tendrs que seguir las diferentes fases del proceso de instalacin (preparacin, montaje, puesta en marcha y entrega) e ir determinando:

Tareas claves. Personas que tomarn parte. Identificar posibles aspectos de coordinacin del montaje con otros gremios y servicios, si es que fuera preciso. Determinar una secuencia temporal aproximada del trabajo a realizar.

Fase preparatoria

Fase preparatoria

En las fases Anlisis de la documentacin y Plan general de trabajo te has hecho una idea global de en qu consiste el trabajo y su planificacin; en esta fase preparars todo lo que sea preciso para que el proceso de montaje pueda ser iniciado. Esto incluye tener dispuestos en el lugar de montaje los diferentes materiales, herramientas, mquinas y enseres, y haber realizado las labores de coordinacin con otros gremios o servicios que precisas.

La lectura detallada de las especificaciones de los componentes y el anlisis de los planos de ubicacin te servirn de ayuda en esta fase.

En este trabajo tendrs que preocuparte por:

Acopiar todos los elementos necesarios y coordinar este proceso de acopio.

Determinar los medios de transporte hasta el lugar de trabajo y las operaciones previas que sean precisas.

Realizar labores de coordinacin con otros gremios y servicios.

Fase preparatoria

Ejercicio Coloca las fases que se indican en su ubicacin en la tabla-

FASE DE EJECUCIN O MONTAJE

Una instalacin est compuesta por diferentes sistemas que se interconexionan entre s. Se denomina proceso de montaje al proceso

en el que, atendiendo a las normas de seguridad y prevencin de accidentes, se ejecutan las siguientes acciones:

Se ensamblan y se montan cada uno de estos sistemas utilizando para ello los medios y herramientas necesarias (subproceso

de ensamblado, aunque tambin se le denomina coloquialmente montaje).

Se conexionan los sistemas para completar el montaje (subproceso de conexionado).

En las instalaciones de generacin hidroelctrica de pequea potencia, en funcin del tipo de instalacin, podemos diferenciar tres

subsistemas de montaje:

Construccin del sistema hidrulico.

o Construccin del azud y canal de derivacin (captacin y transporte del agua).

o Construccin de la cmara de carga (almacenamiento del agua transportada).

o Instalacin de la tubera forzada (conduccin del agua a la turbina).

o Construccin del canal de desage (reposicin del agua a su cauce original).

Instalacin del sistema de conversin.

o Instalacin de la turbina (montaje e instalacin).

o Instalacin de tuberas y valvulera, adems del generador, alineado con la turbina.

Instalacin del sistema elctrico.

o Instalacin del armario elctrico: Montaje y conexionado previo de los componentes del armario elctrico y montaje de

canalizaciones e instalacin de los conductores.

o Instalacin del banco de acumuladores (funcin del tipo de instalacin).

o Instalacin del centro de transformacin (funcin del tipo de instalacin).

o Construccin de canalizaciones subterrneas exteriores.

FASE FINAL

La ejecucin de una instalacin termina con la entrega de la instalacin al

promotor o a la persona particular que la haya encargado (receptor) y la

realizacin de los documentos correspondientes que la validan. A partir

de este momento, se inicia el periodo de uso y de mantenimiento.

La entrega se realiza mediante un proceso de recepcin que utiliza un

tiempo transitorio en el que se pueden realizar comprobaciones y testear

el funcionamiento por parte del receptor de la instalacin. Normalmente,

este tiempo transitorio suele ser un mes. Una vez efectuada la entrega, se

firma un acta de recepcin provisional que se volver a firmar en versin

definitiva tras un mes de funcionamiento.

Para realizar la entrega de la instalacin debers haber realizado, adems

del montaje completo, las pruebas y ajustes especificados y el proceso de

puesta en marcha.

Segn diferentes normativas, existen documentos tipificados que recogen

este proceso de pruebas y puesta en marcha. Normalmente estos

documentos recogen las pruebas parciales, finales y funcionales

realizadas, la fecha en las que se hicieron, los resultados obtenidos y el

grado de lo cumplido segn prescripciones normativas.

RESUMEN DEL PROCESO DE MONTAJE

Hasta ahora has analizado los diferentes subprocesos que componen el

trabajo de un instalador; ahora se te presentan todos juntos con el fin de

que tengas una visin general del trabajo.

Estos procesos estn presentados en un orden que es lgico pero no

estricto. Esto quiere decir que utilizars este orden, aunque en algn caso

las acciones no sean tan secuenciales. El proceso de instalacin no es un

proceso lineal y tendrs que hacer idas y venidas sobre estos procesos.

MANTENIMIENTO

El mantenimiento de una instalacin consiste en un conjunto de operaciones que el instalador/mantenedor debe realizar para

lograr un funcionamiento eficiente y prolongado de la misma.

Genricamente se definen tres tipos de actuacin: plan de vigilancia, plan de mantenimiento preventivo y mantenimiento

correctivo. En ellos se engloban todas las operaciones necesarias durante la vida til de la instalacin.

En todo caso un plan de mantenimiento describe las operaciones que se tienen que realizar y la frecuencia de realizacin.

Plan de vigilancia

El plan de vigilancia se refiere bsicamente a las operaciones que permiten asegurar que los valores operacionales de la instalacin

sean correctos. Es un plan de observacin simple de los parmetros funcionales principales para verificar el correcto

funcionamiento de la instalacin.

Debe ser llevado a cabo por el titular de la instalacin, siendo siempre la atencin preventiva por parte del usuario la base ms

slida de un programa de mantenimiento.

Los resultados atpicos de esta vigilancia debern ser comunicados al instalador/mantenedor para su tratamiento.

Plan de mantenimiento preventivo

Son operaciones de inspeccin visual, verificacin de actuaciones y otras que, aplicadas a la instalacin, permiten mantener dentro

de lmites aceptables las condiciones de funcionamiento, prestaciones, proteccin y durabilidad de la misma. En el mantenimiento

preventivo se pueden solucionar pequeos inconvenientes antes de que lleguen a afectar al funcionamiento del sistema o a la

capacidad de produccin.

Estos trabajos deben realizarse por personal tcnico especializado y bajo la responsabilidad de la empresa instaladora autorizada.

El plan de mantenimiento preventivo consiste en una revisin anual de la instalacin. Es conveniente efectuar estas revisiones en

la poca ms seca o de parada de la instalacin con el fin de facilitar la labor y no repercutir en la produccin energtica de la

instalacin.

o

Mantenimiento correctivo

Son los trabajos y las operaciones realizadas como consecuencia de la deteccin de cualquier anomala o avera en el

funcionamiento de la instalacin de generacin hidroelctrica de pequea potencia. Estas anomalas o averas se manifiestan como

una interrupcin sbita de la produccin energtica.

Dentro del mantenimiento correctivo se pueden distinguir dos variedades:

El mantenimiento correctivo con reparacin de la avera consistente en

la eliminacin de la disfuncin, efectuando la sustitucin de los

elementos averiados.

El mantenimiento correctivo con eliminacin de las causas consistente

en no solo la sustitucin de los componentes averiados, sino en la

eliminacin de la causa o causas que originaron la avera. Este tipo de

mantenimiento proporciona soluciones ms duraderas, a costa de la

participacin de tcnicos ms cualificados.

El cumplimiento del Plan de vigilancia y el Plan de mantenimiento preventivo

debe de minimizar la necesidad del Mantenimiento correctivo, operacin

necesariamente ms costosa ya que generalmente implica, adems de la parada

de la instalacin, una bsqueda y sustitucin de los componentes defectuosos y

un estudio de las causas cuando stas no sean obvias.

RESUMEN

En esta Unidad de Trabajo se te ha presentado cmo trabaja un

instalador/mantenedor de instalaciones de generacin hidroelctrica de pequea

potencia.

De una manera general, has podido interiorizar que las grandes fases del

trabajo de un instalador son el anlisis de la documentacin, la preparacin del

trabajo, la ejecucin del montaje de la instalacin (ensamblando los diferentes

sistemas y realizando las conexiones necesarias) y las pruebas generales de

finalizacin que anteceden al proceso de entrega.

Por otra parte, has podido distinguir que existen diferentes tipos de

mantenimiento (Plan de Vigilancia, Mantenimiento Preventivo y

Mantenimiento Correctivo) y que las fases de trabajo de un mantenedor

dependen del tipo de mantenimiento, pero que podemos decir que pasan por:

analizar el manual de mantenimiento, ejecutar las acciones que en l se

prescriben en las fechas determinadas e informar al propietario o responsable.

Estas fases de trabajo se te han descrito con un nivel de detalle que completars

segn vayas avanzando en el trabajo de otras Unidades de Trabajo ms

especficas.

Tener presentes estos procesos te ir acercando, con el tiempo, a realizar tus

labores profesionales de una manera ms eficiente.

En el marco de tu formacin, los contenidos de esta Unidad de Trabajo te

ayudarn especialmente a la hora de realizar los proyectos que se te proponen.

INTRODUCCIN

En esta Unidad de Trabajo vas a estudiar el fundamento de la obtencin de energa elctrica a partir de la energa presente en una masa de lquido, aprovechado un desnivel natural. La conversin de energa no se produce directamente, sino a partir de la generacin previa de energa mecnica de rotacin, capaz de accionar un generador elctrico rotativo, como un alternador o dnamo. La energa obtenida de aprovechamientos picohidroelctricos es pequea, pero continua si estn correctamente concebidos. Esta continuidad la diferencia de otros sistemas de autoabastecimiento de carcter renovable. Puede utilizarse en algunos casos como nica fuente de energa elctrica, y, en otros, servir como apoyo a otras instalaciones de energas renovables, como fotovoltaicas y/o elicas. Tambin, como stas, puede conectarse a la red de distribucin. Al finalizar esta unidad sers capaz de:

Diferenciar las magnitudes que intervienen en una corriente de agua, y las energas asociadas a ellas.

Establecer la conversin entre tipos de energas que se realiza en un aprovechamiento hidrulico.

Utilizar convenientemente las unidades para las magnitudes que intervienen.

Identificar la funcin bsica de algunos de los elementos de un aprovechamiento hidrulico, que describiremos ms pormenorizadamente en otra Unidad de Trabajo.

Saber medir, de forma suficientemente aproximada, algunas magnitudes bsicas relacionadas con el aprovechamiento hidrulico, utilizando para ellos herramientas comunes y baratas.

Calcular la potencia hidrulica disponible en un cauce de topografa conocida.

Relacionar el clculo anterior con el dimensionamiento de la instalacin.

Energa presente en un punto de una corriente de agua

ENERGA PRESENTE EN UN PUNTO DE UNA CORRIENTE

DE AGUA El trabajo de un instalador comienza mediante la comunicacin con su superior y/o con el anlisis de la documentacin que, segn el caso, le proporcione la oficina tcnica de la empresa o venga en la memoria tcnica correspondiente.

En un punto de una corriente lquida, la energa presente es la suma de tres energas debidas a los tres factores que se ilustran en la imagen. La unidad de medida son julios (J) en los tres casos, como no podra ser de otra manera, ya que el Newton, unidad del Sistema Internacional (SI) para la fuerza, es la fuerza que acelera 1m/s2 una masa de 1kg, y el julio es el trabajo realizado por una fuerza de 1N cuando recorre 1m en su propio sentido. As queda demostrado en la imagen cuando operamos con las unidades.

A continuacin los analizamos uno a uno, e incluimos las frmulas para su clculo en la imagen:

Cota: la ley de la gravedad explica que, debido a la altura (cota) del punto respecto a un plano de referencia, que normalmente es el nivel del mar, el punto posee energa potencial. Esta energa es el producto del peso de fluido por la altura.

Velocidad: ya que el fluido se mueve, contiene energa cintica. Presin: se denomina energa piezomtrica, y se debe a la

columna de lquido que se encuentra sobre el punto considerado.

En definitiva, la energa del lquido sera:

LA UNIDAD DE ENERGA HIDRULICA

En la expresin de la energa, si se divide por el peso del fluido (mg) y se considera que la densidad es la masa por unidad de volumen, se obtiene la energa por unidad de peso:

La densidad del agua puede considerarse en los clculos tcnicos como 1000kg/m3.

El resultado de dividir energa entre peso tiene como unidad el metro. As que la energa hidrulica se expresa con frecuencia en metros, denominndose carga hidrulica a esta magnitud. Claro que tambin puede hablarse de altura cintica, altura piezomtrica, o altura topogrfica (que se llama simplemente cota).

Si no existiesen prdidas en el cauce (arrastre de materiales, remolinos), la energa entre dos puntos situados a diferente cota permanecera constante, transformndose la altura de un tipo en alturas de otros, pero mantenindose la suma:

Sin embargo, siempre existe una prdida de carga entre los dos puntos situados a diferente cota, que es precisamente la que se pretende aprovechar como energa til.

APROVECHAMIENTO HIDRULICO. SALTO

Consiste en la creacin, mediante obra, de dos remansos situados en dos

puntos de cota diferente, ambos a presin atmosfrica. De esta forma, las

velocidades del agua tanto en el punto superior (caz) como en el inferior

(socaz) son pequeas y muy similares, con lo cual toda la energa se

encuentra en forma de diferencia de cotas. Las diferencias entre alturas

cinticas se anulan (aproximadamente), y las de alturas piezomtricas no

existen, con lo que:

Esta energa por unidad de peso de fluido (en [m]), disponible si no

existiesen prdidas, se denomina salto bruto (H o Hb). En la zona

intermedia entre los dos remansos, y mediante un sistema de condu

cciones que provoquen una baja prdida de carga, se hace pasar el agua a

travs de un motor hidrulico (turbina), diseado para convertir la

energa hidrulica (cintica y/o piezomtrica, segn el tipo de motor) en

energa cintica de rotacin, capaz de mover el generador elctrico.

Suele denominarse salto neto (Hn ) a la energa por unidad de peso que se

entrega a la turbina, una vez restadas del salto bruto las prdidas de

carga en conducciones y dispositivos de maniobra.

El salto bruto disponible en un pequeo aprovechamiento hidroelctrico

puede determinarse mediante mtodos muy simples y de bajo coste. Por

ejemplo, pueden utilizarse tres reglas metlicas de albailera, con un par

de fijaciones (gatos de apriete, pinzas de resorte), un nivel de albail y un flexmetro, para ir realizando una escalera, y sumar luego todas las alturas obtenidas para determinar el salto.

Ejercicio

En el trazado de tubera indicado en la figura, se ha utilizado un perfil

recto de acero de 3m tiles de longitud como regla para realizar la

medicin de nivel sobre el terreno. En el punto de cota relativa 0 se desea

instalar una turbina, con toma de agua en el depsito indicado a la

izquierda de la figura. Qu salto bruto est disponible?

.

Ejercicio

A la entrada de la vlvula situada al final de una tubera de agua, se

encuentra instalado el manmetro de la figura, que indica lo que marca en

su escala cuando la vlvula est cerrada, cunto vale el salto bruto?

Marcar lo mismo el manmetro cuando se abra la vlvula de entrada a la turbina?

CAUDAL

Se define como el volumen de lquido (V) que circula en una conduccin o

cauce por unidad de tiempo (t). Su unidad es el [m3/s], se representa con

una Q y surge del cociente del volumen y tiempo.

El caudal de un cauce es una variable estacional, dada por la pluviosidad

de la zona. En un intervalo de tiempo corto, puede considerarse que el

caudal es constante, lo que permite explicar, por ejemplo, la prdida de

velocidad cuando el cauce se ensancha.

As ocurre tambin en un aprovechamiento hidroelctrico, ya que la obra

civil incorpora normalmente dispositivos de toma de agua adecuados, que

permiten mantener constante el caudal de toma. Por esta razn, el caudal

es uno de los parmetros fundamentales de cualquier clculo hidrulico,

ya que es el mismo a la entrada y a la salida del sistema. Puede

relacionarse con la velocidad y la seccin de un conducto uniforme (l

representa la longitud y S la superficie).

Observa la frmula 1.

Y tambin puede relacionarse con la masa del fluido, teniendo en cuenta

la definicin de densidad (masa por unidad de volumen u, operando con

unidades, m3=kg / [].

Analiza la frmula 2.

La determinacin del caudal existente en una conduccin pequea es

sencilla: basta con llenar un recipiente de volumen conocido, y medir el

tiempo que tarda en llenarse. En un canal abierto, de poca profundidad y

seccin uniforme, puede utilizarse tambin un flotador, midiendo el

tiempo que tarda en desplazarse una distancia conocida; se determina as

la velocidad, y, conociendo o determinando la seccin del canal, puede

calcularse el caudal de forma aproximada.

Analiza las imgenes que representan estas dos formas de clculo.

Este ltimo mtodo implica la medida de la velocidad superficial del

fluido. La potencia disponible en forma de energa cintica en una seccin

S del cauce puede conocerse, pues:

Como la masa es igual al caudal por la densidad por el tiempo, obtenemos

que:

Adems, el caudal es el producto de seccin por velocidad,

Por ltimo, si operamos con la frmula y analizamos las unidades,

obtenemos lo siguiente:

Esta expresin es la base de algunos tipos de picoturbinas, denominadas

genricamente hidrocinticas

Ejercicio

En un canal construido con un canaln tipo EN607 de dimetro nominal

185 mm, circula una corriente de agua ocupando una seccin semicircular

de radio 90.5mm. Se hacen dos marcas separadas 1.5m, y se suelta un

flotador en el centro de la corriente a la altura de la marca aguas arriba.

El flotador tarda en llegar a la otra marca 4.2 s. Qu caudal circula por el

canal?

Por qu en el ejercicio anterior se dice en el enunciado que el flotador se

suelta en el centro de la corriente? Porque es mas sencillo soltarlo en el centro.

Porque la velocidad del fluido no es la misma en toda la seccin

transversal del canal. La viscosidad del fluido y el rozamiento con las

paredes del canal hacen que la velocidad mxima est en el eje del canal.

POTENCIA DE UN SALTO

La potencia es la magnitud bsica de dimensionamiento de la instalacin de conversin de energa, tanto en su parte mecnica

(turbina), como en su parte elctrica (generador e instalaciones de control y distribucin de energa). Acudiendo a su definicin

(energa por unidad de tiempo, es decir, [J]/[s]=[W]), puede determinarse la potencia bruta disponible en un aprovechamiento

hidrulico:

Usando la expresin de caudal:

Observa la imagen para comprobar que es dimensionalmente correcta

Considerando la densidad del agua y la aceleracin de la gravedad como

valores fijos, obtenemos lo siguiente:

Aprovechando la coincidencia numrica entre la densidad del agua y la

proporcin entre kW y W, puede escribirse tambin como:

Naturalmente, no toda esta potencia es aprovechable, puesto que se

incluyen en ella las prdidas de carga hidrulicas, las prdidas mecnicas

del grupo turbina-generador y las prdidas elctricas del generador. Si se

considera como salto el salto neto, habiendo restado ya las prdidas de

carga en conducciones, se obtiene la potencia puesta a disposicin de la

turbina. Multiplicando sta por el rendimiento de la turbina (alrededor

del 85% en pequeas turbinas, segn su tipo) y por el del generador

(alrededor del 90% para alternadores convencionales), se obtiene la

potencia elctrica disponible:

Recuerda que el rendimiento es la relacin, siempre inferior a la unidad,

entre la potencia til obtenida de una mquina y la potencia total que se

le entrega, y que es frecuente expresarlo en tanto por ciento.

Ejercicio

Un grupo turbina-generador tiene unos rendimientos de

83% y 89%, respectivamente. Va a recibir un caudal de

16,3 litros por segundo, siendo el salto bruto de 25,5 m y

la prdida de carga de 1,5 m. qu potencia elctrica

podemos esperar que genere?

Sin necesidad de cambiar datos, comprueba que los datos

de rendimientos, caudal y salto neto que hemos usado

coinciden con los propuestos. Comprueba la coincidencia

del resultado con el calculado en la hoja. Aprovecha para

proponer otros clculos similares y para echar un vistazo

a las correspondencias de unidades del SI con el sistema

de unidades anglosajn.

RESUMEN

En esta Unidad de Trabajo has estudiado las magnitudes y unidades

bsicas utilizadas en el dimensionamiento de un aprovechamiento

hidroelctrico. De paso, tambin habrs obtenido una idea general sobre

los elementos que configuran el mismo.

Hay una serie de conceptos fundamentales que utilizars con frecuencia

profesionalmente:

Carga y prdida de carga.

Salto.

Caudal.

Potencia.

Rendimiento.

No solamente conoces los conceptos, sino que tambin sabes medir de

forma suficientemente aproximada salto y caudal, as como calcular

potencia. Esto te ayudar no solamente a entender claramente las

especificaciones del proyecto, sino tambin a asesorar a posibles clientes,

cuando te lo pidan.

Se puede construir un pequeo aprovechamiento hidrulico, desde el

punto de vista tcnico, siempre que exista una diferencia de cotas y un

caudal suficientes para generar la potencia prevista. Desde el punto de

vista administrativo, es necesario tener acceso al uso del agua. Y desde el

punto de vista econmico, la energa que se vaya a generar debe

compensar el coste de la instalacin y del mantenimiento de la misma.

INTRODUCCIN

En esta unidad vas a estudiar la interpretacin de los documentos grficos incluidos en el proyecto de una instalacin de generaci n hidroelctrica de pequea potencia.

El instalador deber interpretar toda la informacin del proyecto, para que el montaje se ajuste a las especificaciones. Encontrar en la documentacin tcnica diferentes tipos de planos y representaciones grficas, algunos relacionados directamente con el montaje del equipo electromecnico y otros con la obra civil e hidrulica. Los primeros son la gua que deber seguir; los segundos le servirn para comprobar que se han cumplido las especificaciones en todo cuanto afecte al correcto montaje del equipamiento hidrulico y elctrico de la instalacin, y, en su caso, solicitar las correcciones necesarias.

En los planos suelen utilizarse simplificaciones y convenciones grficas normalizadas. Es necesario, por tanto, que el instalador conozca esta simbologa, pues es el encargado de montar los materiales y dispositivos y comprobar su funcionamiento correcto.

Al finalizar esta Unidad de Trabajo sers capaz de:

Entender planos de situacin de tipo topogrfico. Interpretar planos de construccin en cuanto afecten al montaje del

equipo elctrico e hidrulico. Seguir correctamente las instrucciones y planos de montaje

hidrulico. Relacionar todos los elementos simblicos con su aspecto real. Comprender la simbolizacin de los esquemas unifilares de la

instalacin elctrica, interpretando toda la informacin que aportan.

Relacionar los sistemas de montaje, instalacin y cableado con las construcciones que los albergan.

Interpretar los esquemas de conexin incluidos en planos y manuales de los equipos que configuran la instalacin.

Plano topogrfico de situacin. Perfiles

PLANO TOPOGRFICO DE SITUACIN. PERFILES

En las instalaciones hidroelctricas, el plano de situacin es una herramienta de diseo, adems de una informacin grfica de referencia para constructores e instaladores. Suele partirse de un mapa topogrfico con escala suficiente, obtenido del Servicio Geogrfico correspondiente. La escala ms utilizada es 1:25000 (1mm de plano son 25m en realidad), por ser los mapas oficiales ms comunes.

Las curvas de nivel unen puntos con igual cota topogrfica. En la escala mencionada, se utilizan curvas directoras, en las que se escribe la cota, cada 50m de elevacin y para puntos de cota especial (por ejemplo, cumbres). Entre las curvas directoras, se indican curvas separadas por 10m de elevacin, en las que no se indica cota; hay, pues, cuatro curvas de nivel entre cada pareja de curvas directoras.

La representacin topogrfica permite visualizar las pendientes (en las que las curvas de nivel se juntan), las zonas ms llanas (curvas muy separadas) y los cauces y carreteras, por ejemplo.

En el diseo, el proyectista habr buscado la mejor forma de ubicar los elementos de la instalacin: si lleva canal de derivacin, lo habr trazado siguiendo muy aproximadamente una curva de nivel, para que tenga slo la inclinacin imprescindible para el transporte del caudal; habr fijado la situacin del azud o presa en la ubicacin ms favorable para la toma de agua del canal y aprovechamiento del salto; habr buscado la mayor inclinacin posible y con trazado ms recto para la tubera forzada, y, tambin habr definido la situacin de la casa de mquinas en zona de fcil desage al cauce natural y acceso lo ms favorable posible. A ello se une la posibilidad de trazar la lnea elctrica de salida, si es area, buscando la ubicacin ms adecuada para los apoyos.

Plano topogrfico de situacin. Perfiles

Los planos topogrficos son de planta, es decir, vistos desde encima, y orientados siempre con el norte hacia arriba. Si esto ltimo no fuese posible, se indica la direccin del norte con un smbolo de flecha. Estos ortoplanos se complementan con vistas de perfil, en las que se proyectan los elementos de la instalacin en un plano perpendicular al anterior.

Como los elementos pueden resultar muy pequeos a la escala utilizada para el plano topogrfico, para apreciar los detalles, se utilizan en los perfiles escalas diferentes en horizontal y vertical, de forma que se magnifique la escala vertical respecto a la horizontal. Por ejemplo, una escala vertical de 1:500, siendo la horizontal 1:2000, permite visualizar los apoyos de una lnea elctrica y los desniveles salvados por la misma, siendo las distancias verticales sobre plano cuatro veces mayores en vertical que en horizontal.

PLANOS DESCRIPTIVOS DE OBRA CIVIL

Los planos de situacin permiten una visin general de las caractersticas de la instalacin, pero su escala no admite detalles, por lo que es necesario realizar un levantamiento topogrfico a escalas mayores, al menos de los elementos crticos, como son las curvas, los cambios de inclinacin en canales y tuberas, la situacin de aliviaderos y las fijaciones de la tubera forzada. A ello se une el necesario diseo de la casa de mquinas, incluyendo las cimentaciones para los equipos, los sistemas de toma y desage, la cmara de carga y otras construcciones auxiliares.

En este grupo de planos no solamente se detalla la forma de los elementos de construccin, carga y cerramiento, sino tambin los materiales que han de utilizarse y sus caractersticas dimensionales mnimas. Los detalles sobre las caractersticas que han de cumplir los materiales y los procedimientos adecuados suelen indicarse, por escrito, en el denominado pliego de condiciones.

La descripcin comienza con un plano del elemento que se detalla, a una escala que permita visualizarlo por completo (por ejemplo, 1:500), de forma que queden descritas las caractersticas globales del conjunto. En este plano suelen indicarse las curvas de nivel, resultado de mediciones realizadas por el tcnico proyectista, puesto que no existen planos topogrficos oficiales con detalle de niveles a 1m o 0.5m, que suele ser el utilizado. La finalidad del levantamiento topogrfico es determinar las nivelaciones y movimientos de tierras, en caso de ser necesarios.

La construccin, propiamente dicha, se especifica mediante planos de planta y alzado a escalas adecuadas, normalmente 1:100 o 1:200.; o sea, que 1cm de plano represente 1m o 2 m, respectivamente.

Con carcter general, se utilizan smbolos para representar los diferentes elementos constructivos, por ejemplo, las armaduras del hormign (slo las ms caractersticas, no la totalidad de las mismas), los soportes y el entramado de vigas.

Las plantas se detallan por niveles de construccin sucesiva; por ejemplo, en la construccin de la casa de mquinas, sern necesarios diversos planos de planta, aunque el edificio conste de una sola altura: cimentacin, forjado y soportes, estructuras intermedias (por ejemplo, si existe gra puente o polipasto desplazable), y estructura para cubierta.

Cualquier elemento simblico de caractersticas especiales no ajustado a norma estndar se dibuja aparte como detalle, indicando sus caracterstic as y cotas ms

importantes.

Los alzados suelen acotarse respecto a un nivel 0 que suele tomarse como el suelo de planta baja; las cotas pueden expresarse en mm (normativa general) o en m con tres decimales (normativa especfica de construccin). En una obra que va a albergar maquinaria de tipo hidroelctrico, es muy importante especificar la situacin de conductos pasantes, como entrada de tubera forzada, desage, o salida de lnea elctrica, sobre todo los que afecten a la cimentacin.

Los smbolos de construccin para perfilera de acero se realizan de forma muy esquemtica, pero descriptiva, con lo cual solamente es necesario indicar la dimensin normalizada del perfil. Las uniones se realizan mediante cordones de soldadura, la mayora en taller, y en obra, exclusivamente las imprescindibles.

Observa la tabla.

PLANOS DE MONTAJE HIDRULICO

Describen el posicionamiento y el proceso de montaje de los elementos del circuito hidrulico de la instalacin. Estn relacionados con los planos de obra civil, en cuanto que las fijaciones de tubera forzada, codos, curvas, reducciones, la propia turbina y su sistema de desage han de estar ya previstas en dichos planos.

No obstante, el instalador realizar cuantos anclajes a esas fijaciones se especifiquen, cuidando que el sistema de fijacin y los aprietes correspondan con los indicados en proyecto. Numerosos accesorios hidrulicos disponen de una buena cantidad de piezas diferentes, tanto para su fijacin como para su estanqueidad. Por ello, es frecuente que se indique mediante plano en perspectiva, su orden de montaje.

PLANOS SIMBLICOS DE OBRA HIDRULICA Cuando se realizan esquemas, la representacin de los diferentes elementos es simblica, indicando las caractersticas imprescindibles mediante textos. La finalidad de estos planos es la descripcin de la funcionalidad del sistema, y se aprovechan tambin para la gestin de la lista de materiales de la instalacin. Por esta razn, los simblicos pueden ser esquemas acotados, con indicacin no solo de ngulos, sino tambin de longitudes.

Como caracterstica especial de los esquemas que incluyen tuberas, pueden representarse los smbolos tanto en un solo plano como en perspectiva isomtrica, cosa esta ltima que no es frecuente en sistemas PHE, pero s en otras redes de tuberas ms complejas, con cruces a diferentes niveles.

Observa la tabla.

Ejercicio

Observa la imagen e indica las cuatro afirmaciones que consideres correctas.

Un canal abierto con decantador (desarenador) lleva el agua hasta un depsito abierto con reja filtrante (cmara de carga). Un canal cerrado lleva el agua hasta un depsito abierto con reja filtrante (cmara de carga). En la cmara de carga se establece la toma de una tubera forzada de PVC de dimetro exterior 50mm y pared de 2.5mm, que

incorpora una unin T para una vlvula de purga. En la cmara de carga se establece la toma de una tubera forzada de PVC de dimetro exterior 50mm y pared de 2.5mm, que

incorpora una unin T para una vlvula de tres vas. Se representa una tubera que cae con codo de 45, recuperando la horizontalidad con otro codo idntico. Mediante una junta de expansin se conecta una vlvula de mariposa que controla la turbina, cuya salida es a presin

atmosfrica sobre un depsito abierto, que desagua en un canal. Mediante una junta de expansin se conecta una vlvula de mariposa que controla la salida de agua de la turbina, a mayor

presin que la atmosfrica.

PLANOS UNIFILARES. SIMBOLOGA

La descripcin de los elementos de un sistema elctrico, como es el utilizado en un aprovechamiento PHE a partir del generador, se realiza mediante el esquema unifilar. En l se representa cada lnea de conexin como un solo trazo y los aparatos utilizados se simbolizan de acuerdo a norma, aadiendo textos descriptivos o codificados segn normativa para la identificacin de elementos. El esquema unifilar es el resumen de las caractersticas de la instalacin. Muy similar a este tipo de plano, pues se usan prcticamente los mismos smbolos, es el denominado plano de canalizaciones, en el que se representa la ubicacin de los dispositivos elctricos sobre plano a escala de la obra.

A veces, en las presentaciones comerciales para personal sin conocimientos tcnicos, se usan esquemas como el de la figura, que en definitiva es un unifilar simplificado. Esto demuestra la facilidad de comprensin de este tipo de esquemas. El unifilar, sin embargo, ofrece mucha ms informacin, como caractersticas de la aparamenta y secciones de conductores.

En las figuras se especifica la simbologa de algunos de los elementos ms frecuentes en instalaciones PHE, comunes en muchos casos con instalaciones elctricas generales y, sobre todo, con instalaciones para generacin a pequea escala con energas renovables. Unos pocos elementos, como el controlador de exceso de tensin, son caractersticos de la generacin mediante mquinas rotativas, y no de sistemas de generacin de tipo esttico, como la fotovoltaica.

Actualmente, la tendencia es reducir el espacio ocupado por los aparatos de proteccin modulares en los cuadros de mando y proteccin; por ello, existen en el mercado bloques diferenciales que disparan un interruptor magnetotrmico, con lo que se obtienen las tres protecciones (sobrecarga, cortocircuito y contacto indirecto) en slo cuatro mdulos de cuadro.

PLANOS DE MONTAJE ELCTRICOS Son planos relacionados con los de construccin, pues se refieren a la posicin de los diferentes elementos de la instalacin. Aunque se realizan a escala, es frecuente acotar todas las medidas definidoras que no se encuentren previamente normalizadas, para facilitar la comprensin inmediata. Se utilizan hasta tres tipos de planos para definir el montaje de los elementos de una instalacin, segn sea o no necesario realizar la descripcin correspondiente:

Plano de canalizaciones, similar al unifilar, situando los elementos sobre plano de construccin en planta. En l se indican los trayectos de los tubos, canales o mangueras usados para la instalacin.

Plano de ubicacin, que suele realizarse en planta y en tantos alzados como sean necesarios, en los que se representan, en un rectngulo con medidas a escala y su smbolo unifilar, los elementos cuya ubicacin debe cumplir requerimientos especiales.

Planos de montaje de cuadros, en los que se colocan los diferentes elementos agrupados en el mismo cuadro elctrico, representndolos geomtricamente (aunque simplificados), no mediante smbolo unifilar. Se utilizan durante el diseo de la instalacin para comprobar que los aparatos caben realmente en el cuadro que se les asigna, y para fijar la plantilla de taladrado de laterales y puerta del cuadro.

En las instalaciones con pocos elementos, basta con un plano de planta de tipo combinado, en el que se indican las canalizaciones y las dimensiones y aplicacin (mediante smbolos unifilares) de los elementos principales, a escala, o bien acotadas si son crticas y deben respetarse obligatoriamente. Un plano de este tipo es el de la figura, en la que se han utilizado las convenciones ms usuales para la indicacin de los trayectos de canalizacin.

ESQUEMAS DE CONEXIONADO. SIMBOLOGA

Relacionan los embornamientos de los aparatos con los conductores de la instalacin. Aunque en instalaciones sencillas su utilidad es relativa, en instalaciones automatizadas, equipadas con componentes electrnicos o cuadros elctricos, son imprescindibles. Cada borne de conexin se numera de forma normalizada, lo que permite un seguimiento inmediato de los conductores. Se utilizan dos tipos de esquema bsicos:

Esquema funcional, en el que los contactos y bornes se ubican teniendo en cuenta su funcin, no su situacin fsica, identificando las correspondientes a cada elemento mediante designaciones normalizadas. Adems del conexionado, permite analizar el funcionamiento del circuito. Son utilizados universalmente para describir los sistemas de automatizacin mediante rels y contactores, por ejemplo. Se compone de dos esquemas: el de elementos de fuerza y el de los sistemas de mando, que estn relacionados y suelen representarse en una misma hoja.

Esquema de embornamiento, en el que se indican los regleteros de cada elemento y sus conexiones. Se designan los bornes de forma normalizada, o mediante la indicacin fsica que aparecer en los aparatos conectados. Tambin se numeran los conductores. As, el esquema especifica la correspondencia entre ellos, permitiendo un conexionado rpido y seguro. Es imprescindible la identificacin fsica, sobre montaje, de bornes y conductores con algn sistema de marcado avalado por la prctica.

Entre estos dos tipos de esquemas normalizados, se sigue utilizando el llamado esquema de hilos, en el que se sitan los elementos en su posicin fsica real y se trazan las conexiones. La documentacin tcnica de sistemas de generacin de pequea potencia, por estar en muchos casos orientados a su montaje por no especialistas, recurre en ocasiones a representaciones de este tipo, incluso fotogrficas.

Para los esquemas de conexiones, sean de uno u otro tipo, es preciso desarrollar el smbolo utilizado en el esquema unifilar, especificando los bornes y su numeracin.

RESUMEN

En esta unidad has estudiado los diferentes tipos de representaciones

grficas que incluye un proyecto de instalacin generadora de tipo

hidroelctrico de pequea potencia, con el fin de poder interpretarlo para

su montaje. Por ello, hemos insistido en la normativa aplicable a la

formacin de smbolos, acudiendo a normas internacionales.

Hay una serie de conceptos fundamentales que utilizars con frecuencia

profesionalmente:

Escala.

Curva de nivel.

Perfil de conduccin hidrulica y de la lnea elctrica.

Planos de situacin, de construccin y su simbologa.

Representacin simblica de instalaciones hidrulicas.

Manuales y planos de montaje de elementos hidrulicos.

Criterios utilizados para la formacin de smbolos elctricos.

Interpretacin de esquemas unifilares.

Comprensin de esquemas de canalizaciones y distribucin de

elementos elctricos.

Interpretacin de documentacin sobre el conexionado de equipos.

No solamente conoces los conceptos, sino que tambin sabes aplicar sobre

el terreno las instrucciones que emanan de la descripcin grfica, e

incluso podrs explicar las caractersticas bsicas de la instalacin

prevista a un potencial cliente, haciendo uso de la informacin grfica

previa o trazando algn esquema simple. Asimismo, podrs dar cuenta de

los cambios que te veas obligado a hacer sobre lo previsto (siempre que

ests autorizado para ello y cumpliendo la normativa), de acuerdo con las

circunstancias reales que se presenten en el proceso de instalacin. Estos

pequeos cambios (replanteo) deben quedar reflejados expresamente en la

documentacin grfica, con color u otro mtodo de identificacin,

indicando adems en texto el cambio realizado, cundo se hizo y quin lo

realiz. De esta forma, las revisiones posteriores quedarn facilitadas

para cualquier tcnico que deba llevarlas a cabo.

INTRODUCCIN

En esta unidad vas a estudiar los componentes que constituyen el objetivo de cualquier aprovechamiento energtico: los sistemas receptores que transforman la energa generada, en este caso elctrica, en energa utilizable.

Las instalaciones de generacin PHE se caracterizan por valores de potencia pequeos y continuos en el tiempo. Por ello, las consideraciones sobre qu tipo de elementos de consumo utilizar, la eficiencia energtica de los mismos y la posibilidad de realizar determinados consumos de forma simultnea son fundamentales.

Por otra parte, el tipo de receptores, en cuanto a sus caractersticas de alimentacin elctrica, dependen de la configuracin de la instalacin PHE. Teniendo en cuenta el escaso valor de potencia generado, habr que descartar receptores que incluyan caldeo. Podrn usarse, sin embargo, receptores que incluyan pequeos motores, siempre que el pico de corriente de arranque de los mismos sea minimizado mediante sistemas arrancadores, o bien sea aceptable para el sistema.

Al finalizar esta unidad sers capaz de:

Describir las principales caractersticas a tener en cuenta para

escoger un receptor de alumbrado. Explicar el funcionamiento y elementos que constituyen las

luminarias utilizadas en PHE. Analizar la utilidad de las diferentes fuentes de luz en funcin de la

aplicacin a que se destinan. Entender y aplicar el concepto de ndice de eficiencia energtica. Calcular las posibilidades de conexin de receptores a una

instalacin PHE dada. Establecer el concepto de simultaneidad de cargas y aplicarlo para

optimizar la instalacin y su uso.

Caractersticas tcnicas de los receptores de consumo

CARACTERSTICAS TCNICAS DE LOS RECEPTORES DE CONSUMO

En la seleccin del tipo de luminaria para una aplicacin concreta, influyen tanto sus caractersticas puramente elctricas (tensin, potencia), como otras consideraciones lumnicas y energticas. Las fuentes de luz se diferencian por su principio de funcionamiento, distinguindose tres tipos principales:

Incandescencia producida por efecto Joule en un filamento en atmsfera no oxidante. Descarga en gas con un elemento metlico vaporizado. Emisin de fotones al circular una corriente elctrica a travs de un material semiconductor.

La cantidad de luz emitida, su relacin con el consumo energtico y la calidad de luz (capacidad de reproduccin de color), son caractersticas muy importantes a la hora de seleccionar un tipo de lmpara.

Haz clic sobre las caractersticas de las lmparas indicadas en la imagen para ampliar la informacin sobre ellas.

Por ltimo, tambin es recomendable tener en cuenta el ndice de rendimiento de color (IRC), que es un porcentaje referido a la luz de tipo incandescente (IRC=100), que indica la capacidad de reproduccin natural de color que posee un determinado tipo de fuente luminosa. Cuanto ms prximo a 100 sea el ndice, ms similar es el color de un objeto iluminado con la luz de que se trate, al mismo objeto iluminado con luz incandescente. No se utiliza este ndice si resultase inferior a 5 (como en varios tipos de lmparas para alumbrado viario).

Con la primera cifra del IRC y las dos primeras de la temperatura de color, se forma un nmero de tres dgitos que identifica la calidad de luz de la lmpara. Ejemplo: 865 especifica un IRC superior a 80, con 6500 K .

Caractersticas tcnicas de los receptores de consumo

Alumbrado fluorescente convencional

ALUMBRADO FLUORESCENTE CONVENCIONAL

El tubo fluorescente es una lmpara de vapor de mercurio a baja presin. El arco creado en su interior desplaza electrones de los tomos del gas, que al volver a su rbita emiten radiacin, en la gama de azules y ultravioletas.

La frecuencia de estas radiaciones se disminuye mediante el recubrimiento interior del tubo con compuestos fluorescentes, haciendo as visible la mayor parte de la radiacin creada en el gas.

La tonalidad obtenida depende fundamentalmente del tipo de compuesto utilizado en el recubrimiento. Se fabrican en diferentes dimetros estndar: 26mm (T8) y 16mm (T5), y otros especiales, en los que hay que englobar ya el de 38mm (T12). La longitud del tubo corresponde con su potencia.

Al tratarse de una lmpara de descarga, necesita la previa vaporizacin del elemento metlico y una tensin elevada para el cebado del arco. Por eso, los tubos fluorescentes han de incorporar un equipo auxiliar que, adems de las anteriores, tiene tambin la misin de co