Autorizada la entrega del proyecto del alumno/a: Isabel ... · • Determinar las condiciones...

Autorizada la entrega del proyecto del alumno/a: Isabel Ágreda Chinea

EL DIRECTOR DEL PROYECTO Alfonso Madera Sánchez

Fdo.: ………………….. Fecha: ……/ ……/ ……

Vº Bº del Coordinador de Proyectos José Ignacio Linares Hurtado

Fdo.: …………………… Fecha: ……/ ……/ ……

ESTE PROYECTO CONTIENE LOS SIGUIENTES DOCUMENTOS

DOCUMENTO Nº1, MEMORIA

1 Memoria pág. 1 a 91 páginas

2 Cálculos pág. 92 a 170 páginas

3 Estudio Económico pág. 171 a 183 páginas

5 Estudio ambiental pág. 184 a 203 páginas

4 Anejos pág. 204 a 210 páginas

DOCUMENTO Nº2, PLANOS

1 Lista de planos pág. 1 a 2 páginas

2 Planos pág. 3 a 9 páginas

DOCUMENTO Nº3, PLIEGO DE CONDICIONES

1 Generales y Económicas pág. 1 a 32 páginas

2 Técnicas y Particulares pág. 33 a 153 páginas

DOCUMENTO Nº4, PRESUPUESTO

1 Mediciones pág. 1 a 4 páginas

2 Precios Unitarios pág. 5 a 8 páginas

3 Sumas parciales pág. 9 a 12 páginas

4 Presupuesto General pág. 13 a 15 páginas

DOCUMENTO 1: MEMORIA INDICE GENERAL: Paginas

1. Memoria descriptiva 1-91 2. Cálculos 92-170 3. Estudio económico 171-183 4. Estudio ambiental 184-203

5. Anejos 204-210

DOCUMENTO 2: PLANOS INDICE GENERAL: Paginas

1. Lista de planos 1-2 2. Planos 3-9

DOCUMENTO 3: PLIEGO DE CONDICIONES INDICE GENERAL: Paginas

1. Pliego de condiciones generales 1-32 y económicas 2. Pliego de condiciones técnicas 33-153 y particulares

DOCUMENTO 4: PRESUPUESTO INDICE GENERAL: Paginas

1. Mediciones 1-4 2. Precios unitarios 5-8

3. Sumas parciales 9-12

4. Presupuesto general 13-15

1

Lista de planos

Planos 2

1. Lista de planos

Plano nº 1 Rodete

Plano nº 2 Plano seccional

Plano nº 3 Alabes directrices

Plano nº 4 Cámara en espiral

Plano nº 5 Tubo de aspiración

Plano nº 6 Codo de aspiración

Plano nº 7 Distribuidor cadena cinemática

Plano nº 8 Plano disposición

2

Planos

PROYECTO FIN DE CARRERA

EQUIPAMIENTO ELECTROMECÁNICO DE UNA

CENTRAL MINI-HIDROELÉCTRICA

ISABEL ÁGREDA CHINEA

MADRID, julio 2008

UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

INGENIERO INDUSTRIAL

Summary IV

ELECTRO-MECHANIC EQUIPMENT FOR A

MINI-HYDROELECTRIC POWER STATION

Author: Ágreda Chinea, Isabel

Principal / Director : Madera Sánchez, Alfonso.

University: ICAI - Universidad Pontificia Comillas.

The purpose of the present Project is the use of the Pedrezuela reservoir,

which currently exists, for the generation of electric energy. Currently, the Spanish

energy system is basically based in the use of fossil fuel. This way of obtaining

energy entails several problems in terms of sustainability: it is a limited and

contaminant resource.

In relation to the above, several options are being studied. One of those

options is the renewable energy alternatives, which main characteristic is the use of

free and never ending resources. Among the renewable energies, there is the

hydroelectric energy, which is probably the oldest way of energy use for the

development of world productive activities.

The renewable energies are a way of producing energy at a very low cost for

operation and maintenance. In addition, the hydroelectric power stations have a

higher life than the coal plants and the nuclear plants and produce less carbon

dioxide.

The main targets of this Project are:

• To elect a suitable place to install a mini-hydroelectric power station

taking advantage of an existing reservoir.

• To study the flow conditions and the existing jump during the last

years.

Summary V

• To determine the nominal conditions of the flow and the turbine jump

in order to optimize the energy to be produced by the power station.

• To design and specify the different elements of the power station:

hydraulic turbine, safeguard valve, forced pipe, management and

control system, etc.

• To analyse the economic feasibility of the Project.

For this purpose, some searches were made in two organizations named

“Confederación Hidrográfica de Tajo” and “Canal de Isabel II” to determine which

reservoir could match the better conditions to install a power electric station. From

such searches it was determined that the Pedrezuela reservoir was the most suitable

reservoir to prepare this Project. In this regard, the data related to the flows and

jumps of said reservoir were compiled.

From that information, the hydraulic conditions (flow and jump) during one

regular year were obtained. Further to such information, the nominal flow and jump

of the turbine were analyzed in order to optimize the electricity production of the

power station.

With the data obtained, the specific number of revolutions of the hydraulic

turbine was determined; which permitted the selection of the appropriate hydraulic

model. From this hydraulic model and applying the resemblance laws, it was

determined the hydraulic profile of the hydraulic turbine components.

Taking as a base these hydraulic profiles, the different parts of the turbine

were designed in order for such parts to be able to support the efforts to which they

will be subject to.

Summary VI

Once the turbine was designed, the other components of the power station

were specified, such as the alternator, the safeguard valve, the management system,

etc.

Finally, an economic feasibility study was made. From such study, it was

concluded that the cost of the installation amounts to two million three hundred

eighty seven thousand seven hundred and fifty six euros (Euros 2,387,756), being the

return period of 9 years with an interest rate of 9%.

Resumen I

EQUIPAMIENTO ELECTROMECANICO DE

UNA CENTRAL MINI-HIDROELÉCTRICA

Autor: Ágreda Chinea, Isabel

Director: Madera Sánchez, Alfonso.

Entidad Colaboradora: ICAI - Universidad Pontificia Comillas.

El presente proyecto tiene como finalidad el aprovechamiento del embalse de

Pedrezuela, ya existente, para la generación de energía eléctrica. Actualmente, el

sistema energético español esta basado principalmente en la utilización de

combustibles fósiles. Esta forma de obtención de energía presenta grandes problemas

de insostenibilidad: se trata de un recurso limitado y contaminante.

Así, pues, se están buscando soluciones adecuadas. De esta manera surgen las

alternativas renovables, que se caracterizan por la utilización de recursos inagotables

y gratuitos. Entre ellas encontramos la energía hidroeléctrica que es, quizás, la forma

más antigua de aprovechamiento de energía para el desarrollo de las actividades

productivas del hombre.

Se trata de una forma de producción energética con unos costes muy bajos de

operación y mantenimiento. Además estas centrales tienen una mayor vida útil que

las plantas de carbón y las nucleares y emiten menos dióxido de carbono que estas

últimas.

Los objetivos de este proyecto son:

• Elección de un emplazamiento adecuado para la instalación de una

minicentral hidráulica aprovechando un embalse ya existente.

• Estudiar las condiciones de caudal y salto existente durante los

últimos años

Resumen II

• Determinar las condiciones nominales de caudal y salto de la turbina

que optimicen el producible eléctrico de la central

• Diseño y especificación de los distintos elementos de la central:

turbina hidráulica, válvula de salvaguarda, tubería forzada, sistema de

mando y control, etc.

• Análisis de la viabilidad económica del proyecto.

En un principio se realizaron consultas en la Confederación Hidrográfica de

Tajo y en el Canal de Isabel II para determinar que embalse podría presentar las

condiciones óptimas para la instalación de una central. Una vez determinado el

embalse de Pedrezuela como el más adecuado para la realización de este proyecto, se

recopilaron los datos referentes a los caudales vertidos a través del salto de agua.

Partiendo de esta información, se han obtenido las condiciones hidráulicas

(caudal y salto) a lo largo de un año medio típico, con esta información se ha

analizado el caudal y salto nominal de la turbina, maximizando la producción de

electricidad de la central.

Con los datos obtenidos anteriormente se determinó el número específico de

revoluciones de la turbina hidráulica, que permitió seleccionar el modelo hidráulico

adecuado. Partiendo de este modelo hidráulico y aplicando las leyes de semejanza, se

determinó el perfil hidráulico de los componentes hidráulicos de la turbina, es decir

rodete, cámara espiral, alabes directrices y tubo de aspiración.

Tomando como base estos perfiles hidráulicos, se diseñaron las diferentes

partes de la turbina para que sean capaces de soportar los esfuerzos a los que estarán

sometidos.

Resumen III

Una vez diseñada la turbina, se especifican el resto de componentes de la

central como alternador, válvula de salvaguarda, sistema de mando, etc.

Finalmente se realizó un estudio de viabilidad económica. Donde se concluyo

que el coste de la instalación asciende a dos millones trescientos ochenta y siete mil

setecientos cincuenta y seis euros siendo el periodo de retorno de 9 años con una tasa

de interés del 9%.

5

Anejos

Memoria 205

INDICE

4.1 Datos hidrológicos ........................................................................................................206 4.1.1 Aportaciones anuales .............................................................................................206 4.1.2 Dato del año hidrológico representativo (1996/97)..............................................207

4.1.2.1 Cota de agua en el embalse.............................................................................207 4.1.2.2 Caudal .............................................................................................................208

4.3 Bibliografía ...................................................................................................................210

Memoria 206

4.1 Datos hidrológicos

4.1.1 Aportaciones anuales

Año

Caudal medio anual

( Hm^3/mes)

1987-88 1,9

1988-89 1,98

1989-90 3,55

1992-93 0,26

1993-94 1,85

1994-95 2,4

1995-96 2,1

1996-97 3,06

1997-98 3,01

1998-99 2,87

1999-00 4

Memoria 207

2000-01 3,6

2001-02 4,23

2002-03 4,64

2003-04 4,26

2004-05 4,78

2005-06 4,86

4.1.2 Dato del año hidrológico representativo (1996/97)

4.1.2.1 Cota de agua en el embalse

Meses Altura (m)

Octubre 28,32

Noviembre 27,1

Diciembre 40,03

Enero 43,41

Memoria 208

Febrero 44,22

Marzo 44,01

Abril 45,65

Mayo 42,8

Junio 37,51

Julio 34,44

Agosto 30,43

Septiembre 29,02

4.1.2.2 Caudal

Meses

Caudal

(Hm^3)

Octubre 4,1

Noviembre 3,6

Diciembre 3

Enero 8,9

Memoria 209

Febrero 11,5

Marzo 6

Abril 9,1

Mayo 11

Junio 11,8

Julio 10,3

Agosto 9,6

Septiembre 9

Memoria 210

4.3 Bibliografía

[MATA751] Mataix Plana, Claudio. "Turbomáquinas hidráulicas: turbinas hidráulicas,

bombas, ventiladores", ICAI, 1975

[ORTI02] Ortiz Berrocal, Luis. "Resistencia de materiales", McGraw-Hill, 2002

[LAYM93] Layman. "Layman's Handbook on how to develop a Small Hydro Site",

Dirección General de la Energía, 1993

[FRAIOO] Fraile Mora, Jesús. "Máquinas eléctricas", Escuela de Canales, Caminos y

Puertos, 2000

[WHIT88]Frank M. White, "Mecánica de fluidos", McGraw-Hill, 1988

2

Cálculos

Memoria 93

INDICE

2.1 Estudio hidrológico.........................................................................................................95 2.1.1 Caudal nominal........................................................................................................95

2.1.1.1 Determinación del año de referencia ................................................................95 2.1.1.2 Determinación del caudal de equipamiento......................................................97

2.1.2 Altura neta ...............................................................................................................98 2.1.2.1 Cálculo del salto bruto ......................................................................................98 2.1.2.2 Pérdidas de carga en la tubería forzada. ...........................................................99

2.1.2.2.1 Pérdidas en el primer tramo de tubería ......................................................99 2.1.2.2.1.1 Pérdidas primarias ............................................................................100 2.1.2.2.1.2 Pérdidas secundarias en el primer tramo de tubería .........................102

2.1.2.2.2 Pérdidas en el segundo tramo de tubería ................................................107 2.1.2.2.2.1 Pérdidas primarias ............................................................................107 2.1.2.2.2.2 Pérdidas secundarias en el segundo tramo de tubería.......................109

2.1.2.3 Pérdidas de carga en la válvula de mariposa. ................................................114 2.1.2.3.1 Instalación del estrechamiento antes de la válvula de mariposa.............115 2.1.2.3.2 Instalación del estrechamiento después de la válvula de mariposa ........116 2.1.2.3.3 Instalación del estrechamiento en la cámara en espiral ..........................116 2.1.2.3.4 Pérdidas en la válvula de mariposa.........................................................117

2.1.2.4 Calculo del salto neto......................................................................................117 2.1.2.5 Comprobación de la sumergencia...................................................................118

2.2 Características generales de la instalación....................................................................118 2.2.1 Potencia instalada y numero de maquinas.............................................................118 2.2.2 Turbina...................................................................................................................119

2.2.2.1 Elección del tipo de turbina ............................................................................119 2.2.2.2 Disposición del grupo.....................................................................................120 2.2.2.3 Cálculos de la geometría.................................................................................120 2.2.2.4 Cálculo del rendimiento de la turbina.............................................................122

2.2.2.4.1 Variación del rendimiento de la turbina con el caudal ............................124 2.2.2.4.2 Variación del rendimiento de la turbina con el salto ...............................125

2.3 Elementos mecánicos....................................................................................................127 2.3.1 Espesor de la tubería forzada.................................................................................127

2.3.1.1 Introducción....................................................................................................127 2.3.1.2 Espesor mínimo ..............................................................................................127 2.3.1.3 Golpe de ariete................................................................................................128 2.3.1.4 Chimenea de equilibrio...................................................................................130

2.3.2 Válvula mariposa ...................................................................................................131 2.3.3 Cálculo de la unión eje-rodete ...............................................................................131

2.3.3.1 Condiciones de frenado brusco.......................................................................133 2.3.3.1.1 Introducción.............................................................................................133 2.3.3.1.2 Cálculo del momento de inercia del rodete.............................................135 2.3.3.1.3 Dimensionamiento de los pernos.............................................................140

Memoria 94

2.3.4 Cálculo del espesor de la cámara en espiral ..........................................................144 2.3.5 Cálculo de los esfuerzos en la obra civil ...............................................................145 2.3.6 Cálculo de la transmisión del distribuidor.............................................................147

2.3.6.1 Cálculo de las fuerzas en los alabes directrices..............................................147 2.3.6.2 Cálculo del eje de los álabes directrices .........................................................150

2.3.7 Cálculo de los esfuerzos en los bulones de transmisión y el servomotor..............153 2.3.7.1 Cálculo de los bulones de la transmisión........................................................156

2.3.8 Cálculo de pandeo de la pieza B............................................................................157 2.3.9 Cálculo de las condiciones de obstrucción de cierre .............................................158 2.3.10 Entallas ................................................................................................................161

2.3.10.1 Introducción..................................................................................................161 2.3.10.2 Cálculo de las entallas ..................................................................................163

2.3.11 Servomotor ..........................................................................................................164 2.3.12 Tubo de aspiración...............................................................................................164 2.3.13 Eje transmisor de potencia...................................................................................166

2.3.13.1 Cálculo del momento torsor..........................................................................166 2.3.13.2 Cálculo del momento flector ........................................................................167 2.3.13.3 Dimensionado del eje ...................................................................................168

2.4 Generador .....................................................................................................................170

Memoria 95

2.1 Estudio hidrológico

2.1.1 Caudal nominal

2.1.1.1 Determinación del año de referencia

Dado que la potencia eléctrica es proporcional a la altura y al caudal turbinado, la

correcta determinación de estas variables es fundamental para el diseño de las instalaciones.

En primer lugar determinaremos el caudal nominal que se elegirá de tal forma que se

maximice el agua turbinada. Para esto lo primeros que debemos hacer es obtener los datos de

caudales medios diarios del embalse. Con estos datos se realiza la curva de clasificación de años

hidrológicos que nos ayudará a determinar el año medio representativo

Clasificación de los años hidrológicos

0

1

2

3

4

5

6

2005

-06

2004

-05

2002

-03

2003

-04

2001

-02

1999

-00

2000

-01

1989

-90

1996

-97

1997

-98

1998

-99

1994

-95

1995

-96

1988

-89

1987

-88

1993

-94

1992

-93

Años

Apo

rtac

ion

anua

l

Gráfica 1 Clasificación de los años hidrológicos.

Memoria 96

El histórico de aportaciones comprende datos de 17 años, siendo el año hidrológico más

reciente del que se poseen datos 2005-2006. Según los datos de que se dispone (ver anexo) los

diferentes años hidrológicos se podrán clasificar según sea su valor como:

Muy húmedos, por ejemplo: 2002/03, 2003/04, 2004/05, 2005/06

Húmedos, por ejemplo: 1989/90, 1999/00, 2000/01, 2001/02

Secos, por ejemplo: 1994/95, 1996/97, 1997/98, 1998/99

Muy secos, por ejemplo: 1987/88, 1988/89, 1992/93, 1993/94, 1995/96

Se observa que el año 1996/97 es el año representativo, pues presenta el valor medio de

entre todas las aportaciones anuales del histórico.

A continuación se obtiene la curva de caudales clasificados que nos da el valor del

caudal en función de los días del año en que se supera dicho valor.

Caudales clasificados

0

1

2

3

4

5

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Dias

Cau

dal

Gráfica 2 Caudales clasificados.

Memoria 97

2.1.1.2 Determinación del caudal de equipamiento

Es necesario la elección de un caudal de equipamiento adecuado para las maquinas a

instalar, de forma que la energía producida sea la máxima posible en función de la hidrológica.

Dependiendo del tipo de turbina que se utilice en la instalación será necesario tener en

cuenta un caudal mínimo técnico (Qmt) que directamente proporcional al caudal nominal con un

factor de proporcionalidad K que depende de tipo de turbina:

Qmt K Qn= ⋅

El coeficiente k depende del tipo de turbina:

Pelton: K = 0,1

Kaplan: K = 0,25

Francis: K = 0,4

Como se vera mas adelante la turbina de la central hidroeléctrica de Pedrezuela será tipo

Francis, y por tanto K = 0,4:

4Qmt Qn= ⋅

El caudal nominal se elegirá de forma que el volumen turbinado sea máximo, es decir,

que la integral de la curva de caudales clasificados entre el caudal mínimo técnico y el caudal

nominal sea máxima. Por tanto, teniendo cuenta las limitaciones de caudal, las áreas de la gráfica

de caudales mensuales turbinados variando el caudal de equipamiento de la turbina Francis son:

Memoria 98

Qe Qinf Area1 0,4 4,2482 0,8 8,2953 1,2 10,815

3,5 1,4 12,18154 1,6 11,445

Estando los caudales en m^3/s.

Vemos que la opción que maximiza el agua a turbinar es aquella en la que el caudal

nominal es 3,5 m^3/s, siendo en este caso el caudal mínimo técnico igual a 1,4 m^3/s. Esta

turbina no trabajará de forma continua todo el año, aprovechará al máximo los meses con

caudales elevados mientras que en los meses de menos caudal se desaprovechará. Esta es la

opción óptima debido a que los caudales máximos mensuales son muy superiores a los que se

dan en los meses con poco caudal, por lo que compensa aprovechar a los primeros al máximo.

2.1.2 Altura neta

2.1.2.1 Cálculo del salto bruto

En los datos facilitados sobre el estado de la presa vemos que la cota de agua en los

distintos meses es:

Memoria 99

Meses Altura (m)Octubre 28,32Noviembre 27,1Diciembre 40,03Enero 43,41Febrero 44,22Marzo 44,01Abril 45,65Mayo 42,8Junio 37,51Julio 34,44Agosto 30,43Septiembre 29,02

Tabla 1 Salto bruto.

Analizando estos datos tomamos 37,25 m. como altura bruta.

2.1.2.2 Pérdidas de carga en la tubería forzada.

La tubería forzada es el elemento encargado de conducir el agua hasta la turbina de la

central mini-hidráulica. Su longitud vendrá dada por la posición de la turbina. En este caso y a

efecto de cálculo la tubería forzada tiene claramente dos tramos:

1. Desde la toma de agua en el embalse hasta después del cuenco amortiguador

2. Desde el cuenco amortiguador hasta la central.

2.1.2.2.1 Pérdidas en el primer tramo de tubería

El primer tramo de tuberías esta compuesto por 2 tuberías idénticas que transcurren en

paralelo. Ambas tuberías parten de la toma de agua en el embalse y llegan hasta después del

cuenco amortiguador (por lo que bastara con calcular las perdidas, y las condiciones de

funcionamiento en una de ellas, la otra lógicamente funcionara de idéntica manera).

Memoria 100

2.1.2.2.1.1 Pérdidas primarias

Las pérdidas primarias son las imputadas al rozamiento que el fluido experimenta con la

pared de la tubería por la que circula (capa límite), el rozamiento que existe entre capas de fluido

(régimen laminar), y el rozamiento generado por el choque de partículas de fluido (régimen

turbulento).Su valor viene dado por la siguiente relación:

2

2rp

V LH f

g D= ⋅ ⋅

⋅

Donde f es el factor adimensional que expresa las perdidas por rozamiento viscoso en la

tubería. Se calcula mediante la correlación de Coolebrook-white:

1 2,512 log

3,7 Re

k

Df f

= − ⋅ + ⋅

Siendo k una constante que depende de la rugosidad de la tubería:

Memoria 101

Tabla 2 Constante de rugosidad de la tubería

En nuestro caso la tubería será de acero laminado oxidado, por tanto tomaremos k=0,2.

Sabiendo que D=0,85m, L=450m y que Qn =3,5 3m /s, caudal que se repartirá a partes

iguales por ambas tuberías (ambas tuberías son idénticas); por tanto tenemos que el caudal que

va por cada una de las tuberías es de 1,75 3m /s. Con estos datos obtenemos que:

22

43,08 /V Q m s

Dπ= ⋅ =

⋅

Re 2621377,75V D

υ⋅= =

La viscosidad cinemática del agua varia con la temperatura y la presión, si bien es cierto

que para el rango de temperaturas ambientales, que será la temperatura a la que estará sometido

el fluido en este problema, la variación es insignificante, lo mismo ocurrirá, dadas las

condiciones del problema a tratar con la presión, y por tanto tomaremos la viscosidad como

valor constante para todo el problema.

Memoria 102

De la correlación de Coolebrook-white tenemos que f = 0,014

Y por tanto:

2

3,62rp

V LH f m

g D= ⋅ ⋅ =

⋅

Obteniendo finalmente unas perdidas primarias de 3,6m, que serán las mismas por

ambas tuberías.

2.1.2.2.1.2 Pérdidas secundarias en el primer tramo de tubería

Se producen en transiciones de la tubería (estrechamiento o expansión) y en toda clase

de accesorios (válvulas, codos).

2.1.2.2.1.2.1 Pérdidas en la rejilla de limpieza

A la entrada de la tubería forzada se suele instalar una rejilla de cara a impedir la entrada

de objetos a la tubería forzada, que podrían ocasionar daños graves a la maquinaria. El agua al

pasar por esta rejilla genera una turbulencia, y con ella una cierta pérdida de carga, que en

general toma valores reducidos, pero que es necesario tener en cuenta.

El valor de esta pérdida de carga se calcula mediante la ecuación de Kirchner:

4 230

2t t

Vth K sen

b gθ = ⋅ ⋅

Memoria 103

En la fórmula anterior ht es la pérdida de carga, t el espesor de la barra, b la separación

entre barras, Vo la velocidad del agua y θ el ángulo de la rejilla. Kt depende de la forma de la

rejilla.

Si la rejilla no es perpendicular a la corriente, se crea una pérdida de carga adicional a la

producida por las rejillas cuyo valor viene dado por:

20

2

Vh sen

gβ β= ⋅⋅

Dentro de los datos suministrados por el Canal de Isabel II no se encuentra la

descripción geométrica de la rejilla. Con el objetivo de dar un valor estimativo lo más cercano

posible a la realidad se tomarán unos valores razonables para los parámetros desconocidos de la

ecuación.

Se tomara por tanto t=0.001 m y b=0.1 m, para Kt y suponiendo una configuración de

barras de bordes rectos Kt=2.

Al estar la rejilla instalada en la pare interna de la presa formando un ángulo de 30ºC

con la vertical el flujo de agua no será perpendicular a la rejilla formando con ella un ángulo

aproximado de b=q= 45º, por tanto:

200,092 0,0092

2t

Vh sen h

g βθ= ⋅ ⋅ = ⋅⋅

Por lo que podemos considerar el término ht despreciable al ser del orden de10 veces

inferior al término hb. La perdida de carga en la rejilla será:

Memoria 104

20 ( ) 0,56

2

Vh sen m

gβ β= ⋅ =⋅

2.1.2.2.1.2.2 Salida del embalse a la tubería forzada.

El agua al pasar del embalse a la tubería forzada genera una turbulencia y

consecuentemente una perdida de carga, si la salida es brusca la pérdida de carga es

relativamente elevada. En caso de una salida suave, como de hecho ocurre en este caso, la

perdida de carga es mucho menor respondiendo a la siguiente relación:

20

2rs

VH K

g= ⋅

⋅

Donde K valdrá:

Siendo:

Memoria 105

En este caso se tiene que r=1m y D=1.4 m con lo que se tomar un valor de K=0.03, con

lo que:

20 0,024

2rs

VH K m

g= ⋅ =

⋅

2.1.2.2.1.2.3 Pérdidas en el codo angular

Son las perdidas que se producen cuando el agua recorre una curvatura. Su valor vendrá

determinado por:

20

2rs b

VH K

g= ⋅

⋅

El coeficiente Kb para codos a noventa grados se obtiene de la siguiente gráfica:

Esta gráfica debe ser adaptada para codos inferiores a noventa grados, se ponderará Kb

de forma proporcional al ángulo del codo.

En nuestro caso tenemos dos codos.

Memoria 106

Primer codo:

Tomaremos un ángulo de codo de 30º con un radio de curvatura de ocho veces el

diámetro de la tubería. Por otra parte, e/d se tomará el valor de 0.00014. Resultando un Kb=0,04

y por tanto unas perdidas iguales a:

20 0,04 0,032

2rs

VH m

g= ⋅ =

⋅

Segundo codo angular

Operando de manera análoga al codo anterior tenemos que para un codo angular de 90º

y un radio de curvatura de 4.25m y una rugosidad e=0.2mm resultando un K=0.127 con lo que:

20 0,127 0,1

2rs

VH m

g= ⋅ =

⋅

2.1.2.2.1.2.4 Pérdidas en las válvulas de compuerta

El coeficiente de perdidas depende del tipo de válvula y del grado de apertura de la

misma en este caso estamos tratando sobre 2 válvulas tipo compuerta y el coeficiente

adimensional de perdidas se calcula según la siguiente gráfica en la cual se puede ver el valor

que toma K para los distintos valores de S/D:

Memoria 107

En este caso al estar las válvulas totalmente abiertas se tiene que S/D=1 con lo que K=

0.1 y por tanto el valor de las pérdidas en las 2 válvulas es:

202 0,1 0,16

2rs

VH m

g= ⋅ ⋅ =

⋅

2.1.2.2.2 Pérdidas en el segundo tramo de tubería

El segundo tramo de tubería parte del cuenco amortiguador y llega hasta la central. Se

trata de una tubería de acero laminado, con un diámetro de D= 1,3m y una longitud L=100m. El

caudal será de 3,5m^3/s, resultado de sumar los caudales provenientes de las dos tuberías del

primer tramo.

2.1.2.2.2.1 Pérdidas primarias

Las pérdidas primarias son las imputadas al rozamiento que el fluido experimenta con la

pared de la tubería por la que circula (capa límite), el rozamiento que existe entre capas de fluido

Memoria 108

(régimen laminar), y el rozamiento generado por el choque de partículas de fluido (régimen

turbulento).Su valor viene dado por la siguiente relación:

2

2rp

V LH f

g D= ⋅ ⋅

⋅

Donde f es el factor adimensional que expresa las perdidas por rozamiento viscoso en la

tubería. Se calcula mediante la correlación de Coolebrook-white:

1 2,512 log

3,7 Re

kD

f f

= − ⋅ + ⋅

Siendo k una constante que depende de la rugosidad de la tubería:

En nuestro caso la tubería será de acero laminado oxidado, por tanto tomaremos k=0,2.

Memoria 109

Sabiendo que D=1,3m, L=100m y que Qn =3,5 3m /s. Con estos datos obtenemos que:

22

42,636 /V Q m s

Dπ= ⋅ =

⋅

Re 3427955,5V D

υ⋅= =

La viscosidad cinemática del agua varia con la temperatura y la presión, si bien es cierto

que para el rango de temperaturas ambientales, que será la temperatura a la que estará sometido

el fluido en este problema, la variación es insignificante, lo mismo ocurrirá, dadas las

condiciones del problema a tratar con la presión, y por tanto tomaremos la viscosidad como

valor constante para todo el problema.

De la correlación de Coolebrook-white tenemos que f = 0,013

Y por tanto:

2

0,352rp

V LH f m

g D= ⋅ ⋅ =

⋅

Obteniendo finalmente unas perdidas primarias de 0,35m, que serán las mismas por

ambas tuberías.

2.1.2.2.2.2 Pérdidas secundarias en el segundo tramo de tubería

Se producen en transiciones de la tubería (estrechamiento o expansión) y en toda clase

de accesorios (válvulas, codos).

Memoria 110

2.1.2.2.2.2.1 Pérdidas en el codo angular

Son las perdidas que se producen cuando el agua recorre una curvatura. Su valor vendrá

determinado por:

20

2rs b

VH K

g= ⋅

⋅

El coeficiente Kb para codos a noventa grados se obtiene de la siguiente gráfica:

Esta gráfica debe ser adaptada para codos inferiores a noventa grados, se ponderará Kb

de forma proporcional al ángulo del codo.

En nuestro caso tenemos dos codos.

Primer codo:

Tomaremos un ángulo de codo de 30º con un radio de curvatura de ocho veces el

diámetro de la tubería. Por otra parte, e/d se tomará el valor de 0.00014. Resultando un Kb=0,04

y por tanto unas perdidas iguales a:

Memoria 111

20 0,04 0,014

2rs

VH m

g= ⋅ =

⋅

Segundo codo angular

Operando de manera análoga al codo anterior tenemos que para un codo angular de 30º

y un radio de curvatura de 4m y una rugosidad e=0.2mm resultando un K=0.15 con lo que:

20 0,127 0,053

2rs

VH m

g= ⋅ =

⋅

2.1.2.2.2.2.2 Perdidas en la unión entre los dos tramos de tuberías

Para unir el primer tramo de tubería, constituido por 2 tuberías en paralelo de diámetro

d=750mm cada una de ellas con un caudal Q1=Q2=1,75 m^3/s, con el segundo tramo de tubería

habrá que instalar un pantalón, con lo que consecuentemente se producirá la correspondiente

perdida de carga.

Las tablas existentes para el calculo de las perdidas en una te solo evalúan las perdidas

debidas a separar, en el caso de una te divergente, o unir, en el caso de una te convergente, los

dos flujos participantes, también evalúan la perdida debida al redireccionamiento de uno de los

dos flujos según proceda, pero no evalúan el caso en caso de que las tuberías sean de diferente

diámetro la perdida debida al ensanchamiento o estrechamiento que se produce. En este caso se

trata de unir dos tuberías con una tercera mayor por lo que se estará hablando de un

ensanchamiento brusco.

Como es sabido la transición en un conducto de sección circular, como es el caso, entre

un diámetro d a otro de diámetro mayor D puede hacerse como se indica en la figura de manera

Memoria 112

brusca o de manera suave mediante un difusor cónico de ángulo α (indicado a trazos en la

figura). :

Las pérdidas de carga se calculan según la siguiente formula:

2

2rs

VH K

g= ⋅

⋅

Donde K viene dado por:

22

21

dK m

D

= ⋅ −

Memoria 113

Por tanto en el caso de usar un difusor las perdidas serán del orden de 10 veces menores

que si no fuera usado. La configuración del pantalón escogido para realizar la unión entre los dos

tramos de tubería es:

31 2 1,75 /Q Q m s= = 33,5 /tQ m s=

Cálculo de las pérdidas debidas al ensanchamiento, donde D=1300mm, d=750mm y

α =5º, por tanto tenemos que K=0,057 y pos tanto:

2

2 l

VHrl K

g= ⋅

⋅0,046Hrs m=

Calculo de las pérdidas en el pantalón:

Memoria 114

2

2 l

VHrl K

g= ⋅

⋅

2

2 r

VHrr K

g= ⋅

⋅

Donde V es la velocidad de la corriente total y Kl, Kr son factores de pérdidas

adimensionalizados que se determinan experimentalmente y que son función del ángulo entre los

dos flujos y el cociente Q/Ql.

En este caso Ql=0, dado que suponemos que todo el agua va por un lado. El ángulo del

pantalón es de 90º, por tanto Kr=0,4 y Kl=1, resultando una pérdidas tales que:

2

( ) 0,42rs r l

VH K K m

g= + =

⋅

Por tanto tendremos una perdidas totales en la unión de las tuberías de 0,446m.

2.1.2.3 Pérdidas de carga en la válvula de mariposa.

Debido a que el diámetro de la tubería forzada y el de la brida de entrada de la cámara

en espiral no coinciden, es necesaria la instalación de una contracción que lleva aparejada una

cierta pérdida de carga. Esta instalación se puede realizar de varias formas:

Memoria 115

Instalar el estrechamiento antes de la válvula de mariposa, lo que conlleva que esta

tendrá el mismo diámetro interior que la brida de entrada a la cámara en espiral.

Instalar el estrechamiento tras la válvula de mariposa, lo que permite que esta tenga el

diámetro de la tubería forzada.

Hacer que la virola de entrada a la cámara en espiral tenga este estrechamiento. Sea cual

sea la opción elegida, el estrechamiento no debe tener un ángulo característico mayor de 10

grados, porque las pérdidas de carga aumentarían mucho. A continuación se exponen las

distintas alternativas antes mencionadas y sus consecuencias.

2.1.2.3.1 Instalación del estrechamiento antes de la válvula de mariposa

Esta opción conlleva que la pérdida de carga en la válvula de mariposa sea mayor que en

las otras opciones debido a la mayor velocidad con la que el agua la atravesará al ser su diámetro

interno el mismo que el de la entrada a la cámara en espiral. Las pérdidas en la válvula de

mariposa serán:

2

2E

v v

Vh K

g= ⋅

⋅

Se denomina Ve a la velocidad en la entrada de la cámara en espiral

Por otra parte, las pérdidas por estrechamiento son:

2

2E

c c

Vh K

g= ⋅

⋅

Memoria 116

La velocidad de la fórmula es la mayor de las dos del estrechamiento, o sea, la del

conducto de menor diámetro, por lo que es VE depende del radio de curvatura y del material.

Las pérdidas de esta opción son

_ _antes de valvula c vh h h= +

2.1.2.3.2 Instalación del estrechamiento después de la válvula de mariposa

Esta opción hace que el diámetro interno de la válvula de mariposa sea el de la tubería

forzada, lo que implica que la velocidad media del agua en ella es inferior respecto a la opción

anterior. Esto hace que las pérdidas en la válvula de mariposa disminuyan y tomen el valor:

2

2T

v v

Vh K

g= ⋅

⋅

Se denomina VT a la velocidad del agua en la tubería forzada y VE a la velocidad en la

entrada de la cámara en espiral. VE es mayor que VT al ser el diámetro ahí menor que el de la

tubería forzada.

2.1.2.3.3 Instalación del estrechamiento en la cámara en espiral

El estrechamiento debe tener un ángulo característico no superior a 10 grados de cara a

tener pérdidas reducidas. Los diámetros del estrechamiento son el de la tubería forzada y el de la

entrada a la cámara en espiral, que se obtiene a partir del de la máquina de referencia.

Memoria 117

2.1.2.3.4 Pérdidas en la válvula de mariposa

Finalmente se opta por instalar el estrechamiento entre la entrada a la cámara en espiral

y la válvula de mariposa, debido a que las pérdidas de esta opción son menores a las que

provocaría la instalación del estrechamiento antes de la válvula de mariposa, debido a que si se

tomase esta última opción la velocidad media del agua se incrementaría en la válvula.

Las pérdidas que se generan en el estrechamiento son las mismas en estas dos opciones,

tomando que el material y el radio de curvatura son iguales. Recuérdese que la velocidad

empleada en el cálculo de las pérdidas del estrechamiento es la del menor diámetro.

El camino a seguir para calcular las perdidas en la válvula mariposa se ha expuesto en

apartados anteriores con lo que en este apartado tan solo se presentara la aplicación numérica:

Para una válvula totalmente abierta se tiene que Kv=0.05 con lo que la pérdida de carga

correspondiente será:

2

0,0162rs v

VH K m

g= ⋅ =

⋅

El diámetro interno de la válvula de mariposa es el de la tubería forzada debido a que el

estrechamiento se instalará a continuación de ella y antes de la entrada de la tubería forzada con

lo que la velocidad a aplicar en esta ecuación será la anterior al estrechamiento V=2,63 m/s.

2.1.2.4 Calculo del salto neto

El salto neto será igual al salto bruto, que asciende a 37,44 metros de columna de agua, a

esta altura habrá que restarle todas las pérdidas anteriormente calculadas:

Memoria 118

29neta brutaH H Perdias metros= − = 8,44Perdidas metros=∑

Finalmente quedará:

29neta brutaH H Perdias metros= − =

2.1.2.5 Comprobación de la sumergencia.

Siempre ha de haber una mínima distancia entre la entrada a la tubería forzada y el nivel

del agua. Esta distancia se denomina sumergencia mínima, y depende básicamente del caudal

que transporta la tubería.

Para que no haya ningún problema se debe cumplir que:

0,5V

g D≤

⋅ 0,7

S

D≻

Siendo S la distancia entre la superficie libre de agua embalsada y la entrada a la tubería

forzada, g la aceleración de la gravedad, V la velocidad del fluido en la tubería y D el diámetro

de la tubería. En nuestro caso ambas condiciones se cumplen.

2.2 Características generales de la instalación

2.2.1 Potencia instalada y numero de maquinas

La potencia nominal de una turbina hidráulica viene dada por la siguiente expresión

P Q h g ρ η= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

Memoria 119

Tomando un caudal de 3.5 m3/s, una altura de 29metros y un rendimiento del 90%, se

deduce que la potencia nominal será de 895 kW. Para esta potencia será suficiente la instalación

de una sola máquina.

La instalación de un número mayor de máquinas tiene una serie de ventajas e

inconvenientes, entre las primeras destacan el hecho de que se puede turbinar una mayor

cantidad de agua, ya que en caso de que el caudal no sea suficiente para que trabajen las dos

máquinas, lo puede hacer una sola de ellas. Además, el rendimiento de la turbina será mayor,

debido a que las turbinas trabajarán en condiciones más próximas a las de diseño.

Entre los inconvenientes se encuentran el que la inversión inicial será muy superior, ya

que se duplicará el número de turbinas, alternadores y otros dispositivos que será necesario

comprar, por otra parte no se producen reducciones de costes de explotación de una cuantía

destacable. Debido a esto, se ha optado por la instalación de una sola turbina.

2.2.2 Turbina

2.2.2.1 Elección del tipo de turbina

La elección de una turbina hidráulica de tipo Francis se debe a las características de la

presa de Pedrezuela. El salto disponible (29 metros) no es lo suficientemente grande para poder

emplear una turbina de tipo Pelton, ni tampoco lo suficientemente bajo para el empleo de una

turbina de tipo Kaplan.

En cuanto al caudal, no se dispone de uno lo suficientemente elevado como para poder

emplear una turbina Kaplan, ni lo suficientemente reducido como para hacer aconsejable el uso

de una turbina Pelton.

Memoria 120

Por todo esto, se llega a la conclusión de que la turbina de tipo Francis es la que mejor se

adapta a las condiciones que presenta el embalse de Pedrezuela.

2.2.2.2 Disposición del grupo

La turbina Francis puede instalarse de forma horizontal o vertical. Debido a que la

potencia de la turbina es reducida, se procederá a la instalación de una turbina horizontal, entre

los motivos figuran la ausencia de problemas de espacio, y la reducción de costes en el edificio

de la central, debido a que toda la maquinaria es instalada en un único nivel. El coste de la

maquinaria también es menor en una disposición horizontal que en una vertical. Otra ventaja

adicional es un acceso más sencillo a los diversos órganos de la turbina para operaciones de

reparación y mantenimiento.

Entre los inconvenientes de una disposición horizontal se encuentra un menor

rendimiento en este tipo de disposiciones, pero dada la reducida potencia de esta central, la

variación de rendimiento no justifica el incremento de la inversión.

2.2.2.3 Cálculos de la geometría

La teoría de semejanza de las turbinas hidráulicas establece que si coinciden las

revoluciones específicas de esta turbina y la que se va a instalar en el embalse de Pedrezuela, y

ambas tienen la misma geometría, entonces estas turbinas serán geométricamente semejantes.

Por tanto partiremos de los datos de otra turbina para la construcción de la nuestra. Esta turbina

de partida tiene como diámetro característico 1085mrn, gira a 600 r.p.m. y posee un caudal

nominal de 8.75 m^3/s, su salto es de 42 metros. Se definen las revoluciones específicas

(número adimensional) de una turbina hidráulica como:

Memoria 121

12

34

s

n QN

h

⋅=

Haciendo aplicación numérica:

sN =107.57

Partiendo de esto igualamos el número específico de revoluciones de la maquina modelo

con el número específico de revoluciones de nuestra maquina:

12

34

(3,5)107,57

(29)

n ⋅= n=720r.p.m

La primera ley de semejanza de turbinas hidráulicas dice:

11 2

2 1 2

hn d

n d h= ⋅

2600 42

720 1085 29

d= ⋅ d2=750mm

Por lo tanto, los planos de la turbina a instalar serán geométricamente iguales a los de la

turbina de inicio, con un factor de escala de 750/1085. Así mismo se impondrá una velocidad de

giro n2=600 rpm.

Memoria 122

2.2.2.4 Cálculo del rendimiento de la turbina

Mediante las leyes de semejanza geométrica de las turbinas hidráulicas se pueden

obtener a partir de las curvas de rendimiento de un modelo hidráulico con igual número de

revoluciones específicas las curvas características de rendimiento del prototipo a instalar.

Las fórmulas que permiten el paso de las curvas de una máquina a las de la otra son las

siguientes:

11 2

2 1 2

hn d

n d h= ⋅ 2 2

2 11 1

n dh h

n d

⋅= ⋅ ⋅

211 2

22 1 2

hQ d

Q d h= ⋅

222

2 1 21 1

hdQ Q

d h=

Las curvas de rendimiento de la máquina 1 son un dato y se muestran en la página siguiente.

Memoria 123

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

40 50 60 70 80 90 100 110

91.72

91.591

90

8988

8786

84

8280

78

7674

72

Partiendo de estas y gracias a la relación de semejanzas llegamos a las curvas de

rendimiento de nuestra máquina:

Memoria 124

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

15,5 20,5 25,5 30,5 35,5

91.72

91.5

91

90

89

88

87

86

84

82

80

78

76

74

72

2.2.2.4.1 Variación del rendimiento de la turbina con el caudal

Un aspecto importante a la hora de saber el comportamiento esperable por parte de la

turbina hidráulica de este proyecto es como varía el rendimiento de esta en función del caudal

que circule por ella.

Memoria 125

Para obtener esta gráfica, se tomará que el salto neto es el nominal, esto es, 29 metros.

Se comprobará que el rendimiento varía considerablemente con el caudal, siendo

particularmente reducido cuando el caudal se aproxima al mínimo técnico.

El gráfico siguiente se obtiene a partir de las curvas de rendimiento anteriormente

calculadas:

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

76 78 80 82 84 86 88 90 92

Rendimiento

Cau

dale

s

De todo esto se deduce que es muy deseable el trabajo de la turbina en la zona cercana al

caudal nominal, debido a los altos rendimiento que se dan en esa zona.

2.2.2.4.2 Variación del rendimiento de la turbina con el salto

Este gráfico también se obtiene a partir de las curvas de rendimiento de los apartados

anteriores, tomando un caudal de 3.5m3/s y un salto variable:

Memoria 126

0

5

10

15

20

25

30

35

81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

Rendimiento

Altu

ra

Se puede ver que la variación del rendimiento con el salto neto no es muy acusada en

este caso, sobre todo si comparamos esta variación de rendimiento con la que se producía ante

cambios en el caudal turbinado.

La explicación de esto es la forma de las curvas de rendimiento, que como se puede ver

en apartados anteriores, siguen de forma bastante aproximada las líneas horizontales de

rendimiento constante, por lo que la variación de rendimiento con respecto al salto es

relativamente de escasa magnitud.

Memoria 127

2.3 Elementos mecánicos

2.3.1 Espesor de la tubería forzada

2.3.1.1 Introducción

El espesor a emplear en la tubería forzada depende de la presión a la que está sometida,

y las características del material del que está formada. En este caso, al emplearse acero, habrá un

exceso de espesor también para prever el efecto de la corrosión. Habrá que tener en cuenta

también las sobrepresiones por golpe de ariete, en caso de que estas se produzcan.

2.3.1.2 Espesor mínimo

La presión máxima que la tubería forzada debe aguantar será la producida por la máxima

altura alcanzada por el agua en el histórico disponible teniendo además un coeficiente de

seguridad del veinte por ciento. Este valor máximo del histórico es de 46 metros, que mayorado

en un 20% asciende a 55,2 metros.

En estas condiciones provocan una presión hidrostática de valor:

1,2 541512P g h Paρ= ⋅ ⋅ ⋅ =

El valor del espesor de la tubería forzada viene dado por:

2 sf f

P De e

kσ⋅= +

⋅ ⋅

Siendo:

Memoria 128

se : el sobrespesor para tener en cuenta la posibilidad de corrosión (es 1 mm).

σf: resistencia a la tracción.

kf la eficacia de la unión que toma los siguientes valores:

kf=l para tubos sin soldadura y para uniones soldadas, radiografiadas y con aliviado de

tensiones.

kf=0.9 para uniones soldadas y radiografiadas.

Se tomará la resistencia a tracción como 1400 kg/cm2 y kf=0.9 de cara a incluir las

peores condiciones posible, sin embargo aun es necesario incluir en la ecuación el valor de

sobrepresión debido al golpe de ariete, ya que como se vera en los apartados siguientes no se

considerara necesaria la instalación de una chimenea de equilibrio. Sin chimenea de equilibrio

toda la presión provocada por el golpe de ariete deberá ser absorbida por las paredes de las

tuberías, por lo que dicha presión debe tenerse en cuenta para dimensionar su grosor.

2.3.1.3 Golpe de ariete

El golpe de ariete se produce ante cambios bruscos en el flujo del agua, por ejemplo ante

el cierre brusco de la válvula de salvaguarda, el resultado de esto es una onda de sobrepresión

que puede dañar a la tubería forzada si esta no tiene el espesor adecuado. Esta onda viaja por la

tubería a una velocidad dada por:

310

1

Kc

K D

E T

− ⋅= ⋅+⋅

Memoria 129

Siendo:

1. K es el módulo de elasticidad del fluido. En el caso del agua toma un valor:

922.1 10 NK

m= ⋅

2. D es el diámetro interior de la tubería

3. E es el modulo de elasticidad del material que compone la tubería forzada, en el caso

del acero toma un valor de:

92206 10 NE

m= ⋅

4. T es el espesor de la tubería forzada.

Aplicando los valores anteriores y tomando T=8rnm tenemos que C=697.77m/s. El

tiempo crítico es aquel necesario para que la onda de sobrepresión pueda realizar e recorrido de

ida y vuelta por la tubería forzada, será:

21,58crit

LT seg

C

⋅= =

Siendo L la longitud de la tubería forzada L=550m .

Se considera que si el Tcrit<<T cierre de la válvula de salvaguarda, la que se encuentra

justo antes de la central y que por estar en una cota mas baja y a mayor distancia del embalse es

la que presenta unas condiciones más criticas, el golpe de ariete es despreciable. Típicamente se

suele considerar como límite para considerar despreciable el golpe de ariete un valor de Tcrit 10

veces menor que el tiempo de cierre de la válvula.

Memoria 130

Típicamente un valor razonable para el tiempo de cierre de una válvula de este tipo sería

un tiempo del entorno de 20s, que es un tiempo bastante mayor que Tcrit, lo suficientemente alto

como para considerar el golpe de ariete como despreciable.

Por tanto vemos que el espesor mínimo de la tubería forzada es:

553284 13000,001 3,8

2 137200000 0,9e mm

⋅= + =⋅ ⋅

Valor que aproximaremos a 4mm.

2.3.1.4 Chimenea de equilibrio

El golpe de ariete es un fenómeno especialmente grave en tuberías forzadas de gran

longitud, de cara a reducir este fenómeno se puede instalar una chimenea de equilibrio.

Esta consiste en un conducto de gran diámetro conectado en su parte inferior a la tubería

forzada y su parte superior está abierta a la atmósfera. La chimenea de equilibrio pone en

contacto con la atmósfera una gran cantidad de agua, lo que equivale a reducir la longitud de la

tubería forzada, lo que implica una reducción de la gravedad del golpe de ariete.

De cara a tomar la decisión sobre la instalación o no de la chimenea de equilibrio, se

calculará la constante de aceleración del agua en la tubería que viene dada por:

h

V Lt

g H

⋅=⋅

Memoria 131

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

aplicación numérica se obtiene que Th=2.4s<3s. Si th toma un valor inferior a tres segundos

(como ocurre en este proyecto), no es necesaria la instalación de una chimenea de equilibrio.

2.3.2 Válvula mariposa

La válvula de mariposa funciona según lo descrito en la memoria descriptiva del

presente proyecto. La que se empleará será de la marca IMS, con un diámetro interno de 1300

milímetros (coincidiendo con el de la tubería forzada) y una presión mínima a soportar

correspondiente a 37,5metros de columna de agua que equivale a 367500 Pa.

2.3.3 Cálculo de la unión eje-rodete

Los pernos son elementos mecánicos cuya función es mantener la unión entra el rodete y

el eje. Trabajan a tracción únicamente, pues si lo hiciesen a cortadura se romperían, se encargan

de mantener en contacto eje y rodete, de tal forma que la fuerza de rozamiento sea lo

suficientemente grande para evitar deslizamientos.

El par que se transmite al eje será:

P M ω= ⋅

Este par se transmite a partir de la fuerza de rozamiento. En el caso de la turbina a

instalar se produce a través de dos coronas circulares:

modelo(mm) prototipo(mm) 1ª radio menor 108,2447 74,82352535 1ª radio mayor 223,3824 154,4117972 2ª radio menor 280,9512 194,2058986 2ª radio mayor 309,9271 214,2353226

Memoria 132

La fuerza de rozamiento será:

rozamientoF Atσ= ⋅

Siendo At el área total de contacto en la unión y σ la fuerza de rozamiento por unidad de

superficie que se da en dicha área de contacto.

El par producido por la fuerza de rozamiento puede expresarse como:

1 2

1 2

2 22R R

r rM R dS R dR R dRσ π σ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅

∫∫ ∫ ∫

2dS R dRπ= ⋅ ⋅ ⋅

Haciendo aplicación numérica tenemos que:

0,15 0,212 2

0,075 0,192M R dS R dR R dRσ π σ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅

∫∫ ∫ ∫

21490639,474 /N mσ =

( )2 2 2 2 22 2 1 1( ) 0,083At R r R r mπ= ⋅ − + − = 123749,1372rozamientoF N=

Memoria 133

rozamiento medioequivalenteM F R= ⋅ 0,146medioequivalenteR m=

Para que no se produzca el deslizamiento se a de cumplir que:

rozamientoF Nµ≤ ⋅

Siendo:

Frozamiento La fuerza de rozamiento entre las dos superficie

µ Coeficiente de rozamiento entre las dos superficies en este caso al ser el contacto del

tipo acero con acero tomara un valor de 0.23.

N fuerza normal a la superficie.

Haciendo aplicación numérica se tiene que N=538039N. Esta fuerza normal es el

esfuerzo que se repartirán los pernos a partes iguales.

2.3.3.1 Condiciones de frenado brusco

2.3.3.1.1 Introducción

Las condiciones más exigentes para los pernos se darán ante un frenado brusco de la

maquina, y por lo tanto los pernos estarán dimensionados para tales condiciones.

Este estudio se basara en la ecuación:

dM J

dt

ω= ⋅

Memoria 134

Se estudiará el caso de gripado en el generador, por lo que J en la ecuación anterior

corresponderá con la del rodete. Para calcular este momento de inercia, se aproximará este

cuerpo de revolución como una serie de discos con el mismo eje de revolución y se sumarán los

momentos de inercia de cada uno de ellos. El momento de inercia de un cilindro de radio r y

masa M es:

21

2J M r= ⋅ ⋅

El momento de inercia de un cilindro hueco de radio exterior r, radio interior b y masa

M es:

2 21( )

2J M r b= ⋅ ⋅ +

Definiéndose la masa como el producto de volumen por densidad, entonces para un

disco macizo es:

2M V r hρ ρ π= = ⋅ ⋅ ⋅

2 2 41 1

2 2J r h r h rρ π ρ π= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

Y para uno hueco se obtiene:

2 2( )M V r b hρ ρ π= ⋅ = ⋅ ⋅ − ⋅

2 2 2 21( ) ( )

2J r b h r bρ π= ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ +

Memoria 135

2.3.3.1.2 Cálculo del momento de inercia del rodete

Este momento de inercia se calculará como se explico en el apartado anterior, la forma

del rodete es:

Se tomará un número lo suficientemente elevado de cilindros como para que e1 cálculo

tengan la precisión suficiente. La siguiente tabla muestra los cálculos:

Radio

externo r

Radio

interno b Altura J (kgm^2)

78,78855882 48,69 6,839117647 0,002775725

80,33091176 48,69 6,839117647 0,003037756

86,83508824 48,69 6,839117647 0,004320834

Memoria 136

91,1265 48,69 6,839117647 0,005341282

95,28379412 48,69 6,839117647 0,006477328

99,64235294 48,69 6,839117647 0,00783918

104,0679706 48,69 6,839117647 0,009417437

108,6276176 52,12614706 6,839117647 0,011119627

113,3213824 56,11870588 6,839117647 0,013070704

118,0822941 60,11320588 6,839117647 0,015294446

122,8430294 64,10708824 6,839117647 0,017779659

127,6074706 68,10097059 6,839117647 0,020547287

133,0352647 72,09485294 6,839117647 0,024137094

138,1984412 76,08873529 6,839117647 0,027934479

143,6298529 80,08261765 6,839117647 0,03242108

149,1953824 84,0765 6,839117647 0,03757017

154,962 88,07038235 6,839117647 0,043554937

160,9880294 92,06426471 6,839117647 0,050586964

Memoria 137

167,1658235 96,05814706 6,839117647 0,058673576

173,4689118 100,1056765 6,839117647 0,067892962

180,1072941 103,6866176 6,839117647 0,078991845

187,1479412 103,6866176 6,839117647 0,093702627

194,3897647 103,6866176 6,839117647 0,110668507

201,9668824 103,6866176 6,839117647 0,130569776

209,6781176 103,6866176 6,839117647 0,153258207

217,5905294 103,6866176 6,839117647 0,179290983

225,9722647 103,6866176 6,839117647 0,210145158

234,9578824 103,6866176 6,839117647 0,247262588

244,5462353 103,6866176 6,839117647 0,291854313

254,8055294 103,6866176 6,839117647 0,345740833

265,6682647 103,6866176 6,839117647 0,410348573

280,152 103,6866176 6,839117647 0,509727627

290,8806176 103,6866176 6,839117647 0,593991109

Memoria 138

305,4979412 103,6866176 6,839117647 0,724805149

321,9266471 101,9096471 6,839117647 0,896672702

341,3723824 97,48420588 6,839117647 1,137641494

365,5118824 93,97041176 6,839117647 1,498628963

227,9839412 89,95711765 6,839117647 0,222305309

216,4506176 85,97294118 6,839117647 0,180500692

214,3049118 81,98867647 6,839117647 0,174065606

214,3048235 78,00458824 6,839117647 0,174753748

214,3048235 74,02032353 6,839117647 0,175344425

214,3048235 70,0365 6,839117647 0,175846991

214,3048235 66,05197059 6,839117647 0,176270802

214,3048235 62,21205882 6,839117647 0,17661277

214,3048235 62,21197059 6,839117647 0,176612777

214,3048235 62,21197059 6,839117647 0,176612777

214,3048235 62,21197059 6,839117647 0,176612777

Memoria 139

214,3048235 69,12441176 6,839117647 0,17595064

214,3048235 69,12441176 6,839117647 0,17595064

214,3048235 69,12441176 6,839117647 0,17595064

214,3048235 73,96658824 6,839117647 0,175351768

365,5118824 228,5203235 6,839117647 1,27522545

400,0447059 253,2632647 6,839117647 1,812891429

455,6995588 278,8778824 6,839117647 3,126582303

455,6995588 304,2915 6,839117647 2,913653591

445,4403529 329,9061176 6,839117647 2,32110771

402,3245294 394,0097647 6,839117647 0,177069262

381,5377059 378,5842059 6,839117647 0,054695664

404,4031765 394,0097647 6,839117647 0,223086884

383,5496471 373,2900882 6,839117647 0,187577124

404,4031765 394,0097647 6,839117647 0,223086884

383,5493824 373,2900882 6,839117647 0,187572086

Memoria 140

404,4031765 394,0097647 6,839117647 0,223086884

383,5493824 373,2900882 6,839117647 0,187572086

De la tabla sacamos que el momento de inercia total del rodete es igual a 23,67 kg*m2

que multiplicado por un coeficiente de 1.5 (para tener en cuenta a los alabes), se obtiene

finalmente un momento de inercia del rodete de la turbina igual a 35,5 kg*m2.

2.3.3.1.3 Dimensionamiento de los pernos

Para comprobar la resistencia de los pernos se utilizara la ecuación:

dWM J

dt= ⋅

Suponiendo que se produjera un gripado del alternador u otra causa que hiciera que este

se frenase bruscamente, los pernos deberían soportar el par transmitido por la turbina hidráulica

hasta que se acabase con la admisión, algo que no es instantáneo y el par necesario para frenar el

alternador.

La velocidad de giro nominal es 750 rpm que equivale a 78.53 rad/s. Tomando una

deceleración lineal y un tiempo de frenado de dos segundos:

78,5335,5 743

2frenado

dM J Nm

dt

ω= ⋅ = ⋅ =

Memoria 141

. 128857,9C N frenadorozamientonecesaria

medioequivalente

M MF N

R

+= =

Para obtener la fuerza de rozamiento necesaria cada perno ha de soportar el siguiente

esfuerzo, que lógicamente es función del número de pernos entre los que se repartirá la carga:

ºroznecesaria

perno

FF

N pernosµ=

⋅

Según el tamaño de los pernos, estos tendrán que tener una resistencia determinada. Los

pernos se designan según X.Y, siendo X la carga de rotura dividida por diez (en kglmm2) e Y el

tanto por ciento dividido por diez del límite elástico respecto a la carga de rotura.

Hay diversas clases de resistencias empleables en los pernos, se harán los cálculos

centrándose en dos opciones10.9 y8.8, que presentarán como límites elásticos 90- y 64 kg/mm2

respectivamente. Los resultados se muestran en las siguientes tablas:

8 pernos 10,9

Fuerza por perno (kg) D1 Fuerza soportable Factor d e seguridad 6855,755949 7 3463,2 0,505152171 6855,755949 8,5 5107,5 0,744994431 6855,755949 10 7068,6 1,031046037 6855,755949 12 10179 1,484737799 6855,755949 13 11945,7 1,74243367 6855,755949 15 15903,9 2,319787944 6855,755949 17 20428,2 2,97971517 6855,755949 18 22902,3 3,34059441 6855,755949 21 31172,4 4,546894643 6855,755949 23 37393,2 5,454278168 6855,755949 26 47783,7 6,969865957

Memoria 142

8 pernos 8,8

Fuerza por perno (kg) D1 Fuerza soportable Factor d e seguridad 6855,755949 7 2462,72 0,359219321 6855,755949 8,5 3632 0,529773817 6855,755949 10 5026,56 0,733188293 6855,755949 12 7238,4 1,055813546 6855,755949 13 8494,72 1,239063943 6855,755949 15 11309,44 1,649626983 6855,755949 17 14526,72 2,118908565 6855,755949 18 16286,08 2,375533803 6855,755949 21 22167,04 3,233347302 6855,755949 23 26590,72 3,878597809 6855,755949 26 33979,52 4,956349125

6 pernos 10,9


6 pernos 8,8


Memoria 143

4 pernos 10,9


4 pernos 8,8


Finalmente se opta por colocar ocho pernos de clase 10.9 de D=33mm y D1=26mm lo

que da un factor de seguridad de 6,97. Se toma un factor de seguridad alto por que los pernos

son una parte crítica de la instalación, así se asegura que los pernos podrán soportar las

condiciones de uso más exigentes a las que se enfrentan.

Memoria 144

2.3.4 Cálculo del espesor de la cámara en espiral

Se debe comprobar que en ningún momento se supera la tensión mínima del acero A 42

S 375 (norma UNE 36080) en forma de chapas que forman este elemento, para esto se estudiará

el caso más desfavorable. Este se da cuando el caudal es nulo y esta actuando en la turbina la

presión hidrostática correspondiente a la altura mínima del histórico. Esta altura mínima se

mayorará con un coeficiente de seguridad del veinte por ciento por el efecto que producirían

sobrepresiones temporales.

Para conocer las tensiones que se dan en la chapa de la cámara en espiral se pueden

emplear esta fórmula:

cos( )

P R

eθσα

⋅=⋅

Expresión en la cual P es la presión en el interior de la cámara en espiral, R es el radio

interno mayor del cono respecto al eje de simetría, e es el espesor de la chapa empleada y a es el

ángulo del cono.

Se puede ver que la tensión a la que esta sometida el material crece según aumenta el

radio de la cámara y disminuye con aumentos del espesor de la chapa, lo cual es razonable.

Se aproximará el coseno como uno debido a los pequeños ángulos de los conos.

Las mayores tensiones se darán en el primer tramo, por lo que sólo es estrictamente

necesario realizar los cálculos allí pues el resto de tramos de la cámara presentan un radio

menor, esto se debe a que se va a tomar el mismo espesor para todos los tramos de la cámara en

espiral.

Memoria 145

1,2P h gρ= ⋅ ⋅ ⋅

Como se vio en apartados anteriores, tomaremos 4mm como espesor de la cámara de

espiral.

2.3.5 Cálculo de los esfuerzos en la obra civil

Estos esfuerzos son tres, el primero de ellos es el peso de la cámara en espiral y el agua

contenida en ella.

El volumen de la cámara en espiral se puede calcular teniendo en cuenta que esta

formada aproximadamente por tramos de coronas circulares de radios y longitud conocidos. La

tabla que refleja el cálculo del volumen es:

longitud radio int

vol acero

(m^3)

vol agua

(m^3)

359,7919845 398,3410138 0,004530786 0,17935414

356,4259923 387,4884793 0,004366878 0,168126754

353,1902967 375,7373272 0,004196846 0,156648889

349,7808724 364,3317972 0,004031001 0,145861301

346,3714481 351,8202765 0,003855564 0,134689484

342,7665791 339,516129 0,003682942 0,12412783

Memoria 146

339,139994 326,0368664 0,003500362 0,113256282

335,2962482 312,6958525 0,00332016 0,102996581

331,3873541 298,0414747 0,003128889 0,092478167

327,2395832 283,3179724 0,002938362 0,0825209

322,9832318 267,5576037 0,002740225 0,072638095

318,5314358 250,9677419 0,002536442 0,063028646

313,8190468 232,9953917 0,002321729 0,053520953

308,8243488 213,2949309 0,002093643 0,044138999

303,4387614 191,3824885 0,001848245 0,034916067

297,6188524 166,7741935 0,001582709 0,026005668

291,2560415 136,843318 0,001275002 0,017134523

284,0463035 134,1474654 0,001219384 0,016058462

El volumen de acero es 0.053m^3 tomando un valor para la densidad del acero igual a

8000Kg/m^3 se tiene que el peso de la cámara espiral es de 417,38 Kg, dicho valor no incluye el

peso del agua contenida en la cámara. El volumen del agua contenida en la cámara en espiral es

Memoria 147

1,62m^3 tomando un valor para la densidad del agua igual a 1000Kg/m^3 se tiene que el peso

del agua contenida en la cámara espiral es de 12775,88Kg.

_ 2044,87camaraespiral aguaPeso total P P Kg= + =

2.3.6 Cálculo de la transmisión del distribuidor

2.3.6.1 Cálculo de las fuerzas en los alabes directrices

Las fuerzas mínimas en la transmisión de los alabes directrices se dan cuando estos están

totalmente cerrados, estando la parte más cercana al eje de la turbina a presión atmosférica y la

externa en la misma condición que en el cálculo del espesor de la cámara en espiral, esto es, la

máxima altura del histórico de datos disponible mayorado en un veinte por ciento.

Esta presión creará en el eje del alabe directriz una fuerza y un par, este par será el que

tenga que ser contrarrestado con la transmisión.

En primer lugar habrá que calcular el valor de par y la fuerza, para ello, se estudiará el

efecto de la presión en el alabe en función de su geometría.

Para calcular la fuerza resultante de la presión de un fluido en situación estática sobre un

cuerpo de superficie curva se haya calculando las proyecciones vertical y horizontal de la

superficie en contacto con el fluido. Obviamente si el cuerpo esta parcialmente en contacto con

el fluido por las dos caras habrá que descontar el área proyectada por la parte sumergida en el

fluido. Una vez se han calculado dichas áreas basta con multiplicar cada una de ellas por la

presión a la que esta sometido el cuerpo y se obtienen las componentes vertical y horizontal de la

fuerza resultante. Para obtener centro de presiones en el cual esta aplicada la fuerza resultante

Memoria 148

basta con obtener el centro de presiones de las áreas proyectadas para hallar las coordenadas

sobre las que la fuerza esta aplicada.

La aplicación del método de cálculo anteriormente descrito a este caso en concreto

puede verse en la siguiente figura:

Donde:

Av: Proyección sobre el plano vertical del área presionada por el fluido

Ah: Proyección sobre el plano horizontal del área presionada por el fluido

Fx: Componente en el eje de las x de la fuerza que el fluido ejerce sobre el álabe

Fy: Componente en el eje de las y de la fuerza que el fluido ejerce sobre el álabe

Memoria 149

ζx: Coordenada en el eje de las x del punto de aplicación de la fuerza resultante

ζy: Coordenada en el eje de las y del punto de aplicación de la fuerza resultante

Las leyes de semejanza para el cálculo de los alabes responden a:

2 3

28422,6 423,2total d d

τπ π

= +⋅ ⋅

2

2

D pXp Xm

D m =

Según las cotas del plano del modelo llegamos a los valores del prototipo:

Modelo prototipo

Dist. Centro- inferior 156,96 108,4976959

Dist. Centro- superior 183,38 126,7603687

Long. Vertical 340,34 235,2580645

Espesor mayor 48,31 33,39400922

Centro - punto cont. Sup 158 109,2165899

espesor en pto contacto 39,27 27,14516129

espesor en pto inferior 7,66 5,294930876

ancho para área horizontal 19,34447005

ancho para área vertical 217,7142857

Memoria 150

profundidad 173,7 120,0691244

De donde vemos que

área hor.

Proyectada 2322,673581

área ver. Proyectada 26140,76366

Y por lo tanto:

Fuerza horizontal Fx: Presión * área vertical 14155,53721 N

Fuerza vertical Fy: Presión * área horizontal 1257,755616 N

Momento que ejercen esas fuerzas 13,92360885 Nm

Mz es el par producido por la fuerza resultante respecto del origen que se ha tomado en

el centro del eje del álabe.

2.3.6.2 Cálculo del eje de los álabes directrices

Para conocer el diámetro requerido del eje del alabe directriz, habrá que tener en cuenta

las dos solicitaciones que se dan en él en el momento de máximo esfuerzo, que es cuando se va a

producir la apertura de los alabes siendo la altura del agua la máxima del histórico mayorada en

Memoria 151

un veinte por ciento, estas condiciones coinciden con las utilizadas para el diseño de otros

elementos como la cámara en espiral. Esto es así de cara a garantizar una resistencia adecuada y

homogénea de todos los componentes.

Las dos solicitaciones de las que se está hablando son el par torsor y la fuerza debida a la

presión del agua, que produce esfuerzo cortante en las secciones de apoyo del eje que guía al

álabe.

En una de las secciones del eje estarán actuando el cortante y la tensión longitudinal

debidas a la presión del agua, en la otra sección actuaría las mismas fuerzas más el par torsor

calculado en el apartado anterior. Debido a que el par flector creado por la presión es muy

inferior el par torsor, se podrá ignorar en los cálculos sin pérdidas excesivas de precisión.

Para un eje circular sometido a un par torsor:

4

32

dId

π ⋅=

2torsor

dM

Ipτ

⋅=

La fuerza debida a la presión en los álabes directrices provoca esfuerzo cortante y

momento flector en el eje:

2 2 14211,3x yFtotal F F N= + =

Memoria 152

Fq

L= tan 2

22cor te

q LF

A dτ

π

⋅⋅= =⋅

2

8flector

q LM

⋅= 2flector

flector

dM

Izσ

⋅=

2

4

dIz

π ⋅=

3

4flector

F LM

dπ⋅ ⋅=⋅

El esfuerzo cortante total máximo será la suma del debido al momento torsor y a la

fuerza de la presión en una de las secciones en las que se apoya este eje.

Haciendo aplicación numérica:

2 3

28422,6 423,2total d d

τπ π

= +⋅ ⋅

Quedará este cálculo de Mohr:

Memoria 153

Tomando como tensión máxima 2600 kg/cm2 y un coeficiente de seguridad de cuatro y

resolviendo mediante calculo numérico con el solve de ecuaciones de Matlab se obtiene un

dmin=0.05m=50mm.

Se tomará finalmente un diámetro para el eje del alabe directriz de 50 mm, de cara a

garantizar una resistencia mecánica suficiente y por las graves consecuencias que supondrán

para el resto de la instalación daños en los alabes directrices.

2.3.7 Cálculo de los esfuerzos en los bulones de transmisión y

el servomotor

Los bulones que han de transmitir todos los esfuerzos de la transmisión de los alabes

directrices han de ser capaces de, soportar todos los esfuerzos con la suficiente seguridad.

Puede verse un esquema de la cadena cinemática en la siguiente figura

Memoria 154

Donde:

Mz: par torsor en el eje del álabe.

r: distancia entre el centro de la espiral y el eje del alabe 615mm

R: distancia entre el centro de la espiral y el bulón 2 ; 792.8 mm

1: Bulón que une las piezas A y B

2: Bulón que une la pieza B al anillo regulador

Pieza A: manivela

Pieza B: biela

Anillo regulador: anillo giratorio mediante el cual se transmite la fuerza del

servomecanismo a la cadena cinemática para mover los álabes

Memoria 155

Al igual que en el caso anterior el máximo esfuerzo para los bulones y el servo se dan

cuando los álabes se encuentran cerrados y sobre ellos una presión hidrostática igual al máximo

del histórico más un 20%. El par que en tal caso se produce en el eje del álabe ya se calculo en

apartados anteriores y es de 13,92Nm.

Para calcular la fuerza que el anillo regulador realiza sobre el bulón 2 se usará la

siguiente ecuación.

88,73RF N= ( )z RM F R r= ⋅ − 88,73RF N=

En una biela por definición la resultante de las fuerzas aplicadas en sus extremos sigue

la dirección de la directriz de la propia biela. La geometría de la cadena cinemática en la

posición estudiada es conocida, y por tanto el ángulo entre la directriz de la biela y la

perpendicular a la manivela es de valor conocido (10.83º), para obtener la fuerza en la biela Fb

se usará la siguiente formula:

manivelaL cos(10,83)z b manivelaM F L= ⋅ ⋅

Siendo manivelaL =0,149m

Por tanto:

Fb=94,94N

También es conocida la distancia del servo al centro de la espiral, por lo que igualando

los pares respecto al centro de la espiral tenemos que:

Memoria 156

lim 0,8 36058,258itebulon rF n A Nσ= ⋅ ⋅ ⋅ = 16 R servoF R D F⋅ ⋅ = ⋅

1068,24servoF N=

2.3.7.1 Cálculo de los bulones de la transmisión

A la hora de dimensionar los bulones, habrá que comprobar su resistencia a

aplastamiento (si bien este daño no es en el bulón, sino en la pieza que lo contiene) y a

cortadura. La solicitud límite en aplastamiento viene dada por:

lim 2ite uF Aσ= ⋅ ⋅

Siendo σu, la resistencia del material de la pieza que rodea al bulón y A el área de

contacto, definiendo esta como el diámetro del bulón por la altura de zona de contacto. Se toma

σu=2600kglcrn2 con un factor de seguridad de cuatro, por lo que σu= 650 kg/cm2 = 6376.5

N/cm^2.

2min

21068,24 6376,54

DNFb Ncm

π ⋅= = ⋅ Dmin=1,3mm

Para el esfuerzo de cortadura en los bulones tenemos que la fuerza máxima que soporta

a cortadura es:

lim 0,8ite rF n Aσ= ⋅ ⋅ ⋅

Siendo σ, la resistencia del bulón, n es el número de secciones transversales que resisten

conjuntamente el esfuerzo cortante y A el área de la sección del agujero. Tomando

Memoria 157

σr=2600kg/cm2 y de nuevo un factor de seguridad de cuatro, tenemos σr= 650 kg/cm2 =

6376.5N/cm^2. Veamos que resulta un diámetro mínimo de 0,7mm.

Realmente los bulones se determinan en otra circunstancia, que es el caso de que un

objeto (como un palo) impida el cierre, para esto, se tendrá que calcular en función del pandeo

de la pieza B y la rotura del bulón 2. El material en que se fabricarán será acero C 40 F1140

(norma UNE-EN-10083-2:1997).

2.3.8 Cálculo de pandeo de la pieza B

Este cálculo determina las características de los bulones, en caso de que no se pudieran

cerrar totalmente los alabes y el bulón 2 no se rompiera, la pieza B pandeará (está fabricada de

acero C 40 F1140, según la misma norma que se empleé en los bulones), para evitar esto es

necesario calcular el esfuerzo en el que el pandeo se produce para a continuación obtener a partir

de este el valor máximo que han de resistir los bulones.

Se denomina longitud de pandeo de una pieza sometida a esfuerzo normal de

compresión a la longitud de otra pieza recta ideal biarticulada y cargada en sus extremos tal que

tenga la misma carga crítica que la pieza real considerada. Esta longitud viene del producto de la

longitud de la pieza real por un coeficiente que dependerá de las condiciones de articulación de

la pieza. En este caso, la pieza B tiene como valor para este coeficiente la unidad, por lo que la

longitud de pandeo coincide con su longitud. La longitud de la pieza B es de 0.097m.

Se define la esbeltez mecánica como:

pandeoL

iλ =

Memoria 158

Siendo i el radio de giro de la sección bruta de la pieza respecto al eje de inercia

considerado. La pieza B tendrá una altura de 23 mm y una anchura de 65 mm. El radio de giro

dependerá del eje de inercia considerado, según sea este, el radio de giro valdrá diferente. El

momento de inercia de un rectángulo respecto a su centro de gravedad es:

31

12I b h= ⋅ ⋅

31112 0,028

12

b hIi h m

A b h

⋅ ⋅= = = ⋅ =

⋅

3,46 100λ = ≺

Como λ<100 se puede concluir que la elasticidad se pierde por aplastamiento y no por

pandeo. Tomando un valor para la tensión mínima de σmax=Kg/cm^2, y un factor de seguridad

C.S.=4, lo que nos da un valor de tensión σadmisible=650 Kg/cm^2.

max 73401,74BF Area adm Nσ= ⋅ =

2.3.9 Cálculo de las condiciones de obstrucción de cierre

Tomando que la obstrucción en los alabes se produce entre dos de ellos, el caso mas

desfavorable se dará cuando estando los alabes casi cerrados (el objeto que los obstruye

impedirán que los álabes se cerrarán absolutamente) actúa sobre ellos una presión hidrostática

igual a la mayor altura registrada en el histórico de datos más un 20%.

Memoria 159

Partiendo de los cálculos realizados en apartados anteriores se tiene que la máxima

fuerza que es capaz de soportar la pieza B es Fbmax=73401,74N, por acción y reacción la fuerza

que en tal caso se producirán sobre el bulón 1 es F1max=Fbmax=73401,74 N. Considerando que

el objeto que obstruye los álabes es muy pequeño pude suponerse que la posición de la cadena

cinemática es la misma que en la posición de cierre, con lo que:

max max cos(70º ) 25104,87R BF F N= ⋅ =

Como la obstrucción se produce entre 2 álabes la fuerza que tendrá que realizar el servo

será la necesaria como para contrarrestar este efecto en 2 álabes. Igualando pares respecto del

centro de la espiral se tendrá que:

max2 27583,72Rservoobstruccion

F RF N

D

⋅= ⋅ =

Por otro lado se puede calcular el par que en caso de obstrucción se producirán sobre los

álabes con la siguiente formula:

cos(10,83º ) 10764,32alabe manivelaPar Fb L Nm= ⋅ ⋅ =

Despreciando el resto de acciones el círculo de Morh correspondiente tendrá una

característica centrada en el origen por lo que:

6max2max 127,53 10

2N

mστ = = ⋅

4

32

dIp

π ⋅=

Memoria 160

3max

max 3130,05716

dPar Nm

τ π⋅ ⋅= =

Este par es muy superior al par máximo que se produce en condiciones nominales. Por

otro lado como puede verse es inferior al par que se produce cuando la pieza B esta sometida a la

mínima tensión que puede soportar. Por tanto el bulón 1debe romperse antes de que este valor

sea superado. Es preferible que de romperse alguna pieza sea este bulón ya que es la parte más

barata y fácil de reponer de la cadena cinemática

Un par en los alabes directrices lleva aparejada una fuerza en la pieza B y por tanto una

fuerza en el bulón 1 que se calcula según la ecuación:

cos(10,83º )alabe bulonrotura manivelaPar F L= ⋅ ⋅

21343,8bulonroturaF N=

Dicha fuerza es mucho mayor que lo que soportará el bulón como mínimo en

condiciones nominales. Por tantos se tomara un diámetro para los bulones de D=30mm.

La rotura por aplastamiento del bulón se dará una fuerza de:

lim 0,8 3675 3325itebulon rF n A JKg Kgσ= ⋅ ⋅ ⋅ = ≺

Se pondrán entallas para que el bulón rompa con 21343N de fuerza.

Memoria 161

2.3.10 Entallas


Como ya se explicó antes, será necesario realizar entallas alternativamente en los

bulones que unen las bielas y manivelas de la maquinaria que permite el giro de los alabes

directrices para que en caso de no poderse realizar el cierre, sean los bulones los elementos que

se rompan en vez de cualquier otro elemento.

El cálculo de las entallas se realiza mediante las siguientes expresiones:

( )

2

cos

S r R a

e P S

R rM e

Mr M rozamiento

Mrf

bf

Fα

= + ⋅= ⋅

−= ⋅

= +

=

=

Siendo:

a es el ancho del alabe.

b es el brazo de la manivela.

r es el radio de cierre a la cabeza del alabe.

R es el radio de cierre a la cola del alabe.

Memoria 162

α es el ángulo de la manivela al cierre en grados.

S es la sección del alabe con presión del agua

F es el esfuerzo resultante en la manivela

e es el esfuerzo producido por la presión

P es la presión del salto.

M es el momento del alabe sin rozamiento.

M, es el momento del alabe con rozamiento, habitualmente se toma el rozamiento (a

menos que se tengan datos que indiquen otra cosa) como el 35% de M.

Para los tanteos se emplearán estas fórmulas:

1.5(min)C Cs

E Cf F C

ESr

Rm

Sr tD

π

= += ⋅ ⋅

=

+=

Donde:

C es el coeficiente de seguridad del bulón en rotura.

Cf es un coeficiente de forma que toma el valor de 1.33 para secciones cilíndricas.

Cs es el coeficiente de seguridad del servomotor.

Memoria 163

E es el esfuerzo en el bulón de rotura.

R, es la carga de rotura del material a cizalla.

S, es la sección circular de rotura.

D es el diámetro de la garganta de rotura.

T es la sección del taladro central si este existiese.

Con las fórmulas antes descritas, ya se pueden determinar las entallas en los bulones.

Otra forma de obtener estos mismos resultados será mediante ensayos, realizando entallas de

distinto tamaño en los bulones elegidos, midiendo la fuerza que provoca su rotura y eligiendo a

partir de estos datos las entallas a realizar.

2.3.10.2 Cálculo de las entallas

Como datos tenemos que:

Modelo Prototipo R 14,577 10,07626728 cm R 15,624 10,8 cm A 17,37 12,00691244 cm B 21,598 14,92949309 cm Alfa 10,83 º P Presión a altura máxima mayorada 20% Cs 3 coef. Seguridad servomotor Cf 1,33 coef. Forma sección cilíndrica Rm 2430 kp/cm^2

Con estos daos obtenemos que:

S 250,6595134 cm^2 E 13573,51344 N M 49,11797894 Nm Mr 66,30927156 Nm

Memoria 164

F 444,1495178 N F 452,2037167 N C 4,5 E 2706,439244 N Sr 1,13533E-05 m^2 D 0,001901019 m

Tan solo hemos realizado un tanteos porque el diámetro de la garganta de rotura toma un

valor lo suficientemente elevado como para que la entalla ya sea válida. En caso de que este

diámetro no hubiera tomado un valor lo suficientemente elevado, se habría puesto un coeficiente

mayor que 1.5 en el cálculo de C (que proviene de la suma de este coeficiente y del coeficiente

de seguridad del servomotor), lo que habría aumentado el valor de E, este el de S, y este último a

su vez el valor del diámetro de la garganta de rotura.

2.3.11 Servomotor

El servomotor deberá tener una carrera de 151.2milímetros. La marca del suministrador

del servomotor será GLUAL. En condiciones de apertura normales el servomotor realizará una

fuerza de 1068,25 N, en caso de obstrucción del cierre deberá no dañarse hasta alcanzar

27583,73N.

2.3.12 Tubo de aspiración

La altura máxima a la que se podrá instalar la salida del agua de la turbina hidráulica

respecto al nivel máximo del agua en la descarga es:

max atm vap T netoH H H Hσ= − − ⋅

Memoria 165

La instalación de una mayor altura en el tubo de aspiración lleva aparejado el riesgo de

que la turbina cavite, lo que puede provocar daños en los alabes. Debido a esto, es necesario

asegurar que la instalación del tubo de aspiración es correcta.

Para las turbinas Francis, se define:

5 1.417,54 10T snσ −= ⋅

A su vez n viene definido como:

54

( )s

neto

N Potencia KWn

H

⋅=

Siendo N las revoluciones por minuto de la turbina. Haciendo aplicación numérica en las

expresiones anteriores:

ns=299,96

Tσ =0,24

Hatmosférica=10,19 m

Hvapor= 0,27m

Hmax= 3,13m

Para calcular la altura mínima del tubo de aspiración respecto al nivel de descarga se

toma Hatm y una presión de vaporización de 0.24 metros (la temperatura del agua turbinada no

Memoria 166

superará los 25ºC). Esta altura fija el límite máximo al que se debe instalar la turbina respecto al

nivel de descarga.

2.3.13 Eje transmisor de potencia

El eje encargado de transmitir la potencia mecánica de la turbina al alternador es lo que

se busca dimensionar en este apartado. Para ello, habrá que tener en cuenta que se encuentra

sometido a dos solicitaciones principales: el momento torsor generado en la turbina por la

transmisión de potencia del agua al rodete y el momento flector debido a varios factores, como

el peso del rodete.

2.3.13.1 Cálculo del momento torsor

El par nominal de esta central hidroeléctrica vendrá dado por la potencia de esta y su

velocidad de giro, ya que la potencia se define como el producto del par por la velocidad angular

de giro. De esa relación obtenemos un Par=18016,34Nm

Para un eje circular sometido a un par torsor:

4

32

dIp

π ⋅=

42

32

dPar

dτ

π

⋅=

⋅

Memoria 167

2.3.13.2 Cálculo del momento flector

Este momento flector se debe a varias causas, la primera de ellas será el peso del acero

que forma el rodete, el cálculo de la masa de este se puede hacer multiplicando el volumen del

rodete por la densidad del acero.

Para el cálculo del volumen del rodete se puede utilizar el teorema de Guldin-Pappus,

que nos proporciona el volumen del rodete (que es un cuerpo de revolución) si conocemos el

área media del rodete y la distancia entre el centro de gravedad de la misma y el eje de

revolución.

Esto se puede conocer mediante el programa Autocad, que nos informa de que el área de

la sección del rodete es 43914,7 mm2 y que la distancia entre el centro de gravedad y el eje de

giro d es d=179,88mm2. De lo anterior se llega a:

3det 2 49634699,99ro eV d A mmπ= ⋅ ⋅ ⋅ =

det 392,11ro eM Kg=

Se sumará a este valor un 50% para tener en cuenta el peso de los alabes con lo que el

peso total es de 588.17Kg.

Otra causa de momento flector en el eje es el peso del agua, la masa de esta se puede

calcular mediante el mismo procedimiento que el empleado con el rodete.

Los datos para poder realizar esto son un área de 98449,41 mm2 y una distancia del

centro de gravedad al eje de giro de 259,34mm.

Memoria 168

3160422100,4aguaV mm=

En un eje circular:

4

64z

dI

π ⋅=

2flector

z

dM

Iσ

⋅=

Para el cálculo del momento flector, se tomará un valor de dos metros para la distancia

de separación entre turbina y alternador y un 14687,4M peso g d Nm= ⋅ ⋅ = .

2.3.13.3 Dimensionado del eje

Los esfuerzos que sufre el eje finalmente son

3 3

16 91756,47zM

d dτ

π⋅= =⋅

3 3

32 149604,73zz

M

d dσ

π⋅= =⋅

Si se construye el círculo de Mohr correspondiente a este estado de tensiones se tiene

que:

Memoria 169

2 2

23 3 3

149604,73 149604,73 91756,4763675000

4adm

mayorN

md d d

σσ = + + ≤ =

Si se construye el círculo de Mohr correspondiente a este estado de tensiones se tiene

que:

2 2

1,2 3 3 3

149604,73 149604,73 91756,47

d d dσ − = ± +

2 2

23 3 3

149604,73 149604,73 91756,4763675000

4adm

mayorN

md d d

σσ = + + ≤ =

Por tanto d=0,1721m

Se tomará un eje de 200 milímetros.

Memoria 170

2.4 Generador

Se instalará un generador síncrono trifásico, sin escobillas, previsto para trabajar hasta

una altura de 1000m sobre el nivel del mar, a instalar en la central mediante turbina hidráulica

Francis.

La potencia del eje será de 1132 KW, una velocidad nominal de 600rpm y una velocidad

de empalamiento de 1298rpm.

3

Estudio

económico

Memoria 172

INDICE

3.1 Introducción........................................................................................................173 3.2 Índice de potencia ...............................................................................................174 3.3 Índice de energía.................................................................................................174 3.4 Análisis de la rentabilidad de la central..............................................................176

3.4.1 Valor actual neto (VAN) .............................................................................176 3.4.2 Tasa interna de retorno (TIR) ......................................................................178 3.4.3 Estudio de viabilidad económica.................................................................178

3.4.3.1 Ingresos.................................................................................................178 3.4.3.2 Gastos ...................................................................................................178 3.4.3.3 Tabla de resultados ...............................................................................179

Memoria 173

3.1 Introducción

Una central mini-hidroeléctrica es una instalación con una elevada inversión

inicial y unos costes de operación muy bajos. Por esto los pagos deben realizarse a lo

largo de todo su período de vida, por otra parte, los ingresos que genera un proyecto

de estas características también se distribuyen a lo largo del período de vida de la

instalación.

Los pagos que debe incluir este proyecto son, tanto la inversión inicial, que se

difiere en el tiempo gracias a la financiación externa, como unas cantidades anuales

con una parte fija (seguros e impuestos que gravan los ingresos) y otra variable

(gastos de operación y mantenimiento).

Los ingresos procederán de la venta de la electricidad generada. La vida de la

instalación se toma generalmente como de 25 a 30 años, al final quedará un valor

residual generalmente positivo.

La principal diferencia en el estudio económico entre una central

hidroeléctrica y una térmica reside en que los costes de inversión de la primera son

superiores a los de la segunda, si bien a cambio los costes de explotación tienen una

relación opuesta. Esto último se debe básicamente al hecho de no necesitar

combustible alguno una central hidroeléctrica.

Memoria 174

3.2 Índice de potencia

Se define al índice de potencia como el cociente entre la inversión total y la

potencia instalada, se emplea para comparar diferentes proyectos.

2387756,05. 2809,12

850eurosI P Kw= =

3.3 Índice de energía

Para conocer la energía que puede producir una central mini-hidroeléctrica

será necesario realizar un estudio en un año medio, que se considerará como

representativo. Para que los resultados tengan una representatividad suficiente, el

estudio hidrológico deberá estar realizado con la suficiente exactitud.

La energía producida por una central mini-hidroeléctrica depende de los

distintos caudales, el salto neto en cada momento, el rendimiento de los equipos y la

duración en el tiempo de cada una de las combinaciones posibles de los parámetros

anteriores.

El tiempo de funcionamiento disminuye según aumenta la potencia instalada,

al ser cada vez más restrictiva la condición de caudal mínimo cuando crece la

potencia de la central.

La siguiente tabla muestra el caudal en cada uno de los meses del mes de

referencia, el rendimiento total asociado y la energía generada en ese mes.

Memoria 175

Meses

Caudal

medio (m^3)

Rendimiento KWh

Octubre 1,53 75% 234806,04

Noviembre 1,39 74,5% 211898,383

Diciembre 1,12 74% 169592,371

Enero 3,32 89% 604622,995

Febrero 4,75 78% 758131,92

Marzo 2,24 84% 385020,518

Abril 3,51 93% 667954,123

Mayo 4,11 76% 639163,526

Junio 4,55 77% 716900,184

Julio 3,85 90% 709022,16

Agosto 3,58 92% 673949,606

Septiembre 3,47 93% 660342,11

Por tanto tendremos una energía total que asciende a 6431403,04 KWh .

Se define al índice de energía como el cociente entre la inversión total y la

energía producida al año, por lo que su valor será:

Memoria 176

2387756,05. 0,37

6431403,04eurosI E Kw= =

3.4 Análisis de la rentabilidad de la central

Para el análisis de la rentabilidad se deberán considerar los siguientes

aspectos:

• Inversión inicial, comprende los pagos que se deben a la adquisición

de los distintos aparatos y la puesta en servicio de la central.

• Ingresos, que se deben a la energía generada.

• Pagos, en ellos figuran los gastos de operación y mantenimiento.

• Vida útil del proyecto, se tomará como 30 años.

• Impuestos, se tomará solamente el I.V.A., que tomará un valor del

16%.

• Índice de precios al consumo (IPC), se tomará como un 2.5%.

3.4.1 Valor actual neto (VAN)

Se denomina VAN de una cantidad A a percibir durante n años con una tasa

de interés i a la cantidad que, en caso de tenerse hoy, nos generarán al cabo de los n

años antes mencionados la cantidad A.

Matemáticamente se expresa como:

Memoria 177

( 1)n

AVAN

i=

+

En este tipo de proyectos lo normal es desembolsar inicialmente el total de la

inversión, teniendo posteriormente cargas monetarias, que estarán compuestas de

ingresos y gastos, y serán generalmente variables.

La expresión quedará finalmente como:

1 (1 )

n

tt

Ct PtVAN I

i=

−= − ++∑

Donde:

Ct son los cobros en el año.

Pt son los gastos en el año.

I es la inversión inicial.

i es la tasa de interés que se toma. Se suele tomar entre un 8% y un 10%.

n es el número de períodos (años en este caso), se tomará como 30.

El VAN debe ser positivo para que una inversión sea aceptable, esto implica

que los ingresos menos los gastos y la inversión inicial toma un valor positivo. Entre

dos proyectos, se toma aquel que presenta un VAN mayor.

Memoria 178

3.4.2 Tasa interna de retorno (TIR)

Se define como la tasa de interés que hace nulo el valor actual neto, si en la

expresión antes escrita se impone un VAN nulo y se sustituye i por TIR se tiene:

1

0(1 )

n

tt

Ct PtI

TIR=

−= − ++∑

El TlR se puede tomar como la tasa de interés que el proyecto es capaz de

proporcionar, si es superior a la tasa a la que la empresa obtiene los fondos, la

general será deseable siempre que el riesgo sea adecuado para el inversor. Para

comparar dos proyectos, será económicamente mejor aquel que presente un TlR

superior.

3.4.3 Estudio de viabilidad económica

3.4.3.1 Ingresos

Los ingresos procederán de la energía eléctrica producida. Tomando un

precio del KWh de 6c€/KWh se obtiene:

Ingresos al año = 385884,182 Euros

Este valor se actualizará anualmente con un IPC del 2.5%.

3.4.3.2 Gastos

Según D.R Millar, el gasto por mantenimiento en euros se puede aproximar

por:

Memoria 179

450 ( )añoMantenimiento PotenciaInstalada KW=

Esta expresión lleva a que los gastos de mantenimiento al año ascenderán

para la central de este proyecto a 13462,3 € al año, incluyendo ya el IVA. Este valor

se actualizará según un IPC del 2.5%.

3.4.3.3 Tabla de resultados

La siguiente tabla muestra los resultados del análisis económico de este

proyecto:

Año Ingreso Gatos de operación Ingresos-gastos VAN

1 385884,182 13462,44777 372421,7346 -2046084,73

2 395531,287 13799,00897 381732,278 -1724788,31

3 405419,569 14143,98419 391275,5849 -1422651,77

4 415555,058 14497,58379 401057,4746 -1138532,54

5 425943,935 14860,02339 411083,9114 -871356,207

6 436592,533 15231,52397 421361,0092 -620112,405

7 447507,347 15612,31207 431895,0344 -383851,031

8 458695,03 16002,61988 442692,4103 -161678,638

9 470162,406 16402,68537 453759,7206 47244,9429

10 481916,466 16812,75251 465103,7136 243709,778

Memoria 180

11 493964,378 17233,07132 476731,3064 428458,82

12 506313,487 17663,8981 488649,5891 602190,717

13 518971,324 18105,49555 500865,8288 765562,456

14 531945,607 18558,13294 513387,4745 919191,842

15 545244,248 19022,08627 526222,1614 1063659,84

16 558875,354 19497,63842 539377,7154 1199512,78

17 572847,238 19985,07938 552862,1583 1327264,4

18 587168,419 20484,70637 566683,7123 1447397,8

19 601847,629 20996,82403 580850,8051 1560367,28

20 616893,82 21521,74463 595372,0752 1666600,05

21 632316,165 22059,78824 610256,3771 1766497,83

22 648124,069 22611,28295 625512,7865 1860438,41

23 664327,171 23176,56502 641150,6062 1948777,03

24 680935,35 23755,97915 657179,3713 2031847,75

25 697958,734 24349,87863 673608,8556 2109964,71

26 715407,703 24958,62559 690449,077 2183423,32

27 733292,895 25582,59123 707710,3039 2252501,37

28 751625,218 26222,15602 725403,0615 2317460,09

Memoria 181

29 770415,848 26877,70992 743538,1381 2378545,12

30 789676,244 27549,65266 762126,5915 2435987,47

Se puede apreciar que a partir del año nueve el VAN es positivo, por tanto

vemos que la viabilidad económica del proyecto está garantizada.

En cuanto al TIR tenemos que:

Año Ingreso Gatos de operación Ingresos-gastos TIR

1 385884,182 13462,44777 372421,7346 -84%

2 395531,287 13799,00897 381732,278 -51%

3 405419,569 14143,98419 391275,5849 -29%

4 415555,058 14497,58379 401057,4746 -15%

5 425943,935 14860,02339 411083,9114 -6%

6 436592,533 15231,52397 421361,0092 0%

7 447507,347 15612,31207 431895,0344 4%

8 458695,03 16002,61988 442692,4103 7%

9 470162,406 16402,68537 453759,7206 9%

10 481916,466 16812,75251 465103,7136 11%

Memoria 182

11 493964,378 17233,07132 476731,3064 12%

12 506313,487 17663,8981 488649,5891 13%

13 518971,324 18105,49555 500865,8288 14%

14 531945,607 18558,13294 513387,4745 14%

15 545244,248 19022,08627 526222,1614 15%

16 558875,354 19497,63842 539377,7154 16%

17 572847,238 19985,07938 552862,1583 16%

18 587168,419 20484,70637 566683,7123 16%

19 601847,629 20996,82403 580850,8051 17%

20 616893,82 21521,74463 595372,0752 17%

21 632316,165 22059,78824 610256,3771 17%

22 648124,069 22611,28295 625512,7865 17%

23 664327,171 23176,56502 641150,6062 17%

24 680935,35 23755,97915 657179,3713 18%

25 697958,734 24349,87863 673608,8556 18%

Memoria 183

Vemos que el valor del TIR es alto por lo que a la hora de compararlo con

otro proyecto podrá ser económicamente competitivo.

4

Impacto

ambiental

Memoria 185

INDICE

4.1 Generalidades ......................................................................................................... 186 4.2 Tipos de impacto ambiental.................................................................................... 187 4.3 Impactos en la fase de construcción ....................................................................... 190

4.3.1 Embalses .......................................................................................................... 191 4.3.2 Obra civil adicional.......................................................................................... 192

4.4 Impactos en la fase de explotación ......................................................................... 193 4.4.1 Impacto sónico................................................................................................. 193 4.4.2 Impacto paisajístico ......................................................................................... 194 4.4.3 Impacto biológico ............................................................................................ 196

4.4.3.1 Impacto biológico en el embalse .............................................................. 196 4.4.3.2 Impacto biológico en el cauce del río ....................................................... 196

4.4.3.2.2 Pasos ascendentes .............................................................................. 199 4.4.3.2.3 Pasos descendentes ............................................................................ 200 4.4.3.2.4 Tierra.................................................................................................. 202

4.4.4 Impacto en objetos culturales y arqueológicos................................................ 202 4.4.5 Impacto en los seres humanos de la línea eléctrica ......................................... 202 4.4.6 Impacto en las aves.......................................................................................... 203

Memoria 186

4.1 Generalidades

La Unión Europea se ha comprometido a una reducción en sus emisiones de

C02, este objetivo sólo es alcanzable alterando la política energética en múltiples

aspectos, y uno de ellos es el incremento del uso de las energías renovables. Otro

aspecto fundamental es un incremento de la eficiencia energética.

Refiriéndose a la pequeña hidráulica, estos objetivos significan en la Unión

Europea, aumentar la producción anual en un año hidráulico medio sensiblemente

respecto a la capacidad existente. La consecución de estos objetivos provocaría una

disminución del consumo de combustibles fósiles en un 10% con lo que se

conseguiría reducir las emisiones de CO; en unos 180 millones de toneladas.

Entre los principales problemas para alcanzar esto se encuentran los trámites

administrativos para los nuevos aprovechamientos mini-hidráulicos, que tienen

problemas que se deben en su mayor parte a aspectos relacionados con el

medioambiente.

Es cierto que, aunque desde el punto de vista del impacto global la

generación de energía eléctrica en pequeñas centrales hidráulicas presenta ventajas

indiscutibles, no lo es menos que, al estar ubicadas, en general, en zonas de elevada

sensibilidad ambiental, inducen impactos de carácter local que han de ser tenidos en

cuenta.

La ventaja que tiene la pequeña hidráulica en el campo de los impactos

globales no debe ser obstáculo para que, a nivel de proyecto, se identifiquen los

Memoria 187

impactos y se introduzcan las medidas correctoras necesarias para evitar o minimizar

estos impactos.

Identificar los impactos no es tarea difícil, pero decidir que medidas de

corrección deben aplicarse si lo es, porque esas decisiones se basan muchas veces en

criterios subjetivos. Por ello, es importante a la hora de afrontar estos problemas

establecer un diálogo continuo con todas las instituciones implicadas de cara a poder

garantizar la realización del proyecto.

4.2 Tipos de impacto ambiental

Los impactos ambientales que se producen en un proyecto de central mini-

hidráulica varían con las características de cada proyecto, pues dependen tanto de la

ubicación como de la tecnología que se pretende emplear en el proyecto.

Si nos fijamos en la ubicación, un aprovechamiento mini-hidráulico de

montaña genera diferentes impactos que uno de llanura. Desde el punto de vista

tecnológico, los aprovechamientos con embalse regulador generan impactos

distintos, a los generados por los aprovechamientos de agua fluyente, dentro de los

cuales cabría aún distinguir, a estos efectos, entre los que derivan el agua y los que

no derivan de ella.

La siguiente tabla muestra los posibles impactos ecológicos que se pueden

dar en la construcción y explotación de la parte del proyecto dedicada a la generación

de electricidad, los receptores del daño, y la intensidad de este:

Memoria 188

Memoria 189

Tabla 1 Explotación de la generación de electricidad.

A continuación se muestra una tabla con los posibles impactos ecológicos que

se pueden dar en la construcción y explotación de la parte del proyecto dedicada a la

transmisión de electricidad, los receptores del daño, y la intensidad de este:

Memoria 190

Tabla 2 Posibles impactos ecológicos.

Estas tablas contienen una relación genérica de los posibles impactos

ambientales que se pueden dar en este tipo de proyectos, según sea la naturaleza de

cada proyecto.

4.3 Impactos en la fase de construcción

Memoria 191

Los proyectos de este tipo de menor impacto ecológico son aquellos que

utilizan un embalse ya construido para otra finalidad, los que emplean canales de

riego o los que aprovechan un sistema de conducción de agua potable. Por el

contrario los proyectos que tienen asociado un mayor impacto ecológico

relativamente mayor son las centrales mini-hidráulica de agua fluyente.

Esto se debe a que los primeros producen como impactos adicionales la casa

de máquinas y el canal de descarga, cuyos impactos han de ser reducidos si los

comparamos con el de la presa, que ya está construida, por lo que su impacto

ecológico no es aplicable al proyecto. Además, el impacto de la presa ya debió ser

previsto y compensado cuando esta se construyó Un razonamiento análogo se puede

hacer para el caso de los canales de riego o las conducciones de agua potable.

4.3.1 Embalses

Entre los impactos que un embalse crea destacan la pérdida de suelo por el

terreno que quedará inundado, la construcción de nuevos caminos, plataformas de

trabajo, movimientos de tierras o la posible fabricación de hormigón en la obra.

Este último efecto se basa entre otras cosas en la posible necesidad de una

cantera de óxidos.

Otros efectos menos evidentes son que la nueva presa crea una barrera que no

existía anteriormente, con posibles perjuicios que habrán de estudiarse para cada

caso.

Memoria 192

Estos problemas son muy similares a los que se producen en otras obras de

infraestructuras, por lo que ya existe una metodología adecuada para mitigar estos

impactos ecológicos.

4.3.2 Obra civil adicional

En centrales mini-hidráulicas de agua fluyente los impactos se asemejan a los

que se dan en la construcción de la mayoría de infraestructuras, entre ellos podemos

incluir ruidos, riesgo de erosión por los movimientos de tierra, así como turbidez de

las aguas, alteración del hábitat de los peces del río, etc.

El posible aumento de la turbidez del agua por los movimientos de tierra hace

que sea recomendable realizar las obras en épocas de lluvias escasas, así como

realizar trabajos de reforestación en el terreno en cuanto esto sea posible. Estos

impactos son transitorios, por lo que se puede decir que no constituyen generalmente

el problema principal para conseguir que el proyecto se realice. La reforestación se

hará con especies autóctonas, lo que hace que sea necesario planificar su adquisición

como parte del proyecto.

Durante la construcción de la central serán necesarios una cierta cantidad de

trabajadores que significarán un impacto adicional, que puede ser positivo o negativo

según sean las circunstancias concretas de cada proyecto. Así en un espacio natural

protegido esto será un impacto negativo, mientras que en otras zonas el aumento de

actividad que esto conlleva puede ser positivo.

La construcción de la minicentral hidráulica lleva aparejado una serie de

transportes, con sus correspondientes emisiones y ruidos, que pueden perturbar el

Memoria 193

ecosistema que rodea a la central, de cara a reducir esto, es aconsejable planificar los

transportes, de tal forma que por una parte se reducirá el impacto ecológico y por

otra parte se pueden reducir costes de transporte al evitar recorridos innecesarios.

En el lado positivo hay que incluir el uso de mano de obra local, con la

consiguiente creación de puestos de trabajo, estos podrán ser empleos directos o

subcontratistas.

4.4 Impactos en la fase de explotación

Estos impactos pueden ser los más graves, en la medida de que al contrario de

lo que sucedía con los que se durante la construcción de la central mini-hidráulica,

estos se prolongan en el tiempo.

Dentro de estos impactos se tratarán el impacto sónico, paisajistico, biológico

y arqueológico.

4.4.1 Impacto sónico

El nivel de ruido que la minicentral podrá producir dependerá de los núcleos

de población y del nivel de ruido existente antes del proyecto. La principal fuente de

ruidos en estas centrales son las turbinas y los reductores en caso de que existan

estos. Actualmente el nivel de ruido en el exterior de la instalación se puede reducir

hasta niveles prácticamente imperceptibles.

Entre las medidas encaminadas a conseguir un nivel de ruido bajo estará el

uso de tolerancias reducidas en engranajes, mantas aislantes o el empleo de

Memoria 194

refrigeración por agua en vez de por aire. También se pueden añadir aislantes

acústicos y absorbentes a los aislamientos térmicos del edificio, así como dejar que

los diversos elementos tengan libertad de movimientos ante vibraciones de los

grupos que se instalen. La absorción de vibraciones es una parte fundamental en los

procedimientos de reducción del ruido que la central puede generar.

En cuanto a la refrigeración, si esta se hace mediante aire, entre las políticas

aplicables estaría el limitar la velocidad del aire en los conductos, instalar

silenciadores en las chimeneas y construir los conductos de aire con materiales

adecuados al fin buscado.

El problema de ruidos es mayor en centrales de salto reducido,

particularmente en turbinas Kaplan con configuración vertical, que se caracterizan

por emitir una o dos frecuencias fácilmente detestables en el exterior de la central. Su

origen pueden ser los multiplicadores o los generadores. A la hora de valorar el

ruido, este tipo de frecuencias de gran pureza se considera una fuente de molestias.

Ciertos procedimientos constructivos nuevos como emplear mayores caudales

de ventilación para disminuir la cantidad de cobre empleada en los generadores o la

sustitución de piezas de fundición por otros tipos, como mecanosoldadas, conducen a

un aumento de los problemas de emisión de ruido.

4.4.2 Impacto paisajístico

Este impacto se basa en el rechazo generalizado a cambios en el entorno. Este

problema es particularmente grave en zonas montañosas o urbanas de carácter

histórico. Inicialmente, este problema apenas se tenía en cuenta, ahora el impacto

Memoria 195

paisajístico es clave para conseguir la aceptación del proyecto, se tratará de tomar la

opción más favorable (la que genere menores rechazos) de todas las posibles.

Entre las maneras existentes de minimizar el impacto paisajístico está el uso

de pinturas no reflectantes y de colores que no hagan resaltar la central sobre el

entorno que le rodea, la construcción de presas con rocas que simulen la existencia

de un rápido.

Por otra parte, la casa de máquinas debe tratar de no parecer un edificio

industrial, por ejemplo, podría tener el aspecto externo de una edificación tradicional

de la zona o de una cabaña de pescadores.

Las medidas que se adopten pueden ser increíblemente variadas, como

recubrir la presa de materiales terrosos, incluir la subestación en el edificio de

máquinas, emplear una línea eléctrica de conexión enterrada, enterrar la totalidad de

la central mini-hidroeléctrica.

Las soluciones serán tanto más complicadas y costosas cuanto mayor sea la

rentabilidad esperable del proyecto. Este impacto no se reduce o evita mediante

procedimientos genéricos, será necesario tomar para cada caso una solución

individualizada, al ser el paisaje algo muy variable de un proyecto a otro.

Memoria 196

4.4.3 Impacto biológico

4.4.3.1 Impacto biológico en el embalse

La construcción de un embalse implica la aparición de una fauna propia del

mismo y que competirá con la habitual del río donde se instala la central. Esto puede

hacer necesario la instalación de barreras que impidan que esta fauna pueda remontar

el curso del río, para que no compitan con la fauna propia del ecosistema del río.

Otro aspecto a tener en cuenta es que si la turbinación de agua es

intermitente, por ejemplo, sólo en horas punta, se producirán variaciones del nivel

del río aguas abajo de la central hidroeléctrica. Estas variaciones no suelen tener

valores mínimos establecidos las autoridades medioambientales. .

4.4.3.2 Impacto biológico en el cauce del río

El impacto más grave se produce en centrales de agua fluyente, téngase en

cuenta que hay un tramo del río, el comprendido entre la central hidroeléctrica y su

toma de agua aguas arriba, que estará sometido a grandes variaciones de caudal.

Un ejemplo de esto es que cuando la turbina comienza a trabajar, el caudal en

este tramo disminuirá bruscamente, pudiendo llegar a ser nulo si se turbina la

totalidad del caudal del río. Algo análogo ocurre cuando la turbina deja de trabajar,

se producirán rápidos incrementos del caudal en el tramo antes referido. Estos

cambios bruscos perjudican a la fauna piscícola y la que vive en las orillas de este

tramo. Esto hace que se tenga que comparar dos beneficios, por un lado está el

Memoria 197

ahorro de consumo de combustibles fósiles que permite la central hidroeléctrica, por

otro lado, está el perjuicio a la fauna en este tramo del río.

1.4.4.3.2.1 Caudal ecológico

Este caudal es aquel que debe fluir por un río de forma permanente. Existen

métodos muy diversos para su cálculo. Estos se pueden dividir en métodos

hidrológicos e hidrobiológicos.

Los primeros se basan en el análisis de los históricos disponibles de los

caudales y suelen llevar a fórmulas empíricas generalizables y de rápida aplicación.

También se pueden basar en porcentajes fijos. Entre ellos están:

Emplear un porcentaje sobre el caudal medio del río.

Emplear la fórmula de Matthey, que a su vez se basa en caudales superados

durante la mayoría del año. En esto se basan las normas de Suiza, Austria, Asturiasy

Navarra.

Emplear el método de Tennant, que fue desarrollado en Estados Unidos y que

propone porcentajes variables con la época del año.

Los métodos hidrobiológicos se basan en datos de campo obtenidos para cada

río, consideran parámetros hidráulicos y biológicos. Entre ellos se encuentran:

Método de análisis del hábitat.

Método del perímetro mojado.

Memoria 198

Análisis incremental.

Método de los microhabitats de Bovee y Milhous.

Método de conservación de habitats de Nehring.

Métodos MDDDR (Méthodes difféntielles de détennination du dévitréservés

y DRB (Débit de Réference Biologique).

Método DGB (Débit de Garantie Biologique).

Método de Anchura ponderada útil.

Estos métodos se suelen basar en el estudio de la estructura del cauce del río

y en el estudio de la modificación de las variables que afectan al movimiento del

agua.

La principal ventaja de los métodos hidrológicos es su simplicidad, por el

contrario, su principal desventaja es su falta de rigor científico, por lo tanto, los

resultados pueden ser arbitrarios.

Por el contrario, los métodos de simulación exigen estudios muy

prolongados, no extrapolables a otros ríos y que pueden basarse también en criterios

subjetivos.

Generalmente, el caudal mínimo ecológico en la Unión Europea se fija como

un porcentaje del caudal medio interanual.

Memoria 199

4.4.3.2.2 Pasos ascendentes

Este tipo de habitats suelen ser muy sensibles a acciones del hombre. Las

acciones que se tomen tendrán que tener en cuenta las especies implicadas. La

formación de estanques sucesivos es la solución más común, estos estanques estarán

comunicados entre si.

El tamaño y el desnivel de los estanques dependerán de las especies que estén

implicadas. Los pasos con tabiques tipo vertedero, y los de escotadura vertical con o

sin orificios de fondo son los más comúnmente empleados.

En embalses de gran altura serán necesarios dispositivos de captura y

transporte, consisten en que los peces son capturados en una cubeta para ser

transportados aguas arriba. La condición necesaria para que estos dispositivos

funcionen es que los peces se vean traídos hacia su entrada antes de llegar al

obstáculo, esto requiere un estudio cuidadoso del entorno y de las condiciones del

flujo de agua.

La salida del paso ha de ser en una zona con una profundidad suficiente, para

que los peces alcancen sin esfuerzo una zona de descanso antes de continuar su

migración.

También ha de impedirse la entrada a turbina de peces por el canal de salida

de esta, esto se puede conseguir mediante rejas.

Memoria 200

4.4.3.2.3 Pasos descendentes

Los peces que migran aguas arriba pueden terminar por introducirse en la

turbina de la central en su migración descendente en caso de no tomarse las medidas

adecuadas.

La mortalidad de peces en la turbina crece cuanto más rígida es la turbina y

desciende cuanto mayor sea el rendimiento de esta. Dicho de otra forma, para los

peces, la turbina a plena carga es menos peligrosa que a carga parcial.

Una primera medida para evitar que los peces entren en la turbina es la

instalación de rejillas adecuadas al tamaño esperable de los peces del río durante su

descenso. Entre las alternativas para evitar dañar a los peces es la instalación de

barreras físicas. Estas han de instalarse de tal forma que la velocidad del agua al

llegar a ellas permita a los peces evitar chocar contra la barrera, por lo que velocidad

dependerá de los peces del río. También habrá de estudiarse su orientación respecto a

la corriente del río, se deben instalar con un ángulo no mayor de cuarenta y cinco

grados.

Una forma de minimización de daños es que la entrada de la captación sea en

la dirección de la orilla, si la velocidad de entrada del agua es moderada, las pérdidas

de potencia mediante esta configuración no deben tomar valores considerables.

Las barreras físicas pueden ser fijas o móviles, pudiendo ser cintas verticales

motorizadas o tambores giratorios horizontales, la instalación de estos últimos es más

sencilla. Estas últimas soluciones se dan sobre todo cuando la velocidad del agua es

relativamente elevada.

Memoria 201

Estas soluciones son las más comunes, si bien hay métodos más complicados,

como la pantalla autolimpiante Eicher o la Pantalla Modular Inclinada (MIS).

Otra familia de soluciones para evitar la entrada de peces en la turbina, con el

consiguiente aumento de mortandad entre ellos, son los sistemas de guía del

comportamiento.

Se basan en la respuesta de los peces a ciertos estímulos, tanto de atracción

como de repulsión. Debido a esto último, pueden basarse en repeler a los peces de la

entrada a turbina o en atraerlos hacia un punto alejado de ella.

Entre los métodos que se han ensayado están burbujas, focos de luz y

sistemas acústicos. Estos últimos son los que han tenido un mayor éxito. A la hora de

repeler a los peces de una determinada zona, se basan en la emisión de un sonido

realmente molesto para ellos de una determinada frecuencia y con un nivel acústico

mínimo. Otra familia de métodos para evitar daños a los peces en su descenso son los

métodos de recogida y liberación. Emplean conceptos similares a los empleados en

trayectos ascendentes, se basan en capturar los peces antes de su llegada a la toma de

agua, para ser después transportados por algún método aguas abajo. Si el sistema está

colocado a la entrada de la toma de agua, no se requiere de un camino de retorno,

pues los peces pueden volver a través del aliviadero que permite el caudal ecológico.

La caída de los peces por aliviaderos de altura media presenta mortalidades reducidas

si están correctamente diseñados.

Si la opción tomada es que el sistema está instalado dentro de la toma, es

necesario disponer de un sistema que devuelva los peces al río. Este sistema tendrá

Memoria 202

que devolver a los peces al río sin obligarles a nadar contracorriente. La entrada al

camino de retorno también debe ser amplia, pues los peces se resisten a meterse en

conductos estrechos.

4.4.3.2.4 Tierra

Los canales han constituido tradicionalmente la mayor fuente de impacto

ecológico en este aspecto, pues impedían el libre paso de la fauna. Actualmente los

canales se recubren y revegetan, de esta forma, el paso de la fauna es posible y se

minimiza este impacto.

4.4.4 Impacto en objetos culturales y arqueológicos

Es evidente la importancia de evitar la desaparición de objetos culturales o

arqueológicos de valor por la realización de una central eléctrica. Este problema es

particularmente importante a la hora de la realización del embalse, por la amplia

superficie de terreno que quedará anegada.

4.4.5 Impacto en los seres humanos de la línea eléctrica

.Este impacto produce generalmente una gran controversia, tras múltiples

estudios, se ha llegado a la conclusión de que residir en zonas próximas a línea

eléctricas no incrementa los riesgos de sufrir cáncer, ni tampoco leucemia infantil.

Esto último tradicionalmente se venía asociando con las líneas eléctricas.

Memoria 203

De todas formas, en las centrales mini-hidráulicas se emplean habitualmente

tensiones relativamente reducidas, menores de 66 kv., por lo que los campos

magnéticos creados son débiles.

4.4.6 Impacto en las aves

Este impacto se debe al riesgo de electrocución de estas en la línea eléctrica

que conecta a la central con el sistema eléctrico nacional. Para minimizar el riesgo de

impacto de aves con la línea se recomienda que en zonas de especial importancia

para estas, se sitúen las líneas en la base de los riscos o próximas a pantallas de

árboles, de esta forma se obliga a las aves a volar por encima de los cables eléctricos.

La electrocución de las aves se produce sobre todo si tocan simultáneamente

dos fases o una fase y tierra. Debido a esto, para líneas de voltaje superior a 130 kv

este riesgo es extremadamente bajo, siendo algo mayor para líneas de voltajes

menores.

1

Memoria

descriptiva

Memoria 2

INDICE

1.1 Introducción................................................................................................................. 4 1.1.1 Motivación............................................................................................................ 4 1.1.2 Objetivos............................................................................................................... 7 1.1.3 Metodología.......................................................................................................... 8

1.2. La energía mini-hidráulica.......................................................................................... 9 1.2.1 Situación actual................................................................................................... 10 1.2.1. Análisis de los recursos hidroeléctricos............................................................. 11 1.2.3 Intención de cara al futuro .................................................................................. 13

1.3 Aspectos técnicos....................................................................................................... 13 1.3.1 Tipos de centrales hidráulicas............................................................................. 13 1.3.2 Estudio hidrológico............................................................................................. 17 1.3.3 Criterios de diseño .............................................................................................. 17 1.3.4 Maquinaria hidráulica......................................................................................... 18

1.3.4.1 Tubería forzada............................................................................................ 18 1.3.4.1.1 Tipos de materiales............................................................................... 20

1.3.4.1.1.1 Tuberías forzadas de acero ............................................................ 20 1.3.4.1.1.2 Tuberías forzadas de polietileno.................................................... 21 1.3.4.1.1.3 Tuberías forzadas de PVC ............................................................. 21 1.3.4.1.1.4 Tuberías forzadas de aleaciones de plástico .................................. 22 1.3.4.1.1.5 Tuberías forzadas reforzadas con fibra de vidrio .......................... 22 1.3.4.1.1.6 Tuberías forzadas de polietileno de alta densidad ......................... 22 1.3.4.1.1.7 Tuberías forzadas de madera ......................................................... 23

1.3.4.1.2 Pérdidas de carga .................................................................................. 24 1.3.4.1.2.1 Pérdidas de carga en la rejilla ........................................................ 24 1.3.4.1.2.2 Pérdidas de carga en contracciones y expansiones........................ 25 1.3.4.1.2.3 Pérdidas de carga por curvatura..................................................... 27 1.3.4.1.2.4 Pérdidas de carga en las válvulas................................................... 29

1.3.4.1.3 Golpe de ariete...................................................................................... 30 1.3.4.1.4 Chimenea de equilibrio......................................................................... 34

1.3.4.2 Válvulas ....................................................................................................... 36 1.3.4.2.1 Válvulas de mariposa............................................................................ 36 1.3.4.2.2 Válvulas de compuerta ......................................................................... 37 1.3.4.2.3 Válvulas esféricas ................................................................................. 38

1.3.4.3 Turbina......................................................................................................... 38 1.3.4.3.1 Introducción.......................................................................................... 38 1.3.4.3.2 Turbinas Pelton..................................................................................... 39 1.3.4.3.3 Turbinas Francis ................................................................................... 41 1.3.4.3.4 Turbinas Kaplan y Semi-Kaplan .......................................................... 43 1.3.4.3.5 Elección del tipo de turbina .................................................................. 44 1.3.4.3.6 Materiales a utilizar .............................................................................. 46 1.3.4.3.7 Rendimiento de la turbina..................................................................... 47

Memoria 3

1.3.4.3.8 Curvas características ........................................................................... 51 1.3.4.3.9 Teoría de modelos ................................................................................ 53 1.3.4.3.10 Mantenimiento de las turbinas hidráulicas ......................................... 55

1.3.4.3.10.1 Mantenimiento de turbinas Kaplan.............................................. 55 1.3.4.3.10.2 Mantenimiento de turbinas Francis ............................................. 56 1.3.4.3.10.3 Mantenimiento de turbinas Pelton ............................................... 57

1.3.4.4 Cámara en espiral ........................................................................................ 59 1.3.4.4.1 Predistribuidor ...................................................................................... 61

1.3.4.5 Distribuidor Fink ......................................................................................... 61 1.3.4.6 Cierres laberínticos ...................................................................................... 63 1.3.4.7 Tubo de aspiración....................................................................................... 64

1.3.4.7.1 Ganancia de salto en el difusor.............................................................66 1.3.4.8 Eje................................................................................................................ 67

1.3.4.8.1 Cierres................................................................................................... 68 1.3.5 Generadores ........................................................................................................ 68

1.3.5.1 Generadores síncronos................................................................................. 70 1.3.5.1.1 Excitación de generadores síncronos.................................................... 70 1.3.5.1.2 Conexión de generadores síncronos ..................................................... 71

1.3.5.2 Generadores asíncronos............................................................................... 72 1.3.6 Regulación y control........................................................................................... 73

1.3.6.1 Introducción................................................................................................. 73 1.3.6.2 Reguladores de velocidad............................................................................ 76 1.3.6.3 Protecciones................................................................................................. 79 1.3.6.4 Equipos auxiliares........................................................................................ 81 1.3.6.5 Automatización............................................................................................ 82

1.3.6.5.1 Introducción.......................................................................................... 82 1.3.6.5.2 Tipos de automatización....................................................................... 83

1.3.6.5.2.1 Empleo de relés convencionales.................................................... 83 1.3.6.5.2.2 Empleo de relés digitales ............................................................... 84

1.3.6.5.3 Descripción del sistema de control ....................................................... 85 1.3.6.6 Regulación de la turbina .............................................................................. 87

1.3.6.6.1 Introducción.......................................................................................... 87 1.3.6.6.2 Problema fundamental de la regulación ............................................... 89 1.3.6.6.3 Estabilidad de la regulación.................................................................. 90

1.4 Presupuesto, Fecha de Emisión y Firma.................................................................... 91

Memoria 4

1.1 Introducción

1.1.1 Motivación

Nuestro sistema energético actual se basa principalmente en la utilización de

combustibles fósiles. Pero esta forma de obtención de energía conlleva dos problemas

fundamentales que hay que tener en cuenta: en primer lugar, se trata de compuestos

finitos, no renovables y únicos en la naturaleza, lo que implica que necesitan de millones

de años para formarse y no existen otros elementos que se hayan formado de esa manera

ni que, por tanto, acumulen una cantidad de energía tan grande y tan fácil e inmediata de

aprovechar. Y en segundo lugar, su uso provoca fuertes impactos ambientales debidos a

las emisiones de 2CO , SO2 y NOx a la atmósfera, siendo estos altamente contaminantes.

Así, pues, se están buscando soluciones adecuadas. De esta manera surgen las

alternativas renovables, que se caracterizan por la utilización de recursos inagotables y

gratuitos, tales como la energía hidroeléctrica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y de las

mareas.

Ya desde la antigüedad, se observó que el agua que fluye desde un nivel superior

a otro inferior posee una determinada energía potencial susceptible de ser convertida en

energía mecánica. La hidroeléctrica es, quizás, la forma más antigua de

aprovechamiento de energía para el desarrollo de las actividades productivas del

hombre. Las ruedas hidráulicas se utilizaron desde el tiempo de los antiguos romanos

para actividades como la molienda de granos, los aserraderos o simplemente como

Memoria 5

fuerza mecánica. Este tipo de tecnología aprovecha la energía que posee el agua al

realizar un salto de agua o desplazarse por un desnivel.

Se trata de una forma de producción energética con unos costes muy bajos de

operación y mantenimiento. Además estas centrales tienen una mayor vida útil que las

plantas de carbón y las nucleares y emiten menos dióxido de carbono que estas últimas.

Otra de las principales ventajas de la energía hidráulica es su facilidad para entrar

en carga que permite cubrir las puntas de demanda y las desconexiones imprevistas de

red de las centrales convencionales.

Las centrales hidroeléctricas se pueden combinar con otros usos, como riego o

suministro de agua y presentan tiempos de arranque reducidos, lo que posibilita su

utilización en horas punta de consumo eléctrico fácilmente. Los embalses se pueden

utilizar para realizar actividades de recreo, además, en ocasiones, se evitan inundaciones,

ya regulan el caudal en los ríos donde se construyen.

También destacan los altos rendimientos alcanzados en estas centrales, ya que se

sirven de energía cinética y potencial y no de calor, que es una de las principales razones

de caída del rendimiento, para la producción de energía.

Sin embargo sus inconvenientes pueden ser muy importantes, especialmente en

las grandes hidroeléctricas que presentan un alto coste y tiempo de construcción,

constituyendo una inversión inicial muy grande, y un impacto ecológico muy negativo.

Estas centrales se suelen situar en zonas de gran riqueza ambiental, que puede verse

Memoria 6

afectada, tanto a nivel visual como por las consecuencias para la diversidad biológica

existente. El agua embalsada no tiene las mismas propiedades que el agua que fluye por

el río, los embalses interrumpen la migración de peces, la inundación del terreno tras la

presa desplaza a pobladores y destruye áreas extensas de terrenos agrícolas.

La energía hidroeléctrica es casi la única energía renovable que está seriamente

cuestionada desde el punto de vista medioambiental, a veces, se la denomina “renovable

pero no verde”.

En contra posición a esto aparecen las mini centrales hidroeléctricas (según el

R.D 236611994, del 9 de diciembre, centrales de potencia igual o inferior a 10 MVA.),

que aprovechan pequeños saltos de agua para la obtención de energía. Gracias a su

reducido tamaño se disminuye cuantiosamente su impacto medioambiental y sus costes

iniciales. Además es posible aprovechar presas ya construidas para otro fin, como riego

o abastecimiento de aguas, compatibilizando ambas actividades.

En definitiva, la importancia de la hidroeléctrica en el panorama energético

mundial es difícilmente cuestionable, no sólo porque supone cerca del 89% de la

potencia eléctrica instalada en base a renovables, sino porque sus costes son

sustancialmente más bajos que los de otras energías limpias.

Memoria 7

1.1.2 Objetivos

El presente proyecto tiene como finalidad el aprovechamiento del embalse de

Pedrezuela, ya existente (construido en 1967), para la generación de energía eléctrica. El

embalse esta situado en la comunidad de Madrid y es alimentado por el río Guadalix.

Actualmente el embalse esta destinado al abastecimiento. Con la instalación de la

central se pretende aprovechar el salto de agua hasta hoy desaprovechado.

Los objetivos de este proyecto son:

Elección de un emplazamiento adecuado para la instalación de una minicentral

hidráulica aprovechando un embalse ya existente.

Estudiar las condiciones de caudal y salto existente durante los últimos años

Determinar las condiciones nominales de caudal y salto de la turbina que

optimicen el producible eléctrico de la central

Diseño y especificación de los distintos elementos de la central: turbina

hidráulica, válvula de salvaguarda, tubería forzada, sistema de mando y control, etc.

Análisis de la viabilidad económica del proyecto.

Memoria 8

1.1.3 Metodología

Para la realización del proyecto se ha seguido la siguiente metodología:

En un principio se realizaron consultas en la Confederación Hidrográfica de Tajo

y en el Canal de Isabel II para determinar que embalse podría presentar las condiciones

óptimas para la instalación de una central. Una vez determinado el embalse de

Pedrezuela como el más adecuado para la realización de este proyecto, se recopilaron los

datos referentes a los caudales vertidos a través del salto de agua. Estos datos han sido

obtenidos a través del Canal de Isabel II. Se dispone de información referente a los años

hidrológicos 1958-59 a 2002-2003.

Partiendo de esta información, se han obtenido las condiciones hidráulicas

(caudal y salto) a lo largo de un año medio típico, con esta información se ha analizado

el caudal y salto nominal de la turbina, maximizando la producción de electricidad de

la central.

Con los datos obtenidos anteriormente se determinó el número específico de

revoluciones de la turbina hidráulica, que permitió seleccionar el modelo hidráulico

adecuado. Partiendo de este modelo hidráulico y aplicando las leyes de semejanza, se

determinó el perfil hidráulico de los componentes hidráulicos de la turbina, es decir

rodete, cámara espiral, alabes directrices y tubo de aspiración.

Memoria 9

Tomando como base estos perfiles hidráulicos, se diseñaron las diferentes partes

de la turbina para que sean capaces de soportar los esfuerzos a los que estarán

sometidos.

Una vez diseñada la turbina, se especifican el resto de componentes de la central

como alternador, válvula de salvaguarda, sistema de mando, etc.

Finalmente se realizó un estudio de viabilidad económica de la central

1.2. La energía mini-hidráulica

El origen de la energía hidráulica se remonta muchos siglos atrás, ya en tiempos

de los griegos se utilizaban ruedas hidráulicas con el fin de moler granos, estos molinos

generalmente eran pequeños y más bien lentos, la piedra de moler giraba a la misma

velocidad que la rueda, tenían por lo tanto una pequeña capacidad de molienda, y su uso

era puramente local. Sin embargo pueden ser considerados los precursores de la turbina

hidráulica.

En la Edad Media se construyeron grandes ruedas hidráulicas de madera, que

desarrollaban mucha fuerza. La energía hidroeléctrica logró un gran desarrollo gracias al

trabajo de un ingeniero británico, llamado John Sweaton, quien construyó por primera

vez grandes ruedas hidráulicas de hierro. Pero fue a partir de la revolución industrial

cuando se empezó a aprovechar la fuerza del agua para la generación de energía

eléctrica. La energía hidráulica impulsó las industrias textil y del cuero y los talleres de

Memoria 10

construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor ya

estaban perfeccionadas, el carbón era escaso y la madera poco satisfactoria como

combustible.

Pero las presas y los canales eran necesarios para la instalación de ruedas

hidráulicas sucesivas cuando el desnivel era mayor de cinco metros. La construcción de

grandes presas de contención todavía no era posible; el bajo caudal de agua durante el

verano y el otoño, unido a las heladas en invierno, obligaron a sustituir las ruedas

hidráulicas por máquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de carbón.

El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del

generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al

aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales

hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.

Hoy en día, con los problemas medioambientales, se ha vuelto a recurrir a esta

forma de generación de electricidad, en algunos casos se han ido recuperando

infraestructuras abandonadas dotándolas de nuevos equipos automatizados y turbinas de

alto rendimiento.

1.2.1 Situación actual

Actualmente en España la generación de energía eléctrica mediante centrales

hidroeléctricas está muy consolidada. Se trata de un sector tecnológicamente maduro,

situándose entre los primeros, en cuanto a potencia eléctrica instalada, de Europa.

Memoria 11

Fig. 1 Mini-hidráulica en Europa

El área mini hidráulica presenta una potencia acumulada total en España de 1749

MW a finales de 2004.

1.2.1. Análisis de los recursos hidroeléctricos

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

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

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

estudios para su determinación.

Memoria 12

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

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

explotable se deduce del anterior considerando pérdidas.

La más reciente evaluación del potencial hidroeléctrico se realizo en 1980,

conteniendo, asimismo, una distribución por cuencas, como se puede ver en la siguiente

tabla.

Tabla 1 Potencial hidroeléctrico en España

Si a esta evaluación realizada en 1980, se le descuenta el potencial que ya esta

desarrollado así como las centrales que se encuentran en ejecución y en tramite

concesional, resulta el potencial técnicamente desarrollable y pendiente de realizar. Una

parte importante de este potencial, sobre todo el correspondiente a centrales grandes, es

muy difícil que pueda aprovecharse fundamentalmente por razones medioambientales o

por razones de competencia en los usos del agua, no obstante aun existe un alto

potencial pendiente de desarrollar mediante minicentrales hidroeléctricas

Memoria 13

1.2.3 Intención de cara al futuro

El marco legislativo de las energías renovables en la Unión Europea esta basado

en el “Libro Blanco para una Estrategia Común y un Plan de Acción para Energías

Renovables” desarrollado en 1997 por parte de la Comisión de las Comunidades

Europeas. En este documento se establecía como objetivo general la aportación de las

fuentes de energía renovables en un porcentaje del 12% de la energía primaria

demandada en la Unión Europea en el año 20120. En particular se establece como

objetivo para las pequeñas centrales (<10MW) una potencia total de 14000 MW.

1.3 Aspectos técnicos

1.3.1 Tipos de centrales hidráulicas

Las centrales hidroeléctricas aprovechan la influencia de la altura para convertir

la energía potencial del agua en energía eléctrica, utilizando las turbinas para tal fin,

acoplando éstas a los alternadores. En caso que el río tenga un aporte regular de agua, la

energía cinética de éste puede aprovecharse sin necesidad de realizar embalses o bien,

utilizando uno de pequeñas dimensiones.

Por condiciones climáticas el curso y caudal de los ríos resultan frecuentemente

irregulares, lo que obliga a retener el agua mediante una presa, formándose así un lago o

embalse que produce un salto de agua que libera fácilmente su energía potencial,

almacenando agua para aquellas épocas de escasas lluvias

Memoria 14

Se puede clasificar a las centrales hidroeléctricas según vanos criterios, una

primera forma de hacer esto será según el tipo de central:

Central hidroeléctrica de agua fluyente

Una central de agua fluyente es aquella en que no existe una acumulación

apreciable de agua corriente arriba de las turbinas. En una central de este tipo las

turbinas deben aceptar el caudal disponible del río como viene, con sus variaciones de

estación en estación, o si ello es imposible el agua sobrante se pierde por rebosamiento.

En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esa pérdida por

rebosamiento.

En la misma se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificio de la

central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa. El desnivel entre

"aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un remanso de agua a

causa del azud, no es demasiado grande. Este tipo de central, requiere un caudal

suficientemente constante para asegurar a lo largo del año una potencia determinada.

Central Hidroeléctrica pie de presa

En este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de agua anes de las

turbinas mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales.

El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen

embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas.

Memoria 15

Pueden existir dos variantes de estas centrales hidroeléctricas:

La de casa de máquina al pie de la presa:

La casa de máquinas suele estar al pie de la presa en estos tipos de central, el

desnivel obtenido es de carácter mediano.

Aprovechamiento por derivación del agua:

En el lugar apropiado por la topografía del terreno, se ubica la obra de toma de

agua, y el líquido se lleva por medio de canales, o tuberías de presión, hasta las

proximidades de la casa de máquinas.

Allí se instala la chimenea de equilibrio, a partir de la cual la conducción tiene un

declive más pronunciado, para ingresar finalmente a la casa de máquinas.

La chimenea de equilibrio es un simple conducto vertical que asegura al cerrar

las válvulas de la central, que la energía cinética que tiene el agua en la conducción, se

libere en ese elemento como un aumento de nivel y se transforme en energía potencial.

Los desniveles en este tipo de central suelen ser mayores comparados con los que

se encuentran en los tipos anteriores de centrales.

Centrales Hidroeléctricas de Bombeo

Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas que

posibilitan un empleo más racional de los recursos hidráulicos de un país. Disponen de

Memoria 16

dos embalses situados a diferente nivel, cuando la demanda de energía eléctrica alcanza

su máximo nivel a lo largo del día, las centrales de bombeo funcionan como una central

convencional generando energía. Al caer el agua, almacenada en el embalse superior,

hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador generando energía.

Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del día en

la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para

que pueda realizar ciclo productivo nuevamente. Para ello la central dispone de grupos

de motores-bomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles de manera que

puedan funcionar como bombas y los alternadores como motores.

En general, lo deseable es que la regulación del embalse permita la generación de

energía en horas punta de consumo, pero esto dependerá de las circunstancias de cada

embalse.

Las centrales que se construyen en embalses existentes para otros usos turbinan

de modo diferente según el caso, pueden hacer esto con los caudales excedentes, los

desembalsados o los ecológicos.

Entre las obras que se requieren para la construcción de una minicentral se

encuentran la adaptación de las conducciones de la presa (o construir unas nuevas), la

instalación del conjunto de tubería forzada y turbina, así como el edificio que contiene a

la central y su equipamiento electromecánico.

Memoria 17

1.3.2 Estudio hidrológico

A lo largo del año el caudal que circula por un río es muy variable, por lo que es

necesario realizar un estudio adecuado del mismo para determinar el caudal nominal de

la central y, con este, poder saber la potencia a instalar y la energía que se puede esperar

llegar a producir. Los caudales medios diarios de un río se pueden medir mediante

estaciones de aforo.

Para la realización del estudio hidrológico será necesario disponer de datos

relativos a una cantidad lo suficientemente elevada de años hidrológicos, de tal forma

que incluya años muy húmedos, normales, secos y muy secos.

A partir de estos datos lo primero que hay que determinar es la curva de caudales

clasificados, que permite conocer la cantidad de tiempo al año que se supera un cierto

valor de caudal. Esta curva se construye para el año que se tome de referencia, que

formará parte de los años normales para poder ser representativo.

1.3.3 Criterios de diseño

Para un adecuado diseño de la central es necesario determinar de forma precisa la

altura del salto y el caudal de este, pues de estos valores dependerá la potencia eléctrica

generable en la central hidroeléctrica.

Memoria 18

Las turbinas pueden trabajar entre dos caudales: su mínimo técnico y su caudal

de equipamiento. Por esta razón es importante que estos caudales maximicen el caudal

turbinado, si bien necesariamente una determinada proporción del caudal disponible no

se va a poder turbinar. La relación entre el caudal mínimo técnico y el de equipamiento

viene dada por una relación lineal que depende del tipo de turbina que se emplee.

La altura del salto viene determinada por la presa, el salto bruto es la diferencia

de altura entre el labio del aliviadero y la cota del eje del desagüe de fondo. En el

apartado de cálculos se muestran los cálculos para la determinación de la altura neta, el

caudal de equipamiento y la potencia neta.

1.3.4 Maquinaria hidráulica

1.3.4.1 Tubería forzada

La tubería forzada tiene como misión llevar el agua desde el nivel superior hasta

la turbina, salvando la diferencia de alturas existente. Se ha de diseñar de tal forma que

sea capaz de soportar tanto la presión del agua en condiciones habituales como la sobre

presión debida a transitorios, como es el caso del golpe de ariete.

Esta tubería puede instalarse sobre el terreno o bajo este, según sea la naturaleza

del terreno, el material de la tubería y las características ambientales, temperatura, etc.

En caso de que se entierre la tubería será necesario pintarla y protegerla

exteriormente con, por ejemplo, una cinta enrollada en tomo a ellas para evitar

Memoria 19

problemas de corrosión. Si la protección frente a la corrosión se realiza correctamente,

no será necesario ningún mantenimiento posterior de la tubería.

Enterrar la tubería forzada tendrá un costo que dependerá de varios factores

medioambientalmente esta opción es la mejor, ya que la tubería una vez enterrada no

será visible, no impedirá el paso de animales y el terreno podrá ser restituido a su

condición inicial.

Actualmente existe una gran variedad de materiales para tuberías forzadas. Para

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

preferida, al ser relativamente barata y porque puede conseguirse con el diámetro y

espesor requeridos por el proyectista. En ocasiones puede resultar interesante utilizar

acero resistente a la corrosión, que además presenta una resistencia más elevada a la

rotura y una mayor tenacidad (importante en lugares con muy bajas temperaturas), lo

que permite prescindir de los productos empleados para proteger la tubería contra la

corrosión.

El acero, a medida que disminuye el salto, va resultando menos competitivo,

porque el espesor requerido para compensar la corrosión, interna y externa, no

disminuye con el espesor de pared, y porque se necesita un espesor mínimo para poder

manipular los tubos en obra sin que se deformen. Para diámetros más pequeños hay un

gran abanico de opciones: tubo de acero, tuberías de hormigón, y tuberías de amianto-

cemento. Los tubos con juntas de enchufe y cordón, construidos en acero, fundición

Memoria 20

dúctil o PVC, con empaquetadoras flexibles no necesitan juntas de dilatación, ya que

estas absorben los pequeños movimientos longitudinales.

1.3.4.1.1 Tipos de materiales

1.3.4.1.1.1 Tuberías forzadas de acero

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

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

que suelen coincidir con cambios de dirección. Entre dos anclajes consecutivos se

intercala una junta de dilatación. Los anillos de soporte se diseñan basándose en el

comportamiento elástico de los cilindros de débil espesor. La pared del tubo debe resistir

las tensiones combinadas, correspondientes a su trabajo como viga y como recipiente

cilíndrico sometido a presión interna. El momento flector será el correspondiente a una

viga continua. Las reacciones sobre los apoyos, propias de una viga continua, se

transmiten, por esfuerzo cortante, entre chapa y anillo. Para ello los anillos se sueldan a

la chapa con soldaduras continuas, y se rigidizan mediante diafragmas.

Los bloques de anclaje tienen que resistir la componente longitudinal del peso de

la tubería llena de agua, más las fuerzas de fricción correspondientes a los movimientos

de expansión y contracción, esto lleva a que se recomiende cimentarlos, en la medida de

lo posible sobre roca. Según sea el terreno, los bloques de anclaje pueden requerir el

empleo de grandes volúmenes de hormigón, incrementándose mucho los costes.

También pueden utilizarse tuberías de hormigón con revestimiento interior de chapa de

Memoria 21

acero, armadas si es necesario con redondos de acero, o incluso presentadas con

alambres de alta resistencia, y provistas de uniones de enchufe y cordón. Dado su

elevado peso, resultan difíciles de transportar y manejar en obra, pero en cambio no

exigen ningún tratamiento de protección contra la corrosión.

1.3.4.1.1.2 Tuberías forzadas de polietileno

El polietileno de baja y media densidad (HDP y MDPE) se viene utilizando

desde hace tiempo en aprovechamientos con baja altura de salto. En los últimos años ha

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

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

relativamente pesadas pero muy robustas.

1.3.4.1.1.3 Tuberías forzadas de PVC

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

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

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

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

lleguen en breve al mercado las tuberías de PVC molecularmente Orientado (MOPVC)

aun más resistentes que las anteriores. Todas ellas pueden soldarse mediante disolventes,

sólo si están sometidas a esfuerzos longitudinales, o unirse mediante conexiones

mecánicas. Se recomienda proyectar la tubería con diámetros decrecientes, a fin de

poder transportarlos unos dentro de otros.

Memoria 22

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

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

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

dilatación es cinco veces mayor que el del acero. Resultan relativamente frágiles y no se

prestan a ser instalada en terrenos rocosos.

1.3.4.1.1.4 Tuberías forzadas de aleaciones de plástico

Recientemente ha hecho su aparición en el mercado una tubería conocida como

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

saltos de hasta 160 m, su espesor es inferior al de las tuberías equivalentes en PVC y sus

propiedades mecánicas comparables a las del HPPE, se comporta dúctilmente bajo

carga, eliminando los problemas de rotura frágil que afectan al PVC.

1.3.4.1.1.5 Tuberías forzadas reforzadas con fibra de vidrio

También se denominan GRP, está ganando progresivamente mercado en Europa,

gracias a su elevada resistencia. Su costo es competitivo y su peso es inferior en un 20%

al de los tubos de acero, lo que facilita su instalación, aun cuando haya que manejarlos

con cuidado para evitar que sus bordes se deterioren.

1.3.4.1.1.6 Tuberías forzadas de polietileno de alta densidad

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

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

Memoria 23

diámetro, aunque si se requieren curvas mas pronunciadas se pueden utiliza elementos

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

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

soldadura por fusión, para lo que se necesitan máquinas relativamente pesadas. Las

tuberías de PE pueden soportar temperaturas inferiores a cero grados.

1.3.4.1.1.7 Tuberías forzadas de madera

En algunos países en vías de desarrollo se utilizan tuberías construidas con

dovelas de madera creosotada y zunchadas con flejes de acero. Esta solución que puede

ser atractiva si en el país hay madera y mano de obra abundante, permite alcanzar 50

metros de altura de salto con diámetros de 5,5 metros; si el diámetro se reduce a 1,5

metros el salto puede alcanzar los 120 metros. Entre las ventajas que ofrece esta solución

pueden mencionarse, la flexibilidad que tienen para adaptarse al perfil del terreno, la

facilidad de colocación que casi no exige movimiento de tierras, la eliminación de juntas

de dilatación y soportes de anclaje y su resistencia a la corrosión. Como desventajas hay

que contar con la presencia de fugas, sobre todo hasta que la madera se hincha, la

necesidad de conservar el tubo siempre lleno de agua (para que la madera no se reseque)

y el mantenimiento periódico.

Memoria 24

1.3.4.1.2 Pérdidas de carga

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

de una serie de pérdidas de carga que producen que el salto bruto no sea el mismo salto

visto por la turbina.

Se observa que las pérdidas aumentan con la longitud del conducto y con la

velocidad del fluido en el interior de este. Por el contrario, disminuyen con el diámetro

del conducto. También dependen de un coeficiente adimensional, el factor de fricción f.

Lo anterior se resume en la expresión de Darcy y Weisbach:

2

2

L Vhf f

D g= ⋅ ⋅

⋅

Las pérdidas en la tubería forzada no se limitan únicamente a las que produce la

fricción, habrá que tener en cuenta también las producidas por las rejillas a la entrada de

la tubería forzada, por contracciones y expansiones, curvaturas y presencia de válvulas

(aún estando estas completamente abiertas).

1.3.4.1.2.1 Pérdidas de carga en la rejilla

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

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

produce. Esta pérdida es pequeña, pero de cara a ser riguroso es necesario calcularla. El

valor de esta pérdida de carga se calcula mediante la ecuación de Kirchner:

Memoria 25

4 23( )

2

r Vohr Kr sen

b gθ=

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

barras, Vo la velocidad del agua y q el ángulo de la rejilla. Kt depende de la forma de las

barras, esto se debe a que la turbulencia generada por la rejilla depende de esta forma. El

valor de Kt se puede ver en la siguiente gráfica:

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

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

2

2

Vohb senb

g=

Siendo b el ángulo entre la rejilla y la corriente.

1.3.4.1.2.2 Pérdidas de carga en contracciones y expansiones

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

pérdidas de carga adicionales, tanto si la sección aumenta, como si disminuye. El

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

presente proyecto, por lo que se daría las pérdidas antes mencionadas. Cuanto más suave

Memoria 26

sea el cambio en la sección de la tubería, menores serán las pérdidas asociadas a este

fenómeno.

La pérdida de carga por contracción o expansión del conducto se puede calcular

a través de la expresión:

2

2

Vhc Kc

g=

Siendo V la velocidad del agua en el conducto de menor diámetro. K, depende

del valor del cociente de diámetros de los conductos y hasta un valor de d/D de 0.76 se

puede aproximar Kc, como:

2

20,42.(1 )

dKc

D= −

En caso de no poderse emplear la expresión anterior, se ha comprobado que K,

se corresponderá con el caso de evolución brusca en la sección del conducto, caso en el

que se emplea este gráfico:

Memoria 27

Fig. 2 Valor de K para perdidas de carga en contracciones y ensanchamientos.

Vemos en el gráfico que las pérdidas aumentan según lo hace la diferencia en el

tamaño de los conductos, lo cual es lógico. La utilización de fórmulas aproximadas o

gráficos para cuantificar este tipo de pérdida de carga se debe a que el estudio del flujo

de forma exacta es excesivamente complejo como para realizar un modelo matemático

exacto.

1.3.4.1.2.3 Pérdidas de carga por curvatura

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

una disminución de esta en la parte interna, tras una cierta longitud en la tubería después

de la curva, se debe alcanzar de nuevo el equilibrio de presiones, lo que conllevará un

Memoria 28

aumento de presión en la parte interna y una disminución en la externa. Debido a esto se

producirá un desprendimiento en la parte interna del conducto, por otra parte, la

existencia de presiones diferentes en una misma sección de la tubería conllevará una

circulación de fluido en la misma. Estos dos fenómenos se pueden ver en la figura

siguiente:

Fig. 3 Efecto de la curvatura.

La pérdida de carga producida por lo anteriormente mencionado viene dada por:

2

2

Vhb kb

g=

El coeficiente Kb para codos a noventa grados depende también de la rugosidad

de la tubería y se obtiene gráficamente de la siguiente figura:

Memoria 29

Fig. 4 Valor de K para perdidas de carga por curvatura.

Esta gráfica debe ser adaptada para codos inferiores á noventa grados, por lo que

se ponderará el ángulo del codo existente. Obsérvese que Kb depende de la rugosidad, el

diámetro y el radio de curvatura. Como era de esperar, disminuye con la rugosidad y (en

general) con el radio de curvatura.

1.3.4.1.2.4 Pérdidas de carga en las válvulas

Las válvulas están generalmente totalmente abiertas o cerradas en las centrales,

salvo operaciones de mantenimiento o reparaciones. En ocasiones las válvulas también,

regulan el caudal que va a ser turbinado.

Una válvula completamente abierta genera una pérdida de carga adicional

calculable a partir de:

Memoria 30

2

2

Vhv kv

g=

Donde Kv depende del tipo de válvula empleado, pudiéndose tomar como

valores orientativos los siguientes:

Válvulas de compuerta Kv=0.2

Válvulas de mariposa Kv=0.6

Válvulas esféricas Kv=0.05

Válvulas excéntricas Kv=l

1.3.4.1.3 Golpe de ariete

Cuando el movimiento del agua en el interior de la tubería forzada es

estacionario, la presión en cada punto de ella es similar al salto bruto que haya en ese

punto más las perdidas de carga debidas a las rejillas, curvaturas, etc

Cambios bruscos en el régimen del flujo producen variaciones también bruscas

en la velocidad del fluido, lo que implicará cambios importantes de presión en la tubería

forzada, estas alteraciones podría ser tanto incrementos como decrementos de presión.

Se denomina golpe de ariete a este fenómeno y sus consecuencias pueden ser muy

graves, entre ellas una posible rotura de la tubería forzada provocada por una

sobrepresión o una depresión excesivas en la misma.

Memoria 31

En el caso del golpe de ariete debido al cierre brusco de una válvula, una

explicación del fenómeno consiste en que si el cierre es rígido, el agua tenderá a seguir

avanzando a pesar de estar la válvula cerrada por su inercia. Esto no puede continuar

indefinidamente, por lo que la energía cinética del agua próxima a la válvula se

convertirá en presión al no poder avanzar. Este incremento de presión dilatará la tubería

forzada en esta zona y comprimirá ligeramente el agua.

Se producirá una onda de presión que ensanchará a la tubería y que terminará

haciendo que la totalidad de la tubería forzada termine dilatada. En este momento la

energía cinética del agua se ha convertido en energía que mantiene al agua comprimida

y a la tubería dilatada.

En el exterior de la tubería forzada la presión del agua es inferior a la de esta,

esto provocará un flujo en sentido opuesto al habitual, debido a que el fluido busca una

presión homogénea, esto provocará una depresión en la tubería forzada. La energía que

antes comprimía el agua y dilataba a la tubería se convertirá en energía cinética. El agua

ahora fluye en sentido opuesto al habitual, esto generará una depresión en la zona de la

tubería forzada próxima a la válvula, lo que provocará una contracción de la tubería en

esta zona.

Esta situación se propagará por la tubería, haciendo que finalmente se encuentre

la totalidad de esta comprimida y con una presión reducida. Si se consideran a las

perdidas despreciables, la magnitud de la variación de presión en este caso es igual a la

Memoria 32

sobrepresión que se produce al cerrar bruscamente la válvula al comienzo de este

fenómeno.

La depresión que en estos momentos hay en el interior de la tubería forzada hará

que se produzca un nuevo flujo de agua, hacia el interior de esta. A continuación, se

podría producir otro ciclo. La tubería forzada estará normalmente inclinada, pero el

fenómeno será el mismo al anteriormente explicado, que no consideraba este efecto.

Las válvulas de centrales hidroeléctricas no pueden cerrar instantáneamente, por

lo que el fenómeno del golpe de ariete diferirá algo de lo anteriormente comentado si la

onda de retorno se encuentra a la válvula cerrada sólo parcialmente cuando llega la onda,

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

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

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

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

tiempo crítico como:

2LTc

c=

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

fórmula se debe a que la onda ha de recorrer la tubería forzada en los dos sentidos antes

de encontrarse a la válvula (ida y vuelta) y L es la longitud real del conducto en metros.

Se puede ver que el tiempo crítico aumenta con la longitud de la tubería forzada. La

Memoria 33

velocidad de la onda de presión depende tanto de las características del agua como de las

del material que constituye la tubería forzada. Se puede calcular con:

310

1

Kc

K D

E T

−

= ⋅+⋅

Siendo:

K es el módulo de elasticidad del fluido.

D es el diámetro interior de la tubería.

E es el módulo de elasticidad del material que compone la tubería forzada.

T es el espesor de la tubería.

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

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

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

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

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

c VP

g

⋅∆=

Donde V∆ es la variacion de velocidad del agua. El otro caso posible es que la

válvula no está totalmente cerrada, por lo que la sobrepresión que se genere será inferior

Memoria 34

al valor anterior. En este caso, la sobrepresión mínima se puede calcular mediante la

fórmula de Allievi:

2

( )2 4

N NP Po N∆ = ⋅ + +

2L Vo

Ng Po t

⋅= ⋅ ⋅

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

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

del golpe de ariete, esto requeriría el uso de ordenadores.

1.3.4.1.4 Chimenea de equilibrio

Como se puede deducir del apartado anterior, el golpe de ariete es un fenómeno

que puede ser especialmente grave en el caso de que la tubería forzada presente una gran

longitud. De cara a reducir la magnitud de las variaciones de presión debidas al golpe de

ariete se puede instalar una chimenea de equilibrio.

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

tubería forzada, con ello se consigue una reducción del tiempo crítico, y por lo tanto, se

hace que para un mismo tiempo de cierre las variaciones de presión en la tubería forzada

sean menores.

Está formada por un conducto de gran diámetro conectado tanto a la tubería

forzada (por su parte inferior), como a la atmósfera. La constante de aceleración del

agua indica la conveniencia de la instalación de una chimenea de equilibrio:

Memoria 35

h

V Lt

g H

⋅=⋅

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

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

equilibrio.

El funcionamiento de la chimenea de equilibrio ante cierres rígidos de la válvula

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

chimenea de equilibrio, elevando el nivel de agua en esta. Al ascender el nivel del agua

en la chimenea de equilibrio por encima del nivel de equilibrio se crea una contrapresión

que tiende a decelerar al agua en la tubería forzada, cuando esta se detenga el nivel

tenderá a reducirse para alcanzar un nuevo equilibrio. Se producirán oscilaciones cada

vez menores debido a las fuerzas de fricción, hasta la desaparición de las mismas. La

mínima altura del agua en la chimenea de equilibrio se corresponde con la mínima

sobrepresión en la chimenea de equilibrio. La constante de aceleración del agua es un

parámetro importante a la hora de diseñar la regulación de la central, si el diseño es

incorrecto, el regulador y la chimenea de equilibrio podrían actuar en sentidos opuestos.

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

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

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

equilibrio.

Memoria 36

1.3.4.2 Válvulas

La función de las válvulas es interrumpir o permitir el flujo de agua, pueden ser

de varios tipos, el que se elija dependerá de las dimensiones, presión, necesidad de poder

regular a carga parcial, etc

Los principales tipos son:

Válvulas de mariposa

Válvulas de compuerta

Válvulas esféricas

1.3.4.2.1 Válvulas de mariposa

En centrales hidroeléctricas de relativamente poco caudal, como es el caso de la

de este proyecto, se suele instalar una válvula de mariposa al final de la tubería forzada.

Este tipo de válvula emplea un disco de sección lenticular alojado en un eje y

colocado en su interior para permitir el paso, o impedirlo, de la corriente de agua., se le

denomina lenteja.

Debido a que la presión por los dos lados del disco es prácticamente la misma,

estas válvulas son relativamente sencillas de accionar. Su principal inconveniente es que

su capacidad para regular caudales es bastante precaria, sobre todo ante velocidades

elevadas del fluido.

Memoria 37

Estas válvulas tienen habitualmente un accionamiento hidráulico y un contrapeso

cuya función es impedir el paso de la comente de agua en caso de emergencia. La

válvula de mariposa se conectará al tronco de conexión y a la tubería forzada mediante

bridas. Por otra parte, un servomotor permitirá accionarla para cortar el paso del agua.

Este tipo de válvula soporta bien la existencia de sólidos en suspensión en el

fluido que la atraviesa, debido a que por su forma es difícil que se produzcan

acumulaciones en su interior que entorpezcan su funcionamiento. Se limpia por si sola y

carece de válvula de by-pass.

Entre sus ventajas destacan ser ligera, de bajo costo, requerir poco

mantenimiento, poseer pocas piezas móviles y carecer de bolas o cavidades.

1.3.4.2.2 Válvulas de compuerta

Su uso es recomendable sobre todo en fluidos limpios. En las válvulas de

compuerta el área mínima del flujo es el área del circulo formado por el diámetro

nominal de la válvula, debido a esto es que se recomienda el uso en posiciones extremas,

o sea, completamente abierta o completamente cerrada. En caso de estar completamente

abierta la pérdida de presión será mínima.

Existen diferentes tipos de válvulas de compuerta, se diferencian básicamente en

el tipo de disco empleado para el cierre. Entre estos tipos se encuentran: válvula de

compuerta tipo cuña sólida, tipo flexible, tipo abierta, válvulas de guillotina y válvulas

de cierre rígido.

Memoria 38

Suelen poseer una válvula de by-pass para facilitar las maniobras y poseen una

capacidad de regulación superior a las válvulas de mariposa.

1.3.4.2.3 Válvulas esféricas

Consiste en una esfera agujereada que puede girar en el interior de la válvula.

Suelen tener una válvula de by-pass y no poseen una buena regulación. Su cierre es muy

bueno y pueden ser rígidas o lentas.

Este tipo de válvulas pueden trabajar adecuadamente con fluidos con sólidos en

suspensión. Tienen pérdidas reducidas si están completamente abiertas.

1.3.4.3 Turbina


Las turbinas hidráulicas tienen como objetivo convertir la energía de una

corriente de agua (tanto potencial como cinética) en energía mecánica en su eje de

rotación. En este proyecto, este eje estará conectado a un alternador que posibilitará la

generación de energía eléctrica.

Hay dos posibles mecanismos para que se pueda producir esta transformación, de

esta forma, podremos clasificar a las turbinas hidráulicas como de acción y de reacción:

Turbinas de acción de basan en transformar la energía del agua en energía

cinética, por lo que se crea un chorro a muy alta velocidad. Este chorro choca contra una

Memoria 39

cazoletas que están fijas en la periferia de un disco. Tras haber chocado con las cazoletas

y, por lo tanto, haber transmitido su energía a estas, el agua caerá al canal de descarga

con una energía remanente muy inferior a la de entrada.

Constructivamente, una de las diferencias de estas turbinas respecto a las de

reacción es que presentan carcasas ligeras, en la medida que la función de estas es

únicamente impedir salpicaduras y evitar los riesgos que supondrían tener a la

maquinaria girando sin ninguna protección. Las turbinas Pelton pertenecen a este tipo.

Turbinas de reacción son aquellas en las que la presión del agua actúa

directamente sobre los alabes. Esta presión irá disminuyendo con el avance del agua, por

lo tanto, en este caso no se transforma la energía del agua en cinética. Otra diferencia

fundamental es que en este tipo de turbinas la carcasa está sometida a la presión del

agua, por lo que deberá ser más robusta que en una turbina de acción para poder soportar

este esfuerzo. Tanto las turbinas Francis como las Kaplan pertenecen a este tipo.

1.3.4.3.2 Turbinas Pelton

Las turbinas Pelton son turbinas hidráulicas de acción, una serie de toberas

transforman la energía del agua en cinética. El número de toberas depende de cada

turbina, por ejemplo, una turbina vertical puede tener hasta seis toberas, con uno dos

rodetes.

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

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

Memoria 40

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

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

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

sobreesfuerzos que esto significa.

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

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

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

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

inyector, debiéndose ignorar la altura de salida.

Las turbinas tipo Pelton se emplean en saltos relativamente altos, de 40 a 1200

metros, lo que implica que su número específico de revoluciones es inferior tanto a las

turbinas tipo Francis como a la Kaplan.

Fig. 5 Turbina Pelton.

Memoria 41

1.3.4.3.3 Turbinas Francis

Estas turbinas son de reacción de flujo radial y admisión total, se emplean

habitualmente ante saltos intermedios. Poseen un distribuidor de alabes regulables y un

rodete de alabes fijos. En el caso de que se esté ante una turbina Francis rápida, la

admisión seguirá siendo radial, pero la salida podrá ser axial. Estas turbinas están

fuertemente encastradas en el hormigón para evitar vibraciones, sobre todo a bajo

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

pasar al rodete, al que cederá su energía. En ningún momento entrará en contacto con la

atmósfera.

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

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

podrá construir de hormigón armado, acero soldado o hierro fundido. Lo deseable es que

el volumen de agua que llega a cada alabe del distribuidor sea el mismo, por lo que la

sección del caracol es proporcional al arco que aún quede por abastecer.

De los alabes de una turbina Francis se puede destacar que si son pequeñas se

fabrican de fundición, de bronce o de aluminio formando un solo cuerpo con el cubo.

Si por el contrario, son grandes, se soldarán al cubo y a la llanta, que por lo

general se fabricará de acero fundido. En las turbinas de reacción el agua a la salida del

rodete puede tener velocidades elevadas (especialmente en rodetes de alta velocidad),

debido a esto se instala a la salida del rodete un difusor cuya función es disminuir la

velocidad de salida, para que al canal de descarga llegue el agua en condiciones más

Memoria 42

adecuadas. El difusor adoptará un perfil cónico para poder desempeñar esta función. En

turbinas de eje horizontal, como la de este proyecto, es importante que el cuerpo de la

turbina está perfectamente anclado en hormigón para evitar que las vibraciones dañen a

la maquinaria o limiten su campo de funcionamiento.

Fig. 6 Turbina Francis

Memoria 43

1.3.4.3.4 Turbinas Kaplan y Semi-Kaplan

Estas turbinas también son de reacción, pero de flujo axial. Los alabes de las

turbinas Kaplan son siempre regulables, mientras que los distribuidores pueden ser fijos

o regulables. Los alabes son relativamente pocos y con una sección de paso entre ellos

relativamente grande.

La diferencia entre una turbina Kaplan y una Semi-Kaplan es que tanto los alabes

como los distribuidores sean regulables (el caso de una turbina Kaplan) o que sólo sean

regulables los alabes, pero no el distribuidor (caso de una Semi- Kaplan).

Para permitir la regulación, los alabes del rodete giran alrededor de su eje,

accionados por una manivelas, que a su vez son solidarias con unas bielas articuladas a

una cruceta, que se puede desplazar hacia arriba o hacia abajo por el interior del eje

hueco de la turbina. Este desplazamiento lo realiza un servomotor hidráulico con la

turbina en movimiento.

Memoria 44

Fig. 7 Turbina kaplan.

1.3.4.3.5 Elección del tipo de turbina

El tipo de turbina, su geometría y dimensiones vienen condicionados por una

serie de aspectos que se describen a continuación. En primer lugar está el salto neto

entre el que se va a turbinar y la gama de caudales que se pretende aprovechar. Un

aspecto a tener en cuenta es el riesgo de cavitación, esta se produce si la presión del

fluido empleado (agua en este caso) desciende por debajo de la de saturación a la

temperatura a la que se encuentre el agua, esto genera burbujas que posteriormente

colapsarán.

Estos colapsos generan sobrepresiones que si se mantienen en el tiempo pueden

provocar corrosión y daños en la maquinaria, debido a esto la cavitación es un fenómeno

que se debe evitar, se produce principalmente a la salida del rodete y en el tubo de

aspiración.

Memoria 45

El número específico de revoluciones, que se define más adelante en este

proyecto, depende del caudal, la velocidad de giro y del salto entre el que se turbina. Es

un parámetro fundamental para el cálculo de la turbina y la elección del tipo de esta.

Por último, algo que no se debe olvidar nunca es el costo de la maquinaria, pues

la estabilidad económica es imprescindible para que el proyecto se lleve a cabo.

Según la magnitud del salto en el que se va a turbinar, podemos decir que las

turbinas Kaplan se emplean ante saltos reducidos (de 2 a 20 metros), las turbinas Francis

ante saltos medios (de 10 a 350 metros) y las turbinas Pelton ante saltos elevados (de 50

a 1300 metros).

Se comprueba por tanto que en el embalse de Pedrezuela el tipo de turbina

recomendable será una Francis si tenemos en cuenta sólo el salto disponible. Esto viene

dado porque la magnitud del salto disponible no es lo suficientemente reducido como

para el empleo de una turbina Kaplan, ni lo suficientemente elevado como para el

empleo de una turbina Pelton.

En cuanto al caudal, las turbinas Pelton son las más adecuadas ante caudales

reducidos, las de tipo Francis son propias de caudales intermedios y las de tipo Kaplan

se instalan ante caudales elevados. La figura siguiente muestra los intervalos adecuados

de funcionamiento de los distintos tipos de turbinas

Memoria 46

Fig. 8 Intervalo de funcionamiento de cada tipo de turbina.

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

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

1.3.4.3.6 Materiales a utilizar

Los materiales que se deben emplear para la construcción de un proyecto de una

central hidroeléctrica deben cumplir con una serie de requisitos adicionales a los

exigibles para aplicaciones genéricas.

Memoria 47

El primero de estos requisitos es una resistencia elevada a los daños que puedan

generar por el fenómeno de la cavitación. Estos daños aumentan con la velocidad del

fluido, ya que esto aumenta el riesgo de cavitación.

También deben ser materiales fósiles de soldar, esto es especialmente importante

en la cámara en espiral, al ir soldadas entre sí las chapas de acero que la forman.

1.3.4.3.7 Rendimiento de la turbina

Los rendimientos de una turbina hidráulica varían ante cambios tanto del salto

como del caudal turbinado. Es importante cuantificar el rendimiento cuando las

condiciones de salto y de caudal no sean las nominales. El alejamiento de las

condiciones de trabajo de las condiciones nominales provoca caídas de rendimiento

importantes.

El rendimiento se define como la relación entre la potencia mecánica transmitida

al eje de la turbina y la potencia hidráulica correspondiente al caudal y salto nominales.

Hay que hacer notar que en las turbinas de acción, la altura de salto se mide hasta

el punto de impacto del chorro que, para evitar que el rodete quede sumergido en épocas

de riadas, estará siempre por encima del nivel de la superficie del agua en el canal de

descarga, con lo que se pierde una cierta altura con respecto a las turbinas de reacción.

Dadas las pérdidas que tienen lugar en el conjunto de la turbina de reacción, el

rodete solo utiliza una altura inferior al salto bruto. Estas pérdidas son esencialmente

Memoria 48

pérdidas de fricción y tienen lugar en la cámara espiral, en los alabes directrices, en el

rodete, y en el tubo de aspiración. Este último tiene como misión recuperar la mayor

cantidad de la energía cinética del agua a la salida del rodete, y su función es

especialmente importante en los rodetes de alta velocidad específica, en los que las

pérdidas por este concepto podrían llegar a alcanzar el 50% del salto (mientras que en

las Francis lentas apenas llegan al 4%).

La figura muestra las curvas de rendimiento en función del caudal para distintos

tipos de turbina.

Para calcular el rendimiento global hay que multiplicar el rendimiento de la

turbina por los rendimientos de los restantes elementos de la central, como puede ser el

caso del generador.

La turbina se diseño para trabajar con el caudal nominal, para el cual el

rendimiento será habitualmente el mínimo. Cuando el caudal se aleja de ese valor,

desciende el rendimiento, hasta que el caudal es inferior al mínimo técnico y la turbina

no puede seguir funcionando.

Las turbinas Kaplan de doble regulación tienen un rendimiento aceptable a partir

del 20% del caudal nominal. Las Semi-Kaplan solo trabajan eficazmente a partir del

40% del nominal y las Francis con cámara espiral sólo a partir del 50%.

Memoria 49

Por debajo del 40% una turbina Francis, dependiendo de su diseño y de las

condiciones en que ha sido instalada, puede experimentar vibraciones que hacen

inestable su funcionamiento y obligan a su parada.

El rendimiento nominal de las turbinas hidráulicas ha alcanzado valores muy

elevados, pudiendo llegar fácilmente al 92% en las turbinas de pequeña potencia, que

son las utilizables en el presente proyecto. El rendimiento de la turbina en función del

caudal y la altura se pueden presentar en forma de gráficos como el que sigue:

Memoria 50

Fig. 9 Curvas de rendimiento.

Memoria 51

1.3.4.3.8 Curvas características

Los fabricantes de turbinas determinan en laboratorio, sobre modelos reducidos y

con los mismos criterios empleados para determinar la velocidad específica, curvas que

correlacionan las principales características de las turbinas hidráulicas.

Los principales tipos de estas curvas son:

Curvas potencia-velocidad. Se trazan en función del grado de admisión tomando

un salto constante. Las curvas tienen forma parabólica y cortan al eje de las abscisas en

dos puntos. Un ejemplo de esta curva característica sería:

Fig. 10 Curva potencia velocidad.

Curvas caudal-velocidad. Son prácticamente rectas, reflejan el caudal admitido

por la turbina en función de su velocidad, para un salto constante y un grado de admisión

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

Memoria 52

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

turbinas Francis rígidas son ascendentes. Esto se puede ver en las figuras siguientes:

Fig. 11 Curvas caudal - velocidad

Curvas de nivel. Aparecen uniendo los puntos de igual rendimiento en un gráfico

caudal-velocidad. En estos gráficos también se puede incluir el grado de admisión. Si

apareciese un tercer eje con potencia, tendríamos unas curvas tridimensionales

denominadas colinas de rendimiento.

Memoria 53

Fig. 12 Colinas de rendimiento.

1.3.4.3.9 Teoría de modelos

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

modelos a escala reducida. La teoría de similitud hidráulica permite conocer la relación

entre las distintas magnitudes físicas de ambas máquinas respecto al comportamiento

dinámico del agua.

La experimentación con modelos a escala reducida permite conocer el

comportamiento de máquinas mayores con costes inferiores, por lo que es una la

herramienta fundamental actualmente. Esta teoría permite saber como funcionará una

máquina a partir de otra geométricamente semejante, cuando opera en circunstancias

diferentes. Esto es una herramienta fundamental a la hora de poder seleccionar la turbina

Memoria 54

de una central hidroeléctrica, ya que permite seleccionar con precisión una turbina que

se adapta a las especificaciones del proyecto.

Para conocer el comportamiento de una máquina a partir de otra, estas debería

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

revoluciones específicas, cuya expresión es la siguiente

12

34

n QNs

h

⋅=

Imponiendo la igualdad de las revoluciones específicas, y teniendo en cuenta que

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

puede conocer la velocidad de giro de la máquina a instalar. Esta velocidad tendrá que

coincidir con alguna de las posibles velocidades de giro del alternador, que a su vez

depende del número de pares de polos de este.

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

que:

11 2

2 1 2

hn d

n d h= ⋅

Teniendo en cuenta que en la expresión anterior son conocidos todos los

parámetros salvo d2, se podrá calcular por lo tanto el diámetro característico de la

máquina que se va a instalar. El cociente de d2 y d1 proporcionará el factor de escala por

Memoria 55

el que se multiplicarán a la totalidad de dimensiones de la máquina original para poder

obtener la geometría de la nueva turbina.

1.3.4.3.10 Mantenimiento de las turbinas hidráulicas

1.3.4.3.10.1 Mantenimiento de turbinas Kaplan

Es importante comprobar periódicamente el mantenimiento de la estanqueidad de

las palas del rodete, que tienen una misión doble, evitar la salida hacia fuera del aceite e

impedir la entrada de agua al núcleo. El nivel mínimo tolerable de pérdidas de aceite

estará comprendido entre los 10 y los 100 litros al año según sea el tamaño de la turbina

Kaplan considerada. La superación de estos valores implica problemas de estanqueidad,

con la consiguiente contaminación del río. Por otra parte, detectar aumentos en el nivel

de aceite significará que ha entrado agua. Otra comprobación básica será revisar la

cavitación y la corrosión en el rodete de la turbina y la envolvente del mismo. La

disminución de la potencia obtenida en turbinas de eje horizontal se puede deber a

desgastes en los cojinetes, lo que produce rozamientos entre el rodete y la cámara.

Este desgaste en los cojinetes aparte de poder provocar daños importantes en las

piezas que se está rozando cuando no deberían, lleva aparejado pérdidas de potencia

considerables en la turbina. Las paradas prolongadas en turbinas Kaplan hacen que sea

aconsejable evacuar el aire que se haya acumulado en la parte superior de la caperuza

por la que se introduce el aceite, en caso de no hacerse esto, se pueden producir

Memoria 56

perturbaciones en la regulación de velocidad, apreciables por oscilaciones en el varillaje

de regulación.

Las turbinas que se regulan sólo mediante alabes móviles y que presentan

variaciones fuertes en su carga requieren revisiones más frecuentes que aquellas que

pueden regularse también mediante un distribuidor regulable. Esto se debe a que los

continuos movimientos de regulación producen desgastes más rígidos en los distintos

elementos, lo que facilita la entrada de agua al núcleo, que a su vez provocará deterioros

en el sistema de regulación. Otros aspectos que se deben controlar periódicamente son el

nivel de fugas y el funcionamiento de las diversas válvulas.

1.3.4.3.10.2 Mantenimiento de turbinas Francis

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

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

altura del salto y la calidad del agua turbinada.

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

o cinco años si el agua es de buena calidad y cada dos años si el agua turbinaza arrastra

mucha arena.

Para saltos de más de veinte metros de altura las revisiones anuales, si bien la

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

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

estos aspectos:

Memoria 57

Juego existente entre rodete y distribuidor. Estado de los laberintos circulares, de

los alabes móviles, del tubo de aspiración y de la envolvente de la turbina.

Estado de los anillos de protección del distribuidor y de la superficie de los

alabes distribuidores. En caso de daños en los anillos de protección se pueden tomar

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

forma que ante daños en ellos se cambiaran por otros. Otra opción es recargar el rodete

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

desgastes de más de 0.5 mm en los juegos de los alabes distribuidores, se procederá al

cambio de casquillos. Si los casquillos de las bielas de distribución presentan un juego

mayor de 0.5 mm también deberá sustituirse.

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

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

intercambiables o un revestimiento de acero inoxidable.

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

de la turbina y el mecanismo de regulación es cuando se produce un aumento de la

velocidad de la turbina estando el distribuidor completamente cerrado.

1.3.4.3.10.3 Mantenimiento de turbinas Pelton

Estas turbinas ofrecen una elevada seguridad desde un punto de vista mecánico.

A pesar de esto, tras períodos de tiempo reducidos se pueden observar desgastes en la

aguja, la boca de la tobera, en los cazos del rodete y en el deflector. Estos desgastes se

Memoria 58

deben a la acción abrasiva de la arena. Es muy importante que los elementos antes

referidos conserven sus características originales, por lo que se debe revisar su estado

cada año para repararlos en caso de que fuera necesario. Un ligero desgaste del inyector

y de aguja es suficiente para que el chorro se disperse, provocándose causas de

rendimiento y de potencia en este tipo de turbina.

Además, esto también puede producir deterioros en el rodete por los choques con

las gotas sueltas. Tanto los cazos como los deflectores se pueden arreglar mediante

soldadura y esmerilado.

Otra posible fuente de daños tiene su origen en el agua que se escapa de los

cazos, perdiendo su energía en el armazón, para evitar este peligro se puede instalar

como blindaje una chapa de acero moldeado reparable mediante soldadura en caso de

que fuera necesario.

Muchas veces las irregularidades de funcionamiento en las turbinas Pelton se

deben a la introducción de cuerpos extraños, para ello es recomendable la presencia de

bocas de inspección en los tubos de conducción que permitan retirarlos.

Las turbinas Pelton cuyas agujas del inyector se cierran mediante un muelle van

provistos de un diafragma de aceite que permite regular la lentitud del cierre. La

correspondencia entre las posiciones relativas de la aguja y de los deflectores se controla

mediante la regulación de la turbina.

Memoria 59

Al terminar el montaje de la turbina es importante asegurarse de que el deflector

se encuentra en todas las posiciones posibles del punzón casi tangente al chorro pero sin

tocarlo nunca. Esto se comprueba midiendo las potencias para distintas posiciones del

deflector. Antes de poner en marcha la turbina será necesario purgar de aire el cilindro

del servomotor, este aire podría provocar un cierre brusco con el consiguiente golpe de

ariete, que podría dañar a la tubería forzada.

Por último, los distintos órganos de movimiento y articulaciones han de

lubricarse adecuadamente.

1.3.4.4 Cámara en espiral

La cámara en espiral está formada por chapas de acero soldadas entre sí de forma

que el conjunto presenta una directriz en forma de espiral logarítmica. Su misión es

dirigir el agua con la ayuda del predistribuidor (elemento fijo soldado ala cámara) y del

distribuidor (que es un elemento móvil), esto transformará parte de la energía basada en

la presión en energía cinética. Se busca que en cualquier punto la velocidad media sea la

misma, ya que los cambios bruscos de velocidad provocarían pérdidas de las que no se

obtendrían ningún beneficio.

Por otra parte, el agua debe ingresar en la cámara en espiral a una velocidad

adecuada, ya que si esta fuera excesivamente elevada, las pérdidas aumentarían

considerablemente, la admisión de agua debe diseñarse de tal forma que la cámara en

espiral tenga un rendimiento mínimo con unas dimensiones mínimas.

Memoria 60

Este diseño no forma parte de este proyecto, sino que se empleará el diseño del

modelo escalado por el factor geométrico. Lo que si forma parte de este proyecto es la

determinación de los espesores de chapa necesarios en la cámara en espiral en sus

diversos tramos, este espesor se puede tomar como constante o variable según sea el

tramo de la cámara.

Los espesores variables se deben a que la tensión a la que está sometido el

material de la cámara en espiral decrece según se avanza con el sentido del agua

entrante, esto se justifica porque el radio de los tramos va disminuyendo y la tensión a la

que está sometida el material aumenta con la presión, el radio interior y los decrementos

de espesor. El área de los tramos decrece según el sentido antes mencionado porque se

busca que el caudal que entra al rodete sea el mismo desde todos los ángulos de cara a

conseguir un funcionamiento equilibrado.

Tomar espesores variables es particularmente ventajoso ante máquinas de

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

la complicación adicional que esto supone.

La cámara está apoyada en una serie de apoyos de sección cuadrada cuya sección

debe poder resistir al conjunto de esfuerzos mecánicos de obra civil, cuyo cálculo se

muestra en la sección de cálculos. Estos esfuerzos han de poder ser soportados por el

hormigón, y son los siguientes:

Peso del agua contenida en la cámara en espiral.

Memoria 61

Peso de la cámara en espiral.

Empuje lateral debido a la presión del agua.

Par al que trabaja la turbina.

1.3.4.4.1 Predistribuidor

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

contribuir a dirigir al fluido hacia el rodete. Sus tapas son anillos paralelos unidos por

alabes fijos de perfil hidrodinámica a fin de reducir las pérdidas al mínimo.

Estas tapas van por un extremo soldado a la cámara y atornilladas por el extremo

opuesto. Este conjunto contribuye a darle mayor rigidez a la cámara. Las tapas del

predistribuidor se calculan a flexión y se construyen del mismo material que los alabes

fijos antes mencionados, al igual que los tomillos de sujeción.

1.3.4.5 Distribuidor Fink

Este dispositivo es un distribuidor de alabes giratorios que se emplea para regular

el caudal y la forma de entrada de este. Consta de un anillo giratorio movido por un

servomotor hidráulico, que al moverlo permite hacer girar a los alabes de la misma

forma para todos ellos.

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

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

Memoria 62

se acciona para poder transmitir el giro a los alabes. En la siguiente figura se puede ver

la forma del distribuidor Fink:

Fig. 13 Distribuidor Fink

En la posición de cierre los alabes se apoyan entre si, de tal forma que impiden

prácticamente el paso del agua hacia el rodete. Los perfiles de los alabes son superficies

desarrollables cilíndricas de generatrices paralelas al eje de rotación de la turbina, se

busca que no haya transformación de energía hidráulica en mecánica cuando el agua

pasa por el distribuidor, pues esto generaría unas pérdidas y esfuerzos sin que se

obtuviera nada bueno a cambio. Por lo tanto se busca minimizar las pérdidas también

por conceptos como rozamientos o torbellinos. El perfil de los alabes tiene su línea

media en forma de espiral logarítmica.

El distribuidor ha de tener la capacidad de impedir la admisión a turbina si se

desea parar la central, evitando embalamientos. Sus elementos se fabrican de acero. El

bulón que une la biela con el alabe trabaja a cortadura y ha de calcularse de tal forma

Memoria 63

que se rompa en caso de que un objeto extraño (como por ejemplo, un palo) impidiese el

cierre de los alabes.

Si esto no fuera así se producirían daños graves en esta maquinaria, como pandeo

de sus piezas. Para conseguir esto se realizan entallas en estos bulones alternativamente,

pues si rompe uno de cada dos es suficiente para garantizar la minimización de daños en

el distribuidor, pues un bulón presenta una reparación mucho más económica que el

resto de piezas.

1.3.4.6 Cierres laberínticos

No se aprovecha la totalidad de caudal que le es suministrado a la turbina, parte

se pierde, por lo que no cede su energía al rodete para poder generar electricidad a partir

de ella. Existen dos tipos de pérdidas de caudal:

Pérdidas de cortocircuito: se deben al caudal que circula por el intersticio entre la

carcasa y el rotor en el mismo sentido que el caudal principal. Su salida se produce junto

a este mismo.

Pérdidas al exterior: es el caudal que se pierde hacia al exterior, por lo que su

salida no será junto al caudal principal.

Estas pérdidas hacen que se diseñan unos cierres laberínticos o hidráulicos que

buscan dificultar el flujo del caudal de fuga al exterior aumentando la resistencia que

este caudal debe superar. Se basa en principios:

Memoria 64

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

Intrincar el recorrido, con resistencia de forma.

Los cierres laberínticos se construyen en forma de anillo (anillo de desgaste), se

montan por pares, uno de ellos se une al rodete y otro a la carcasa. Se roscarán en

sentido contrario al de giro para mantener en cierre con el tiempo.

1.3.4.7 Tubo de aspiración

También se le conoce como difusor, su misión es crear a la salida de la turbina

una depresión que permite recuperar parte de la energía cinética del agua y ampliar la

altura geométrica del salto en una distancia igual a la existente entre el rodete y el nivel

del canal de salida aguas abajo.

También existen tubos de aspiración no difusores, que recuperan altura pero no

parte de la energía cinética residual del agua turbinada. Estaría formado por un tubo

cilíndrico sumergido en el canal aguas abajo.

Para reducir la velocidad media a la salida del tubo de aspiración y disminuir así

las pérdidas, se aumenta el área de su sección de salida. Esto hace que se obtenga un

perfil cónico. Sin embargo, si se quiere evitar que el flujo de agua se despegue de las

paredes, el ángulo de conicidad no puede superar los 7". Un difusor bien diseñado

permitirá instalar la turbina por encima del nivel del canal de descarga sin perder

Memoria 65

prácticamente altura de salto. La forma del tubo de aspiración dependerá de las

revoluciones específicas de la turbina y del tipo de instalación.

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

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

recto utilizado en configuraciones verticales. Su eficiencia empeora al superar los 7" de

conicidad por el desprendimiento del flujo de agua. Sin embargo, tener un ángulo de

conicidad reducido lleva a tener tubos muy largos, y por lo tanto, costosos. Por esto con

frecuencia se utilizan difusores con conicidades próximas a los 15 grados.

Otro aspecto a tener en cuenta es que a la salida de la turbina, el agua tiene un

cierto movimiento rotacional, que si es excesivo da lugar a variaciones de presión e

inestabilidad pero que, dentro de ciertos limites, mejora el rendimiento del difusor. Por

todo lo dicho, el comportamiento del difusor es de tal importancia que se recomienda sea

el constructor el que lo suministre, o al menos lo diseño. Ante saltos muy reducidos (dos

o menos metros) el rodete es deseable que esté al menos un metro por encima del nivel

del agua del canal.

Se podría instalar un tubo de aspiración sin ningún vacío estético, o sin

depresión, lo que llevaría a que el rodete estuviera sumergido por debajo del nivel del

canal de escape.

Memoria 66

Los rendimientos hidráulicos se ven fuertemente incrementados con la

instalación de tubos de aspiración, pudiendo pasar de valores en tomo al 50% hasta

valores que superan el 90% según sean las características de la turbina empleada.

1.3.4.7.1 Ganancia de salto en el difusor

De cara a demostrar el papel del tubo de aspiración consideremos la ecuación de

Bernouilli entre dos puntos, siendo 1 a la salida de la turbina y 2 la superficie del canal

de escape.

2 21 1 2 2

1 22 2perdidas

p c p cz H z

g g g gρ ρ+ + − = + +

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

Dentro de Hperdidas se incluyen las que se producen en el tubo de aspiración,

incluyendo la velocidad de salida a la salida del mismo, que tomará el valor:

2

_ 2g

perdidas salida

cH

g=

⋅

La diferencia entre zl y z, se denomina altura de aspiración y es igual a Hs,

quedando Hs= zl – z2.

Por otra parte, se tomarán presiones barométricas, y se despreciará la velocidad

del fluido en el canal de escape:

2 0p

gρ=

⋅

22 0

2

c

g=

⋅

Memoria 67

De lo anterior se deduce que la expresión inicial se reduce a:

21 1

2s perdidas

p cH H

g gρ

= − + + ⋅ ⋅

Mediante la expresión anterior se puede apreciar la función del tubo de

aspiración, que cumplirá con una misión doble, por un lado recupera la altura de

suspensión de la turbina, al crear una depresión a la salida del rodete. Esta depresión

significa que el salto turbinado se ve incrementado, lo que permite aprovechar mejor el

caudal de agua. Por otra parte, el tubo de aspiración recupera la energía cinética a la

salida del rodete.

1.3.4.8 Eje

Es el encargado de transmitir la potencia mecánica desde el rodete hasta el eje

del alternador. Estará fabricado de acero templado y revenido. Se acoplará al eje del

alternador mediante una brida cuya unión se realizará mediante pernos. La brida

transmitirá la potencia gracias al rozamiento existente entre los dos elementos que se

unen. Esto implica que los pernos deben trabajar a tracción, nunca a cortadura. Esto se

debe a que su función es mantener una fuerza de rozamiento suficiente para que no

existan deslizamientos.

Los pernos se instalan con la ayuda de un gato hidráulico, que se encarga de

deformar el perno tras haber atravesado la brida. Posteriormente se enroscará la tuerca,

confiriéndole la tracción necesaria.

Memoria 68

1.3.4.8.1 Cierres

Se pueden producir fugas de agua a través del eje, para ello se deben emplear

cierres. El cierre puede tener forma cilíndrica de manera que rodea a la brida del eje

hasta una cierta altura, creando una cámara a la que van a parar los escapes de los

laberintos.

Un hermetismo adecuado se consigue mediante una junta que esté en continuo

contacto con el eje, esto hará que sufra un desgaste elevado, y que sea una pieza que

haya que sustituir con relativa frecuencia.

Para contemplar el caso de que esta pieza se rompiese, y teniendo en cuenta la

gravedad de que llegase agua al generador, se instala también un elemento de cierre.

Este elemento estará bien engrasado, para minimizar el rozamiento y tratar de evitar

fugas por el eje.

Con el paso de tiempo, la zona dedicada al almacenamiento de fugas se llena, por

lo que será necesario vaciarla periódicamente. Esto se puede hacer mediante el vaciado

de los cierres laberínticos.

1.3.5 Generadores

El generador es el aparato cuya función es transformar la energía mecánica en

energía eléctrica. Inicialmente los generadores empleados eran de corriente continua,

actualmente esto es algo totalmente excepcional, empleándose en la actualidad

Memoria 69

generadores trifásicos de corriente alterna, estos a su vez podrán ser síncronos o

asíncronos.

Los generadores pueden ser de eje horizontal o de eje vertical,

independientemente de cual sea el tipo o configuración de la turbina empleada, si bien

generalmente los generadores adoptan la misma configuración que la turbina de la

central, pues esta es la opción más económica y sencilla. Una disposición diferente se

justificaría sobre todo por problemas de espacio importantes.

Con turbinas Francis de eje horizontal es bastante frecuente utilizar un generador

horizontal con dos cojinetes y montar en voladizo el rotor de la turbina para evitar que el

eje atraviese el tubo de aspiración, lo que aumentaría las pérdidas de carga y

complicarán la fabricación del mismo. Esta la opción empleada en la turbina de este

proyecto. En las turbinas Pelton de eje horizontal suele emplearse la misma

configuración, disponiendo también en voladizo el rodete.

Los generadores eléctricos si son pequeños se refrigeran con aire en circuito

abierto, y cuando son mayores se refrigeran por agua en circuito cerrado, empleando

posteriormente intercambiadores agua-aire que permitirán enfriar el agua de

refrigeración.

Memoria 70

1.3.5.1 Generadores síncronos

1.3.5.1.1 Excitación de generadores síncronos

Para excitar a un generador síncrono se debe hacer circular una corriente

continua por el circuito de los polos inductores del rotor, esto representa un porcentaje

muy reducido (habitualmente inferior al 1%) de la potencia del generador. Las

excitatrices pueden ser estáticas o rotativas, la tendencia es a utilizar excitatrices

estáticas si bien aún se emplean del otro tipo. Por lo tanto, tendremos:

Excitatrices de corriente alterna sin escobillas. Se basan en un pequeño

generador de alterna, cuyo inducido se monta en el rotor (lo habitual es lo contrario). La

corriente de salida de este generador se rectifica para alimentar al rotor principal. Esta

excitación carece de escobillas.

Excitatrices estáticas. Se basan en que la corriente de excitación se extrae del

propio generador, mediante un transformador. Esta corriente será rectificada y se

empleará en el rotor del generador como corriente de excitación. Para esto, se utilizarán

escobillas y anillos rozantes. Para el arranque, se recurrirá al magnetismo remanente y a

baterías hasta que el generador genere una cantidad mínima suficiente.

Excitatrices rotativas de corriente continua. Consisten en que los inducidos de la

excitatriz principal y de la auxiliar van montados en el eje del generador principal.

Utilizando excitatrices en cascada se amplifica la potencia que estas pueden dar.

Memoria 71

1.3.5.1.2 Conexión de generadores síncronos

Estos generadores están equipados con un sistema de excitación asociado a un

regulador de tensión que permite que al conectarse a la red eléctrica, genere energía

eléctrica a la misma frecuencia que la que se da en la red, de ahí viene su nombre.

Este tipo de generadores puede funcionar en isla, esto es, alimentando a

consumos aislados de otro sistema eléctrico.

Si la potencia de la central supera 5000 kVA, lo habitual es decantarse por este

tipo de generadores. El modo de arranque de un generador síncrono consiste en lo

siguiente: en primer lugar se actuará (con la máquina en vacío) sobre la admisión de la

turbina, haciendo que esta gire en el sentido adecuado y que su velocidad se aproxime a

la velocidad de sincronismo del generador, que será aquella a la que estará girando una

vez que el proceso de arranque hay finalizado y ya se encuentre generando energía

eléctrica. Cuando la velocidad de la turbina se acerque a la de sincronismo, se arrancará

la excitación del generador, haciendo que en sus bornas aparezca el mismo valor de

tensión en módulo que el de la red. Una vez hecho esto habrá que ajustar con precisión

el desfase entre generador y red, hasta conseguir sincronizar las tensiones de ambos,

cuando esto se produzca, se conectará el generador a la red y esta garantizará su

velocidad de giro, al ser la potencia de la red muy superior a la de nuestro generador.

Si la conexión del generador no se produce de forma adecuada se producirán

corrientes elevadas que pueden dañar al mismo. La velocidad de sincronismo de estos

Memoria 72

generadores depende de la frecuencia de la red a la que se conectan y al número de pares

de polos que tengan. Esta velocidad viene dada por la siguiente expresión:

min 2

cf

d=

⋅

Donde n, es la velocidad de sincronismo, f es la frecuencia de red en Hz y p es el

número de pares de polos del generador.

1.3.5.2 Generadores asíncronos

Estos generadores son motores de inducción con rotor de jaula de ardilla o

bobinado que giran a una velocidad dependiente de la que se da en la red a la que están

conectados. Estos generadores no tienen la posibilidad de regulación de tensión.

Los generadores asíncronos toman de la red a la que están conectados su

corriente de excitación y la energía reactiva necesaria para conseguir su magnetización,

debido a esto no pueden trabajar en isla.

Su consumo de reactiva es considerable, por lo que se puede plantear la

conveniencia de la instalación de bancos de condensadores para mitigar este efecto y

corregir el factor de potencia.

Estos generadores se emplean para potencias inferiores a 500 kVA, para

potencias entre 500 y 5000 kVA la elección de instalar un generador síncrono o

Memoria 73

asíncrono será del proyectista que tendrá que tener en cuenta aspectos como la capacidad

de la red de distribución a la que se conectará el generador.

La red a la que se conecta un generador asíncrono marca la frecuencia de

generación, la potencia a la que genera dependerá del deslizamiento que haya entre el

generador y la red, este deslizamiento aumenta con la potencia que suministre la turbina

hidráulica. El funcionamiento del generador es estable, por lo que no requiere de un

regulador de velocidad en la turbina.

Entre las ventajas de este tipo de generadores se encuentran que no necesita de

excitatriz, lo que conlleva una disminución del equipo necesario y una facilidad en las

maniobras de arranque. La forma habitual de arranque consiste en ir aumentando la

admisión en la turbina hasta que esta se encuentra cerca de su velocidad de sincronismo,

momento en el que se conecta el generador a la red, que alcanzará la velocidad de

equilibrio a continuación.

1.3.6 Regulación y control


Las turbinas se diseñan para una altura de salto y un caudal predeterminados, las

variaciones de estos parámetros debe compensarse abriendo o cerrando los dispositivos

de control del caudal, tales como alabes directrices, válvulas o compuertas, a fin de

Memoria 74

mantener constante la potencia de salida a la red, el nivel del agua en la toma o el caudal

que es turbinado.

En aprovechamientos que suministran energía a una red aislada (funcionamiento

en isla), el parámetro a controlar es la velocidad del rodete, relacionada directamente con

la frecuencia de la energía generada. En principio existen dos enfoques para regular la

velocidad de estos grupos:

Variar el caudal de entrada a la turbina o disipar el exceso de potencia eléctrica

en bancos de resistencias. Al aumentar la demanda de energía, aumenta la carga del

generador y se frena la turbina. En el enfoque más convencional, la regulación de la

velocidad se logra aumentando el caudal que entra a la turbina, de cara a conseguir un

nuevo equilibrio para la nueva potencia que se requiere.

Para ello un sensor, mecánico o eléctrico, detecta la variación de velocidad

debida a la variación de la carga y manda a un servomotor que modifique la apertura de

los alabes del distribuidor (y eventualmente del rodete si esto es posible) de forma que se

admita más agua, y por tanto se genere una potencia mayor.

Del mismo modo, al disminuir la carga la turbina se acelera, por lo que el sensor

enviará una señal contraria a la anterior, mandando cerrar los alabes del distribuidor.

Para un generador asíncrono conectado a una gran red de distribución, la corriente

reactiva para establecer el campo magnético que requiere el generador se tomará de la

Memoria 75

misma. La red de distribución se encarga de regular su frecuencia por lo que no es

necesario instalar un regulador de velocidad.

El generador tenderá a su velocidad de sincronismo. Cuanto mayor sea su carga,

más aumentará su deslizamiento, en caso de que la carga fuese nula, la velocidad de giro

del generador asíncrono coincidirá prácticamente con la de sincronismo.

Las diferencias entre ambas se deberán a las pérdidas del generador, que serán

generalmente reducidas.

Por lo tanto, estos generadores no requieren regulador de velocidad, no obstante,

en ocasiones, como cuando se abre por cualquier razón el interruptor de conexión a la

red, este tiende a embalarse debido a que el agua sigue entrando a la turbina y no hay

ningún par significativo que contrarreste la aceleración que esta produce. Esto pone en

peligro la integridad del generador y del resto de equipamiento. En casos como este es

necesario interrumpir el suministro de agua a la turbina, en un tiempo suficientemente

corto para evitar que se produzca el embalamiento, pero no tan corto que dé lugar a un

golpe de ariete que dañe a la tubería forzada.

En el segundo enfoque la turbina funciona con caudal constante y genera una

potencia eléctrica constante. Si el sistema demanda menos energía, la turbina tiende a

embalarse debido a que habrá un desequilibrio entre el par que acelera y el que frena a la

maquinaria. Si esto ocurre, un sensor eléctrico detecta el aumento de frecuencia y un

Memoria 76

dispositivo, conocido como controlador de carga, procede a disipar el exceso de energía

en un banco de resistencias, manteniendo constante la demanda.

Los reguladores que trabajan con arreglo al primer enfoque (variar el caudal

turbinado) se construyen para toda la gama de potencias. Inicialmente fueron concebidos

para grandes turbinas y luego rediseñados para las turbinas pequeñas.

Los que trabajan con el segundo enfoque raramente sobrepasan el techo de los

100 kW de potencia.

1.3.6.2 Reguladores de velocidad

Un regulador de velocidad consta en esencia de un sensor que detecta cualquier

desviación de la velocidad con respecto al punto de consigna y un dispositivo que

amplifica la señal producida por el sensor. Esto provoca que un servomotor accione los

mecanismos que regulan el paso del agua a la turbina, manteniendo constante la

velocidad y por lo tanto, la frecuencia de la energía generada. En una turbina Francis, en

la que se puede cortar el paso del agua cerrando los alabes del distribuidor, los

mecanismos del servomotor tienen que ser muy robustos, para poder vencer la reacción

del agua además de los rozamientos mecánicos en los ejes.

En una turbina Pelton el problema es más sencillo porque por un lado el sistema

de aguja permite cerrar el inyector con un esfuerzo reducido, y por otra parte si se

Memoria 77

acciona el deflector se impide que el agua llegue a las cazoletas aunque no se haya

cerrado el inyector.

El servomotor es generalmente un cilindro hidráulico cuyo émbolo, según sea el

tipo de turbina, está conectado mecánicamente a los alabes directrices o al inyector de la

turbina hidráulica de la central. Está compuesto por un cárter, una bomba accionada por

un motor eléctrico, que suministra aceite a presión al sistema, un acumulador para el

aceite a presión y dispositivos de control.

Los reguladores pueden ser mecánicos, mecano-hidráulicos o electrohidráulicos,

según la precisión y sofisticación que se proyecte. Todos estos sistemas de regulación

actúan por el principio de acción y reacción, corrigiendo en uno u otro sentido la

posición del distribuidor, lo que crea una cierta inestabilidad en el grupo. Su

funcionamiento es el siguiente:

Los reguladores mecánicos solo se utilizan en micro turbinas de pocos kilovatios

de potencia, utilizando un centrífugo de bolas muy pesadas, que actúan directamente

sobre el distribuidor.

En los reguladores mecano-hidráulicos, se utiliza como sensor un centrífugo de

bolas convencional. Si la velocidad de la turbina disminuye por un aumento de carga, las

bolas girarán más despacio y caerán, produciendo un desplazamiento del pistón en la

válvula piloto. Los problemas de inestabilidad que se puedan producir al actuar sobre el

Memoria 78

distribuidor se corrigen intercalando un amortiguador hidráulico que retarda la apertura

de la válvula piloto.

En los reguladores electro-hidráulicos un sensor electrónico mide

permanentemente la frecuencia, y a veces la tensión, generando una señal que será

comparada con la de consigna. Si esta señal difiere de la de consigna, se producirá una

señal de error que será amplificada para ser enviada al servomotor, que actuará en el

sentido adecuado para que la máquina recupere su funcionamiento último. En estos

sensores los problemas de inestabilidad al actuar sobre el distribuidor se solucionan

mediante métodos mucho más sofisticados que en el caso de los reguladores mecano-

hidráulicos, la corrección puede ser proporcional, integral o diferencial.

Para controlar la velocidad de la turbina regulando la admisión de agua se

necesita que los componentes rotativos tengan una determinada inercia. La inercia de la

máquina se tendrá que tener en cuenta tanto en su aceleración como en su frenado. La

ecuación básica del sistema rotativo viene dada por la ecuación:

t c

dJ M M

dt

Ω⋅ = −

Siendo J la inercia total de los elementos rotativos la velocidad angular, Mt el par

de la turbina (que tiende a acelerar a los elementos rotativos), y Mc, el par de la carga

(que tiende a frenar a los mismos elementos).

Memoria 79

Cuando Mt y Mc, no son iguales, dΩ /dt es distinto de cero por lo que la marcha

de la turbina variaría debiendo intervenir el regulador para que la potencia de la turbina

iguale la carga del generador y se mantenga el equilibrio.

Por último, hay que recordar que la regulación de la velocidad es función de la

inercia del volante y de la de la columna de agua del sistema. Para que la regulación sea

última, es conveniente que el tiempo de arranque de la turbina sea al menos cuatro veces

mayor que el tiempo de arranque de la columna de agua, si bien se puede operar con

relaciones menores si se toman las precauciones adecuadas.

En caso de que la relación anterior no fuese lo suficientemente elevada se puede

actuar en dos sentidos, que son aumentar el tiempo de arranque de la turbina o disminuir

el de la columna de agua. Para aumentar el primero se puede instalar un generador

mayor o instalar un volante de inercia. Para reducir el tiempo de arranque del agua se

pueden tomar también varias opciones, como emplear tuberías más cortas, disminuir la

velocidad del agua en ellas o emplear chimeneas de equilibrio. Esto último es

equivalente a acortar también la longitud de la tubería.

1.3.6.3 Protecciones

Las protecciones de la central deberán actuar cuando alguna acción anormal

provoque una alarma o la parada de la central, la acción que desencadenen las

protecciones dependerá de la gravedad de lo ocurrido. Entre las acciones anormales que

deben hacer actuar a las protecciones figuran:

Memoria 80

Para las protecciones mecánicas:

Embalamiento de la turbina y del generador.

Temperatura del eje y de los cojinetes.

Nivel y circulación del fluido de refrigeración.

Nivel mínimo hidráulico.

Desconexión de la bomba del aceite de regulación.

Para las protecciones eléctricas:

Intensidad mínima en el generador y transformador.

Retorno de potencia.

Calentamiento del generador y del transformador.

Derivación en el estator.

Producción de gases en el transformador.

Tensión.

Frecuencia.

Derivación de una fase de la línea a tierra.

Memoria 81

Cortocircuito o inversión de las fases.

Sobreintensidad en la línea.

1.3.6.4 Equipos auxiliares

Además de los equipos principales, se requieren una serie de equipos auxiliares

en la central para que esta pueda funcionar de forma adecuada. Estos equipos presentan

un consumo que se puede aproximar como el dos por ciento de la potencia generada por

la central. Los equipos auxiliares habituales en este tipo de centrales son:

Ventilación.

Alumbrado, tanto normal como de emergencia.

Equipo de comente continua utilizado para alimentar las bobinas de desconexión

del disyuntor y otras bobinas de relés y contactores.

Bombas de drenaje de posibles fugas o achique en caso de inundación.

Batería de condensadores, si se instalase un grupo asíncrono, para ajustar el

factor de potencia.

Puente grúa, aunque en ocasiones es suficiente con una grúa portátil para el

montaje y el mantenimiento de la central.

Red de tierra.

Memoria 82

Limpia rejas.

Protección contra incendios.

Agua de refrigeración.

1.3.6.5 Automatización


Las minicentrales se encuentran automatizadas por varias causas, entre ellas

figura el reducir los costes de operación y mantenimiento, al permitir una reducción del

personal necesario en la central. En caso de que la automatización sea total, el personal

sólo será necesario que acuda a la central a realizar tareas de mantenimiento y en caso de

producirse averías.

La automatización de las centrales también permite aumentar la seguridad de los

equipos, pues los equipos digitales de control reducen las averías respecto a los niveles

que se producen con sistemas tradicionales. Por otra parte, la automatización también

permite optimizar el aprovechamiento energético de la instalación, el control puede

seleccionar el régimen de funcionamiento de forma que el grupo trabaja siempre en el

punto de mejor rendimiento para las condiciones que se den de salto y caudal.

Todas estas ventajas combinadas permiten una disminución del precio de venta

de la energía eléctrica generada, o bien (si el precio no se puede alterar), aumentar la

rentabilidad de la central.

Memoria 83

El grado de automatización que se debe implantar en una central mini-

hidroeléctrica dependerá del tipo de la misma, su ubicación, las posibilidades de

regulación que tenga, el coste del personal y el presupuesto con el que cuente el

proyecto.

Un bajo grado de automatización (a base de relés convencionales) se justifica en

el caso de una central próxima a un núcleo de población, con un acceso sencillo y un

coste del personal reducido. Un grado elevado de automatización se justifica en caso

contrario, esto es, central aislada, con difícil acceso y costes del personal elevados.

La automatización puede ser total (arranque, regulación y parada) o simplemente

encargarse de la parada y alarma en caso de actuación de alguna protección.

1.3.6.5.2 Tipos de automatización

La tecnología que permite la automatización puede ser convencional (relés

electromagnéticos o estáticos) o mediante técnicas informáticas. Estas últimas se basan

en microprocesadores, que debería programarse para gestionar las funciones de la

central que les correspondan.

1.3.6.5.2.1 Empleo de relés convencionales

Este tipo de relés son los más sencillos y económicos para conseguir la

automatización de una central mini-hidroeléctrica, si bien, presentan el inconveniente de

ofrecer las menores posibilidades respecto a las otras opciones.

Memoria 84

Esta técnica se puede utilizar para automatizar el arranque y la parada por

protecciones de la central.

1.3.6.5.2.2 Empleo de relés digitales

Estos equipos son más flexibles que los anteriores, por lo que ofrecen más

posibilidades de automatización. Estos relés permiten programar todas las secuencias del

funcionamiento de la central, entre ellas figuran el arranque del grupo, parada normal y

de emergencia del mismo, regulación del grupo (por caudal o nivel) y optimización del

funcionamiento del conjunto de la central.

Cada una de las secuencias antes mencionadas es divisible en estados

intermedios estables (pasos). En cada paso se deben vigilar unas condiciones de entrada,

que definirán, según sean sus valores, unas órdenes u otras para la instalación. La

instalación responderá a estas, lo que definirá el salto al paso siguiente. Esto se repetirá

hasta que la secuencia completa finalice.

Cualquiera que sea la opción tomada, será necesaria la instalación de relés de

protecciones de línea, cuya configuración deberá establecerse conjuntamente con la

compañía eléctrica de la zona.

Las minicentrales hidroeléctricas se pueden gestionar a distancia desde un centro

de telemando, que también podrá gestionar simultáneamente a otras centrales. Esto

requerirá de un software adecuado, tanto en la central como en el centro de mando.

Memoria 85

1.3.6.5.3 Descripción del sistema de control

Los controles digitales integrados son sistemas compactos y económicos capaces

de controlar una central mini-hidroeléctrica de forma eficaz, pueden ser manejados a

distancia o desde la misma central. Se instalará el Hydro Power Control de ABB.

El sistema posee un registro cronológico de eventos, realiza medidas, calcula

magnitudes y es capaz de realizar autodiagnóstico.

Un autómata programable es el encargado de realizar secuencias de arranque,

regulación, parada, etc. Esto se debe a que procesa la información entrante, creando a

partir de estas entradas órdenes de ejecución para los distintos sistemas de mando.

Simultáneamente a estas acciones, es capaz de mantener una comunicación con

el operador, tanto si este se encuentra en la central como si está en un centro de mando

alejado de la misma.

La automatización del sistema es completa, se encargará de las operaciones

preliminares a la puesta en marcha, la propia puesta en marcha, así como de regular,

controlar y optimizar el funcionamiento de la central. También se hará cargo de las

paradas normales y de emergencia de la central.

Entre las operaciones preliminares a la puesta en marcha figuran comprobar la

inexistencia de alarmas, los niveles de aceite de los sistemas hidráulicos, los niveles de

fluido refrigerante, las temperaturas de los elementos controlados, verificar la posición

de cierre de la válvula de mariposa y del distribuidor, verificar una velocidad nula en el

Memoria 86

rodete, la desconexión de reguladores y el estado de los interruptores de conexión a la

red eléctrica.

Las operaciones de puesta en marcha se deben hacer según una secuencia lógica,

que comienza con el arranque de los sistemas auxiliares, como grupos de presión,

lubricación y refrigeración. A continuación se abrirá la válvula de mariposa, a

continuación se abrirá también el distribuidor, regulándose la turbina. Finalmente, se

conectarán los reguladores del generador, para terminar sincronizando y conectando la

central a la red eléctrica.

La regulación del funcionamiento de la central por parte del control digital

incluye regular el caudal turbinado, la velocidad del grupo, la potencia generada, la

tensión en bornas del generador, el factor de potencia, apertura y cierre de compuertas y

válvulas y circulación de los fluidos de lubricación y refrigeración de la central.

El control y optimización del funcionamiento hace que el control digital controle

la posición de las válvulas, compuertas, reguladores, el funcionamiento del taquímetro,

presiones, temperaturas, niveles de fluidos, vibraciones. El control de la central deberá

realizarse mediante dispositivos con una precisión lo suficientemente elevada, que

incluirá señalización óptica o acústica de anomalía.

En caso de no solucionarse los problemas que se pudieran producir, deberán

emitir una orden de parada automática. Todo esto permite un aprovechamiento último

Memoria 87

del caudal turbinado, mejorando simultáneamente la seguridad y la rentabilidad de la

central.

La parada normal de la central también tiene una secuencia lógica que debe

seguir los pasos de forma inversa a la secuencia de puesta en marcha.

Finalmente se alcanzará una parada total de la turbina. La parada de emergencia

comprende la retirada del servicio de la central cuando se activa alguna de las alarmas de

la instalación. En este caso no se seguirá una secuencia determinada, sino que se

producirían todas las operaciones simultáneamente, sin esperar para comenzar unas que

se hayan cumplido las otras.

1.3.6.6 Regulación de la turbina


El alternador debe suministrar una potencia eléctrica a una frecuencia

determinada y constante (los límites de funcionamiento son estrechos), esto implica que

la turbina debe girar a una velocidad constante, con unas variaciones muy reducidas.

El régimen de giro y sus variaciones de la turbina dependerán de los pares motor

y resistente a los que está sometida la turbina, así como del momento de inercia del

grupo generador.

En régimen permanente los pares motor y resistente deben ser iguales, de cara a

que no se produzcan variaciones en la velocidad de giro del grupo. Si el consumo

Memoria 88

demandado por la red aumenta, inicialmente la turbina de declararía al haber aumentado

el par resistente sin haberse producido cambios en el par motor. Si por el contrario, el

consumo eléctrico disminuye, también lo hará el par resistente, lo que implicará una

aceleración del grupo en caso de no disminuir en la misma cuantía el par motor. Este

último caso es especialmente grave en caso de que el consumo de la red se anule, por

una falta o la apertura del interruptor de conexión a la red, ya que la aceleración del

grupo será la mínima posible, al anularse el par resistente permaneciendo inicialmente

inalterado el par motor. Esta situación puede provocar el embalamiento del grupo si no

se tuviese en cuenta esta posibilidad.

En las situaciones anteriores, salvo el caso de anulación de la carga, el grupo

podría pasar tras un cierto intervalo de tiempo a un nuevo estado estable por si mismo, lo

que se conoce como autorregulación. Esto se debe a que al aumentar la velocidad

disminuye el par hidráulico y viceversa.

La autorregulación tiene como principal inconveniente el que si la carga no se

asemeja a la normal, la variación de velocidad (y por lo tanto, de la frecuencia de la

energía eléctrica generada) es excesiva. Esto lleva a que sea necesario intervenir, ya sea

de forma manual o automática, en la regulación de la turbina, de cara a mantener una

calidad suficiente en la energía generada.

Para variar la potencia generada se puede actuar básicamente sobre dos

parámetros, el salto y el caudal del agua que se está turbinando. La variación del salto

Memoria 89

del agua es técnicamente complicada y económicamente ineficiente, pues supone

destruir una energía aprovechable.

Esto hace que la regulación del caudal turbinado sea la opción recomendada,

además, esta opción es técnicamente realizable. Variar el caudal turbinado también

implica una modificación en las pérdidas, pero con consecuencias menores a las que

implican variar el salto.

1.3.6.6.2 Problema fundamental de la regulación

Ya se ha explicado que la regulación de la turbina debe basarse en adaptar el

caudal turbinado mediante la apertura o cierre del distribuidor, consiguiendo así una

velocidad de giro constante. Esta regulación puede hacerse manual o automáticamente.

El problema fundamental de la regulación consiste en mantener automáticamente, sin

intervención alguna de un operario, la velocidad de giro dentro de sus límites, que son

bastante reducidos.

La regulación manual no es común en minicentrales, si bien las turbinas

gobernadas automáticamente presentan esta opción por si fuera necesario llevarla a

cabo.

Los reguladores de la turbina hidráulica pueden ser hidráulicos o

electrohidráulicos.

Memoria 90

Una señal de entrada produce en ambos un desplazamiento lineal, que será

ampliado y transmitido para mover el distribuidor.

La señal de entrada podrá provenir de una posición angular, la velocidad de giro

o la aceleración angular, dando lugar a los tipos de regulación cronométrica,

taquimétrica, acelerométrica y acelerotaquimétrica. En las centrales hidroeléctricas se

emplean las regulaciones taquimétricas o acelerotaquimétrica. En este proyecto se

empleará la regulación taquimétrica.

1.3.6.6.3 Estabilidad de la regulación

En los sistemas de regulación automática que se van a estudiar no es posible

mantener una velocidad de giro completamente constante, es necesario aceptar la

existencia de un cierto error, ya que es precisamente este error el que permite regular la

velocidad. Se denominará a este error como estatismo y se definirá como:

v m

med

n n

n

−∈=

Siendo nv, la velocidad mínima (velocidad de marcha en vacío), nm , la

velocidad mínima (velocidad de marcha en carga mínima) y nmed la velocidad media.

Esta última se define como la media entre nv, y nm.

Habitualmente E toma valores inferiores a 0.04, también es bastante común que

el estatismo del regulador se pueda modificar si así se desea. Aumentar el estatismo de

un sistema aumenta su estabilidad, al hacer que las oscilaciones de los órganos de

Memoria 91

regulación y velocidad (que son inevitables) presenten menores duraciones. Por otra

parte, un estatismo con un valor elevado lleva a una marcha del grupo menos regular, lo

cual tampoco es deseable, el valor final del estatismo debe ser un compromiso entre

estos dos aspectos.

1.4 Presupuesto, Fecha de Emisión y Firma

En el presupuesto total del presente proyecto está incluidos fabricación,

transporte, mano de obra, montaje, control de calidad e ingeniería para cada uno de los

elementos que forman la central. Además se incluyen impuestos, tasas de seguro y

mantenimiento de la instalación durante el primer año de operación.

El importe total de la realización del proyecto de aprovechamiento del salto del

embalse de Pedrezuela mediante una minicentral hidroeléctrica incluyendo IVA (16%)

asciende a DOS MILLONES TRESCIENTOS OCHENTA Y SIETE MIL

SETECIENTOS CINCUENTA Y SEIS euros (2387756,05 Euros).

2

Pliego de

condiciones técnicas y

particulares

Pliego de condiciones 34

INDICE

2.1 Objeto ........................................................................................................................ 38 2.2 Partes implicadas ....................................................................................................... 38 2.3 Especificaciones técnicas generales de recepción ..................................................... 39 2.3.1 Disposiciones generales.......................................................................................... 39 2.3.1.1 Introducción......................................................................................................... 39 2.3.1.2 Compras............................................................................................................... 40 2.3.1.2.1 Generalidades ................................................................................................... 40 2.3.1.2.2 Evaluación de subcontratistas........................................................................... 40 2.3.1.2.3 Datos necesarios en las compras....................................................................... 42 2.3.1.2.4 Identificación y especificaciones del producto................................................. 42 2.3.1.2.5 Verificación en origen de los productos comprados......................................... 43 2.3.1.3 Inspección y ensayos ........................................................................................... 43 2.3.1.3.1 Generalidades ................................................................................................... 43 2.3.1.3.2 Inspección y ensayos en la recepción ............................................................... 44 2.3.1.3.3 Registros de inspección y ensayo ..................................................................... 45 2.3.1.3.4 Control de los equipos de inspección, medida y ensayo .................................. 45 2.3.1.3.5 Estado de inspección y ensayos........................................................................ 47 2.3.1.4 Control de productos no conformes..................................................................... 48 2.3.1.4.1 Generalidades ................................................................................................... 48 2.3.1.4.2 Examen y tratamiento de los productos no conformes..................................... 49 2.3.2 Especificaciones de calidad .................................................................................... 50 2.3.2.1 Fabricación del acero........................................................................................... 52 2.3.3 Tratamientos térmicos ............................................................................................ 52 2.3.3.1 Tratamiento térmico de calidad ........................................................................... 52 2.3.3.3 Registro de los tratamientos térmicos.................................................................. 52 2.3.4 Eliminación de defectos.......................................................................................... 53 2.3.4.1 Consideraciones generales................................................................................... 53 2.3.4.2 Defectos detectados en la fundición .................................................................... 54 2.3.4.3 Defectos detectados en los talleres del constructor ............................................. 55 2.3.4.4 Defectos detectados en las instalaciones del cliente............................................ 56 2.3.5 Garantía................................................................................................................... 56 2.4 Verificaciones a efectuar ........................................................................................... 58 2.4.1 Verificación de la composición química de la colada ............................................ 58 2.4.2 Verificación de las características mecánicas......................................................... 59 2.4.2.1 Características a controlar en los ensayos ........................................................... 59 2.4.2.2 Extracción de las probetas ................................................................................... 60 2.4.2.3 Cantidad, posición y dimensiones de los apéndices ............................................ 61 2.4.2.4 Instrumentación ................................................................................................... 61 2.4.3 Exámenes no destructivos....................................................................................... 62 2.4.3.1 Control de aspecto de las piezas .......................................................................... 62 2.4.3.2 Control de sanidad ............................................................................................... 64


2.4.3.3 Control de la estanqueidad bajo presión.............................................................. 65 2.4.4 Controles dimensionales......................................................................................... 66 2.4.4.1 En la fase de entrega por el suministrador........................................................... 66 2.4.4.2 En la fase de entrega por el constructor............................................................... 66 2.4.5 Especificación técnica de control por líquidos penetrantes.................................... 67 2.4.5.1 Objeto y campo de aplicación.............................................................................. 67 2.4.5.2 Preparación de las superficies.............................................................................. 68 2.4.5.3 Condiciones realización del ensayo..................................................................... 69 2.4.5.3.1 Temperatura...................................................................................................... 69 2.4.5.3.2 Iluminación....................................................................................................... 70 2.4.5.3.3 Materiales de trabajo ........................................................................................ 70 2.4.5.4 Procedimiento ...................................................................................................... 70 2.4.5.5 Interpretación de los resultados obtenidos........................................................... 73 2.4.5.6 Criterios de aceptación ........................................................................................ 74 2.4.5.7 Informe del control .............................................................................................. 77 2.4.6 Especificación técnica de control mediante partículas magnéticas ........................ 77 2.4.6.1 Objeto y campo de aplicación.............................................................................. 77 2.4.6.2 Preparación de las superficies.............................................................................. 78 2.4.6.3 Creación del campo magnético............................................................................ 78 2.4.6.3.1 Procedimiento de magnetización...................................................................... 78 2.4.6.3.2 Intensidad de campo magnético........................................................................ 79 2.4.6.4 Producción de la imagen magnética. ................................................................... 80 2.4.6.5 Modo de operar.................................................................................................... 82 2.4.6.6 Interpretación de los resultados ........................................................................... 83 2.4.6.7 Criterios de aceptación ........................................................................................ 84 2.4.6.8 Informe del control .............................................................................................. 86 2.4.7 Especificación técnica de control por ultrasonidos ................................................ 87 2.4.7.1 Objeto y campo de aplicación.............................................................................. 87 2.4.7.2 Observaciones preliminares................................................................................. 88 2.4.7.3 Condiciones de operación.................................................................................... 89 2.4.7.5 Criterios de aceptación ........................................................................................ 97 2.4.7.6 Informe del control ............................................................................................ 101 2.4.8 Ensayos no destructivos........................................................................................ 102 2.4.8.1 Ultrasonidos....................................................................................................... 102 2.4.8.1.1 Generalidades ................................................................................................. 102 2.4.8.1.2 Generación de ultrasonidos............................................................................. 104 2.4.8.1.3 Tamaño de los defectos ................................................................................. 105 2.4.8.1.4 Tipos de palpadores de ultrasonidos.............................................................. 106 2.4.8.1.5 Palpadores ordinarios...................................................................................... 107 2.4.8.1.6 Palpadores SE ................................................................................................. 110 2.4.8.1.7 Palpadores angulares ..................................................................................... 112 2.4.8.2 Radiología industrial........................................................................................ 117 2.4.8.2.1 Generalidades ................................................................................................. 117 2.4.8.2.2 Indicadores de calidad ................................................................................... 118


2.4.8.2.3 Consideraciones geométricas......................................................................... 119 2.4.8.2.4 Fuentes radioactivas habituales ..................................................................... 120 2.4.8.3 Partículas magnéticas ...................................................................................... 120 2.4.8.3.1 Generalidades ................................................................................................. 120 2.4.8.3.2 Creación del campo magnético....................................................................... 122 2.4.9 Especificación técnica de control por radiografía ................................................ 122 2.4.9.1 Objeto y campo de aplicación............................................................................ 122 2.4.9.2 Preparación de la superficie............................................................................... 123 2.4.9.3 Fuentes de radiación .......................................................................................... 123 2.4.9.4 Películas radiográficas ....................................................................................... 123 2.4.9.5 Identificación de las radiografías....................................................................... 125 2.4.9.6 Distancia foco-película ...................................................................................... 125 2.4.9.7 Calidad de las radiografías................................................................................. 126 2.4.9.7 Interpretación de las películas ........................................................................... 128 2.4.9.8 Informe del control ............................................................................................ 129 2.5 Tratamientos de protección contra la corrosión....................................................... 130 2.5.1 Procedimiento ....................................................................................................... 130 2.5.2 Normas, aparatos y pinturas a utilizar .................................................................. 132 2.5.2.1 Superficies en contacto con agua....................................................................... 132 2.5.2.2 Superficies en contacto con aceite..................................................................... 133 2.5.2.3 Superficies en contacto con el ambiente............................................................ 134 2.5.2.4 Superficies mecanizadas.................................................................................... 135 2.5.2.5 Superficies en contacto con hormigón E ........................................................... 135 2.6 Controles a realizar en cada pieza ........................................................................... 136 2.6.1 Controles en la cámara en espiral ......................................................................... 136 2.6.2 Controles en el rodete ........................................................................................... 137 2.6.3 Controles en el eje ................................................................................................ 140 2.7 Pinturas .................................................................................................................... 141 2.7.1 Introducción.......................................................................................................... 141 2.7.2 Pinturas al agua..................................................................................................... 143 1.7.2.1 Pintura al temple................................................................................................ 143 2.7.2.2 Pintura al cemento ............................................................................................. 143 2.7.2.3 Pintura a la cal ................................................................................................... 144 2.7.2.4 Pintura al silicato ............................................................................................... 144 2.7.2.5 Pintura plástica................................................................................................... 145 2.7.3 Pinturas al óleo (o aceite) ..................................................................................... 146 2.7.3.1 Pintura al aceite.................................................................................................. 146 2.7.3.2 Esmalte graso..................................................................................................... 146 2.7.3.3 Esmalte sintético................................................................................................ 147 2.7.4 Pinturas de resinas ................................................................................................ 147 2.7.4.1 Pintura al clorocaucho ....................................................................................... 147 2.7.4.2 Resina epoxi....................................................................................................... 148 2.7.4.3 Pintura de poliuretano........................................................................................ 149 2.7.5 Pintura ignífuga e intumescente............................................................................ 149


2.7.6 Otras pinturas........................................................................................................ 150 2.7.6.1 Pintura nitrocelulósica (laca) ............................................................................. 150 2.7.6.2 Pinturas bituminosas.......................................................................................... 151 2.7.6.3 Siliconas............................................................................................................. 151 2.7.6.4 Pinturas de aluminio .......................................................................................... 152 2.7.6.5 Martelé............................................................................................................... 153


2.1 Objeto

Este documento tiene como objetivo definir inequívocamente las condiciones

técnicas y particulares en la adquisición de cualquier pieza fabricada en acero que forme

parte de la maquinaria hidráulica y las condiciones que ha de reunir para estar dentro de

los requerimientos exigibles en el presente proyecto.

Para conseguir esto, se deben definir los métodos de control, los procedimientos,

la interpretación de resultados, los criterios de aceptación y los documentos, informes y

registros necesarios para los controles de recepción o los realizados durante la

fabricación en los talleres del suministrador o del constructor.

2.2 Partes implicadas

Se empleará la siguiente terminología para referirse a las diferentes partes

implicadas en el desarrollo del presente proyecto:

Suministrador es el que se ocupa de la fabricación y entrega de las piezas

conformadas por moldeo, mecanizado, o cualquier otro método de fabricación. Estas

piezas son las subcontratadas por el constructor como elementos a partir de los que

desarrollará sus propios productos. Constructor es el poseedor del contrato (o el

representante del mismo). Es el encargado del diseño, fabricación e instalación de la

maquinaria y equipamiento hidráulico.


Cliente es el comprador de la máquina hidráulica y el resto del equipamiento

para ser puesto en servicio en sus instalaciones (o el representante del mismo).

En cuanto a los medios de control, su puesta en ejecución, o los resultados

obtenidos, la opinión dada por el constructor será preponderante.

2.3 Especificaciones técnicas generales de recepción

2.3.1 Disposiciones generales


Las actividades relacionadas con la compra y recepción del producto seguirán las

condiciones que establece la norma ISO 9001 con la condición de que exista alguna

certificación realizada por un organismo acreditado por ENAC (Entidad Nacional de

Acreditación). En caso de no existir esta certificación, el cumplimiento de las

condiciones establecidas por la norma en cuanto a las actividades señaladas no será

obligatorio, aunque sí recomendable. Por esta razón, se incluirán como parte integrante

del Pliego de Condiciones un extracto de los puntos más interesantes de la norma en lo

relativo a compras y recepción de productos, al ser la aplicación de estos muy

aconsejable.

Téngase en cuenta que el cumplimiento de los puntos establecidos en el Pliego

de Condiciones no garantiza la conformidad del producto adquirido con los requisitos


definidos en la norma ISO 9001, a menos que el producto (ya sea una empresa, un

proceso, un producto o un determinado servicio del suministrador) esté certificado por

una entidad de certificación acreditada.

2.3.1.2 Compras

2.3.1.2.1 Generalidades

Se establecerán y se conservarán procedimientos documentados para asegurar

que los materiales comprados satisfacen los requerimientos especificados.

2.3.1.2.2 Evaluación de subcontratistas

Por un lado, se procederá a la evaluación y selección de los posibles

subcontratistas teniendo en cuenta su sistema de calidad y los requisitos aplicables a

cada uno de ellos.

Se deberán definir los tipos de subcontratistas y los controles a efectuar sobre los

mismos, asimismo, se establecerán y mantendrán registros de los subcontratistas que

resulten aceptables.

Para aquellas compras de tipo repetitivo, puede ser - útil elaborar una lista de

proveedores y subcontratistas aprobados, el departamento de compras se ceñirá a ella a

la hora de realizar las compras anteriormente mencionadas. Deberá estar claramente

definida la responsabilidad interna para la aprobación de esta lista, así como los criterios


a seguir para la incorporación de un proveedor a la lista y para su mantenimiento o

exclusión de la misma, esto es, la evaluación y el seguimiento del mismo.

El suministrador deberá demostrar de forma fehaciente su aptitud para el

desempeño de todas las actividades concretadas en las especificaciones de calidad que

adjunte a la oferta que realice al constructor. Debe tener la capacidad técnica y de

aseguramiento de la calidad de los suministros adecuada.

La capacidad técnica deberá mostrarse con aprobación de prototipos o primeras

piezas, mientras que la capacidad de aseguramiento de la calidad vendrá dada por

auditorias de calidad, certificaciones externas ostentadas por éste, experiencia histórica u

otras formas que se consideren adecuadas.

En las especificaciones de calidad podrán incluirse el diseño de los productos, su

fabricación, instalación, el servicio posventa que se preste, así como la inspección y el

ensayo de los mismos antes de que ser suministrados.

En general, el suministrador deberá poseer las instalaciones técnicas necesarias y

otras capacidades que serán detalladas en las especificaciones de calidad. Entre estas

figuran habitualmente por ser comunes en la fundición de piezas de acero para máquinas

hidráulicas, las siguientes:

Conocimiento adecuado de la metalurgia de su acero.


Conocimiento adecuado de los procesos de conformado que se realizarán en sus

instalaciones, entre ellas figuran el moldeo, forjado, mecanizado, y las que se consideren

necesarias para la fabricación de piezas pertenecientes a maquinaria hidráulica.

Conocimiento adecuado de los tratamientos térmicos que pudieran ser necesarios

y de los electrodos que pudieran necesitarse.

Soldadores de cualificación suficiente para el trabajo a realizar.

Medios y personal adecuados para la realización de ensayos no destructivos a las

piezas que se vayan a suministrar.

2.3.1.2.3 Datos necesarios en las compras

Para conseguir garantizar en todo momento la correcta identificación de los

productos comprados será necesario contar por lo menos con: Identificación, incluyendo

tipo, clase, grado y aquello que se considere necesario.

Especificación, plano, etc., indicando la revisión a la que pertenezca

Sistema de calidad empleado, como ISO 9001, ISO 9002, ISO 9003, etc. en el

caso de que esto sea necesario.

2.3.1.2.4 Identificación y especificaciones del producto

Si procede, se establecerá y mantendrá un procedimiento que permita identificar

el producto a partir de las especificaciones que deba cumplir, durante la totalidad de las


etapas de la fabricación de este y su entrega. Las características mínimas de los

productos serán establecidas por la empresa en función de sus criterios y las exigencias

indicadas en las especificaciones de calidad.

2.3.1.2.5 Verificación en origen de los productos comprados

La verificación en origen de los productos comprados podrá ser realizada de dos

maneras diferentes:

Puede ser llevada a cabo por el proveedor, esto es, el suministrador cuando

provee al constructor y este último cuando provee al cliente.

Puede ser llevada a cabo por el cliente, o sea, aquel que realiza la compra. En los

casos antes mencionados, implicará que la inspección será llevada cabo por el

constructor o el cliente.

2.3.1.3 Inspección y ensayos


Se establecerán y mantendrán procedimientos documentados para las

inspecciones y ensayos que se requieran para comprobar que los productos cumplen las

especificaciones de calidad referidas a ellos.


2.3.1.3.2 Inspección y ensayos en la recepción

En la recepción de suministros habrán de seguirse una serie de indicaciones

genéricas, entre las que figuran el no emplear productos que no se hayan sometido a las

inspecciones y ensayos previstos en las especificaciones de calidad para los mismos.

Para determinar la cantidad y tipo de inspección y ensayo debe tenerse en cuenta

el control ejercido en origen y la evidencia que exista de ello.

Si por necesidades de fabricación es imprescindible el empleo de materiales sin

inspeccionar, debe identificarse por si es necesario repescarlo.

Los ensayos de recepción en la Fundición están definidos por la "Especificación

de Calidad". Entre lo que se puede incluir figura la verificación de la composición

química, de las características mecánicas, así como los ensayos no destructivos que

fuesen necesarios. Estos ensayos serán efectuados por el suministrador en presencia del

constructor o cliente (o ambos) si así ha sido requerido previamente en el pedido

realizado. En el caso de que el suministrador deba cumplir el requisito anterior, deberá

avisar por escrito al constructor con un plazo mínimo de una semana antes de la fecha en

que los ensayos vayan a ser realizados. El constructor deberá confirmar al suministrador

la fecha de su llegada y la de su cliente (o la de ambos si así fuera) a los talleres del

suministrador.


2.3.1.3.3 Registros de inspección y ensayo

Se deben definir y conservar los registros que prueben que los productos han sido

inspeccionados y ensayados. En estos deberá figurar obligatoriamente el hecho de que

los productos hayan superado o no los criterios de aceptación que se hubiesen

establecido.

2.3.1.3.4 Control de los equipos de inspección, medida y ensayo

2.3.1.3.4.1 Generalidades

Se deberán establecer y mantener procedimientos documentados para controlar,

calibrar y mantener los equipos de inspección, medición y ensayo que se empleen para

demostrar la conformidad del producto según las especificaciones que deba cumplir el

mismo. La incertidumbre de estos equipos debe ser conocida y adecuada con las

necesidades de medida que deba realizar.

2.3.1.3.4.2 Procedimientos de control

Para controlar las especificaciones de los productos se procederá en primer lugar

a determinar las medidas a tomar y la incertidumbre requerida en las mismas. Se

identificarán y calibrarán los equipos periódicamente o al menos antes de su uso,

utilizando patrones que sigan los estándares internacionales.


Los diversos equipos de inspección, medida y ensayo deberán ser calibrados

según un procedimiento escrito, además, llevarán un indicador del estado de calibración

de los mismos y se mantendrán los registros de calibración.

Si se detecta que un instrumento no está bien calibrado, se investigarán las

medidas realizadas anteriormente por el mismo. Se asegurará que las condiciones

ambientales son adecuadas para la calibración o la realización de medidas por el mismo.

La manipulación, preservación y almacenaje de los equipos será la adecuada para los

mismos y se protegerán los mandos de ajuste de estos.

Si no se está totalmente seguro de que las indicaciones de los aparatos de medida

son correctas se podrían provocar problemas importantes, por lo que no se deberán

tomar decisiones basadas en estas medidas realizadas sin seguridad. Por esto se

establecerá un sistema de confirmación meteorológica que confirme el estado de

calibración de los instrumentos utilizados y que permitirán que las medidas tengan una

calidad adecuada.

El fabricante del equipo recomienda un intervalo en los manuales y los

laboratorios de calibración pueden recomendar en base a' su experiencia. Sin embargo,

la responsabilidad para fijar el intervalo entre calibraciones recae sobre la empresa,

quien la fija en base a las recomendaciones anteriores, el uso previsto y el histórico de

calibraciones anteriores.


No es preciso tener calibrados aquellos equipos pasa los que no se prevea su

utilización en un futuro ya que el período de validez de la calibración los superaría de

forma improductiva. Pero estos equipos deberán estar identificados para impedir su uso

por error.

Cuando se cuente con un conjunto de dos o más equipos iguales o similares,

puede ser útil la adquisición de patrones de transferencia y realizar las calibraciones

internamente.

Naturalmente, este patrón será preciso enviarlo periódicamente a un laboratorio

externo a calibrar. No es preciso que los laboratorios de calibración externos tengan un

reconocimiento oficial (en España RELE calibración, antes Sistema de Calibración

Industrial). En caso de que el laboratorio externo no poseyera un reconocimiento oficial,

será necesario comprobar que sus patrones son compatibles con los estándares

internacionales y que sus procedimientos de calibración son adecuados. El método de

cálculo de la incertidumbre de la medida responde a la buena práctica, el laboratorio

cuenta con medios y condiciones adecuadas, y su personal cuenta con la formación

necesaria.

2.3.1.3.5 Estado de inspección y ensayos

Es preciso señalar de manera precisa el estado de inspección y ensayos en el que

se encuentren los distintos productos, podrá ser aceptados, rechazados y pendientes.


Esto se debe a que si esto no fuera posible no tendrá sentido la realización de

muchas de las medidas que se han expuesto. La señalización del estado de inspección de

los productos se puede efectuar mediante distintos procedimientos, como:

Marcas.

Estampillas autorizadas.

Etiquetas.

Hojas de ruta.

Registros de inspección de las zonas señalizadas.

También se podrá utilizar cualquier medio que se juzgue adecuado para indicar

la conformidad (o no) de los productos respecto a las especificaciones que se esperan de

ellos.

2.3.1.4 Control de productos no conformes


Estos productos que no satisfacen los requerimientos indicados en la

"Especificación de Calidad" no deben ser utilizados por error, para conseguir esto se

establecerán y mantendrán procedimientos documentados adecuados. Para ello, se

incluirán su identificación, documentación, evaluación, separación y las áreas afectadas

de estos productos.


2.3.1.4.2 Examen y tratamiento de los productos no conformes

Se deberá fijar previamente la responsabilidad de la revisión de estos productos y

la autoridad para elegir el tratamiento que se les dará, que podrá ser: Reprocesarlos hasta

alcanzar los requerimientos especificados para los mismos.

Repararlos.

Aceptarlos en su estado no conforme.

Destinarlos para otros usos en los que sean adecuados.

Eliminarlos.

Una vez que se ha detectado un material no conforme es preciso proceder a su

identificación, separación y tomar una decisión sobre lo que se vaya a hacer con el

mismo.

En esto último, será necesario que esté claramente especificado quién es el

encargado en la organización de tomar esta decisión. Cuando la no conformidad afecte

además de a los requisitos internos, a los requisitos contractuales, se deberá informar al

cliente y solicitar su aprobación formal respecto a la decisión que se tome. La concesión

es una autorización escrita para utilizar o entregar el producto no conforme con los

requisitos especificados para el mismo, pudiéndose emplear para otros usos en los que

sea adecuado.


El suministrador es responsable respecto al constructor y este para con el cliente

de comunicar a tiempo todas las no conformidades respecto al Pliego de Condiciones y

al pedido.

2.3.2 Especificaciones de calidad

La "Especificación de Calidad" es un documento donde se establecen todos los

requerimientos que han de cumplir los productos, procesos, condiciones de ensayos, y

aquello que se considere también necesario. La "Especificación de calidad" no establece

cuáles han de ser las inspecciones o ensayos a realizar en los productos.

Los criterios de aceptación podrán servir de orientación para la elección de las

exigencias industrialmente razonables. La selección de las inspecciones o ensayos es

competencia y responsabilidad de la empresa y de acuerdo con lo establecido por los

reglamentos aplicables, los cuales pueden exigir unas inspecciones o ensayos

encaminados a la "demostración de la calidad".

La "Especificación de calidad" sí establece las condiciones que tienen que

cumplir esas inspecciones o ensayos para que sean fiables' y otros requerimientos

generales o relacionados con las operaciones de fabricación y control de los productos.

Entre ellas figuran:

El o los organismos encargados de la recepción.


Las prescripciones encaminadas a la verificación de propiedades químicas y

mecánicas de los productos.

La preparación de las superficies a inspeccionar y cuales serán estas.

Como se extrapolan los resultados de un control parcial a toda la zona prescrita.

Donde se realizarán las inspecciones, así como el personal y la instrumentación

necesarios para tal fin.

Los criterios de aceptación a emplear, así como posibles desviaciones. Se define

a estas como autorizaciones escritas para desviarse de los requisitos especificados.

Formas de actuación en caso de litigio.

Derogaciones, esto es, autorizaciones escritas para utilizar o entregar productos

no conformes con los requisitos que se hayan especificado para los mismos.

Condiciones particulares de garantía.

Las especificaciones de calidad se deberán adjuntar con la oferta del constructor

al cliente, con las peticiones de oferta del constructor al suministrador y con el pedido

del constructor al suministrador. Estas especificaciones de calidad prevalecerán sobre el

resto de documentos.


2.3.2.1 Fabricación del acero

El acero será fabricado preferentemente en hornos de tipo eléctrico. Si bien

cualquier otro procedimiento del que se obtenga un acero con propiedades equivalentes

podrá ser utilizado con el consentimiento del constructor.

2.3.3 Tratamientos térmicos

2.3.3.1 Tratamiento térmico de calidad

La elección del tratamiento térmico de calidad corresponde al suministrador.

2.3.3.2 Tratamiento térmico de reducción de tensiones

Después de la soldadura debe efectuarse un tratamiento térmico de reducción de

tensiones en el horno. El modo en el que se realice este tratamiento podrá ser objeto de

un acuerdo entre el suministrador y el constructor.

2.3.3.3 Registro de los tratamientos térmicos

Los ciclos de tratamiento térmico aplicados al acero han de estar registrados y

Los gráficos correspondientes a ellos, disponibles en los talleres del

suministrador.


2.3.4 Eliminación de defectos

2.3.4.1 Consideraciones generales

Generalmente, tanto el suministrador como el constructor toman a su cargo la

reparación de defectos que les incumban, siempre que éstos no superen los criterios de

aceptación establecidos en la Especificación de Calidad y que hayan cumplido el Pliego

de Condiciones Técnicas y Particulares. Podrán ser detectados estos defectos por uno

cualquiera de los métodos indicados en la misma o mediante un simple examen visual.

El suministrador deberá hacerse cargo de aquellos defectos cuyo origen es de

tipo metalúrgico o que se deban a la forma en que se realizó la fundición. Por el

contrario, el constructor deberá hacerse cargo de aquellos defectos cuyo origen se deba a

una incorrecta concepción, dimensionamiento de la pieza o a una realización en los

talleres inadecuada.

Por último, las reparaciones que incumben al cliente son aquellas que se deban a

un funcionamiento fuera de las condiciones de servicio garantizadas por el constructor,

así como las que resulten de un desgaste por abrasión del material relacionado con la

naturaleza del agua explotada.

Antes de su reparación por soldadura, los defectos deberán ser eliminados hasta

que desaparezca cualquier indicación fuera de criterios que se deban cumplir.


Salvo convención particular en el pedido, las reparaciones serán sometidas a los

mismos exámenes que los inicialmente previstos en la zona considerada.

El constructor podrá siempre aceptar bajo su responsabilidad que ciertas

cavidades de saneado no sean recargadas, en tanto no subsistan en las mismas defectos

fuera del criterio que se haya establecido y que esta circunstancia no perjudique el buen

funcionamiento de la pieza.

2.3.4.2 Defectos detectados en la fundición

Los defectos detectados durante el curso de la fabricación en los talleres del

suministrador serán saneados y reparados mediante el procedimiento de soldadura. Las

dimensiones y posiciones de las cavidades de saneado que superen los límites que se

hayan definido en la Especificación de Calidad, serán anotadas y facilitadas al

constructor. Las reparaciones correspondientes se denominan "importantes".

Si la Especificación de Calidad lo requiere, se someterán a la aprobación del

constructor para que exprese su conformidad antes de iniciar los trabajos:

El procedimiento de soldadura.

Los procedimientos de cualificación de soldadores y operadores.

No se deberá rehacer cualquier cualificación certificada y existente que responda

los criterios que se hayan definidos. Después de la soldadura deberá hacerse un


tratamiento térmico de reducción de tensiones que no podrá ser suprimido salvo que se

produzca un acuerdo con el constructor.

2.3.4.3 Defectos detectados en los talleres del constructor

Si el constructor ha de realizar soldaduras mediante el procedimiento de

soldadura debido a la aparición de defectos durante el mecanizado del producto, el modo

en el que se realicen estas reparaciones dependerá de las características de la zona a

reparar.

Para reparaciones en zonas poco solicitadas en las que no sea necesario un

tratamiento térmico de reducción de tensiones, estas podrán ser hechas por el constructor

según un procedimiento fijado o aceptado por el suministrador.

Para reparaciones importantes, que afectan a zonas solicitadas en las que se exige

un tratamiento de distensionamiento, será necesario un tratamiento térmico de reducción

de tensiones. Excepto en casos particulares, estas reparaciones serán efectuadas por el

suministrador, debiéndose registrar las mismas de forma adecuada.

Será muy recomendable establecer de común acuerdo y con anterioridad a que se

tengan que realizar las reparaciones, la repartición del coste adicional que suponen estas.

Si esto no se ha hecho, la repartición deberá ser realizada de un acuerdo entre el

suministrador y el constructor antes de comenzar los trabajos de reparación. Lo anterior


se puede hacer sobre varios criterios, como controles de la superficie, características de

las cavidades de saneado o el precio de la pieza a reparar.

2.3.4.4 Defectos detectados en las instalaciones del cliente

Durante el período de garantía la reparación debe ser efectuada por el

suministrador o el constructor.

Fuera del período de garantía, la reparación es efectuada por el cliente o por el

constructor o suministrador, sin garantía por parte del constructor ni del suministrador,

esto es, el cliente sufraga los costes de la reparación por haber expirado la garantía.

2.3.5 Garantía

La garantía cubre todas las anomalías susceptibles de perturbar el

funcionamiento del producto considerado o de alterar efectivamente la seguridad del

conjunto del que forma Por esta garantía, el constructor y el suministrador se

comprometen a efectuar las reparaciones necesarias en un plazo breve y conforme a las

reglas que sean necesarias, de forma que se devuelva la pieza conforme a las

prescripciones de origen o, en su defecto, conforme con los usos de la profesión.

Las condiciones de garantía del suministrador están estrechamente ligadas a las

que el constructor debe asegurar a su cliente para los conjuntos suministrados. El

constructor debe, por lo tanto, informar al suministrador antes del pedido, de sus propios


compromisos a este respecto y no podrá imponer condiciones más severas que las que él

mismo ha aceptado.

En los contratos a los cuales se aplica el presente Pliego de Condiciones, la

similitud de intereses es evidente. Por ello es indispensable que se establezca un estrecho

espíritu de cooperación ente el suministrador y el constructor, para asegurar la garantía

requerida.

El periodo de garantía del suministrador corresponde al del constructor. El

propio uso de los órganos de máquinas hidráulicas implica que la garantía cubra un

intervalo de tiempo de explotación a contar a partir de la recepción provisional del

conjunto que podrá ser expresado en millares de horas o meses, con un límite razonable

en el tiempo a contar desde una fecha de partida estipulada en el Pliego de Condiciones

constructor/cliente.

La diversidad de casos y formas de explotación justifica que la duración de la

garantía sea cada vez objeto de negociaciones comerciales entre cliente y constructor.

Toda petición de puesta en práctica de la garantía debe ser comunicada por el medio más

rápido a partir de la detección de la anomalía y confirmada por escrito. En este caso, se

comunicará a la parte interesada todo tipo de información que pueda resultar útil, como

puede ser el modo de detección de la anomalía, la localización de la misma y sus

dimensiones geométricas (incluyendo si fuera posible un croquis acotado y fotografías

de la misma).


La parte receptora de una petición de puesta en práctica de su garantía, debe en el

más breve plazo posible, hacer todo lo que sea necesario para proponer las reparaciones

a efectuar, realizarlas y, llegado el caso, suministrar las piezas necesarias, quedando

entendido que le está siempre permitido solicitar la constatación de las anomalías por sí

mismo.

No se emprenderá ninguna reparación sin el acuerdo de la parte supuestamente

responsable de la misma, ni será ejecutada sin estar conforme con las instrucciones que

pudiera dar la misma. Cualquier infracción a esta regla comporta la anulación de toda

responsabilidad para la otra parte. La garantía dejará de tener validez en caso de que no

se respeten las prescripciones de explotación que el constructor haya especificado y

previamente haya aceptado el cliente.

2.4 Verificaciones a efectuar

2.4.1 Verificación de la composición química de la colada

El suministrador deberá revisar la composición química de la colada, sin

embargo, el constructor podrá hacer efectuar un análisis de comprobación sobre la pieza

a condición de que esto y las condiciones de extracción, figuren explícitamente en la

petición de oferta y en el pedido que hayan sido dirigidos al suministrador.


El tipo de acero debe estar claramente definido en la demanda de oferta dirigida

al suministrador. Este debe precisar la composición química de su material en la oferta y

el constructor deberá obligatoriamente hacer mención de la misma en el pedido.

En lo que concierne a los contenidos de azufre y fósforo, se aplicarán por lo

general las disposiciones siguientes:

Para los aceros no aleados: 0,040% S, 0,040% P.

Para los aceros aleados: 0,030% S, 0,030% P.

2.4.2 Verificación de las características mecánicas

2.4.2.1 Características a controlar en los ensayos

Las características a controlar en los ensayos más importantes son:

Resistencia a la tracción expresado en MPa.

Límite de elasticidad: Re en MPa

Alargamiento (1=5d) y estricción A, Z en tanto por ciento.

Resistencia a la temperatura indicada en la Especificación de Calidad

Las formas, dimensiones y cantidad de probetas empleadas en los ensayos deben

fijarse en la Especificación de Calidad.


La cantidad de probetas prescritas se entenderá siempre por pieza y no por

colada.

En el caso de series de piezas obtenidas de la misma colada, el constructor

prescribirá la cantidad de ensayos sobre el lote.

2.4.2.2 Extracción de las probetas

Las probetas sobre las que se realizarán los ensayos serán extraídas de apéndices

fundidos solidarios a la pieza fabricada. Deberán permanecer adheridos estos apéndices

hasta terminado el tratamiento térmico de calidad que se aplique a la pieza.

Si se da el caso de que estos apéndices fundidos solidarios de la pieza deben ser

extraídos de la misma por razones técnicas, éstos deberán desprenderse y después

adherirse de nuevo a la pieza en presencia y con el acuerdo expreso del constructor o del

cliente, esto último antes de aplicarse el tratamiento térmico de calidad.

Los apéndices serán extraídos de la pieza fundida después del tratamiento

térmico de calidad y eventualmente antes del desbaste, en presencia o con el acuerdo del

constructor o del cliente.


En el caso de que el constructor pidiera la existencia de apéndices de ensayos

solidarios de la pieza en el curso del tratamiento térmico de reducción de tensiones de la

misma, estos apéndices, que habrán sido desprendidos y sellados por el constructor o el

cliente antes del desbaste serán de nuevo adheridos a la pieza por el suministrador.

Si por razones técnicas los apéndices no pueden ser fundidos solidarios de la

pieza, previo acuerdo con el constructor, podrán fundirse por separado los lingotes de

muestra.

2.4.2.3 Cantidad, posición y dimensiones de los apéndices

La cantidad, posición y dimensiones de los apéndices para ensayos serán fijadas

por el constructor en la Especificación de Calidad, de acuerdo con el suministrador.

Por su parte, el suministrador decidirá adicionalmente los apéndices

complementarios que considere necesarios para la realización de sus propios ensayos.

2.4.2.4 Instrumentación

Todas las verificaciones necesarias serán efectuadas con aparatos de ensayo y

por operadores del servicio de control del suministrador. Los aparatos deberán calibrarse

periódicamente y los certificados correspondientes a estas calibraciones y a su

trazabilidad deberán estar a disposición del constructor o del cliente.


2.4.3 Exámenes no destructivos

La Especificación de Calidad definirá las zonas en las que se aplicarán los

ensayos no destructivos, así como los diferentes tipos de estos que será necesario

utilizar.

Esta información se incluirá en la oferta y en el pedido dirigido al suministrador.

Estas condiciones deberán figurar claramente en lo anteriormente citado para

evitar posibles conflictos o malentendidos en la recepción de las piezas, y para permitir

al suministrador establecer correctamente el coste de estos controles y los riesgos para la

fabricación de los productos que estos ensayos no destructivos implican.

2.4.3.1 Control de aspecto de las piezas

Antes de llevarse a cabo los ensayos no destructivos que sean necesarios, se

realizará un control de aspecto a las piezas. Este control comprenderá el examen visual

de la totalidad de la pieza con los criterios, examinándose tanto la conformidad con los

documentos del pedido (en esto se incluye una identificación del material y de los

certificados existentes), como el estado de la superficie.

La superficie deberá estar limpia, sin cascarillas, escoria, resto de arena u otros

materiales similares que pudieran dificultar la búsqueda defectos. Si no se cumpliera lo

anterior, se realizará una limpieza mediante procedimientos mecánicos o químicos, esto

último dependerá de las características de la materia a eliminar en la limpieza. En cuanto


a la rugosidad de las superficies mecanizadas o amoladas finamente es recomendable

utilizar las designaciones del documento ISO 2632 adoptado en numerosas normas. El

examen podrá ser efectuado haciendo referencia a normas tales como la Recomendación

Técnica 341 del "Bureau de Normalisation des Industrias de la Founderie" para estados

de superficie o cualquier otra especificación indicada en la Especificación de Calidad. El

aspecto dimensional será examinado según las indicaciones del apartado relativo a

controles dimensionales.

Los defectos visibles a ojo son los defectos superficiales más llamativos,

aquellos que pueden ser detectados con una simple inspección visual. Este es un

procedimiento que permite encontrar solamente los defectos más grandes ya que, por un

lado, es un tanto subjetivo y, por otro, se da cierto cansancio visual en la persona que

realiza el examen. Por este último motivo, el examen no puede ser excesivamente

prolongado en el tiempo. El cansancio visual produce confusión en el inspector de forma

que, cuando se produce, se detectan defectos donde no los hay o se pasan por alto. Como

registro documental se aportarán fotografías de las zonas sometidas a inspección visual.

Estas instantáneas se encontrarán perfectamente identificadas para, en su caso, proceder

a la comprobación de los resultados.

Si aparecen defectos lo suficientemente grandes, se retirará la pieza dejándola en

espera de las decisiones que se tomen sobre su procesamiento posterior. En caso de

resultar la inspección negativa, la pieza debe ser rechazada rápidamente evitando

realizarle más ensayos u operaciones de fabricación. Si la inspección visual es positiva


la pieza será examinada por otros procedimientos más precisos y capaces de detectar

otros defectos menores y no visibles. Se sellará la pieza y firmará la hoja de ruta,

permitiendo continuar su proceso. Esto se debe a que si la inspección visual encuentra a

la pieza no conforme, los defectos en esta son lo suficientemente graves como para no

tener sentido el continuar el proceso, por el contrario, la inspección visual es incapaz de

hallar gran cantidad de fallos, por lo que el haber superado esta prueba no implica que la

pieza tenga la calidad requerida.

Como límites de aceptación se tomarán los recomendados por la norma

MSSSP55, que contempla una amplia variedad de situaciones y casos y facilita la

identificación de los defectos no admisibles, salvo que en la Especificación de

Calidad se determine cualquier otro criterio.

2.4.3.2 Control de sanidad

Para realizar los controles de calidad será necesario seguir unas pautas y modos

establecidos previamente y que vienen definidos en:

Especificación técnica de control por líquidos penetrantes.

Especificación técnica de control por partículas magnéticas.

Especificación técnica de control por ultrasonidos.

Especificación técnica de control por radiografía.


La elección de los controles empleados y los niveles de aceptación a utilizar

deberán hacerse teniendo en cuenta la afectación de la pieza, su concepción hidráulica,

así como las exigencias en servicio que vaya a tener que soportar, como acciones

erosivas, el riesgo de cavitación, la fatiga por choque, la existencia de solicitaciones

alternativas, la tensión de trabajo de las zonas consideradas, etc.

Las personas encargadas de efectuar los exámenes no destructivos así como de

interpretar sus resultados y de sacar conclusiones a partir de estos, deberán estar

calificadas según un procedimiento escrito. Estas personas deberán poseer una

experiencia en relación con la importancia de las decisiones que deban tomar.

2.4.3.3 Control de la estanqueidad bajo presión

Este tipo de ensayo es raramente realizable en la fundición en condiciones

adecuadas, por lo cual a menudo se renuncia a su realización. Por el contrario, las piezas

expuestas a la presión, una vez que han sido terminadas, son sometidas a un ensayo bajo

presión en los talleres del constructor o en la obra. El constructor debe precisar en el

plano de estas piezas las condiciones de realización de este ensayo, como la naturaleza

del fluido que transmite la presión, o la duración de la misma, lo que permite al

suministrador realizar la pieza de forma que esta pueda soportar adecuadamente aquellos

esfuerzos para los que se ha diseñado.


2.4.4 Controles dimensionales

2.4.4.1 En la fase de entrega por el suministrador

Los controles dimensionales y las tolerancias que deben tener las piezas a

realizar por el suministrador serán precisados por el constructor desde el momento de la

petición de ofertas. La complejidad de las tolerancias dimensionales existentes en las

formas hidráulicas hace complicada la elaboración de normas generales.

En su respuesta a la oferta, el suministrador aceptará o discutirá las tolerancias.

Téngase en cuenta que estas tolerancias tienen una incidencia directa sobre el

precio, cuanto más reducidas sean, más compleja será la fabricación.

2.4.4.2 En la fase de entrega por el constructor

El constructor es la única parte adecuada para decidir tolerar eventuales

diferencias en lo referido a perfiles y dimensiones hidráulicas y valorar las

consecuencias desde el punto de vista de las garantías de funcionamiento que él

previamente hubiese acordado.

La excepción a lo anterior son los casos sometidos a las recomendaciones de la

Comisión Electrotécnica Internacional (Modificación No 1 de Septiembre de 1977 de la

publicación 193, capitulo 4, párrafos 2.2, 2.3 y 2.4 para las turbinas hidráulicas y la


publicación 497 primera edición, capítulo 4, párrafos 15.2, 15.3 Y 15.4 para las bombas

de acumulación).

2.4.5 Especificación técnica de control por líquidos

penetrantes

2.4.5.1 Objeto y campo de aplicación

Los líquidos penetrantes se emplean para detectar defectos abiertos en la

superficie de las piezas que se inspeccionan, de esto se deduce que sólo se podrán

detectar con este ensayo no destructivo defectos en la superficie de la pieza o defectos

considerados como internos pero que afloren en la superficie.

Por lo general, este control está indicado para piezas terminadas. Sin embargo,

puede utilizarse en fases intermedias de fabricación, en particular para el control de las

cavidades de saneado, siempre que en las hojas de fabricación o prescripciones de

calidad figure dicha operación.

La persona que realice el ensayo y evalúe posteriormente los resultados del

mismo deberá estar cualificada con el nivel 11 establecido en los requisitos SN- TC- 1 A

o según las Recomendaciones para la Cualificación y Certificación del Personal de

ensayos No Destructivos de la Asociación Española para el Control de la Calidad

(AECC).


2.4.5.2 Preparación de las superficies

La preparación de las superficies en el ensayo de líquidos penetrantes tiene por

objeto conseguir que las condiciones superficiales de la pieza sean tales que se pueda

garantizar la correcta interpretación de los resultados que se obtengan en el ensayo.

Las superficies a examinar deberán estar limpias y secas por lo que hay que

eliminar totalmente todos los posibles restos en la misma de sustancias como óxido,

taladrina, escorias de soldadura, grasa, aceite, agua, polvo, etc.

Si la rugosidad de la pieza es excesiva, puede alterar la interpretación de los

resultados, por lo que el valor de la rugosidad máxima Re se limitará a valores

adecuados, 12 pm (N10) realizándose alguna operación previa de mecanizado o amolado

si fuera necesario. En aquellas superficies donde se hayan efectuado tratamientos

mecánicos superficiales que puedan impedir la penetración del líquido, las superficies a

examinar deberán ser amoladas previamente a la realización del ensayo.

En el caso de que se realice un examen por partículas magnéticas por vía

húmeda, es recomendable efectuar previamente el control por líquidos penetrantes para

poder contrastar los resultados de estos dos ensayos.


2.4.5.3 Condiciones realización del ensayo

2.4.5.3.1 Temperatura

Los líquidos empleados para la realización de este ensayo tienen unas

propiedades características, como su poder humectante, ser químicamente inertes, no ser

tóxicos (para que su manipulación sea segura), etc. Debido a esto, las temperaturas de

los líquidos y de la superficie a examinar, deben estar comprendidas dentro de un campo

comprendido entre 15 y 60 º C aproximadamente, para que se vean favorecidos los

fenómenos en que se basa el ensayo de líquidos penetrantes. Fuera de estos límites

térmicos, la eficacia de los productos y del procedimiento deberá demostrarse a la

temperatura prevista de utilización.

El líquido penetrante es un derivado del petróleo por lo que el límite superior de

temperatura no debe ser superado por el riesgo de inflamación que provocaría esa

circunstancia. En cuanto al límite inferior de temperatura de trabajo, se da con el fin de

que el líquido penetrante tenga un poder humectante suficiente como para permitir la

penetración en los defectos, fenómeno que se ve dificultado si la temperatura no es

suficientemente alta.

En cualquier caso, las temperaturas antes mencionadas son solamente

orientativos, por lo que se deberán seguir las indicaciones y recomendaciones

establecidas por el fabricante del producto que se emplee.


2.4.5.3.2 Iluminación

Para la correcta apreciación de los resultados, la iluminación del lugar en el que

se realice el ensayo debe ser suficiente, para esto, el examen podrá realizarse a la luz del

día o con luz artificial producida por un tubo fluorescente de 80 W colocado a 1 m de

distancia. También se podrá emplear una iluminación equivalente a las anteriormente

mencionadas.

2.4.5.3.3 Materiales de trabajo

Para realizar los ensayos mediante líquidos penetrantes se utilizará un kit

formado por los siguientes productos:

1) Penetrante ARDROX 966P (aerosol)

2) Eliminador ARDROX 966 PR 551 (aerosol o granel)

3) Revelador ARDROX 966 (aerosol)

Del lote empleado en los ensayos se adjuntará sus certificados de Garantía de

Calidad según DIN 50.04913.1 .b. o equivalente a esta.

2.4.5.4 Procedimiento

El ensayo por líquidos penetrantes se basa en los fenómenos de capilaridad y de

exudación que se producen entre el líquido y la superficie en que se aplica este. El

método más común consiste en utilizar un líquido penetrante coloreado eliminable


mediante agua, con el que se impregna la superficie a examinar. Esta superficie es

posteriormente limpiada para eliminar el exceso de líquido penetrante aplicado. La

lectura se hace por aplicación de una capa de un producto denominado revelador.

En caso de haber un acuerdo previo, se podrá utilizarse cualquier otro método.

Para realizar un ensayo de líquidos penetrantes los pasos más habituales son los

siguientes:

Preparación de la superficie a examinar, este aspecto ya fue tratado en un

apartado anterior, se basa en que la superficie ha de estar limpia y seca. Para eliminar los

restos de oxido, escorias de soldadura u otros materiales que dificulten el ensayo se

podrán emplear cepillos metálicos, muelas o los instrumentos adecuados para tal fin. En

el apartado anterior referido a los materiales de trabajo viene especificado el disolvente

que se empleará, aunque se puede emplear también otro que sea similar al citado

anteriormente.

Aplicación del líquido penetrante, esta podrá hacerse mediante inmersión, con

pincel o mediante pulverización, esta última se hará haciendo que la distancia entre el

aerosol y la superficie a examinar esté comprendida entre 40 y 60 centímetros. El líquido

penetrante debe aplicarse de forma homogénea por toda la superficie que se vaya a

examinar y deberá dejarse en esta al menos durante diez minutos, este tiempo mínimo se

incrementa en el caso de superficies pulidas, defectos estrechos o temperaturas bajas

debido a que el líquido penetrante trabaja en condiciones más desfavorables. Es habitual


que se deje al líquido un tiempo entre diez y veinte minutos, posibilitando así que

penetre completamente en los defectos que se quieren detectar. Durante el tiempo de

aplicación la superficie debe permanecer húmeda.

Eliminación del exceso de penetrante, para esto se emplea un trapo húmedo, se

enjuaga o se pulveriza agua a temperatura moderada (inferior siempre a 50°C) y presión

media (la máxima presión utilizable es 3.5 bares). La eliminación del exceso de líquido

penetrante siempre debe hacerse una vez superado el tiempo de aplicación del mismo,

para que este haya podido penetrar en los defectos.

Limpieza de la superficie a examinar, una vez que se haya eliminado el exceso

de líquido penetrante se debe limpiar y secar la superficie empleando trapos que no se

deshilachen (para no ensuciar a la misma) o papel absorbente.

Aplicación del producto revelador, este suele ir en forma de suspensión en un

líquido (vía húmeda). Debido a que es una suspensión, es muy recomendable de cara a

conseguir una homogeneidad adecuada que la aplicación del producto revelador se

produzca en cuanto se haya terminado de agitar a la suspensión. El revelador puede

aplicarse de cualquier forma que permita que la capa que forme el mismo sea fina,

homogénea y que no perturbe al líquido penetrante que se encuentra en el interior de los

defectos.

El líquido penetrante se difunde rápidamente en el revelador, por lo que el

examen de la pieza debe hacerse según se vaya aplicando el revelador a la misma.


Una vez obtenidas las indicaciones, se compararán estas con los criterios de

aceptación, esto debe hacerse en un período de tiempo que habitualmente está

comprendido entre diez y veinte minutos.

2.4.5.5 Interpretación de los resultados obtenidos

Indicación es cualquier mancha de exudación obtenida tras haber aplicado el

líquido revelador. Existe una terminología muy concreta referente a los tipos de

indicaciones que se pueden encontrar una vez realizado el ensayo:

Indicaciones "verdaderas" son las que resultan de discontinuidades mecánicas.

Indicaciones "circulares" son las que presentan una forma más o menos elíptica,

siendo su longitud inferior a tres veces su anchura media.

Indicaciones "lineales" son aquellas cuya mayor longitud es superior a tres veces

su anchura media.

Indicaciones "alineadas1' son aquellas que siendo tres o más, están una a

continuación de la otra y siendo la distancia entre ellas inferior a dos milímetros de

borde a borde de las mismas.

Las irregularidades superficiales como los surcos de herramienta empleada u

otras similares a estas, son susceptibles de generar también indicaciones. Cualquier

indicación que se revele ambigua, deberá ser considerada como defecto y se repetirá el


ensayo para verificar si verdaderamente se trata de un defecto o no, en caso necesario, se

hará un retoque previo de la superficie.

Salvo acuerdo con el constructor, las grandes zonas pigmentadas serán

declaradas no aceptables. Las indicaciones aisladas de longitud inferior a 1,5 mm no se

tomarán en consideración.

La zona examinada mediante líquidos penetrantes será evaluada y clasificada por

comparación con los criterios aquí indicados que definen cinco clases de calidad

numeradas del 1 al 5 y cuyo orden de calidad es decreciente. La superficie de referencia

será de 1 dm2 y podrá ser de forma cuadrada o rectangular, si bien su longitud máxima

estará limitada a 250 rpm. La forma de la zona de referencia vendrá dada por la

morfología y las dimensiones de la zona examinada o según la repartición más

desfavorable de las indicaciones encontradas en la misma.

En el caso de indicaciones especiales, o indicaciones lineales manifiestamente no

asimilables a cualquiera de las clases previstas, éstas deberán ser objeto de una decisión

adecuada a cada caso particular.

2.4.5.6 Criterios de aceptación

Para los distintos criterios de aceptación se utilizará una imagen patrón. La zona

examinada en el ensayo será evaluada por comparación con la imagen patrón en cada


clase, la cual representa una superficie de 1 dm2. Como ya se dijo antes, podrá ser de

forma cuadrada o rectangular y su longitud máxima está limitada a 250 mm.

La superficie de comparación se colocará de forma que se tome la repartición

más desfavorable de indicaciones en la zona a considerar.

Clase 1

> Ninguna indicación circular de dimensión superior a 3 mm.

> Ninguna indicación lineal.

> Ninguna indicación alineada.

> Superficie total de las indicaciones no superior a 10 mm2/dm2.

Clase 2

> Ninguna indicación circular de dimensión superior a 4 mm.

> Ninguna indicación lineal.

> Ninguna indicación alineada.

> Superficie total de las indicaciones no superior a 20 d d m 2 .

Clase 3

Ninguna indicación circular de dimensión superior a 5 mm.


Ninguna indicación lineal.

Ninguna indicación alineada.

Superficie total de las indicaciones no superior a 50 mm2/dm2.

Clase 4

Ninguna indicación circular de dimensión superior a 6 mm.

Ninguna indicación lineal.

Ninguna indicación alineada de una longitud superior a 10 m.

Superficie total de las indicaciones no superior a 125 mrr?/dm2.

Clase 5

Ninguna indicación circular de dimensión superior a.8 mm.

Ninguna indicación lineal de longitud superior a 7 m.

Ninguna indicación alineada que constituya una longitud superior a 16 mm.

Superficie total de las indicaciones no superior a 250 mm2/drn2.


2.4.5.7 Informe del control

Este deberá incluir como mínimo la información relativa al lugar, fecha del

examen, designación e identificación de la pieza y números de pedido y de colada de la

misma.

También deberá incluir el tipo de acero fundido, fase de fabricación, zonas

controladas, referencia a esta especificación, designación de los productos utilizados en

el ensayo y el resultado del ensayo, que podrá ser de conformidad o no con la

especificación de calidad que se debiese cumplir.

El informe deberá contener el nombre y la firma del inspector encargado del

ensayo, así como las observaciones adicionales que se considerasen necesarias.

2.4.6 Especificación técnica de control mediante partículas

magnéticas


El objeto del ensayo no destructivo mediante partículas magnéticas es detectar

eventuales defectos próximos a la superficie, hayan aflorado o no en la misma, este

ensayo permite detectar defectos superficiales y subsuperficiales, las piezas a las que se

vayan a someter a este ensayo deberán presentar un ferromagnetismo suficiente.

Este examen se hace generalmente sobre superficies brutas o desbastadas, si bien

puede aplicarse sobre superficies terminadas, adoptando las precauciones necesarias.


2.4.6.2 Preparación de las superficies

Las superficies en las que se vaya a realizar el ensayo deben estar limpias,

exentas de aceite grasa, arena o cualquier otra anomalía que pudiera dificultar la buena

interpretación de las indicaciones magnéticas que produce el ensayo.

De todas formas, el estado de la superficie será definido en la Especificación de

Calidad que se aplique.

Para las partes desbastadas o amoladas, en principio se especificará una

rugosidad Re no superior a 12,5 pm (N10). Para las partes que deban quedar brutas, se

seguirá la norma GE 70-2, concretamente, su apartado 3.1. Ha de tenerse en cuenta que

un granallado demasiado activo puede dificultar la detección de los defectos menos

visibles e incluso enmascararlos, debido a esto, se recomienda limitar esta operación a lo

estrictamente necesario.

2.4.6.3 Creación del campo magnético

2.4.6.3.1 Procedimiento de magnetización

Hay varios métodos para conseguir la creación del campo magnético, este será

creado mediante paso de corriente alterna o rectificada de una o dos alternancias a través

de la pieza.


El uso de comente alterna consigue una mayor sensibilidad para la detección de

defectos abiertos en la superficie, mientras que la corriente rectificada facilita la

detección de defectos subsuperficiales.

Previo acuerdo con el constructor, puede utilizarse cualquier otro procedimiento

que se considere adecuado. En caso de emplearse un electroimán, éste debe ser

obligatoriamente alimentado con corriente alterna.

Si el examen es en superficies ya terminadas, para tratar de limitar el efecto de

arcos que eventualmente se produzcan, es necesario acoplar a los electrodos

"almohadillas" en metal fusible, también puede emplearse un electroimán.

La Especificación de Calidad podrá precisar el método de magnetización y el

tipo de corriente a utilizar para conseguir esta.

2.4.6.3.2 Intensidad de campo magnético

La intensidad de corriente, la separación entre electrodos y el recubrimiento

existentes en las sucesivas zonas a controlar deben permitir que en cada zona examinada

haya un campo tangencia1 (que se define como el valor medio entre comente rectificada

y valor eficaz en comente alterna) igual o superior a 2000 A/m (es decir 25 Oe), sin que

se sobrepase el valor que provoca la aparición de indicaciones por la saturación del

material ferromagnético. La excepción a esto último será la zona adyacente a los

electrodos por motivos obvios.


Si no se dispone de un equipo de medida del campo magnético, se aceptará que

la condición precedente se cumple para una intensidad eficaz de comente de 50 A por

cada centímetro de separación entre los electrodos que producen la magnetización.

Para los aceros inoxidables ferromagnéticos, la intensidad que se emplee en la

magnetización deberá ser mayor, pueden ser necesarios valores de hasta 7000 Alm.

Si el equipo está graduado en intensidad de cresta, ésta se convertirá en

intensidades eficaces (que son medias cuadráticas). Para el caso de corriente rectificada

de un semi-período se realiza mediante:

Si la comente es rectificada de dos semi-período y alterna se realiza la

conversión con:

ECUS pag 321

Hay que asegurar que los indicadores den una respuesta positiva, aunque los

campos magnéticos sean débiles.

2.4.6.4 Producción de la imagen magnética.

La imagen magnética se puede obtener mediante métodos diversos, entre los que

se incluyen el polvo magnético seco, polvo magnético en suspensión en un líquido

apropiado y polvo magnético fluorescente en suspensión en un líquido apropiado.


Cualquiera de estos productos debe aplicarse sobre la superficie a examinar. En

el caso de que se utilice polvo magnético fluorescente, la observación se realizará

mediante luz ultravioleta.

La Especificación de Calidad podrá precisar el producto a utilizar en los distintos

casos que se puedan presentar. El método empleado para aplicar el producto debe

asegurar una repartición regular de las partículas magnéticas sobre toda la superficie a

controlar para que las lecturas de resultados sean correctas. El recipiente que contenga el

revelador liquido debe ser agitado frecuentemente para facilitar también esto último. Los

productos utilizados en los ensayos deben tener una granulometría, un color y una

concentración adecuados para asegurar una sensibilidad y un contraste convenientes,

para conseguir esto, se tendrán que tener presentes las condiciones en las que se vaya a

realizar el ensayo de partículas magnéticas.

En el procedimiento con polvo fluorescente, la lámpara ultravioleta deberá tener

la potencia suficiente y la luz ambiental deberá atenuarse en caso de que dificulte la

lectura de resultados.

La eficacia del producto empleado en el ensayo se verificará por medio de un

indicador dispuesto sobre la pieza durante el transcurso del control (por ejemplo al

Berthoid, Am\JOR o ASTM).


2.4.6.5 Modo de operar

Cada superficie elemental será controlada sucesivamente según dos direcciones

perpendiculares, esto se debe a que el ensayo de partículas magnéticas detecta bien

defectos cuya orientación sea perpendicular a la de las líneas de campo magnético de la

zona inspeccionar, pero detecta mal aquellos defectos cuya orientación sea paralela a las

líneas de campo magnético.

Para facilitar el sondeo, las zonas a controlar pueden ser previamente

cuadriculadas con tiza o cualquier otro medio adecuado salvo en el caso de superficies

de pequeña dimensión. Los electrodos podrán disponerse paralelamente a los lados o a

las diagonales del cuadriculado anteriormente mencionado:

Si los electrodos se disponen paralelamente a los lados de la cuadrícula, para una

separación de cuadrícula de entre 150 y 200 milímetros, la separación entre los

electrodos estará comprendida entre 190 y 240 milímetros. En este caso la intensidad

mínima eficaz tomará un valor entre 950 y 1200 A.

Si los electrodos se disponen según las diagonales de la cuadrícula, para una

separación cuadrícula de entre 150 a 200 milímetros, los electrodos deberán estar

separados por una distancia de entre 250 y 300 milímetros. La intensidad eficaz mínima

será de entre 1250 y 1500 amperios.

En las zonas elementales consideradas, el revelador se aplicará durante 3

segundos a la vez que se produce la circulación de la comente, la cual se mantendrá


durante un segundo más que la aplicación del revelador de cara a facilitar la

estabilización de las indicaciones. El examen se hará visualmente sin esperar una vez

hecho lo anteriormente mencionado.

Sí estará permitido realizar el examen después de haber tratado varias de estas

zonas elementales, siempre que se cumpla que las sucesivas aplicaciones del producto

revelador no borran las indicaciones que previamente se hubiesen formado. Si el ensayo

debe realizarse en una zona con gran inclinación y con polvo seco, podría suceder que al

finalizar el paso de la corriente las indicaciones ya no fueran visibles, al haber caído el

polvo por efecto de la gravedad. En este caso el examen debe efectuarse durante el paso

de corriente, para evitar el problema antes mencionado.

2.4.6.6 Interpretación de los resultados

El ensayo por partículas magnéticas se basa en que pone en evidencia las

discontinuidades que deforman el campo magnético en la superficie que se está

inspeccionando, por concentración local de las partículas alrededor de las citadas

discontinuidades. Estas concentraciones son más o menos definidas en función de la

profundidad, naturaleza y magnitud de las discontinuidades que existan en el material.

Las indicaciones se pueden producir por multitud de causas, como grietas,

fisuras, pliegues, rechupes, soportes de macho, poros, inclusiones y otros defectos, que

podrán ser más o menos volumétricos.


Sin embargo, las indicaciones pueden deberse a diferencias en la estructura del

metal, sobre todo en las zonas adyacentes a las reparaciones hechas por soldadura en

determinados tipos de acero, estas indicaciones no indicarán por lo tanto la presencia de

discontinuidades en el material.

Asimismo, las singularidades presentes en la superficie, como las curvas de

enlace de radio pequeño, así como surcos de mecanización o amolado, o incluso la

magnetización local remanente debida a un cable eléctrico pueden disminuir o aumentar

la concentración de partículas en esa zona.

La conclusión de lo anterior es que el ensayo mediante partículas magnéticas

permite detectar una gran cantidad de defectos, pero en ocasiones pueden surgir

indicaciones erróneas, que indiquen la existencia de un defecto cuando en realidad este

no existe.


Las indicaciones que se tendrán en cuenta son aquellas que previamente se haya

acordado que se deben a una particularidad de la superficie o a una discontinuidad de la

estructura, esto ya fue tratado en el apartado concerniente a la interpretación de los

resultados de ensayos mediante partículas magnéticas.

En caso de desacuerdo, se podrá repetir el ensayo, realizar un ligero amolado

local y provocar una mejora de las condiciones de magnetización de la zona estudiada.


Si la duda respecto a la indicación persistiese, se efectuarían ensayos mediante líquidos

penetrantes en la zona considerada.

Los criterios de aceptación para cada clase figuran en la tabla siguiente:

Siendo las anotaciones contenidas en la tabla anterior las siguientes:

S: Clase excepcional (zonas críticas altamente solicitadas). Si se presenta una

concentración numerosa de indicaciones pequeñas, aunque estas sean puntuales, la


superficie implicada deberá amolarse para seguir la evolución de las mismas; si éstas

tienen tendencia a alargarse y a acercarse, se procederá a reparar.

(3) L es la longitud de la indicación más larga.

(4) En caso de desacuerdo y si la naturaleza del defecto no puede ser demostrada,

será asimilada a una discontinuidad lineal. Téngase en cuenta también que las

indicaciones de tamaño en tomo a un milímetro no se toman en consideración. La

especificación de calidad definirá la clase a utilizar en cada zona que se deba controlar.

Para las paredes de las cavidades de saneado, el Constructor podrá especificar una clase

de calidad distinta de la prevista para la superficie.


El informe de control debe indicar como mínimo:

Lugar y fecha del examen.

Designación e identificación de la pieza.

Números de pedido y de colada.

Tipo de acero fundido.

Fase de fabricación y zonas controladas por el ensayo.

Referencia a esta especificación.


Equipo utilizado, tipo de corriente de magnetización, y naturaleza de las

partículas magnéticas.

Conformidad, o no, de la pieza respecto a la especificación de calidad establecida

para la misma.

Observaciones que se consideren adecuadas.

Nombre y firma del inspector.

2.4.7 Especificación técnica de control por ultrasonidos


El ensayo no destructivo basado en ultrasonidos tiene como objetivos encontrar

defectos internos en las piezas examinadas, así como estimar su importancia (naturaleza,

dimensiones y posición) si esto es posible.

El examen mediante ultrasonidos puede aplicarse a todas las piezas realizadas en

acero fundido ferrítico o martensítico. No obstante, hay factores como la forma de las

piezas o el tamaño del grano de estas que pueden limitar su empleo y hacer muy difícil o

imposible la interpretación de los resultados obtenidos.

El método descrito en la presente especificación está basado en la utilización de

un palpador normal de ondas longitudinales. Si la especificación de calidad requiere el

empleo de otro tipo de palpadores de ultrasonidos, particularmente para la detección y


caracterización de defectos muy próximos a la superficie o en las zonas en espera de

soldadura, entonces la especificación de calidad deberá indicar la especificación que se

deberá aplicar en esos casos.

2.4.7.2 Observaciones preliminares

El método utilizado, denominado impulsos de emisión, consiste en interpretar

sobre la pantalla los ecos recibidos por un palpador después del regreso del impulso de

ultrasonidos que el mismo ha creado anteriormente. Se deberá tener en cuenta la

evolución de las amplitudes o posiciones que presentasen estos ecos según vaya

cambiando la posición del palpador.

La amplitud de un eco está ligada a la existencia de superficies en las que rebotan

los ultrasonidos a una distancia dada, y depende también de las características de

reflexión de los ultrasonidos que estas superficies posean en la dirección considerada.

Esto explica la complejidad que entraña deducir la naturaleza y dimensiones de

aquellos que provoca los ecos de ultrasonidos detectados y, por consiguiente, el carácter

convencional de los límites de aceptación propuestos en la presente especificación.

Debido a esto, el examen mediante ultrasonidos no es completamente

concluyente, por lo que se requieren análisis adicionales para poder asegurar totalmente

la conformidad de la pieza analizada respecto de las especificaciones que debe cumplir.


La eficacia del ensayo por ultrasonidos y el coste asociado a este depende en

buena medida de la meticulosidad con que se realice, esto incluye el tiempo necesario

para el ensayo y la accesibilidad de las zonas a controlar.

El Constructor deberá, pues, adaptar sus exigencias relativas a la preparación de

superficies, modo de sondeo, clases de aceptación, etc., al problema específico que

presenta cada parte de la pieza para la cual se ha prescrito el examen por ultrasonidos.

2.4.7.3 Condiciones de operación

El examen por ultrasonidos será siempre efectuado después del tratamiento

térmico de calidad al que se someta a la pieza. La Especificación de Calidad precisará

los estados de superficie a respetar para poder llevar a cabo el control, esto tendrá en

cuenta también los criterios de aceptación que afecten a la pieza.

Una rugosidad correspondiente al patrón N10 (12,5 pm) generalmente es

aceptable, al permitir realizar correctamente el ensayo. En todos los casos, las

superficies en contacto con el palpador serán regulares y sin asperezas u ondulaciones

que dificulten la transmisión de las ondas de ultrasonidos y el desplazamiento del

palpador. La calamina resultante de la eliminación de las mazarotas o del tratamiento

térmico así como cualquier resto de cascarilla, óxido, escorias de soldadura, etc serán

eliminados antes de realizar el ensayo.


Si esto es posible, se deben eliminar entallas, rebordes o elevaciones que pudiera

presentar el material con el fin de asegurar un buen contacto entre el material y el

palpador en un espacio suficiente para que el ensayo se haga de forma correcta.

Se utilizará un producto de acoplamiento que permita una adecuada transmisión

de los ultrasonidos, entre los que se pueden utilizar figuran la pasta de celulosa y el

aceite.

Se utilizará el mismo producto de acoplamiento para el calibrado y para los

exámenes, el aparato empleado será del tipo clásico y, como mínimo, será capaz de

utilizar un campo de frecuencias comprendido entre 1 a 5 MHz. Recuérdese que a mayor

frecuencia de los ultrasonidos, menores serán los defectos que se puedan llegar a

detectar.

El aparato de ultrasonidos estará provisto de un dispositivo para el reglaje de la

amplificación graduado en decibelios, cuya precisión será de 2 dB dentro de los campos

utilizados. La escala vertical será lineal con una tolerancia de +5% como mínimo hasta

el 75% de su altura máxima. La base de tiempos del aparato será regulable de forma

continua y su diferencia de linealidad debe ser inferior al 2% del valor de la medida para

garantizar una buena precisión.

Las tolerancias anteriormente indicadas son indicativas. Si estos valores fueran

superados, podría ser necesario tenerlo en cuenta para casos límite que se pudiesen

presentar.


Los palpadores utilizados son palpadores normales de ondas longitudinales.

Salvo imposibilidad, debido a la forma o la permeabilidad, su diámetro estará

comprendido entre 19 Y 26 mm. y su frecuencia entre 2 y 2,5 MHz. Generalmente estos

palpadores están provistos de una suela protectora blanda que dificulta su desgaste con

el uso.

Antes de su utilización, se verificará la resolución y sensibilidad del conjunto

formado por el palpador y el aparato por medio de una pieza de calibración

internacional.

Resolución: en la ranura de 2 mm, empleando palpadores normales de frecuencia

igual a 2 MHz o más, deberán obtenerse tres ecos.

Sensibilidad: para una frecuencia de 2 a 2,5 MHz, el número de ecos obtenidos

sobre la suela de plexiglás serán como mínimo tres, esto podría hacer necesario

aumentar la amplificación al máximo, para investigaciones complementarias que se

hayan previsto, pueden utilizarse otros tipos de palpadores de ultrasonidos, como los

palpadores angulares de ondas transversales (recuérdese que hasta ahora eran todos de

ondas longitudinales). Los ángulos de refracción más habituales en estos palpadores son

de 45", 60" y 70" con respecto a la normal de la superficie en que se apoya el palpador

angular.

Otro tipo de palpadores de ultrasonidos son los denominados SE, que poseen

cristales emisor y receptor diferenciados y que sirven sobre todo para buscar defectos


superficiales en la pieza inspeccionadas. Estos palpadores generalmente no están

provistos de una suela flexible lo que hace necesario una adecuada preparación de la

superficie hasta que sea lo suficientemente lisa y plana.

3.2.4.7.4 Modo de operación

El impuso de emisión que produce el equipo de ultrasonidos empleado puede

permitir a veces el ajuste del mismo, en este caso, se empleará un impulso de emisión

con la potencia mínima compatible con las distintas necesidades del ensayo. Las

características del impulso de emisión no se modificarán durante el ensayo.

Para la calibración del palpador y la evaluación de las indicaciones obtenidas en

el ensayo, el mando que regula la amplificación deberá estar en la posición 0. La base de

tiempos deberá estar reglada de forma que se maximice la separación el impulso de

emisión y los ecos más alejados que se pudieran producir, esto se debe a que así se

medirá de forma más precisa. Las consideraciones anteriores se efectuarán, lógicamente,

teniendo en cuenta de las posibilidades de reglaje del equipo que se vaya a utilizar. Para

el calibrado se emplean únicamente las distancias entre dos o más ecos de distancia

previamente conocida. La distancia entre la impulsión de emisión y el primer eco no

puede emplearse por el efecto denominado de "campo cercano", que hace que la

precisión en la zona próxima a la emisión no sea lo suficientemente alta como para

calibrar con ella. La posición de un eco respecto a una referencia en la pantalla permite

determinar la profundidad a la que se encuentra el elemento que produce el citado eco,


que puede ser tanto un defecto como características propias de la pieza como el espesor

de la misma.

Para el reglaje de la amplitud de los ecos se pueden utilizar piezas patrón de

espesores conocidos. Estas piezas existen tanto con un espesor fijo como escalonadas.

Estas piezas pueden tener taladros cuyas indicaciones figuran en la especificación de

calidad:

Con taladros de fondo plano de diámetro 6 mm, cuya tolerancia de -O y +0.4 y

cuyos ejes serán perpendiculares a la superficie examinada.

Con taladros cilíndricos del mismo diámetro, pero cuyos ejes serán paralelos a la

superficie examinada.

Las piezas patrón estarán preferiblemente fabricadas de acero y es deseable que

sus características relativas a la propagación de los ultrasonidos en ellas sean lo más

similares posibles a las de la pieza que se va a someter al ensayo.

(1) La anchura de las piezas patrón será superior a 50 mm y a:

dL

D

λ ⋅=

En la expresión anterior h es la longitud de las ondas de ultrasonidos en la pieza,

d es la distancia y D es el diámetro del cristal que genera los ultrasonidos.


Para obtener las curvas de referencia, poner sucesivamente el palpador sobre

cada uno de los taladros útiles de la pieza patrón empleada, se deberán conocer los

espesores en los que se va a calibrar (mínimo 3 espesores). En la posición del eco

máximo se reglará la amplificación para que la altura de este oscile entre el 75% y la

totalidad de la altura de la pantalla.

Se marcarán en la pantalla los picos de los ecos correspondientes a cada taladro

que se obtuvieron anteriormente. Si se diera el caso de que la altura de algún eco resulta

inferior al 20% de la altura total de la pantalla, se aumentaría la amplificación de 6 a 12

dB en esto punto, anotándose también la ganancia suplementaria que se acaba de

introducir.

Trazar una línea que pase por los distintos puntos y prolongada hacia la izquierda

horizontalmente. Se obtiene así la curva de referencia de amplificación correspondiente

AO.

Para tener en cuenta los distintos estados de superficie y de absorción de los

ultrasonidos en el espacio comprendido entre la pieza a examinar y la pieza patrón, se

modificará la amplificación procediendo como en el caso de los generadores de ecos

artificiales, se trazará una línea que pase por los picos de los ecos de fondo

correspondientes a los distintos espesores de los taladros de las piezas patrón, de

amplificación correspondiente Al. A continuación se pondrá el palpador sobre una zona

sana de la pieza cuyas paredes sean paralelas y cuyo estado de superficie sea equivalente


al de la zona que se desea examinar, reglándose la amplificación de aparato hasta que se

haya elevado el eco de fondo sobre la línea trazada sobre la pantalla.

Denominaremos A2 a la amplificación obtenida. En el momento de realizarse el

examen mediante ultrasonidos, la amplificación deberá tomar el valor AO-(A2-Al).

También podría ser necesario modular esta corrección en función de la

profundidad existente, por ejemplo, repitiendo la operación precedente para distintos

espesores e interpelando si fuera necesario.

Una forma de no tener que realizar todo lo anterior es mediante la utilización de

diagramas de referencia ya existentes. Si existe un acuerdo previo entre las partes, la

curva de referencia podrá igualmente ser establecida utilizando los diagramas facilitados

por distintos fabricantes de palpadores, en los cuales se incluyen para un tipo

determinado de palpador las curvas correspondientes al eco de fondo, además de los

ecos de taladros de fondo plano de diámetros diferentes.

En este último caso, sería necesario verificar previamente, mediante el uso de

piezas patrón provistas de taladros con fondo plano, como mínimo dos puntos del

diagrama que se fuese a emplear. Hay diversas formas de examen, la especificación de

calidad precisará para cada zona que se considere, la modalidad de ensayo que se debe

efectuar:


Examen al cien por cien, esto se indicará con una X en la casilla que corresponda

a la zona en la especificación de calidad. En este caso el palpador se desplaza según

líneas paralelas con recubrimiento hasta haber examinado la totalidad de la zona.

Examen por sondeo. Se puede denominar QL, QP o SL, que a su vez se

caracterizan por:

QL seguido por unas cifras significa que el palpador se desplaza a lo largo de las

líneas de una red cuadriculada. Las cifras antes mencionadas indican el paso en

milímetros de la red.

QP seguido por unas cifras significa que el palpador se aplica únicamente en los

puntos de intersección de una red como la definida en el caso anterior.

SL implica que el palpador se desplazará según líneas que habrán de ser

definidas en cada caso.

Los exámenes por sondeo deben seguir al menos una serie mínima de reglas,

entre las que se incluyen:

Para evitar la aplicación de la cláusula mencionada el constructor deberá precisar

claramente y rápido (como muy tarde, en el propio pedido) la localización de los cruces

de la red que se vaya a emplear.

Si se detecta una anomalía se investigará su contorno examinando las zonas que

sean adyacentes a la citada anomalía.


La garantía obtenida sobre la conformidad de la clase especificada en toda la

zona que se haya considerado dependerá del paso de la red empleada y de la clase de

aceptación, ya que cambios en estos parámetros afectan a la exactitud del examen y a la

dificultan que existe para superarlo.

Para la detección de las indicaciones, se aumenta la amplificación lo necesario

para que la altura mínima de los ecos a anotar, para la clase especificada, sea al menos

igual a una quinta parte de la altura total de la pantalla del aparato empleado. Las

indicaciones a detectar en el ensayo mediante ultrasonidos serán tanto ecos intermedios

como atenuaciones del eco de fondo que no se deban a la geometría que presenta la

pieza en esa zona.

Ciertas indicaciones no podrán ser interpretadas con la exactitud deseable, por lo

que pueden interpretarse como defectos. Estas indicaciones serán indicaciones a

confirmar y son particularmente importantes en aquellas zonas que hayan sufrido

reparaciones considerables.


Se denominará D a la altura del eco máximo producido por el defecto, después

de haber ajustado la amplificación de calibrado, R será la altura de la curva de referencia

a la misma profundidad, y F será la altura del eco de fondo en la zona examinada de

paredes paralelas.


Fo se tomará como la altura del eco de fondo en una zona sana de paredes

paralelas del mismo espesor de la zona a examinar. Se definirá:

F Fo F∆ = −

S se definirá como la superficie formada por las zonas elementales obtenidas por

una agrupación de puntos de indicaciones a anotar por el método que se haya definido

previamente. Las indicaciones a anotar son aquellas para las que se cumple:

0,5D

RR

⋅≻

0,2F

Fo

∆ ≥

Se podrán emplear también otros límites, que podrán depender de la clase de

calidad o de aquello que se considere adecuado. Se tomarán como indicaciones

puntuales aisladas a aquellas en las cuales su superficie es inferior a la del palpador

empleado para realizar el ensayo.

Es necesario calcular la superficie de las zonas con anomalías que presente la

pieza, para ello se marcarán sobre la pieza las posiciones correspondientes al centro del

palpador para las cuales se ha encontrado alguna indicación a anotar. Estos puntos se

agruparán en zonas elementales de superficie S.

Se considerarán como zonas elementales distintas aquellas para las cuales las

distancias a toda zona vecina son mayores que la dimensión máxima de las dos zonas


que se estén considerando. Si los puntos marcados anteriormente no se agrupan en zonas

elementales, entonces se les considerarán indicaciones puntuales aisladas.

Hay que tener en cuenta que si la superficie inspeccionada no es plana, la

determinación de la superficie real de la zona con anomalía puede necesitar un croquis.

Los criterios de aceptación de este ensayo se pueden basar en múltiples

parámetros, entre los que figuran:

Altura del eco producido por el defecto.

Atenuación del eco de fondo.

Superficie de cada zona elemental.

Superficie total acumulada debida a las zonas elementales.

Si las indicaciones superan los criterios de aceptación que finalmente se

especifiquen, el constructor deberá decidir si la pieza se repara o si deben confirmarse

los resultados obtenidos.

Los niveles de aceptación pueden variar con la profundidad de la zona que se

esté inspeccionando, si es así, habrá que definir a las distintas clases de calidad que

haya.


Los criterios antes mencionados también pueden variar para el caso de zonas

puntuales aisladas, si es así, será necesario definir los criterios que deberán aplicarse en

ese caso.

No se deben establecer criterios de aceptación de carácter general por la gran

cantidad de casos que pueden darse, habrá que tener en cuenta las solicitaciones, la

dificultad existente para realizar el control, el grado de nocividad de las anomalías que

se detecten, etc.

P. modo de ejemplo, se pueden especificar las clases como las contenidas en la

siguiente tabla, que podrá ser cambiada en función de la información de la que se

disponga.

(1): Para las clases 2 a 5, las indicaciones puntuales aisladas que superen los

límites de aceptación tolerados para las anteriores clases podrán ser aceptadas con la

condición de que su cantidad no supere ninguno de estos dos valores: tres por dn2 o

treinta por m2.


(2): Se refiere a la superficie máxima de cada zona elemental.

(3): Se refiere a la suma de las superficies elementales en tanto por ciento de la

superficie a examinar que definiese la especificación de calidad.

Aquellas indicaciones que se considere que han de ser confirmadas requerirán el

uso de otros medios, como palpadores distintos a los empleados. El análisis posterior al

ya realizado buscará confirmar (o negar) la existencia de un defecto, y en caso de existir

este, buscará conocer sus dimensiones y el tipo al que pertenece.

El constructor será quien tome la decisión en función de la solicitación a la que

esté sometida el área estudiada y las posibilidades de crecimiento que tenga el defecto

por el tipo de trabajo que soporte la zona. Si lo considerase necesario, podrá solicitar que

le sea enviado un informe detallado con croquis incluido.

Entre lo que podrá solicitar figura una radiografía siempre que los criterios para

la realización de la misma se hubiesen definido en la especificación de calidad.

Según la presente especificación, estos criterios no se aplican salvo que se esté

ante indicaciones a confirmar.


El informe del control realizado debe contar como mínimo con los siguientes

datos:


Lugar y fecha del examen.

Designación e identificación de la pieza examinada.

Número de la colada y del pedido.

Tipo de acero.

Fase de fabricación y zonas controladas.

Referencia a esta especificación.

Marca, tipo y palpador empleado en el ensayo.

Frecuencia y tipo del cristal generador de ultrasonidos empleados.

Conformidad (o no) con la especificación de calidad.

Observaciones que se consideren necesarias.


2.4.8 Ensayos no destructivos

2.4.8.1 Ultrasonidos


Los ultrasonidos son ondas de tipo mecánico pues requieren de un medio

material para propagarse, pueden ser elásticas, plásticas y elástico-plásticas.


Las ondas de tipo elástico son aquellas que respetan las propiedades mecánicas

del material que recorren, se propagan por el medio sin perturbarlo de forma

permanente, sino sólo de forma temporal.

Los ultrasonidos empleados en ensayos no destructivos son de tipo elástico. No

tiene, que ser necesariamente senoidales, podrán tener formas diversas. Según la

relación entre su dirección de vibración y la de propagación podrán ser a su vez:

Transversales: dirección de propagación y de vibración perpendiculares entre si.

Longitudinales: coinciden las direcciones de propagación y de vibración.

Superficiales: son las ondas que se provocan únicamente en la superficie de

separación entre dos medios, estos dos medios determinarán sus propiedades.

Las ondas más rápidas en su propagación son las longitudinales, las transversales

se propagan a una velocidad próxima a la mitad de esta y las ondas superficiales lo

hacen a una velocidad cercana al noventa por ciento de la que tienen las transversales.

Al hablarse de ultrasonidos, se entenderá que estos son longitudinales a menos que se

indique lo contrario.

Los ultrasonidos son perturbaciones inaudibles en el medio cuya frecuencia

supera los 20000 Hz, entre sus aplicaciones destacan los ensayos no destructivos.


Su direccionalidad aumenta según lo hace también su frecuencia, si se aumenta

lo suficiente la frecuencia, la propagación será prácticamente en línea recta. Las

frecuencias estandarizadas para ultrasonidos son 0.5, 1, 2, 4, 6, 12 y 24 MHz.

2.4.8.1.2 Generación de ultrasonidos

Habitualmente se generan basándose en un fenómeno conocido como

magnetoestricción o efecto Hall, que consiste en que al aplicarse un campo magnético a

una pieza de material ferromagnético, variarán sus dimensiones conservándose su

volumen.

Si el campo magnético anteriormente mencionado se genera a partir de una

comente eléctrica alterna a una frecuencia adecuada, se conseguirán los ultrasonidos

deseados.

Industrialmente, los ultrasonidos se pueden generar mediante cristales de cuarzo,

que al ser sometidos a un campo magnético variable modificarán sus dimensiones.

Según como se talle al cristal, se generarán ultrasonidos longitudinales o transversales.

En el caso de ondas longitudinales, la frecuencia generada es inversamente

proporcional al espesor del cristal empleado. El material del cristal generador de

ultrasonidos puede ser de cuarzo o de otros materiales, este material no tiene que ser

necesariamente natural.


2.4.8.1.3 Tamaño de los defectos

Se considera a un defecto pequeño (con independencia del tamaño mínimo que

se considere tolerable para la pieza estudiada) si es abarcado por el haz de ultrasonidos,

mientras que un defecto es grande si el haz de ultrasonidos no lo abarca completamente.

Una primera aproximación para conocer el tamaño de un defecto es considerar

que el defecto sigue debajo del palpador hasta que lo mostrado en la pantalla del equipo

empleado no cambia, como es evidente, este método no es muy preciso.

Para obtener una mayor precisión hay varias opciones, la primera de ellas es el

método de -6dB. Este método se basa en que si hay un defecto se produce un

decremento en el eco de fondo por la pérdida de energía en el citado defecto.

Tomando que si el punto de emisión de los ultrasonidos se encuentra

exactamente encima del defecto, se disipa en este la mitad de la energía de los

ultrasonidos, lo que provocará una caída de seis decibelios en el eco de fondo. Por lo

tanto, el método de -6dB considera que el defecto comienza y acaba cuando se produce

una caída igual a seis decibelios en el eco de fondo.

Otro método de gran precisión es el empleo de unas plantillas transparentes en la

pantalla del equipo de ultrasonidos, a partir del eco del defecto y el de fondo que se

produzcan, con estas plantillas se puede conocer con precisión el tamaño del defecto.

Este método es propio de laboratorios por la incomodidad y la dificultad que

supone en una obra su empleo. Por último, hay que tener en cuenta que la frecuencia del


cristal generador de ultrasonidos establece un tamaño mínimo de defectos detestables.

Cuanto más pequeños sean los defectos que se quieran detectar, mayor deberá ser la

frecuencia a emplear. Si el tamaño del defecto es d, la frecuencia mínima a emplear es:

min 2

cf

d=

⋅

Siendo c la velocidad de propagación en el medio que forma a la pieza estudiada.

Los palpadores más habituales en la industria emplean como frecuencias 2 y 4

Mhz.

2.4.8.1.4 Tipos de palpadores de ultrasonidos

Los palpadores tienen como parámetros básicos su sensibilidad y su poder

resolutivo. Sensibilidad es su capacidad para transformar energía mecánica en eléctrica y

viceversa, mientras que poder resolutivo se refiere a si tiene (o no) la capacidad de

distinguir correctamente entre ecos próximos. La resolución que se emplee puede ser

mayor o menor según se busque una gran precisión o solamente errores grandes. Se

distinguirá entre los siguientes tipos de palpadores' de ultrasonidos:

Palpadores ordinarios.

Palpadores SE.

Palpadores angulares.


2.4.8.1.5 Palpadores ordinarios

Un palpador de ultrasonidos es una carcasa rellena de un material acústicamente

blando y que tiene en una de sus caras el cristal generador de ultrasonidos. Se identifican

por cinco campos:

Los dos primeros campos indican el tamaño del cristal, si van en blanco ambos el

diámetro será de 24 milímetros, si el primer campo está vacío y el segundo tiene M, el

diámetro será 12 milímetros (tamaño miniatura).

Finalmente, si los campos son S y M, el diámetro será 6 milímetros (tamaño

subminiatura).

El tercer campo indica el material del que está hecho el cristal, pondrá ser Q, B,

Li, K, etc según el empleado en el cristal.

El cuarto campo indica la frecuencia en Mhz a la que se generan los ultrasonidos,

podrá tomar el valor de cualquiera de las frecuencias normalizadas: 0.5, 1,2,4, 6, 12 y 24

MHz.

El quinto campo contiene indicaciones adicionales como:

S: palpador con suela para proteger al cristal del desgaste.

T: palpador estanco (utilizable bajo agua).

2.4.7.1.5.1 Tipos de ensayos


Los ensayos habituales de ultrasonidos son de dos tipos: transmisión e

impulsoeco.

Los ensayos de transmisión son propios de laboratorios, consisten en enfrentar a

ambos lados de la pieza a inspeccionar a un palpador emisor y a otro palpador receptor.

No es empleable industrialmente, a pesar de su gran precisión, por la dificultad de

enfrentar perfectamente dos palpadores. Además, no siempre son accesibles los dos

lados de la pieza a inspeccionar.

El ensayo impulso-eco es el que se emplea industrialmente, en las frecuencias

él empleadas son altas, por lo que se emplea un solo palpador como emisor y como

receptor. Este emitirá un impulso de emisión y se apagarán actuando como receptor.

En la pantalla del equipo de ultrasonidos que se emplee aparecerá el impulso de

emisión, sucesivos ecos de fondo y ecos intermedios debidos a defectos (si la pieza los

tiene).

Los ecos de fondo tienen su origen en que los ultrasonidos viajan hasta el fondo

de la pieza, rebotan y vuelven al punto de emisión, siendo captados por el cristal y

repitiéndose esto sucesivamente, los ecos de fondo tienen amplitud decreciente según el

número de rebotes aumenta, debido a que existen siempre unas ciertas pérdidas, aunque

no existan defectos.


En caso de haber defectos, se perderá en ellos una cierta cantidad de la energía

de los ultrasonidos, lo que provocará que la amplitud de los ecos de fondo disminuya

más que en el caso de que la pieza no presente defectos.

2.4.7.1.5.2 Calibración

La calibración se realizará en piezas patrón en zonas con espesor del material

conocido. Al aplicar el palpador a una superficie, aparecerán en pantalla el impulso de

emisión y los ecos de fondo. Para conocer a que distancia se encuentran las indicaciones

que aparezcan en pantalla, bastará con ajustar mediante los mandos del equipo empleado

lo mostrado en pantalla hasta que los ecos de fondo están en divisiones que permitan

realizar las medidas de forma sencilla, por ejemplo, hacer que cada unidad en las que se

divide la pantalla del equipo equivalga a cinco milímetros o a cualquier otra medida que

se considere adecuada y cómoda.

Hay que tener en cuenta que la zona próxima al impulso de emisión (campo

cercano) no tiene la misma precisión que el resto de la pantalla. A menudo se calibra

mostrando en pantalla sólo los dos primeros ecos de fondo, que estarán en los dos

extremos de la pantalla. Esto permite medir con precisión en todo el espesor controlado,

pues la distancia recorrida por los ultrasonidos entre estos dos ecos es igual al espesor de

la pieza patrón empleada.

En caso de tenerse que comprobar con precisión a grandes distancias, se seguirán

empleando las mismas piezas patrón que las anteriormente mencionadas, sólo que en


este caso se desplazará el origen lo necesario hasta que en pantalla se muestre la

profundidad que se desea comprobar, probablemente será necesario incrementar también

la ganancia, al ser los ecos de fondo con los que se calibrará cada vez menores. Una vez

calibrado así el aparato, al aplicar el palpador en la pieza no se podrán tocar los mandos

del equipo, porque se perderán la referencia que nos permite medir con precisión en el

intervalo antes elegido.

2.4.8.1.6 Palpadores SE

Los palpadores ordinarios emiten ultrasonidos perpendicularmente a la superficie

en la que se apoyan, mientras que los palpadores SE se emplean generalmente para

buscar defectos próximos a la superficie en que se aplica el palpador. Recuérdese que la

zona próxima al punto de emisión de ultrasonidos (campo cercano) no presenta la misma

precisión que el resto.

Los palpadores SE poseen dos cristales con una cierta inclinación respecto a la

perpendicular a la superficie (tres grados es una valor habitual), uno de ellos actuará de

emisor y el otro actuará de receptor. Nótese que estos papeles son intercambiables, al ser

los dos cristales idénticos. Estos palpadores poseen dos cables de conexión, uno para

cada uno de los cristales que posee. Entre los dos cristales y dentro del palpador hay una

pared de material aislante para evitar que aparezcan ecos en la pantalla del equipo

debidos a rebotes de los ultrasonidos dentro del propio palpador.


Las palpadores SE pueden servir para buscar defectos próximos a la superficie,

debido a que los cristales generadores de ultrasonidos no están en contacto directo con la

pieza, por lo que el campo cercano queda dentro del palpador. Estos palpadores se

denominan mediante los seis campos que siguen:

Los dos primeros campos indican el tamaño del cristal y son como en los

palpadores ordinarios.

El tercer campo pone SE para indicar que tipo de palpador es.

El cuarto campo indica el material del que están hechos los cristales de forma

análoga al caso de los palpadores ordinarios.

El quinto campo indica la frecuencia en Mhz a la que se generan los ultrasonidos,

podrá valer cualquiera de las frecuencias normalizadas.

El sexto campo indica la inclinación de los cristales respecto a la perpendicular a

la superficie en la que se aplica el palpador.

Una de las ventajas que tienen los palpadores SE respecto a los ordinarios es que

aguantan mayores temperaturas en la superficie en la que se apoyan, al no estar en

contacto directo el cristal que genera ultrasonidos con la misma.


Los palpadores SE no presentan generalmente en pantalla ecos de fondo

sucesivos como ocurría en los palpadores ordinarios, debido a que los ultrasonidos se


aplican de otra forma (no perpendicularmente a la superficie), lo que hace que los ecos

sucesivos no vuelvan al punto de emisión.

Para su calibración se emplean piezas escalonadas, al poner el palpador en uno

de estos escalones, aparecerá un eco que se producirá a una profundidad que

previamente conocemos. Si aplicamos sucesivamente el palpador entre dos escalones

diferentes, mediante el uso de los mandos de ajuste del equipo, se podrá conseguir que

los ecos que aparecen estén en divisiones que permitan una lectura de resultados

sencilla.

2.4.8.1.7 Palpadores angulares

La misión principal de los palpadores de ultrasonidos angulares es inspeccionar

soldaduras. Los palpadores angulares poseen un único cristal que emite y recibe

ultrasonidos. Este cristal tendrá una cierta inclinación con respecto a la perpendicular de

la superficie en la que se apoya el palpador y también dispondrá de material aislante en

su interior con una disposición adecuada para evitar que el cristal capte los rebotes de

ultrasonidos que se pudieran producir en el interior del palpador.

En los palpadores angulares los ultrasonidos que pasan al medio que se está

estudiando son de tipo transversal, la explicación a esto viene dada por la siguiente

figura:


Se puede ver que si el valor del ángulo de incidencia no es adecuado, entonces

pasan al segundo medio ondas longitudinales (L) y transversales (T). Esto crea una

situación indeseable, debido a que se podrían captar dos ecos para un mismo defecto al

pasar dos tipos de ondas diferentes al segundo medio, que podrían provocar dos ecos.

Sin embargo, si el ángulo de incidencia es el adecuado:


En el caso mostrado en la figura anterior sólo pasan al segundo medio ondas de

tipo transversal, con lo que se evitan los problemas antes mencionados. La conclusión de

esto es que el ángulo de incidencia debe permanecer dentro de un determinado intervalo,

si es demasiado reducido entonces pasaría al segundo medio dos tipos de ondas,

mientras que si es excesivamente elevado podría darse el caso de que no pasase ningún

tipo de onda al segundo medio.

La ley de Snell rige el fenómeno anterior y define los límites a los que se ha

hecho referencia y que dependerán de las características de los dos medios. En el caso de

que los materiales implicados sean acero y plástico el intervalo en el que debe

permanecer el ángulo de incidencia es aproximadamente entre 27.6" y 57.8".

Los palpadores angulares de denominan mediante seis campos, de una forma

similar a los palpadores SE:

Los dos primeros campos indican el tamaño del cristal y son como en los

palpadores ordinarios y de tipo SE.

El tercer campo pone W para indicar que tipo de palpador es.

El cuarto campo indica el material del que está hecho el cristal de forma análoga

a los otros tipos de palpadores.

El quinto campo indica la frecuencia, tomará como valor el de alguna de las

frecuencias normalizadas.


El sexto campo indica el ángulo que forma la dirección de propagación de los

ultrasonidos en el segundo medio respecto a la perpendicular a la superficie.

No indica el valor del ángulo de incidencia, porque realmente el dato importante

es este. Sus valores habituales Son 35º, 45º, 60º, 70º, 80º y 90º.


La calibración de estos palpadores se hace con piezas patrón, como la VI o la V2,

que constan de zonas con un radio de curvatura constante. Estas zonas tienen dos

objetivos:

Calibrar el palpador definiendo con precisión el punto de salida de los

ultrasonidos. Esto se hace moviendo el palpador en tomo al centro de curvatura de la

pieza, que es conocido, pues cuando el punto de emisión de ultrasonidos coincide con el

centro de curvatura, los ecos obtenidos tienen amplitud mínima.

Calibrar el palpador definiendo el ángulo. Esto se debe a que con el uso el

palpador se desgasta, variando el ángulo de los ultrasonidos en el segundo medio.

Para calibrar el ángulo es necesario calibrar primero el punto de salida (punto

anterior). Una vez hecho esto, se moverá el palpador en tomo a los puntos que forman

una recta con el centro del taladro circular de la pieza patrón con ángulo similar al que el

palpador tenga. Cuando los ecos recibidos son mínimos, se puede determinar el ángulo,


al ser este el que existe entre la perpendicular a la superficie y la recta que pasa por el

punto de salida de los ultrasonidos y el centro del taladro circular.

Para la inspección industrial de soldaduras no se suelen utilizar los métodos

anteriores por ser engorrosos, se recurre a ensayos sobre restos de obra, que

determinarán los puntos A y B de la siguiente figura:

Estos puntos son aquellos en los que se captan los ecos debidos a que los

ultrasonidos rebotan en las partes superior e inferior del resto de obra. Si aparecen ecos

moviendo el palpador angular entre las posiciones A y B, habrá un defecto en la

soldadura. Será necesario realizar esto por los dos lados de la soldadura que se quiera

inspeccionar.


2.4.8.2 Radiología industrial


La radiología industrial se puede realizar mediante rayos X o rayos Gama, la

diferencia entre estos es su frecuencia. Ambos pueden servir para impresionar placas

radiográficas.

A grandes rasgos, se puede decir que los rayos X se forman a partir de los

electrones que emite un circuito al rojo, al circular por él una elevada intensidad.

Parte de estos electrones serán detenidos por barreras, para que sólo sean

empleados aquellos que hayan sido emitidos en la dirección correcta. Los electrones que

restan serán acelerados para aumentar su energía mediante bobinas a alta tensión.

Finalmente, los electrones deben detenerse en un anticátodo que habitualmente debe ir

refrigerado por agua. Al colisionar los electrones con el anticátodo, surgirá la radiación

de frenado, que será la que se emplearía.

Por el contrario, los rayos Gama se generan a partir de isótopos radioactivos.

Estos isótopos se definen a partir de una serie de características:

Actividad es el número de desintegraciones por unidad de tiempo, indica la

velocidad de desintegración de la fuente radioactiva.


Vida media refleja lo que su propio nombre indica, las fuentes radioactivas

pierden eficacia con el paso del tiempo, a la hora de elegir una fuente radioactiva este es

un parámetro más a tener en cuenta.

Cromatismo indica la longitud o longitudes de onda características de la

radiación Gamma producida por la fuente radioactiva.

Calidad representa la energía de los fotones y el poder de penetración de la

radiación, se emplea en el cálculo de protecciones y blindajes.

Rendimiento indica la energía utilizable, con este dato se puede conocer la

peligrosidad de la radiación para la materia orgánica.

Los rayos X presentan como su principal ventaja el no basarse en elementos

radioactivos, lo que siempre genera un riesgo adicional, por el contrario, requieren

electricidad y a menudo refrigeración, lo que hace que no siempre sea posible su uso.

2.4.8.2.2 Indicadores de calidad

Son objetos que se radiografían a la vez que la pieza a ensayar de cara a conocer

la calidad de la radiografía realizada. Pueden tener formas diversas, pero todos se basan

en tener características radiografiables de tamaño diverso (pueden ser taladros, hilos, ...)

que según sean apreciables, o no, nos indicarán el tamaño mínimo de los defectos

apreciables en la radiografía.


2.4.8.2.3 Consideraciones geométricas

La impresión radiográfica siempre es mayor que el objeto que la produce como

se puede ver en esta figura:

Otra consecuencia que se puede deducir a partir de la figura anterior es que el

error en el tamaño del objeto radiografiado disminuye si aumenta la distancia entre el

foco emisor de radiación y el objeto.

Por otra parte, el foco emisor de radiación no puede ser puntual en la realidad,

tendrá un determinado ancho, que creará una zona con penumbra en tomo a la impresión

radiográfica. Se puede reducir esta zona de penumbra aumentando la distancia entre el

foco y el objeto o tomando un foco de menores dimensiones.


Por otra parte, no es posible aumentar la distancia entre el foco y el objeto

indefinidamente para mejorar la precisión en el tamaño o en la penumbra, pues esto

implicaría radiar una zona mayor, lo que puede ser peligroso. También se tendría que

aumentar el tiempo de exposición, lo que también aumenta los riesgos debidos a la

radiación en este ensayo no destructivo.

2.4.8.2.4 Fuentes radioactivas habituales

A continuación se muestran algunas de las fuentes radioactivas habitualmente

empleadas:

2.4.8.3 Partículas magnéticas


Este ensayo no destructivo puede detectar defectos superficiales y

subsuperficiales que se encuentren a una profundidad mínima de tres milímetros.


Se puede emplear en materiales ferromagnéticos y se basa en aplicar a la pieza a

inspeccionar un campo magnético que producirá una orientación de los dominios

magnéticos del material en una determinada dirección. Recuérdese que antes de aplicar

el campo de aplicación magnético estos dominios presentaban orientaciones

heterogéneas que producían que el material no estuviese imantado.

Una vez que el campo magnético deja de actuar, los dominios magnéticos

tienden a recuperar su orientación original, si bien esto se realiza de forma muy lenta.

El ensayo de partículas magnéticas consistirá en aplicar a la superficie a

inspeccionar (una vez imantada) partículas magnéticas, que se caracterizarán por ser

imantables y tener poca magnetización residual.

En caso de existir defectos detestables mediante este método, las líneas de fuerza

magnéticas serán cerradas. Esto provocará que en caso de haber defectos, la

concentración de partículas no será uniforme, tenderán a concentrarse más en tomo e

defecto. Los defectos se detectan por contraste entre el color de fondo de la pieza y la

tonalidad de las partículas.

El ensayo de partículas magnéticas debe hacerse en dos direcciones

perpendiculares entre si debido a que si el defecto tiene la misma orientación que las

líneas de campo magnético no perturbará la distribución de las partículas magnéticas,

por lo que no serán detestable realizando el ensayo en una sola dirección. Las partículas


magnéticas pueden ser de vía seca o húmeda, y la luz con la que se realice el examen

puede ser normal o negra, según sean las características de las partículas empleadas.

2.4.8.3.2 Creación del campo magnético

La magnetización puede ser directa o indirecta. La primera se caracteriza por

emplear un imán permanente, bobinas o un electroimán en la pieza, mientras que la

magnetización indirecta consiste en hacer que una corriente recorra a la pieza, lo que

provocará en esta una campo magnético. La magnetización indirecta puede ser a su vez

de circulación total o local, según la corriente recorra toda la pieza o no.

El empleo de magnetización indirecta exige un estudio cuidadoso de la

temperatura que llegará a alcanzar la pieza examinada, pues las corrientes empleadas son

elevadas, con lo que existe el peligro de dañar a la pieza o alterar sus propiedades. El

peligro de calentamiento excesivos se acentúa si se da el caso de que la misma corriente

deba recorrer secciones muy diferentes de la pieza, pues el calentamiento se acentuará

sobre todo en las secciones menores, al ofrecer estas un peor paso a la corriente.

2.4.9 Especificación técnica de control por radiografía


El ensayo no destructivo basado en radiografías tiene por objetivo detectar

defectos internos en piezas fundidas, así como precisar la naturaleza y dimensiones de


los defectos que se hubiesen detectado previamente mediante otros ensayos, como por

ejemplo, el ensayo mediante ultrasonidos.

Este ensayo no destructivo es aplicable a cualquier pieza de acero fundido, si

bien el espesor, la forma y la accesibilidad de las mismas pueden provocar que no

siempre sea utilizable.

2.4.9.2 Preparación de la superficie

El ensayo de radiografía debe utilizarse después de haberse aplicado el

tratamiento térmico de calidad, asimismo, debe realizarse en superficies que no

presenten irregularidades que pudiesen dar lugar a interpretaciones erróneas de las

radiografías que se obtengan.

2.4.9.3 Fuentes de radiación

Será necesario conocer tanto el espesor de la zona que se debe radiografiar como

el metal que forma la pieza. Se podrán emplear radiaciones X o gamma, se utilizarán

aquellas que permitan realizar el ensayo de forma correcta.

2.4.9.4 Películas radiográficas

La película que se emplee para ser impresionada por la radiación, dependerá de

la radiación empleada, así como del espesor de la pieza en la zona a examinar. De

ASTM E 94-68 (1974) se pueden obtener estas indicaciones


El constructor debe dar su aprobación si se desea utilizar películas radiográficas

de tipo 4. Como guía para elegir adecuadamente la película a emplear se puede utilizar

la siguiente tabla:

Estas indicaciones se han incluido al representar el nivel habitual de calidad, las

tensiones representan las energías operativas en esos casos.


2.4.9.5 Identificación de las radiografías

En las radiografías que se tomen se deberá prever que cada una de las mismas

tenga al menos dos referencias visibles en la misma. Si es posible, las referencias estarán

del lado de la fuente.

La posición de las referencias que se empleen se deberán marcar sobre la pieza

para posibilitar repetir la radiografía exactamente en la misma posición si esto fuera

necesario. Como referencias se pueden utilizar características propias de la pieza, como

puede ser una punta de arista, si estas permiten posicionar correctamente la radiografía.

Cada película empleada será marcada de forma que sea posible su identificación en

concordancia con el plano de posicionado.

Los indicadores de calidad de imagen (I.Q.I. del tipo AFNOR, DIN o ASTM),

que también se pueden denominar penetrámetros, se dispondrán perpendicularmente al

haz de radiación sobre la superficie de la pieza del lado de la fuente (salvo en casos

excepcionales). Estos deben ofrecer las mejores posibilidades de interpretación aun en el

caso de espesores distintos.

2.4.9.6 Distancia foco-película

La distancia fuente-película deberá ser la suficiente para tener una penumbra

geométrica adecuada. Para el acelerador lineal, la distancia fuente-película debe ser

superior o igual a 1500 rnrn. Estos aspectos serán modificables en caso de que exista un

acuerdo que así lo especifique.


2.4.9.7 Calidad de las radiografías

Los valores de los distintos parámetros pueden ser acordados para cada caso

particular por las partes. La calidad de imagen será evaluada mediante la identificación

del agujero o hilo más pequeño visible en función del espesor radiografiado del

indicador de calidad de imagen. El último taladro o hilo visible de este será el definido

en la tabla que se presenta a continuación, con referencia a las normas indicadas.

La densidad en las lecturas en simple o doble película deberá estar comprendida

entre dos y cuatro. Esta será verificada con ayuda de un densitórmetro o por

comparación con películas patrón.


(1) Valores intermedios entre I.Q.I. No 20 Y 50 de 5 posibles

(2) Valores intermedios entre I.Q.I. No 50 Y 100 de 10 posibles

(3) (Valores intermedios a partir del I.Q.I. No 120 de 20 posibles

La borrosidad geométrica (Bg) viene determinada por la expresión:


g

d eB

D e

⋅=− g

d eB

D e

⋅=−

Siendo:

e: Espesor de la pieza a radiografiar.

D: Distancia fuente-película.

d: La dimensión más pequeña de la fuente.

Las distancias anteriores son todas en milímetros. La borrosidad geométrica

dependerá del espesor que se vaya a radiografiar:

2.4.9.7 Interpretación de las películas

La interpretación será efectuada en simple o doble película según la densidad que

exista. La interpretación deberá basarse en la última edición de las normas ASTA4

E466, E148 Y E280, según el espesor de las piezas radiografiadas. Los criterios de


aceptación (tipo de defecto y clases) serán definidos en la especificación de calidad para

cada zona a radiografiar.


El informe del control radiogáfico que se vaya a realizar deberá incluir al menos

los siguientes puntos:

Lugar y fecha de examen.

Designación e identificación de la pieza.

Número del pedido y de la colada.

Tipo de acero fundido.

Fase de fabricación y zonas que se han controlado.

Referencia a la presente especificación.

Características de la fuente de radiación utilizada.

Distancia entre la fuente y la película, así como los espesores radiografiados.

Marca y tipo de la película empleada, tipo del indicador de calidad de imagen

utilizado.

Identificación de las radiografías.


Plano indicando la disposición de las radiografías y de las marcas realizadas

sobre la pieza.

Resultado de interpretar las radiografías obtenidas, se deberá indicar para cada

defecto su tipo y clase.

Conformidad (o no) de la pieza respecto de la especificación de calidad.


2.5 Tratamientos de protección contra la corrosión

2.5.1 Procedimiento

La protección frente a la corrosión se aplicará a todos los elementos fabricados

en acero al carbono de las turbinas durante su fabricación o en reparación. Esta

prescripción será aplicada siempre que no existan otros acuerdos con el cliente que

modifiquen lo aquí establecido.

Las superficies antes de proceder a chorrearlas deben estar limpias de posibles

restos de aceite o grasa. Las rebabas, las aristas vivas, las capas gruesas de óxido y los

posibles restos de escorias de soldaduras se eliminarán por medio de cincel, cepillo de

alambre o por otro sistema que se considere adecuado antes de realizar el chorreado, este

podrá efectuarse con arena o con granalla. Se chorreará hasta un grado de acabado

indicado en la norma SIS 055900.


Para el caso de chorreado por el exterior del equipo, los agujeros se taparán

adecuadamente con contra bridas (si las conexiones son mediante bridas), o en otro caso,

mediante tapas adecuadas para tal fin. Las conexiones roscadas se taparán mediante

tapones también roscados. Se busca evitar con esto la entrada de arena o granalla en el

interior del equipo. En todo caso, se protegerán las superficies mecanizadas y las roscas

utilizando para ello Tesaband u otro medio adecuado. En el caso de soldaduras de obra,

se dejará una banda de 60 mm sin pintar a ambos lados de la soldadura, para evitar que

el calor que posibilita la soldadura dañe a la pintura.

El chorreado se efectuará dentro del taller previsto al efecto evitándose

condiciones indeseables para esta operación, entre las que figuran una humedad relativa

superior al 80%, condensaciones, humedad sobre la superficie apreciable a simple vista

o un abrasivo húmedo

Una vez concluida la operación de chorreado, se eliminará cuidadosamente toda

la arena o granalla que haya podido quedar sobre el equipo, así como el polvo que se

produzca mediante aire comprimido limpio y seco, aspirador de polvo o un cepillo

limpio. La pintura se aplicará sobre las superficies a pintar según las especificaciones

técnicas que facilite su fabricante.

Para poder pintar, se tendrán que verificar necesariamente los siguientes puntos:

Preparación de la superficie.

Control del grado de acabado.


Pintura utilizada de imprimación.

Pintura utilizada en la terminación.

Espesor y adherencia del pintado de acabado.

Verificación visual del resultado.

2.5.2 Normas, aparatos y pinturas a utilizar

El tipo de pintura a utilizar se elegirá según las características de la superficie a

pintar. Las normas que se deberán seguir para los distintos aspectos son:

Rugosidad: s/SIS 055900.

Adherencia: s/ASYM D 3359-83.

Espesores: según el tipo de pintura empleado.

2.5.2.1 Superficies en contacto con agua

Para estas superficies, su preparación deberá ser de grado 2 y habrá cuatro capas

de protección. Cada una de estas capas es detallada a continuación:

Primera capa: se empleará pintura Epoxi rica en Zinc de dos componentes 221,

su espesor oscilará entre 80 y 90 mm y su color será gris metálico.


Segunda capa: la pintura será Epoxi-Poliamida Óxido de Hierro Micáceo 2x6, su

espesor será de 80 pm y de color gris claro. Se deberá aplicar en las 48 horas siguientes a

la capa de imprimación.

Tercera y cuarta capa: estas capas tendrán pintura Alquitrán-Epoxi 5x4 y espesor

100 pn (en cada capa). Serán de color negro.

En la cámara espiral y el tubo de aspiración, se dejarán libres de pintura sesenta

milímetros en el borde de todas las uniones soldadas a realizar en obra, para proteger la

pintura del calentamiento que se genera al soldar.

Para limpiar la soldadura por el interior se esmerilará hasta metal blanco y se

pintará según lo anteriormente prescrito. En el caso de que se tenga que soldar por el

exterior anclajes u otros accesorios para ayudar al montaje se comprobará que por el

interior no se ha dañado a la pintura. Si sucediera esto último, habrá que reparar la zona

dañada.

2.5.2.2 Superficies en contacto con aceite

Estas superficies serán preparadas para que presenten una preparación de

superficie de grado 2 %, y tendrán tres capas de protección, cuyas capas de protección

serán como sigue:

Primera capa: utilizará pintura Epoxi rica en Zinc de dos componentes 221, su

espesor oscilará entre 80 y 90 p. Su color será gris metálico.


Segunda capa: su pintura será Epoxi-Poliamida Óxido de Hierro Micáceo 2x6,

con espesor igual a 80 pm y color gris claro. Se deberá aplicar esta capa en las 48 horas

siguientes a la de imprimación.

Tercera capa: su pintura será Esmalte Poliuretano Alifático de dos componentes

5W, con espesor comprendido entre 40 y 50 pm. Su color será el blanco.

2.5.2.3 Superficies en contacto con el ambiente

En este apartado se distinguirá entre dos casos, que serán las superficies en

contacto con el ambiente y las correspondientes a la turbina montada.

Para el caso de las superficies en contacto con el ambiente, con excepción de las

de la tubería montada, se prepararán con grado 2 , y tendrán dos capas de protección.

Estas últimas serán como sigue:

Primera capa: usará pintura Epoxi rica en zinc de dos componentes 221, espesor

comprendido entre 80 y 90 pm y color gris metálico.

Segunda capa: su pintura será del tipo Epoxi-Poliamida Óxido de Hierro

Micáceo 2x6, con un espesor de 80 pm y color gris claro. Esta capa deberá aplicarse en

las 48 horas posteriores a la capa de imprimación.

Para el caso de las superficies de turbina montada se prepararán las superficies

con grado 2 Iy tendrán cuatro capas de protección. Las características de estas serán las

siguientes:


Primera capa: pintura Epoxi rica en zinc de dos componentes, con espesor entre

80 y 90 p. Su color será el gris metálico.

Segunda capa: empleará pintura Epoxi-Poliamida Óxido de Hierro Micáceo 2x6,

con espesor igual a 80 pm y color gris claro. Se deberá aplicar en las 48 horas siguientes

a la capa de imprimación.

Tercera y cuarta capa: emplearán pintura Esmalte Poliuretano de dos

componentes 5P9, con espesores comprendidos entre 35 y 40 pm en cada una de las

capas. El color será azul RAL 5015

2.5.2.4 Superficies mecanizadas

Este tipo de superficies llevarán una sola capa de protección, con pintura del tipo

Barniz Pelable, con un espesor de al menos 80 pm y color amarillo.

2.5.2.5 Superficies en contacto con hormigón E

El transporte por carretera se hará con protección sin recubrimiento, mientras que

el transporte marítimo se hará con una preparación de superficie de grado Sa 2 %. Se

aplicará una capa de protección.

Esta capa empleará pintura de tipo Shop-F'rimer Epoxi de dos componentes, su

espesor deberá oscilar entre 20 y 25 pm y su color será rojo óxido.


2.6 Controles a realizar en cada pieza

2.6.1 Controles en la cámara en espiral

En esta pieza se realizarán un total de cuatro controles: inspección visual,

examen por líquidos penetrantes, certificados de materiales, control dimensional.

Se explican a continuación cada uno de ellos:

Inspección visual. Este control se deberá realizar tanto a la totalidad de la cámara

en espiral una vez finalizada su construcción y a cada una de las chapas que la forman

durante su fabricación. Se busca con esto detectar los defectos de cualquier tipo o las

faltas de soldadura apreciables a simple vista.

Las chapas que no se consideren aptas se apartarán y marcarán para realizar con

ellas la opción que se considere más adecuada entre desecharlas o emplearlas en algo en

lo que sean válidas. Si existiesen mordeduras, salpicaduras o grietas (tanto de cráter,

como longitudinales o transversales) en alguna soldadura, se procederá a su levantado y

volverán a depositarse. Si existiesen defectos como descolgaduras, falta de penetración o

rechupes (defectos en la raíz), serán levantadas estas soldaduras para ser depositadas de

nuevo si fuera posible.

Líquidos penetrantes. Este examen se realiza con la cámara ya finalizada en las

zonas en las que se produzcan cruces entre cordones de soldadura distintos. Se busca

poder detectar defectos superficiales cuyo tamaño no permita apreciarlos a simple vista,


debido a que pueden disminuir peligrosamente la resistencia del cordón de soldadura en

los citados cruces.

En caso de encontrarse estos fallos, se levantarán los cordones correspondientes

y su repetición.

Certificados de materiales. Se pedirán para su comprobación los certificadas de

los materiales que conforman la cámara en espiral, de cara sobre todo a garantizar que su

tensión máxima mínima tiene el valor especificado en la norma UNE-EN 10253-1: 2000

y que dicho valor se encuentra dentro de tolerancias que se hayan especificado. En caso

de que no fuese así, existiría un riesgo para la integridad de la cámara en espiral cuando

esta se llenase de agua y alcanzase altas presiones.

Control dimensional. Se realizará en todas las chapas que conforman a la cámara

en espiral y en las tapas del predistribuidor antes de proceder a su soldadura, si no se

realizase así, se correría el riesgo de tener que desmontar la cámara entera y volverla a

hacer. Una vez que la cámara en espiral esté construida, se realizará el control

dimensional de las cotas que no se hubiesen medido en el paso anterior.

2.6.2 Controles en el rodete

En el rodete se realizarán de nuevo los mismos cuatro controles que se aplicaron

a la cámara en espiral: inspección visual, examen por líquidos penetrantes, certificados

de materiales y control dimensional.


Se explican a continuación cada uno de ellos:

Inspección visual. Se debe hacer una vez sacada la pieza de la fundición para

poder encontrar en el rodete las grietas superficiales que pudiesen producirse por el

enfriamiento del molde, al ser el acero empleado en su fabricación autotemplable, en el

que las tensiones internas por cambio de fases pueden crear las citadas grietas. También

se buscarán rechupes o faltas de llenado que se produzcan en el molde por falta de

material frente a lo necesario por la contracción del acero. Las faltas de llenado se dan

como consecuencia de que el metal líquido que entra en el molde solidifica antes de lo

necesario, impidiendo la entrada del resto del metal líquido. Si existiesen grietas de

temple, se deberá corregir el proceso de enfriamiento y ralentizar a este en lo posible, si

estas grietas se produjesen por faltas de relleno o rechupes, deberá rediseñarse el molde.

En todos los casos en que se presenten alguno de los defectos anteriormente citados, el

rodete deberá volverse a fundir para ser sometido a continuación al mismo examen

visual.

Líquidos penetrantes. Este control debe realizarse tras las fases de mecanizado a

las que se vea sometido el rodete de cara a encontrar grietas y otros defectos

superficiales que se hubiesen podido generar. La existencia de poros en el rodete puede

dar lugar a fenómenos de cavitación si estos se encuentran en la zona de los alabes y en

contacto con el agua.

Certificado de materiales. Serán pedidos y comprobados para garantizar que el

acero que se haya empleado en el rodete tiene una composición que respeta las


tolerancias dadas en la norma UNE-EN 10088-1: 1996. Esto se debe a que en el rodete

es particularmente importante, por motivos obvios, que el acero inoxidable tenga la

calidad y la resistencia a la corrosión que se espera en él.

También se realiza esto porque se debe emplear un acero con una buena

característica de dureza, ya que va a estar sometido a abrasión por los materiales en

suspensión que pudiese llevar el agua turbinada y por las posibles cavitaciones que

pudiesen ocurrir.

Control dimensional. Se realizará después de cada una de las etapas de

mecanizado, en los planos del rodete se suministran también los límites admisibles en

las tolerancias dimensionales, geométricas y de rugosidad. Una de las zonas más

delicadas es la de los adlos laberínticos, ya que presentan secciones de paso muy

reducidas y con tolerancias pequeñas. Esto es así debido a que su función es minimizar

la cantidad de agua no turbinada, y esto se consigue dificultando en lo posible la

circulación de esta, gracias a estos dispositivos aumenta el rendimiento de la turbina. La

zona de los alabes en contacto con el agua en movimiento será inspeccionada mediante

un rugosímetro debido a que esto es necesario para garantizar un buen rendimiento en la

turbina hidráulica, ya que las pérdidas en esta disminuyen si lo hace también la

rugosidad en las zonas citadas, además, también disminuirá el riesgo de cavitación, ya

que este se favorece si la rugosidad no es reducida. Esto último implicará que el

esmerilado de los alabes se deberá hacer con cuidado y deberá ser comprobado de forma

adecuada.


2.6.3 Controles en el eje

En esta pieza se realizarán un total de cinco controles: inspección visual, líquidos

penetrantes, ultrasonidos, certificado de materiales y control dimensional.

Se expone cada uno de ellos a continuación:

Inspección visual. Se deberá realizar una vez realizado el forjado, para buscar

pliegues superficiales grandes y apreciables a simple vista. Este tipo de defectos hacen

que la pieza sea inutilizable, al haber perdido resistencia en su periferia, lo cual es

particularmente grave porque el eje trabaja a flexión y a torsión. El eje deberá ser

templado, una vez realizada esta operación, también se comprobará visualmente la

existencia de grietas apreciables a simple vista.

Líquidos penetrantes. Se encargarán de buscar defectos superficiales de pequeño

tamaño, como grietas debidas al proceso de temple o pequeños pliegues provocados por

el forjado que no se hubiesen detectado con anterioridad.

Ultrasonidos. Se realizará con ellos una inspección completa del eje para

encontrar los defectos internos que no pudiesen ser detectados mediante los

procedimientos antes empleados.

Certificado de materiales. De nuevo se pedirán los certificados y se revisarán, las

proporciones entre los elementos del acero empleado han de estar dentro de los límites

previstos por la norma UNE-EN 10083-2: 1997. Se deben resultar tanto los resultados


físicos como los químicos, el valor mínimo de la resistencia máxima debe ser también

como lo dicta la norma anteriormente mencionada de cara a garantizar un

funcionamiento adecuado del eje. Control dimensional. Se realizará sobre las cotas que

figuren en el plano que corresponda.

Las tolerancias referentes a circularidad y a la perpendicularidad respecto de la

cara en contacto con el rodete son especialmente importantes, ya que si no toman valores

adecuados, se pueden generar desequilibrios importantes.

2.7 Pinturas

2.7.1 Introducción

Las pinturas se definen como mezclas más o menos viscosas aplicadas por

extensión, proyección o inmersión en capas sobre una superficie determinada. Al secarse

da una película elástica y adherente que protege y colorea el elemento sobre el cual se

aplica. Este secado puede ser con o sin reacciones químicas. El primer caso se produce

por evaporación de líquidos, el segundo caso tiene como problema que los reactivos no

pueden comenzar a reaccionar hasta el momento en que la pintura haya sido aplicada.

Esto se consigue habitualmente separando la pintura en dos recipientes, haciéndose la

mezcla cuando la pintura vaya a ser aplicada.

Una buena pintura debe resistir bien a los agentes agresivos a los que esté

sometida, debe presentar una buena adherencia, y no reaccionar con su soporte.


Otra cualidad deseable es que sea estable frente al calor, siendo esto más o

menos importante según donde se aplique o que sea decorativa.

Se pueden distinguir cuatro componentes principales en toda pintura, el vehículo

formado por el aglutinante y el disolvente, los pigmentos, las cargas neutras y los

secativos.

Aglutinante es el elemento que le da resistencia y durabilidad. Puede ser sólido o

líquido, en este último caso presentará una viscosidad elevada. Forma la película

adherente a la base y la protege. Puede tener múltiples orígenes, como mineral (yeso,

cemento), u orgánico (ceras, parafinas).

Disolvente es la parte volátil del vehículo, se encarga de posibilitar la dispersión

o disolución del aglutinante y favorece la extensión sobre el elemento a pintar.

Entre los disolventes destacan el agua, el aguarrás, el white spirit, así como el

alcohol, la acetona y el benceno.

Secantes son los añadidos a la pintura que aceleran la oxidación y los aceites

vegetales. Entre ellos destacan el litargirio, el óxido de manganeso, el óxido de cobalto y

el óxido de cobre.

Pigmentos, se encargan de dar tonalidades a los objetos pintados diferentes a las

que presentaban inicialmente. Pueden ser de origen natural o artificial. Estos últimos

podrán ser a su vez primarios o secundarios según sea su composición.


Estabilizadores. También se les denomina como cargas neutras, su misión es

aumentar el volumen o la viscosidad, son neutros respecto a los demás componentes.

Entre ellos figuran el carbonato cálcico, el caolín, la mica y los polvos de talco.

2.7.2 Pinturas al agua

1.7.2.1 Pintura al temple

El aglutinante serán unas colas celulósicas o amiláceas y los pigmentos

empleados serán el yeso y el carbonato cálcico (también conocido como blanco de

España).

Es una pintura barata, porosa y de aspecto mate. Resiste muy poco el agua y a los

lavados. Al repintarse deben eliminarse las capas anteriores que se hubiesen aplicado. Se

utiliza sobre todo en interiores sobre yeso, aunque también se puede aplicar sobre

cemento. Para pintar con ella, se aplica con brocha, rodillo de lana o proyectada a

pistola.

2.7.2.2 Pintura al cemento

Su aglutinante es el cemento blanco usándose como pigmentos componentes que

resisten la alcalinidad. Se vende como polvo coloreado, el cual se mezcla con agua .Esta

mezcla tiene una vida limitada. Tanto el secado como la formación de la pintura es

similar al fraguado del cemento, por esto le favorece la humedad. Es absorbente y

resistente a la intemperie. Se emplea en exteriores sobre morteros de cemento o fábrica


de ladrillo, esto implica que se debe emplear sobre soportes ásperos como los

mencionados para aumentar su adherencia. Se puede pintar mediante con brocha, rodillo

o pulverización.

2.7.2.3 Pintura a la cal

La cal apagada (hidróxido de calcio) hace la función de ligante y de pigmento

blanco, presenta un acabado mate y es absorbente. Endurece con el tiempo por lo que la

humedad y la lluvia favorece la carbonatación. Tiene una buena adherencia sobre

soportes ásperos como el mortero de cemento y cal, piedra y ladrillos porosos. Se puede

emplear sobre cualquier soporte exceptuando metales y madera.

Es una pintura barata en cuanto al material pero la mano de obra es considerable

ya que se debe manejar con precaución. En caso de tenerse que repintar, las capas

deberán ser muy gruesas pudiéndose producir cuarteamientos. Se aplicará con brocha,

rodillo o pulverización.

2.7.2.4 Pintura al silicato

El ligante es una disolución acuosa de silicato de potasa o sosa y como

pigmentos se utilizan blanco de zinc y otros elementos minerales que resisten la

alcalinidad. Es una pintura muy dura capaz de resistir bien tanto la intemperie como la

alcalinidad del cemento.


Tiene un acabado mate y es absorbente. Al igual que la pintura a la cal, la

materia prima es muy barata pero la manipulación cara. Se deben transportar por

separado el pigmento del aglutinante debido que al mezclarse tiene una vida limitada.

Por su alcalinidad se deben proteger los ojos y la piel. Si se aplica en fachadas, se

deberán cubrir los vidrios al pintar debido a la gran adherencia de esta pintura con el

vidrio y el hierro galvanizado.

Se emplea en exteriores sobre cemento y hormigones, revoco de cal, piedra,

ladrillo y vidrio. No se debe emplear sobre yeso y se puede aplicar con brocha, rodillo o

pulverización.

2.7.2.5 Pintura plástica

El aglutinante es una resina plástica (vinílica o acnlica) y como pigmento se

utiliza cualquiera que resista la alcalinidad. Presenta una buena adherencia. Resiste el

frote y el lavado según la resina utilizada en mayor o menor medida. Se recomienda

sobre hormigones y similares utilizar resinas acnlicas. El secado es rígido. Es sensible a

temperaturas inferiores a los diez grados centígrados.

Se emplea en exteriores e interiores sobre soportes de yeso, cemento y sus

derivados. Se puede emplear sobre madera y metales previa imprimación. En acabados

lisos, se aplicará con brocha, rodillo de lana o pistola. En acabados picados, rodillos de

esponja y en acabados al gotelé, con máquina de gotas.


2.7.3 Pinturas al óleo (o aceite)

2.7.3.1 Pintura al aceite

El aglutinante es un aceite vegetal secante, habitualmente se emplea el de linaza.

El disolvente utilizado puede ser aguarrás o white spirit. Se emplean toda clase

de pigmentos con la única condición que no sean resinas duras.

Este tipo de pintura se sigue utilizando en soportes porosos como la madera. El

acabado puede ser desde el tono mate al brillo de esmalte. Presentan una buena

adherencia y resisten bien el lavado.

Este tipo de pintura presenta muchos inconvenientes, por lo que los fabricantes

los han combinado con resinas sintéticas o duras. Tienden a perder el brillo y el color si

se encuentran a la intemperie. En interiores, tienden a amarillear.

2.7.3.2 Esmalte graso

Está compuesta por aceites secantes mezclados con resinas duras naturales o

sintéticas. El disolvente puede ser aguarrás o white spirit. Presentan un buen brillo,

aunque este disminuye si está a la intemperie, presentan una buena extensibilidad y un

secado algo lento, que se ralentiza si se expone al frío. No resiste la alcalinidad y la

tonalidad blanca no puede ser muy pura (tendrá color hueso). Se obtienen buenos

barnices transparentes emplea como vehículo para esmaltes de acabados interiores. El


uso exterior está restringido pues por el aceite pierde el brillo al sol. Se aplicará con

brocha o rodillo de esmaltar.

2.7.3.3 Esmalte sintético

Esta pintura se obtiene por combinación química de aceites secantes y resinas

duras alcílicas. El disolvente es aguarrás o white spirit. Presentan un buen brillo, secan

con rapidez y resisten agentes químicos suaves. Los esmaltes alcílicos o sintéticos son

los más apreciados en la actualidad. Se emplean sobre todo en atmósferas industriales.

Para utilizarlos sobre paramentos de cemento conviene neutralizar éstos previamente.

Se emplean como protección de madera y metal en interiores y exteriores, como

decoración, en barnices transparentes. Si se emplean en tratamientos contra la corrosión,

se deberá preparar previamente la superficie de los metales. Se aplicará con brocha,

rodillo, pistola e inmersión.

2.7.4 Pinturas de resinas

2.7.4.1 Pintura al clorocaucho

Está formada a base de un derivado clorado del caucho. Sus disolventes son

aromáticos, y en ocasiones van mezclados con cargas. Nunca se debe utilizar aguarrás ni

white spirit al no ser lo suficientemente fuertes.


Resisten el agua, a los agentes químicos y a los atmosféricos. Son impermeables

y secan rápidamente. Tienen un brillo satinado y una buena adherencia incluso a

superficies alcalinas. Se reblandecen con las grasas y los aceites y no les convienen

temperaturas superiores a los 70ºC.

Se emplean sobre superficies de hormigón y acero para marcas viales, piscinas y

suelos de cemento. Se aplicarán con brocha, rodillo o pistola. En este último caso, los

disolventes serán los adecuados para que no se formen hilos en la proyección.

2.7.4.2 Resina epoxi

La resina se presenta en dos envases, uno de ellos con la resina epoxi y el otro

con un catalizador o endurecedor. Los pigmentos pueden ir en cualquiera de los dos

componentes. Los disolventes deben de ser muy especiales y de gran fuerza.

Tienen buena resistencia a los agentes químicos, gran adherencia y dureza.

Admiten la mezcla de alquitranes y betunes para proporcionar mayor

impermeabilidad. Si se pintan metales se debe preparar perfectamente la superficie de

contacto. Tienen la propiedad de descontaminación radiactiva. No se deben emplear a

bajas temperaturas.

Este tipo de pintura se emplea para suelos comerciales e industriales debido a su

gran dureza y en zonas de peligro radioactivo, como pueden ser hospitales y

laboratorios. Se aplicará mediante brocha, rodillo o pistola aerográfica.


2.7.4.3 Pintura de poliuretano

Existen dos tipos según los componentes utilizados en el primer caso, la pintura

posee un solo componente y se catalizan por la humedad. El segundo tipo posee dos

componentes, el primero es una resina de poliéster que se mezclará con un endurecedor

o catalizador. Estos últimos pueden ser aromáticos (que amarillean) y alifáticos (que no

lo hacen). En general, los disolventes son especiales y por recomendación del fabricante.

Son de excelente dureza, buen brillo, gran resistencia a los agentes químicos y

atmosféricos y decorativos utilizando el endurecedor que no amarillea. No necesitan

temperatura adecuada para el curado, ya que secan a 0C. Con los alcoholes pueden

formar burbujas. No se recomienda pintar en ambientes húmedos. La mezcla de los dos

componentes tiene una vida limitada. Endurece con rapidez.

Se emplea cuando sea necesario belleza y brillo, como el caso de barnices para

parquet, o en muebles. Si se utiliza sobre metales es necesaria una imprimación previa.

En ocasiones, se aplica una primera capa de pintura epoxi y posteriormente una final de

poliuretano. En el caso de aplicar dos capas no esperar más de un dos para la segunda

capa. Se aplicará con brocha, rodillo y pistola. En talleres, con máquina de cortina.

2.7.5 Pintura ignífuga e intumescente

Es un tipo de pintura que no arde por acción de una llama, lo que permite aislar y

retrasar la destrucción y propagación de un posible incendio. La intumescencia es el


efecto de esponjamiento celular provocado por el calor formando una capa que detiene

la propagación de las llamas, este efecto es producido por aditivos.

La propiedad de intumescencia permite conservar más tiempo su capacidad

inicial para soportar cargas a los elementos estructurales. Esto viene estipulado en las

normas UNE. En capas finas se evita el fuego inicial y en capas gruesas de hasta 1 mrn.

se retrasa la deformación y posterior destrucción de la estructura. Se aplicará con brocha,

rodillo y pulverización.

2.7.6 Otras pinturas

2.7.6.1 Pintura nitrocelulósica (laca)

Está formada por nitrocelulosa, la cual le proporciona flexibilidad. Se utilizan

disolventes especiales, como la acetona. Dan películas de pinturas duras y tenaces.

Resisten el roce y la intemperie. El secado es por evaporación y es rígido. En

caso de perder brillo, este puede ser recuperado mediante pulido de la pintura. No se

recomienda su uso en madera situada en exteriores y en el caso de interiores, hay que

tener cuidado con la humedad que pudiese existir.

Las lacas transparentes se utilizarán para barnizar madera en muebles y piezas.

También se utilizará como revestimiento en superficies metálicas, como coches.

No se recomienda la utilización de las lacas en parquets. Se aplicarán mediante pistola

aerográfica.


2.7.6.2 Pinturas bituminosas

Son disoluciones de alquitranes y breas. Su usan como disolvente white spirit y

compuestos orgánicos. Se les puede añadir emulsiones acuosas, e incluso, pueden llevar

resinas epoxi.

Se pueden aplicar sobre madera, si bien su uso más habitual es sobre hormigones

y metales. Tienen un color negro muy oscuro. Son impermeables y resisten los álcalis,

ácidos débiles y aceites. No se recomienda su uso a la intemperie, particularmente si van

a estar expuestas a mucho al sol, porque pierden muchas propiedades, pudiendo aparecer

grietas.

Se emplean para proteger las humedades tanto en aceros como en hormigones,

para proteger materiales enterrados y en juntas de todo tipo. Se aplicará con brocha,

pistola, espátulas e inmersión, eligiendo el método según se aplique el producto en frío o

en caliente.

2.7.6.3 Siliconas

Son pinturas sintéticas que se forman con un elemento químico silíceo y átomos

de oxígeno, hidrógeno y radicales orgánicos. Se suelen utilizar para dar efecto de

martele con propiedades hidrofugantes. Este efecto se consigue sobre materiales porosos

como el ladrillo de hormigón a base de agua con siliconato sódico o disoluciones de

resinas que contengan siliconas. Se suelen llamar barnices hidrófugos. Un paramento

pintado con silicona al mojarse no cambia de color debido a que el agua no penetra en


, es decir, que no penetra en los poros y resbala por la superficie de la pintura. Se debe

impregnar abundantemente ya que una vez seca no se puede repetir el tratamiento. Los

barnices son transparentes presentando una superficie brillante.

Se emplean sobre cualquier superficie. En superficies de cemento y sus

derivados hay que esperar que el hidróxido cálcico libre se carbónate porque

reaccionaría con la silicona, anulando el efecto hidrofugante. Se aplicarán con brocha o

pistola.

2.7.6.4 Pinturas de aluminio

Su aspecto es metálico. Se incorpora una pasta de aluminio molido llamado

purpurina a un barniz graso. Es una pintura difícil de penetrar por la humedad y los

rayos ultravioleta. Se usa como carga o para mezclar con pinturas bituminosas.

Resisten bien la intemperie. Si la resina es fenólica se usa en ambientes marinos.

Refleja los rayos infrarrojos del sol por lo que se emplea en tanques que se quiera

evitar su calentamiento. Al flotar escamas en la superficie se pueden desprender al roce

y manchar. Al ser el pigmento metálico soportan grandes temperaturas. Se emplean para

sellar los nudos de la madera y evitan así el sangrado de las resinas.

Protegen las superficies metálicas sobre imprimación antioxidante. Se aplicarán

con brocha, rodillo y pistola.


2.7.6.5 Martelé

Es un tipo de pintura al aluminio que no produce escamas. Por acción de la

silicona tiene un aspecto característico llamado martelé. Consiste en un dibujo irregular

que se asemeje al que se obtiene al martillear una chapa de cobre o similar. Se puede

secar al aire o mediante una estufa. El disolvente debe ser de evaporación rígida pues si

no, al formarse las gotas, pueden resbalar sobre todo en vertical. Tiene un color gris

metálico y es decorativo. Hay que tener cuidado ya que al tener silicona puede alterar

otras pinturas próximas. Disimula los defectos. Si no se aplica un mínimo de dos manos

de pintura será necesario utilizar previamente una imprimación en la superficie.

Generalmente se emplean como pinturas decorativas o de protección. Los

principales empleos son en puertas de ascensores -y armarios metálicos de agua, luz e

instalaciones. Se aplicarán con pistola aerográfica y en ocasiones con brocha.

1

Pliego de

condiciones general y

económico


INDICE

INDICE.............................................................................................................................. 2 1.1 Introducción................................................................................................................. 4

1.1.1 Objeto ................................................................................................................... 4 1.1.2 Campo de aplicación............................................................................................. 4 1.1.3 Disposición general .............................................................................................. 4

1.1.3.1 Condiciones facultativas legales.................................................................... 5 1.1.3.2 Seguridad en el trabajo .................................................................................. 6 1.1.3.3 Seguridad pública .......................................................................................... 6 1.1.3.4 Expediente de contratación............................................................................ 6

1.2 Disposiciones generales............................................................................................... 9 1.2.1 Adjudicación de proyectos ................................................................................... 9 1.2.2 Gastos del contrato ............................................................................................. 10 1.2.3 Traspasos y subcontratos .................................................................................... 11 1.2.4 Fianza y retención de garantía ............................................................................ 11

1.3 Organización.............................................................................................................. 12 1.3.1 Representaciones ................................................................................................ 12 1.3.2 Reclutamiento del personal................................................................................. 13 1.3.3 Obligaciones de carácter social .......................................................................... 14 1.3.4 Medidas de seguridad ......................................................................................... 14 1.3.5 Propiedad industrial y comercial ........................................................................ 15

1.4 Pagos a los trabajadores............................................................................................. 15 1.4.1 Base de liquidación............................................................................................. 15 1.4.2 Precios................................................................................................................. 16 1.4.3 Descomposición de los precios........................................................................... 16 1.4.4 Liquidación de trabajos no previstos .................................................................. 17 1.4.5 Aumento del volumen total de los trabajos ........................................................ 17 1.4.6 Disminución del volumen total de los trabajos...................................................18 1.4.7 Revisión de precios en función de las variaciones de las condiciones económicas..................................................................................................................................... 18 1.4.8 Establecimiento y liquidación de las certificaciones mensuales provisionales .. 20 1.4.9 Establecimiento y liquidación de las certificaciones definitivas ........................ 21 1.4.10 Disposiciones generales aplicables a todas las certificaciones......................... 22 1.4.11 Trabajos defectuosos pero aceptables............................................................... 22 1.4.12 Intereses de demora .......................................................................................... 22

1.5 Ejecución de trabajos y cumplimiento de los plazos................................................. 23 1.5.1 Plazo de ejecución. Programa de trabajo............................................................ 23 1.5.2 Cese o aplazamiento de los trabajos ................................................................... 24 1.5.3 Quiebra o suspensión de pagos del Adjudicatario.............................................. 25 1.5.4 Medidas coactivas............................................................................................... 25 1.5.5 Penalidades y primas relacionadas con los trabajos de ejecución ...................... 26 1.5.6 Recepción provisional ........................................................................................ 28


1.5.7 Verificación ........................................................................................................ 28 1.5.8 Recepción definitiva ........................................................................................... 29

1.6 Garantías .................................................................................................................... 29 1.6.1 Garantías de buena ejecución ............................................................................. 29 1.6.2 Plazo de garantía................................................................................................. 29 1.6.3 Retención de garantía ......................................................................................... 30

1.7 Jurisdicción................................................................................................................ 31 1.7.1 Cláusula compromisario ..................................................................................... 31


1.1 Introducción

1.1.1 Objeto

El pliego de Condiciones Generales y Económicas determina los requisitos a los

que se tiene que ceñir la ejecución del proyecto cuyas características han sido

especificadas.

1.1.2 Campo de aplicación

Este pliego de condiciones determina la construcción, venta, recepción y

verificación de la minicentral hidroeléctrica que se situará en el embalse de pedrezuela.

Los pliegos de condiciones particulares podrán modificar las presentes prescripciones.

1.1.3 Disposición general

El contratista estará obligado al cumplimiento de la Reglamentación del Trabajo

correspondiente, la contratación del Seguro Obligatorio, Subsidio Familiar por Vejez,

Seguro de Enfermedad y todas aquellas reglamentaciones sociales actualmente vigentes

o que se puedan dictar en el futuro. En particular tendrá que cumplir lo dispuesto en la

norma UNE 24042 siempre que no sea alterado por el presente pliego de condiciones.

El encargado de realizar el proyecto deberá estar clasificado según Orden del

Ministerio de Hacienda de 28 de mayo de 1968 en el Grupo, Subgrupo y Categoría

correspondiente al proyecto y que se fijará en el Pliego de Condiciones Particulares.


1.1.3.1 Condiciones facultativas legales

Estas condiciones se regirán por lo especificado en:

Reglamentación General de Contratación según el Decreto 3410175 del 25 de

noviembre.

Articulo 1588 y siguientes del Código Civil en los casos que su aplicación fuera

necesaria al contrato.

Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo, aprobada por Orden

del 9/3/1971 del Ministerio del Trabajo. Si no se oponen a la Ordenanza General

anteriormente mencionada, las siguientes disposiciones:

Orden del 20 de mayo de 1952, aprobado el Reglamento de Higiene del Trabajo

en la construcción y obras públicas y Órdenes complementarias del 19 de diciembre de

1953 y 23 de septiembre de 1966.

Orden del 2 de febrero de 1961 sobre prohibiciones de carga manual que excedan

los ochenta kilos.

Cuantos preceptos sobre higiene y seguridad en el trabajo contengan las

Ordenanzas Laborales, Reglamentos de Trabajo, Convenios colectivos y Reglamentos

del Régimen interior en vigor.


1.1.3.2 Seguridad en el trabajo

El contratista está obligado a cumplir las condiciones que se indican en la

Ordenanza General de Seguridad e higiene en el Trabajo y cuantas en esa materia fueran

de aplicación.

Así mismo, deberá suministrar todo lo necesario para el mantenimiento de la

maquinaria, herramientas, útiles de trabajo, materiales, en condiciones de seguridad

adecuadas.

1.1.3.3 Seguridad pública

El contratista deberá tomar todas las medidas necesarias para garantizar la

protección de personas, animales u objetos de todos los posibles peligros que el trabajo

del proyecto pudiese ocasionar. Deberá asumir las responsabilidades que se derivasen de

accidentes por el trabajo.

El contratista mantendrá una póliza de seguros que protegerá adecuadamente a

sus obreros y a si mismo frente a las responsabilidades civiles que se pudiesen producir

hacia el contratista o hacia terceras personas, por la realización de los trabajos.

1.1.3.4 Expediente de contratación

Según lo especificado en la Ley 13/95 del 18 de mayo:

Se inicia de oficio por el órgano de contratación y debe incluir como mínimo:


Justificación de necesidad del gasto.

Presupuesto o Proyecto aprobado técnicamente previo informe de Oficina de

supervisión (preceptivo si el presupuesto es mayor de 300.000 euros).

Acta de replanteo en obras y certificado de disponibilidad de los terrenos.

Pliego de cláusulas administrativas particulares cuando sea necesario y así lo

informen los Servicios Jurídicos.

Retención de Crédito.

Procediéndose tras ello a la licitación, que se puede haces mediante tres tipos de

procedimiento:

Abierto: el empresario interesado podrá presentar oferta.

Restringido: sólo los seleccionados pueden, si antes han pedido poder participar.

Negociado: después de consultar y negociar con uno o más empresarios.

La adjudicación puede ser mediante subasta o concurso. La primera opción se

basa en escoger la oferta más barata y que sea inferior al presupuesto. La adjudicación

por concurso consiste en tomar la oferta más ventajosa en conjunto.

Los contratos catalogados como menores (obras hasta 30000 euros y asistencias

técnicas y suministros hasta 12000 euros) requieren:


Presupuesto, que se define como el importe en el que el servicio valora su

prestación. Para obras se añadirá a la ejecución material el 23% de contrata y el

IVA. Para las asistencias técnicas será el 19%, mientras que en el caso de

suministros se añade únicamente el IVA al importe de los bienes adquiridos.

Aprobación del gasto.

Factura.

En estos proyectos es conveniente reunir un número mínimo de ofertas, que se

puede establecer en tres. La documentación a incluir conjuntamente con la propuesta

económica es:

Acreditación jurídica y su representación en caso de ser necesario. Se considera

Acreditación jurídica a la escritura de constitución de la sociedad o al DNI de las

personas físicas.

Declaración de no incursión para contratar.

Acreditación del cumplimiento de normas medioambientales aplicables.

Resguardo de garantía provisional.

Acreditación de estar al corriente de obligaciones tributarias, entre ellas figuran:


Impuesto de Actividades Económicas, IRPF, declaración del IVA e IGTE, así

como presentación de ingresos y pagos.

Ídem con la Seguridad Social.

Clasificación, para una obra de más de 100.000 euros, o acreditación de

solvencia económica, financiera y técnica.

Programa de trabajo.

Relación de obras similares que se hayan llevado a cabo.

Relación de personal y maquinaria que se adscribirá a la obra.

1.2 Disposiciones generales

1.2.1 Adjudicación de proyectos

Los proyectos se realizarán por el sistema de contrata adjudicada en licitación,

esto se podrá hacer de forma directa o bien a través de concurso restringido entre las

empresas invitadas al mismo, siguiendo las normas impuestas en la documentación que

formará parte de la invitación al concurso.

Las empresas devolverán en el plazo señalado en sus invitaciones los

documentos que constituirán la base del contrato con las indicaciones precisas. El envío

por parte de las empresas de los documentos firmados implicará la obligación de


mantener su propuesta en el plazo que especificaran las invitaciones que se les fueron

enviadas previamente.

Si expira el plazo antes mencionado sin que la Propiedad haya formalizado un

contrato, la empresa invitada queda exenta de cualquier compromiso relacionado con el

concurso, pues el plazo ha expirado.

La Propiedad siempre tendrá las opciones de:

Declarar desierto el concurso.

Elegir el ganador del mismo (denominado Adjudicatario en adelante) según el

método que estime conveniente.

Convocar un nuevo concurso que anule al primero. Podrá tener normas

diferentes e invitados que pueden diferir de los del primer concurso.

La resolución del concurso a un Adjudicatario presupondrá la adquisición

definitiva del proyecto por el mismo.

1.2.2 Gastos del contrato

El Adjudicatario deberá correr con los gastos fiscales que pudieran originarse de

la formalización del contrato, entre estos gastos pueden figurar derechos reales,

provinciales o municipales, así como impuestos estatales.


La parte del contrato que realice peticiones que den lugar a gastos adicionales

deberá correr con los mismos.

1.2.3 Traspasos y subcontratos

El Adjudicatario de un proyecto no tendrá la posibilidad de ceder o traspasar las

obligaciones contenidas en el contrato a una tercera parte. Tampoco tendrá la posibilidad

de utilizar durante la ejecución del proyecto a otra sociedad sin previo consentimiento

por escrito de la Propiedad.

En cualquier caso que pudiera darse el Adjudicatario será totalmente responsable

del contrato acordado ante la Propiedad, el personal y terceras personas.

1.2.4 Fianza y retención de garantía

En el contrato de Adjudicación se determinará el importe y la forma de

establecer la fianza inicial y las retenciones de garantía que serán desconectadas de las

certificaciones mensuales.

La fianza inicial y las retenciones de garantía acumuladas responderán al

cumplimiento de las obligaciones del Adjudicatario y quedarán en beneficio de la

propiedad en caso de producirse un abandono del trabajo o una rescisión del contrato

existente por causa del Adjudicatario.


Al finalizar el contrato se devolverán al Adjudicatario tanto la fianza como la

retención de garantía. Será necesario descontar a la suma anterior las penalizaciones que

pudiesen corresponder, así como cualquier saldo en favor de la

Propiedad que resultase en la liquidación final de las obras.

Los medios auxiliares, elementos y materiales del Adjudicatario no podrán ser

retirados de la zona de trabajo que ocupen sin la autorización expresa de la propiedad,

para que puedan responder al cumplimiento de sus obligaciones en caso necesario.

1.3 Organización

1.3.1 Representaciones

La Propiedad comunicará al Adjudicatario su domicilio de cara a la realización

del contrato y su representante a continuación de la notificación del contrato.

El Adjudicatario deberá nombrar un representante suyo a pie de obra y

comunicar por escrito su identidad a la Propiedad antes de comenzar el trabajo contenido

en el contrato. Deberá especificar también los poderes de este, que deberán ser lo

suficientemente adecuados como para pode recibir y resolver las comunicaciones y

órdenes que se pudieran dar por parte de la representación de la Propiedad. El

adjudicatario no podrá emplear la ausencia de su representante como excusa para la no

realización de lo que se le requiera.


La Propiedad deberá estar conforme con la designación del representante del

adjudicatario, así como el personal facultativo que llevará a cabo el proyecto contratado.

En caso de existir un motivo fundado, la Propiedad podrá exigir al adjudicatario la

renovación de sus representantes y de cualquier otro facultativo responsable.

1.3.2 Reclutamiento del personal

El Adjudicatario deberá hacerse cargo de la selección y reclutamiento de la

totalidad de la mano de obra que sea necesaria para la realización de los trabajos

contenidos en el contrato de acuerdo con las condiciones establecidas en el mismo y con

la reglamentación laboral vigente en el momento en que esto se realice.

El Adjudicatario tendrá la responsabilidad de que esto se realice de forma

correcta y deberá tener el máximo cuidado en la selección del personal que vaya a

emplear.

La Propiedad se reservará el derecho a la expulsión del personal incapaz, que

desobedezca las normas de seguridad o cometa actos de insubordinación respecto a sus

jefes o a los representables de la Propiedad.

El Adjudicatario deberá hacer frente a los fraudes o robos cometidos por su

personal en el suministro o empleo de los materiales que se empleen.

El número de trabajadores de cada tipo que el Adjudicatario emplee deberá ser

adecuado a la cantidad de trabajo que haya que realizar en los plazos fijados.


1.3.3 Obligaciones de carácter social

El Adjudicatario se comprometerá a cumplir con todas las obligaciones

inherentes a su condición de patrono respecto a normativa de tipo laboral vigente en la

actualidad o que pudiese aparecer durante la ejecución del contrato.

También deberá abonar los gastos en que incurran las atenciones sociales que

apareciesen durante la ejecución del proyecto.

Por estos motivos, la Propiedad podrá exigir cuando considere oportuno al

adjudicatario que justifique que se encuentra conforme a la ley respecto a la seguridad

social de los trabajadores empleados por él en el proyecto.

1.3.4 Medidas de seguridad

El Adjudicatario es responsable pleno de la seguridad de los trabajos que tenga

que realizar. Correrán por su cuenta los gastos que pudiesen producirse para poder

aplicar las disposiciones legales vigentes sobre esta materia (o aquellas que pudiesen

aparecer durante la ejecución del proyecto), así como las disposiciones dictadas por la

Inspección del Trabajo, así como cualquier otro organismo competente en la materia. Lo

mismo ocurrirá con las normas de seguridad propias del tipo de proyecto para el que

haya sido contratado.

'Todos los gastos anteriormente referidos se considerarán incluidos en el

contrato, por lo que el Adjudicatario será quien se haga cargo de los mismos.


1.3.5 Propiedad industrial y comercial

El Adjudicatario se hará responsable ante la Propiedad al suscribir el contrato

contra cualquier clase de reivindicación referida a materiales, suministros,

procedimientos y medios empleados en las obras que procedan de titulares de patente,

así como licencias, planos, modelos, y marcas de fábrica o comercio.

Si fuese necesario, será el Adjudicatario quien deba obtener las licencias o

autorizaciones que sean necesarias, así como afrontar los gastos debidos a derechos e

indemnizaciones que correspondiesen.

1.4 Pagos a los trabajadores

1.4.1 Base de liquidación

El trabajo contratado se pagará generalmente aplicando precios unitarios a las

unidades de obra que resulten de este. No se procederá así en caso de indicaciones

contrarias por parte del contrato de adjudicación. Se podrá liquidar en su totalidad o en

parte, mediante partidas alzadas.

Las medidas serán los datos recogidos de forma cualitativa o cuantitativa que

caracterizan los trabajos efectuados, acopios realizados o los suministros efectuados.

Constituyen comprobaciones del estado de los hechos y serán realizadas por el

adjudicatario, quien se las presentará a la Propiedad.


En caso de medidas en los trabajos, prestaciones y suministros que no son

susceptibles de comprobación posterior, el Adjudicatario estará obligado a solicitar la

presencia de la Propiedad para la toma contradictoria de medidas.

En caso de no realizarse esto, salvo pruebas contrarias que correrán por cuenta

del Adjudicatario, prevalecerán las decisiones de la Propiedad.

1.4.2 Precios

Todos los precios unitarios no incluirán el beneficio del Adjudicatario, ni los

gastos y cargas debidas a la ejecución de los trabajos que corresponden a cada uno de

ellos, comprendidos los que resultan de las obligaciones que le son impuestas al

Adjudicatario por el contrato y el presente Pliego de Condiciones

Administrativas.

Los precios incluirán únicamente los debidos a la adquisición de los materiales.

1.4.3 Descomposición de los precios

La Propiedad recibirá del Adjudicatario, junto a la oferta del mismo, la

descomposición de los precios, detallando los que figuren explícitamente en la oferta.

Estas descomposiciones no forman un documento de tipo contractual, pero obligan al

Adjudicatario de cara a la aplicación de las disposiciones relativas a la preparación de

precios contradictorios.


1.4.4 Liquidación de trabajos no previstos

Si es necesario realizar trabajos no previstos inicialmente o modificar los

materiales indicados en el contrato, se procederá a la realización de nuevos precios antes

de la realización de estos trabajos. Para estos nuevos precios, se tendrá en cuenta el

contrato existente o se realizarán por semejanza a los de trabajos similares. Estos precios

se realizarán en las mismas condiciones económicas que los precios del contrato.

En caso de que esto no se realizase de mutuo acuerdo, se liquidará al

Adjudicatario en base a los precios que fije la Propiedad hasta que se solucione la

discrepancia.

1.4.5 Aumento del volumen total de los trabajos

En caso de producirse un aumento de los trabajos realizados por el Adjudicatario

la liquidación de los mismos será realizada en las condiciones que especifica el contrato,

siempre que el aumento considerado no supere la cuarta parte del valor inicial del

contrato.

Si el aumento supera lo anteriormente considerado, el Adjudicatario y la

Propiedad examinarán de común acuerdo los aumentos o disminuciones que

convenga en los precios necesarios. La parte interesada en la revisión estará obligada a

facilitar cuantas justificaciones sean necesarias a la otra en un plazo no superior a un

mes, contando este a partir de que se comprobase la existencia del aumento.


Si expira este plazo de un mes sin que se presentase ninguna justificación por

una u otra parte, la liquidación de los trabajos se realizaría en las condiciones iniciales

contenidas en el contrato.

1.4.6 Disminución del volumen total de los trabajos

En caso de producirse una disminución del volumen total de los trabajos que

exceda la cuarta parte del valor del contrato (en precios de origen), el Adjudicatario

podrá presentar una petición de indemnización a la Propiedad basada en el perjuicio que

le ocasionan las previsiones del proyecto.

Dicha petición debe dirigirse a la Propiedad en un plazo no superior a un mes

desde la comprobación de la disminución del volumen total de los trabajos. En caso de

no producirse la petición en el plazo anteriormente citado, la petición no será aceptada

por la Propiedad.

1.4.7 Revisión de precios en función de las variaciones de las

condiciones económicas

Las modificaciones que se hubieran acordado en los precios o en las fórmulas de

revisión y que cumplan las condiciones anteriores se podrán aplicar a partir de las

certificaciones que hayan provocado la petición.

En caso de que la duración de los trabajos superase el plazo de ejecución

contemplado en el contrato, se presentarán nuevos precios a la Propiedad. Esto se


realizará tomando un tiempo para calcular los nuevos precios igual a los retrasos

reconocidos y aceptados por la Propiedad en caso de que estos retrasos no sean

imputables al Adjudicatario.

Los precios también podrán ser revisados en caso de variación de las condiciones

económicas durante la ejecución del contrato en el caso de que el contrato de

adjudicación no especifique lo contrario.

El contrato de adjudicación definirá los índices que se emplearán en las fórmulas

de revisión utilizadas y las normas complementarias de aplicación de las mismas.

Si los precios del valor del conjunto de trabajos sufren un aumento o una

disminución de más de un cincuenta por ciento con relación a sus precios en origen, una

de las dos partes podrá solicitar nuevos precios y nuevas fórmulas de revisión en caso de

que el importe a precios de origen de los trabajos que quedan por realizar sea como

mínimo igual al cinco por ciento de la totalidad del importe del contrato.

Cualquier petición de aplicación de esta disposición se deberá realizar por la

parte interesada a través de carta certificada y se considerará a partir del día en que esta

sea recibida por la otra parte.


1.4.8 Establecimiento y liquidación de las certificaciones

mensuales provisionales

A menos que el contrato de adjudicación especifique lo contrario, los pagos se

realizarán a partir de certificaciones mensuales de obra ejecutadas.

El Adjudicatario será el encargado de redactar y remitir a la Propiedad una

certificación provisional de los trabajos realizados en el mes anterior al final de cada

mes, para que esta pueda servir de base una vez aprobada. Esta certificación provisional

estará de acuerdo con las mediciones realizadas y aprobadas tanto por el Adjudicatario

como por la Propiedad, deduciendo la certificación provisional correspondiente al mes

anterior.

La cláusula de revisión de precio estipulada en el contrato se tendrá en cuenta, y

se aplicarán los precios del contrato o los aprobados por la Propiedad según la cláusula

de revisión.

Si el precio aún no hubiera sido aprobado por la propiedad, se aplicará el precio

que anteriormente estuviese en vigor. Los precios que hayan sido revisados se aplicarán

a los trabajos ejecutados a partir de la entrada en vigor de los nuevos precios.

El abono correspondiente a una certificación provisional se efectuará siempre

pendiente de la certificación definitiva, que se producirá durante los dos meses que sigan

al envío de la certificación provisional a la Propiedad. Habrá una reducción del importe


que se establece como garantía y se considerarán los abonos y deducciones que se

pudiesen deducir de las cláusulas del contrato de adjudicación.

Si la Propiedad acepta las certificaciones, se obliga al Adjudicatario en lo

referido a la naturaleza y cantidad del trabajo ejecutado cuya medición se haya podido

comprobar, así como a los precios que se hayan aplicado a reserva de las revisiones

contractuales que hayan podido resultar de la aplicación de índices oficiales publicados

con retraso.

1.4.9 Establecimiento y liquidación de las certificaciones

definitivas

La Propiedad tendrá el derecho de hacerse cargo de ciertas partes del trabajo

enteramente acabadas antes de su conclusión. En caso de producirse esto, se procederá

antes a una recepción provisional, por lo que se realizará una certificación parcial

definitiva.

El abono de la suma que se deba al Adjudicatario se efectuará al término de los

dos meses siguientes a aquel en que se haya producido el acuerdo entre las partes acerca

del importe de certificación, deduciéndose la retención de garantía y aquellas otras que

resulten de la aplicación del contrato de adjudicación.

A esta suma se le deducirán los pagos parciales ya realizados y se abonará sólo

tras el establecimiento y la aceptación de la certificación definitiva por ambas partes.


1.4.10 Disposiciones generales aplicables a todas las

certificaciones

Tanto en las certificaciones definitivas como en las provisionales mensuales

deberán aparecer de forma separada la cuantía acumulada desde el origen tanto de los

trabajos liquidados por la administración como el importe global de los trabajos.

Deberán también resaltar tanto los precios en origen como la incidencia de

revisión en los precios.

En todos los casos se efectuará según estime la Propiedad, ya sea por cheque,

transferencia bancaria, o el método de pago que estime conveniente.

1.4.11 Trabajos defectuosos pero aceptables

En caso de que el Adjudicatario realizase una unidad de trabajo que no cumpliese

las condiciones estipuladas en los pliegos aplicables al citado trabajo a juicio de la

Propiedad, el Adjudicatario deberá conformarse con la rebaja económica que estime la

Propiedad sin posibilidad de ningún tipo de reclamación.

El Adjudicatario tendrá derecho a rehacer la unidad de trabajo defectuosa a su

costa respetando las condiciones existentes dentro del plazo contractual establecido.

1.4.12 Intereses de demora

En caso de no producirse el pago en la forma que estima conveniente la

Propiedad dentro de un plazo que exceda en un mes lo especificado en artículos


anteriores, se abonaría al Adjudicatario la cuantía correspondiente al interés de demora,

en caso de que hubiera petición escrita por parte del mismo.

Estos intereses se devengarán en el período comprendido entre la recepción de la

petición escrita anteriormente mencionada y la fecha de pago definitiva. El tipo de

interés que se aplicará será superior en un dos por ciento a los aplicables en el curso del

período por parte del Banco de España con motivo de descuento comercial.

1.5 Ejecución de trabajos y cumplimiento de los

plazos

1.5.1 Plazo de ejecución. Programa de trabajo

Se tomará que los plazos contemplados en el contrato comienzan al día siguiente

de la firma del acta o del hecho que sirve de punto de partida a dicho acto.

Un plazo fijado en días terminará al final del último día de la duración prevista,

no se harán distinciones entre días laborables y festivos.

Para un plazo fijado en meses, el tiempo se contará de fecha en fecha. En caso de

no existir la fecha que corresponda en el mes que termina el plazo, se tomará que este

finaliza en el último día del citado mes.

El Adjudicatario está obligado a ejecutar los trabajos en los plazos fijados en el

Contrato de Adjudicación.


El Adjudicatario deberá presentar a la Propiedad un programa detallado de la

ejecución de los trabajos contemplados en el proyecto en un plazo inferior al mes.

Una vez comenzado el contrato, se revisará al menos mensualmente la

progresión real de los trabajos contratados y los programas parciales a realizar en el

periodo siguiente por parte de los representantes tanto de la Propiedad como del

Adjudicatario.

Estas revisiones del programa no reducen la responsabilidad del Adjudicatario

respecto de los planes estipulados en el contrato.

1.5.2 Cese o aplazamiento de los trabajos

En caso de que la Propiedad pida el cese absoluto de los trabajos, se considerará

el contrato como totalmente rescindido. En caso de que lo solicitado sea el aplazamiento

por más de un año, tanto antes como después del comienzo de los trabajos, el

Adjudicatario tendrá derecho a la rescisión del contrato, siempre que esto sea solicitado

por escrito. Esto será sin perjuicio de las indemnizaciones que le pudiesen corresponder

en cualquier caso si hubiese derecho a ello.

El plazo máximo para que el Adjudicatario presente la solicitud de rescisión del

contrato será de cuatro meses a partir de la fecha de notificación del aplazamiento o cese

de los trabajos del contrato.


Si el aplazamiento de los trabajos solicitados por la Propiedad es inferior a un

año, el Adjudicatario no tendrá derecho a la rescisión, pero sí a una indemnización en

caso de producirse prejuicios que puedan ser debidamente comprobados. En el caso de

que hubieran comenzado los trabajos, el Adjudicatario puede requerir se proceda a la

recepción definitiva una vez cumplido el plazo de garantía.

1.5.3 Quiebra o suspensión de pagos del Adjudicatario

Esta posibilidad implica la rescisión automática del contrato, para esto bastará

que la Propiedad lo notifique en forma fehaciente en el plazo de dos meses a partir de

que se produzca la publicación legal de la declaración de quiebra o de la suspensión de

pagos por parte del Adjudicatario.

En todo momento las medidas de conservación o de seguridad cuya urgencia sea

evidente, serán tomadas por la Propiedad con cargo al Adjudicatario.

1.5.4 Medidas coactivas

En caso de que el Adjudicatario no dé cumplimiento a las obligaciones,

disposiciones del contrato o a las órdenes de servicio que sean dadas por la Propiedad,

ésta le podrá obligar a cumplirlas en un plazo oportuno.

Pasado este plazo, si el Adjudicatario no ha ejecutado las disposiciones

solicitadas por la Propiedad, esta podrá ordenar a título provisional, el establecimiento

de un régimen de intervención general o parcial por cuenta del Adjudicatario.


Se procederá a continuación, y en presencia del Adjudicatario, a la comprobación

de los trabajos ejecutados por este, de los materiales almacenados, así como el inventario

descriptivo del material.

La Propiedad tendrá el derecho a convocar un nuevo concurso, rescindir el

contrato existente o finalizar la intervención si así lo considerase oportuno. En caso de

comprobarse la capacidad del Adjudicatario para hacerse cargo de los trabajos

adecuadamente, esto pondrá fin a la intervención.

1.5.5 Penalidades y primas relacionadas con los trabajos de

ejecución

El incumplimiento tanto del plazo global o de los parciales que estuviesen

contenidos en el contrato por parte del Adjudicatario podrán dar lugar a la aplicación de

una penalización que dependerá del retraso comprobado existente y que se basará en un

porcentaje del importe de los trabajos que correspondan. Esta penalización tendrá en

cuenta las certificaciones parciales o definitivas de las obras que sea correspondiente

estimar.

El Adjudicatario carecerá de responsabilidad por incumplimiento de los plazos

contenidos en el contrato, solamente por causas de fuerza mayor o caso fortuito. Se

entienden estos casos como hechos o actos de carácter extraordinario ajeno al

Adjudicatario que no se hayan podido prever o no hayan podido ser evitados. No se


considerarán incluidos en estas excepciones los retrasos originados por sus

subcontratistas o proveedores.

Para que los plazos establecidos sufran una suspensión o prorroga debido a los

casos anteriormente mencionados, el Adjudicatario notificará por escrito a la Propiedad

en un plazo máximo de 15 días respecto al momento en que se produjeran 10 hechos de

fuerza mayor o caso fortuito.

La prórroga que se aplique a los plazos no será superior a la duración del hecho

que la ha justificado. La penalización como porcentaje vendrá dada por:

20%

RPenalización

P

⋅=

En la fórmula anterior tanto P como R están expresados en las mismas unidades

temporales, siendo P el plazo, incluyendo en él los retrasos no imputables al

Adjudicatario. El porcentaje de penalización no podrá superar el diez por ciento.

Las penalizaciones serán aplicadas bajo la simple confrontación de la fecha del

término del plazo contractual y de la fecha de recepción provisional. Se descontarán a

partir del primer pago que se efectúa tras la determinación.

No se concederán primas al Adjudicatario por parte de la Propiedad por el

cumplimiento de los plazos de ejecución contenidos en el contrato o por un adelanto

sobre estos mismos plazos. Tales primas podrán ser instituidas en el contrato o durante

el curso de los trabajos si estuviese justificado por las circunstancias que se dieran.


1.5.6 Recepción provisional

Cuando el Adjudicatario haya finalizado el contrato para el que ha sido

contratado, procederá a avisar a la Propiedad, que procederá a la recepción provisional

del proyecto, habiendo convocado previamente al Adjudicatario por escrito.

En caso de ausencia del Adjudicatario en la convocatoria anteriormente

mencionada, se hará mención a este aspecto en el Acta de Recepción. Se podrá proceder

de la misma forma en la recepción provisional parcial de los trabajos cuando estén

terminados si lo solicita e1 Adjudicatario. La Propiedad no procederá a esta recepción

parcial más que cuando lo juzgue conveniente.

1.5.7 Verificación

En este apartado se exponen una serie de criterios de control que se deben

cumplir. Estos criterios son:

Verificaciones geométricas: sirven para evitar que los errores geométricos,

superen los valores admisibles, garantizando en la instalación un grado de precisión

suficiente. Los valores definidos para cada elemento se indican figurando el número de

serie del mismo, demás datos identificativos y firma del responsable del control del

elemento.

Pruebas prácticas: buscan asegurar el funcionamiento y un comportamiento

adecuado por parte de las máquinas mediante su funcionamiento durante un cierto


tiempo con piezas de chatarra lo suficientemente representativas, para obtener resultados

concluyentes.

1.5.8 Recepción definitiva

Una vez concluido el plazo de garantía se realizará la recepción definitiva del

conjunto de trabajos recibidos provisionalmente de la misma forma que la precisada en

apartados anteriores.

1.6 Garantías

1.6.1 Garantías de buena ejecución

El Adjudicatario garantizará a la Propiedad la buena ejecución de las obras según

lo definido en el proyecto y el resto de documentos contractuales, comprometiéndose a

reponer los materiales defectuosos, así como a reponer a su cargo todos los trabajos que

por derecho de material, mano de obra, proyecto o mala concepción de los trabajos, se

valoren como defectuosos durante el período de garantía, o que no superen los requisitos

en las pruebas a las que sean sometidos.

1.6.2 Plazo de garantía

Este será fijado en el contrato de adjudicación y no podrá superar la duración de

un año a partir de la fecha de recepción provisional. Durante este plazo, el Adjudicatario

es el responsable de la conservación del trabajo sin prejuicio de las acciones de garantía


que pudieran resultar .del contrato o de la aplicación del derecho común en provecho de

la Propiedad. Esto se realizará a su costa.

Los deterioros que no tengan su origen en la mala calidad de los materiales, en la

mala ejecución de los trabajos, o en falta alguna por parte del Adjudicatario, serán

reparados por este a petición escrita y a cargo de la Propiedad.

Una vez realizada la recepción definitiva el Adjudicatario quedará sometido a las

obligaciones del derecho común.

1.6.3 Retención de garantía

Para asegurar la garantía del Adjudicatario, se efectuará sobre cada pago una

retención como garantía que podrá alcanzar un valor máximo del cinco por ciento

importe de la certificación.

En caso de considerarse que la retención del cinco por ciento excede la

proporción necesaria para la garantía del contrato, el contrato de adjudicación podrá

señalar la aplicación de un porcentaje de retención menor, o bien podrá señalar un

máximo de garantía a partir del cual y en caso de que no disminuya, no se efectuarán

más retenciones en concepto de garantía.

En caso de aceptarlo la Propiedad, la retención de garantía podrá ser reemplazada

por un aval proporcionado por un banco que sea aceptado por la Propiedad. En este caso


el Adjudicatario y la Propiedad determinarán de común acuerdo las condiciones y

modalidades que pudiesen derivarse de esta sustitución.

Si durante el transcurso del plazo, el Adjudicatario no atendiese sus obligaciones

de reponer o rehacer los trabajos contenidos en el contrato según lo descrito en los

apartados referidos a la garantía de buena ejecución y al plazo de garantía,

produciéndose un claro perjuicio para la Propiedad, ésta podrá arremeter definitivamente

o ejecutar la garantía, sin que esto elimine o reduzca la responsabilidad del

Adjudicatario y de las acciones legales que pudiesen producirse contra él.

1.7 Jurisdicción

1.7.1 Cláusula compromisario

La resolución de todas las divergencias, controversias o discrepancias a que

pudieran derivarse de la interpretación y la ejecución del contrato, serán sometidas a

juicio arbitral de derecho privado de común acuerdo entre la Propiedad y el

Adjudicatario del contrato.

Los árbitros resolverán sobre los puntos concretos que se sometan a su decisión

en la correspondiente escritura notarial de formalización del compromiso, y dentro del

plazo que en la misma se señale. La escritura de formalización del compromiso se

otorgará ante un notario.


Los honorarios de los árbitros serán sufragados a partes iguales entre el

Adjudicatario y la Propiedad.

Contra el laudo emitido por los árbitros, con arreglo a su leal saber y entender,

únicamente cabrá recurso de nulidad ante la Sala del Tribunal Supremo.

1

Mediciones

Presupuesto 2

1.1 Mediciones

A continuación se muestra una tabla en la que aparecen todos los elementos

necesarios para la realización de este proyecto:

Concepto Cantidad Unidad

Rodete

Acero X 6 Cr13 UNE-EN

10088

Mecanizado

Modelo

1

588,2

20

1

Kg

h

Cámara en espiral

Calderería

Mecanizado

1

417,4

54

Kg

H

Distribuidor

Tapa anterior

Calderón

Mecanizado

Tapa posterior

1

1

120

20

1

Kg

h

Presupuesto 3

Calderería

Mecanizado

Alabes

Acero X 6 Cr13 UNE-EN

10088

Mecanizado

Timonería

Calderería

Mecanizado

Servomotor

120

20

16

17

2,1

45

16

1

Kg

h

Kg

h

Kg

h

Eje de turbina

Acero C 55 UNE-EN 10083

Mecanizado

1

2100

20,5

Kg

h

Tubo de aspiración

Calderería

Mecanizado

1

920

12

Kg

h

Presupuesto 4

Válvula mariposa 1

Tortillería

Control digital 1

Generador 1

Tubería forzada 54.973 Kg

Ingeniería 735 h

Delineación 220 h

Montaje 640 h

Control de calidad 350 h

Puesta en servicio 45 h

2

Precios unitarios

Presupuesto 6

2.1 Precios unitarios

A continuación se muestra una tabla en la que aparecen los precios unitarios

de los elementos necesarios para la realización de este proyecto:

Concepto Precio

Rodete

Acero X 6 Cr13 UNE-EN 10088

Mecanizado

Modelo

22782,49 Euros

11,33 Euros/Kg

81,82 Euros/hora

12500 Euros

Cámara en espiral

Calderería

Mecanizado

7787,78 Euros

5,66 Euros/Kg

47,2 Euros/h

Distribuidor

Tapa anterior

Calderón

Mecanizado

Tapa posterior

Calderería

13235,65 Euros

1623,85 Euros

5,66 Euros/Kg

47,2 Euros/h

1623,85 Euros

5,66 Euros/Kg

Presupuesto 7

Mecanizado

Alabes

Acero X 6 Cr13 UNE-EN 10088

Mecanizado

Timonería

Calderería

Mecanizado

Servomotor

47,2 Euros/h

5830,76 Euros

113,29 Euros/Kg

81,82 Euros/h

1015,43 Euros

5,66 Euros/Kg

47,2 Euros/h

3147 Euros

Eje de turbina

Acero C 55 UNE-EN 10083

Mecanizado

16471,4 Euros

7,55 Euros/Kg

62,94 Euros/h

Tubo de aspiración

Calderería

Mecanizado

5778 Euros

5,66 Euros/Kg

47,2 Euros/h

Válvula mariposa 47205 Euros

Control digital 26225 Euros

Presupuesto 8

Generador 200000 Euros

Tubería forzada 78000 Euros

Ingeniería 53,5 Euros/h

Delineación 28,32 Euros/h

Montaje 78,67 Euros/h

Control de calidad 54,55 Euros/h

Puesta en servicio 125,88 Euros/h

4

Presupuesto

general

Presupuesto 14

3.1 Presupuestas generales

Concepto Importe

Rodete 43583,2 Euros

Cámara en espiral 12699,1 Euros

Distribuidor 120292 Euros

Eje de turbina 33616,67 Euros

Tubo de aspiración 11551,6 Euros

Válvula mariposa 47205 Euros

Control digital 26225 Euros

Generador 200000 Euros

Tubería forzada 78000 Euros

Ingeniería 39322,5 Euros

Delineación 6230,4 Euros

Montaje 50348,8 Euros

Control de calidad 19092,5 Euros

Puesta en servicio 5664,6 Euros

Presupuesto 15

Sistema eléctrico 230780 Euros

TOTAL EQUIPAMIENTO 924611,32 Euros

OBRA CIVIL 1133799,06 Euros

IMPORTE TOTAL SIN I.V.A 2058410,38 Euros

TOTAL + I.V.A (16%) 2387756,05 Euros

3

Sumas parciales

Presupuesto 10

3.1 Sumas parciales

Concepto Cantidad Precio unitario Importe

(euros)

Rodete

Acero X 6 Cr13 UNE-

EN 10088

Mecanizado

Modelo

1

588,2

20 h

1

22782,49 Euros

11,33 Euros/Kg

81,82euros/hora

12500 Euros

22782,5

6664,3

1636,4

12500

Cámara en espiral

Calderería

Mecanizado

1

417,4

54 h

7787,78 Euros

5,66 Euros/Kg

47,2 Euros/h

7787,78

2362,48

2548,8

Distribuidor

Tapa anterior

Calderón

Mecanizado

Tapa posterior

1

1

120 Kg

20 h

1

13235,65 Euros

1623,85 Euros

5,66 Euros/Kg

47,2 Euros/h

1623,85 Euros

13235,65

1623,85

679,2

944

1623,85

Presupuesto 11

Calderería

Mecanizado

Alabes

Acero X 6 Cr13 UNE-

EN 10088

Mecanizado

Timonería

Calderería

Mecanizado

Servomotor

120 Kg

20 h

16

17 Kg

2,1 h

1

45 Kg

16 h

1

5,66 Euros/Kg

47,2 Euros/h

5830,76 Euros

113,29 euros/Kg

81,82 Euros/h

1015,43 Euros

5,66 Euros/Kg

47,2 Euros/h

3147 Euros

679,2

944

93292,16

1925, 93

171,82

1015,43

254,7

755,2

3147

Eje de turbina

Acero C 55 UNE-EN

10083

Mecanizado

1

2100 Kg

20,5 h

16471,4 Euros

7,55 Euros/Kg

62,94 Euros/h

16471,4

15855

1290,27

Tubo de aspiración

Calderería

1

920 Kg

5778 Euros

5,66 Euros/Kg

5778

5207,2

Presupuesto 12

Mecanizado 12 h 47,2 Euros/h 566,4

Válvula mariposa 1 47205 Euros 47205

Control digital 1 26225 Euros 26225

Generador 1 200000 Euros 200000

Tubería forzada 54973 77730,9 Euros 4273100766

Ingeniería 735 h 53,5 Euros/h 39322,5

Delineación 220 h 28,32 Euros/h 6230,4

Montaje 640 h 78,67 Euros/h 50348,8

Control de calidad 350 h 54,55 Euros/h 19092,5

Puesta en servicio 45 h 125,88 Euros/h 5664,6

Autorizada la entrega del proyecto del alumno/a: Isabel ... · • Determinar las condiciones...

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Transcript of Autorizada la entrega del proyecto del alumno/a: Isabel ... · • Determinar las condiciones...