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StarGraph Transformation: An Interim Case Study

Fundamentalmente este tipo de centrales utilizan las mismas soluciones técnicas que las centrales convencionales. Sin embargo al tratarse de pequeñas instalaciones, se pretende que los costes iniciales de la construcción y los posteriores de mantenimiento sean lo más reducidos posibles. Por esto, el campo hidroeléctrico ha encontrado soluciones exclusivas para la energía mini hidráulica como son los grupos en eje horizontal, situados en pozo, ó de sifón. Todas estas soluciones son migraciones de soluciones convencionales como son las turbinas Kaplan ó las Francis, pero diseñadas de tal forma que aunque cabe la posibilidad de tener rendimientos inferiores; los costes y las infraestructuras necesarias para su fabricación son muy reducidos. Son varios los elementos en la construcción de una central que influyen considerablemente en el presupuesto de la misma, por lo que se hará una revisión de estos factores para diseñar la turbina tratada en este documento, de tal manera que permita adaptarse a las necesidades de la obra civil. El primer punto critico que se presenta en las centrales de maquinas en las instalaciones de mini hidráulica es la profundidad de excavación, cuando se realiza el movimiento de tierras para alcanzar la cota en la que se debe situar el grupo turbina-generador; el tubo de aspiración de la turbina necesita de un movimiento de terreno considerable por lo que se busca que este sea compacto aun sacrificando parte del rendimiento del mismo dentro de unos valores coherentes. Otro de los puntos críticos es la capacidad que tiene el grupo de montaje, el tiempo necesario para poner en obra una turbina hidráulica se eleva enormemente cuando esta hay que fabricarla in situ. Para evitar esto el grupo turbina-generador se debe diseñar con uniones desmontables en los puntos básicos para poder realizar el transporte de los diferentes elementos. La maquina

también debe presentar un diseño compacto para realizar el transporte, y con ello reducir la masa del conjunto, esto representa un beneficio para el diseño de la cimentación ya que la carga del grupo es menor reduciendo los costes de la misma. También en línea con la cimentación se busca que la maquina sea en medida de lo posible auto-portante, de esta forma se evita la utilización de cimentación auxiliar para la misma. Una de las características desarrollada ampliamente en las instalaciones de mini hidráulica son los sistemas de acceso a la central, ya que permite mejorar la adaptación de los grupos de generación utilizados, en el sentido de realizar el movimiento de cargas y tareas de mantenimiento. Todas estas consideraciones propias de la instalación se deben manifestar en el diseño, junto a características hidrográficas propias de los cauces en los que se realiza el aprovechamiento hidroeléctrico. Cuando se asienta una mini central en un cauce este tiene un dimensionamiento muy diferente a los grandes cauces que abastecen las centrales convencionales. Estas características propias influyen en la variabilidad de la cuenca, por lo que los saltos de mini centrales hidroeléctricas se ven mas afectados por los cambios de altura bruta y de caudal. Por este motivo el diseño de las turbinas hidráulicas destinadas a este campo, deben presentar unas características que les permitan operar con estas variaciones; evitando la presencia de efectos dañinos como la cavitación, y manteniendo las curvas de rendimiento ante los cambios de altura. Generalmente se estima que estas turbinas deben responder con eficiencia hasta una variación de caudal sobre alimentado del y una variación de la altura bruta de . Otro factor de importancia para la reducción de costes, es que los sistemas principales y auxiliares de la central sean sencillos de esta forma los técnicos no necesitan una elevada especialización. Unido ha estos factores también supone una gran reducción de los costes la utilización de generadores trifásicos en carcasa, ya que la construcción del generador en la propia cimentación en centrales de pequeño tamaño puede suponer un aumento de las instalaciones, y tener que resolver la unión del grupo turbina-generador de forma compleja.

El uso y aplicación de mini centrales hidroeléctricas, a diferencia de las centrales convencionales; permite la utilización especifica para ciertas actividades de generación. Las pequeñas centrales permiten cubrir las necesidades energéticas que existan en la zona donde se instala, aunque fundamentalmente se emplean en la generación de electricidad con la finalidad de venderla a la red general. Si por el contrario se centra en abastecer un pequeño núcleo, o industria; los trámites administrativos se reducen considerablemente, centrándose fundamentalmente en la concesión de aguas. La concesión de aguas generalmente es un proceso largo y complejo, que da lugar al rechazo de bastantes proyectos; por lo que no se generaliza el asentamiento de estas centrales y tampoco se aumenta la potencia instalada. Sin embargo existen otras posibilidades que aunque no reducen los trámites de implantación pueden facilitarlos. Este es el caso de la rehabilitación de viejas centrales inactivas o antiguos molinos, ampliación de centrales existentes (paradas ó en explotación); en este caso las concesiones se realizan por un periodo determinado de años, pudiendo captar unas instalaciones en las que se actualicen los grupos turbina- generador. También se puede acometer la construcción de nuevas mini centrales sobre conducciones de agua potable o en instalaciones de aguas residuales. Cuando se trata de obras instaladas en las tuberías ó conducciones de agua potable para el abastecimiento a poblaciones requieren una menor obra civil y presentan menores problemas administrativos. Para terminar existe la posibilidad de aprovechar los caudales ecológicos de grandes presas, con la actual implantación progresiva de un caudal de mantenimiento a pie de presa en los embalses antiguos,

no existente anteriormente, supone una energía perdida que puede ser aprovechable mediante la instalación de una nueva central hidroeléctrica cuyo caudal de diseño sería el correspondiente al caudal ecológico o de mantenimiento. Como se puede apreciar, la energía mini hidráulica se puede adaptar a diversas situaciones de aprovechamiento, esto significa que deben existir diversas formulas para la adaptación de las turbinas hidráulicas, y a su vez la reducción de costes conlleva la existencia de modelos para una fabricación parcial en serie. Este sistema de fabricación consiste en tener una serie estándar de modelos, los cuales se ensamblan cuando existe una orden de pedido, este ensamblaje reduce los tiempos ya que el diseño esta realizado con materiales de rápida adquisición, y la tecnología necesaria para el montaje también se pretende que sea reducida. Consiguiendo que sean pocos los elementos que necesitan una fabricación particular, como pueden ser los alabes, y el cubo del rodete. El tiempo para realizar un montaje completo en el rango de turbinas utilizadas en mini centrales puede variar de a meses, con una puesta en obra que oscila entre unos pocos días, hasta un par de meses.