Cálculo y diseño de anclajes y soportes de la tubería de presión para un aprovechamiento hidráulico

Abstract

Para la realización del presente trabajo, vamos a suponer un cierto aprovechamiento hidráulico para la generación de energía eléctrica, que luego de los estudios, nos permiten tener un caudal garantizado de 7 m3/s, que estarán almacenados en un reservorio apropiado. La altura geodésica es de 290 m. y la tubería de presión sigue el perfil del terreno que presenta cuatro cambios de dirección, pudiendo variar su longitud entre 2.1 y 1.5 veces la altura. Con estos datos y asumiendo valores que sean necesarios, que serán recomendables para cada caso, vamos a calcular lo siguiente: - Dimensiones de la chimenea de equilibrio. - Diámetro económico y espesor de la tubería de presión, así como un esquema del trazo y cambios de dirección. - Ubicación de la turbina, salto neto, potencia. - Justificación de la selección de la turbina, esquema con las dimensiones principales de la turbina. Cálculo del tiempo de cierre por el método de Allievi (gráfico) y el método numérico. - Tiempo de cierre para tener a la entrada de la turbina una sobrepresión de 70 m. - Cálculo y diseño de anclajes y soportes de la tubería de presión. La disposición que vamos a emplear, y que con ello lograremos un máximo aprovechamiento del agua que en toda época del año llevará la corriente, será la siguiente: 1. - RESERVORIO, para almacenar las aguas en épocas de abundancia y regularizar la corriente. 2. - GALERIA DE PRESION, que acomete directamente a la presa a nivel inferior al máximo admisible, permitiendo aprovechar en el suministro a las turbinas todo el volumen almacenado entre un nivel próximo al de la toma y el máximo del embalse. 3. - CHIMENEA DE EQUILIBRIO, la cual sirve para amortiguar los golpes de ariete que se originan por aceleración o deceleración del agua en la tubería como consecuencia de las variaciones de carga en las turbinas y para proporcionar a éstas en los prime-ros segundos de demanda rápida de agua la necesaria hasta producirse el régimen normal. 4.- TUBERIA DE PRESION, para conducir el agua desde la chimenea de equilibrio' hasta las turbinas. 5. - CASA DE MAQUINAS O CENTRAL, local destinado a alojar las turbinas, alternadores, aparatos eléctricos, aparatos de protección y medida, maquinaria, elementos auxiliares, y en algunos casos los transformadores que elevan la tensión para poder transportar la energía a distancia. 6.- CANAL DE DESAGÜE, el cual recoge el agua que evacúan las turbinas, para trasladarla al río en punto conveniente elegido para determinar el salto. El agua procedente de la turbina sale al río por medio de un tubo difusor. Es sabido que la longitud de estos tubos en su tramo horizontal debe fijarlo el constructor de la turbina con el objeto de recuperar la velocidad de salida del agua del rodete, la cual queda convertida en presión y ello mejora el rendimiento de la turbina. El agua a la salida de las turbinas tiene una velocidad importante (en algunas turbinas rápidas (Francis) esta velocidad es 0.20 1/2gH o algo más); di cho fluido animado así de gran velocidad tiene mucho poder erosivo, y para evitar socavaciones del piso o paredes, hay que disponer en el desemboque del agua de las turbinas o de las válvulas un colchón de agua importante, y hacer cuidadosamente el revestimiento de esta parte de la casa de máquinas. Como el canal de desagüe, por lo menos en su tramo final junto al río, hay que abrirlo a un nivel inferior al de las aguas de éste, no podrán evitarse filtraciones que dificultarán la excavación y aumentarán su costo.