obras de impulsión y conexión en la cabecera del nuevo canal

OBRAS DE IMPULSIÓN Y CONEXIÓN EN LA CABECERA DEL NUEVO CANAL
SEGARRA GARRIGUES
MARÍA DEL CARMEN DE LA FUENTE BURGUEÑO, VÍCTOR FLÓREZ CASILLAS y
JOSEP TORRENTS FONT
FCC Construcción
RESUMEN
El Canal Segarra Garrigues actualmente en fase de construcción se prolonga a través de un trazado de unos 85
kilómetros desde el pantano de Rialb en el río Noguera Pallaresa, alimentando de esta manera la red de regadío en
las comarcas de La Noguera, La Segarra, L’Urgell, Les Garrigues y El Segrià. De las obras del Canal propiamente
dicho, encomendadas a la Empresa Pública CASEGA, dependiente del Ministerio de Medio Ambiente, se ha
finalizado recientemente la ejecución de las Obras de Impulsión y Conexión entre la presa de Rialb y el comienzo de
aquel.
El proyecto finalmente ejecutado ha supuesto una importante optimización tanto hidráulica como energética de la
nueva instalación, ya que ha sido posible adecuar los caudales previstos de bombeo a los diferentes niveles reales de
lámina de embalse. De esta manera se han dispuesto bombas con variador de velocidad y conexión en serie en
grupos de dos, con objeto de obtener un mejor rendimiento de las mismas, para todo el rango de niveles de la presa,
optándose según el caso por un funcionamiento o bien por gravedad, por cuatro bombas en paralelo por línea o por
bombeo en serie/paralelo.
1. ANTECEDENTES
La actuación Segarra-Garrigues consiste en la transformación en regadío de una gran superficie
de tierras leridanas de secano correspondientes a la margen izquierda del río Segre, limitada
hacia el oeste por la zona regable existente de los Canales de Urgell y hacia el este y sur por el
propio canal Segarra - Garrigues, estando además prevista la implantación de un riego
denominado de soporte para una amplia zona de la margen izquierda de dicho canal como ayuda
a la producción de secano.
El Sistema actúa de forma más o menos extensa en las comarcas de La Noguera, La Segarra,
L’Urgell, Les Garrigues y El Segrià. Se pondrán en regadío 108.000 Has brutas (70.000 Has
netas), a partir de los volúmenes de agua derivados del río Segre en sus tramos Medio y Bajo,
obtenidos por el incremento de capacidad de regulación del tramo Medio del río Segre
proporcionado por el embalse de Rialb, de reciente construcción, así como futuras captaciones de
agua en el tramo Bajo del río Segre. Las obras de puesta en regadío del Segarra-Garrigues se
engloban en cinco grandes grupos:
1) Red de Transporte y Regulación
a) Impulsión y conexión de la presa de Rialb al canal Segarra - Garrigues
b) Canal Segarra-Garrigues
1
2)
3)
4)
5)
c) Presa de Albagés
Elevaciones desde los ríos Segre y Ebro
Red principal de riego y embalses reguladores de los sectores de riego
Red de distribución de los sectores de riego
Concentración parcelaria y obras derivadas de ésta
Según lo especificado en el “Protocolo General de Colaboración entre el Ministerio de Medio
Ambiente y la Generalidad de Cataluña”, corresponde a la Administración General del Estado la
ejecución de las obras de Transporte y Regulación 1) y, a la Generalidad de Cataluña el resto de
actuaciones englobadas en los apartados 2), 3), 4) y 5). El presente proyecto incluye la primera
de las obras incluidas dentro de la Red de Regulación y Transporte del Segarra-Garrigues,
denominado Proyecto de impulsión y conexión de la presa de Rialb al canal Segarra-Garrigues, y
que fue redactado inicialmente en septiembre de 1993 para la empresa pública “Regs de
Catalunya, S.A.” dependiente de la Generalidad de Cataluña . Pese a que su aprobación tuvo
lugar en enero de 1995, no fue hasta julio de 2001 cuando es aprobada por la Dirección General
de Obras Hidráulicas y Calidad de las Aguas la "Addenda núm. 1 del Proyecto de impulsión y
conexión de la presa de Rialb al canal Segarra – Garrigues. T.M. Ponts y Tiurana. Comarca
Noguera (Lleida)" que actualiza y adecua el proyecto inicial, dado que la presa de Rialb estaba
en fase de construcción cuando se redactó el primer proyecto.
2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS OBRAS
Las obras ejecutadas por el Ministerio de Medio Ambiente a través de la Sociedad Estatal “Canal
de Segarra – Garrigues, S.A”, abreviadamente CASEGA tienen como objetivo el trasiego del
caudal nominal del Canal, 40 m3/s, desde el Embalse de Rialb, cota variable 377-430 m, hasta la
cabecera del futuro Canal Segarra-Garrigues, cota fija de alivio 420,38. Para ello se ha dispuesto
una instalación dividida en ocho partes:
1.- La obra de toma y aspiración compuesta de dos compuertas Bureau por línea, entre las que se
dispone un by-pass con dos válvulas de husillo exterior, estando dispuestos en inicio de
aspiración elementos de aireación-abducción-purga, con su correspondiente válvula de
aislamiento.
2.- Un sistema de conducciones de aspiración, formadas por dos conducciones paralelas
finalizadas con fondos Klopper, contando con una finalización a abductor y su elemento de
aislamiento.
3.- El sistema de By-Pass de la Estación de Bombeo, constituido por una conducción en paralelo
con paso por seccionamiento mediante válvulas mariposas biexcéntricas actuadas eléctricamente,
cada una de ellas con un by-pass con dos elementos de aislamiento manual y un elemento de
maniobra actuado eléctricamente.
4.- La instalación de bombeo compuesta de sectores de bombeo de caudal nominal 5m3/s y
altura nominal 23 mca, en paralelo desarrollados en tres niveles distintos con posibilidad de
reconfiguración en serie mediante cierre de aspiraciones e impulsiones y apertura de conexiones,
con sus correspondientes válvulas de aspiración, válvulas de conexión, válvulas de impulsión
actuadas electrónicamente, válvulas de retención por clapeta amortiguada óleo-hidráulicamente,
grupos motobomba de voluta metálica y régimen nominal 495 rpm, sondas en motor,
compensadores de dilatación longitudinal, carretes de desmontaje, puente grúa y sistema de
desagüe, achique y baldeo.
2
5.- El edificio de servicios auxiliares, dividido en tres partes: auxiliar, control y eléctrico. En el
edificio eléctrico se hallan el grupo electrógeno de 400 KVA, las baterías, el cuadro de
conmutación, las cabinas de zona compañía y zona abonado, los transformadores de potencia y
de servicios auxiliares, los convertidores de velocidad, los refrigeradores secundarios y el trafo
rectificador de protección catódica. En la zona de control se encuentran los cuadros de servicios
auxiliares, el Sistema de Alimentación Ininterrumpida SAI, los armarios de control con sus
autómatas, el cuadro sinóptico, los cuadros de mando manual, los ordenadores de operación y el
ordenador de vigilancia. En la zona auxiliar se hallan las salas de reuniones y servicios.
6.- La conducción de impulsión y su correspondiente cámara de caudalímetros, formada por
ochocientos sesenta metros de conducción enterrada en paralelo de diámetro 3000 mm, más un
paso por tramo autoportante de treinta metros aislado mediante compensadores de dilatación, y
sistemas de desagüe de la misma.
7.- El cuenco amortiguador de rotura de carga donde se sitúan dos válvulas Howell-Bunger de
3000 mm de diámetro con accionamiento óleo de potencia 3,3 Kw, dos compuertas Wagón de
2,5 por 5,5 m de altura actuadas eléctricamente, más la cámara seca en la que se encuentran los
elementos de abducción-aireación, ventosas, accionamientos, traforectificador de protección
catódica, armario de servicios, centros de transformación de 100 KVA y sistema de
comunicación por fibra óptica a la sala de control.
8.- El aliviadero del cuenco amortiguador formado por elemento de alivio, obra de entrada a la
conducción de alivio, conducción de alivio de acero de dos metros de diámetro y ciento quince
metros de longitud y cuenco de disipación de cuarenta y cinco metros de longitud.
3. OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO
Durante la fase inicial de las obras se procedió a analizar el rango de funcionamiento de las
bombas de impulsión contemplado en el proyecto base, llegándose a la conclusión de que el
mismo contemplaba unas hipótesis de bombeo que difícilmente se pueden dar en la práctica,
como es el caso de que se bombeen caudales del orden de 40 m3/seg con el embalse a sus niveles
más bajos. Este aspecto condicionaba tanto la tipología como las características de los grupos
moto-bomba, proporcionando un sobredimensionamiento de la instalación pues obligaba a
instalar equipos de elevada potencia para luego hacerlos trabajar habitualmente en un rango
lejano al que han sido proyectados. En este sentido, la propuesta finalmente ejecutada se adapta
mejor al régimen de funcionamiento más probable de la estación de bombeo, y comprende la
instalación de 8 bombas capaces cada una de ellas de dar 5 m3/seg a una altura de 20 metros, con
variador de velocidad y con conexión en serie en grupos de 2, al objeto de obtener un mejor
rendimiento de las bombas, para todo el rango de niveles de la Presa de Rialb.
Datos de Partida
Las demandas de agua que se prevé servir desde el embalse de Rialb para el canal Segarra –
Garrigues se resumen en la Tabla 1:
3
Tabla 1. Estudio de Demandas de Agua
El volumen concesional solicitado se plantea en dos etapas u horizontes:
1. Primera Etapa: 100 hm3 procedentes de Rialb para regar los sectores 1 a 11 (Segarra
Garrigues, Margen Derecho e Izquierdo), más 69 hm3 del Segre para los sectores 12, 13
y 14 (Riegos del Baix Segre).
2. Segunda Etapa: 273 hm3 en total, es decir 173 hm3 de incremento, una vez construido el
Embalse de L’Albagés y armonizado el Noguera Pallaresa, para incremento de
dotaciones del Segarra Garrigues Margen Derecho y para los Riegos del Embalse de
L’Albagés.
El caudal nominal que circulará por el canal es variable en función del tramo, estimándose un
máximo de 35 m3/s en el tramo inicial del mismo. Hay que tener en cuenta que a efectos de
dimensionamiento y diseño del canal se han previsto unos caudales ligeramente superiores a las
puntas previstas en el proyecto de regadío, de forma que la explotación sea mucho más flexible
atendiendo al bombeo existente en cabecera y a las variaciones e incertidumbres propias de la
explotación de un canal. El proyecto base establecía un caudal de diseño de 40 m3/s
independientemente del estado del embalse, dando lugar a unas necesidades de bombeo que
difícilmente se podían dar en la práctica, como era el hecho de bombear 40m3/s con el embalse
prácticamente vacío, sin tener en cuenta caudales ecológicos ni otros usuarios. El proyecto
finalmente ejecutado ha mantenido el caudal máximo de diseño de 40 m3/s del proyecto base, en
el sentido de disponer de 8 bombas de 5 m3/s, a pesar de que por el canal no está previsto en la
actualidad que circulen más de 35 m3/s. La bomba adicional que completa los 40 m3/s se
incorpora en concepto de garantía de servicio ante eventuales incidencias en la explotación. Por
otra parte, el caudal de diseño adoptado se hace variar en función del estado de las reservas de
agua de Rialb, contemplando al resto de usuarios y las necesidades de caudales ecológicos, y se
resume en la Tabla 2:
4
Tabla 2. Campo de Funcionamiento Cotas/Volúmenes Embalse/Caudales
CAMPO DE FUNCIONAMIENTO ALTERNATIVA PROPUESTA
Cota del
Embalse
Volumen
Embalse (Hm3)
Máximo Caudal
Bombeable
(m3/s)
Tipo
Funcionamiento
430,0
402,80
>40,0
Por gravedad (Sin bombeo)
423,0
311,70
>40,0
Por gravedad (Sin bombeo).
422,0
289,80
>40,0
Inicio bombeo: 4 bombas en
paralelo por línea
413,0
203,60
>40,0
4 bombas en paralelo por línea
398,0
122,0
>40,0
397,0
60,60
30,0
383,0
25,10
25,0
Serie/Paralelo
377,0
13,30
20,0
Final intervalo de funcionamiento
del bombeo en Serie/Paralelo
<377,0
-
-
Final intervalo de funcionamiento de
4 bombas en Paralelo
Inicio intervalo de funcionamiento
del bombeo en Serie/Paralelo
No se bombea
Se impone asimismo como criterio de proyecto que por debajo de la cota 377 m no sea posible el
bombeo, tanto por razones de capacidad del embalse (13,3 Hm3), como por razones de seguridad
de la instalación frente a la entrada de aire en la misma. A continuación se resumen en la Tabla 3
las previsiones de demandas proporcionadas por el Sistema Segarra-Garrigues a abastecer con
agua procedente del embalse de Rialb extraídos a partir del “Proyecto del Regadío y de la
Concentración Parcelaria del Segarra – Garrigues”. (Generalitat de Catalunya, mayo de 2002.)
5
Tabla 3. Previsiones de Demanda Segarra Garrigues
DOTACIONES MEDIAS PREVISTAS REFERIDAS A ORIGEN DEL SISTEMA (m3/Ha/año)
TIPO
Riego de
Transformación
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
1.272,0 1.800,0 1.507,0
103,00 343,70 780,70
0
0
0
582,00
0,00
43,90
R. de Apoyo
0,00
R. de Invierno
0,00
160,90 232,50 349,70 400,10 288,70
1.157,9 1.278,1
241,10 784,70
0
0
38,20
ANUAL
Oct
Nov
Dic
(m3/Ha/año)
64,00
3,60
0,00
6.500
48,30
19,80
0,00
0,00
0,00
0,00
1.500
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
3.500
DOTACIONES MEDIAS PREVISTAS REFERIDAS A ORIGEN DEL SISTEMA (Porcentajes)
TIPO
Riego de
Transformación
R. de Apoyo
R. de Invierno
I.
Ene
Feb
Mar
0,00%
0,68%
1,58%
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
5,29% 12,01% 19,57% 27,69% 23,18% 8,95%
Oct
Nov
Dic
ANUAL
0,98%
0,06%
0,00%
100%
0,00% 10,73% 15,50% 23,31% 26,67% 19,25% 3,22%
1,32%
0,00%
0,00%
0,00%
0,00%
100%
0,00%
0,00%
0,00%
0,00%
0,00%
0,00%
100%
6,89% 22,42% 33,08% 36,52% 1,09%
0,00%
HECTÁREAS DE REGADÍO ABASTECIDAS CON AGUA PROCEDENTE DE RIALB POR TIPO DE RIEGO Y SECTOR
TIPO
Riego de
Transformación
SEC.1
SEC.2
SEC.3
SEC.4
SEC.5
SEC.6
SEC.7
SEC.8
SEC.9 SEC.10 SEC.11 SEC. 15
1.600
900
5.440
7.800
2.880
5.070
3.960
2.560
2.540
3.350
3.790
1.460
1.780
1.790
R. de Apoyo
3.340
R. de Invierno
1.710
3.050
SUMAS
0
37.510
2.500
18.010
630
630
NOTA: Los Sectores 12, 13 y 14 tienen previsto abastecerse del curso bajo del Segre
CONSUMOS MEDIOS MENSUALES DE AGUA PROCEDENTE DE RIALB (Hm3)
Riego de
Transformación
ANUAL
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
(Hm3/año)
0,00
1,65
3,86
12,89
29,28
47,71
67,52
56,53
21,83
2,40
0,14
0,00
243,81
R. de Apoyo
0,00
2,90
4,19
6,30
7,21
5,20
0,87
0,36
0,00
0,00
0,00
0,00
27,02
R. de Invierno
0,00
0,15
0,49
0,73
0,81
0,02
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
2,21
SUMAS
0,00
4,70
8,55
19,92
37,30
52,94
68,39
56,88
21,83
2,40
0,14
0,00
273,03
Hm3/día
(mes=30 días)
0,00
0,16
0,28
0,66
1,24
1,76
2,28
1,90
0,73
0,08
0,00
0,00
II.
CAUDALES MEDIOS A BOMBEAR (M3/SEG) CON EL REGADÍO COMPLETO
TIPO
m3/seg (día 24
h)
m3/seg (día 16
h)
m3/seg (día 12
h)
m3/seg (día 8 h)
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
0,00
1,81
3,30
7,69
14,39
20,42
26,38
21,95
8,42
0,93
0,05
0,00
0,00
2,72
4,95
11,53
21,58
30,63
39,58
32,92
12,63
1,39
0,08
0,00
0,00
3,62
6,59
15,37
28,78
40,85
52,77
43,89
16,84
1,85
0,10
0,00
0,00
5,44
9,89
23,06
43,17
61,27
79,15
65,84
25,27
2,78
0,16
0,00
Cotas de toma de agua de Rialb y entrega de agua al canal
El punto de toma está situado en las conducciones construidas, de tal manera que la cota de la
generatriz inferior de los tubos de 2750 mm es la 361,655 m. El punto de entrega de la obra
coincide con el Km 0 del canal Segarra-Garrigues donde conecta con una sección tipo
6
rectangular de 5,00 m de ancho y una pendiente longitudinal de 0,00050 m/m. La cota de solera
del canal es la 416,500 m, la altura de la lámina de agua en régimen uniforme se prevé se
establezca, para el caudal máximo de 35 m3/s en 3,78 m, proporcionando un nivel de agua en el
canal de 420,280 m. El resguardo previsto bajo esas condiciones es de 0,77 m.
Tal como se expuso anteriormente, se ha efectuado un estudio del régimen de explotación
previsible del bombeo a partir de la estimación del régimen de explotación del embalse de Rialb,
teniendo en cuenta las aportaciones históricas y las demandas conjuntas de todos los usuarios.
En el estudio se han contemplado tres alternativas posibles, en función del volumen de
regulación de que pueda disponerse en el canal mediante balsas y embalses debidamente
ubicados, que son:
a) Sin regulación.
b) Con regulación en cola: Embalse de Albagés (80 Hm3)
c) Con regulación en cabecera-intermedia (40 Hm3) y en cola (80 Hm3)
El resultado de todo ello ha sido la optimización de los equipos y de la potencia de la estación de
bombeo que se explican en la presente comunicación.
Funcionamiento de las bombas en función del nivel del Embalse de Rialb
De acuerdo con las distintas situaciones del nivel del embalse de Rialb, la estación de bombeo
actúa de forma distinta, según se describe en los puntos siguientes:
1. Para niveles de embalse por encima de la cota 423 se utiliza la conexión directa (por
gravedad) entre el embalse y el Canal, no estando operativa la estación de bombeo.
2. Para niveles de embalse superiores a 397 e inferiores a 423, la estación de bombeo opera
con 4 grupos en paralelo por cada línea. Se producen las siguientes situaciones:
o Por encima de 417, los grupos funcionan a 425rpm, pero para conseguir el caudal
nominal de 20 m³/s, se precisa manipular la válvula de chorro hueco de descarga
al canal para producir unas pérdidas de carga localizadas de 6,8m+ (cota-417). Si
los grupos de bombeo no actuaran con la consigna del caudal nominal, pero
dentro del rango de rendimientos tolerados para la estación de bombeo (72%), se
podían alcanzar los siguientes valores por cada línea de impulsión:
21,3 m³/s a 425rpm y manipular la válvula de chorro hueco de descarga
al canal para producir unas pérdidas de carga localizadas de 2,8 m +
(cota-417).
22,7 m³/s a 450rpm y manipular la válvula de chorro hueco de descarga
al canal para producir unas pérdidas de carga localizadas de 4m + (cota417).
23,8 m³/s a 475rpm y manipular la válvula de chorro hueco de descarga
al canal para producir unas pérdidas de carga localizadas de 4,6m +
(cota-417).
24,8 m³/s a 495rpm y manipular la válvula de chorro hueco de descarga
al canal para producir unas pérdidas de carga localizadas de 5,2m +
(cota-417).
o A la cota 410, los grupos funcionan a 425rpm para conseguir el caudal nominal de
20 m³/s, con la válvula de chorro hueco de descarga al canal abierta. Si los grupos
7
de bombeo no actuaran con la consigna del caudal nominal, pero dentro del rango
de rendimientos tolerados para la estación de bombeo (72%), se podían alcanzar
los siguientes valores:
21,7 m³/s a 450rpm
23,3 m³/s a 475rpm
24,4 m³/s a 495rpm
o A la cota 407, los grupos funcionan a 450rpm para conseguir el caudal nominal de
20 m³/s, con la válvula de chorro hueco de descarga al canal abierta. Si los grupos
de bombeo no actuaran con la consigna del caudal nominal, pero dentro del rango
de rendimientos tolerados para la estación de bombeo (72%) se podían alcanzar
los siguientes valores:
22 m³/s a 475rpm
23,6 m³/s a 495rpm
o A la cota 403, los grupos funcionan a 475rpm para conseguir el caudal nominal de
20 m³/s, con la válvula de chorro hueco de descarga al canal abierta. Si los grupos
de bombeo no actuaran con la consigna del caudal nominal pero dentro del rango
de rendimientos tolerados para la estación de bombeo (72%) se podían alcanzar
los siguientes valores:
21,6 m³/s a 495rpm
o A la cota 401 e inferiores, los grupos funcionan a 495 rpm y válvula de chorro
hueco de descarga al canal abierta. El caudal nominal de 20 m³/s corresponde a la
cota 401. Para niveles de embalse inferiores se podrían alcanzar caudales
menores, pero, dentro del rango de rendimientos tolerados para la estación de
bombeo (72%). Por tanto, el mínimo caudal de los cuatro grupos en paralelo es de
14,5 m³/s correspondiendo a la cota de 394. Es decir entre 400 y 394 puede
funcionar la estación con los 4 grupos en paralelo, aunque con poco rendimiento
en 394.
3. Para niveles de embalse inferiores a 397, la estación de bombeo opera con 2 elementos en
paralelo formado cada elemento por 2 grupos en serie. Se deberá funcionar siempre a las
revoluciones nominales (495rpm), no alcanzándose el caudal nominal en ningún caso. Se
producen las siguientes situaciones:
o Desde la cota 387 a 397 se pueden alcanzar caudales entre 11,7 y 12,4 m³/s. La
cota 400 e inferiores, los grupos funcionan a 495rpm.
o A la cota de nivel mínimo de embalse de 377 el caudal es de 10 m³/s.
A continuación se adjunta una tabla resumen (Tabla 4) con los valores de los puntos que definen
los diferentes intervalos de funcionamiento del trasiego de caudales desde el embalse de Rialb al
Canal Segarra-Garrigues, con y sin bombeo, en función del nivel de agua en el citado embalse.
En la citada tabla se indica el caudal por cada uno de los ramales de las conducciones:
8
Tabla 4. Intervalos de Funcionamiento Sistema de Impulsión
Altura
Caudal
Nivel
Geométrica de elevado
elevación (m)
(m3/s)
Embalse
Funcionamiento:
430 Límite superior de funcionamiento por
gravedad.
423 Límite inferior de funcionamiento por gravedad.
422
417
398
397
387
377
< 377
Inicio funcionamiento bombeo con 4 bombas en
paralelo.
Punto
intermedio
del
intervalo
de
funcionamiento con 4 bombas en paralelo.
N
rpm
-
-
20,00
425
3
20,00
425
Cota inferior del funcionamiento con 4 bombas
en paralelo.
Inicio funcionamiento en Serie / Paralelo (2
elementos en paralelo formado cada elemento
por 2 grupos en serie).
Punto
intermedio
del
intervalo
de
funcionamiento en serie paralelo.
22
20,00
495
23
12,40
495
33
11,70
495
Cota inferior del
Paralelo.
No se bombea.
43
10,00
495
-
-
-
funcionamiento
Serie
/
A continuación se definen los elementos que permiten realizar la optimización antes reseñada,
que se dividen en
a) Conducción de By Pass
b) Estación de Bombeo
c) Cuenco Amortiguador
d) Sistema de Control
Conducción de By Pass
Por medio de estas conducciones se produce el By-Pass general de la estación de bombeo, de
forma que pueden derivarse caudales por gravedad, directamente desde la Presa de Rialb al
Canal de Segarra-Garrigues, siempre y cuando los niveles de agua en el citado embalse lo
permitan (concretamente cuando el nivel de la lámina de agua del embalse se sitúe por encima de
la cota 423 m) y regulándose el trasiego de caudal mediante válvulas de final de línea, de tipo
chorro hueco, instaladas en el cuenco amortiguador y que se describen más adelante. Este bypass arranca en una derivación que se sitúa al final de las conducciones de aspiración (previa a la
conexión con las aspiraciones de las bombas) mediante dos tuberías de iguales características
que las de aspiración citadas, es decir, de acero A-42 b, de diámetro interior de 3000 mm y 16
mm de espesor de pared, con protección mediante macizado de hormigón HA-25 en todo su
recorrido. En cuanto a la protección anticorrosiva de las tuberías, y dado el macizado exterior de
hormigón de las conducciones, sólo se considera en la parte interior de las mismas, la cual se
realizará con un mínimo de 300 micras de pintura epoxi alimentaria previo granallado.
Su trazado se inicia al final de las conducciones de aspiración en una derivación a 90º en planta
de las mismas y discurren paralelas igualmente en planta) bordeando la sala de bombas por su
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parte exterior hasta el inicio de las conducciones de impulsión, una vez recibida la conexión de
las impulsiones de todas las bombas, es decir, la conducción del by-pass, en su parte final, ejerce
la función de Colector de Impulsión de las bombas cuando se trasvasan caudales al Canal
mediante el bombeo.
Cuando ocurre esto último, se cierran las válvulas de mariposa DN-3000 mm de seccionamiento
del by-pass, que se encuentran alojadas en una cámara ubicada exteriormente a la sala de bombas
y adosada a la parte superior izquierda de la misma. El origen de la conducción derecha del bypass se realiza mediante una pieza especial de forma que se pueda rebasar por encima la
conducción izquierda de aspiración, mientras que la conducción izquierda del by-pass se eleva
de cota de rasante, con otra pieza especial de idénticas características que la anterior, de forma
que desde el final de ambas piezas especiales, el by-pass discurre a la misma cota de rasante, con
objeto de que en la cámara de válvulas de seccionamiento estas se encuentren también al mismo
nivel y se faciliten así todas las operaciones de explotación y mantenimiento de las mismas.
Concretamente, la cota del eje de las conducciones de aspiración en el punto de derivación al bypass se sitúa en la 362,75 m mientras que la del by-pass sube a la 366,68 m. Una vez rebasada la
cámara de válvulas del by-pass, las conducciones giran en planta 90º, manteniendo la tubería
derecha la misma cota de rasante, mientras que la izquierda se eleva de cota (hasta situarse su eje
en la 369,31 m) para poder recibir la conexión de impulsión de las cuatro primeras bombas de la
estación de bombeo (que cruzan por encima la tubería derecha del by-pass), para, finalmente,
una vez rebasada la conexión de impulsión de la bomba nº4, la tubería derecha del by-pass
elevarse de cota y situarse al mismo nivel que la izquierda (369,31 m) y recibir la conexión de
impulsión de las bombas 5 a 8. Así, discurren a cota constante hasta el inicio de la impulsión.
Las tuberías enterradas se han construido en zanja sobre capa de hormigón de limpieza HA-20
de 20 cms de espesor y macizado de hormigón, de sección rectangular de 4x8 m2 y con
recubrimiento mínimo de 0,5 metros de espesor alrededor de las conducciones. La zanja tiene
12,20 m. de ancho en el fondo y taludes 1H: 2V. El resto del relleno de zanja se realizará con
material seleccionado procedente de la excavación, compactado por tongadas hasta el 95% PM.
Se han ejecutado los correspondientes refuerzos en cruz (“alas de monja”) de chapa de acero en
las derivaciones de las conducciones de aspiración.
Estación de Bombeo
La estación de bombeo se ubica en la explanada existente en el margen izquierdo del río Segre a
unos 100 m. aguas abajo de la Presa de Rialb. Se trata de un terreno limitado por el canal de
desvío del río Segre utilizado durante la construcción de la Presa y por el vial previsto para
acceso a la cámara de elementos de cierre.
Los grupos moto-bomba comprenden en primer lugar las bombas situadas en dos niveles con el
eje de las mismas del primer nivel a la cota 366,03, es decir 10,97 m. por debajo del nivel de
funcionamiento mínimo en el embalse Rialb que está a la cota 377,00 (cuatro metros por encima
del nivel mínimo considerado en la Addenda nº1 del Proyecto) mientras que las del segundo
nivel se sitúan a la 369,31 metros, es decir, 7,69 metros por debajo del citado nivel mínimo. Se
trata de 8 bombas iguales, con idéntico sentido de rotación, de eje vertical, de un solo rodete, con
cuerpo metálico de tipo voluta. Estas bombas están acopladas directamente a un motor eléctrico
de velocidad regulable. La bomba estará provista de una tapa extraíble para inspección situada en
el aspirador. La velocidad nominal de estas bombas es de 495 rpm, proporcionando un caudal de
5 m3/seg a una altura de 23 metros. La potencia absorbida por estos grupos es de 1600 Kw contra
válvula cerrada y de 1274 Kw de potencia nominal. El cuerpo de la bomba se diseña para una
Presión Nominal Máxima Admisible de 17 bares, mientras que la Presión de Prueba Máxima es
de 19,5 bares.
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El nivel mínimo del embalse de Rialb que se considera para el funcionamiento del bombeo que
alimenta al Canal Segarra-Garrigues se sitúa en la cota 377,0 metros, como ya se ha indicado. En
este nivel, el NPSHd es de 20,88 metros, mientras que el NPSHr es de 7,3, es decir, 2,86 veces
más que el requerido. Esto da idea del buen comportamiento de este tipo de bombas frente a
cavitación por insuficiencia de NPSH.
Cada ramal de bombeo está equipado con cuatro motores verticales asíncronos trifásicos de
1.500 KW a 3.300 V, velocidad nominal de 500 rpm y protección IP24, equipados con
variadores individuales electrónicos de velocidad, así como cuatro variadores de frecuencia con
potencia de diseño de 2000 KVA, tensión de alimentación de 1.900 V, frecuencia variable de 0 a
50 Hz y protección IP21, equipados de un rectificador dodecafásico alimentado por un
transformador de 2.170 KVA de tres arrollamientos. La potencia total instalada entre los dos
ramales de la estación (8 motores de 1.500 KW) es de 12.000 KW. Una vista de la Estación de
Bombeo construida se puede observar en la Figura 1.
Figura 1. Interior de la Sala de Bombas
Cuenco Amortiguador
El último elemento que permite actuar en el sistema de regulación estudiado es el cuenco
amortiguador situado al final de las conducciones de impulsión y permite disipar la energía de
los caudales en la entrega del agua de las conducciones al Canal Segarra-Garrigues. En efecto, en
el caso de que el nivel en el Embalse de Rialb permita el paso de agua por gravedad hasta el
Canal Segarra-Garrigues (cota de lámina de agua por encima del nivel 423,00 metros), la
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regulación de caudal se consigue mediante la apertura parcial de los órganos de regulación, dos
válvulas Howell-Bunger DN-3.000 colocadas al final de las conducciones de impulsión, las
cuales responderán en todo momento al nivel medido en el canal.
Por lo que respecta a la obra civil, el cuenco disipador está constituido por la cámara de válvulas
y el cuenco amortiguador. La cámara de válvulas tiene unas dimensiones en planta de 10,00 x
13,50 m. y 10 m. de altura., con su solera a cota 411. El cuenco amortiguador tiene 40 m. de
longitud por un ancho de 13,50 m en sus 25 primeros metros y variable de 13,50 a 4,50 metros
de anchura en sus 15 metros finales. Este cuenco se ha dividido en dos compartimentos
simétricos por un muro divisorio central de 1 metro de espesor que permite su funcionamiento
independiente. En los últimos 15 m, la solera del cuenco, situada a la cota 411, sube en rampa
hasta la cota de solera de arranque del futuro canal Segarra-Garrigues situada a la cota 416,50, al
mismo tiempo que, como se ha indicado anteriormente, el ancho disminuye uniformemente hasta
alcanzar 4,50 m, iniciándose la transición de paso al canal. Al final del mismo se ha previsto la
colocación de dos ataguías de 2,50 x 4,50 m. a fin de aislar cualquiera de los dos compartimentos
citados en caso de inspección o reparación. Por último, sobre el muro divisorio se ha formado un
vertedero de emergencia de 22 m. de longitud, en sentido longitudinal del cuenco, ampliado en
dos partes transversales simétricas de 4 metros de longitud cada una, con lo que el labio de
vertido total tiene una longitud de 56 metros. El umbral del citado vertedero está situado a la cota
420,42 con capacidad suficiente para evacuar el caudal máximo de una de las líneas de
impulsión, es decir, 20 m3/s. De esta forma, se obtiene una sobreelevación de lámina de agua en
la vertical del cuenco de 0,35 m, con lo que el nivel de agua (a caudal de vertido máximo) se
sitúa en la 420,77 inferior a la cota de coronación de cajeros del cuenco que es la 421,00 metros.
Tal como se ha dicho la solera del cuenco se sitúa a la cota 411,0 mientras que la lámina de agua
prevista en condiciones de máximo caudal de impulsión se sitúa en la cota 420,30.
En cuanto a equipos, la regulación de caudal se realiza por dos válvulas del tipo chorro hueco,
Howell-Bunger DN-3000 colocadas al final de las tuberías de impulsión. En la cámara de
válvulas Howell se dispone igualmente de sendas ventosas, con la posibilidad de acceso para
registro e inspección, idénticas a las descritas hasta ahora. Se ha ejecutado las adecuadas
conducciones, arquetas y valvulería de control para el vaciado de los dos compartimentos que
componen el cuenco amortiguador, así como para drenaje de la cámara de válvulas.
Sistema de Control
El sistema de control de la instalación se encarga de permitir el funcionamiento automático de la
misma con seguridad y tiene también la misión de adquirir y procesar información para ayudar al
operador en el mantenimiento de los equipos y la optimización del uso de la energía. Las
condiciones variables en la aspiración (la estación tiene que funcionar con una carrera de
embalse entre las cotas 377 y 423 y un nivel de agua en el canal entre las cotas 420 y 416,50)
obligan a adaptar la forma de operación de la instalación a través de las bombas accionadas por
motores de velocidad variable, las bombas con motores de velocidad fija y la descarga al canal
mediante válvulas Howell Bunger.
El funcionamiento de las bombas entre las cotas previstas del nivel de operación del embalse
mediante bombas de velocidad variable, con funcionamiento en serie ó en paralelo, exige una
programación de la explotación en PC apoyada por todo el conjunto de captadores de medida.
Las instalaciones de control y automatismo sirven para proteger las instalaciones, posibilitar el
funcionamiento automático, permitir la operación manual de los equipos, adquirir y tratar la
información, registrar cronológicamente las incidencias e históricamente la evolución de las
magnitudes, presentar informes al operador, programar el funcionamiento, optimizando en lo
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posible el uso de la energía, así como misiones de seguridad ( Incendio, intrusismo) y ayuda al
mantenimiento de los equipos. El hardware empleado se corresponde con los equipos actuales
estándar (SCADA, PLCs, PCs, pantallas, impresora). La red de comunicaciones entre los
equipos emplea fibra óptica siempre que las distancias sean superiores a 100 m ó que los
entornos sean susceptibles de crear distorsiones, como en los enlaces entre la EB con la presa y
con el canal de descarga, mediante interfases OLM con el hard interno a la EB, con captación
redundante de magnitudes significativas para el funcionamiento de la instalación. Los PLC se
“especializan” en los respectivos 4 grupos de bombas y válvulas, ramal derecho y ramal
izquierdo, de forma simétrica al esquema eléctrico de alimentación, de forma que es posible
funcionar con el 50% de la EB por indisponibilidad del otro 50 %, incluso con la pérdida del
PLC. El PC del operador es único, aunque opera redundante con otro PC de reserva. Los PLCs
comunican también, por conexión directa, con el sinóptico de la Sala de Control, Cuadros de
Servicios Auxiliares y Cabinas de 25 kV.
4. CONCLUSIONES
El proceso de optimización de la instalación ya construida permitirá una vez puesto en marcha el
Sistema Segarra Garrigues adecuar la configuración del sistema de bombeo combinando
funcionamientos en gravedad, serie o paralelo, y conciliar adecuadamente la cantidad de agua
disponible en el embalse según la lámina del mismo con los caudales a enviar por el canal
principal. Mediante una ingeniosa disposición de conducciones, elementos de bombeo y válvulas
de cierre es posible que dicha optimización se traduzca en consumos mínimos de energía sin
ningún tipo de desperdicio del agua disponible, lo que supone una actuación decidida hacia la
sostenibilidad de la instalación.
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