PROCEDIMIENTO E INSTALACION PARA LA REGULACION DEL NIVEL DEL AGUA DE UNA INSTALACION DE CONTENCION.

Procedimiento para la regulación del nivel (P) del agua de una instalación (1) de contención,

de preferencia, de un muro de contención o una presa, estando dispuestas en la instalación (1) de contención para la producción de energía eléctrica, un número de unidades (2) turbina - generador, de preferencia con potencias entre 100 kW y 1000 kW cada una, que al menos por sectores, están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y unidas unas con otras, en uno o varios módulos (3) turbina - generador, y regulándose el nivel (P) del agua mediante la conexión o desconexión de unidades (2) turbina - generador separadas o de varias de ellas, de un módulo (3) turbina generador y/o de módulos (3) turbina - generador, a un valor teórico que se puede predeterminar, ajustándose un caudal circulante a través de la instalación de contención, en pasos discretos, y correspondiendo un paso discreto al caudal circulante que puede fluir a través de una o varias unidades (2) turbina - generador

Procedimiento e instalación para la regulación del nivel del agua de una instalación de contención.

La invención se refiere a un procedimiento para la regulación del nivel del agua de una instalación de contención, de preferencia, de un muro de contención o de una presa, estando dispuestas en la instalación de contención para la producción de energía eléctrica, un número de unidades turbina - generador, de preferencia con potencias entre 100 kW y 1000 kW cada una, que al menos por sectores, están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y unidas unas junto a otras, en uno o varios módulos turbina - generador, así como a una instalación para la regulación del nivel del agua de una instalación de contención con una multitud de unidades turbina - generador que están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y unidas unas con otras en uno o varios módulos turbina - generador, así como a una instalación para la regulación del nivel del agua de una instalación de contención con una multitud de unidades turbina - generador que están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, unidas unas con otras en uno o varios módulos turbina - generador, y en ciertos casos, un determinado número de módulos turbina generador están dispuestos unos junto a otros, y están apoyados en la instalación de contención.

Equipos para la producción de energía eléctrica, en los que varias unidades turbina - generador más pequeñas están dispuestas en filas y columnas, unas junto a otras y unas sobre otras, en un bastidor o en una construcción reforzada, se conocen, por ejemplo, por el documento WO98/11343, el US 6,281,597 B1 ó el US 4,804,855 A. Tales equipos, a causa de su forma constructiva especialmente corta, y de su gran superficie de flujo, se utilizan de preferencia en instalaciones de contención, como esclusas, presas, muros de contención o similares, para aprovechar la cantidad de agua que ordinariamente circula sin aprovechamiento, para la producción de energía eléctrica. No obstante en tales instalaciones de contención se tiene que regular el nivel del agua, para poder cumplir la función de la instalación de contención, exigida en cada caso según la aplicación. Por ejemplo, si el tráfico de barcos en un río necesita un determinado nivel del agua, o un dique de irrigación tiene que presentar un nivel mínimo del agua, para poder garantizar el riego. Para ello, hasta ahora se abría la presa total o parcialmente.

Del mismo modo se conocen ya regulaciones de instalaciones hidroeléctricas, pretendiendo estas regulaciones la maximización o la optimización de la energía producida. Para ello, las turbinas de tales instalaciones hidroeléctricas están equipadas con dispositivos reguladores de ajuste continuo, como por ejemplo, álabes directores, para poder regular de forma continua, el caudal volumétrico a través de la turbina y, por tanto, la potencia producida.

El documento US 4,683,718 A muestra una regulación semejante para una instalación con un número de turbinas, existiendo un número de turbinas sin dispositivo regulador, y un número con dispositivo regulador, para poder aprovechar óptimamente la cantidad disponible de agua. Aquí la regulación está orientada hacia la optimización de la potencia eléctrica, y no, hacia el mantenimiento de un nivel predeterminado del agua. El documento US 4,109,160 A muestra ciertamente una regulación de un nivel del agua de una cisterna intermedia de agua de una central de acumulación por bombeo, no obstante, la regulación se lleva a cabo de nuevo exclusivamente en forma continua, mediante los correspondientes álabes directores de las turbinas que participan.

La invención se ha impuesto ahora la misión de presentar un procedimiento para la regulación del nivel del agua de una instalación de contención, de manera que aproveche lo más ampliamente posible las posibilidades existentes y las circunstancias constructivas, asegure el funcionamiento de la instalación de contención y permita una regulación sencilla y exacta.

Esta misión se resuelve según la invención, haciendo que el nivel del agua se regule al menos parcialmente mediante la conexión o desconexión de unidades turbina - generador separadas o de varias de ellas, o de módulos turbina generador, a un valor teórico que se puede predeterminar, ajustándose un caudal circulante a través de la instalación de contención, en pasos discretos, y correspondiendo un paso discreto al caudal circulante que puede fluir a través de una o varias unidades turbina - generador.

Estas unidades turbina - generador o módulos turbina - generador, tienen una circulación conocida exactamente, mediante la cual se puede determinar exactamente el caudal circulante que desagua. Por consiguiente, el caudal circulante que desagua y, en consecuencia, también el nivel del agua de la instalación de contención se puede regular con mucha facilidad y exactitud, mediante las unidades individuales de turbinas, en pequeños pasos discretos. Con ello, solamente en situaciones excepcionales es necesario abrir o cerrar, las presas por lo regular muy grandes, difícil y malamente regulables.

La regulación se hace de este modo más flexible, puesto que de este modo se permite la regulación en pequeños pasos y, además, permite una reacción rápida a condiciones que varían en la instalación de contención. Además, de este modo se puede optimizar el nivel del agua de forma muy sencilla, con respecto a criterios determinados.

Las unidades turbina - generador o módulos turbina - generador, utilizados para la regulación del nivel del agua, se pueden realizar constructivamente de forma muy sencilla, cuando estas unidades o módulos funcionan con caudal circulante en lo esencial constante o con potencia constante, puesto que entonces no se tiene que prever ningún dispositivo para la regulación del caudal circulante o de la potencia. Así pues las unidades o turbinas sólo tienen dos puntos de funcionamiento, a saber, en servicio o fuera de servicio, lo cual también simplifica la regulación notablemente.

Cuando el nivel del agua se regula al menos parcialmente, mediante la apertura o cierre de al menos una presa, en ciertas situaciones se puede elevar rápidamente el caudal circulante que desagua. Esto es lógico sobre todo como medida de seguridad, en situaciones en las que la circulación a través de las unidades de turbinas no es suficiente más para agotar de nuevo los caudales que afluyen, o en las que el desagüe de la instalación de contención, tiene que reducirse rápidamente.

Es especialmente ventajoso fijar un nivel superior de conexión de las turbinas o nivel de alarma, al alcanzar el cual se conectan unidades turbina - generador o módulos turbina - generador, y/o se abren presas.

Igualmente es ventajoso, al alcanzar un nivel inferior predeterminado de conexión de las turbinas o un nivel de alarma, desconectar unidades turbina - generador o módulos turbina - generador, y/o cerrar presas.

De este modo se asegura el mantenimiento de los valores límite exigidos para el nivel y, al mismo tiempo, se reduce el número de maniobras de conexión de las unidades de turbinas.

La producción de energía eléctrica mediante las unidades de turbinas, se puede maximizar, cuando primero se conectan todas las unidades turbina - generador o módulos turbina - generador, y sólo después se abren presas. Asimismo se consigue una maximización de la producción de energía eléctrica, cuando primero se abren todas las presas, y sólo después se desconectan unidades turbina - generador o módulos turbina - generador. Gracias a estas medidas se maximiza la circulación a través de las unidades de turbinas, lo cual repercute directamente en forma positiva sobre la cantidad de energía producida.

Es en especial muy ventajoso, cuando al alcanzar un nivel predeterminado de conexión de las turbinas y/o un nivel de alarma, se produce y/o se indica una señal de alarma, ya que entonces se puede reaccionar directamente y sin retraso temporal, a la situación crítica actual. Estas señales de alarma pueden ser, por ejemplo, de naturaleza acústica y/u óptica.

Cuando mediante el disparo de una alarma, se introducen maniobras automáticas para la conexión o desconexión de unidades turbina - generador o módulos turbina - generador, y/o mediante la apertura o cierre de presas, la regulación del nivel del agua se puede llevar a cabo muy ampliamente en forma automática, in situ, sin personal necesario de servicio.

Mediante la preparación de pronósticos sobre niveles de agua...

1. Procedimiento para la regulación del nivel (P) del agua de una instalación (1) de contención, de preferencia, de un muro de contención o una presa, estando dispuestas en la instalación (1) de contención para la producción de energía eléctrica, un número de unidades (2) turbina - generador, de preferencia con potencias entre 100 kW y 1000 kW cada una, que al menos por sectores, están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y unidas unas con otras, en uno o varios módulos (3) turbina - generador, y regulándose el nivel (P) del agua mediante la conexión o desconexión de unidades (2) turbina - generador separadas o de varias de ellas, de un módulo (3) turbina generador y/o de módulos (3) turbina - generador, a un valor teórico que se puede predeterminar, ajustándose un caudal circulante a través de la instalación de contención, en pasos discretos, y correspondiendo un paso discreto al caudal circulante que puede fluir a través de una o varias unidades (2) turbina - generador.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las unidades (2) turbina - generador conectadas, funcionan con caudal circulante en lo esencial constante, o con potencia constante.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el nivel (P) del agua se regula al menos parcialmente, mediante la apertura o cierre de al menos una presa adicional.

4. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al alcanzar un nivel (TsP_O) superior predeterminado de conexión de las turbinas, se conectan unidades (2) turbina - generador o módulos (3) turbina - generador, y/o se abren presas.

5. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque al alcanzar un nivel (AP_O) superior predeterminado de alarma, se abre una presa, y/o se conectan unidades (2) turbina - generador o módulos (3) turbina - generador.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque primero se conectan todas las unidades (2) turbina - generador o módulos (3) turbina - generador, y sólo después se abren presas.

7. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque al alcanzar un nivel (TsP_U) inferior predeterminado de conexión de las turbinas, se desconectan unidades (2) turbina - generador o módulos (3) turbina - generador, y/o se cierran presas.

8. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque al alcanzar un nivel (AP_U) inferior predeterminado de alarma, se cierran presas y/o se desconectan unidades (2) turbina - generador o módulos (3) turbina - generador

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque primero se cierran todas las presas, y sólo después se desconectan unidades (2) turbina - generador o módulos (3) turbina - generador.

10. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque al alcanzar un nivel (TsP_O, TsP_U) predeterminado de conexión de las turbinas y/o un nivel (AP_O. AP_U) de alarma, se produce y/o se indica una señal de alarma, de preferencia acústica u óptica.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque mediante el disparo de una alarma, se introducen maniobras automáticas para la conexión o desconexión de unidades (2) turbina - generador o módulos (3) turbina - generador, y/o apertura o cierre de presas.

12. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque, se prepara un pronóstico sobre un nivel (P) del agua a esperar en el futuro, y porque en función de este pronóstico, se conectan o desconectan unidades (2) turbina - generador o módulos (3) turbina - generador, y/o se abren o cierran presas.

13. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque las regulaciones de los niveles (P) del agua de varias instalaciones (1) de contención sucesivas unas detrás de otras, se acoplan unas con otras, y se regulan por una regulación de orden superior, de manera que los niveles (P) del agua de estas instalaciones de contención se optimizan bajo consideración recíproca.

14. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque se determina de antemano el número de las unidades (2) turbina - generador o de los módulos (3) turbina - generador, a conectar o desconectar y, en lo esencial, se conectan o desconectan al mismo tiempo.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque el número de las unidades (2) turbina - generador o de los módulos (3) turbina - generador, a conectar o desconectar, se determina de la mano de las necesidades actuales de energía.

16. Procedimiento según la reivindicación 12 y la reivindicación 14, caracterizado porque el número de las unidades turbina - generador o de los módulos turbina - generador, a conectar o desconectar, se determina de la mano de un nivel (P) del agua a esperar en el futuro, y de unas necesidades de energía a esperar en el futuro.

17. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque las regulaciones del nivel (P) de agua, se optimizan con respecto a la producción de energía.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque la optimización de la producción de energía, se realiza con ayuda de un modelo matemático.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque de la mano del modelo matemático, teniendo en cuenta la afluencia o desagüe actual y/o que se espera, y las necesidades de energía actuales y/o que se esperan, se determina el número óptimo de las unidades (2) turbina - generador o de los módulos (3) turbina - generador, a conectar o desconectar.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque de la mano del modelo matemático, se determina o tiene en cuenta la apertura o cierre precedentes de presas, diques, esclusas y en ciertos casos, la elevación de unidades (2) turbina - generador o de módulos (3) turbina - generador.

21. Procedimiento según la reivindicación 19 ó 20, caracterizado porque en el modelo matemático se tienen en cuanta adicionalmente, entradas del personal de servicio, valores experimentales acumulados, normas físicas generales, como por ejemplo, el caudal que se evapora o es absorbido por el suelo, etc., y datos meteorológicos actuales o previsibles, como por ejemplo, precipitaciones esperadas, predicción de temperatura, etc.

22. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el nivel (P) del agua de la instalación (1) de contención se recaba durante un espacio de tiempo predeterminado, como por ejemplo, un año, y esta especificación se establece en especial como valor teórico para la regulación.

23. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque la energía a producir se predetermina a lo largo de un determinado dominio de tiempo, de preferencia, de un día, y el nivel (P) de agua se regula de manera que se mantenga lo más exactamente posible el curso predeterminado de producción de energía.

24. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque las unidades (2) turbina - generador o los módulos (3) turbina - generador, se levantan para dejar libre la sección de flujo.

25. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque los niveles de agua de una o varias instalaciones de contención, se regulan desde un puesto centralizado de control.

26. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque el valor teórico para el nivel (P) del agua se predetermina para un objetivo que no sirve para la obtención de energía, por ejemplo, para tráfico de barcos, irrigación, etc.

27. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizado porque en una instalación de contención, se emplean al menos 10, de preferencia de 20 a 500, unidades (2) turbina - generador que se pueden conectar o desconectar.

28. Instalación para la regulación del nivel (P) del agua de una instalación (1) de contención, de preferencia un muro de contención o una presa, con una multitud de unidades (2) turbina - generador que están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y unidas unas con otras, en uno o varios módulos (3) turbina - generador, y en ciertos casos, un determinado número de módulos (3) turbina generador están dispuestos unos junto a otros, y están apoyados en la instalación (1) de contención, estando previsto un dispositivo para la conexión o desconexión de unidades (2) turbina - generador separadas o de varias de ellas, o de módulos (3) turbina - generador, mediante el cual se puede regular al menos parcialmente el nivel (P) del agua de la instalación (1) de contención, y pudiendo ajustarse mediante la conexión o desconexión, el caudal circulante que fluye a través de la instalación de contención, en pasos discretos que corresponden al caudal circulante que puede fluir a través de una o varias unidades (2) turbina - generador.

29. Dispositivo según la reivindicación 28, caracterizado porque las unidades (2) turbina - generador que se pueden conectar, están diseñadas para un funcionamiento con caudal circulante en lo esencial constante, o con potencia constante.

30. Instalación según la reivindicación 28 ó 29, caracterizada porque el nivel (P) del agua se puede regular al menos parcialmente, mediante un dispositivo para la apertura o cierre de al menos una presa.

31. Instalación según alguna de las reivindicaciones 28 a 30, caracterizada porque la instalación (1) de contención presenta una multitud de pilares (4) entre los cuales puede circular el medio, estando dispuestas entre dos pilares (4) contiguos y apoyadas en los pilares (4), un número predeterminado de unidades (2) turbina - generador o de módulos (3) turbina - generador.

32. Instalación según la reivindicación 31, caracterizada porque el dispositivo para la conexión o desconexión de unidades (2) turbina - generador o de módulos (3) turbina - generador, está dispuesto integrado en las unidades o en los módulos, y está apoyado en los pilares mediante la unidad o el módulo.

33. Instalación según la reivindicación 32, caracterizada porque el dispositivo para la conexión o desconexión de unidades (2) turbina - generador o de módulos (3) turbina - generador, está apoyado directamente en los pilares.

34. Instalación según alguna de las reivindicaciones 28 a 33, caracterizada porque las unidades (2) turbina - generador y/o los módulos (3) turbina - generador, están dispuestos pudiendo subir y bajar.

35. Instalación según alguna de las reivindicaciones 28 a 34, caracterizada porque está previsto un puesto central de control desde el que se puede regular el nivel (P) del agua de una o varias instalaciones (1) de contención.

36. Instalación según alguna de las reivindicaciones 28 a 35, caracterizada porque la instalación (1) de contención es una presa para la regulación de una ruta navegable.

37. Instalación según alguna de las reivindicaciones 28 a 35, caracterizada porque la instalación (1) de contención es un depósito de agua potable.

38. Instalación según alguna de las reivindicaciones 28 a 35, caracterizada porque la instalación (1) de contención es una presa de irrigación.

39. Instalación según alguna de las reivindicaciones 28 a 35, caracterizada porque la instalación (1) de contención es un depósito de retención de avenidas.

40. Instalación según alguna de las reivindicaciones 28 a 35, caracterizada porque la instalación (1) de contención es una represa de una central eléctrica fluvial.