SISTEMA Y MÉTODO PARA REDUCIR EL IMPACTO AMBIENTAL AGUAS ABAJO DE AGUAS EXTRAÍDAS DE UNA PRESA HIDRÁULICA.

Sistema para reducir el impacto ambiental aguas abajo de aguas extraídas de una presa hidráulica.



Sistema para reducir el impacto ambiental causado aguas abajo por aguas extraídas de una presa hidráulica que comprende una estructura flotante (15) en el agua superficial, conectada a la entrada de agua (17a, 19a) de un tubo (17, 19) y diseñada para flotar en el agua superficial (5), y una salida de agua (17a, 17b) del tubo (17, 19) conectable a una compuerta de alimentación (7) en el muro de contención de la presa (2); estando el tubo (17, 19) diseñado para adaptarse a diversos niveles del agua superficial en el que flota la estructura flotante (15) sin impedir el flujo de agua superficial (5) por el tubo (17, 19), y permitiendo el sistema realizar el método según la presente invención, todo ello, en el caso de que en la presa exista una central hidroeléctrica, sin pérdida de potencia de la misma.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200930695.

Solicitante: TECNICA EN INSTALACIONES DE FLUIDOS, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CUMPLIDO MATESANZ,Francisco Javier.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • E02B7/00 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E02 HIDRAULICA; CIMENTACIONES; MOVIMIENTO DE TIERRAS.E02B HIDRAULICA (elevación de barcos E02C; dragado E02F). › Presas o aliviaderos; Proyecto, construcción, procedimientos o dispositivos para su realización (para la protección de las riberas, de las costas o de los puertos E02B 3/04; cierres de estanqueidad o juntas E02B 3/16; manutención de materiales de construcción o de materiales análogos para trabajos hidráulicos E02D 15/00; cimentaciones en general E02D 27/00).
  • E02B8/06 E02B […] › E02B 8/00 Partes constitutivas de las presas o aliviaderos (limpieza de la superficie del agua o medios para mantenerla limpia E02B 15/00). › Aliviaderos; Dispositivos para disipar la energía, p. ej. para reducir los remolinos.
  • E02B9/00 E02B […] › Instalaciones hidráulicas; Proyecto, construcción, equipo, procedimientos o aparatos para su realización (motores hidráulicos F03B).
SISTEMA Y MÉTODO PARA REDUCIR EL IMPACTO AMBIENTAL AGUAS ABAJO DE AGUAS EXTRAÍDAS DE UNA PRESA HIDRÁULICA.

Fragmento de la descripción:

Sistema y método para reducir el impacto ambiental aguas abajo de aguas extraídas de una presa hidráulica.

Campo técnico de la invención

La presente invención se enmarca en el campo técnico de las tecnologías medioambientales y, particularmente, de las tecnologías medioambientales destinadas a reducir el impacto ambiental provocado por las presas hidráulicas, con o sin aprovechamiento hidroeléctrico, en una corriente de agua, en particular, una corriente agua aguas abajo de tales presas.

Antecedentes de la invención

Se denomina presa hidráulica a un muro fabricado con piedra, hormigón o materiales sueltos, que se construye en una cerrada o desfiladero sobre un río, arroyo o canal, con la finalidad de contener el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento. Se puede aprovechar para elevar su nivel con el objetivo de desviarla a canalizaciones de riego, abastecimiento o regadío, control de avenidas, etc. o para la producción de energía eléctrica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética. Ésta energía cinética se transformará nuevamente en energía mecánica al accionar la fuerza del agua un elemento móvil. Cuando ésta energía mecánica se aprovecha para generar energía eléctrica se llama central hidroeléctrica.

Los elementos de un sistema presa son:

- El embalse: es el volumen de agua que queda retenido por la presa.

- El vaso: es la parte del valle que, inundándose, contiene el agua embalsada.

- La cerrada: es el punto concreto del terreno donde se construye la presa.

- La presa: propiamente dicha, que será la encargada de garantizar la estabilidad de la construcción, soportando el gran empuje originado por el volumen de agua. Por otro lado, evitará cualquier filtración de agua.

En el caso particular de las centrales hidroeléctricas, se utiliza la energía potencial del agua almacenada para transformarla en energía cinética, la cual se transforma a su vez en energía mecánica que mueve una turbina, originando energía eléctrica. En este tipo de presas, se disponen unas compuertas en el muro que forma la propia presa, ubicadas una en la parte más profunda, que sirve de vaciado, y otra a una cierta profundidad (siendo ésta preferentemente la máxima profundidad posible), la cual sirve para tomar agua que alimenta a una turbina, situada ya aguas abajo de la presa, para la producción de energía eléctrica.

Debido a la construcción de presas en corrientes de agua, se han observado una serie de impactos ambientales causados por éstas durante su fase de funcionamiento sobre el tramo de la corriente de agua situado aguas abajo, como son:

- Efecto barrera de la presa: las centrales son barreras a los desplazamientos, lo que afecta a los peces y a otros grupos ligados a los ecosistemas fluviales. Muchas especies de peces realizan desplazamientos periódicos de cierta entidad, relacionados con la reproducción, el empleo de nuevos recursos alimenticios y de refugios alternativos, a lo largo de los cursos de los ríos. Este problema se soluciona con la construcción de escalas piscícolas.

- Modificación del régimen natural de cauces aguas abajo, por desestacionalización de los mismos, aumentando la época de estación fría, en detrimento de la estación cálida.

- Modificación de los procesos naturales de transporte de material sólido, que depende del caudal y velocidad de la corriente de agua.

- Modificaciones de la calidad del agua que provocan problemas de calidad de los que los más importantes ocurridos en una presa hidráulica son los que se mencionan a continuación:

\circ Estratificación (temperatura): Como consecuencia del gran volumen de agua embalsada en una presa, en épocas de primavera y verano, se genera un gradiente de temperatura en dicha agua, lo que provoca distintas capas de agua a distinta temperatura. Existe una capa superficial a una temperatura más elevada que la capa inmediatamente inferior y claro está, que la capa más profunda, pudiendo llegar la diferencia de temperatura entre la capa superior e inferior hasta +13ºC. No ocurre dicho gradiente térmico en épocas invernales y otoñales, donde la capa superficial de agua se encuentra más fría, acercándose a la temperatura existente en las capas más profundas.

\circ Grado de oxigenación: Este problema se deriva de la estratificación que ocurre en el agua embalsada, anteriormente descrita, y consiste en que las capas inferiores tienen un contenido en oxígeno muy reducido. Esto se debe a la inexistencia de luz solar en dichas capas profundas, sumado a la presencia de plancton muerto procedente de las capas superficiales, en combinación con bacterias heterótrofas.

\circ Aguas turbias y con lodos: La viscosidad del agua aumenta según desciende su temperatura, afectando así a la velocidad de sedimentación de las partículas. Consecuentemente, aguas frías retienen sedimentos por periodos más largos que cursos de agua más caliente, amén de que todo tipo de algas que mueren, materiales diversos, polvo, etc., caen al fondo del cauce.

Los parámetros de calidad anteriormente citados afectan a la vida acuática, tanto a la flora como a la fauna que se desarrollan en los ecosistemas acuáticos:

- En cuanto a la temperatura, las presas hidráulicas amortiguan, alargan, acortan y desfasan la variación natural estacional de temperatura en las agua. Estos fenómenos tienen un efecto importante sobre los mecanismos que regulan la emergencia de larvas, la puesta o fenómenos de diapausa (paralización del desarrollo larvario), variaciones en el ciclo reproductor y en el metabolismo de los peces, etc.

- El grado de oxigenación, más concretamente la anoxia en las corrientes de agua dificulta la existencia y desarrollo de la vida acuática.

- La turbidez provoca pérdida de hábitat para las poblaciones acuáticas, afecciones a las estructuras de respiración y alimentación de especies de macroinvertebrados y peces. En caso de agua para consumo humano, la turbidez motiva unos tratamientos físico-químicos al agua más complejos, además del peligro latente de ocasionar problemas sanitarios para los consumidores de tal agua.

El estado de la técnica anterior presenta algunas soluciones para mitigar estos fenómenos.

Así, los documentos de patente con Nº de publicación ES2006511 y ES2009862 explican procedimientos para mejorar la calidad del agua aguas abajo de una presa, mediante dispositivos (una especie de espolones o peines en el primer caso, vertido de agua vertical en el segundo) que provocan una reoxigenación del agua. Pero solamente afectan a este factor, la reoxigenación, no interviniendo en las temperaturas ni en la turbidez del agua.

El documento de patente con Nº de publicación JP8134877 desarrolla un sistema de purificación de aguas, con un sistema de captación de agua compuesto por un tubo flexible de material polimérico, el cual se puede mover por la presa. En la parte superior de dicho tubo se dispone un sistema purificador de agua que, sin embargo, sólo está destinado a la purificación de aguas.

El documento de patente con Nº de publicación SU1671765 describe un sistema de captación de agua superficial en presas hidráulicas, que, unido a un sistema de captación profundo, permite que el agua que pase aguas abajo de la presa sea agua superficial mezclada con agua profunda. En este documento, se justifica la necesidad de tomar agua procedente de ambas zonas para evitar fenómenos de cavitación, así como aprovechar la presión que genera el agua superficial. Sin embargo, en este documento no se describe un sistema que garantice el mantenimiento de la potencia eléctrica en una hipotética central hidroeléctrica, ni se explica la forma de funcionamiento en la presa en cuanto a anclajes del sistema, montaje y desmontaje del mismo, etc.

El documento de patente con Nº de publicación US20070269268 describe un sistema de captación de agua en presas, en donde se explican sistemas de captación de agua superficial, los cuales, previo paso hacia la turbina o hacia la parte aguas abajo de la presa, deben desembocar en una toma de entrada...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema para reducir el impacto ambiental aguas abajo de aguas extraídas de una presa hidráulica que comprende al menos un conducto de agua embalsada aguas arriba con una entrada de agua y una salida de agua susceptible de ser conectada a una compuerta del muro de contención de una presa, caracterizado porque

comprende un sistema de captación (10, 11) de agua superficial (5) del agua embalsada aguas arriba (3) con una estructura flotante (15) conectada a la entrada de agua (17a, 19a) y diseñada para flotar en el agua superficial (5) y una salida de agua (17a, 17b) conectable a una compuerta de alimentación (7) localizada a una altura intermedia del muro de contención (2) de la presa (1);

la entrada de agua (17a, 19a) está localizada en el agua superficial (5) para posibilitar un flujo de agua superficial (5) a través del conducto de agua (17, 19);

el conducto de agua embalsado es al menos un tubo (17, 19) con una estructura diseñada para adaptarse a diversos niveles de flotación de la estructura flotante (15) sin impedir el flujo de agua superficial (5).

2. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de captación (10, 11) es un sistema de captación de tubo telescópico (10) en el que el tubo es un tubo telescópico (17) compuesto por una pluralidad de segmentos telescópicos verticalmente desplazables entre sí, con un segmento telescópico superior en el que se encuentra la entrada de agua (17a) y conectado a la estructura flotante, y un segmento telescópico inferior en el que se encuentra la salida de agua (17b) conectable a la compuerta de alimentación (7).

3. Sistema, según la reivindicación 2, caracterizado porque el tubo telescópico (17) está sujeto al muro de contención (2) mediante una pluralidad de anclajes (18) que permiten un movimiento vertical de al menos algunos de los segmentos telescópicos.

4. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de captación (10, 11) es un sistema de captación de tubo flexible (11) en el que el tubo es un tubo flexible (19) con un primer extremo en el que se encuentra la entrada de agua (19a) y que está conectado a la estructura flotante (15) y con un segundo extremo en el que se encuentra la salida de agua (19b) y conectable a la compuerta de alimentación (7).

5. Sistema, según la reivindicación 4, caracterizado porque el tubo flexible (19) está diseñado para adoptar un radio de curvatura variable en función del nivel del agua superficial (5) en el que flota la estructura flotante (15).

6. Sistema, según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el tubo flexible (19) está fabricado de un material polimérico o de plástico.

7. Sistema, según la reivindicación 6, caracterizado porque el tubo flexible comprende un alma rígida para tener una resistencia y consistencia adecuadas y permitir un radio de curvatura predeterminado.

8. Sistema, según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque comprende un sistema de posicionamiento (20, 21, 22) que comprende al menos dos sirgas (20) con sendos primeros y segundos extremos y que pasan por respectivas poleas (21) ancladas en posiciones horizontalmente distanciadas del muro de contención (2), estando conectado el primer extremo de cada sirga (20) a la estructura flotante (15) de un tubo flexible (11) y estando conectado el segundo extremo de cada sirga (20) a un contrapeso (22).

9. Sistema, según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque comprende una pluralidad de tubos flexibles (11) conectables a una compuerta de alimentación (7) mediante un elemento conector que comprende una entrada para cada tubo flexible (11), estando los tubos flexibles (11) sujetos entre sí a una distancia precisa para que trabajen como un solo tubo.

10. Sistema, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la salida de agua (17b, 19b) está conectada a la compuerta de alimentación mediante una estructura de conexión (12).

11. Sistema, según la reivindicación 10, caracterizado porque la estructura de conexión (12) comprende una tolva de conexión (12) troncocónica.

12. Sistema, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la estructura flotante (15) comprende un flotador (15) anular con una abertura central en la que está dispuesta una reja (16) de protección para evitar la entrada de cuerpos extraños a través de la entrada de agua (17a, 19a).

13. Sistema, según la reivindicación 12, caracterizado porque la estructura flotante (15) comprende además un sistema de limpieza (13, 14) para limpiar la reja (16) de protección.

14. Sistema, según la reivindicación 13, caracterizado porque el sistema de limpieza (13, 14) comprende al menos un aspa de limpieza (14) giratorio dispuesto encima de la reja (16) y un motor eléctrico (13) que propulsa el aspa de limpieza (14).

15. Sistema, según la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además una fuente de alimentación fotovoltaica montada en la estructura flotante (15) y conectada al motor eléctrico (13).

16. Sistema, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la compuerta de alimentación (7) está conectada a una central hidráulica (9).

17. Sistema, según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la compuerta de alimentación (7) está conectada a un sistema de evacuación de agua.

18. Método para reducir el impacto ambiental aguas abajo de aguas extraídas de una presa hidráulica, caracterizado porque comprende extraer sólo agua superficial (5) y conducir el agua superficial (5) a una compuerta de alimentación (7) del muro de contención (2) de la presa hidráulica (1) mediante el sistema definido en una de las reivindicaciones precedentes.


 

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