Tema 7 Mantenimiento y Explotación de Instalaciones Hidráulicas PDF

TEMA 7.- MANTENIMIENTO Y EXPLOTACIÓN DE LAS INSTALACIONES HIDRÁULICAS 1. INTRODUCCIÓN. En este tema veremos el accionamiento de los desagües de fondo por ser una de las maniobras más habituales, los planes de mantenimiento de una presa, y el contenido de...

TEMA 7.- MANTENIMIENTO Y EXPLOTACIÓN DE LAS INSTALACIONES HIDRÁULICAS 1. INTRODUCCIÓN. En este tema veremos el accionamiento de los desagües de fondo por ser una de las maniobras más habituales, los planes de mantenimiento de una presa, y el contenido de los documentos básicos de una presa: las Normas de Explotación y el Plan de Emergencia. 2. FUNCIONAMIENTO DE LOS DESAGÜES DE FONDO. Una de las maniobras más habituales en una presa es el accionamiento de sus desagües de fondo y requiere conocer su procedimiento de manipulación para realizarlo con seguridad. El sistema de accionamiento más utilizado en cada conducto de un desagüe de fondo está constituido por dos compuertas deslizantes tipo Bureau o de asiento plano: una de seguridad aguas arriba y otra de regulación aguas abajo. Sin embargo también se utiliza con frecuencia una compuerta deslizante Bureau de seguridad aguas arriba y una válvula Howell Bunger, como válvula de maniobra, situada a cielo abierto. Suponiendo que el desagüe de fondo a considerar, este dotado de dos compuertas deslizantes, el esquema dispone de los siguientes componentes: A y B: Compuertas deslizantes instaladas en el desagüe correspondiente. 1 y 2: Válvulas del primer by-pass 3 y 4: Válvulas del segundo by-pass a1 y a2: Válvulas de aireación 2.1. Maniobras de apertura Considerando que todas las compuertas y válvulas estén cerradas y se precisa desaguar, las maniobras serían las siguientes: 1. Se abren las válvulas del by-pass 1-2 para equilibrar presiones en las dos partes de la compuerta A. 2. Se abre la compuerta A 3. Se abre la aireación a2 4. Se abre el by-pass 3-4 5. Se abre la compuerta B 6. Se abre la aireación a1 7. Se cierra en el by-pass la válvula 2. Lo normal es que tanto la compuerta A, como las válvulas del by-pass se encuentren abiertas, por ser todas ellas de guarda o seguridad. 81 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. A B a1 a2 1 2 3 4 Figura Nº 1: Esquema con Compuerta A abierta, Compuerta B cerrada y bypass 1 y 2 abiertos. 2.2. Maniobra de cierre En la situación de compuertas y válvulas anterior (todo abierto), para efectuar la maniobra de cierre, se procederá como sigue: 1. Se cierra un tercio la compuerta B. 2. Se cierra totalmente la válvula de aireación a1. 3. Se termina de cerrar completamente la compuerta B. 4. Se cierra el by-pass 3-4 La válvula de aireación a2 puede permanecer abierta constantemente. El by- pass 3-4 se instala para aportar pequeños caudales al rio (caudal ecológico). Es muy frecuente que, en lugar de existir la válvula de aireación a1, se instale una válvula ventosa, que es la encargada de aportar aire a la salida de la compuerta A. En este caso su apertura y cierre lo efectúa la válvula de manera automática. Esta posición con Compuerta A (Seguridad) abierta y B (Regulación) cerrada es la habitual para que la compuerta de aguas arriba no sufra presiones y pueda ser manipulada siempre. 82 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. Figura Nº 2: Esquema de cierre de compuerta B. La fuerza motriz para ejecutar las maniobras indicadas, las realiza un motor eléctrico controlado por un cuadro de mando y protección. Los cuadros eléctricos disponen de pulsadores para “abrir”, “cerrar” y “parar”; además suelen estar dotados de pilotos indicadores de la maniobra que se está ejecutando. Al presionar el pulsador para efectuar la maniobra deseada, la electroválvula correspondiente toma la posición adecuada para dejar pasar el fluido que, impulsado por el grupo motobomba llega al cilindro y realiza el movimiento de la compuerta o válvula. 3. PLANES DE MANTENIMIENTO. 3.1. ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO. El mantenimiento de las instalaciones y equipos de las instalaciones hidráulicas se compone de los siguientes elementos: - Mantenimiento Preventivo. - Acciones correctoras. - Mantenimiento Correctivo. - Inspección anual. - Informe Anual. 3.2. PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO El mantenimiento preventivo, establece los requisitos y condiciones técnicas que deben cumplirse para mantener las condiciones de funcionalidad y seguridad de las instalaciones de los equipos óleo-electro-mecánicos de los órganos de desagüe de las presas. Las principales fases de un mantenimiento preventivo se expresan a continuación: a) Planificación 83 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. Antes del inicio de cada año natural se realizará la programación del mantenimiento preventivo de los equipos óleo electromecánicos de los órganos de desagüe de la presa a lo largo del mismo. Se preparará un cronograma en el que se reflejará las actuaciones a realizar cada mes, indicándose los equipos a los que afecta. Normalmente existen aplicaciones informáticas que nos programan mensualmente cada actividad a realizar. b) Proceso Transcurrido el periodo de mantenimiento correspondiente al cuaderno o de forma periódica si existe una aplicación informática programada, el Encargado de la presa revisará la cumplimentación del mismo y completará aquellas observaciones o incidencias que considere oportuno para la correcta interpretación de las mismas. Conforme se van terminando las operaciones, éstas deben quedar reflejadas documentalmente o bien introduciéndolas en la aplicación informática, desde la que puede ser consultada por cualquier responsable de los servicios de explotación. c) Análisis de resultados En cada una de las operaciones de mantenimiento al finalizar su ejecución, se debe responder a la siguiente pregunta: ¿Operación finalizada con éxito? Las posibles respuestas son: Correcto, Incorrecto, Planificada (si todavía no ha llegado la fecha de su ejecución), Aplazada (si la postergamos con fecha), Pendiente (si no fijamos fecha para su aplazamiento) y Avería. El Encargado de cada presa establecerá la causa por la cual no se ha finalizado o realizado cada operación. Las causas más frecuentes de operación no finalizada con éxito pueden agrupar en las siguientes: – Averías o deficiencias encontradas en el equipo que es objeto de mantenimiento. Una avería o deficiencia solo será causa de una operación no finalizada con éxito cuando la avería/deficiencia no haya podido ser subsanada con los medios disponibles dentro del mes de ejecución. – Falta de recursos o imposibilidad transitoria: La operación no se ha podido realizar en plazo debido a la falta de personal, medios materiales, imposibilidad física. – Sistemática del PMP (programa de mantenimiento preventivo): La operación especificada no se adapta al equipo existente o cualquier otra causa que se resuelva mediante la modificación del PMP. Los principales elementos sobre los que se realiza el mantenimiento preventivo son: d) Equipos Oleo-electro-mecánicos de los órganos de Toma y Desagüe. Los criterios de mantenimiento preventivo, serán de aplicación a los equipos mecánicos y eléctricos de las siguientes instalaciones: - El aliviadero regulado por compuertas. - Los desagües de fondo - Las tomas intermedias - Las tomas de centrales hidroeléctricas Dentro de estas instalaciones, se considerarán a efectos de mantenimiento los siguientes equipos y componentes: - Las válvulas tipo compuerta, así como sus accionamientos, ya sean manuales, electromecánicos u oleo hidráulicos. - Las compuertas tipo Vagón, las compuertas deslizantes, etc. con todos sus componentes: obturador, hierros fijos, rodillos, rodillos guía, transmisiones, enclavamientos mecánicos, etc. 84 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. - Los accionamientos electro-mecánicos de las compuertas tipo Vagón, deslizantes, etc. con todos sus componentes: chasis, motores eléctricos, finales de carrera, reductores en seco o baño de aceite, embragues, volantes manuales, acoplamientos, frenos, indicadores de apertura, etc. - Los accionamientos óleo-hidráulicos de las compuertas tipo Vagón, deslizantes, etc. con todos sus componentes: soportes, cilindros, ejes, enclavamientos, circuitos, finales de carrera, indicadores de apertura, etc. - Los accionamientos manuales con o sin reductor con todos sus elementos, en el caso de las compuertas deslizantes de pequeño tamaño. - Los by-pass con sus cierres, ventosas, tuberías de aireación, etc. - Los cuadros eléctricos de mando y protección de las válvulas y compuertas. - Los grupos óleo hidráulicos y sus circuitos. - Los motores de los accionamientos electromecánicos y de los grupos óleo hidráulicos. Las operaciones de mantenimiento preventivo a ejecutar se engloban en grupos, siendo la frecuencia para las actuaciones de cada una, la que se indica: Grupo de operaciones............................................................. frecuencia (meses) Maniobras mensuales............................................................................................ 1 Tratamiento anticorrosivo localizado....................................................................... 12 Engrase de mecanismos y elementos móviles....................................................... 12 Revisión de reductores y embragues en baño de aceite....................................... 3/24 Comprobación y sustitución de impermeabilizaciones de cierre...........................…..12 Sustitución de prensaestopas................................................................................ 60 Revisión de motores eléctricos.............................................................................. 12 Comprobación/revisión de grupos electrógenos.................................................. 1/18 Comprobación/revisión de cuadros de mando y protección................................... 3/6 Comprobación de finales de carrera y detectores de posición.................................. 3 Comprobación/revisión de centrales y circuitos óleo hidráulicos............................ 6/60 Comprobación y maniobra de puentes grúa y polipastos........................................... 2 e) Otros equipos auxiliares a estas instalaciones Se tienen en cuenta a efectos de mantenimiento los siguientes: - Los grupos electrógenos de emergencia. - Los polipastos y puentes grúa para desmontaje y mantenimiento de los equipos hidromecánicos, tanto los de accionamiento manual como los motorizados. f) Equipos de auscultación Los equipos de auscultación deben permanecer operativos durante toda su vida útil (limpieza, engrasado, calibración y lectura periódicamente) verificando su correcta lectura y detectando derivas que los inutilicen. g) Elementos del Plan de Emergencia y Telecomunicaciones Aquellos elementos constitutivos del Plan de Emergencia (sirenas, baterías, placas solares, grupos electrógenos) y los propios del sistema de comunicaciones de la cuenca a través del SAIH deben ser revisados periódicamente como un elemento más que da cobertura a la presa y embalse. 85 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. 3.3. ACCIONES CORRECTORAS. Para cada operación no finalizada con éxito, el responsable del programa de mantenimiento preventivo abrirá la correspondiente acción correctora, mediante la cumplimentación del Registro de inicio de acción correctora. Cada una de las causas, establecerá el procedimiento por el cual se tratará la acción correctora derivada. 3.4. MANTENIMIENTO CORRECTIVO. a) Origen Se entiende por mantenimiento correctivo a aquellas acciones correctoras que suponen una actuación sobre los equipos y/o instalaciones de la presa, es decir, no comprende las acciones correctoras que únicamente afecten a la sistemática del PMP. El origen o la causa que dará lugar a operaciones de mantenimiento correctivas son tres: - Averías o deficiencias detectadas en los equipos durante el mantenimiento preventivo. - Averías o deficiencias detectadas durante las inspecciones semestrales y que no se corrigen mediante la aplicación del mantenimiento preventivo. - Averías o deficiencias que se manifiestan de forma súbita o fuera de los casos anteriores. b) Proceso El ciclo de mantenimiento correctivo se iniciará el mes siguiente a la finalización del ciclo de mantenimiento preventivo bimensual al que corresponde. El ciclo constará de las siguientes fases: - Planificación del mantenimiento correctivo - Ejecución del mantenimiento correctivo - Verificación y cierre. 3.5. INSPECCIÓN ANUAL. Anualmente, el personal del Programa de Mantenimiento Preventivo realizará una inspección pormenorizada de todas las instalaciones de la presa. En ella se evaluará la funcionalidad de cada componente principal de un equipo (válvula, compuerta, grupo electrógeno, grupo óleo hidráulico, etc.). También se evaluarán los parámetros indicativos de mantenimiento y estado de conservación que sean aplicables. Estos parámetros denominados “de estado” se enumeran a continuación: - Engrase - Protección anticorrosiva - Desgaste y/o deformación - Nivel de aceite - Estado del aceite - Articulación - Apriete. 86 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. Los resultados de la inspección permitirán proponer actuaciones para mejorar la funcionalidad y estado de conservación de los órganos de desagüe. También permitirán llevar, de forma indirecta, un seguimiento de la eficacia del mantenimiento aplicado. 3.6. INFORME ANUAL Anualmente se redacta por parte del equipo del Programa de Mantenimiento Preventivo de la Confederación Hidrográfica un informe de los equipos óleo-electro-mecánicos de los órganos de toma y desagüe de la presa en el que se contempla los elementos no defectuosos y no operativos, sus razones, las propuestas de corrección, así como el estado de todos los elementos oleohidráulicos y eléctricos de las instalaciones hidráulicas Este informe forma parte del Informe Anual de Inspección y Auscultación de la presa 4. NORMAS DE EXPLOTACION Y PLANES DE EMERGENCIA El Reglamento Técnico sobre Seguridad de Presas y Embalses (RTSPYE), aprobado por Orden Ministerial de 12 de Marzo de 1996, establece en su artículo 5.7, la obligatoriedad por parte del titular de las presas de redactar unas Normas de Explotación que deben incluir los programas de seguridad, vigilancia y control necesarios para garantizar en todo momento la seguridad de la presa. El contenido mínimo de estas Normas queda establecido por el propio RTSPE es el siguiente: a) Los niveles máximos y mínimos admitidos en el embalse para cada época del año. b) La velocidad máxima de variación del nivel del embalse admisible, especialmente si existen riesgos de inestabilidad en las laderas y en las presas de materiales sueltos. c) Los resguardos convenientes en el embalse durante épocas de riesgo de avenidas. d) Las normas para accionamiento de compuertas en caso de avenidas. e) Las precauciones a adoptar para evitar la evacuación intempestiva de caudales que pudieran ocasionar daños aguas abajo de la presa. f) Los sistemas de alarma y su accionamiento. Además de estos contenidos mínimos, el RTSPE establece en el citado artículo para las presas clasificadas en las categorías A ó B, la necesidad de integrar el Plan de Emergencia dentro de las Normas de Explotación de la presa. 4.1. NORMAS DE EXPLOTACIÓN EN SITUACIÓN ORDINARIA 4.1.1. Programa de explotación El programa de explotación de la presa y su embalse en situación normal incluye las tareas necesarias para el correcto llenado y vaciado parcial o total del mismo, desarrollado en los siguientes apartados: 4.1.2. Programa normal de embalses y desembalses El Servicio de Explotación responsable de la presa realizará una propuesta del programa de llenado y desembalse. En octubre se formulará la primera y la segunda en primavera. En el programa se contemplarán los siguientes aspectos de manera principal: - Resguardos mínimos en cada época del año para laminar avenidas. 87 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. - Velocidad máxima admisible de variación del nivel del embalse. - Niveles mínimos aconsejables en cada época del año. - Caudales mínimos de mantenimiento del río aguas abajo del embalse que determine el Plan Hidrológico La Comisión de Desembalse aprobará en la sesión que se celebre normalmente en octubre, el programa de llenado y en primavera el desembalse. En cualquier caso el programa aprobado no es vinculante al depender de las necesidades reales y de las condiciones climatológicas que se produzcan en las diferentes épocas del año. 4.1.3. Sistema de preaviso en desembalses normales Los desembalses que se producen se clasifican en dos grandes grupos: - Desembalses en situación de explotación normal. - Desembalses en situación extraordinaria, bien sea de avenida, activación plan de emergencia, etc. 4.1.4. Resguardos recomendados Las Normas de Explotación establecen unas curvas que separan la zona de explotación normal del embalse, caracterizada por no ser preciso realizar ningún desembalse para control de avenidas, de la zona de Maniobra en la que se maniobran los órganos de desagüe siempre. Estas curvas delimitan los resguardos para laminar las avenidas de bajo diferentes períodos de retorno (anual, 10, 25 y 50 años) hasta un caudal máximo vertido que no produzca daños aguas abajo de la presa. La selección de una de estas curvas implica que si el embalse se encuentra por debajo de ella y se presenta una avenida similar a la teórica de período de retorno igual o inferior al correspondiente a la curva, se garantiza que el caudal vertido no superará el caudal de daños aguas abajo. Si el nivel del embalse se encuentra por debajo de ella, no se realiza ninguna maniobra de desagüe de la avenida, a menos que los caudales sean grandes y se entre en las subzonas de maniobra preventiva. 4.2. NORMAS DE EXPLOTACIÓN EN SITUACIÓN EXTRAORDINARIA El programa de explotación de la presa y su embalse en situación extraordinaria describe las tareas a desarrollar ante una situación diferente a la ordinaria como una avenida, una situación de emergencia, etc. 4.2.1. Normas en situación de avenida Las Normas de Explotación del embalse describen los trabajos a cumplimentar en situación de avenida. 4.2.2. Identificación de la situación de avenida Las distintas situaciones de avenida se identificarán en función de los valores de caudal y precipitación consignados en las estaciones de la red SAIH, así como, y principalmente, en base al caudal entrante-nivel de embalse en un cierto momento y su relación con las zonas de explotación en avenidas definidas para la presa. 88 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. 4.2.3. Actuaciones generales del personal de la presa Una vez identificada la situación de avenida, se deberá movilizar al personal de la presa, para que, en el menor tiempo posible, esté en disposición de comprobar el correcto funcionamiento de los dispositivos implicados en las operaciones de control y maniobra de elementos que intervienen en la evacuación de caudales para una correcta gestión de la avenida. 4.2.4. Comité Permanente El Real Decreto 927/1988, de 29 de Julio, por el que se aprueba el Reglamento de la Administración Pública del Agua y de la Planificación Hidrológica, en desarrollo de los Títulos II y III de la Ley de Aguas publicada en el B.O.E. el 8 de Agosto de 1985 expone en su artículo 49.1 que en situaciones de avenida u otras circunstancias de tipo excepcional se constituirá automáticamente el Comité Permanente compuesto por: o Presidente de la Confederación Hidrográfica o Comisario de Aguas o Director Técnico o Director Adjunto Jefe de Explotación El Comité Permanente de Avenidas estará asesorado por los responsables de los Servicios de Hidrología y Explotación involucrados en la avenida. 3.1.4 Zonas de explotación en avenidas Las zonas de explotación en avenidas se reflejan en un gráfico caudal entrante-nivel de embalse, indican el tipo de maniobra a realizar. A medida que sube el embalse se entra en las siguientes: – Zona de Vigilancia. Indica que se debe avisar al personal encargado de la explotación en avenidas para que compruebe el correcto funcionamiento de los dispositivos implicados en la evacuación de caudales y esté en disposición de aplicar los procedimientos de control para garantizar el desagüe de las Avenidas de Proyecto y Extrema. Se puede superponer a las restantes zonas. Su límite es una curva a niveles tanto más bajos cuanto mayor sea el tiempo necesario para que el personal se desplace y realice las operaciones necesarias. – Zona de Explotación Normal, que también podría definirse como zona de rutina. Mientras el embalse se encuentre en ella no es preciso realizar ningún desembalse para control de avenidas. Su límite superior (que la separa de la zona de maniobra citada a continuación) depende del criterio de laminación acordado por el Comité Permanente de Avenidas o la Comisión de Desembalse y de la magnitud de los caudales entrantes al embalse. – Zona de Maniobra. Está situada sobre una curva caudal entrante - cota de embalse que señala el comienzo de las maniobras de desagüe para control de avenidas. Dentro de ella se distinguen dos subzonas: - Zona de Maniobra permanente. Es la situada sobre el resguardo de laminación elegido, en la que se maniobra siempre, con lo que se pretende que, en caso de presentarse avenidas iguales o inferiores a la de periodo de retorno seleccionado, el caudal vertido sea inferior al caudal máximo admisible aguas abajo, llamado en lo sucesivo caudal de daños (Q2). - Zonas de Maniobra preventiva. Son zonas en que se maniobra si tras cierto número de horas de avenida se superan determinados niveles y caudales. Las define un haz de curvas correspondientes a distintos tiempos transcurridos desde el comienzo de la avenida, indicado por la entrada de 89 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. caudales superiores a un determinado valor. Con ellas se obliga a verter cuando entran caudales grandes, aunque el nivel del embalse esté bajo, con el objetivo de laminar las avenidas hasta el caudal de daños. – Zona de Seguridad. Es la que se sitúa por encima del NMN, y en ella se produce la apertura total de compuertas, a menos que el caudal entrante registrado hasta el momento sea inferior al caudal de vertido libre. Si el aliviadero es de labio fijo, esta zona será, como mínimo, la situada por encima de la cota del umbral de vertido. Solamente a la vista de favorables y justificadas previsiones meteorológicas por el Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), Meteosat, el SAIH, etc., el Comité Permanente podrá ordenar utilizar parte del resguardo de seguridad, sin proceder a la apertura total de compuertas aun con caudales entrantes superiores a los de vertido libre, para tratar de no superar el caudal de daños y ante la certeza de que no se pone en peligro la propia seguridad de la presa. Inmediatamente después de concluir la situación de avenida se restituirá el nivel del embalse por debajo del NMN. Figura Nº 3: Modelo de Zonas de explotación de un embalse. 5. PLANES DE EMERGENCIA 5.1. INTRODUCCIÓN El titular de la presa está obligado a redactar un Plan de Emergencia para dar cumplimiento a lo establecido al respecto en la Directriz Básica de Planificación de Protección civil ante el riesgo de inundaciones aprobada por acuerdo de Consejo de Ministros de 31 de enero de 1995 y en el Reglamento Técnico sobre seguridad de Presas y Embalses, aprobado por Orden Ministerial de 12 de marzo de 1996. Su contenido no se refiere a la evaluación el nivel de seguridad de la presa, sino las actuaciones a llevar a cabo por el titular de la misma para hacer frente a eventuales emergencias. La información en él contenida ha sido elaborada con el fin exclusivo de establecer medidas preventivas de reducción de riesgo. 90 Tema 7: Mantenimiento y explotación de las instalaciones hidráulicas. 5.2. FORMA DE UTILIZACIÓN DEL PLAN DE EMERGENCIA En general el Plan de Emergencia se activa desde un estado de explotación ordinaria, lo que conduce a que la detección de una situación de emergencia conlleva la activación del Escenario 0, 1, 2, o 3 del Plan de Emergencia. En el curso de la explotación ordinaria se estará controlando la evolución de los niveles de embalse, se auscultaran los sensores instalados en la Presa, se realizarán inspecciones periódicas, se revisará la presa después de un acontecimiento sísmico relevante, la aparición de fuegos, la existencia de signos de vandalismo, sabotaje o de caída de objetos de gran tamaño y la existencia de conflictos bélicos. El Plan de Emergencia consta de las siguientes partes: - Identificación de la presa y el embalse - Organización del titular en situaciones de explotación normal, de avenidas y de emergencia. Se incluyen los medios humanos asignados al Plan, los medios materiales y la organización funcional del Plan. - Los medios humanos y materiales asignados al Plan descritos conceptualmente y clasificados en propios del explotador y ajenos al explotador. - Normas de actuación en el caso de presentarse una situación de emergencia. - Umbrales de activación de los escenarios para auscultación y avenidas - Modelos de comunicación al exterior de la activación de escenarios - Organismos implicados en la emergencia 5.3. INSTALACIONES ADSCRITAS AL PLAN DE EMERGENCIA La implantación del Plan de Emergencia requiere de la disponibilidad de las siguientes instalaciones y medios: - Sala de emergencia - Medios de comunicación - Sistemas de Alarma - Medios para aplicación de medidas correctoras 91