1. Zentral hidroelektrikoen diseinu-formularioa
Zentral hidroelektrikoen diseinu tipikoen artean, presa motako zentral hidroelektrikoek, ibaiertz motako zentral hidroelektrikoek eta desbideratze motako zentral hidroelektrikoek daude.
Presa motako zentral hidroelektrikoa: Ibaiko uraren maila igotzeko presaren bidezko presa bat erabiltzen da, ur-jauzia kontzentratzeko. Askotan, ibaien erdiko eta goi-ibilguetako mendi-arroiletan eraikitzen da, eta, oro har, ertain edo handiko zentral hidroelektrikoa da. Diseinu-metodo ohikoena presa-etengailuaren behealdean kokatutako zentral hidroelektrikoa da, presaren atzean dagoena.
Ibai-ohe motako zentral hidroelektrikoa: Zentral hidroelektrikoa, ura atxikitzeko atea eta presa ibai-ohean ilaran kokatuta dauden zentral hidroelektrikoa, ura batera atxikitzeko. Askotan ibaien erdiko eta beheko ibilguetan eraikitzen da, eta normalean ur-jauzi txikiko eta emari handiko zentral hidroelektrikoa da.
Desbideratze motako zentral hidroelektrikoa: Ibai-zati baten beherakada kontzentratzeko desbideratze-kanal bat erabiltzen duen zentral hidroelektrikoa, energia sortzeko buru bat osatzeko. Askotan, emari txikiko eta malda longitudinal handiko ibaien erdiko eta goiko ibilguetan eraikitzen da.
2. Zentral hidroelektrikoen eraikinen osaera
Zentral hidroelektrikoaren proiektuaren eraikin nagusien artean daude: ura atxikitzeko egiturak, isurketa-egiturak, sarrera-egiturak, desbideratze- eta isuri-bide-egiturak, maila-uraren egiturak, energia sortzeko, eraldaketa- eta banaketa-eraikinak, etab.
1. Ura atxikitzeko egiturak: Ura atxikitzeko egiturak ibaiak geldiarazteko, tantak kontzentratzeko eta urtegiak eratzeko erabiltzen dira, hala nola presak, ateak, etab.
2. Ura askatzeko egiturak: Ura askatzeko egiturak uholdeak askatzeko, edo beheko aldean erabiltzeko ura askatzeko, edo urtegien ur-maila jaisteko ura askatzeko erabiltzen dira, hala nola isurketa-hodia, isurketa-tunelak, beheko irteera, etab.
3. Zentral hidroelektriko baten ur-sarrerako egitura: Zentral hidroelektriko baten ur-sarrerako egitura ura desbideratze-kanalera sartzeko erabiltzen da, hala nola presiodun sarrera sakon eta azalekoa edo presio gabeko sarrera irekia.
4. Zentral hidroelektrikoen uraren desbideratze eta isats-ibilbide egiturak: Zentral hidroelektrikoen uraren desbideratze egiturak energia sortzeko ura urtegitik turbina-sorgailu unitatera garraiatzeko erabiltzen dira; isats-ibilbide egitura energia sortzeko erabiltzen den ura ibaiaren beheko ibilgura isurtzeko erabiltzen da. Eraikin ohikoenen artean daude ubideak, tunelak, presio-hodiak eta abar, baita zeharkako eraikinak ere, hala nola akueduktuak, ubideak, alderantzizko sifoiak eta abar.
5. Ur lauko egitura hidroelektrikoak: Ur lauko egitura hidroelektrikoak erabiltzen dira zentral hidroelektrikoaren kargaren aldaketek eragindako emarian eta presioan (uraren sakoneran) izandako aldaketak egonkortzeko, desbideratze- edo atzeko ur-egituretan, hala nola presiopeko desbideratze-kanaleko uhin-ganberan eta presiopekorik gabeko desbideratze-kanalaren amaieran dagoen presio-aurreko badian.
6. Energia sortzeko, eraldaketarako eta banaketarako eraikinak: turbina hidraulikoen sorgailu-unitateak eta haren kontrola instalatzeko etxe nagusia (instalazio-gunea barne), ekipamendu osagarrien etxe osagarria, transformadoreak instalatzeko transformadore-patioa eta tentsio handiko banaketa-gailuak instalatzeko goi-tentsioko etengailu-panela barne.
7. Beste eraikin batzuk: hala nola itsasontziak, zuhaitzak, arrainak, harea blokeatzea, harea hustutzea, etab.
Presen sailkapen arrunta
Presa ibaiak hartu eta ura blokeatzen duen presari egiten dio erreferentzia, baita urtegietan, ibaietan eta abarretan ura blokeatzen duen presari ere. Sailkapen irizpide desberdinen arabera, sailkapen metodo desberdinak egon daitezke. Ingeniaritza batez ere mota hauetan banatzen da:
1. Grabitate-presa
Grabitate-presa hormigoi edo harri bezalako materialekin eraikitako presa bat da, eta egonkortasuna mantentzeko presaren gorputzaren berezko pisuan oinarritzen da batez ere.
Grabitate-presen funtzionamendu-printzipioa
Uraren presioaren eta beste karga batzuen eraginpean, grabitate-presek batez ere presaren pisu propioak sortutako irristatze-kontrako indarra erabiltzen dute egonkortasun-eskakizunak betetzeko; Aldi berean, presaren gorputzaren pisu propioak sortutako konpresio-tentsioa erabiltzen da uraren presioak eragindako trakzio-tentsioa konpentsatzeko, erresistentzia-eskakizunak betetzeko. Grabitate-presen oinarrizko profila triangeluarra da. Planoan, presaren ardatza normalean zuzena da, eta batzuetan lur-eremuari, baldintza geologikoei edo ardatz-diseinuaren eskakizunak betetzeko, lerro hautsi edo arku gisa ere antola daiteke, goiko aldean kurbadura txikiarekin.
Grabitate-presen abantailak
(1) Egitura-funtzioa argia da, diseinu-metodoa sinplea da, eta segurua eta fidagarria da. Estatistiken arabera, grabitate-presen porrot-tasa nahiko baxua da presa mota desberdinen artean.
(2) Lurrarekiko eta baldintza geologikoekiko egokitzapen handia. Grabitate-presak ibai-haranaren edozein formatan eraiki daitezke.
(3) Gunearen uholde-isuriaren arazoa erraz konpontzen da. Grabitate-presak gainezkatze-egituretan bihur daitezke, edo drainatze-zuloak jar daitezke presaren gorputzaren altuera desberdinetan. Oro har, ez dago beste isurketa-hodi edo drainatze-tunel bat instalatzeko beharrik, eta gunearen diseinua trinkoa da.
(4) Eraikuntza-lanen desbideratzeetarako egokia. Eraikuntza-aldian, presaren gorputza desbideratzeetarako erabil daiteke, eta, oro har, ez da desbideratze-tunel gehigarririk behar.
(5) Eraikuntza erosoa.
Grabitate-presen desabantailak
(1) Presaren gorputzaren zeharkako sekzioaren neurria handia da, eta material kantitate handia erabili da.
(2) Presaren gorputzaren tentsioa txikia da, eta materialaren erresistentzia ezin da guztiz erabili.
(3) Presaren gorputzaren eta zimenduaren arteko kontaktu-eremu handiak goranzko presio handia eragiten du presaren behealdean, eta hori ez da egonkortasunerako egokia.
(4) Presaren gorputzaren bolumena handia da, eta eraikuntza-aldian hormigoiak hidratazio-beroa eta gogortzean gertatzen den uzkurdura dela eta, tenperatura eta uzkurdura-tentsio kaltegarriak sortuko dira. Beraz, tenperatura-kontrolerako neurri zorrotzak behar dira hormigoia botatzerakoan.
2. Arku presa
Arku-presa arrokari finkatutako egitura espazial bat da, ibaian gora begira dagoen planoan arku ganbil bat eratzen duena, eta bere arku-koroaren profilak kurba bertikal edo ganbil bat aurkezten du ibaian gora begira.
Arku-presen funtzionamendu-printzipioa
Arku-presa baten egiturak arku- eta habe-efektuak ditu, eta jasaten duen karga partzialki bi ertzetarantz konprimitzen da arkuaren ekintzaren bidez, eta beste zatia presaren beheko arrokara transmititzen da habe bertikalen ekintzaren bidez.
Arku-presen ezaugarriak
(1) Ezaugarri egonkorrak. Arku-presen egonkortasuna batez ere bi aldeetako arku-muturretako erreakzio-indarraren menpe dago, grabitate-presek ez bezala, hauek pisu propioaren menpe baitaude egonkortasuna mantentzeko. Hori dela eta, arku-presek eskakizun handiak dituzte presa-gunearen lurzoruari eta baldintza geologikoei dagokienez, baita zimenduen tratamenduari buruzko eskakizun zorrotzak ere.
(2) Egitura-ezaugarriak. Arku-presak ordena handiko egitura estatikoki zehaztugabeak dira, gainkarga-ahalmen handia eta segurtasun handikoak. Kanpoko kargak handitzen direnean edo presaren zati batek tokiko pitzadurak jasaten dituenean, presaren gorputzaren arku eta habeen ekintzak egokituko dira, eta horrek tentsioaren birbanaketa eragingo du presa-gorputzean. Arku-presa egitura espazial orokorra da, gorputz arin eta erresiliente batekin. Ingeniaritza-praktikak erakutsi du bere erresistentzia sismikoa ere handia dela. Gainera, arkua presio axiala jasaten duen bultzada-egitura bat denez, arkuaren barruko toldura-momentua nahiko txikia da, eta tentsioaren banaketa nahiko uniformea, eta horrek materialaren indarra erabiltzea errazten du. Ikuspegi ekonomiko batetik, arku-presak presa mota oso hobea dira.
(3) Karga-ezaugarriak. Arku-presaren gorputzak ez du dilatazio-juntura iraunkorrik, eta tenperatura-aldaketek eta oinarri-arrokaren deformazioak eragin handia dute presaren gorputzaren tentsioan. Diseinatzerakoan, oinarri-arrokaren deformazioa kontuan hartu behar da eta tenperatura karga nagusi gisa sartu.
Arku-presaren profil mehea eta forma geometriko konplexua direla eta, eraikuntza-kalitatea, presaren materialaren erresistentzia eta iragazketa-kontrako eskakizunak grabitate-presenak baino zorrotzagoak dira.
3. Lur-harrizko presa
Lur-arrokazko presak tokiko materialekin, hala nola lurzoruarekin eta harriarekin, egindako presak dira, eta historiako presa mota zaharrena dira. Lur-arrokazko presak dira munduan gehien erabiltzen den eta azkarren garatzen ari den presa eraikuntza mota.
Lur-harrizko presak zabaltzearen eta garatzearen arrazoiak
(1) Materialak tokian bertan eta inguruan lor daitezke, zementu, egur eta altzairu kopuru handia aurreztuz eta eraikuntza-gunean kanpoko garraio-bolumena murriztuz. Ia edozein lur eta harri material erabil daiteke presak eraikitzeko.
(2) Lur, geologia eta klima baldintza desberdinetara egokitzeko gai. Batez ere klima gogorretan, ingeniaritza geologiko konplexuko baldintzatan eta intentsitate handiko lurrikara eremuetan, lur-arroka presak dira bideragarri diren presa mota bakarrak.
(3) Edukiera handiko, funtzio anitzeko eta eraginkortasun handiko eraikuntza-makineriaren garapenak lur-arrokazko presen trinkotze-dentsitatea handitu du, lur-arrokazko presen zeharkako sekzioa murriztu du, eraikuntzaren aurrerapena bizkortu du, kostuak murriztu ditu eta lur-arrokazko presen eraikuntzaren garapena sustatu du.
(4) Geotekniaren mekanikaren teoriaren, metodo esperimentalen eta teknika konputazionalen garapenari esker, analisi eta kalkulu maila hobetu da, diseinuaren aurrerapena bizkortu da eta presaren diseinuaren segurtasuna eta fidagarritasuna are gehiago bermatu dira.
(5) Malda handiak, lurpeko ingeniaritza-egiturak eta abiadura handiko ur-fluxuaren energia xahutzea eta lur-harrizko presak prebenitzeko diseinu- eta eraikuntza-teknologiaren garapen integralak ere sustapen-zeregin garrantzitsua izan du lur-harrizko presak eraikitzeko eta sustatzeko prozesuan.
4. Harrizko presa
Harrizko presa, oro har, harrizko materialak botatzea, betetzea eta iraultzea bezalako metodoak erabiliz eraikitako presa mota bati egiten dio erreferentzia. Harrizko betegarria iragazkorra denez, lurra, hormigoia edo asfalto hormigoia bezalako materialak erabili behar dira material iragazgaitz gisa.
Harrizko Presen Ezaugarriak
(1) Egitura-ezaugarriak. Harri-betegarri trinkotuaren dentsitatea handia da, zizailadura-erresistentzia handia da, eta presaren malda nahiko aldapatsua egin daiteke. Horrek ez du presaren betetze-kopurua aurrezten bakarrik, baita presaren hondoaren zabalera ere murrizten du. Ura garraiatzeko eta isurtzeko egituren luzera horren arabera murriztu daiteke, eta gurpil-gunearen diseinua trinkoa da, ingeniaritza-kopurua are gehiago murriztuz.
(2) Eraikuntza-ezaugarriak. Presaren gorputzaren zati bakoitzaren tentsio-egoeraren arabera, harkaitz-betegarria zona desberdinetan bana daiteke, eta harri-materialen eta zona bakoitzaren trinkotasunaren eskakizun desberdinak bete daitezke. Nabean drainatze-egiturak eraikitzean induskatutako harri-materialak osorik eta arrazoiz aplika daitezke, kostua murriztuz. Hormigoizko aurrealdeko harkaitz-betegarrien presen eraikuntzan klima-baldintzen eragin txikiagoa dago, hala nola euri-sasoia eta hotz handia, eta modu nahiko orekatu eta normal batean egin daiteke.
(3) Funtzionamendu eta mantentze ezaugarriak. Harrizko betegarri trinkotuaren deformazio-finkatzea oso txikia da.
ponpaketa-estazioa
1. Ponpaketa-estazioaren ingeniaritzaren oinarrizko osagaiak
Ponpaketa-estazioaren proiektuak ponpaketa-gelak, hodiak, uraren sarrera eta irteerako eraikinak eta azpiestazioak ditu, irudian ikusten den bezala. Ponpaketa-gelan ur-ponpa, transmisio-gailu eta potentzia-unitate batez osatutako unitate bat instalatzen da, baita ekipamendu osagarriak eta ekipamendu elektrikoak ere. Uraren sarrera eta irteerako egitura nagusien artean, uraren sarrera eta desbideratze-instalazioak daude, baita sarrera eta irteerako putzuak (edo ur-dorreak) ere.
Ponpaketa-estazioaren hodiek sarrera eta irteera hodiak dituzte. Sarrera hodiak ur-iturria ur-ponparen sarrerarekin lotzen du, eta irteera hodia, berriz, ur-ponparen irteera eta irteera-ertza lotzen dituen hodi bat da.
Ponpaketa-estazioa martxan jarri ondoren, ur-fluxua ur-ponpara sar daiteke sarrera-eraikinaren eta sarrera-hodiaren bidez. Ur-ponpak presioa eman ondoren, ur-fluxua irteera-igerilekura (edo ur-dorrera) edo hodi-sarera bidaliko da, horrela ura altxatzeko edo garraiatzeko helburua lortuz.
2. Ponpaketa-estazioaren gunearen diseinua
Ponpaketa-estazioen ingeniaritzaren gune-diseinuak hainbat baldintza eta eskakizun sakonki kontuan hartzea, eraikin motak zehaztea, haien kokapen erlatiboak arrazoiz antolatzea eta haien arteko erlazioak kudeatzea dakar. Gunearen diseinua, batez ere, ponpaketa-estazioak egiten dituen zereginetan oinarrituta hartzen da kontuan. Ponpaketa-estazio ezberdinek antolamendu desberdinak izan behar dituzte beren lan nagusietarako, hala nola ponpaketa-gelak, sarrera- eta irteera-hodiak eta sarrera- eta irteera-eraikinak.
Dagokion eraikin osagarriak, hala nola ubideak eta kontrol-ateak, proiektu nagusiarekin bateragarriak izan behar dira. Horrez gain, erabilera integralerako eskakizunak kontuan hartuta, estazio-eremuan errepideetarako, itsasontzietarako eta arrain-pasabideetarako eskakizunak badaude, errepide-zubien, itsasontzien esklusen, arrain-bideen eta abarren diseinuaren eta proiektu nagusiaren arteko erlazioa kontuan hartu beharko litzateke.
Ponpaketa-estazioek egiten dituzten zeregin desberdinen arabera, ponpaketa-estazioen guneen diseinuak hainbat forma tipiko ditu, hala nola ureztatze-ponpaketa estazioak, drainatze-ponpaketa estazioak eta drainatze-ureztatze konbinazio-estazioak.
Ur-atea ura atxikitzeko eta isurketa kontrolatzeko ateak erabiltzen dituen egitura hidrauliko bat da. Askotan ibaien, ubideen, urtegien eta lakuen ertzetan eraikitzen da.
1. Ohiko ur-ateen sailkapena
Ur-ateek egiten dituzten zereginen araberako sailkapena
1. Kontrol-atea: ibai edo ubide batean eraikia uholdeak blokeatzeko, ur-mailak erregulatzeko edo isurketa-emaria kontrolatzeko. Ibai-ubidean kokatutako kontrol-ateari ibaia blokeatzeko atea ere deitzen zaio.
2. Hartu-atea: Ibai, urtegi edo laku baten ertzean eraikia uraren emaria kontrolatzeko. Hartu-ateari hartu-atea edo ubide-buruko atea bezala ere ezagutzen da.
3. Uholdeen desbideratze-atea: Askotan ibaiaren alde batean eraikitzen da, eta beheko ibaiaren isurketa-ahalmen segurua gainditzen duen uholdea uholdeen desbideratze-eremuan (uholdeen biltegiratze-eremuan) edo isurketa-eremuan isurtzeko erabiltzen da. Uholdeen desbideratze-ateak bi norabideetan zehar igarotzen du ura, eta uholdearen ondoren, ura hemendik biltegiratu eta ibaiaren ibilgura isurtzen da.
4. Drainatze-atea: askotan ibaiertzetan eraikitzen da barnealdeko edo behe-eremuetako laboreentzat kaltegarria den ur-pilaketak kentzeko. Drainatze-atea ere bi norabidekoa da. Ibaiaren ur-maila barneko aintziraren edo sakonunearena baino handiagoa denean, drainatze-ateak ura blokeatzen du batez ere ibaiak nekazaritza-lurrak edo etxebizitza-eraikinak urez bete ez ditzan; Ibaiaren ur-maila barneko aintziraren edo sakonunearena baino txikiagoa denean, drainatze-atea batez ere ur-pilaketak eta drainatzeak egiteko erabiltzen da.
5. Marearteko atea: itsasoaren estuarioaren ondoan eraikia, itsasgora denean itsasoko ura atzera ez isurtzeko ixten da; itsasbeheran ura askatzeko atea irekitzeak bi norabideko ura blokeatzeko ezaugarria du. Marearteko ateak drainatze-ateen antzekoak dira, baina maizago erabiltzen dira. Kanpoko itsasoko marea barneko ibaikoa baino handiagoa denean, itxi atea itsasoko ura barneko ibaira itzultzea saihesteko; itsaso zabaleko marea barneko itsasoko ibaiko ura baino txikiagoa denean, ireki atea ura askatzeko.
6. Harea husteko atea (harea isurtzeko atea): Ibai-emari lohitsu batean eraikia, sarrera-atearen, kontrol-atearen edo kanal-sistemaren aurrean metatutako sedimentuak isurtzeko erabiltzen da.
7. Horrez gain, izotz-iheserako ateak eta estolderia-ateak daude izotz-blokeak, objektu flotatzaileak eta abar kentzeko.
Ate-ganberaren egitura-formaren arabera, mota irekian, bularreko horma motan eta ubide motan bana daiteke, etab.
1. Mota irekia: Atetik igarotzen den ur-fluxuaren gainazala ez dago oztopatua, eta isurketa-ahalmena handia da.
2. Bularreko horma mota: Atearen gainean bularreko horma bat dago, eta horrek atean ura blokeatzean egiten den indarra murriztu eta ura blokeatzearen anplitudea handitu dezake.
3. Ubide mota: Atearen aurrean, tunelaren gorputz presurizatua edo presurizatu gabea dago, eta tunelaren goialdea betegarrizko lurrez estalita dago. Batez ere ur-ate txikietarako erabiltzen da.
Atearen fluxuaren tamainaren arabera, hiru formatan bana daiteke: handia, ertaina eta txikia.
1000m3/s-tik gorako emaria duten ur-ate handiak;
Tamaina ertaineko ur-atea, 100-1000m3/s-ko edukiera duena;
100m3/s baino gutxiagoko edukiera duten ubide txikiak.
2. Ur-ateen osaera
Ur-ateak hiru zati ditu batez ere: goiko konexio-atala, ate-ganbera eta beheko konexio-atala.
Goiko konexio-atala: Goiko konexio-atala ur-fluxua leunki ate-ganberara gidatzeko erabiltzen da, bi ertzak eta ibaiertza higaduratik babesteko, eta ganberarekin batera, lurpeko iragazketa-kontrako konturo bat osatzen du, bi ertzen eta atearen zimenduen iragazketa-kontrako egonkortasuna bermatzeko iragazketaren pean. Oro har, goiko hegal-hormak, ohe-euskarria, goiko higaduraren aurkako ildoak eta malda-babesa ditu bi aldeetan.
Ate-ganbera: Ur-atearen zati nagusia da, eta bere funtzioa uraren maila eta emaria kontrolatzea da, baita iragazketa eta higadura saihestea ere.
Ate-ganberaren atalaren egiturak honako hauek ditu: atea, ate-pila, alboko pila (kostaldeko horma), beheko plaka, bularreko horma, lan-zubia, trafiko-zubia, garabia, etab.
Atea atetik igarotzen den fluxua kontrolatzeko erabiltzen da; atea atearen beheko plakan jartzen da, zuloaren gainetik igaroz eta atearen zutabeak eutsiz. Atea mantentze-atean eta zerbitzu-atean banatzen da.
Lan-atea ura blokeatzeko eta isurketa-emaria kontrolatzeko erabiltzen da funtzionamendu normalean;
Mantentze-atea mantentze-lanetan zehar ura aldi baterako atxikitzeko erabiltzen da.
Ate-pilareak badiako zuloa bereizteko eta atea, bularreko horma, lan-zubia eta trafiko-zubia eusteko erabiltzen da.
Ate-pilareak ateak, bularreko hormak eta ate-pilarearen beraren ura atxikitzeko gaitasunak jasaten duten ur-presioa beheko plakara transmititzen du;
Bularreko horma lan-atearen gainean instalatzen da ura atxikitzen laguntzeko eta atearen tamaina asko murrizteko.
Bularretako horma mugikorra ere egin daiteke, eta uholde katastrofikoen kasuan, bularreko horma ireki daiteke isurketa-emaria handitzeko.
Beheko plaka ganberaren zimendu-elementua da, ganberaren goiko egituraren pisua eta karga zimendu-elementuetara transmititzeko erabiltzen dena. Zimendu bigun baten gainean eraikitako ganbera batez ere beheko plakaren eta zimenduaren arteko marruskaduraren bidez egonkortzen da, eta beheko plakak iragazketaren eta urraduraren aurkako funtzioak ere baditu.
Lan-zubiak eta trafiko-zubiak altxatzeko ekipoak instalatzeko, ateak erabiltzeko eta itsasarteko trafikoa lotzeko erabiltzen dira.
Beheko konexio-atala: atetik igarotzen den ur-fluxuaren gainerako energia ezabatzeko, atetik irteten den ur-fluxuaren hedapen uniformea gidatzeko, fluxu-abiaduraren banaketa doitzeko eta fluxu-abiadura moteltzeko, eta atetik irten ondoren ura beheko higadura saihesteko erabiltzen da.
Oro har, baretzeko putzu bat, plataforma bat, plataforma bat, beheranzko higadura-kontrako kanal bat, beheranzko hegal-hormak eta bi aldeetako malda-babes bat ditu.
Argitaratze data: 2023ko azaroaren 21a
