ES2217559T3 - Sistema de escala para peces. - Google Patents
Sistema de escala para peces.Info
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Abstract
Sistema de escala para peces que incluye una escala (4, 8, 9) para peces de tipo esclusa, que incluye: una primera parte (9) desde la que hay una conexión (12, 17) con el nivel (2) aguas abajo para descargar agua a través de ella y de ese modo atraer peces desde el nivel aguas abajo hasta dicha primera parte; una segunda parte (4) desde la que hay una conexión (6) con el nivel (1) aguas arriba; una primera tubería o equivalente (8) entre la primera parte (9) y la segunda parte (4); y medios (13, 7, 12) para llenar periódicamente la primera tubería o equivalente (8) con agua para llevar peces desde la primera parte (9) hasta la segunda parte (4) y desde allí, hacia arriba hasta el nivel (1) aguas arriba, caracterizado porque incluye, entre el nivel (1) aguas arriba y la primera parte (9) de la escala para peces, una segunda tubería o equivalente (20, 24, 25) y en ella, una turbina (23) para conducir el agua de atracción a través de ella y para recuperar energía a partir del agua de atracción.
Description
Sistema de escala para peces.
La invención se refiere a un sistema de escala
para peces y, específicamente, a un sistema de escala para peces
que incluye una escala para peces de tipo esclusa (véase, por
ejemplo, el documento
SE-B-427941).
El principal uso de la escala para peces es
permitir que los peces que migran pasen sobre las barreras,
normalmente presas de central eléctrica, y vayan corriente arriba
en un sistema fluvial. Generalmente, hay dos tipos de escalas para
peces. Un paso de peces intenta imitar una escala para peces
natural. Un paso de peces es difícil de llevar a cabo si la altura
del salto de agua es grande. Entonces, un paso de peces será una
construcción larga, complicada y cara. Además, la puesta en
práctica de un paso de peces es bastante complicada también para
alturas inferiores y siempre se requiere un diseño meticuloso. Una
solución más simple es una escala para peces de tipo esclusa, cuya
puesta en práctica más común también se conoce como escala para
peces Borland. Una ventaja de la misma, en comparación con la
escala para peces de tipo paso, es que es estructuralmente mucho
más simple y puede ponerse en práctica dentro de un espacio
extraordinariamente pequeño. La escala para peces de tipo esclusa
también es más adecuada para aplicarse en presas de central
eléctrica más altas.
En Finlandia, la mayor parte de los sistemas
fluviales en los que se han construido presas y que están
equipados para la producción de energía eléctrica, todavía carecen
de escalas para peces, y la principal razón para esto son los
gastos que ocasionaría la construcción de las escalas para peces.
Además de los costes de diseño y construcción de las escalas para
peces, la compañía eléctrica también pierde una considerable
cantidad de potencia hidroeléctrica, porque la descarga de agua de
la escala para peces se reduce a partir de la producción de
potencia hidroeléctrica. En consecuencia, los gastos de
funcionamiento de las escalas para peces son bastante elevados. Si
se construye una escala para peces, el objetivo a menudo es
mantener la velocidad de flujo de la escala para peces lo más baja
posible, lo que hace que el funcionamiento de la escala para peces
sea menos satisfactorio. Obviamente, las escalas para peces serían
mucho más atractivas para las compañías eléctricas, si pudiera
proporcionarse una reducción esencial en la pérdida de potencia
hidroeléctrica. Un objeto de la invención es prever una solución
que logre tal reducción.
Para comprender los objetos anteriores y otros de
la invención, el sistema de escala para peces de la invención se
caracteriza por lo que se reivindica en la reivindicación 1 de las
reivindicaciones adjuntas. Las reivindicaciones dependientes
definen diferentes realizaciones de la invención.
El sistema de escala para peces según la presente
invención que incluye una escala para peces de tipo esclusa,
incluye: una primera parte desde la que hay una conexión con el
nivel aguas abajo para descargar agua a través de ella y de ese
modo atraer peces desde el nivel aguas abajo hasta dicha primera
parte; una segunda parte desde la que hay una conexión con el nivel
aguas arriba; una primera tubería o equivalente entre la primera
parte y la segunda parte; y medios para llenar periódicamente la
primera tubería o equivalente con agua para llevar peces desde la
primera parte hasta la segunda parte y desde allí, hacia arriba
hasta el nivel aguas arriba, que se caracteriza porque incluye, en
relación en paralelo con la escala para peces entre el nivel aguas
arriba y la primera parte, una segunda tubería o equivalente y en
ella, una turbina para conducir el agua de atracción a través de
ella y para recuperar energía a partir del agua de atracción.
La principal desventaja de la invención es que la
descarga del agua necesaria para atraer peces hasta la escala para
peces está produciendo energía continuamente y, por tanto, la
pérdida de potencia hidroeléctrica se mantiene baja. Pueden usarse
descargas considerablemente grandes de agua en la escala para peces
y de este modo, puede mejorarse el rendimiento de la escala para
peces sin elevar los gastos de funcionamiento de manera inaceptable.
Al mismo tiempo, puede mantenerse la simplicidad estructural de la
escala para peces de tipo esclusa. Dado que la velocidad de flujo
del agua de atracción puede mantenerse elevada, puede haber varios
tipos diferentes de aberturas de entrada de la escala para peces,
adecuadas para las diferentes especies de peces. Por tanto, las
aberturas de entrada se encuentran fácilmente. Los peces también
encuentran el canal de ascenso fácilmente y el riesgo de permanecer
bajo una presión elevada es pequeño. Especialmente, si la tubería
de ascenso es empinada, se obtiene una gran cantidad de luz para la
cámara de presión, lo que facilita el ascenso de los peces.
La invención y algunas realizaciones de la misma
se describen en mayor detalle a continuación con referencia a los
dibujos adjuntos, en los que:
Las figuras 1 y 2 ilustran esquemáticamente una
escala para peces de tipo esclusa de la técnica anterior y el
funcionamiento de la misma (no la conocida del documento mencionado
anteriormente, sino similar);
la figura 3 es una vista desde arriba transversal
esquemática a través de la escala para peces y la tubería de
turbina de una realización del sistema de escala para peces según
la invención;
la figura 4 es una vista lateral transversal
esquemática a través de la tubería de turbina de una realización de
la figura 3;
la figura 5 es una vista lateral transversal
esquemática a través de la tubería de ascenso de una realización de
la figura 3;
la figura 6 es una vista lateral transversal
esquemática de otra realización de la invención;
la figura 7 presenta una alternativa de llevar a
cabo las tuberías del sistema de escala para peces según la
invención;
la figura 8 presenta otra alternativa de llevar a
cabo las tuberías del sistema de escala para peces según la
invención;
la figura 9 es una vista desde arriba transversal
esquemática que presenta otra alternativa de llevar a cabo las
tuberías del sistema de escala para peces según la invención;
la figura 10 es una vista desde arriba
transversal esquemática que presenta una realización adicional del
sistema de escala para peces según la invención;
la figura 11 es una vista lateral transversal
esquemática a través de la escala para peces de una realización
adicional del sistema de escala para peces según la invención;
y
la figura 12 es una vista lateral transversal
esquemática a través de la tubería de turbina de la realización de
la figura 11.
Un punto de partida en la invención es la escala
para peces de tipo esclusa y, por tanto, a continuación se presenta
una descripción simplificada de tal escala para peces de la técnica
anterior con referencia a las figuras 1 y 2. En la figura 1, en la
parte superior, hay una vista lateral transversal esquemática a
través de una escala para peces de tipo esclusa y, en la parte
inferior, hay una vista desde arriba transversal esquemática de la
misma, tomándose el corte transversal a lo largo de la escala para
peces. La escala para peces se localiza sobre una estructura 3 de
presa. Desde una primera parte 9 de la escala para peces hay una
conexión, la abertura 12, con el nivel 2 aguas abajo. La abertura
se facilita con una puerta 13. Una segunda parte 4 de la escala
para peces está conectada con el nivel 1 aguas arriba a través de
una abertura 6 en la pared 5. La segunda parte 4 está separada del
nivel aguas arriba por una puerta 7, mediante la cual puede
regularse el flujo de agua hasta la escala para peces. Una tubería 8
de ascenso conecta la primera parte 9 con la segunda parte 4. La
primera parte 9 es similar a un depósito, limitado por paredes 10,
11 y la segunda parte 4 es similar a un estanque.
En funcionamiento, el agua se descarga a través
de la primera parte 9 hasta el nivel 2 aguas abajo para atraer
peces desde el nivel aguas abajo a través de la abertura 12 hasta
la parte 9 similar a un depósito. Normalmente el agua se descarga
directamente desde el nivel aguas arriba ajustando adecuadamente la
puerta 7, tal como se muestra en la parte superior de la figura 1
mediante flechas y el signo F de referencia. Cuando se invierte un
tiempo suficientemente prolongado para atraer y acumular peces en el
depósito 9, la abertura 12 se cierra mediante la puerta 12, tal
como se observa en la figura 2. Al mismo tiempo, se abre la puerta
7, por lo que se llena primero el depósito 9 y después la tubería 8
con agua. A los peces, que están acostumbrados a nadar bajo una
presión baja cerca de la superficie del agua, les gusta mantenerse
cerca de la superficie del agua y, por tanto, suben con el agua de
ascenso a través de la tubería 8 hasta el estanque 4 desde el que
pueden pasar al nivel aguas arriba. El ciclo de funcionamiento de
este tipo de escala para peces puede ser de 1 a 4 horas, por
ejemplo.
Las figuras 3 a 5 presentan un sistema de escala
para peces según la invención, que incluye una escala 4, 8, 9 para
peces de tipo esclusa y en una relación en paralelo con la misma,
una tubería 20 que conecta el nivel 1 aguas arriba con la primera
parte 9 de la escala para peces, siendo la tubería 20 para facilitar
flujo de agua para atraer peces a la escala para peces y para
recuperar energía a partir del agua de atracción mediante una
turbina 23 instalada en la tubería. La estructura y el
funcionamiento de la escala para peces de las figuras 3 a 5 se
describen en más detalle a continuación.
La parte 4 similar a un estanque que está
conectada al nivel 1 aguas arriba es convencional. En la pared 5
que está contra el nivel aguas arriba están las aberturas 6 y la
puerta 7, mediante las cuales puede ajustarse la descarga de agua
desde el nivel aguas arriba hasta la escala para peces. Las
disposiciones de esclusa y puerta pueden incluir disposiciones
separadas, por una parte para el ascenso de los peces y por otra,
para suministrar agua a la escala para peces. Una pared 18 de
desagüe separa el estanque 4 de la tubería 8 de ascenso y mantiene
el agua en el estanque. Las paredes 10 que están hechas de
hormigón, por ejemplo, forman un espacio cerrado que incluye un
depósito o cámara 15 de presión, que está en conexión con el nivel
2 aguas abajo y en el que se introducen los peces para el ascenso,
y la tubería 8 de ascenso que está abierta únicamente en el extremo
superior. La abertura 12 lleva desde el depósito 15 hasta una
pileta 16 de recepción abierta desde la cual, una abertura 17
relativamente estrecha lleva al nivel 2 aguas abajo. La abertura 12
puede cerrarse mediante una puerta 13. Además, la otra tubería 20
sale del nivel aguas arriba. Se proporciona una abertura 19 desde
el nivel aguas arriba hasta la tubería 20 con una puerta 21,
mediante la cual puede ajustarse el flujo del agua hasta la tubería
o cerrarse totalmente para operaciones de mantenimiento, por
ejemplo. En la tubería 20 se localiza una turbina 23 y para evitar
la cavitación, la turbina se localiza preferiblemente por debajo de
la superficie 2' del nivel aguas abajo. La turbina 23 se localiza
en una expansión 22 en el tubo 20 y tras la turbina 23, la
construcción incluye una galería 24 de descarga y el espacio 25
desde el que hay una conexión con la cámara 15 de presión a través
de una abertura 27 y con la pileta 16 de recepción a través de una
abertura o espacio 26. Mediante una puerta 28, el agua de atracción
que proviene de la tubería 20 de turbina normalmente se conduce a
través de la cámara 15 de presión y la abertura 12 hasta la pileta
16 de recepción y desde allí, a través de la abertura 17, hasta el
nivel aguas abajo, por lo que atrae peces primero desde el nivel 2
aguas abajo hasta la pileta 16 de recepción y después desde la
pileta de recepción hasta la cámara 15 de presión para el ascenso.
Cuando comienza el llenado de la escala 15, 8, 4 para peces con
agua, la puerta 28 se gira para cerrar la abertura 27 entre la
galería 24 de descarga y el espacio 25 y la cámara 15 de presión y
para abrir la conexión desde el espacio de descarga hasta la pileta
16 de recepción. A continuación, el agua de atracción fluye a
través de la pileta 16 de recepción y la abertura 17 hasta el nivel
aguas abajo y atrae peces hasta la pileta 16 de recepción para
esperar el acceso a la cámara de espera hasta la cámara de presión
o el depósito 15. Una red o equivalente 30 evita el acceso de los
peces desde la pileta 16 de recepción hasta el espacio 25 de
descarga. De la misma forma, una red o equivalente 29 evita el
acceso de los peces desde la cámara 15 de presión hasta el espacio
25 de descarga.
La turbina 23 puede ser cualquier dispositivo
adecuado que esté fácilmente disponible en la actualidad. Por
ejemplo, un dispositivo adecuado es una turbina tubular que tiene
una turbina de hélice y un generador en el mismo eje. La potencia
puede ser una potencia adecuada dentro de un intervalo de 20 a 500
kW. Esta clase de turbinas está disponible como unidades estancas
al agua que pueden instalarse directamente en una tubería de agua o
equivalente. La construcción de la turbina es compacta y los
accesorios necesarios también necesitan un espacio pequeño. Puede
haber sólo una pequeña construcción visible sobre el suelo para la
estación eléctrica y un equipo de control automático. Esta
tecnología bien conocida como tal no se describe en el presente
documento en más detalle.
La tubería 20 con la turbina 23 y la galería 24 y
el espacio 25 de descarga también se construyen aplicando técnicas
bien conocidas. La descarga y la altura del salto de agua se
mantienen ventajosamente como aproximadamente constantes. Se
intenta que la pérdida de energía se mantenga lo más pequeña
posible, antes de conducir el agua hasta la cámara 15 de presión, y
también la pérdida de energía entre la cámara 15 de presión y el
nivel 2 aguas abajo se mantiene lo más baja posible, por lo que la
mayor parte de la energía total puede transformarse en energía
eléctrica mediante la turbina. Una descarga adecuada en la tubería
de turbina depende de la aplicación y normalmente está dentro de
0,4 a 4 metros cúbicos por segundo. En consecuencia, un diámetro
adecuado de la tubería está en la mayoría de los casos en el
intervalo de 0,5 a 1,5 metros.
La figura 6 presenta otra realización del sistema
de escala para peces según la invención. Una solución empinada, que
como tal es ventajosa en muchos aspectos, puede llevarse a cabo en
una estructura de presa, de tal forma que la tubería para una
turbina sea una tubería 20 horizontal directamente a través de la
presa en la parte inferior de la misma, cuya entrada se dota con un
mecanismo 21 de puerta adecuado. Otra realización adecuada para las
soluciones empinadas se presenta en las figuras 11 y 12. Así, tal
como se observa en la figura 11, en lugar de la tubería, un pozo 8
vertical, que está abierto en el extremo superior, se eleva desde
el depósito 15 hasta el estanque 4. Esta clase de estructura es
fácil de construir. Otra ventaja es que se obtiene gran cantidad de
luz para la escala para peces, lo que facilita el ascenso de los
peces. La disposición de tubería de turbina es similar a la de la
figura 6, tal como se observa en la figura 12. Por lo demás, estas
realizaciones son similares a la realización de la figura 4, y las
partes equivalentes o similares se indican mediante los mismos
signos de referencia que en dichas figuras 4 y 6.
Según la presente invención, las disposiciones de
tubería pueden llevarse a cabo de muchas formas. Algunas
alternativas se presentan con referencia a las figuras 7 a 9. En
dichas figuras, sólo se presenta la tubería de turbina como una
vista lateral y completa o parcialmente en sección. La tubería de
ascenso puede llevarse a cabo con la misma técnica o alguna otra
técnica adecuada. Si la escala para peces se construye sobre una
presa 34 de tierra, por ejemplo, una forma práctica y ventajosa de
realizar las tuberías es la mostrada por la tubería 20 separada de
la figura 7, que se soporta mediante medios 35 adecuados. Una
alternativa en tal situación es construir las tuberías dentro de la
presa 34 de tierra en la forma mostrada por la figura 8. Si la
presa está formada por roca, la tubería o tuberías puede(n)
excavarse a través de la roca. Una alternativa adicional es una
estructura de hormigón en la que la tubería 8 de ascenso y la
tubería 20 de turbina se realizan mediante paredes 10, 10' y 10''
de hormigón y que pueden estar una junto a otra y separadas entre sí
sólo por una pared 10'. Esta alternativa es muy adecuada para
llevar a cabo las escalas para peces empinadas. En cualquier caso,
este sistema de escala para peces incluye las mimas partes y
estructuras que la realización de la figura 3.
La figura 10 presenta una realización que mejora
adicionalmente la eficacia de funcionamiento de la escala para
peces. Hay una tubería 31 entre la cámara 15 de presión y la
galería 24 de descarga. La tubería se dota con una válvula 34
regulable y medios 32 de boquilla dirigidos hacia la galería de
descarga. Cuando la escala para peces se llena con agua, la válvula
34 se cierra, y durante la fase de desagüe se abre idóneamente para
conducir el agua a través de la boquilla 32 hasta la galería 24 de
descarga, de manera que se lleve a cabo el efecto eyector en la
galería de descarga, lo que aumenta la eficacia de la turbina. La
entrada de la tubería 31 en el lado de la cámara de presión se dota
con una red o rejilla 33 para evitar el acceso de los peces a la
tubería.
Un buen material de construcción para el
estanque, el depósito y la galería de descarga es hormigón armado,
por ejemplo. El hormigón también puede usarse para realizar otras
partes de la escala para peces y la tubería de turbina. Puede
usarse, por ejemplo, acero, o algún plástico adecuado, o plástico
reforzado con fibra de vidrio, o incluso madera, para fabricar las
tuberías o los canales. Un material recomendable y ampliamente
utilizado para fabricar las puertas es acero o aluminio.
La expresión "tubería o equivalente" se usa
en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas para
significar, en primer lugar, la estructura que conecta las partes
superior e inferior de la escala para peces y, en segundo lugar, la
estructura en la que se localiza la turbina. En lo que respecta a la
primera estructura, la expresión "tubería o equivalente" cubre
estructuras que pueden describirse mediante los términos conducto,
túnel o canal, por ejemplo, y también estructuras similares a un
pozo (véase la figura 11). En cuanto a la segunda estructura, se
refiere a una estructura generalmente similar a una tubería o
similar a un canal, a través de la cual puede conducirse el agua de
atracción y en la que puede localizarse la turbina.
Una persona experta en la técnica comprende que
las partes de la escala para peces y, especialmente la parte
inferior de la escala para peces, que está en conexión con el nivel
aguas abajo y que es esencial en la presente invención, pueden
llevarse a cabo de muchas formas diferentes. La localización y el
tamaño de la pileta de recepción y de la cámara de presión, o
partes equivalentes, pueden variar ampliamente. Las aberturas y las
puertas se presentan únicamente de forma esquemática en lo que
antecede, y hay muchas formas y estructuras mediante las cuales
pueden llevarse a cabo. Está claro que las puertas, las válvulas,
etc., necesitan medios motrices e impulsores, y que se necesitan
medios de control para controlar la totalidad del funcionamiento de
la escala para peces. Para llevar a cabo esto, se aplican técnicas
bien conocidas. Por ejemplo, puede idearse que para la escala para
peces y la turbina haya un centro común de funcionamiento y
control, que puede localizarse en una pequeña construcción separada
o en una construcción de central eléctrica.
Por razones prácticas, un tipo de puerta
preferido es una puerta deslizante, aunque también pueden usarse
puertas giratorias montadas sobre pivote, por ejemplo, cuando sea
aplicable. En lugar de una puerta 28 (figura 3), para cambiar el
flujo de la tubería de turbina entre la cámara 15 de presión y la
pileta 16 de recepción, en la mayoría de los casos se necesita una
puerta separada para cada dirección.
Además, está claro que puede utilizarse cualquier
modificación en el funcionamiento de la escala para peces al
realizar la escala para peces del sistema de escala para peces
según la invención.
La invención puede variar dentro del alcance de
las reivindicaciones adjuntas.
Claims (6)
1. Sistema de escala para peces que incluye una
escala (4, 8, 9) para peces de tipo esclusa, que incluye:
una primera parte (9) desde la que hay una
conexión (12, 17) con el nivel (2) aguas abajo para descargar agua
a través de ella y de ese modo atraer peces desde el nivel aguas
abajo hasta dicha primera parte;
una segunda parte (4) desde la que hay una
conexión (6) con el nivel (1) aguas arriba;
una primera tubería o equivalente (8) entre la
primera parte (9) y la segunda parte (4); y
medios (13, 7, 12) para llenar periódicamente la
primera tubería o equivalente (8) con agua para llevar peces desde
la primera parte (9) hasta la segunda parte (4) y desde allí, hacia
arriba hasta el nivel (1) aguas arriba,
caracterizado porque incluye, entre el
nivel (1) aguas arriba y la primera parte (9) de la escala para
peces, una segunda tubería o equivalente (20, 24, 25) y en ella,
una turbina (23) para conducir el agua de atracción a través de
ella y para recuperar energía a partir del agua de atracción.
2. Sistema de escala para peces según la
reivindicación 1, caracterizado porque incluye:
dentro de la primera parte (9) de la escala para
peces una pileta (16) de recepción que está conectada (17) al nivel
(2) aguas abajo y una cámara (15) de presión que está conectada
directamente a la primera tubería o equivalente (8) y a través de
una abertura (12) que se puede cerrar a la pileta (16) de recepción;
y
medios (26, 27, 28) para conducir el agua desde
la segunda tubería o equivalente (20, 24, 25), o bien directamente
hasta la pileta (16) de recepción y desde allí al nivel (2) aguas
abajo o hasta la cámara (15) de presión y desde allí, hacia arriba
hasta la pileta (16) de recepción y al nivel (2) aguas abajo.
3. Sistema de escala para peces según la
reivindicación 2, caracterizado porque los medios (26, 27,
28) para conducir agua se localizan muy próximos a la galería (24,
25) de descarga de la turbina.
4. Sistema de escala para peces según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
turbina (23) se localiza por debajo de la superficie 2' del nivel
aguas abajo.
5. Sistema de escala para peces según cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque incluye
además, entre la cámara (15) de presión y la galería (24, 25) de
descarga, una tubería (31) y en ella, medios de boquilla (32)
dirigidos hacia la galería (24, 25) de descarga para conducir agua
durante la fase de desagüe, que sigue al llenado de la primera
tubería o equivalente (8), desde la escala para peces hasta la
galería (24, 25) de descarga para llevar a cabo el efecto eyector en
la misma.
6. Sistema de escala para peces según la
reivindicación 5, caracterizado porque dicha tubería (31)
incluye una válvula (34) regulable.
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