Guía docente de Presas y Aprovechamientos Hidroeléctricos (MA9/56/7/22)
Máster
Módulo
Rama
Centro en el que se imparte la docencia
Centro Responsable del título
Semestre
Créditos
Tipo
Tipo de enseñanza
Profesorado
- Francisco José Calvo Solana
- Fernando Delgado Ramos
- Juan Antonio García Molina
Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)
Presas y embalses. Predimensionamiento. Presas de fábrica y presas de materiales sueltos. Aliviaderos, desagües y
tomas. Seguridad, explotación y conservación. Balsas. Aprovechamientos hidroeléctricos.
Prerrequisitos y/o Recomendaciones
Tener aprobada la asignatura "Obras y Aprovechamientos Hidráulicos"
RECOMENDACIONES: En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación:
https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0_
Competencias
Competencias Básicas
- CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
- CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
- CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
- CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
- CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
Resultados de aprendizaje (Objetivos)
Cuando concluya el desarrollo de esta asignatura se espera que el alumno sea capaz de:
- Conocer la importancia y problemática de la energía hidroeléctrica y su aprovechamiento
- Conocer la importancia y problemática de las presas y embalses
- Identificar las diferentes tipologías de aprovechamientos hidroeléctricos y de presas, sus funciones, condicionantes y alternativas de diseño
- Predimensionar aprovechamientos hidroeléctricos y presas
- Manejar adecuadamente los métodos de cálculo más apropiados para cada problema
- Analizar críticamente los resultados de los cálculos, detectando posibles errores en los mismos o incluso en los datos de partida cuando dicho resultado se aleje del orden de magnitud adecuado o de la práctica ingenieril.
- Deducir las fórmulas de cálculo más importantes e identifica el efecto e importancia de cada una de las variables y parámetros que en ellas intervienen, conociendo su origen, limitaciones y campos de aplicación
- Manejar adecuadamente las distintas unidades usadas habitualmente en ingeniería así como su lenguaje técnico.
- Ser consciente de las limitaciones de su propio conocimiento para saber cuándo es preciso acudir a métodos de diseño o cálculo más avanzados o cuándo se debe reclamar la ayuda de otros especialistas.
Programa de contenidos Teóricos y Prácticos
Teórico
Tema 1. FUNDAMENTOS Y ESTUDIOS PREVIOS
- Presas y embalses. Fundamentos: generalidades y tipologías de presas. Funciones de la Presa. Evolución histórica. Tipologías. Normativa y legislación de presas. Instrucción del 67. Reglamento del 96. Directriz de Protección Civil del 95. Guías Técnicas. Reglamento del Dominio Público Hidráulico. Normas Técnicas de Seguridad de Presas.
- Estudios de regulación. Régimen natural. Restricciones medioambientales. Análisis de la demanda y criterios de garantía. Regulación anual. Regulación interanual.
- La cerrada y el embalse: El río y su cuenca. Topografía. Geología. Geotecnia. Materiales. Requerimientos básicos. Evaluación de impacto ambiental. Factores que influyen en la elección del tipo de presa.
- Fuerzas actuantes: Peso propio. Empuje hidrostático. Presión intersticial, (evolución histórica de las teorías sobre la subpresión. Líneas de corriente. Líneas equipotenciales. Líneas isobaras). Efectos térmicos y de fraguado. Sismos. Sedimentos. Oleaje. Empuje del hielo. Otros. Combinación de solicitaciones.
- Aspectos medioambientales
Tema 2. PRESAS DE FÁBRICA
- Presas de fábrica: introducción. Presas de gravedad. Sección tipo y red de drenaje. Análisis de la estabilidad y dimensionamiento. Estabilidad al deslizamiento: métodos para mejorarla. Predimensionamiento y cálculos simplificados.
- Presas aligeradas. Cuestiones generales. Presas de contrafuertes. Presas de pantalla plana. Presas de bóvedas múltiples. Presas con aligeramientos horizontales. Predimensionamiento y cálculos simplificados.
- Presas bóveda. Cuestiones generales. Encaje de una presa bóveda. Ángulo óptimo. Estribación. Arcos policéntricos y no circulares. Predimensionamiento y cálculos simplificados.
- Construcción de presas de fábrica. Desvío del río. Excavaciones y tratamientos del terreno. Hormigón vibrado convencional. Hormigón compactado con rodillo. Galerías. Tratamiento de juntas. Detalles.
Tema 3. PRESAS DE MATERIALES SUELTOS
- Presas de materiales sueltos. Introducción. Presas homogéneas. Cuestiones generales. Presas homogéneas sin dren chimenea. Presas homogéneas con dren chimenea. Predimensionamiento y cálculos simplificados.
- Presas con núcleo impermeable. Cuestiones generales. Núcleo vertical. Núcleo inclinado. Núcleo arcilloso. Núcleo asfáltico. Filtros y drenes. Espaldones. Paramentos. Predimensionamiento y cálculos simplificados.
- Presas con pantalla impermeable. Cuestiones generales. Pantallas de hormigón armado. Pantallas de hormigón asfáltico. Otras. Predimensionamiento y cálculos simplificados.
- Construcción de presas de materiales sueltos. Desvío del río. Excavaciones y tratamientos del terreno. Materiales granulares. Materiales cohesivos. Pantallas de impermeabilización. Galerías.
Tema 4. ALIVIADEROS Y DESAGÜES
- Aliviaderos, desagües y tomas. Estudios de avenidas. Cuestiones generales. Caudal provocado. Caudal de avenida de proyecto. Caudal de avenida extrema. Resguardos. Laminación de avenidas. Otros.
- Tipos y formas de aliviaderos: Toma de labio fijo. Toma con compuertas. Conducción en lámina libre. Conducción en presión. Reintegro con trampolín. Reintegro con cuenco de resalto. Predimensionamiento y cálculos simplificados.
- Desagües y tomas: Introducción. Tipos de desagües y tomas. Válvulas y compuertas. Operación y control. Predimensionamiento y cálculos simplificados
Tema 5. SEGURIDAD DE PRESAS
- Auscultación de presas. Fundamentos. Elementos de auscultación. Lectura, interpretación e informes.
- Normativa de seguridad de presas: Introducción histórica. Normativa. Clasificación de presas según el riesgo potencial. Planes de emergencia. Normas de explotación. Archivo Técnico. Normas técnicas de seguridad de presas
- Mantenimiento, conservación y rehabilitación de presas. Programas de mantenimiento y conservación. Rehabilitación de presas.
- Puesta fuera de servicio de presas.
Tema 6. BALSAS
- Balsas. Introducción. Tipologías. Solicitaciones. Elementos de una balsa. Detalles constructivos. Las láminas plásticas. Construcción. Explotación, mantenimiento y conservación.
Tema 7. APROVECHAMIENTOS HIDROELECTRICOS. FUNDAMENTOS
- Aprovechamientos hidroeléctricos: fundamentos. El mercado eléctrico: Introducción. Centrales hidroeléctricas. Centrales térmicas nucleares. Centrales térmicas convencionales. Centrales eólicas. Centrales de E. Solar. Centrales de gas. Centrales de biomasa. Centrales de energía mareomotriz. Centrales de energía geotérmica. Otras.
- Tipos de saltos de agua: Introducción. Salto de pie de presa. Salto en derivación. Salto con todas sus conducciones en presión. Centrales subterráneas. Centrales reversibles. Otros. Ejemplos prácticos.
- Turbinas: Tipos. Ecuaciones generales. Número de Camerer. Campo de aplicación.
- Potencia y energía: Introducción. Salto bruto. Salto bruto útil. Salto neto. Salto útil. Potencia de un salto. Energía producida. Coeficiente de eficacia. Factor de carga y coeficiente de equipamiento. Unidades usadas frecuentemente.
Tema 8. APROVECHAMIENTOS HIDROELECTRICOS. DISEÑO
- Aprovechamientos hidroeléctricos: aplicaciones. Diseño de centrales hidroeléctricas: Determinación del caudal turbinable. Captación. Cámara de carga. Canal de derivación. Galería en presión. Chimenea de equilibrio. Tubería forzada. Canal de descarga. Equipos hidromecánicos: (turbina Pelton, Francis, hélice, Kaplan, otras). El regulador de la turbina. Sistemas de seguridad. Aspectos medioambientales.
Práctico
Práctica 1: Estudios de Regulación. Trabajo práctico a realizar con ordenador consistente en la determinación de la capacidad de embalse necesaria para regulación anual e interanual. Se finaliza mediante trabajo autónomo.
Práctica 2: Presas de gravedad. Resolución de problemas de estabilidad de presas y cálculo de tensiones a realizar en el aula a modo de examen, de forma individual.
Práctica 3: Presas bóveda. Resolución de problemas de encaje de presas bóveda a realizar en el aula a modo de examen, de forma individual.
Práctica 4: Presas de materiales sueltos: Trabajo práctico a realizar con ordenador consistente en la determinación de la red de flujo en una presa de materiales sueltos y la comprobación de su estabilidad al deslizamiento. Se finaliza mediante trabajo autónomo.
Práctica 5: Aliviaderos y desagües: Trabajo práctico a realizar en con ordenador consistente en el estudio de laminación de avenidas con aliviadero de labio fijo o compuertas. Se finaliza mediante trabajo autónomo.
Práctica 6: Prácticas de campo: Trabajo práctico a realizar en campo, incluye visita a obras hidráulicas y entrega de memoria explicativa. Puede complementarse o sustituirse por participación en conferencias, cursos, seminarios o visitas a obras hidráulicas y la entrega de la correspondiente memoria.
Práctica 7: Predimensionamiento de presas: Trabajo práctico a realizar en aula de examen de forma individual, consistente en la justificación y elección de la tipología de una presa para una cerrada dada, el dibujo de su perfil longitudinal y sección trasversal tipo y el predimensionamiento de los aliviaderos y desagües.
Bibliografía
Bibliografía fundamental
- Apuntes de las asignatura (sin publicar) F. Delgado et al.
- Cuesta, L., & Vallarino, E. (2000). Aprovechamientos hidroeléctricos. Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
- Delgado, F. & Delgado, J. (2006) Presas. Problemas de predimensionamiento y cálculo. Ed. Grupo Editorial Universitario.
- Delgado, F. (2005). Seguridad de presas y embalses. Normativa y recomendaciones. Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
- Vallarino, E. (2015). Tratado básico de presas. Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
Bibliografía complementaria
- Comité Español de Grandes Presas (1997). Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº 4: Avenida de proyecto. Ed. CNEGP, Madrid.
- Comité Español de Grandes Presas (1998). Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº 5: Aliviaderos y desagües. Ed. CNEGP, Madrid.
- Comité Español de Grandes Presas (1999). Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº 3: Estudios geológicos-geotécnicos y de prospección de materiales. Ed. CNEGP, Madrid.
- Comité Español de Grandes Presas (1999). Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº 6: Construcción de presas y control de calidad. Ed. CNEGP, Madrid.
- Comité Español de Grandes Presas (2003). Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº 2: Criterios para proyectos de presas y sus obras anejas Tomo 1. Presas de fábrica. Ed. CNEGP, Madrid.
- Comité Español de Grandes Presas (2004). Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº 7: Auscultación de las presas y sus cimientos. Ed. CNEGP, Madrid.
- Comité Español de Grandes Presas (2005). Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº 1: Seguridad de presas. Ed. CNEGP, Madrid.
- Comité Español de Grandes Presas (2012). Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº 2: Criterios para Proyectos de Presas y sus Obras Anejas Tomo 1. Presas de fábrica. Adenda sobre HCR. Ed. CNEGP, Madrid.
- Comité Español de Grandes Presas (2015). Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº 2: Criterios para proyectos de presas y sus obras anejas Tomo 2. Presas de materiales sueltos. Ed. CNEGP, Madrid.
- Ministerio de Medio Ambiente (1998). Guía Técnica para Clasificación de Presas en Función del Riesgo Potencial. Ed. MMA Secretaria General Técnica, Madrid.
- Ministerio de Medio Ambiente (2003). Guía Técnica para la Elaboración de los Planes de Emergencia de Presas. Ed. MMA Secretaria General Técnica, Madrid.
- Comité Español de Grandes Presas (2010). Manual para el diseño, construcción, explotación y mantenimiento de balsas. Ed. CNEGP, Madrid.
Enlaces recomendados
- https://www.spancold.org/
- https://www.icold-cigb.org/
- http://www.redhidrosurmedioambiente.es/saih/
Metodología docente
Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)
Evaluación Ordinaria
Evaluación Teoría (ponderación 50%): (se incluyen los conceptos teóricos adquiridos en las clases prácticas)
- Temas 1-3: Ponderación 45% (hay dos oportunidades)
- Examen escrito programado a mitad de semestre en horario de clase.
- Examen escrito programado en la fecha de la convocatoria ordinaria.
- Temas 4-8: Ponderación 45% (hay una oportunidad))
- Examen escrito programado en la fecha de la convocatoria ordinaria.
- Exámenes no programados: Ponderación 10%
- Exámenes cortos no avisados en horario de clase. Oral y/o escrito.
Evaluación Prácticas (ponderación 50%):
- Práctica 1: Trabajo dirigido y autónomo. Ponderación 10%
- Práctica 2: Examen práctico escrito basado en resolución de problemas. Ponderación 10%
- Práctica 3: Examen práctico escrito basado en resolución de problemas. Ponderación 10%
- Práctica 4: Trabajo dirigido y autónomo. Ponderación 10%
- Práctica 5: Trabajo dirigido y autónomo. Ponderación 10%
- Práctica 6: Prácticas de campo y trabajo autónomo. Ponderación 10%
- Práctica 7: Predimensionamiento de presas. Ponderación 40%
Las prácticas 1-5 estarán programadas en horario de clase en aula normal, de informática o en laboratorio. Las prácticas 1, 4 y 5 se finalizan mediante trabajo dirigido y autónomo del estudiante.
La práctica 6 será programada en horario especial, se hace en campo, incluye visita a obras hidráulicas y entrega de memoria explicativa. Puede complementarse o sustituirse por participación en conferencias, cursos, seminarios o visitas a obras hidráulicas y la entrega de la correspondiente memoria.
La práctica 7 consiste en resolución de problemas de predimensionamiento de presas. Se realiza en la fecha oficial de examen de convocatoria ordinaria.
NOTA FINAL: La nota final es la media ponderada de todas las calificaciones. Para hacer la media hay que obtener un mínimo de 4/10 en cada una de las pruebas de evaluación. Si en alguna prueba no se llega al 4/10, la nota del acta será la inferior de estas dos: 4 y la media ponderada. Se guardan para la convocatoria extraordinaria las partes que tenga nota igual o superior a 5/10.
Evaluación Extraordinaria
(se aplican las calificaciones de las partes aprobadas en la convocatoria ordinaria)
Teoría:
- Examen temas 1 al 8. Escrito.
Prácticas:
-
Examen escrito de las prácticas 2, 3 y 7
-
Entrega el día del examen de los trabajos de las prácticas 1, 4, 5 y 6.
Misma ponderación de calificaciones que en convocatoria ordinaria.
Evaluación única final
Teoría:
- Examen temas 1 al 8. Escrito.
Prácticas:
-
Examen escrito de las prácticas 2, 3 y 7
-
Entrega el día del examen de los trabajos de las prácticas 1, 4, 5 y 6.
Misma ponderación de calificaciones que en convocatoria ordinaria.