ES2372825A1

ES2372825A1 - System and method for reducing the downstream environmental impact of water extracted from a hydraulic dam

Info

Publication number: ES2372825A1
Application number: ES200930695A
Authority: ES
Inventors: Francisco Javier CUMPLIDO MATESANZ
Original assignee: Tecnica en Instalaciones de Fluidos SL
Current assignee: Tecnica en Instalaciones de Fluidos SL
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2012-01-27
Anticipated expiration: 2029-09-16
Also published as: ES2372825B1; US20110064522A1

Abstract

The invention relates to a system for reducing the environmental impact caused downstream by water extracted from a hydraulic dam which includes a floating structure in the surface water, connected to the water inlet of a tube and designed to float in the surface water, and a water outlet of the tube connectable to a feed gate in the retaining wall of the dam the tube being designed to be adapted to various levels of the surface water in which the floating structure floats without preventing the flow of surface water through the tube, and the system allowing the performance of the method according to the present invention, all this in the event that there is in the dam a hydroelectric power station, without loss of power therein.

Description

Sistema y método para reducir el impacto ambiental aguas abajo de aguas extraídas de una presa hidráulica.System and method to reduce impact environmental downstream of waters extracted from a dam hydraulics.

Technical Field of the Invention

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.The present invention is framed in the field technician of environmental technologies and, particularly, of environmental technologies aimed at reducing the impact environmental caused by hydraulic dams, with or without hydroelectric utilization, in a stream of water, in In particular, a stream downstream of such dams.

Background of the invention

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.A manufactured wall is called a hydraulic dam with stone, concrete or loose materials, which is built in a closed or gorge over a river, stream or canal, with the purpose of containing the water in the river channel for later exploitation. You can take advantage to raise your level with the objective of diverting it to irrigation, supply or irrigation, control of avenues, etc. or for energy production electrical by transforming the potential energy of storage into Kinetic energy. This kinetic energy will be transformed again in mechanical energy by operating the force of water an element mobile. When this mechanical energy is used to generate Electric power is called hydroelectric power station.

Los elementos de un sistema presa son:The elements of a dam system are:

--: El embalse: es el volumen de agua que queda retenido por la presa.He reservoir: is the volume of water that is retained by the dam.

--: El vaso: es la parte del valle que, inundándose, contiene el agua embalsada.He glass: it is the part of the valley that, flooding, contains the water embalmed

--: La cerrada: es el punto concreto del terreno donde se construye la presa.The closed: it is the concrete point of the land where the dam.

--: 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.The dam: proper, which will be responsible for ensuring the construction stability, supporting the great thrust originated by the volume of water. On the other hand, it will prevent any leakage of water.

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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.In the particular case of the plants hydroelectric, the potential energy of stored water is used to transform it into kinetic energy, which is transformed to its once in mechanical energy that moves a turbine, causing energy electric In these types of dams, floodgates are arranged in the wall that forms the dam itself, located one in the most deep, which serves to empty, and another at a certain depth (this being preferably the maximum possible depth), which It is used to drink water that feeds a turbine, located and water below the dam, for the production of electrical energy.

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:Due to the construction of dams in streams of water, a series of environmental impacts caused by these during its phase of operation on the section of the downstream water stream, such as:

--: 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.Effect dam barrier: power plants are barriers to displacements, which affects fish and other linked groups to river ecosystems. Many species of fish perform periodic displacements of a certain entity, related to the reproduction, the use of new food resources and alternative shelters, along river courses. This problem is solved with the construction of scales fish farms

--: 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.Modification of the natural regime of downstream channels, due to their seasonal adjustment, increasing the time of cold season, to the detriment of the season warm

--: Modificación de los procesos naturales de transporte de material sólido, que depende del caudal y velocidad de la corriente de agua.Modification of natural processes of transport of solid material, which depends on the flow and speed of the water stream.

--: 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:Water quality modifications that cause quality problems of the most important occurred in a hydraulic dam are those that are mentioned continuation:

\circ\ 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.Stratification (temperature): As a result of the large volume of water dammed in a dam, in times of spring and summer, a gradient of temperature in said water, which causes different layers of water to different temperature There is a surface layer at a temperature higher than the immediately lower layer and of course, that the deeper layer, the temperature difference can arrive between the upper and lower layers up to + 13ºC. It doesn't happen said thermal gradient in winter and autumn times, where the layer shallow water is colder, approaching the existing temperature in the deeper layers.

\circ\ 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.Degree of oxygenation: East problem stems from stratification that occurs in water embalmed, previously described, and consists of the layers Lower ones have a very low oxygen content. This is because to the absence of sunlight in these deep layers, added to the presence of dead plankton coming from the layers superficial, in combination with heterotrophic bacteria.

\circ\ 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. Cloudy and muddy waters: Water viscosity increases according to its temperature drops, thus affecting the speed of sedimentation of the particles. Consequently, cold waters retain sediments for longer periods than more waterways hot, in addition to all kinds of algae that die, materials various, dust, etc., fall to the bottom of the channel.

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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:The quality parameters mentioned above they affect aquatic life, both flora and fauna that are develop in aquatic ecosystems:

--: 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.In as for the temperature, the hydraulic dams dampen, lengthen, shorten and offset the seasonal natural temperature variation in the water These phenomena have an important effect on mechanisms that regulate larval emergence, laying or diapause phenomena (larval development paralysis), variations in the reproductive cycle and in the metabolism of fish, etc.

--: El grado de oxigenación, más concretamente la anoxia en las corrientes de agua dificulta la existencia y desarrollo de la vida acuática.He degree of oxygenation, more specifically anoxia in the currents of water hinders the existence and development of life aquatic

--: 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.The turbidity causes loss of habitat for aquatic populations, affections to the breathing and feeding structures of macroinvertebrate species and fish. In case of water for consumption human, turbidity motivates some treatments more complex physicochemicals to water, in addition to latent danger of causing health problems for consumers of such water.

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El estado de la técnica anterior presenta algunas soluciones para mitigar estos fenómenos.The prior art state presents Some solutions to mitigate these phenomena.

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.Thus, patent documents with No. of publication ES2006511 and ES2009862 explain procedures for improve water quality downstream of a dam, by devices (a kind of spurs or combs in the first case, vertical water discharge in the second) that cause a water reoxygenation. But they only affect this factor, the reoxygenation, not intervening in temperatures or water turbidity

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.The patent document with publication No. JP8134877 develops a water purification system, with a water collection system consisting of a flexible tube of polymeric material, which can be moved by the dam. In the upper part of said tube a purifying system of water that, however, is only intended for the purification of waters

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.The patent document with publication No. SU1671765 describes a surface water collection system in hydraulic dams, which, together with a deep collection system, allows the water that passes downstream of the dam to be water Superficial mixed with deep water. In this document, it justifies the need to drink water from both areas to avoid cavitation phenomena, as well as take advantage of the pressure that generates surface water. However, this document does not describes a system that guarantees the maintenance of power power in a hypothetical hydroelectric power station, nor is the way of operation in the dam in terms of anchors of the system, assembly and disassembly thereof, 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 en la cual una compuerta subterránea permite la entrada de agua de zonas profundas. Se justifica este diseño para poder controlar y regular el porcentaje de agua superficial que atraviesa la presa, así como asegurar siempre una presión mínima en la toma de agua. Aunque en este sistema se plantea la captación de agua superficial y la resolución del impacto ambiental causado por las presas, tiene el problema de precisar un sistema de compuertas para mezclar agua superficial con agua profunda. Sin embargo, tampoco en este documento 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.The patent document with publication No. US20070269268 describes a water collection system in dams, in where surface water collection systems are explained, the which, previous step towards the turbine or towards the downstream part of the dam must lead to an intake in which a underground gate allows the entry of water from deep areas. This design is justified to be able to control and regulate the percentage of surface water that crosses the dam, as well as always ensure a minimum pressure in the water intake. Although this system considers the surface water uptake and the resolution of the environmental impact caused by dams, has the problem of requiring a system of floodgates to mix water shallow with deep water. However, neither in this document describes a system that guarantees the maintenance of the electrical power in a hypothetical hydroelectric power station, nor the way in which the dam works is explained in terms of system anchors, assembly and disassembly thereof, etc.

El documento de patente con Nº de publicación JP10082033 explica un sistema de captación de agua superficial, para presas en donde existen una gran cantidad de arcillas en suspensión en el fondo del agua embalsada. Este documento describe un sistema de captación mediante un conducto flexible, con una toma de entrada de agua en su parte final. Tanto el conducto, en su parte final, como la toma de agua, se mantienen en el mismo nivel que el agua superficial gracias a la acción de un sistema flotante. No obstante, aunque se persigue la finalidad de alimentar con a gua superficial las compuertas de la presa, se desconoce si dicho sistema afecta a la producción eléctrica, en caso de que exista, o si afecta a las condiciones físico-químicas del agua aguas abajo.The patent document with publication No. JP10082033 explains a surface water collection system, for dams where there are a lot of clays in suspension at the bottom of the embalmed water. This document describes a system pick-up via a flexible conduit, with an input socket of water in its final part. Both the duct, in its final part, like water intake, they remain at the same level as water superficial thanks to the action of a floating system. However, although the purpose of feeding with a superficial guide is pursued the dams of the dam, it is unknown if this system affects electricity production, if any, or if it affects the physical-chemical conditions of water waters down.

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Los problemas anteriormente mencionados ya han sido observados y estudiados, y se ha intentado resolverlos modificando el principio de funcionamiento de la presa hidroeléctrica. Así, en el documento de patente con Nº de publicación ES2162751, se describe un sistema de producción eléctrica a partir de una presa, en donde el agua que alimenta la turbina es succionada de la capa profunda de la presa por efecto Venturi, aprovechada posteriormente. Pero, como se ha dicho, sigue empleando aguas profundas, con los inconvenientes medioambientales que ello acarrea, tal y como se explicó anteriormente.The aforementioned problems have already been observed and studied, and attempts have been made to solve them modifying the operating principle of the dam hydroelectric Thus, in the patent document with No. of publication ES2162751, a production system is described electric from a dam, where the water that feeds the turbine is sucked from the deep layer of the dam by effect Venturi, used later. But, as stated, continue using deep water, with environmental inconveniences that this entails, as explained above.

De lo anterior se desprende que, en el estado de la técnica anterior, existen soluciones en el mercado para reducir el impacto ambiental de una presa hidráulica. No obstante, unas de estas soluciones sólo mejoran la oxigenación del agua aguas abajo de la presa mediante dispositivos instalados en la misma presa y otras, si bien toman agua superficial aguas arriba de la presa, requieren que esta agua superficial se mezcle con agua profunda para un funcionamiento correcto. Con estas soluciones planteadas del estado de la técnica, no se elimina por completo el impacto ambiental causado por la presa, al mismo tiempo que no se menciona que se garantice el mantenimiento de la potencia eléctrica generada en la presa. Además, las distintas patentes mencionadas no describen los distintos elementos o dispositivos necesarios para la instalación del sistema, ni tampoco los empleados en su desinstalación (en caso de ser necesario en situaciones de peligro). Tampoco se indica si se puede aplicar en todo tipo de presas o solamente en un tipo concreto. Todas estas cuestiones están desarrolladas en la presente patente.It follows that, in the state of The prior art, there are solutions in the market to reduce the environmental impact of a hydraulic dam. However, some of these solutions only improve the oxygenation of water downstream of the dam through devices installed in the same dam and others, although they drink surface water upstream of the dam, they require that this surface water be mixed with deep water for a proper functioning. With these state raised solutions of the technique, the environmental impact is not completely eliminated caused by the dam, while not mentioning that it guarantee the maintenance of the electric power generated in the dam. In addition, the various patents mentioned do not describe the different elements or devices necessary for installation of the system, nor the employees in its uninstallation (in case if necessary in dangerous situations). It is also not indicated if It can be applied in all types of dams or only in one type concrete. All these questions are developed in the present patent.

Era por lo tanto deseable desarrollar un sistema de captación de agua en presas hidráulicas, sencillo y económico que mitigara los problemas del estado de la técnica anterior, permitiendo mejorar la calidad del agua aguas abajo de una presa hidráulica, sin que ello repercutiera negativamente en la producción eléctrica de las presas destinadas a la generación de electricidad, al mismo tiempo que no consumiera energía.It was therefore desirable to develop a system of water collection in hydraulic dams, simple and economical that mitigate the prior art problems, allowing to improve the water quality downstream of a dam hydraulic, without this having a negative impact on production electric of the dams destined to the generation of electricity, while not consuming energy.

Description of the invention

La presente invención tiene por objeto superar los inconvenientes del estado de la técnica anterior más arriba detallados, mediante un sistema y un método para reducir el impacto ambiental aguas abajo de aguas extraídas de una presa hidráulica que comprende al menos un conducto de captación 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.The present invention aims to overcome the drawbacks of the prior art state above detailed, through a system and method to reduce the impact environmental downstream of waters extracted from a hydraulic dam that it comprises at least one conduit for collecting water embalsada waters above with a water inlet and a water outlet susceptible to be connected to a dam of the retaining wall of a dam.

De acuerdo con la invención, el sistema se caracteriza porqueAccording to the invention, the system is characterized because

comprende un sistema de captación de agua superficial del agua embalsada aguas arriba con una estructura flotante conectada a la entrada de agua y diseñada para flotar en el agua superficial y una salida de agua conectable a una compuerta de alimentación localizada a una altura intermedia del muro de contención de la presa;comprises a water collection system surface of upstream reservoir water with a structure floating connected to the water inlet and designed to float on the surface water and a water outlet connectable to a gate food located at an intermediate height of the wall of dam containment;

la entrada de agua está localizada en el agua superficial para posibilitar un flujo de agua superficial a través del conducto de agua, teniendo esta entrada preferentemente un sistema para evitar la entrada de cuerpos extraños que puedan atascarse en la tubería o en la turbina, así como, también preferentemente un sistema de regulación de altura con el que puede regularse en altura, para que ésta esté total o parcialmente sumergida en el agua;the water inlet is located in the water surface to enable surface water flow through of the water conduit, this inlet preferably having a system to prevent the entry of foreign bodies that may get stuck in the pipe or in the turbine, as well as preferably a height adjustment system with which you can adjust in height, so that it is totally or partially submerged in water;

el conducto de agua embalsado es al menos un tubo con una estructura diseñada para adaptarse a diversos y, preferentemente, a todos los niveles de flotación de la estructura flotante sin impedir el flujo de agua superficial.the reservoir of embalmed water is at least one tube with a structure designed to adapt to various and, preferably, at all levels of flotation of the structure floating without preventing the flow of surface water.

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El sistema conforme a la presente invención puede conectarse, por ejemplo, a una o más compuertas de alimentación conectadas a una central hidráulica para que el agua superficial propulse la o las turbinas generadoras de electricidad, como a sistemas de evacuación de agua.The system according to the present invention can be connected, for example, to one or more gates of power connected to a hydraulic power plant so that the water surface propel the electricity generating turbine (s), as to water evacuation systems.

Preferentemente, la salida de agua está conectada a la compuerta de alimentación mediante una estructura de conexión que puede comprender una tolva de conexión-desconexión troncocónica, accionada manual o automáticamente.Preferably, the water outlet is connected to the power gate through a structure of connection that can comprise a hopper of Trunk connection-disconnection, manually operated or automatically

La estructura flotante puede comprender un flotador anular con una abertura central en la que está dispuesta una reja de protección para evitar la entrada de cuerpos extraños a través de la entrada de agua. Además, la estructura flotante puede comprender además un sistema de limpieza para limpiar la reja de protección. Este sistema puede ser simple autolimpiante o puede comprender una o más aspas de limpieza giratorias dispuestas encima de la reja y un motor eléctrico que propulsa el aspa de limpieza. El motor eléctrico puede estar conectado a una fuente de alimentación fotovoltaica montada en la estructura flotante.The floating structure may comprise a annular float with a central opening in which it is arranged a protective fence to prevent foreign bodies from entering through the water inlet. In addition, the floating structure can also comprise a cleaning system to clean the grate of protection. This system can be simple self-cleaning or it can comprise one or more rotating cleaning blades arranged above of the fence and an electric motor that propels the cleaning blade. He electric motor can be connected to a power supply Photovoltaic mounted on the floating structure.

En una primera realización preferente de la invención, el sistema de captación es un sistema de captación de tubo telescópico en el que el tubo es un tubo telescópico 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 y conectado a la estructura flotante, y un segmento telescópico inferior en el que se encuentra la salida de agua conectable a la compuerta de alimentación. Preferentemente, el tubo telescópico está sujeto al muro de contención mediante una pluralidad de anclajes que permiten un movimiento vertical de al menos algunos y preferentemente, todos los segmentos telescópicos.In a first preferred embodiment of the invention, the collection system is a collection system for telescopic tube in which the tube is a composite telescopic tube by a plurality of telescopic segments vertically movable with each other, with a telescopic upper segment in the that the water inlet is located and connected to the structure floating, and a lower telescopic segment in which it is located the water outlet can be connected to the power gate. Preferably, the telescopic tube is attached to the wall of containment through a plurality of anchors that allow a vertical movement of at least some and preferably all telescopic segments.

Este tubo telescópico puede estar provisto de un sistema de guías para su subida y bajada según sea necesario en cada caso.This telescopic tube may be provided with a guide system for raising and lowering as required in each case.

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En una segunda realización preferente de la invención, el sistema de captación es un sistema de captación de tubo flexible en el que el tubo es un tubo flexible con un primer extremo en el que se encuentra la entrada de agua y que está conectado a la estructura flotante y con un segundo extremo en el que se encuentra la salida de agua y conectable a la compuerta de alimentación. Preferentemente, el tubo flexible está diseñado para adoptar un radio de curvatura variable en función del nivel del agua superficial en el que flota la estructura flotante. Así, el tubo flexible puede estar hecho de un material polimérico y puede opcionalmente comprender un alma rígida para tener una resistencia y consistencia adecuadas y permitir un radio de curvatura deseado. En función de la profundidad y del caudal que se evacuará, el sistema flexible puede estar formado por un solo tubo o por varios, sin límite de diámetro o de cantidad de tubos.In a second preferred embodiment of the invention, the collection system is a collection system for flexible tube in which the tube is a flexible tube with a first end where the water inlet is located and which is connected to the floating structure and with a second end in the that is the water outlet and connectable to the gate of feeding. Preferably, the flexible tube is designed to adopt a variable radius of curvature depending on the water level surface in which the floating structure floats. So, the tube flexible can be made of a polymeric material and can optionally understand a rigid soul to have a resistance and adequate consistency and allow a desired radius of curvature. In function of the depth and flow to be evacuated, the system flexible can be formed by a single tube or several, without limit of diameter or quantity of tubes.

En esta segunda realización preferente, el sistema de captación de tubo flexible puede estar provisto además de un sistema de posicionamiento que comprende al menos dos sirgas con sendos primeros y segundos extremos y que pasan por respectivas poleas ancladas en posiciones horizontalmente distanciadas del muro de contención. El primer extremo de cada sirga está conectado a la estructura flotante mientras que su segundo extremo está conectado a un contrapeso.In this second preferred embodiment, the flexible tube pickup system may be provided in addition to a positioning system comprising at least two servo with both first and second extremes and passing through respective pulleys anchored in horizontally spaced positions of the wall of containment. The first end of each tow is connected to the floating structure while its second end is connected to a counterweight

En caso de que el sistema flexible esté compuesto por varios tubos, estos irán sujetos entre sí a una distancia precisa para que trabajen como un solo tubo.In case the flexible system is composed of several tubes, these will be subject to one another precise distance to work as a single tube.

Por otra parte, el método para reducir el impacto ambiental aguas abajo de aguas extraídas de una presa hidráulica, se caracteriza porque comprende extraer sólo agua superficial y conducir el agua superficial a la compuerta de alimentación del muro de contención de la presa hidráulica mediante una o más de las realizaciones del sistema anteriormente definido.Moreover, the method to reduce the downstream environmental impact of water extracted from a dam Hydraulic, it is characterized in that it comprises extracting only water surface and drive surface water to the gate of supply of the retaining wall of the hydraulic dam by one or more of the system embodiments above definite.

De acuerdo con lo que se desprende de lo anterior, la presente invención proporciona un sistema que se puede instalar tanto en presas hidráulicas existentes como en las presas hidráulicas de nueva construcción para mejorar la calidad del agua aguas abajo de las presas y así minimizar el impacto ambiental de las presas y permitir crear unas condiciones adecuadas para la vida acuática, tanto de la fauna y flora, ya que este sistema enviará a la zona posterior a la presa hidráulica, donde pueden existir o no turbinas que generan energía eléctrica, agua superficial de la zona aguas arriba, con lo que se aseguran unas buenas condiciones físico-químicas (temperatura, oxigenación, grado de turbidez...) en la zona aguas abajo de la presa. Por lo tanto, la presente invención permite mejorar la calidad del agua aguas abajo de una presa hidráulica.According to what follows above, the present invention provides a system that can be install both in existing hydraulic dams and dams New construction hydraulics to improve water quality downstream of dams and thus minimize the environmental impact of dams and allow to create adequate conditions for life aquatic, both of the fauna and flora, since this system will send to the area after the hydraulic dam, where they may or may not exist turbines that generate electricity, surface water in the area upstream, which ensures good conditions physicochemical (temperature, oxygenation, degree of turbidity ...) in the area downstream of the dam. Therefore, the This invention allows to improve the quality of water downstream of a hydraulic dam.

Por lo tanto, mediante la presente invención, se puede asegurar unas condiciones de temperatura, oxigenación y turbidez similares en el agua superficial aguas arriba y aguas abajo de la presa, al mismo tiempo que, en caso de existir producción hidroeléctrica, no se disminuye la potencia eléctrica producida, a la vista de que la presente invención permite dimensionar a través del diseño y dimensionamiento del o de los tubos y no se realiza ningún tipo de consumo energético, ni tampoco es necesario realizar modificaciones constructivas sustanciales en las presas ya existentes ni en las presas de nueva construcción, todo ello con una estructura de gran sencillez, compuesta por elementos fabricables y ensamblables con tecnologías en si convencionales.Therefore, by the present invention, It can ensure temperature, oxygenation and similar turbidity in the upstream and downstream surface water of the dam, at the same time as, in case of production hydroelectric, the electric power produced is not reduced, to the view that the present invention allows sizing through of the design and dimensioning of the tube (s) and it is not done no type of energy consumption, nor is it necessary to perform substantial constructive modifications in dams already existing or in new construction dams, all with a structure of great simplicity, composed of fabricable elements and assembled with conventional technologies.

Puede concluirse, por lo tanto, que el agua trasvasada aguas arribe a aguas abajo, conserva una calidad, en cuanto a temperatura, grado de oxigenación y turbidez, similares al agua superficial existente aguas arriba de la presa, manteniéndose así las características del ecosistema aguas abajo, con la correspondiente reducción del impacto ambiental provocado por la presa hidráulica en la corriente de agua, debido a la mejora de la calidad aguas abajo de la presa, es decir que, mediante la presente invención, se consigue:It can be concluded, therefore, that water transferred water arrives to downstream, retains a quality, in in terms of temperature, degree of oxygenation and turbidity, similar to surface water existing upstream of the dam, staying thus the characteristics of the downstream ecosystem, with the corresponding reduction of the environmental impact caused by the hydraulic dam in the water stream, due to the improvement of the downstream quality of the dam, that is, by means of the present invention, you get:

--: Evitar la "desestacionalización" en la temperatura del agua, vertiendo siempre agua a una temperatura muy similar a la que llevaba la corriente aguas arriba de la presa,Avoid "seasonally adjusted" in water temperature, pouring always water at a temperature very similar to that carried by the upstream of the dam,

--: Evitar verter agua con bajos niveles de oxígeno disuelto o en condiciones de anoxia,Avoid pour water with low levels of dissolved oxygen or in conditions of anoxia,

--: Evitar el vertido de lodos no utilizando agua de las profundidades de la presa,Avoid the discharge of sludge not using water from the depths of the dam,

--: Evitar el vertido de aguas turbias y eutrofizadas de las profundidades,Avoid the discharge of turbid and eutrophized waters from depths,

todo ello con un sistema que puede instalarse y desinstalarse fácilmente en un tiempo relativamente corto (30 min), de una forma manual por una sola persona y sin aporte de energía eléctrica, existiendo incluso la posibilidad de dotar el sistema de medios de instalación y desinstalación automáticos.all with a system that can be installed and uninstall easily in a relatively short time (30 min), in a manual way by a single person and without energy contribution electrical, there is even the possibility of providing the system with automatic installation and uninstallation means.

Brief description of the figures

A continuación se describen aspectos y realizaciones de la invención sobre la base de unos dibujos, en los queThe following describes aspects and embodiments of the invention based on drawings, in the that

la figura 1 muestra una vista esquemática lateral de una primera realización de la presente invención aplicada a una presa hidráulica con aprovechamiento hidroeléctrico;Figure 1 shows a schematic view side of a first embodiment of the present invention applied to a hydraulic dam with hydroelectric use;

la figura 2 muestra una vista esquemática lateral de una segunda realización de la presente invención, también aplicada a una presa hidráulica con aprovechamiento hidroeléctrico;Figure 2 shows a schematic view side of a second embodiment of the present invention, also applied to a hydraulic dam with use hydroelectric;

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la figura 3 es una vista esquemática lateral en sección de una realización de la parte superior del sistema de captación de agua de tubo telescópico de la figura 1;Figure 3 is a schematic side view in section of an embodiment of the upper part of the system water collection from telescopic tube of figure 1;

la figura 4 es una vista esquemática en planta superior de la parte superior del sistema de captación de agua de tubo telescópico mostrada en la figura 3;Figure 4 is a schematic plan view upper part of the upper part of the water collection system telescopic tube shown in figure 3;

la figura 5 es una vista esquemática lateral en sección de una realización de la parte superior del sistema de captación de agua de tubo flexible de la figura 2;Figure 5 is a schematic side view in section of an embodiment of the upper part of the system flexible tube water collection of figure 2;

la figura 6 es una vista esquemática en planta superior de la parte superior del sistema de captación de agua de tubo flexible mostrada en la figura 5;Figure 6 is a schematic plan view upper part of the upper part of the water collection system flexible tube shown in figure 5;

la figura 7 es una vista esquemática en planta superior de la segunda realización de la invención mostrada en la figura 2.Figure 7 is a schematic plan view of the second embodiment of the invention shown in the figure 2.

En estas figuras aparecen referencias numéricas que identifican los siguientes elementos:In these figures numerical references appear that identify the following elements:

1one: presa hidráulicahydraulic press

22: muro de contenciónretaining wall

33: zona aguas arribaupstream zone

44: zona aguas abajodownstream area

55: agua superficialsuperficial water

66: compuerta de vaciadoemptying gate

77: compuerta de alimentaciónfeed gate

88: tubería de alimentaciónfeed pipe

99: central hidroeléctricahydroelectric power station

1010: sistema de captación de agua de tubo telescópicotube water collection system telescopic

11eleven: sistema de captación de agua de tubo flexibletube water collection system flexible

1212: tolva de conexiónconnection hopper

1313: motor eléctrico del sistema de limpiezaelectric motor cleaning system

1414: aspas de limpiezacleaning blades

15fifteen: flotadorfloat

1616: malla o rejamesh or fence

1717: tubo telescópicotelescopic tube

17a17th: boca de entrada de aguawater inlet

17b17b: salida de aguawater outlet

1818: anclaje para el tubo telescópicoanchor for telescopic tube

1919: tubo flexibleflexible tube

19a19th: boca de entrada de aguawater inlet

19b19b: salida de aguawater outlet

20twenty: sirgaserve

21twenty-one: poleapulley

2222: contrapesos lateralesside weights

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Ways of carrying out the invention

La figura 1 muestra una realización del sistema de captación de agua de tubo telescópico (10) aplicado a una presa hidráulica (1) en si convencional que comprende un muro de contención (2) que retiene agua embalsada en la zona aguas arriba (3) de la presa (1), y una central hidráulica (9) ubicada en la zona aguas abajo (4) de la presa (1). El muro de contención (2) presenta una compuerta de vaciado (6) ubicada en la zona más profunda de la zona aguas arriba (3), una compuerta de alimentación (7) localizada entre la parte superior del muro de contención (2) y la compuerta de vaciado (6). La compuerta de alimentación (7) está conectada a la central hidráulica mediante una tubería de alimentación (8), de tal forma que, cuando se abre la compuerta de alimentación (7) el agua embalsada en la zona aguas arriba (3) fluye a través de compuerta de alimentación (7) por la tubería de alimentación (8) a la central hidráulica (9) donde impulsa una turbina generadora de electricidad (no mostrada en las figuras), llegando finalmente a la zona aguas abajo (4).Figure 1 shows an embodiment of the system of water collection of telescopic tube (10) applied to a dam conventional hydraulic (1) comprising a wall of containment (2) that retains reservoir water in the upstream area (3) of the dam (1), and a hydraulic power plant (9) located in the area downstream (4) of the dam (1). The retaining wall (2) presents a drain gate (6) located in the deepest area of the upstream zone (3), a feeding gate (7) located between the top of the retaining wall (2) and the gate of emptying (6). The power gate (7) is connected to the hydraulic power plant by means of a feed pipe (8), of such so that when the feed gate (7) opens the water dammed upstream zone (3) flows through gate supply (7) through the supply line (8) to the central Hydraulics (9) where it drives a turbine generating electricity (not shown in the figures), finally reaching the waters zone below (4).

El sistema de captación de agua de tubo telescópico (10) comprende un tubo telescópico (17) compuesto por segmentos telescópicos, un flotador (15) acoplado a la boca de entrada (17a) de agua del tubo telescópico (17) y un segmento inferior con una salida de agua (17b) acoplado a una tolva de conexión (12) que, a su vez, está conectada a la compuerta de alimentación (7) del muro de contención. El tubo telescópico (17) tiene un diámetro adecuado para garantizar un flujo de agua suficiente para alimentar las turbinas generadoras de electricidad de la central hidráulica (9) y está construido en acero inoxidable u otro material de similares características en cuanto a resistencia y durabilidad. Para evitar la entrada de aire al tubo telescópico (17) y, asimismo, permitir la entrada de agua superficial (5), la boca de entrada (17a) del tubo telescópico (17) está acoplada al flotador (15) de tal forma que permanece debajo de la superficie del agua embalsada. Para ello, el tubo telescópico (17 está anclado a la pared del muro de contención (2) enfrentada a la zona aguas arriba (3) mediante unos anclajes (18) situados de diferentes alturas del muro de contención (2) cuyos anclajes (18), además de servir de sistema de soporte en caso de vaciado del agua embalsada, permiten un movimiento vertical del tubo telescópico (17) de manera que, cuando sube o baja el nivel del agua embalsada y, por lo tanto, sube o baja el flotador (15) sube o baja, el tubo telescópico (17) se puede acortar o alargar correspondientemente.The tube water collection system telescopic (10) comprises a telescopic tube (17) composed of telescopic segments, a float (15) coupled to the mouth of water inlet (17a) of the telescopic tube (17) and a segment bottom with a water outlet (17b) coupled to a hopper of connection (12) which, in turn, is connected to the gate of feeding (7) of the retaining wall. The telescopic tube (17) It has a suitable diameter to guarantee a water flow enough to power the electricity generating turbines of the hydraulic power plant (9) and is built in stainless steel or other material with similar characteristics in terms of resistance and durability. To prevent air from entering the telescopic tube (17) and also allow the entry of surface water (5), the mouth of inlet (17a) of the telescopic tube (17) is coupled to the float (15) in such a way that it remains below the surface of the water embalmed For this, the telescopic tube (17 is anchored to the retaining wall (2) facing upstream (3) by means of anchors (18) located at different heights of the retaining wall (2) whose anchors (18), in addition to serving as support system in case of emptying of the reservoir water, allow a vertical movement of the telescopic tube (17) so that, when the water level rises or falls and, therefore, rises or lower the float (15) up or down, the telescopic tube (17) is can shorten or lengthen accordingly.

Los anclajes (18) sujetan diversos elementos telescópicos y conforman la estructura que sirve de guía por la que se deslizan los segmentos telescópicos.The anchors (18) hold various elements telescopic and make up the structure that serves as a guide by which the telescopic segments slide.

Como puede apreciarse con más detalle en las figuras 3 y 4, en el flotador (15) están montados una malla o reja (16) que evita la entrada de objetos no deseados al tubo telescópico (17), unas aspas giratorias (14) montados encima de la malla o reja (16), y un motor (13) que propulsa las aspas giratorias (14) y es alimentado por unas placas fotoeléctricas (no mostradas en las figuras). El motor (13) y las aspas (14) conforman un sistema de limpieza de la rejilla o malla (16).As can be seen in more detail in the Figures 3 and 4, a mesh or fence is mounted on the float (15) (16) that prevents the entry of unwanted objects into the telescopic tube (17), rotating blades (14) mounted above the mesh or fence (16), and a motor (13) that propels the rotating blades (14) and is powered by photoelectric plates (not shown in the figures). The motor (13) and the blades (14) form a system of grid or mesh cleaning (16).

La figura 2 muestra una realización del sistema de captación de agua de tubo flexible (11) aplicado a una presa hidráulica (1) en si convencional del mismo tipo que la mostrada en la figura 1. En esta realización, el sistema de captación de agua de tubo flexible (11) comprende un tubo flexible (19) curvado hecho de un material polimérico con un alma rígida, para obtener una resistencia y consistencia adecuadas, y permitir un radio de curvatura deseado. El tubo flexible (19) está acoplado por su boca de entrada de agua (19a) a un flotador (15) y por su salida de agua (19b) a una tolva de conexión (12) análoga a la tolva de conexión anteriormente descrita con referencia a la figura 1 en relación con el sistema de de captura de agua de tubo telescópico (10). El tubo flexible (11) también tiene un diámetro adecuado para garantizar un flujo de agua suficiente para alimentar las turbinas generadoras de electricidad de la central hidráulica (9). También en esta realización, para evitar la entrada de aire al tubo flexible (19) y, asimismo, permitir la entrada de agua superficial (5), la boca de entrada (19a) del tubo flexible (19) está acoplada al flotador (15) de tal forma que permanece debajo de la superficie del agua embalsada a la profundidad que se determine. Así mismo y como puede apreciarse con más detalle en las figuras 5 y 6, en el flotador (15) acoplado a la boca de entrada agua del tubo flexible (19) están montados una malla o reja (16) que evita la entrada de objetos no deseados al tubo telescópico (17), unas aspas giratorias (14) montados encima de la malla o reja (16), y un motor (13) que propulsa las aspas giratorias (14) y es alimentado por unas placas fotoeléctricas (no mostradas en las figuras). El motor (13) y las aspas (14) conforman un sistema de limpieza de la rejilla o malla (16).Figure 2 shows an embodiment of the system for collecting water from a flexible tube (11) applied to a dam conventional hydraulic (1) of the same type as shown in Figure 1. In this embodiment, the water collection system of flexible tube (11) comprises a curved flexible tube (19) made of a polymeric material with a rigid soul, to obtain a adequate strength and consistency, and allow a radius of desired curvature. The flexible tube (19) is coupled by its mouth of water inlet (19a) to a float (15) and by its water outlet (19b) to a connection hopper (12) analogous to the connection hopper described above with reference to figure 1 in relation to the telescopic tube water capture system (10). The tube flexible (11) also has a suitable diameter to ensure a sufficient water flow to feed the turbines generating electricity of the hydraulic power plant (9). Also in this embodiment, to prevent air from entering the flexible tube (19) and, also, allow the entry of surface water (5), the mouth of inlet (19a) of the flexible tube (19) is coupled to the float (15) such that it remains below the surface of the water embalmed to the depth determined. Likewise and how can can be seen in more detail in figures 5 and 6, in the float (15) coupled to the water inlet hose of the hose (19) are mounted a mesh or fence (16) that prevents the entry of objects not desired to the telescopic tube (17), rotating blades (14) mounted on the mesh or fence (16), and a motor (13) that propels the rotating blades (14) and is fed by plates Photoelectric (not shown in the figures). The engine (13) and the Blades (14) make up a grid or mesh cleaning system (16).

La flexibilidad y el radio de curvatura del tubo flexible (19) están diseñados de tal forma que, cuando sube o baja el nivel del agua embalsada y, por lo tanto, sube o baja el flotador (15), el tubo flexible (19) adapta su curvatura correspondientemente a fin de que, de esta manera, su boca de entrada (19a) pueda estar localizada en la zona del agua superficial (5) del agua embalsada en la zona aguas arriba (3) en función del nivel de agua en el que se encuentra flotando el flotador (15).Flexibility and radius of curvature of the tube flexible (19) are designed in such a way that, when it goes up or down the level of the dammed water and, therefore, the float rises or falls (15), the flexible tube (19) adapts its curvature accordingly so that, in this way, your inlet (19a) can be located in the area of surface water (5) of the reservoir water in the upstream zone (3) depending on the level of water in which Float floats (15).

Como muestran las figuras 2 y 7, el tubo flexible (19) está estabilizado mediante un sistema de posicionamiento que comprende sendas sirgas (20) unidas respectivamente cada una por uno de sus extremos al flotador (15) y, por el otro, a sendos contrapesos (22) laterales, pasando por respectivas poleas (21) ancladas distanciadas entre sí en el muro de de contención (2), Este sistema de anclaje minimiza el movimiento del sistema de captación de agua de tubo flexible, al mismo tiempo que, en caso de vaciado de la presa (1), puede servir para mantener en el aire dicho sistema (11).As figures 2 and 7 show, the tube flexible (19) is stabilized by a system of positioning that includes two (20) united paths respectively each one of its ends to the float (15) and, on the other, to two lateral counterweights (22), passing through respective pulleys (21) anchored apart from each other in the wall of of containment (2), This anchor system minimizes movement of the flexible tube water collection system at the same time which, in case of emptying of the dam (1), can be used to maintain in the air said system (11).

Claims

1. System to reduce the environmental impact downstream of waters extracted from a hydraulic dam comprising at least one upstream water conduit with a water inlet and a water outlet that can be connected to a dam of the retaining wall of a dam, characterized in that

it comprises a collection system (10, 11) of surface water (5) of the upstream reservoir water (3) with a floating structure (15) connected to the water inlet (17a, 19a) and designed to float on surface water (5) and a water outlet (17a, 17b) connectable to a power gate (7) located at an intermediate height of the retaining wall (2) of the dam (one);

the water inlet (17th, 19th) is located at surface water (5) to enable a water flow superficial (5) through the water conduit (17, 19);

the reservoir of embalmed water is at least one tube (17, 19) with a structure designed to accommodate various floating levels of the floating structure (15) without preventing surface water flow (5).

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2. System according to claim 1, characterized in that the collection system (10, 11) is a telescopic tube collection system (10) in which the tube is a telescopic tube (17) composed of a plurality of telescopic segments vertically movable with each other, with an upper telescopic segment in which the water inlet (17a) and connected to the floating structure is located, and a lower telescopic segment in which the water outlet (17b) is connected to the gate power (7).

3. System according to claim 2, characterized in that the telescopic tube (17) is attached to the retaining wall (2) by means of a plurality of anchors (18) that allow vertical movement of at least some of the telescopic segments.

System according to claim 1, characterized in that the collection system (10, 11) is a flexible tube collection system (11) in which the tube is a flexible tube (19) with a first end in which is the water inlet (19a) and that is connected to the floating structure (15) and with a second end where the water outlet (19b) is located and connectable to the feed gate (7).

5. System, according to claim 4, characterized in that the flexible tube (19) is designed to adopt a radius of curvature variable depending on the level of surface water (5) in which the floating structure (15) floats.

6. System according to claim 4 or 5, characterized in that the flexible tube (19) is made of a polymeric or plastic material.

7. System according to claim 6, characterized in that the flexible tube comprises a rigid core to have adequate strength and consistency and allow a predetermined radius of curvature.

8. System according to one of claims 4 to 7, characterized in that it comprises a positioning system (20, 21, 22) comprising at least two rods (20) with both first and second ends and passing through respective pulleys (21 ) anchored in horizontally spaced positions of the retaining wall (2), the first end of each cable (20) being connected to the floating structure (15) of a flexible tube (11) and the second end of each cable (20) being connected ) to a counterweight (22).

9. System according to one of claims 4 to 7, characterized in that it comprises a plurality of flexible tubes (11) connectable to a feed gate (7) by means of a connector element comprising an inlet for each flexible tube (11), being the flexible tubes (11) held together at a precise distance to work as a single tube.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the water outlet (17b, 19b) is connected to the feed gate by means of a connection structure (12).

System according to claim 10, characterized in that the connection structure (12) comprises a connection hopper (12) conical.

A system according to one of the preceding claims, characterized in that the floating structure (15) comprises an annular float (15) with a central opening in which a protective fence (16) is arranged to prevent the entry of foreign bodies into through the water inlet (17th, 19th).

13. System according to claim 12, characterized in that the floating structure (15) further comprises a cleaning system (13, 14) for cleaning the protection grid (16).

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14. System according to claim 13, characterized in that the cleaning system (13, 14) comprises at least one rotating cleaning blade (14) disposed above the grate (16) and an electric motor (13) propelling the blade cleaning (14).

15. System according to claim 14, characterized in that it further comprises a photovoltaic power supply mounted on the floating structure (15) and connected to the electric motor (13).

16. System according to one of the preceding claims, characterized in that the feed gate (7) is connected to a hydraulic power plant (9).

17. System according to one of claims 1 to 15, characterized in that the feed gate (7) is connected to a water evacuation system.

18. Method for reducing the environmental impact downstream of water extracted from a hydraulic dam, characterized in that it comprises extracting only surface water (5) and driving the surface water (5) to a feed gate (7) of the retaining wall (2) ) of the hydraulic dam (1) by the system defined in one of the preceding claims.