Estudi d'una turbina hidroelèctrica

Treball Final de Grau ESTUDI D’UNA TURBINA HIDROELÈCTRICA Grau en Enginyeria Electrònica Industrial i Automàtica Curs 23/24 Autor: Jordi Rabeya Rovira Director: Teresa Escobet Canal Data: 5 de juliol de 2024 Localitat: Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 2 AGRAÏMENTS Vull expressar el meu sincer agraïment a totes les persones que han ajudat al desenvolupament i finalització d’aquest treball de final de grau. Sense la seva ajuda, suport i orientació, aquest projecte no hauria estat possible. En primer lloc, vull agrair a la meva família, per donar-me suport incondicional i ajudar-me en tot moment. Agraïments especials als meus companys d’estudi, companys que vaig tenir al CFGS i amics que m’han ajudat amb els seus coneixements i consells quan ho he necessitat. Finalment, vull donar les gràcies a la Teresa Escobet Canal, tutora del projecte, m’ha guiat i ajudat durant el procés de realització del treball. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 3 RESUM DEL PROJECTE El projecte se centra en una turbina hidroelèctrica situada a La Rabeia, a Balsareny. Es presenta una proposta de millores per augmentar la seguretat i la producció d’aquesta turbina. El començament del treball tracta sobre la funció de les centrals hidroelèctriques i aprendre com funcionen. Aquestes centrals poden ser de diverses classes, és essencial aprendre les seves característiques. També hi ha una varietat de turbines, s’han descrit les més utilitzades i après quina és més eficaç en cada circumstància específica, ja que això influeix en el rendiment i la producció. Tot seguit es descriu com funciona la turbina estudiada, fent una descripció de la turbina i veient el sistema de captació, tot el procés des que l’aigua entra al canal fins que aquesta és retornada al riu després de passar per la turbina. També s’ha visualitzat la potència generada de la turbina en dues èpoques de l’any diferents, al gener i al juliol. S’ha comparat aquest valor amb el nivell del canal, veient com afecta. Es descriu la problemàtica actual que hi ha a la turbina, explicant els problemes principals de la regulació no automàtica, afectant la producció diària i a la seguretat de la infraestructura. Explicant un dels incidents més destacats que ha patit la turbina, on una fallada de la comporta de desguàs va produir un col·lapse d’aigua a l’interior de la infraestructura. Seguidament, es fa una proposta de millora a través de l’automatització de les comportes d’entrada, sortida i desguàs. Fent la selecció dels motors utilitzats, el subministrament elèctric, la selecció del PLC i la distribució dels quadres elèctrics. Es presenten els costos de la instal·lació elèctrica per millorar la producció i la seguretat i l’impacte ambiental que tindrà la instal·lació de tot l’equipament necessari per a augmentar la seguretat i la producció. Finalment, es descriu la conclusió del treball, la bibliografia i els esquemes elèctrics dels dos PLC utilitzats. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 4 ABSTRACT The project focuses on a hydroelectric turbine located in La Rabeia, Balsareny. A proposal for improvements is presented to enhance the safety and production of this turbine. The beginning of the work addresses the function of hydroelectric power plants and learning how they operate. These plants can be of various types, so it is essential to understand their characteristics. There is also a variety of turbines; the most commonly used ones have been described, and learning which is most effective in specific circumstances is crucial as it influences performance and production. Next, the operation of the studied turbine is described, including a description of the turbine itself and the intake system. The entire process is explored, from water entering to its return to the river after passing through the turbine. The generated power of the turbine has also been observed during two different times of the year, in January and July. This value has been compared with the water level to assess its impact. The current issues with the turbine are described, explaining the main problems caused by nonautomatic regulation, affecting daily production and infrastructure safety. One of the most significant incidents experienced by the turbine is also detailed, where a failure of the discharge gate led to a water collapse inside the infrastructure. Subsequently, an improvement proposal is made through the automation of the inlet, outlet, and discharge gates. This includes selecting the motors used, electrical supply considerations, choosing the PLC (Programmable Logic Controller), and arranging the electrical panels. The costs of the electrical installation to improve production and safety are presented, along with the environmental impact that installing all necessary equipment will have to increase safety and production. Finally, the conclusion of the work, bibliography, and electrical diagrams of the two PLCs used are described. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 5 ÍNDEX ÍNDEX DE IMATGES I TAULES ....................................................................................................... 7 LLISTAT DE IMATGES ................................................................................................................ 7 LLISTAT DE TAULES ................................................................................................................... 9 1. INTRODUCCIÓ I OBJECTIUS ................................................................................................ 10 1.1. INTRODUCCIÓ ............................................................................................................. 10 1.2. OBJECTIUS ................................................................................................................... 10 1.3. ESTRUCTURA DE LA MEMÒRIA .................................................................................. 11 2. ENERGIA HIDROELÈCTRICA ................................................................................................. 12 2.1. CENTRAL HIDROELÈCTRICA ........................................................................................ 13 2.2. CLASSIFICACIÓ DE LES CENTRALS HIDROELÈCTRIQUES ............................................. 14 2.3. TURBINES HIDROELÈCTRIQUES .................................................................................. 17 2.3.1. Turbina Pelton .................................................................................................... 18 2.3.2. Turbina Francis.................................................................................................... 22 2.3.3. Turbina Kaplan .................................................................................................... 25 3. DESCRIPCIÓ DEL CAS D’ESTUDI .......................................................................................... 28 3.1. HISTÒRIA DE LA TURBINA .......................................................................................... 28 3.2. DESCRIPCIÓ DE LA TURBINA I EL SISTEMA DE CAPTACIÓ ......................................... 29 3.3. PRODUCCIÓ ................................................................................................................. 37 3.3.1. Potència generada .............................................................................................. 37 3.3.2. Comparació del nivell del canal ......................................................................... 38 3.4. PROBLEMÀTICA ACTUAL ............................................................................................ 39 4. PROPOSTES DE MILLORA .................................................................................................... 43 4.1. DESCRIPCIÓ DE LA PROPOSTA .................................................................................... 43 4.2. INSTAL·LACIONS NOVES I EQUIPAMENT ................................................................... 45 4.3. SELECCIÓ DEL MOTOR ................................................................................................ 46 4.3.1. Càlcul de l’esforç ................................................................................................. 46 4.3.2. Resultats de les diferents comportes ................................................................. 47 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 6 4.3.3. Motors seleccionats ............................................................................................ 52 4.4. CONTROL AUTOMÀTIC (PLC) ...................................................................................... 54 4.4.1. Objectiu del sistema de control automàtic ....................................................... 54 4.4.2. Descripció de cada PLC ....................................................................................... 54 4.4.3. Arquitectura del sistema de control .................................................................. 56 4.4.4. Col·locació dels sensors ...................................................................................... 57 4.4.5. Elecció dels sensors ............................................................................................ 60 4.5. SUBMINISTRAMENT ELÈCTRIC ................................................................................... 62 4.5.1. Objectiu del subministrament elèctric............................................................... 63 4.5.2. Context ................................................................................................................ 63 4.5.3. Càlcul del cable necessari ................................................................................... 63 4.6. DISTRIBUCIÓ DELS QUADRES DE CONTROL ............................................................... 66 4.6.1. PLC 1 .................................................................................................................... 66 4.6.2. PLC 2 .................................................................................................................... 70 5. COST DE LA INSTAL·LACIÓ .................................................................................................. 73 5.1. COST GENERAL ............................................................................................................ 73 5.2. COST MATERIAL .......................................................................................................... 74 6. IMPLICACIONS AMBIENTALS .............................................................................................. 82 6.1. AFECTACIÓ MEDIAMBIENTAL .................................................................................... 82 6.2. CICLE DE L’AIGUA ........................................................................................................ 82 6.3. REUTILITZACIÓ ............................................................................................................ 82 7. CONCLUSIONS ..................................................................................................................... 83 8. BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................... 84 9. ANNEXES ............................................................................................................................. 86 9.1. ANNEX 1: ESQUEMA ELÈCTRIC PLC 1 ......................................................................... 86 9.2. ANNEX 2: ESQUEMA ELÈCTRIC PLC 2 ....................................................................... 100 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 7 ÍNDEX DE IMATGES I TAULES LLISTAT DE IMATGES Imatge 1. Producció bruta d’energia elèctrica per formes d’energia a Catalunya (any 2022). .. 12 Imatge 2. Turbina d’acció amb les seves parts. .......................................................................... 15 Imatge 3. Turbina de reacció amb el sentit de l’aigua. ............................................................... 15 Imatge 4. Rang de funcionament de salt-cabal segons el tipus de turbina. ............................... 17 Imatge 5. Funcionament rodet d’una turbina Pelton. ................................................................ 18 Imatge 6. Rodet juntament amb la roda i els àleps. ................................................................... 18 Imatge 7. Turbina Pelton completa amb les respectives parts. .................................................. 19 Imatge 8. Pelton d’un injector. .................................................................................................... 20 Imatge 9. Pelton de quatre injectors. ......................................................................................... 20 Imatge 10. Pelton de cinc injectors. ............................................................................................ 21 Imatge 11. Pelton de sis injectors. .............................................................................................. 21 Imatge 12. Rodet Francis. ............................................................................................................ 22 Imatge 13. Turbina Francis amb les seves parts. ........................................................................ 23 Imatge 14. Càmera espiral d’una turbina Francis. ...................................................................... 23 Imatge 15. Distribuïdor d’una turbina Francis. ........................................................................... 24 Imatge 16. Turbina Kaplan. ......................................................................................................... 25 Imatge 17. Rodet, hèlix d’eix vertical d’una turbina Kaplan. ...................................................... 26 Imatge 18. Secció d’una turbina Kaplan i els seus components principals. ................................ 26 Imatge 19. Turbina Kaplan d’una altura de 3,8 m. ...................................................................... 27 Imatge 20. Esquema Semi-Kaplan. .............................................................................................. 29 Imatge 21. Reixes i neteja reixes. ................................................................................................ 30 Imatge 22. Conducció d’entrada. ................................................................................................ 31 Imatge 23. Multiplicador. ............................................................................................................ 31 Imatge 24. Generador. ................................................................................................................ 32 Imatge 25. Multiplicador i generador. ........................................................................................ 32 Imatge 26. Sortida al canal. ......................................................................................................... 33 Imatge 27. Bagà de cabal ecològic. ............................................................................................. 34 Imatge 28. Bagans d’accés al canal. ............................................................................................ 34 Imatge 29. Bagà de sortida.......................................................................................................... 35 Imatge 30. Bagà de desviació. ..................................................................................................... 36 Imatge 31. Comporta de seguretat de la turbina. ....................................................................... 36 Imatge 32. kW produïts en un dia amb intervals de 1 hora. ....................................................... 37 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 8 Imatge 33. Potència generada el 26 de juliol de 2022.. .............................................................. 38 Imatge 34. Comparació del nivell del canal entre el juliol de 2022 i el gener de 2023 .............. 38 Imatge 35. Sala de la turbina després d’inundar-se d’aigua. ...................................................... 41 Imatge 36. Paret de substitució metàl•lica. ................................................................................ 42 Imatge 37. Edificació comportes d’accés al canal. ...................................................................... 44 Imatge 38. Diagrama d’entrades i sortides del PLC 1. ................................................................ 56 Imatge 39. Diagrama d’entrades i sortides del PLC 2. ................................................................ 56 Imatge 40. Ubicació sensor de nivell de l’aigua a l’entrada del canal. ....................................... 57 Imatge 41. Ubicació sensor de nivell de l’aigua al final del canal. .............................................. 58 Imatge 42. Ubicació final de carrera a la comporta de seguretat. .............................................. 59 Imatge 43. Sensor ultrasònic Banner Engineering T30UX. .......................................................... 60 Imatge 44. Final de carrera inductiu Pepperl+Fuchs NBB10-30GM50-E2 .................................. 61 Imatge 45. Trajecte del cable des de la central fins a l’entrada del canal .................................. 63 Imatge 46. Esquemes resum de les caigudes de tensió màximes admissibles. .......................... 65 Imatge 47. Siemens S7-1200 CPU 1214C. ................................................................................... 68 Imatge 48. Entrades i sortides CPU 1214C. ................................................................................. 71 Imatge 49. Schneider GV2ME04 ................................................................................................. 74 Imatge 50. MEAN WELL HDR-100-24 .......................................................................................... 75 Imatge 51. Acti9 iC60N 3P ........................................................................................................... 75 Imatge 52. Motor trifàsic 75kW. ................................................................................................. 76 Imatge 53. Motor trifàsic 35 kW. ................................................................................................ 76 Imatge 54. Relé de seguretat. ..................................................................................................... 77 Imatge 55. Eaton 038873. ........................................................................................................... 77 Imatge 56. RMQ Titan M22. ........................................................................................................ 78 Imatge 57. Final de carrera Serie OsiSense XC ............................................................................ 78 Imatge 58. Relé 24 V. .................................................................................................................. 79 Imatge 59. Contactor. ................................................................................................................. 79 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 9 LLISTAT DE TAULES Taula 1. Classificació, tipus, característiques i exemples de turbines. P=Potència ..................... 16 Taula 2. Intensitats admissibles per cables amb conductors de coure, no enterrats. ................ 64 Taula 3. Entrades PLC 1. .............................................................................................................. 68 Taula 4. Sortides PLC 1. ............................................................................................................... 69 Taula 5. Entrades analògiques PLC 1. .......................................................................................... 69 Taula 6. Entrades PLC 2. .............................................................................................................. 71 Taula 7. Sortides PLC 2. ............................................................................................................... 72 Taula 8. Entrades analògiques PLC 2. .......................................................................................... 72 Taula 9. Cost del material utilitzat. ............................................................................................. 73 Taula 10. Guany generat en 1 any. .............................................................................................. 81 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 16 Hi ha altres formes de classificar les turbines hidroelèctriques, com pot ser segons la potència, segons la pressió o alçada del salt i també segons el discorre de l’aigua. La taula 1 explica la classificació d’aquestes juntament amb les característiques i amb el tipus de turbina que s’hi utilitza. Taula 1. Classificació, tipus, característiques i exemples de turbines. P=Potència Classificació Tipus Característiques Exemples de turbines Segons la potència Microcentrals P < 100 kW - Minicentrals 100 <= P <= 1000 kW - Mitjana potència 1 <= P <= 10 MW - Gran potència P > 10 MW - Segons la pressió o alçada del salt Alta pressió Salt > 200 m, cabal petit (~20 m³/s), zones d'alta muntanya Pelton, Francis Mitja pressió Salt entre 20-200 m, cabal mitjà (~200 m³/s), grans embassaments Francis Baixa pressió Salt < 20 m, cabal gran (> 300 m³/s), valls amples de baixa muntanya Francis, Kaplan Segons el discorre de l'aigua Aigua fluent Sense reserva o petita presa, gran cabal i petita alçada, potència màxima en temporada de pluges - Aigua embassada o de regulació Presa amb acumulació d'aigua, gran alçada i petit cabal, producció variable segons demanda - Segons la forma d'actuar Turbines d'acció Aprofiten la velocitat del flux d’aigua, la pressió no varia en els àleps, el rodet no està inundat Pelton, Turgo i Ossberger Turbines de reacció Combinació de velocitat i pressió, més pressió d'aigua a l'entrada que a la sortida, el rodet està inundat Francis, Kaplan i hèlix Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 17 2.3. TURBINES HIDROELÈCTRIQUES Hi ha diversos tipus de turbines hidroelèctriques per adaptar-se a diferents condicions de flux d’aigua i alçades de capçal. Les més comunes i els principals tipus són la Pelton, la Francis i la Kaplan. La Imatge 4 mostra les turbines més utilitzades amb el respectiu rang de funcionament de saltcabal segons el tipus de turbina. Imatge 3. Rang de funcionament de salt-cabal segons el tipus de turbina. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 18 2.3.1. Turbina Pelton És la turbina més utilitzada de les d’acció, s’utilitza preferentment en salts elevats, de 50 a 400 metres i cabals petits (5). En una turbina Pelton l’aigua es recull en un conducte forçat i s’accelera fins a una alta velocitat a través de la tovera, que surt d’aquesta, amb l’alta velocitat que porta, impacte sobre les pales del rotor, aquest impacte transmet una força a l’eix del rotor provocant que aquest giri. El que aconseguim és convertir l’energia cinètica de l’aigua amb energia mecànica rotativa del rotor. L’eix del rotor està connectat a un generador elèctric que aquest converteix l’energia mecànica amb energia elèctrica. A la Imatge 5 es pot veure amb un dibuix com funciona la turbina Pelton. Imatge 4. Funcionament rodet d’una turbina Pelton. A la Imatge 6 es pot veure el rodet, on hi ha tant la roda com els àleps. Imatge 5. Rodet juntament amb la roda i els àleps. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 19 A la Imatge 7 mostra el procés des que l’aigua entra a la turbina Pelton fins que surt. L’injector dirigeix l’aigua a pressió contra les paletes que tenen forma de cullera muntades al voltant del rodet. Les paletes es munten per parells per així mantenir equilibrades les forces al rodet. Una vegada l’aigua surt del rodet, marxa cap a la cambra de descàrrega. Imatge 6. Turbina Pelton completa amb les respectives parts. La potència es regula a través dels injectors, que augmenten o disminueixen el cabal de l’aigua. Per a caudals majors, hi haurà més nombre d’injectors en diverses posicions del rodet, en el cas de la Imatge 7, només hi ha dos injectors, per tant, podem saber que es tracta d’una turbina on no hi ha un caudal gaire gran. A continuació, veurem turbines Pelton amb diferents nombres d’injectors. La turbina Pelton d’un injector s’utilitza amb caudals baixos, en canvi, la turbina Pelton de 6 injectors s’utilitza en caudals majors. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 20 Les Imatges 8, 9, 10 i 11 mostren un grup de turbines Pelton amb diferents injectors. a) Pelton d’un injector: Imatge 7. Pelton d’un injector. b) Pelton de 4 injectors: Imatge 8. Pelton de quatre injectors. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 21 c) Pelton de 5 injectors: Imatge 9. Pelton de cinc injectors. d) Pelton de 6 injectors: Imatge 10. Pelton de sis injectors. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 22 2.3.2. Turbina Francis És una de les turbines hidràuliques més comunes. Converteix l’energia hidroelèctrica en energia mecànica, que després es converteix en electricitat mitjançant un generador (6). És àmpliament utilitzada en centrals hidroelèctriques de mitjana i gran escala. a) Components de la Turbina Francis: Voluta: És la part externa de la turbina que conté les paletes i canalitza l’aigua cap a les paletes de la turbina. Rodet: Conegut també com a rotor. Està compost per paletes, un eix i una corona d’àncora. Les paletes és l’element que converteix l’energia hidràulica en energia mecànica. L’aigua passa a través de les paletes, creant un moviment de rotació del rodet. La Imatge 12 mostra un rodet d’aquesta turbina. Imatge 11. Rodet Francis. Carcassa: És la part que envolta el rodet i la voluta i manté l’aigua dins de la turbina i crea una sortida per a l’aigua després de passar pel rodet. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 23 Comporta d’entrada: Controla la quantitat d’aigua que entra a la turbina i permet ajustar la quantitat d’aigua que passa a través de la turbina, regulant així la producció d’electricitat. Eix: Connecta el rodet amb el generador i transmet el moviment de rotació del rodet al generador per produir electricitat. Generador: És la part de la planta que genera l’electricitat que es distribueix a la xarxa elèctrica. Totes les parts de la turbina Francis es mostren amb format esquema a la Imatge 13. Imatge 12. Turbina Francis amb les seves parts. a) Parts principals de la turbina Francis La càmera espiral (visualitzada a la Imatge 14) s’encarrega del repartiment uniforme per tota la perifèria del distribuïdor. Imatge 13. Càmera espiral d’una turbina Francis. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 24 El distribuïdor (Imatge 15) s’encarrega de regular el cabal que passa per la turbina. Són les pales de color groc, com es pot veure a la següent imatge, està pràcticament tancat. Imatge 14. Distribuïdor d’una turbina Francis. b) Funcionament de la turbina francis Primer de tot hi ha l’aigua que arriba a la turbina a través del riu, embassament o un altre tipus de reserva d’aigua. La quantitat d’aigua que flueix cap a la turbina es controla mitjançant una comporta d’entrada, ajustant aquesta comporta, es pot regular el flux d’aigua per adaptar-se a la demanda energètica. A partir d’aquí l’aigua que entra a la turbina passa a través del rodet, que es troba a la part central. El rodet està format per un conjunt de paletes que són dissenyades de manera específica per dirigir l’aigua i aprofitar al màxim la seva energia. Aquí, l’aigua exerceix una pressió sobre les paletes del rodet, provant que girin juntament amb l’eix que està connectat al generador elèctric. L’energia mecànica generada pel gir de l’eix és convertida en energia elèctrica pel generador. Una vegada l’aigua ha passat pel rodet, surt de la turbina i és retornada al medi ambient a través del canal d’escapament. Aquest canal redueix la velocitat de l’aigua abans de reintroduir-la al riu o embassament, minimitzant així l’impacte ambiental. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 25 2.3.3. Turbina Kaplan Utilitzada per a grans cabals i petits desnivells, de menys de 20 metres (7). a) Components d’una turbina Kaplan: Imatge 15. Turbina Kaplan. Cambra espiral: És on l’aigua entra a la turbina. La cambra espiral està dissenyada per guiar l’aigua cap a les pales de la turbina amb una pressió uniforme i mínima pèrdua d’energia. Pales de la turbina: Les pales de la turbina són l’element clau que converteix l’energia hidràulica de l’aigua en energia mecànica rotacional. A les turbines Kaplan, les pales són normalment ajustables per adaptar-se a diferents condicions de flux d’aigua i garantir un rendiment òptim. Tenen llibertat de moviment (poden girar sobre els seus seients situats al nucli del rodet). A major salt més nombre de pales. Tub d’aspiració: Enllaç entre la turbina i el desguàs. La seva secció variable permet la màxima recuperació de l’energia cinètica de l’aigua. Rodet: Hèlix d’eix vertical amb pocs àleps i gran secció de pas entre ells. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 32 que l’eix del generador gira, els camps magnètics a l’interior del generador indueixen un corrent elèctric als seus bobinats. A la Imatge 24 es pot veure el generador. L’eix del generador està connectat al Multiplicador. Imatge 23. Generador. A la Imatge 25 es pot veure el multiplicador i el generador conjuntament. Imatge 24. Multiplicador i generador. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 33 Després de passar pel rodet, l’aigua surt a través del tub d’aspiració, que ajuda a recuperar part de l’energia residual i redueix la pèrdua de càrrega, i és retornada al riu. En el cas d’aquesta turbina és retornada al canal que posteriorment desembocarà al riu. Es pot veure el retorn de l’aigua al canal a la Imatge 26. Imatge 25. Sortida al canal. Una vegada l’aigua és retornada al canal, aquesta seguirà el curs del canal per posteriorment desembocar al riu. És necessari regular el flux d’aigua, per això s’utilitzen els bagans 1 , són comportes que en funció de la posició del bagà es deixa passar més o menys aigua. Aquests estan distribuïts des de l’inici del canal, a uns 300 metres de la turbina, fins al punt on es troba la turbina. Hi ha diversos tipus de bagans, el primer bagà que es troba l’aigua és el del cabal ecològic. Aquest serveix per garantir que un cert volum mínim d’aigua flueixi a través del riu. És fonamental per a la preservació dels ecosistemes aquàtics i per mantenir la qualitat de l’aigua i la biodiversitat. El cabal ecològic no és constant durant tot l’any, aquesta quantitat pot variar segons les 1 També coneguts com a comportes, permeten controlar el nivel i el cabal de l’aigua. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 34 necessitats ecològiques de cada mes, depenent dels cicles naturals i les condicions ambientals. Es pot veure el bagà de cabal ecològic a la Imatge 27. Imatge 26. Bagà de cabal ecològic. També hi ha els bagans d’accés al canal, es poden veure a la Imatge 28. Aquests bagans tenen diverses funcions importants, són els que controlen el cabal d’aigua que entra al canal, ajuden a mantenir els nivells d’aigua dins del canal en un rang òptim, la prevenció d’inundacions, serveixen per a manteniment i neteja del canal i per la protecció de la qualitat de l’aigua. Imatge 27. Bagans d’accés al canal. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 35 La Imatge 29 és el primer bagà que hi ha al canal, és una comporta de sortida d’aigua. Serveix per regular el cabal que circula pel canal. També serveix per buidar el canal, en casos on s’hagi de fer manteniment o neteja. Imatge 28. Bagà de sortida. La Imatge 30 es pot veure el bagà de desviació situat just abans de l’entrada a la turbina. Quan la comporta d’entrada a la turbina es tanca, és necessari obrir una altra comporta per redirigir l’excés d’aigua cap al riu. És necessari redirigir l’aigua per evitar l’acumulació d’aigua i per la protecció de la infraestructura. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 36 Imatge 29. Bagà de desviació. La Imatge 31 es veu la comporta de seguretat, està situada a l’entrada de la turbina i és el que controla el flux d’entrada dins la turbina. Aquesta comporta bloqueja l’entrada d’aigua a la turbina. Està dissenyat per protegir la turbina de fluxos d’aigua perillosos. Imatge 30. Comporta de seguretat de la turbina. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 37 3.3. PRODUCCIÓ 3.3.1. Potència generada Gràcies als sistemes instal·lats a la turbina per a la presa de dades, es poden obtenir les dades de producció en kW i el nivell del canal en metres de cada moment del dia en intervals de 15 minuts. La imatge 29 mostra una gràfica amb la potència generada al llarg d’un dia, en intervals de 1 hora, ja que així es poden visualitzar millor les dades. Aquest s’ha escollit de forma aleatòria, en aquest cas el 01/01/2023. Imatge 31. kW produïts en un dia amb intervals de 1 hora. Com es pot veure a la Imatge 32, la producció no és constant, i hi ha alts i baixos. La potència mínima que s’ha generat aquest dia és de 14 kW i la màxima és de 45,7 kW. També s’han agafat les dades d’una altre època de l’any, el juliol, més concretament el 26 de juliol de 2022. També s’han agafat les dades en intervals de 1 hora. Té un valor mínim de 142 kWh i un màxim de 159.7 kWh. Al juliol, els valors varien en un interval de 17.7 kWh, mentre que al gener, l’interval és de 31.7 kWh. A la Imatge 33 es pot veure la gràfica de la potència generada el 26 de juliol de 2022. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 Potència (Kwh) Hora Potència gener 2023 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 38 Imatge 32. Potència generada el 26 de juliol de 2022.. 3.3.2. Comparació del nivell del canal S’ha realitzat una altre gràfica on es comparen els nivells del canal en els mesos de juliol i gener, es pot veure a la Imatge 34. Ens permet observar les diferències del nivell del canal. Imatge 33. Comparació del nivell del canal entre el juliol de 2022 i el gener de 2023 Al gener, el nivell del canal mostra variacions, mentre que al juliol el canal és constant i estable. Les variacions del gener poden ser degudes a condicions metereològiques, demanda d’aigua, 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 Potència (kWh) Hora Potència juliol 2022 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 Nivell del canal (m) Hora Nivell del canal juliol gener Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 39 etc. En canvi l’estabilitat és resultat d’un clima previsible, menys precipitacions i menys demanda d’aigua. En la producció del gener i el juliol, es pot veure que el canvi de nivell de l’aigua del canal afecta la capacitat de la turbina per generar energia de manera eficient. Quan el nivell del canal és constant, la producció de potència és més estable i alta. La constància del nivell de l’aigua permet que la turbina funcioni de manera òptima generant més energia. Com es pot veure, hi ha bastanta diferència de potència generada entre el gener de 2023 i el juliol de 2022. A part d’això, la potència generada és més constant al juliol de 2022 que al gener de 2023. 3.4. PROBLEMÀTICA ACTUAL Les centrals hidroelèctriques depenen de la gestió efectiva de les comportes d’entrada i sortida d’aigua per garantir el funcionament òptim de les turbines. Aquestes tenen un impacte directe en l’eficiència i el rendiment de la central. En el nostre cas, aquestes comportes no estan automatitzades, hi ha diverses problemàtiques que poden sorgir afectant la productivitat i la seguretat de la central. Problemes principals de la regulació no automàtica - Ineficàcia operacional. Tenir els bagans operats manualment, pot comportar retards significatius en la resposta als canvis en el cabal d’aigua. Això és especialment crític després de fortes pluges o durant períodes de sequera. - Desgast als components mecànics. Aquests poden derivar a avaries freqüents. A més, la necessitat de manteniment regular augmenta, ja que s’han de revisar i ajustar manualment els bagans i assegurar que funcionin correctament. També aquestes fallades i les interrupcions de manteniment fan disminuir la disponibilitat de la central hidroelèctrica per a la generació d’energia, reduint així el rendiment. A més a més, poden comportar riscos de seguretat en situacions d’emergència, com per exemple inundacions o avaries tècniques. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 40 - Fluctuacions en el cabal d’aigua. El rendiment de les turbines hidroelèctriques depèn en gran manera del flux constant i controlat d’aigua. Les comportes no automatitzades poden provocar fluctuacions en el cabal d’aigua, cosa que afecta directament la pressió i la velocitat a la qual l’aigua entra a les turbines. Aquestes variacions poden causar un rendiment inconsistent de les turbines, reduint l’eficiència energètica. - Troncs i objectes flotants. Quan el nivell del riu augmenta, també augmenta la pressió de l’aigua i el cabal que flueix a través de les comportes cap al canal augmenta. En el moment en què això succeeix, aquesta aigua sol portar troncs i objectes flotants que queden atrapats a les reixes de filtratge. Això impedeix que l’aigua flueixi normalment cap a la turbina. Sovint, la turbina s’ha d’aturar perquè aquests objectes, com ara fulles i altres residus, bloquegen el flux d’aigua a les reixes de filtratge, impedint que entri l’aigua necessària a la turbina. En el cas que aquests troncs siguin grans, el neteja reixes no pot emportar-s’ho i es queda al canal fins que es treu, afectant el funcionament normal les neteja reixes. En aquests casos, s’ha de treure, això implica que hi hagi necessitats de manteniment, moltes vegades aquests troncs s’han de tallar per poder-se treure, ja que solen ser grans i amb un gran pes, això implica un cert nombre d’hores per poder deixar el canal net. Tal com s’ha explicat anteriorment, hi ha comportes d’entrada i sortida, la gestió efectiva d’aquests és molt important per a la protecció de la infraestructura i és necessari que tots dos funcionin de manera correcta. Fa uns anys, més en concret l’agost del 2020, es va produir una situació crítica d’acumulació d’aigua a causa d’una fallada en el sistema de gestió de comportes. Tot va començar, ja que hi va haver una riuada molt forta i tant els bagans d’entrada com dels de sortida van fallar. Els bagans d’entrada no es van ajustar quan el nivell del riu va pujar, això va fer que amb tota la pressió que hi havia al riu, molta més aigua entrés dins del canal. Baixava una quantitat molt gran d’aigua, i anava acompanyada de troncs i altres objectes flotants, com herbes, fulles, troncs més petits, etc. Tots aquests objectes flotants es van quedar encallats a la neteja reixes, impedint que entrés l’aigua necessària a la turbina. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 41 La turbina es va aturar automàticament com a mesura de protecció per evitar danys a causa de condicions operatives adverses, el bagà de protecció de la turbina va activar el tancament de la comporta, bloquejant l’entrada d’aigua a la turbina. En aquell moment, el bagà de desviació, que hauria d’haver-se obert per permetre que l’excés d’aigua fos redirigit cap al riu, no va funcionar correctament i això va provocar una acumulació d’aigua. A mesura que l’aigua continuava acumulant-se, va començar a pujar el nivell fins que va començar a entrar a la sala on es troba tota la instal·lació de la turbina. Quan l’aigua va estar a punt d’arribar al transformador, la pressió exercida per l’acumulació d’aigua va ser tan intensa que la paret de contenció no va poder suportar-la i es va ensorrar, alliberant l’aigua acumulada. A la Imatge 35 es pot veure com va quedar la sala de la turbina després de l’incident. Afortunadament, la paret es va ensorrar abans que l’aigua arribés al transformador, evitant danys majors a la instal·lació i l’aigua va seguir el seu curs natural cap al canal que la retornava al riu. Imatge 34. Sala de la turbina després d’inundar-se d’aigua. La zona que va patir l’incident se li va col·locar una paret metàl·lica per substituir-la, es pot veure a la Imatge 36. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 48 𝑖 = 𝑟𝐵 𝑟𝐴 On: - 𝑟𝐴 és el radi de l’engranatge A - 𝑟𝐵 és el radi de l’engranatge B En el nostre cas: - 𝑟𝐴= 9 𝑐𝑚 - 𝑟𝐵=40 𝑐𝑚 𝑖 = 𝑟𝐵 𝑟𝐴 = 40 9= 4.44 Aquesta relació significa que l’engranatge B (més gran) girarà 1 volta per cada 4.44 voltes de l’engranatge A (més petit). Comporta de la dreta:  Pes de la comporta 𝑷𝑪𝑫 : Les dimensions de la comporta són: 𝒉𝒅 = 1.85 m, 𝒘𝒅 =2.6 m i 𝒆𝒅= 1 cm. Aplicant les equacions 1, 2 i 3, s’obté: 𝑽𝑫= 0.048 𝑚3 𝑴𝑫=378,74 𝑘𝑔 𝑷𝑪𝑫 =3715,43 N  Fricció de la comporta 𝑭𝑪𝑫: Considerant que el coeficient de fricció és de 0.1. Aplicant l’equació 4, s’obté la força de fricció de la comporta: 𝑭𝑪𝑫 =371,54 𝑁 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 49  Resistència de l’aigua de la comporta 𝑹𝑪𝑫: Considerant que la velocitat de l’aigua és de 0.26 metres/segon, l’àrea és de la superfície de la comporta és de 4.81 𝑚2 i Cd= 1.1. Aplicant l’equació 5, sóbté la resistència de l’aigua de la comporta: 𝑹𝑪𝑫 =178.84 𝑁 Fent la suma de la força del pes de la comporta, de la força de fricció de la comporta i de la resistència de l’aigua de la comporta, s’obté la força total: 𝑭𝑻𝑫 = 𝑷𝑪𝑫 + 𝑭𝑪 + 𝑹𝑪𝑫 = 3715.43 + 371.54 + 178.84 = 4265,81 N La força total de la comporta de la dreta és de 4265.81 N. Aplicant la relació de transmissió a partir de la següent fórmula, trobem la força mínima necessària per moure l’engranatge A. Considerant que 𝐹𝑇𝐷 =4265.81 N i 𝑖 = 4.44. 𝐹 𝐴=𝐹𝑇𝐷 𝑖=4265.81 4.44 =960.77 𝑁 Comporta del mig:  Pes de la comporta 𝑷𝑪𝑴 : Les dimensions de la comporta són: 𝒉𝒎 = 1.85 m, 𝒘𝒎 =2.6 m i 𝒆𝒎= 1 cm. Aplicant les equacions 1, 2 i 3, s’obté: 𝑽𝑪= 0.048 𝑚3 𝑴𝑪=378,74 𝑘𝑔 𝑷𝑪𝑴 =3715,43 N  Fricció de la comporta 𝑭𝑪𝑴: Considerant que el coeficient de fricció és de 0.1. Aplicant l’equació 4, s’obté la força de fricció de la comporta: 𝑭𝑪𝑴 =371,54 𝑁 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 50  Resistència de l’aigua de la comporta 𝑹𝑪𝑴: Considerant que la velocitat de l’aigua és de 0.26 metres/segon, l’àrea és de la superfície de la comporta és de 4.81 𝑚2 i Cd= 1.1. Aplicant l’equació 5, sóbté la resistència de l’aigua de la comporta: 𝑹𝑪𝑴 =178.84 𝑁 Fent la suma de la força del pes de la comporta, de la força de fricció de la comporta i de la resistència de l’aigua de la comporta, s’obté la força total: 𝑭𝑻𝑴 = 𝑷𝑪𝑴 + 𝑭𝑪𝑴 + 𝑹𝑪𝑴= 3715.43 + 371.54 + 178.84 = 4265,81 N La força total de la comporta del mig és de 4265.81 N. Aplicant la relació de transmissió a partir de la següent fórmula, trobem la força mínima necessària per moure l’engranatge A. Considerant que 𝐹𝑇𝑀 =4265.81 N i 𝑖 = 4.44. 𝐹 𝐴=𝐹𝑇𝑀 𝑖=4265.81 4.44 =960.77 𝑁 Comporta de l’esquerra  Pes de la comporta 𝑷𝑪𝑬 : Les dimensions de la comporta són: 𝒉𝒆 = 1.85 m, 𝒘𝒆=1.20 m i 𝒆𝒆= 1 cm. Aplicant les equacions 1, 2 i 3, s’obté: 𝑽𝑪= 0,0222 𝑚3 𝑴𝑪=174,80 𝑘𝑔 𝑷𝑪𝑬 =1714,80 N  Fricció de la comporta 𝑭𝑪𝑬: Considerant que el coeficient de fricció és de 0.1. Aplicant l’equació 4, s’obté la força de fricció de la comporta: 𝑭𝑪𝑬 =171,48 𝑁 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 51  Resistència de l’aigua de la comporta 𝑹𝑪𝑬: Considerant que la velocitat de l’aigua és de 0.26 metres/segon, l’àrea és de la superfície de la comporta és de 2.22 𝑚2 i Cd= 1.1. Aplicant l’equació 5, s’obté la resistència de l’aigua de la comporta: 𝑹𝑪𝑬 =82.54 𝑁 Fent la suma de la força del pes de la comporta, de la força de fricció de la comporta i de la resistència de l’aigua de la comporta, s’obté la força total: 𝑭𝑻𝑬 = 𝑷𝑪𝑬 + 𝑭𝑪𝑬 + 𝑹𝑪𝑬 = 1714.80 + 171.48 + 82.54 = 1968.82 N La força total de la comporta esquerra és de 1968.82 N. Aplicant la relació de transmissió a partir de la següent fórmula, trobem la força mínima necessària per moure l’engranatge A. Considerant que 𝐹𝑇𝐸 =1968.82 N i 𝑖 = 4.44. 𝐹 𝐴=𝐹𝑇𝐸 𝑖=1968.82 4.44 =443.43 𝑁  Comportes de sortida Les dues comportes de sortida tenen la mateixa dimensió, els càlculs de les dues seran els mateixos.  Pes de la comporta 𝑷𝑪𝑺 : Les dimensions de la comporta són: 𝒉𝑺 = 2.00 m, 𝒘𝑺 =1.12 m i 𝒆𝑺= 1 cm. Aplicant les equacions 1, 2 i 3, s’obté: 𝑽𝑺= 0.0224 𝑚3 𝑴𝑺=176.37 𝑘𝑔 𝑷𝑪𝑺 =1730.19 N  Fricció de la comporta 𝑭𝑪𝑺 : Considerant que el coeficient de fricció és de 0.1. Obtenim la següent fórmula: 𝑭𝑪𝑺 =173.02 𝑁 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 52  Resistència de l’aigua de la comporta 𝑹𝑪𝑫 : Considerant que la velocitat de l’aigua és de 0.26 metres/segon, l’àrea és de la superfície de la comporta és de 2.24 𝑚2 i Cd= 1.1. 𝑹𝑪𝑫 =83.28 𝑁 Fent la suma de la força del pes de la comporta, de la força de fricció de la comporta i de la resistència de l’aigua de la comporta, s’obté la força total: 𝑭𝑻𝑬 = 𝑷𝑪𝑬 + 𝑭𝑪𝑬 + 𝑹𝑪𝑬 = 1730.19 + 173.02 + 83.28 = 1986.49 N La força total és de 1986.49 N. Aplicant la relació de transmissió a partir de la següent fórmula, trobem la força mínima necessària per moure l’engranatge A. Considerant que 𝐹𝑇𝐸 =1986.49 N i 𝑖 = 4.44. 𝐹 𝐴=𝐹𝑇𝐸 𝑖=1986.49 4.44 =447.40 𝑁 4.3.3. Motors seleccionats Per a la selecció dels motors, s’ha de saber la potència que tindrà cada un. S’han triat motors de 4 pols, ja que té una velocitat intermèdia i té un bon equilibri entre velocitat i parell. Una característica que tenen els motors seleccionats és que són amb protecció IP55, està protegit contra la pols i contra els raigs d’aigua. També amb marcatge CE. El càlcul de la velocitat per a un motor de 4 pols a una freqüència de 50 Hz és el de l’equació 6. 𝑽𝒓𝒑𝒎 =𝟏𝟐𝟎 · 𝒇 𝑵𝒑 =120 ·60 4=1500 𝑟𝑝𝑚 (𝒆𝒒.𝟔) sent 𝑽𝒓𝒑𝒎 la velocitat en revolucions per minut, 𝒇 la freqüència i 𝑵𝒑 el nombre de pols El següent pas és calcular el par motor en Newton-metres (Nm). 𝑻𝑪= 𝑭𝑪· 𝒓 (𝒆𝒒.𝟕) sent 𝑻𝑪 el par motor en Newton-metres (Nm), 𝑭𝑪 la força en Newtons (N) i 𝒓 el radi en metres (m). El radi és el mateix en totes les comportes, és de 0.4 metres. Finalment, ja per saber la potència del motor: 𝑷𝑪= 𝑻𝑪· 𝒘 =𝑻𝑪·𝟏𝟓𝟕. 𝟎𝟖 (𝒆𝒒.𝟖) Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 53 Sent 𝑷𝑪 la potència,𝑻𝑪 el par motor calculat a l’equació 7 i 𝒘 la velocitat angular en radiants per segon (rad/𝑠). És necessari fer la conversió de revolucions per minut (rpm) a radiants per segon (rad/𝑠). On 1500 rpm és igual a 157.08 rad/𝑠. Els motors seleccionats són els següents: - Comporta de la dreta Sabent que 𝐹 𝐴𝐷 =960.77 𝑁 i 𝒓 = 0.4 metres. Utilitzant l’equació 7, trobem el par motor: 𝑻𝑪𝑫 =384.308 𝑁𝑚 Utilitzant l’equació 8, trobem la potència: 𝑷𝑪𝑫 =60.37 kW El motor seleccionat és un motor de 75kW, amb la següent referència: SSY-280S-4 B3 4/6. - Comporta del mig Sabent que 𝐹 𝐴𝑀 =960.77 𝑁 i 𝒓 = 0.4 metres. Utilitzant l’equació 7, trobem el par motor: 𝑻𝑪𝑴 =384.308 𝑁𝑚 Utilitzant l’equació 8, trobem la potència: 𝑷𝑪𝑴 =60.37 kW El motor seleccionat és un motor de 75kW, amb la següent referència: SSY-280S-4 B3 4/6. - Comporta de l’esquerra Sabent que 𝐹 𝐴𝐸 =443.43 𝑁 i 𝒓 = 0.4 metres. Utilitzant l’equació 7, trobem el par motor: 𝑻𝑪𝑬 = 177.37 𝑁𝑚 Utilitzant l’equació 8, trobem la potència: 𝑷𝑪𝑬 =27.86 kW El motor seleccionat és un motor de 35kW, amb la següent referència: SSY-225S-4 B3 4/6 - Comportes de sortida Sabent que 𝐹𝐶𝑆 =447.40 𝑁 i 𝒓 = 0.4 metres. Utilitzant l’equació 7, trobem el par motor: 𝑻𝑪𝑺 =178.96 𝑁𝑚 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 54 Utilitzant l’equació 8, trobem la potència: 𝑷𝑪𝑺 =28.11 kW El motor seleccionat és un motor de 35kW, amb la següent referència: SSY-225S-4 B3 4/6 4.4. CONTROL AUTOMÀTIC (PLC) 4.4.1. Objectiu del sistema de control automàtic Per poder gestionar el moviment de les comportes s’utilitzarà un Controlador Lògic Programable (PLC). El PLC és el que controla els motors que mouen les comportes basant-se en les dades dels sensors i dels paràmetres predefinits. Per a una millor organització i gestió, s’utilitzen dos PLC, anomenats PLC 1 i PLC 2, per controlar els diferents conjunts de motors i dispositius. S’ha triat utilitzar dos PLC, ja que té els següents beneficis: - Segmentació del control: Permet una millor organització i gestió dels diferents conjunts de comportes i motors. - Redundància i fiabilitat: En cas que un PLC falli, l’altre pot continuar operant, reduint el risc de parades no planificades. - Escalabilitat: Facilita l’afegiment de nous dispositius i ampliacions del sistema sense afectar la funcionalitat existent. 4.4.2. Descripció de cada PLC PLC 1: El PLC 1 s’ocupa de gestionar les comportes d’entrada i la comporta de sortida 1. Aquest PLC està situat a la petita edificació de l’inici del canal. La seva funcionalitat és el control dels motors de les comportes d’entrada al canal i el control del motor de la primera comporta de sortida d’aigua del canal i la gestió dels sensors de nivell d’aigua. Entrades del PLC 1: - Sensor de nivell de l’aigua: Mesura contínuament el nivell d’aigua al canal d’entrada. Sortides del PLC 1: Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 55 - Motors de les comportes d’entrada al canal: Controlar l’obertura i tancament de les comportes per regular l’entrada d’aigua. - Motor de la comporta de sortida més pròxima: Controla l’obertura i tancament de la comporta al canal de sortida. Lògica de control del PLC1: - Controla les comportes d’entrada per mantenir el nivell d’aigua desitjat al canal, sempre que el niell del canal estigui dintre de valors normals. - Si el nivell d’aigua és molt alt i es considera una situació extrema, el PLC obrirà també la comporta de sortida per permetre la sortida d’excés d’aigua. PLC 2: El PLC 2, s’ocupa de gestionar la comporta de desguàs i la comporta de sortida 2. Aquest PLC està situat a l’edificació principal, on es troba la turbina. La seva funcionalitat és el control del motor de la comporta de desguàs, el control del motor de la segona comporta de sortida d’aigua del canal i la gestió dels sensors de nivell d’aigua. Entrades del PLC2: - Sensor de la comporta de seguretat de la turbina: Detecta l’estat de la comporta de seguretat (oberta/tancada). - Sensor de nivell del canal: Mesura el nivell d’aigua al canal. Sortides del PLC2: - Motor de la comporta de desguàs: Controla l’obertura i tancament de la comporta de desguàs. - Motor de la comporta de sortida més pròxima: Regula la sortida d’aigua al canal de sortida. Lògica de control del PLC 2: - Quan es detecta que la comporta de seguretat de la turbina està activada, el PLC 2 obre la comporta de desguàs perquè l’aigua tingui un punt de sortida. - Si el nivell del canal és massa alt i es considera una situació extrema, el PLC 2 obrirà també la comporta de sortida per permetre la sortida d’excés d’aigua. - Si el nivell del canal està dins de valors normals, només actuaran les comportes d’entrada gestionades pel PLC 1. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 56 4.4.3. Arquitectura del sistema de control A continuació es pot veure un diagrama on es mostren les connexions entre els sensors, actuadors i els PLC. Diagrama del PLC 1 El diagrama del PLC 1 amb les entrades i les sortides és el següent: Imatge 37. Diagrama d’entrades i sortides del PLC 1. Diagrama del PLC 2 El diagrama del PLC 2 amb les entrades i les sortides és el següent: Imatge 38. Diagrama d’entrades i sortides del PLC 2. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 57 4.4.4. Col·locació dels sensors A continuació, es descriu on es col·locarà cada tipus de sensor (10). a) Sensors de nivell de l’aigua o Sensor de nivell de l’aigua a l’entrada del canal La ubicació que s’ha triat per aquest sensor es troba a l’entrada del canal, en un lloc on el sensor pugui detectar el nivell de l’aigua amb precisió. Per a la instal·lació del sensor s’utilitzarà el mateix suport que s’utilitza al sensor de nivell de l’aigua al final del canal. El lloc on està pensat instal·lar-se el sensor de nivell de l’aigua es pot veure a la Imatge 40. Imatge 39. Ubicació sensor de nivell de l’aigua a l’entrada del canal. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 64 ventiladors, font d’alimentació i tot el que hi ha dins el quadre, ha sortit una potència d’aproximadament 225kW. Sabent el voltatge i la potència del cable, podem calcular la intensitat a partir de la següent fórmula: 𝑰 = 𝑷 𝑽=225000 380 =592.1 𝐴 Sent 𝑰 la intensitat en Ampers (A), 𝑷 la potència en watts (W) i 𝑽 la tensió en volts (V). Per a relacionar la intensitat que ha de passar pel cable, s’utilitza la Taula 2, està pensada per a cables de coure (12). La primera categoria que hem de conèixer és el mètode d’instal·lació, pot ser A1, A2, B1, B2, C, E i F. S’ha optat per seleccionar el B2, és el que millor s’adapta a la nostra situació, ja que es tracta de cables multiconductors en canal protectora encastada al terra. Tot seguit, s’ha seleccionat “3x” ja que es tracta d’un circuit trifàsic i el tipus de material “XLPE”. XLPE és un cable ideal per ser utilitzat en projectes que necessiten estar instal·lats a l’aire lliure, enterrat o en llocs que tenen una gran exposició a climes més forts (13). Taula 2. Intensitats admissibles per cables amb conductors de coure, no enterrats. Taula 2. Intensitats admissibles per cables amb conductors de coure, no enterrats. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 65 Seguint els passos comentats anteriorment, trobem que la secció necessària serà la següent: 𝑨 = 500 𝑚𝑚2 La longitud del cable 𝑳 és 468 metres i la secció del cable 𝑨 és 500 𝑚𝑚2. Aplicant l’equació 9 s’obté la resistència del conductor: 𝑹𝑪=𝟎. 𝟎𝟏𝟕𝟐𝟒 ·𝟑𝟕𝟓 𝑨=0.01724 ·375 500 = 0.01293 Per determinar la intensitat de corrent necessària que circularà pel cable, s’han considerat les demandes de potència de tots els dispositius que formaran part del quadre elèctric. En el següent apartat s’explicarà la composició del quadre elèctric. La intensitat de corrent que circularà pel cable 𝑰 és de 592.1 A i la resistència del conductor 𝑹𝑪 és de 0.01293 Ω. Aplicant l’equació 10 s’obté la caiguda de tensió: 𝑽𝒅= 𝑰 · 𝑹 = 592.1 · 0.01293 = 7.656 La caiguda de tensió depèn del circuit que s’està calculant. En aquest cas la caiguda de tensió no pot superar el 6.5% de la tensió de subministrament, ja que es tracte d’una instal·lació industrial, amb un circuit de força. A la Imatge 46 es poden veure les relacions de la caiguda de tensió respecte a l’esquema. Imatge 45. Esquemes resum de les caigudes de tensió màximes admissibles. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 66 Per tant, aplicant la relació de la caiguda de tensió, sabent que la tensió de subministrament és 380 V i la tensió no pot ser superior al 6.5%, trobem que 𝑽𝒍𝒊𝒎𝒊𝒕 =24.7 V. Es compleix ja que 𝑽𝒅 és més petit que 𝑽𝒍𝒊𝒎𝒊𝒕. 𝑽𝒅= 7.656 𝑉 Per tant, la secció de cable 𝑨 que haurem d’utilitzar és de 500 𝑚𝑚2. 4.6. DISTRIBUCIÓ DELS QUADRES DE CONTROL En aquest apartat es farà una explicació de l’esquema elèctric, dels components triats i de les connexions. El detall d’aquest quadres es mostra a l’annex. 4.6.1. PLC 1 Explicació de la distribució del quadre de control del PLC 1: Alimentació (pàgina 2 de l’annex 1): - Interruptor S1 de seguretat - M1, M2, M3 i M4 són els ventiladors dels motors, aquests estan lligats a cada un dels motors de les comportes, s’activen quan el motor el qual estan lligats ho fa, així es produeix un refredament directe i s’eviten danys tèrmics. - Schneider Electric GV2-ME04. Per a cada ventilador de cada un dels motors s’ha seleccionat un guarda motor. Serveix per protegir de sobrecàrregues, curtcircuit i altres. - Llum de corrent: Per a conèixer que al quadre hi ha corrent s’ha situat una llum, col·locada entre una fase i el neutre. - Font d’alimentació: Proporciona l’energia necessària per al funcionament del PLC, sensors, variadors i el relé de seguretat. - Interruptor S1: Serveix per encendre i apagar el subministrament elèctric del sistema. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 67 Variadors pel control de cada motor (pàgines 3, 4, 5 i 6 de l’annex 1): - V1, V2, V3 i V4: són els variadors de cada un dels motors, aquests serviran per ajustar la velocitat del motor, ofereixen un control precís des de velocitats molt baixes fins a velocitats màximes. S’ha seleccionat el model ATV320U07M2C, de Schneider Electric. - Fusibles de 20A: Per garantir la protecció adequada dels components i del variador, s’han instal·lat fusibles de 20A. Previs a l’entrada L1, L2 i L3 del variador. - R1B: Està alimentat per la font d’alimentació. - R1C: Envia un senyal al PLC quan hi ha una fallada al variador. - DI1, DI2 i DI3: Es controla el “Run”, el “Run Forward” i el “Run Reverse” respectivament. - STO i P24: És l’emergència per parar el variador. - M6, M7, M8 i M9: Els motors, controlen la comporta de la dreta, la comporta del mig, la comporta de l’esquerra i la comporta de sortida respectivament. Relé de seguretat (pàgina 7 de l’annex 1): - Schneider Electric XPSBAC34AP: Relé de seguretat. Serveix per mantenir les funcions de seguretat fins i tot en cas de fallada de components. Supervisa contínuament els circuits de seguretat, com botons d’emergència, interruptors de seguretat, sensors, entre altres. - S2 i S3: Botons d’emergència. - Y1 i Y2: Juntament amb K1, serveix per fer el reset. - Sortida 14: Està connectada a l’entrada I0.0 del PLC, serveix per fer una parada d’emergència al PLC. - STO: Serveix per poder saber si als variadors hi ha hagut una emergència. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 68 Imatge del PLC utilitzat (pàgina 8 de l’annex 1) Imatge 46. Siemens S7-1200 CPU 1214C. Entrades del PLC (pàgines 9 i 10 de l’annex 1): A la Taula 3 es pot veure una relació entre l’entrada i la funcionalitat: A cada comporta, s’ha afegit un final de carrera per saber si la porta està completament oberta i si està completament tancada. Taula 3. Entrades PLC 1. ENTRADA FUNCIONALITAT I0.0 Parada d'emergència I0.1 Reset d'emergència I0.2 Comporta 1 oberta I0.3 Comporta 1 tancada I0.4 Comporta 2 oberta I0.5 Comporta 2 tancada I0.6 Comporta 3 oberta I0.7 Comporta 3 tancada I1.0 Comporta 4 oberta I1.1 Comporta 4 tancada I1.2 Fallada Variador 1 I1.3 Fallada Variador 2 I1.4 Fallada Variador 3 I1.5 Fallada Variador 4 I1.6 Lliure I1.7 Lliure Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 69 Sortides del PLC (pàgines 11 i 12 de l’annex 1): A la taula 4 es pot veure una relació entre l’entrada i la funcionalitat. A la sortida “Run” de cada comporta, s’ha afegit KM2, KM5, KM8 i KM11, és l’activació dels ventiladors de cada motor. Aquests són contactors. En canvi, K1, K2, K3,... es tracta de relés. Taula 4. Sortides PLC 1. Entrades analògiques (pàgina 13): Taula 5. Entrades analògiques PLC 1. SORTIDA FUNCIONALITAT Q0.0 Reset d'emergència Q0.1 Run Comporta 1 Q0.2 Obrir Comporta 1 Q0.3 Tancar Comporta 1 Q0.4 Run Comporta 2 Q0.5 Obrir Comporta 2 Q0.6 Tancar Comporta 2 Q0.7 Run Comporta 2 Q1.0 Obrir Comporta 2 Q1.1 Tancar Comporta 2 Q1.2 Run Comporta 3 Q1.3 Obrir Comporta 3 Q1.4 Tancar Comporta 3 Q1.5 Reserva Q1.6 Reserva Q1.7 Reserva ENTRADA ANALÒGICA FUNCIONALITAT I4.0 Sensor de nivell de l’aigua I4.1 Lliure Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 70 4.6.2. PLC 2 La distribució del PLC 2 és similar a la del PLC 1. En aquest cas, el PLC 1 està controlat pel sensor de nivell de l’aigua i per un final de carrera. A part activa dos motors, el motor de la comporta de desguàs i el motor de la comporta de sortida del canal. Explicació de la distribució del quadre de control del PLC 2: Alimentació (pàgina 2 de l’annex 2): - Interruptor (S1) de seguretat. - M1 i M2 són els ventiladors dels dos motors. - Schneider Electric GV2-ME04. El guardamotor. - Llum de corrent. - Font d’alimentació:. - Interruptor S1: Serveix per encendre i apagar el subministrament elèctric del sistema. Variadors pel control de cada motor (pàgines 3 i 4 de l’annex 2): - V1, V2: són els variadors dels dos motors. S’ha seleccionat el model ATV320U07M2C, de Schneider Electric. - Fusibles de 20A. - R1B: Està alimentat per la font d’alimentació. - R1C: Envia una senyal al PLC quan hi ha una fallada al variador. - DI1, DI2 i DI3: Es controla el “Run”, el “Run Forward” i el “Run Reverse” respectivament. - STO i P24: És l’emergència per parar el variador. - M3, M4: Els motors, controlen la sortida d’aigua del canal i la comporta de desguàs. Relé de seguretat (pàgina 5 de l’annex 2): - Schneider Electric XPSBAC34AP: Relé de seguretat. - S2 i S3: Botons d’emergència. - Y1 i Y2: Juntament amb K1, serveix per fer el reset. - Sortida 14: Està connectada a l’entrada I0.0 del PLC, serveix per fer una parada d’emergència al PLC. - STO: Serveix per poder saber si als variadors hi ha hagut una emergència. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 71 Imatge del PLC utilitzat (pàgina 6 de l’annex 2) Imatge 47. Entrades i sortides CPU 1214C. Entrades del PLC (pàgines 7 i 8 de l’annex 2): A la Taula 6 es pot veure una relació entre l’entrada i la funcionalitat. Taula 6. Entrades PLC 2. ENTRADA FUNCIONALITAT I0.0 Parada d'emergència I0.1 Reset d'emergència I0.2 Comporta comporta sortida oberta I0.3 Comporta comporta sortida tancada I0.4 Comporta comporta desguàs oberta I0.5 Comporta comporta desguàs tancada I0.6 Fallada Variador 1 I0.7 Fallada Variador 2 I1.0 Comporta de seguretat oberta I1.1 Comporta de seguretat tancada I1.2 Lliure I1.3 Lliure I1.4 Lliure I1.5 Lliure I1.6 Lliure I1.7 Lliure Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 72 Sortides del PLC (pàgines 9 i 10 de l’annex 2): A la taula 7 es pot veure una relació entre l’entrada i la funcionalitat. Taula 7. Sortides PLC 2. Entrades analògiques (pàgina 11 de l’annex 2): Taula 8. Entrades analògiques PLC 2. SORTIDA FUNCIONALITAT Q0.0 Reset d'emergència Q0.1 Run Comporta sortida Q0.2 Obrir Comporta sortida Q0.3 Tancar Comporta sortida Q0.4 Run Comporta desguàs Q0.5 Obrir Comporta desguàs Q0.6 Tancar Comporta desguàs Q0.7 Reserva Q1.0 Reserva Q1.1 Reserva Q1.2 Reserva Q1.3 Reserva Q1.4 Reserva Q1.5 Reserva Q1.6 Reserva Q1.7 Reserva ENTRADA ANALÒGICA FUNCIONALITAT I4.0 Sensor de nivell de l’aigua I4.1 Lliure Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 73 5. COST DE LA INSTAL·LACIÓ 5.1. COST GENERAL Aquest pressupost detallarà els costos associats a la implementació del sistema de control automàtic dels bagans del canal. La inversió total respecte el material és de 26 229.69 €. Taula 9. Cost del material utilitzat. COST MATERIAL Categoria Descripció Quantitat Cost Unitari Cost Total PLC SIEMENS SIMATIC S7-1200 2 264 528 Guardamotor Schneider Electric GV2-ME04 6 32,62 195,72 Font d'alimentació Mean Well HDR-100-24 2 41,79 83,58 Magnetotèrmics Acti9 iC60N 3P 6 34,65 207,9 Motors 75kW SSY-280S-4 B3 4/6 2 2288,5 4577 Motors 35kW SSY-225S-4 B3 4/6 3 1864,65 5593,95 Ventiladors motor 150FZL3-2W G80A 6 27,91 167,46 Variadors ATV320U07M2C 5 172 860 Rele de seguretat XPSBAC34AP 2 159,72 319,44 Paro emergència Eaton 038873 6 37,27 223,62 Pulsador industrial RMQ Titan M22 2 20,92 41,84 Final de carrera Serie OsiSense XC - XCKN2145G11 14 28,74 402,36 Sensor nivell aigua Banner Engineering T30UX 1 480,62 480,62 Rele 24V Releco C9-A41X/DC24V 23 13,47 309,81 Contactor Telemecanique LC1 6 146,98 881,88 Sensor posició Pepperl+Fuchs NBB10-30GM50-E2 1 124,51 124,51 Cable trifàsic Secció 500 mm2 XLPE 468 24 11232 Total 26229,69 Per a realització del cost del material, s’ha tingut en compte el material utilitzat als esquemes elèctrics del PLC 1 i PLC 2. L’apartat de Categoria és on s’explica quin component és. A la Descripció s’explica la referència del producte seleccionat i en alguns casos el model. A Quantitat és el nombre de productes que necessitem. El Cost Unitari és el cost de cada producte. El Cost Total és el cost total de cada grup de productes, la suma de tot el Cost Total ens dóna el valor de la inversió del material. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 80 Sensor de posició S’utilitza el Pepperl+Funchs NBB10-30GM50-E2. Es pot veure a la Imatge 44. El Cost Total és de 124.51 €. Cable trifàsic El cable utilitzat és el següent: S8000 XLPE-PVC 600V Naturgy. El cost de cada metre de cable és de 8 €. Es necessiten 468 metres en 3 cables. El Cost Total és de 11 232 €. 5.3. AVALUACIÓ DEL RETORN DE LA INVERSIÓ Per saber el temps de recuperació de la inversió, cal comparar els costos inicials amb els beneficis anuals generats pel projecte. Per a fer una estimació aproximada dels beneficis anuals generats, s’han utilitzat les dades de l’any 2023. De cada mes, s’ha calculat un valor mitjà de producció d’energia, excloent les hores en què la turbina estava parada a causa d’un funcionament incorrecte. Aquestes parades s’han exclòs perquè, amb les millores proposades, s’espera que la turbina funcioni de manera més eficient i no hi hagi tantes interrupcions. D’aquesta manera, els valors mitjans utilitzats reflecteixen una situació més realista i òptima després de la implementació de les millores. Actualment, es ven l’energia produïda a la comercialitzadora Respira (18). Aquesta empresa compra l’energia a un preu que varia segons la demanda i l’oferta diària al mercat. No es fa públic l’import exacte que paguen, però podem utilitzar com a referència el preu d’excedents d’energia solar orientatiu, amb un màxim de 0.10 €/kWh. Tal com s’ha mencionat anteriorment, s’han recollit les dades de cada mes durant l’any 2023. S’ha calculat el guany generat cada mes, i sumant els resultats de tots els mesos, hem obtingut el guany total de l’any. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 81 Taula 10. Guany generat en 1 any. El guany total en un any és de 45 300.86 €. Sabem que el cost de la inversió és de 26 229.69 € i el guany anual és de 45 300.86 €. Aplicant la següent fórmula, sabem el temps de recuperació de la inversió: 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó = 𝐶𝑜𝑠𝑡 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó 𝐺𝑢𝑎𝑛𝑦 𝑛𝑒𝑡 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 =26 229.69 45 300.86 = 0.58 En aquest apartat sols s’ha considerat el cost del material, faltaria comptabilitzar la mà d’obra, per tant, seria major de 0.58 anys. Preu kWh = 0,10 Dades 2023 Mitjana de kWh kW per mes Guanys per mes Gener 29,8 21742,08 2.174,21 € Febrer 36,9 26922,24 2.692,22 € Març 58,6 42754,56 4.275,46 € Abril 44,2 32248,32 3.224,83 € Maig 32,2 23493,12 2.349,31 € Juny 144,2 105208,32 10.520,83 € Juliol 59,3 43265,28 4.326,53 € Agost 44,8 32686,08 3.268,61 € Setembre 78,6 57346,56 5.734,66 € Octubre 38,9 28381,44 2.838,14 € Novembre 25,1 18312,96 1.831,30 € Desembre 28,3 20647,68 2.064,77 € Total: 45.300,86 € Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 82 6. IMPLICACIONS AMBIENTALS 6.1. AFECTACIÓ MEDIAMBIENTAL Durant el procés de millora per al control automàtic de les comportes, és important destacar que aquest projecte no tindrà un impacte ambiental negatiu. S’utilitzaran infraestructures ja existents, això significa que no serà necessària la construcció de noves estructures ni modificar l’entorn físic existent de manera significativa. Les operacions es basen en instal·lar components a estructures actuals. Això garanteix que no es destruiran ni es modificaran els hàbitats naturals, protegint la flora i la fauna. 6.2. CICLE DE L’AIGUA El cicle de l’aigua no es veurà afectat, la comporta del cabal ecològic no s’ha modificat. Això provoca que no hi haurà cap impacte ambiental per a la producció dels materials utilitzats ni amb les operacions d’implementació. 6.3. REUTILITZACIÓ S’han reutilitzat motors, sensors i altres components existents, això provoca menys impacte sobre els abocadors i al medi ambient. La reutilització evita la necessitat d’extreure nous recursos naturals per a la seva construcció, ajudant als recursos del planeta. També ajuda a reduir el consum d’energia requerida per la fabricació de nous components. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 83 7. CONCLUSIONS En conclusió, el present treball de final de grau s’ha centrat en la millora de la seguretat i la eficiència de la turbina hidroelèctrica ubicada a La Rabeia, a Balsareny. El coneixement de les centrals hidroelèctriques han servir per ajudar a conèixer el funcionament de la turbina estudiada, veient tot el procés de l’aigua en aquesta, explicant com és des de que l’aigua entra al canal fins que és retornada al riu. S’han revelat les problemàtiques actuals que afecten tant a la producció com a la seguretat. Un dels incidents més destacats és el col·lapse de la turbina a causa d’una fallada en la comporta de desguàs. Si en aquell moment les comportes de sortida i entrada haguessin estat automatitzades, haurien solucionat la fallada de la comporta de desguàs. Fet que subratlla la necessitat d’intervenció. La proposta de millora, tot i implicar un cost elevat per implementar l’automatització de les comportes, és una inversió necessària per evitar incidents similars en el futur. Serveix per a millorar la seguretat i producció i s’ha preparat la infraestructura per a futures expansions i modificacions. A més, s’ha tingut en compte l’impacte ambiental, assegurant que el projecte no tindrà un impacte mediambiental significatiu, minimitzant-lo amb la implementació de tecnologies eficients i la gestió responsable dels recursos naturals. Per tant, el present treball no només tracta sobre les necessitats de seguretat i eficiència de la turbina hidroelèctrica, sinó que també es tracta d’una operació sostenible i preparada per al futur. Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 84 8. BIBLIOGRAFIA 1. Gencat. Balanç d’energia elèctrica de Catalunya [en línia]. 2022 [Consulta 21 març 2024]. Disponible a: https://icaen.gencat.cat/ca/energia/estadistiques/resultats/anuals/balanc_energia/ 2. Gencat. Hidràulica [en línia]. 2016 [Consulta 20 març 2024]. Disponible a: https://canalempresa.gencat.cat/ca/03_sectors_d_activitat/03_energia/Produccioenergia/minihidraulica/ 3. Enel Green Power. Central hidroelèctrica [en línia]. [2024 Consulta 25 març 2024]. Disponible a: https://www.enelgreenpower.com/es/learning-hub/energias-renovables/energiahidroelectrica/central-hidroelectrica 4. Jordi Cunill Solà. Recursos Energètics i Energies Renovables [en línia]. Apunts de l’assignatura, UPC EPSEM, 2024 [Consulta 5 abril 2024]. Disponible a: https://atenea.upc.edu/course/view.php?id=89405 5. Wasserkraft. Turbina Pelton WWS [en línia]. 2022 [Consulta 2 abril 2024]. Disponible a: https://www.wws-wasserkraft.at/es/productos/turbina-pelton 6. Wasserkraft. WWS Turbina Francis [en línia]. 2022 [Consulta 5 abril 2024]. Disponible a: https://www.wws-wasserkraft.at/es/productos/turbina-francis 7. Wasserkraft. WWS Kaplan Turbine [en línia]. 2022 [Consulta 12 abril 2024]. Disponible a: https://www.wws-wasserkraft.at/es/productos/turbina-kaplan 8. Forasté, J. Història de la Rabeia i de Sant Esteve. Edició 2. Centre cultural de Balsareny i Ajuntament de Balsareny. Consulta 19 maig 2024. 9. Ultatek. Cómo seleccionar el motor eléctrico industrial adecuado [en línia]. 2024 [Consulta 29 juny 2024]. Disponible a: https://ultatek.com/como-seleccionar-el-motor-electrico-industrial-adecuado/ 10. Blog. ¿Cómo elegir un sensor de nivel? [en línia]. 2024 [Consulta 15 maig 2024]. Disponible a: https://meditecna.com/index.php/blog/sensor-de-nivel-continuo 11. Banner. Sensores [en línia]. 2024 [Consulta 23 juny 2024]. Disponible a: https://www.bannerengineering.com/mx/es.html 12. Infootec. Cálculo de la sección de un cable [en línia]. 2016 [Consulta 25 juny 2024]. Disponible a: https://www.infootec.net/calculo-la-seccion-cable/ 13. Dielco. ¿Qué es un cable XLPE? [en línia]. 2023 [Consulta 27 juny 2024]. Disponible a: https://www.dielco.co/articulos/qu%C3%A9-es-un-cable-xlpe 14. Siemens. Siemens [en línia]. 2024 [Consulta 15 juny 2024]. Disponible a: https://www.siemens.com/es/es.html 15. Schneider Electric. Schneider [en línia]. 2024 [Consulta 18 juny 2024]. Disponible a: https://www.se.com/es/es/ 16. RS. RS Components [en línia]. 2024 [Consulta 28 juny 2024]. Disponible a: https://es.rsonline.com/web/ 17. Releco. Releco Relés [en línia]. 2024 [Consulta 26 juny 2024]. Disponible a: https://www.releco.de/es/ Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 85 18. Respira. Respira energia [en línia]. 2024 [Consulta 3 juliol 2024]. Disponible a: https://www.respiraenergia.com/ 19. Universitat Politècnica de Catalunya. Com citar i elaborar bibliografies [en línia]. 2024 [Consulta 4 juliol 2024]. Disponible a: https://guies.bibliotecnica.upc.edu/com-citar/mitjans-digitals Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 86 9. ANNEXES 9.1. ANNEX 1: ESQUEMA ELÈCTRIC PLC 1 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 88 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 89 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 96 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 97 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 98 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 99 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 100 9.2. ANNEX 2: ESQUEMA ELÈCTRIC PLC 2 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 101 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 102 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 103 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 104 Estudi d’una central hidroelèctrica Jordi Rabeya Rovira 105