Estudio técnico preliminar para la ubicación de una central hidroeléctrica en la red de irrigación del municipio de Lens, en Suiza

Cu so: 2023-2024
Di ec o a: Se as Malillos, Paula
Es udian e: Landin Solaun, Miguel Ma ía
ESTUDIO TÉCNICO PRELIMINAR PARA LA
UBICACIÓN DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA
EN LA RED DE IRRIGACIÓN DEL MUNICIPIO DE
LENS, EN SUIZA
GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍA INDUSTRIAL
TRABAJO FIN DE GRADO
Fecha: 26/07/2024
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
2 | P á g i n a
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
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Resumen (Cas ellano):
En es e abajo in de g ado se p esen a el es udio p elimina pa a la ins alación de una cen al
hid áulica en la ed de i igación del municipio de Lens, en Suiza, que ue desa ollado du an e los
meses de julio a oc ub e de 2022 en la “Hau e École Spécialisée de Suisse occiden ale,
Valais/Walis”. En es e p oyec o se analiza un conduc o ce ado desde el G and Bisse de Lens
has a un embalse de agua pa a la i igación. En e el G and Bisse de Lens y el embalse hay un
desni el de 96 me os, con un caudal ap oximado de 70 l/s. Después del es udio del e eno y la
comp ensión del mismo, se analizan dos escena ios posibles. El p ime escena io consis e en
coloca una cen al hid áulica an es de libe a el agua al embalse. De ca a al desa ollo hid áulico
no iene mucha complejidad, pe o a la ho a de que e conec a la cen al hid oeléc ica a la ed
su ge la p oblemá ica de las dis ancias a las posibles salas de conexión, dado que es e embalse
se encuen a aislado. Po lo que su ge un segundo escena io en el que se decide p olonga el
conduc o ce ado has a la p óxima población llamada Flan hey. Con es o se llega ía a un desni el
de 290 me os pe o hid áulicamen e su gi ía la p oblemá ica de la alimen ación del embalse y con
ello no sabe exac amen e el caudal de agua que se pod ía llega a u bina . En ambos escena ios
se op a po el uso de una u bina Pel on de 2 inyec o es. Una ez dimensionados y p esupues ados
los di e en es escena ios, el p ecio medio es á en e 463.000 F ancos Suizos (CHF) y 870.000
CHF pa a los escena ios 1 y 2, espec i amen e. Pa a log a una asa de e o no in e no (TRI) del
4,5% a 25 años, se conside a que el p ecio óp imo de la ene gía pa a que la ejecución de alguna
de las p opues as sea económicamen e iable, debe ía se de en e 28 cén imos de CHF po cada
kWh y 88 cén imos de CHF po kWh, espec i amen e.
Palab as cla e: Cen al Hid oeléc ica en Suiza, Sis ema de i igación, Pequeñas cen ales
hid oeléc icas.
Labu pena (Euska a):
G adu-amaie ako lan hone an, Sui zako Lens udale iko u ez a ze-sa ean zen al hid auliko
ba ins ala zeko au e iazko az e ke a au kez en da. Az e lan ho i 2022ko uz aile ik u i a bi a ean
ga a u zen, "Hau e École Spécialisée de Suisse occiden ale, Valais/Walis" delakoan. P oiek u
hone an, G and Bisse de Lense ik u ez a zeko u -u egi ba e ainoko hodi i xi ba az e zen da.
G and Bisse de Lens e a u egia en a ean 96 me oko desnibela dago, 70 l/s-ko ema ia ekin gu xi
go abehe a. Lu a az e u ondo en, bi egoe a posible au kez en di a. Lehenengo egoe a da zen al
hid auliko ba ja zea u a u egi a i i si au e ik. Ga apen hid aulikoa i begi a, ez du konplexu asun
handi ik, baina zen al hid oelek ikoa sa e a konek a zeko o duan, a azoak so zen di a balizko
konexio-gele a ako dis an zie an, u egi ho i isola u a bai ago. Ho i dela e a, biga en egoe a
azala az en da, zeinen Flan hey izeneko he i aino hodi i xia luza zea e abaki zen den. Ho ekin
290 me oko desnibele a i i siko li za eke, baina hid aulikoki u egia en elikadu a en a azoa so uko
li za eke, e a ho ekin ba e a, u bina a i i s li ekeen u -ema ia zeha z-meha z ez jaki ea. Bi
egoe e an, 2 injek o eko Pel on u bina ba e abil zea e abaki da. Bi egoe a hauek dimen siona u
e a au ekon ue an sa u ondo en, ba ez bes eko p ezioa 463000 anko sui za en (CHF) e a
870000 CHF a ean dago, 1. e a 2. kasue a ako, hu enez hu en. 25 u e ako % 4,5eko ba ne-
i zule ako asa (TRI) lo zeko, p oposamene ako ba ekonomikoki bide aga ia iza eko ene gia en
p ezio op imoa kWh bakoi zeko 28 CHF zen imo e a kWh bakoi zeko 88 CHF zen imo a ekoa izan
beha ko li za eke, hu enez hu en.
Hi z gakoak: Sui zako zen al hid oelek ikoa, i igazio-sis ema, zen al hid oelek iko xikiak.
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Abs ac (English):
This inal deg ee p ojec p esen s he p elimina y s udy o he ins alla ion o a hyd oelec ic
powe plan in he i iga ion ne wo k o he municipali y o Lens, Swi ze land, which was ca ied ou
om July o Oc obe 2022 a he ‘Hau e École Spécialisée de Suisse occiden ale, Valais/Walis’. In
his p ojec , a closed condui om he G and Bisse de Lens o a wa e ese oi o i iga ion is
analysed. Be ween he G and Bisse de Lens and he ese oi he e is a di e ence in heigh o 96
me es, wi h a low a e o app oxima ely 70 l/s. A e s udying he e ain and unde s anding i , wo
possible scena ios a e analysed. The i s scena io consis s o ins alling a hyd opowe plan be o e
eleasing he wa e in o he ese oi . In e ms o hyd aulic de elopmen , his is no e y complex,
bu when i comes o connec ing he hyd oelec ic powe plan o he g id, he p oblem o he
dis ances o he possible connec ion ooms a ises, gi en ha his ese oi is isola ed. The e o e,
a second scena io a ises in which i is decided o ex end he closed condui o he nex own called
Flan hey. This would each a heigh di e ence o 290 me es, bu hyd aulically he e would be he
p oblem o eeding he ese oi and he e o e no knowing he exac low o wa e ha could be
u bined. In bo h scena ios, a Pel on u bine wi h 2 injec o s is chosen. A e sizing and budge ing
he di e en scena ios, he a e age p ice is be ween 463.000 Swiss F ancs (CHF) and 870.000
CHF o scena ios 1 and 2, espec i ely. To achie e an in e nal a e o e u n (IRR) o 4.5% o e
25 yea s, i is conside ed ha he op imal ene gy p ice o he implemen a ion o any o he
p oposals o be economically iable should be be ween 28 CHF cen s pe kWh and 88 CHF cen s
pe kWh, espec i ely.
Keywo ds: Swiss hyd opowe plan , I iga ion sys em, Small hyd opowe plan s.
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Con enido
1 INTRODUCCIÓN 11
1.1 Con ex o 11
1.2 O ganización e i o ial de Suiza y acla aciones sob e la egión 13
1.3 Obje i os 13
1.4 Me odología y plan de abajo 14
2 ESTADO DEL ARTE 15
2.1 Cen ales hid oeléc icas 15
2.2 Tipos de aguas u binables y caudal disponible 20
2.2.1 Tipos de aguas u binables 20
2.2.2 Caudales disponibles 21
2.2.2.1 Caudales a lo la go del año, cu a de caudales clasi icados 21
2.2.2.2 Flujo de agua: caudal p edominan e y caudal esidual 22
2.3 P esa y boca de agua 22
2.4 Conduc os 23
2.5 Vál ulas, u bina y gene ado 23
2.5.1 Vál ulas 23
2.5.2 Tu bina 24
2.5.2.1 In oducción a las máquinas de luidos 24
2.5.2.2 Clasi icación de las máquinas de luidos 24
2.5.2.2.1 Según el sen ido de la ansmisión de la ene gía 24
2.5.2.2.2 Según la comp esibilidad del luido 24
2.5.2.2.3 Según el p incipio de uncionamien o de la máquina 25
2.5.2.3 Tipos de u bomáquinas hid áulicas 25
2.5.2.3.1 Clasi icación de las u bomáquinas según la di ección del lujo 25
2.5.2.3.2 Tipos y denominaciones ca ac e ís icas de u binas hid áulicas 25
2.5.2.4 Desc ipción de las Tu binas más conocidas 26
2.5.2.4.1 Tu bina Pel on 26
2.5.2.4.2 Tu bina F ancis 27
2.5.2.4.3 Tu bina Kaplan 28
2.5.2.4.4 Bomba in e sa 28
2.5.3 Gene ado 30
2.5.3.1 In oducción a las máquinas eléc icas o a i as 30
2.5.3.2 Clasi icación de máquinas eléc ica o a i as 30
2.5.3.3 Po encia eléc ica del gene ado 31
2.6 T ans o mado / Inyección a la ed eléc ica 32
2.7 Ejemplos de cen ales hid oeléc icas en sis emas de i igación exis en es 33
2.7.1 A ni el in e nacional: el ío Mekong 33
2.7.2 En España: Canal de i igación de Mu cia 33

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2.7.3 En Suiza: Cen al sob e aguas de i igación de Mund (Valais) 34
3 DIMENSIONAMIENTO DE LA FUTURA CENTRAL HIDROELÉCTRICA 36
3.1 Elección del caudal de equipamien o 36
3.2 Dimensionamien o del conduc o 36
3.3 Dimensionamien o de la u bina 37
3.4 T ans o mado / Inyección a la ed eléc ica 41
4 INVERSIONES ECONÓMICAS 43
4.1 Ob as sob e el e eno 43
4.2 Conduc o o zado 43
4.3 Boca de agua 44
4.4 Vál ula de man enimien o 44
4.5 Vál ula de p o ección 45
4.6 Local de la u bina 45
4.7 G upo elec omecánico 45
4.8 Conexión a ed 46
4.9 Va ios 47
5 ENERGÍA TOTAL PRODUCIDA POR AÑO 48
6 RENTABILIDAD 49
7 PROBLEMÁTICA 50
8 SUBVENCIONES 51
9 POTENCIAL DE LA ZONA DE LENS 52
9.1 Con ex o 52
9.2 Es ado ac ual de la ed de i igación de Lens y sus al ededo es 52
9.3 Desc ipción de la in aes uc u a ac ual 53
9.4 Caudales del sis ema de i igación 58
9.5 Hipó esis y escena ios 60
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7 | P á g i n a
10 PREDIMENSIONAMIENTO DE LA CENTRAL 61
10.1 Escena io 1 61
10.1.1 Con ex o 61
10.1.2 Dimensionamien o y es udio del po encial hid oeléc ico 62
10.1.2.1 Dimensionamien o del conduc o 62
10.1.2.2 Elección de la u bina 66
10.1.2.3 Dimensionamien o de la u bina Pel on y el gene ado 66
10.1.2.4 Dimensionamien o de la conexión a la ed eléc ica 71
10.1.3 In e siones económicas 73
10.1.4 Posibles aho os 75
10.1.5 Análisis de la p oducción ene gé ica anual 77
10.1.6 Análisis de en abilidad económica 78
10.2 Escena io 2 81
10.2.1 Con ex o 81
10.2.2 Dimensionamien o y es udio del po encial hid oeléc ico 82
10.2.2.1 Dimensionamien o del conduc o 82
10.2.2.2 Elección de la u bina 86
10.2.2.3 Dimensionamien o de la u bina Pel on y el gene ado 87
10.2.2.4 Dimensionamien o de la conexión a la ed eléc ica 92
10.2.3 In e siones económicas 93
10.2.4 Posibles aho os 94
10.2.5 Análisis de la p oducción ene gé ica anual 95
10.2.6 Análisis de en abilidad económica 96
11 CONCLUSIONES 99
12 DIAGRAMA DE GANTT 101
13 BIBLIOGRAFÍA 102
14 ANEXOS 105
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8 | P á g i n a
Lis a de ilus aciones:
ILUSTRACIÓN 1: CONSUMO MUNDIAL DE ENERGÍA PRIMARIA 11
ILUSTRACIÓN 2: LA ELECTRICIDAD GENERADA EN SUIZA 12
ILUSTRACIÓN 3: UBICACIÓN DEL CANTON DU VALAIS 13
ILUSTRACIÓN 4: DIAGRAMA DE LA ESTRUCTURA DE UN ESTUDIO DE POTENCIAL HIDROELÉCTRICO 14
ILUSTRACIÓN 5: ESQUEMA DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA 15
ILUSTRACIÓN 6: SECCIÓN HÚMEDA COLOREADA EN AZUL 17
ILUSTRACIÓN 7: ESQUEMA DE LOS DISPOSITIVOS NECESARIOS PARA UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA 19
ILUSTRACIÓN 8: CONDUCTOS DE IRRIGACIÓN DE LENS Y CRANS-MONTANA RESALTADOS EN COLOR ROJO 20
ILUSTRACIÓN 9: EJEMPLO DE CURVA DE CAUDALES CLASIFICADOS 21
ILUSTRACIÓN 10: PRESA DE "LA GRAN DIXANCE" (GRAVEDAD), VALAIS, SUIZA Y PRESA DE "HONGRIN" (ARCO), VAUD,
SUIZA 22
ILUSTRACIÓN 11: ESQUEMA DE LA TURBINA PELTON 27
ILUSTRACIÓN 12: ESQUEMA DE LA TURBINA FRANCIS 27
ILUSTRACIÓN 13: ESQUEMA DE LA TURBINA KAPLAN 28
ILUSTRACIÓN 14: BOMBA EN MODO BOMBA Y TURBINA 28
ILUSTRACIÓN 15: ESQUEMA DE UNA MAQUINA ELÉCTRICA 30
ILUSTRACIÓN 16: RELACIÓN TRIGONOMÉTRICA ENTRE LAS POTENCIAS 32
ILUSTRACIÓN 17: CABLES AISLADOS 32
ILUSTRACIÓN 18: CABLES AISLADOS TRIFÁSICOS 32
ILUSTRACIÓN 19: LOCALIZACIÓN DE MEKONG RIVER 33
ILUSTRACIÓN 20: MAPA ESQUEMÁTICO DE LA CENTRAL DE MUND 35
ILUSTRACION 21: GRAND BISSE DE LENS 52
ILUSTRACIÓN 22: LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 53
ILUSTRACIÓN 23: ZOOM DE LA ZONA DE ESTUDIO 54
ILUSTRACIÓN 24: 1. PRIMERA BOCA DE AGUA 54
ILUSTRACIÓN 25: 2. DOS CONDUCTOS VIERTEN AGUA AL TORRENTE 55
ILUSTRACIÓN 26: 3. PASO DEL TORRENTE POR LA CARRETERA 55
ILUSTRACIÓN 27: 4. CRUCE DEL TORRENTE Y EL GRAND BISSE DE LENS 56
ILUSTRACIÓN 28: 5. VÁLVULA REDUCTORA 57
ILUSTRACIÓN 29: 6. DESARENADOR 57
ILUSTRACIÓN 30: 7. DEPÓSITO DE AGUA 58
ILUSTRACIÓN 31: LONGITUD DEL CONDUCTO MARCADA EN ROJO 61
ILUSTRACIÓN 32: ESQUEMA DEL ESCENARIO 1 61
ILUSTRACIÓN 33: S1, S2 Y S3 REPRESENTAN LAS TRES SALAS DE TRANSFORMACIÓN 71
ILUSTRACIÓN 34: DISTANCIA A LA SALA DE TRANSFORMACIÓN S1 72
ILUSTRACIÓN 35: DISTANCIA A LA SALA DE TRANSFORMACIÓN S2 73
ILUSTRACIÓN 36: DISTANCIA A LA SALA DE TRANSFORMACIÓN S3 73
ILUSTRACIÓN 37: CONDUCTO FORZADO DESDE EL GRAND BISSE DE LENS HASTA LA POBLACIÓN DE FLANTHEY (LÍNEA
ROJA CON PUNTOS) 81
ILUSTRACIÓN 38: ESQUEMA DEL ESCENARIO 2 81
ILUSTRACIÓN 39: SALA DE TRANSFORMACIÓN DE FLANTHEY, ESCENARIO 2 92
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9 | P á g i n a
Lis a de ablas:
TABLA 1: TIPOS DE TURBINAS Y SUS RANGOS DE TRABAJO 29
TABLA 2: PARÁMETROS UTILIZADOS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE UNA PELTON 40
TABLA 3: VALORES DEFINITIVOS DE LOS PARÁMETRO DE LA TURBINA PELTON Y EL GENERADOR DEL ESCENARIO 1 70
TABLA 4: COSTES DE LAS TRES INSTALACIONES CON LAS INYECCIONES A LAS DIFERENTES SALAS S1, S2 Y S3 74
TABLA 5: PRESUPUESTOS PARA LAS DIFERENTES SITUACIONES S1, S2 Y S3 77
TABLA 6: RENTABILIDAD ECONÓMICA DE LA PRIMERA SALA DE TRANSFORMACIÓN S1 78
TABLA 7: RENTABILIDAD ECONÓMICA DE LA SEGUNDA SALA DE TRANSFORMACIÓN S2 79
TABLA 8: RENTABILIDAD ECONÓMICA DE LA TERCERA SALA DE TRANSFORMACIÓN S3 79
TABLA 9: ELECCIÓN DEFINITIVA DE LA TURBINA PELTON Y EL GENERADOR DEL ESCENARIO 2 91
TABLA 10: COSTES DE LA INSTALACIÓN DEL ESCENARIO 2 93
TABLA 11: RENTABILIDAD ECONÓMICA DE LA HIPÓTESIS 1, 15 L/S 96
TABLA 12: RENTABILIDAD ECONÓMICA DE LA HIPÓTESIS 2, 50 L/S 97
TABLA 13: RENTABILIDAD ECONÓMICA DE LA HIPÓTESIS 3, 30 L/S 97
TABLA 14: COSTES DE LAS TRES INSTALACIONES CON LAS INYECCIONES A LAS DIFERENTES SALAS S1, S2 Y S3 110
TABLA 15: COSTE DEL EMPLAZAMIENTO ESCENARIO 1 110
TABLA 16: COSTES DE TUBERÍAS ESCENARIO 1 110
TABLA 17: PRECIO DE LA BOCA DE AGUA, DESARENADOR, REJILLA Y CÁMARA DE CARGA ESCENARIO 1 111
TABLA 18: COSTE DE LA VÁLVULA DE MANTENIMIENTO. ESCENARIO 1 111
TABLA 19: COSTE DE LAS VÁLVULAS DE PROTECCIÓN ESCENARIO 1 111
TABLA 20: COSTE DEL LOCAL DE TURBINADO. ESCENARIO 1 112
TABLA 21: COSTE DE LA TURBINA PELTON. ESCENARIO 1 112
TABLA 22: COSTE DEL GENERADOR. ESCENARIO 1 112
TABLA 23: COSTE DEL TURBOGENERADOR (TENIENDO EN CUENTA ELEMENTOS DE CONTROL, SISTEMAS DE
SEGURIDAD, ETC.). ESCENARIO 1 112
TABLA 24: PRECIO FINAL DEL GRUPO TURBOGENERADOR. ESCENARIO 1 113
TABLA 25: COSTE DE LA CONEXIÓN A RED. ESCENARIO 1 113
TABLA 26: COSTES DE LAS TRES INSTALACIÓN CON LAS DIFERENTES INYECCIONES A LA RED ELÉCTRICA, DESPUÉS DE
HABER CONSIDERADO EL AHORRO 114
TABLA 27: COSTES DESGLOSADOS DE LA INSTALACIÓN. ESCENARIO 2 115
TABLA 28: COSTE DEL EMPLAZAMIENTO. ESCENARIO 2 115
TABLA 29: COSTE DEL CONDUCTO FORZADO. ESCENARIO 2 115
TABLA 30: COSTE DE LA BOCA DE AGUA, DESARENADOR, REJILLA Y LA CÁMARA DE CARGA. ESCENARIO 2 116
TABLA 31: COSTE DE LA VÁLVULA DE MANTENIMIENTO. ESCENARIO 2 116
TABLA 32: COSTE DE LA VÁLVULA DE PROTECCIÓN. ESCENARIO 2 116
TABLA 33: COSTE DEL LOCAL DE TURBINADO. ESCENARIO 2 117
TABLA 34: COSTE DE LA TURBINA PELTON. ESCENARIO 2 117
TABLA 35: COSTE DEL GENERADOR. ESCENARIO 2 117
TABLA 36: COSTE DEL GRUPO TURBOGENERADOR (TENIENDO EN CUENTA ELEMENTOS DE CONTROL, SEGURIDAD,
ETC.).ESCENARIO 2 117
TABLA 37: COSTE DEL GRUPO TURBOGENERADOR. ESCENARIO 2 118
TABLA 38: COSTE DE LA CONEXIÓN A RED. ESCENARIO 2 118
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16 | P á g i n a
Despejando 𝐻𝑛 de la ecuación, sabiendo que P1 y P5 son iguales ya que son p esiones
a mos é icas, U1 y U5 son nulas po que el agua se encuen a en dos embalses de g andes
dimensiones y po lo an o, se puede conside a que el agua es a inmó il y z1-z5=𝐻𝑏, se ob end ía:
𝑃1
𝜌𝑔+𝑧1+𝑈12
2𝑔=𝑃5
𝜌𝑔+𝑧5+𝑈52
2𝑔+𝐻𝑛+ℎ𝐿
𝐻𝑛=(𝑧1−𝑧5)−ℎ𝐿
Como se puede obse a hay o o é mino in oducido que hace e e encia a las pé didas de
ene gía (ℎ𝐿). És as se clasi ican son la suma de dos ipos de pé didas: las con inuas o p ima ias
(ℎ𝑓) y las localizadas o secunda ias (ℎ𝑠). Las pé didas secunda ias se suelen desp ecia ya que
hacen e e encia a los cambios de sección o gi os, los cuales a la ho a del diseño se suelen e i a
o educi , pa a ene unas pé didas localizadas desp eciables. Po o o lado, las pé didas p ima ias
es án ca ac e izadas po la densidad (𝜌), la iscosidad (𝜇) y la elocidad del luido (𝑈) pe o ambién
po el diáme o (𝐷), longi ud (𝐿) y ugosidad (𝜀) de la ube ía.
Pa a el cálculo de es as pé didas p ima ias, se pueden usa di e en es exp esiones, como la
de Da cy-Weisbach, que es la exp esión más empleada:
𝒉𝒇=𝒇𝑳
𝑫𝑼𝟐
𝟐𝒈;
ℎ𝑓:𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 [𝑚];
𝑓:𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 [−];
𝐿:𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚];
𝐷:𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚];
𝑔:𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [𝑚
𝑠2];
𝑈:𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑢𝑖𝑑𝑜 [𝑚
𝑠];
La elocidad del luido (𝑈) se calcula ía sabiendo an o la sección de la ube ía como el caudal
que ci cula po la misma:
𝑼=𝑸
𝑨𝒉
𝑈:𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 [𝑚
𝑠];
𝑄:𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚3
𝑠];
𝐴ℎ:𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚2];

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17 | P á g i n a
La sección húmeda hace e e encia al á ea que el luido ocupa den o de la ube ía, dado
que la ube ía no end ía po qué es a llena y en onces la sección húmeda no coincidi ía con la
sección del ubo. ( e ejemplo en Ilus ación 6)
Ilus ación 6: Sección húmeda colo eada en azul [7]
La elocidad del luido ambién pod ía calcula se como la elocidad media del luido egida
po el eo ema de To icelli, que es la aplicación di ec a de la ecuación de Be noulli pa a un
ecipien e con un pequeño o i icio en un caso ideal. La ecuación se ía la siguien e:
𝑼=√𝟐𝒈(𝒛𝟏−𝒛𝟓)
𝑈:𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 [𝑚
𝑠];
𝑔:𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [𝑚
𝑠2];
(𝑧1−𝑧5):𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠 𝑎𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 𝑦 𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠 𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜= 𝑆𝑎𝑙𝑡𝑜 𝐵𝑟𝑢𝑡𝑜 (𝐻𝑏) [𝑚]
Po o o lado, el ac o de icción (𝑓), se puede calcula de di e en es mane as. Si se u ilizan
ó mulas analí icas pa a ello, lo p ime o que hay que hace es de e mina el ipo de égimen en el
que se es á abajando, pa a lo cual es necesa io, a su ez, calcula el núme o de Reynolds (𝑅𝑒),
de la siguien e mane a:
𝑹𝒆=𝝆𝑫𝑼
𝝁 [−]
𝜌:𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 [𝑘𝑔
𝑚3];
𝜇:𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑎[𝑘𝑔
𝑚 𝑠];
𝐷: 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎 [𝑚];𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠,𝑠𝑒𝑟í𝑎 𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜.
𝑈:𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 [𝑚
𝑠];
Especi icando que se abaja con conduc os ce ados:
• Si Re < 2000, el égimen es lamina , po lo que el ac o de icción se calcula ía
haciendo uso de la ecuación de Poiseuille:
𝒇=𝟔𝟒
𝑹𝒆
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18 | P á g i n a
• Si Re > 4000, el égimen es u bulen o, y pa a su cálculo exis en muchas ó mulas,
pe o una de las más econocidas es la exp esión de Whi e-Coleb ook:
𝟏
√𝒇=−𝟐 𝒍𝒐𝒈 (𝟐,𝟓𝟏
𝑹𝒆 √𝒇+𝟎,𝟐𝟕𝜺
𝑫)
𝜀:𝑟𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 [𝑚];
𝐷:𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚];
𝑅𝑒:𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠 [−];
Muchas eces esul a más ú il o sencillo abaja con el caudal en ez de elocidad del luido,
po lo que, sabiendo que el caudal es la elocidad media en el conduc o del luido mul iplicado po
la sección del ubo, la ecuación pa a las pé didas de la ene gía p ima ias, pa a una ube ía ci cula ,
queda ía de la siguien e o ma:
𝒉𝒇=𝒇𝟖 𝑳 𝑸𝟐
𝒈 𝝅𝟐 𝑫𝟓;
ℎ𝑓:𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 [𝑚];
𝑓:𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 [−];
𝐿:𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚];
𝐷:𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚];
𝑔:𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [𝑚
𝑠2];
𝑄:𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑢𝑖𝑑𝑜 [𝑚3
𝑠];
Po úl imo, o o de los pa áme os impo an es a la ho a de abaja con cen ales
hid oeléc icas es la denominada po encia hid áulica (𝑃ℎ) que es la po encia que ae el luido y
que es á asociada al sal o ne o (𝐻𝑛) mencionado an e io men e. La po encia hid áulica, po an o,
iene dada po la siguien e exp esión: 𝑷𝒉= 𝛒𝐠𝐐𝐇𝐧;
𝜌:𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 [𝑘𝑔
𝑚3];
𝑔:𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [𝑚
𝑠2];
𝑄:𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑢𝑖𝑑𝑜 [𝑚3
𝑠];
𝐻𝑛:𝑠𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑛𝑒𝑡𝑜 [𝑚];
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19 | P á g i n a
En base a la po encia hid áulica las cen ales hid oeléc icas en Suiza se clasi ican en dos
ipos: las de más de 10 MW de po encia, conside adas g andes cen ales hid áulicas, y las de
menos de 10 MW, conside adas pequeñas cen ales hid áulicas. Pa a el caso de las pequeñas
cen ales hid áulicas es muy impo an e ene en cuen a el cos e de los di e en es componen es
de la misma [8], ya que la explo ación ene gé ica no a a gene a unos e o nos muy ele ados.
Algunos de esos componen es son los que se mues an en la Ilus ación 7:
Ilus ación 7: Esquema de los disposi i os necesa ios pa a una cen al hid oeléc ica
A con inuación, se i án desc ibiendo odos los elemen os isualizados en la Ilus ación 7, como
son:
- Tipo de agua u binada
- P esa y boca de agua
- Conduc os
- Vál ulas, u bina y gene ado
- T ans o mado /inyección a la ed eléc ica
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20 | P á g i n a
2.2 Tipos de aguas u binables y caudal disponible
2.2.1 Tipos de aguas u binables
Las pequeñas cen ales hid áulicas pueden u bina di e en es aguas:
• Flujo de agua ( íos).
• Aguas po ables.
• Aguas de i igación.
• Agua u ilizada pa a la c eación de nie e a i icial.
• Aguas de do ación.
• Aguas usadas en p ocesos indus iales.
Pa a cada ipo de agua hab ía que hace un es udio dis in o dado que no se pueden usa las
misma ube ías o u binas. Es e p oyec o es á cen ado en las aguas de i igación. Es e agua es
u ilizada pa a ega los cul i os del pueblo de Lens. La ed de i igación obje o de es udio es de
ipo g a i a o io, con canales y conduc os a p esión. Conside ando que es a p esión se á disipada
po ál ulas educ o as de p esión o po libe ación sob e supe icies lib es, es ahí donde se ía
in e esan e ecupe a esa p esión sob an e colocando una cen al hid áulica.
Sin emba go, en es e ipo de edes, solo ci cula el agua du an e los pe iodos de i igación que
pueden a ia según las localidades y la can idad de agua disponible. En la p óxima Ilus ación 8
se obse a el sis ema hid áulico de las localidades de Lens y C ans-Mon ana, en el que se ap ecia
la complejidad de la ed de i igación ( esal ada en colo ojo).
Ilus ación 8: Conduc os de i igación de Lens y C ans-Mon ana esal ados en colo ojo
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21 | P á g i n a
2.2.2 Caudales disponibles
2.2.2.1 Caudales a lo la go del año, cu a de caudales clasi icados
La can idad de agua disponible pa a u bina iene una in luencia di ec a sob e la can idad de
po encia o ene gía p oducida. Po ello, es impo an e ob ene medidas de caudal lo más p ecisas
posibles a lo la go de los di e en es pe iodos del año. Además, hay que ene en cuen a las
condiciones climá icas, ya que la can idad de agua a a a ia en unción de las p ecipi aciones
que alimen an el lujo de agua, de la empe a u a, la cual a o ece el deshielo o la congelación, o
de la necesidad de las/los usua ias/os. Los caudales medios mensuales se ían su icien es pa a
calcula una p ime a es imación de la ene gía que se puede p oduci en un año [8].
La o ma ideal de ob ene los caudales medios es ins alando un caudalíme o que ome
medidas cada 15 o 60 minu os pa a pode ene mayo p ecisión a la ho a de p edeci el caudal a
u u o, o, en su de ec o, un senso que egis e el olumen que ci cula al día. Es as medidas
debe ían ob ene se du an e 5 años consecu i os.
De los da os ob enidos se deduci ía la cu a de los caudales clasi icados, que elaciona los
caudales disponibles a lo la go del iempo. En la cu a se ep esen an los 365 caudales de un año
hid ológico conc e o, o los da os dia ios de una se ie de años [9]. Esa cu a suele ene una
endencia conc e a como se puede obse a en la Ilus ación 9:
Ilus ación 9: Ejemplo de cu a de caudales clasi icados [10]
En es e ejemplo, se obse a un caudal como mínimo de Qe du an e 183 días al año.

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22 | P á g i n a
Po o o lado, cuando se cuen a únicamen e con los alo es máximos y mínimos de los
caudales (𝑄𝑚𝑎𝑥 y 𝑄𝑚𝑖𝑛) y no se dispone del iempo necesa io pa a ealiza el es udio, hab ía que
encon a una uen e, un lujo o un embalse simila pa a pode ex apola sus caudales mensuales
medios. De no encon a una uen e de agua simila , la mejo al e na i a se ía calcula un alo
anual medio ponde ado (𝑄𝑚) de inido de la siguien e o ma:
𝑸𝒎=𝟒𝑸𝒎𝒂𝒙+𝟖𝑸𝒎𝒊𝒏
𝟏𝟐
2.2.2.2 Flujo de agua: caudal p edominan e y caudal esidual
Cuando unas aguas es án des inadas a se u binadas y p o ienen de “un lujo de agua con
un caudal pe manen e”, es deci que el caudal no es nulo al menos 347 días al año, la ley ede al
sob e p o ecciones de aguas (LEaux a 76, al 2. E 3. i ulo2, capi ulo2.) impone la ob ención de
una au o ización de cap ación y p ohíbe el des ío de can idades de agua que comp ome a la
biodi e sidad u o os usos de esas aguas (como o os lujos de agua o depósi os).
2.3 P esa y boca de agua
La p esa de agua es un mecanismo o una es uc u a cons uida sob e un ío o un embalse
pa a e ene y con ola el lujo del agua. Su p incipal unción es almacena agua, que puede se
u ilizada pa a di e sos ines como la gene ación de ene gía, iego, suminis o de agua po able y/o
con ol de inundaciones. Las más conocidas son de dos ipos: en o ma de pi ámide o bó eda,
écnicamen e llamadas de g a edad o de a co, espec i amen e; como se obse an en la
Ilus ación 10:
Ilus ación 10: P esa de "La g an Dixance" (g a edad), Valais, Suiza [11] y P esa de "Hong in" (a co), Vaud,
Suiza[12]
En ambos casos se a a de es uc u as de g an amaño. En el caso las pequeñas cen ales
hid áulicas, son mucho más pequeñas o incluso no se obse an a simple is a.
Una ez que el agua es á es ancada y con los sedimen os posados en el ondo del embalse,
se le da salida po las bocas de aguas. Es e obje o canaliza el agua hacia el conduc o o zado.
Es as bocas suelen ene una ejilla pa a que no puedan pasa peces u obje os de dimensiones
conside ables que pod ían es opea la u bina.
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23 | P á g i n a
2.4 Conduc os
El conduc o o zado no malmen e u ilizado en las pequeñas cen ales es á cons i uido po
conduc os de dimensiones es ánda de polie ileno, policlo u o de inilo (PVC), ace o o undición.
Cada ma e ial iene sus en ajas y sus incon enien es. Po ejemplo, los ma e iales plás icos
como el polie ileno o el PVC, son esis en es a la co osión, pe o son ulne ables a los ayos
sola es, especialmen e a los ayos ul a iole as. También son lo su icien emen e lexibles en las
la gas dis ancias, lo que pe mi e deja un ma gen de e o a la ho a de hace el azado del
conduc o. Po su pa e, las ube ías me álicas, como las de undición o de ace o, son ígidas pe o
sopo an muy bien las al as p esiones y los golpes. Así mismo, la ugosidad en las ube ías
plás icas suele se meno que en las me álicas y, además en las me álicas, poco a poco el alo
de dicha ugosidad a aumen ando debido a la apa ición de óxidos me álicos.
2.5 Vál ulas, u bina y gene ado
Los elemen os más impo an es de una cen al hid áulica son las ál ulas, la u bina y el
gene ado .
2.5.1 Vál ulas
Exis en dos ál ulas indispensables, la de p o ección y la de man enimien o. A su ez, hay
una e ce a ál ula, de egulación o bypass, cuya necesidad depende á del ipo de cen al en el
que se abaje.
• Vál ula de p o ección
La ál ula de p o ección es á si uada an e la en ada de agua de la u bina pa a asegu a su
p o ección. Es a au oma izada y co a el lujo de agua que en a en la u bina en caso de pa o
u gen e de la cen al o du an e su man enimien o.
• Vál ula de man enimien o
Es a ál ula se si úa a la salida de agua de la u bina. Una ez que la ál ula de p o ección
es á ce ada, es cuando se pod ía ce a la ál ula de man enimien o, eniendo así la u bina
comple amen e aislada del sis ema hid áulico. Una ez asegu ados los cie es hid áulicos, se
pod ía comenza con el man enimien o o las e isiones con enien es.
• Vál ula de egulación – Bypass
Es a ál ula se encuen a en un ci cui o en pa alelo a las dos ál ulas an e io es y la u bina,
pe mi iendo que el agua luya po el conduc o o zado aunque la u bina es é en man enimien o.
Así se asegu a el abas ecimien o aguas abajo. También pe mi e la egulación cons an e del caudal
que pasa po la u bina, de o ma que es a úl ima abaje de mane a óp ima du an e el máximo
iempo posible.
Po o o lado, si hubiese un allo eléc ico y la máquina eléc ica o gene ado se desconec a á
de la ed, la u bina pasa ía al es ado de embalamien o. Es e es ado de embalamien o implica que
la u bina se encuen a en desca ga y se acele a de en e 1,8 y 2,2 eces la elocidad de
uncionamien o [13]. En ese caso, las ál ulas deben ce a se ápidamen e, espe ando los
iempos necesa ios pa a e i a p oblemas de p esión y golpe de a ie e en el conduc o. Po no ma
gene al, las ins alaciones cuen an con una ba e ía de eme gencia pa a ga an iza la alimen ación
del sis ema en caso de co e de luz.
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24 | P á g i n a
2.5.2 Tu bina
2.5.2.1 In oducción a las máquinas de luidos
Pa a en ende las u binas, es necesa io comenza a habla de las máquinas de luidos. Es as
máquinas son sis emas mecánicos que in e cambian ene gía mecánica con el luido que con ienen
o que ci cula a a és de ellos. His ó icamen e, es as máquinas han sido u ilizadas desde iempos
an iguos, con ejemplos como la no ia y el o nillo de A químedes. En el Renacimien o, Leona do
da Vinci in en ó la p ime a bomba cen í uga. El es udio cien í ico de las u bomáquinas comenzó
en el siglo XVIII con Leonha d Eule , quien desa olló ecuaciones undamen ales. Du an e la
Re olución Indus ial, ingenie os como Pel on y Kaplan hicie on con ibuciones cla e.[14]
2.5.2.2 Clasi icación de las máquinas de luidos
Las máquinas de luidos se pueden clasi ica según a ios c i e ios. Los es más comúnmen e
u ilizados son: el sen ido de la ansmisión de ene gía en e el luido y la máquina, la
comp esibilidad del luido de abajo, y el p incipio de uncionamien o [14].
2.5.2.2.1 Según el sen ido de la ansmisión de la ene gía
Se dis inguen los siguien es ipos de máquinas [14]:
• Máquinas gene ado as: en endiendo como máquina gene ado a, aquella que gene a
ene gía mecánica en el luido, como ocu e en bombas, comp eso es, en ilado es y
hélices. La ene gía mecánica que consume una máquina gene ado a debe se
suminis ada po un mo o .
• Máquinas mo o as: máquinas que ex aen la ene gía mecánica del luido pa a hace
gi a un eje, como las u binas hid áulicas, de apo , de gas o las ae o u binas.
• Máquinas e e sibles: máquinas que abajan an o como gene ado as como mo o as.
El ejemplo ípico pod ía se la u bina-bomba de las cen ales de acumulación po
bombeo.
• Máquinas ansmiso as: en es e caso se ansmi e la ene gía en e dos sis emas
mecánicos o dos luidos combinando una máquina mo o a y o a gene ado a.
Es e abajo se a a cen a en las máquinas mo o as, y conc e amen e en las u binas
hid áulicas.
2.5.2.2.2 Según la comp esibilidad del luido
Es a clasi icación se basa en la modi icación de la densidad del luido al a a esa la máquina.
Si el luido es un líquido sin cambio de ase o un gas con di e encias de p esión y e ec os é micos
desp eciables, se denomina máquina hid áulica. Si el líquido cambia de ase o el gas expe imen a
cambios signi ica i os de p esión o empe a u a que al e an su densidad, se denomina máquina
é mica. Es a clasi icación puede pa ece con adic o ia ya que mezcla líquidos y gases; po
ejemplo, una u bina de apo se ía una máquina é mica, mien as que una ae o u bina se ía una
máquina hid áulica. La dis inción en e lujo comp esible e incomp esible no es cla a, pe o puede
conside a se que a elocidades de abajo po debajo del 30% de la elocidad del sonido, los
e ec os de comp esibilidad son desp eciables.
Es e abajo se a a cen a en luidos incomp esibles, y conc e amen e en el uso de agua.
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25 | P á g i n a
2.5.2.2.3 Según el p incipio de uncionamien o de la máquina
Se dis inguen los siguien es ipos de máquinas [14]:
• Máquinas o odinámicas o u bomáquinas: es as máquinas acili an el in e cambio de
can idad de mo imien o con el luido median e un o o gi a o io, conocido como ode e
o o o . El luido ci cula cons an emen e en e los álabes del o o , gene ando ue zas
angenciales que al e an su momen o ciné ico y ansmi en ene gía mecánica y pa .
• Máquinas de desplazamien o posi i o o olumé icas: es as máquinas in e cambian
ene gía p incipalmen e median e cambios de p esión mien as el luido pasa po una
cáma a de abajo, en un p oceso donde la en ada y salida del luido son al e na i as.
Un elemen o desplazado ac úa como el componen e de abajo, sin una conexión
simul ánea en e la en ada y salida del luido, lo que acili a el in e cambio de ene gía
median e ue zas en e el luido y componen es mó iles. Es as máquinas se clasi ican
en al e na i as, que u ilizan ál ulas pa a la admisión y expulsión del luido, y o a i as,
que es án diseñadas sin ál ulas en las cáma as de abajo.
• Máquinas g a imé icas: máquinas cuyo p incipal mé odo de in e cambio ene gé ico
se basa en el po encial g a i a o io, como los ele ado es de cangilones, las uedas
hid áulicas y el o nillo de A químedes, aunque ienen menos ele ancia en la
ac ualidad.
Es e abajo se a a cen a en las u bomáquinas, y conc e amen e en las u binas hid áulicas.
2.5.2.3 Tipos de u bomáquinas hid áulicas
Hay dos ipos de c i e ios de clasi icación: el p ime o se á el ipo de di ección del lujo y el
segundo ha ía e e encia a las ca ac e ís icas de las u binas den o de las u bomáquinas
hid áulicas [14].
2.5.2.3.1 Clasi icación de las u bomáquinas según la di ección del lujo
La clasi icación de una u bomáquina se de e mina según la di ección del lujo a a és de su
componen e p incipal, el ode e, aba cando así oda la unidad:
• Máquinas adiales: ienen ayec o ias de luido en planos pe pendicula es al eje
p incipal, como bombas cen í ugas y u binas cen ípe as.
• Máquinas axiales: p esen an líneas de lujo con enidas en supe icies cilínd icas
pa alelas al eje cen al.
• Máquinas mix as: ienen ayec o ias luidas en supe icies no cilínd icas que se
ap oximan o alejan del eje cen al, con una componen e signi ica i a pa alela al mismo.
También se conocen como helicocen í ugas en bombas o helicocen ípe as en
u binas.
2.5.2.3.2 Tipos y denominaciones ca ac e ís icas de u binas hid áulicas
Además de los c i e ios an e io es, cuando den o de las u bomáquinas hid áulicas nos
cen amos en las u binas hid áulicas, és as se clasi ican como de acción o impulso po un lado, y
de eacción po o o, y son nomb adas según sus p ime os diseñado es pa a o ma ipos
especí icos [14].
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32 | P á g i n a
Ilus ación 16: Relación igonomé ica en e las po encias
Como se obse a en la Ilus ación 16, las di e en es po encias se elacionan en e ellas. La
po encia ac i a se elaciona con la po encia apa en e median e el coseno de la ase de la po encia
apa en e. Es e coseno ep esen a un concep o ele an e de las máquinas eléc icas llamado ac o
de po encia ( dp). Siemp e se iende a maximiza es e ac o de po encia ya que cuan o mayo
sea, mayo se á la po encia eal p oducida pa a un mismo abajo consumido. El alo común del
ac o de po encia pa a las máquinas eléc icas suele se de 0,9 [28].
2.6 T ans o mado / Inyección a la ed eléc ica
Con el in de inyec a elec icidad en la ed, ha ía al a ene en cuen a los di e en es ac o es
pa a minimiza las pé didas eléc icas y cos es suplemen a ios. Las pequeñas cen ales
hid oeléc icas gene an elec icidad a baja ensión (400V) y dicha elec icidad se suele inyec a a
la ed a baja ensión o a media ensión (16.000V). Eso depende á de la po encia eléc ica gene ada
y la dis ancia a la conexión con la ed eléc ica. En el caso en el que su conexión a la ed uese a
media ensión, ha ía al a ene un ans o mado que ele e la baja ensión a media ensión den o
de la p opia cen al.
Pa a que los cables no se quemen o c een co oci cui os con la ie a u o o cable, se ienden
a sob edimensiona . En es e es udio, se u iliza án cables en e ados, conocidos ambién como
cables aislados. Es os cables es án compues os po un conduc o con di e en es capas de
aislan es eléc icos y elec omagné icos al ededo . Ve la Ilus ación 17.
Ilus ación 17: Cables aislados [29]
El cable de la Ilus ación 17 solo iene una ase pe o exis en cables con 3 ases como el que
se e en la Ilus ación 18.
Ilus ación 18: Cables aislados i ásicos [29]

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33 | P á g i n a
2.7 Ejemplos de cen ales hid oeléc icas en sis emas de i igación exis en es
El p opósi o de es e apa ado es isualiza que exis en p oyec os simila es al que se p e ende
desa olla .
2.7.1 A ni el in e nacional: el ío Mekong
El ío Mekong es un ío que a a iesa 5 países di e en es: China, Laos, Tailandia, Camboya y
Vie nam [30]. Es e ío se u iliza pa a la i igación y pa a la p oducción de ene gía eléc ica.
Ilus ación 19: Localización de Mekong Ri e [30]
La ed de cen ales a lo la go del ío es bas an e compleja y iene capacidad de con e i se
en la ba e ía ene gé ica de Asia [31], lo que da una idea de las dimensiones de la ed. En e las
múl iples cen ales, hay algunas que son pequeñas, como la de Ubol Ra ana Dam, que
an iguamen e enía 8,4 MW de po encia ins alados (pequeña hid áulica) y hoy en día iene 25,2
MW ins alados (g an hid áulica) [32] [33].
Únicamen e en Laos, en eb e o de 2019, había 61 cen ales hid oeléc icas con una po encia
ins alada o al de 7207 MW. Pa a inales del año 2020, se cons uye on o as 36 cen ales
añadiendo 4184 MW [34].
2.7.2 En España: Canal de i igación de Mu cia
En el su es e de España, se ubica la comunidad au ónoma de Mu cia, la cual iene un canal
de i igación que do a de agua a los ag icul o es de la egión [28]. En dicho canal había una an igua
cen al que egulaba el caudal de i igación de los campos do ando a la ag icul u a en e 1.000 y
6.500 l/s, según los pe iodos del año. En es a cen al había dos u binas F ancis de sal o bajo
(13,3 m) y un caudal de equipamien o de 30 a 800 l/s. Las u binas enían una po encia de 1 MW
y de 2,6 MW, espec i amen e.
T as una e o ma, han ganado 9 m de sal o, po lo que aho a la cen al cuen a con 22,3 m de
sal o b u o y 19 m de sal o ne o. Ac ualmen e se ha ins alado una u bina C ossFloss, que es una
u bina de acción.
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34 | P á g i n a
2.7.3 En Suiza: Cen al sob e aguas de i igación de Mund (Valais)
Desde hace unos siglos, el agua de Munbach (una uen e de la zona de al ededo de Mund)
e a cap ada y anspo ada po los Bisses hacia los campos pa a la i igación y abas ecimien o de
los ab e ade os de ganado. El sis ema aquí desc i o se compone de 8 Bisses. Teniendo en cuen a
las ins alaciones p eexis en es, se ins ala on 3 cen ales hid áulicas, e alo izando así el agua del
canal. Al mismo iempo, el suminis o de agua pa a los ag icul o es es á asegu ado. La boca de
agua es á ins alada a 1540 m de al i ud y cap a 545 l/s.
Las es cen ales hid áulicas son:
• La cen al Nielbodu (pun o 11 en la Ilus ación 20):
Es á a 1340 m de al i ud con un sal o b u o de 195 m, un sal o ne o de 188 m y una capacidad
de 135 l/s. P oduce 260 kW g acias a una u bina de ipo Pel on de eje ho izon al y dos inyec o es.
El al e nado es una máquina sínc ona de 400 V y 1000 pm.
• La cen al Ze Niwu Schi (pun o 15 en la Ilus ación 20):
Es á si uada a 1100 m de al i ud con un sal o b u o de 432 m, un sal o ne o de 386 m y una
capacidad de 410 l/s. Es a cen al p oduce 1420 kW g acias a una u bina Pel on, pe o es a ez
con el eje e ical y 4 inyec o es. El al e nado es una máquina sínc ona de 690 V y 1000 pm.
• La cen al Badhal e (pun o 18 en la Ilus ación 20):
Se encuen a a 610 m de al i ud, con un sal o b u o de 438 m, un sal o ne o de 390 m y una
capacidad de 410 l/s. P oduce 1420 kW con una u bina Pel on de eje e ical y 4 inyec o es. El
al e nado es una máquina sínc ona de 690 V y 1000 pm.
Es os p oyec os ue on cons uidos en e 2014 y 2015. La po encia hid áulica eó ica es de
1200 kW y una p oducción anual de 8 GWh, de la cual el 23 % es á p oducida en in ie no (1,8
GWh) y el 77% en e ano (6,2 GWh). Pa a cons ui es a cen al, in i ie on 12,5 millones de CHF
de los cuales el 80% p o ino de ondos ex anje os y un 20% de ondos p opios.
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35 | P á g i n a
Ilus ación 20: Mapa esquemá ico de la cen al de Mund [35]
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36 | P á g i n a
3 Dimensionamien o de la u u a cen al hid oeléc ica
3.1 Elección del caudal de equipamien o
El análisis del lujo pe mi e ija el caudal de equipamien o, que co esponde al caudal que
alimen a á la u bina, ambién denominado caudal nominal de la u bina. Pa a en abiliza la
in e sión y u iliza es os elemen os de o ma e icien e, es necesa io ope a la ins alación al máximo
de su capacidad óp ima du an e el mayo iempo posible.
En la ed de i igación en es a zona de Suiza, se de ine el caudal nominal como el caudal
disponible du an e 90 o 120 días al año (equi alen e a 3-4 meses), dado que du an e el es o del
año, el agua no luye po los conduc os de i igación.
3.2 Dimensionamien o del conduc o
Pa a la aplicación ac ual, se u iliza án unos conduc os de undición con una ugosidad de 0,35
mm. Conocida la ugosidad del ma e ial, hab ía que dimensiona el conduc o, an o la longi ud
como el diáme o. Pa a pode e cuál es la mejo opción, se e alua á el endimien o del conduc o
y cos e ene gé ico en unción del diáme o y el caudal.
El endimien o del conduc o es el cocien e de sal o ne o en e el sal o b u o po que hace
e e encia a esas pé didas de ca ga que se ocasionan po la ugosidad del conduc o. De o ma
ma emá ica es a ía exp esado de la siguien e o ma [22]:
𝜼=𝑯𝒏
𝑯𝒃∙𝟏𝟎𝟎=(𝟏−𝒉𝑳
𝑯𝒃)∙𝟏𝟎𝟎
𝐻𝑛:𝑆𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑛𝑒𝑡𝑜 𝑒𝑛 [𝑚]
𝐻𝑏:𝑆𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑜 𝑒𝑛 [𝑚]
ℎ𝐿:𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑛 [𝑚]
Po o o lado, el cos e ene gé ico (𝐶𝑒𝑥𝑝) ep esen a el cos e asociado a las pé didas de ca ga
del conduc o. Se de inen de la siguien e o ma [22]:
𝑪𝒆𝒙𝒑= 𝑪𝒊𝒏𝒗+𝑪𝒎+𝑪𝒃
𝐶𝑒𝑥𝑝:𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔é𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 [𝐶𝐻𝐹
𝑚]
𝐶𝑖𝑛𝑣:𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 [𝐶𝐻𝐹
𝑚]
𝐶𝑚:𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛 [𝐶𝐻𝐹
𝑚]
𝐶𝑏:𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 𝑒𝑛 [𝐶𝐻𝐹
𝑚]
Donde, a su ez:
𝐶𝑖𝑛𝑣=𝐶𝑐𝑜𝑛𝑠∙𝑖∙(𝑖+1)𝑛
(𝑖+1)𝑛−1
𝐶𝑚=0.5% ∙ 𝐶𝑐𝑜𝑛𝑠
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
37 | P á g i n a
𝐶𝑏=𝑔∙𝜌∙ 𝑄
1000∙𝜂∙( 𝑄∙45
3
𝐾𝑠∙𝜋∙𝐷8
3)2∙𝑡∙𝑐𝐸∙365
𝐶𝑐𝑜𝑛𝑠: 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 [𝐶𝐻𝐹
𝑚]
𝑖:𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒𝑠𝑒𝑠;
𝑛:𝑎ñ𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑔:𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑= 9,81 𝑚/𝑠2
𝜌:𝑑𝑒𝑛𝑑𝑖𝑠𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 [𝑘𝑔
𝑚3]
𝑄:𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑒𝑛 [𝑚/𝑠]
𝐷:𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑒𝑛 [𝑚𝑚]
𝐾𝑠:𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑆𝑡𝑟𝑖𝑐𝑘𝑙𝑒𝑟
𝑡:ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑐𝐸:𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑒𝑛 [𝐶𝐻𝐹/𝑘𝑊ℎ]
𝐶𝑐𝑜𝑛𝑠=0.0012∙𝐷2∙+0.2897∙𝐷+13.604
𝐷:𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑒𝑛 [𝑚𝑚]
Una ez calculados los cos es ene gé icos y el endimien o del conduc o en un ango de
posibles caudales, e aluados en diáme os es ánda , se e i ica que el endimien o sea supe io
al 98%. Luego, se selecciona el diáme o óp imo encon ando un equilib io en e el diáme o, el
cos e ene gé ico y el endimien o del conduc o pa a el ango de posibles caudales [22].
3.3 Dimensionamien o de la u bina
Como se ha obse ado en el G á ico 1 y el desa ollo del apa ado 2.5.2.4, las 4 u binas
más u ilizadas son la u bina Pel on, la u bina F ancis, la u bina Kaplan y la bomba in e sa. Todas
es as u binas se diseñan pa a un caudal especí ico. A su ez, la a iación del caudal a ec a al
endimien o de o mas muy di e sas. Conside ando que pa a es e p oyec o se cuen a con un sal o
de 90 me os y un caudal ap oximado de 50 l/s como se comen a en el apa ado 1.3, las u binas
más adecuadas se ían las u binas Pel on o las bombas in e sas.
El siguien e G á ico 2, mues a las di e en es cu as de endimien o ela i o espec o al
caudal ela i o, pa a las u binas Pel on, F ancis y Kaplan, así como pa a la bomba in e sa.

Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
38 | P á g i n a
G á ico 2: Rendimien os ela i os de las u binas en unción del caudal ela i o [36]
Como se mues a en el G á ico 2, la cu a del endimien o de la u bina Pel on (línea 1) se
man iene en alo es ele ados (po encima del 98%) sal o a caudales ela i os pequeños (po
debajo del 40%) donde el endimien o disminuye d ás icamen e. Pa a caudales ela i os del 30%
po ejemplo, el endimien o es del 95% mien as que pa a caudales ela i os del 5% el endimien o
pasa a se nulo. La cu a de endimien o ela i o de la bomba in e sa (línea 4) sin emba go es
más p og esi a y disminuye bas an e ápido aun eniendo caudales ela i os ele ados. El G á ico
2 mues a la g an lexibilidad de la u bina Pel on que o ece un buen endimien o en un in e alo
de caudales amplio, con a iamen e a la bomba in e sa, que es á limi ada a un caudal cons an e
pa a su buen uncionamien o. Po lo que, sabiendo que el caudal de i igación es i egula , se
desca a ía la opción de u iliza una bomba in e sa pa a es e es udio p elimina , op ándose po
u iliza una u bina Pel on.
Po o o lado, ambién es posible clasi ica los di e en es ipos de u binas en unción del sal o
(no malmen e ne o) y la elocidad especí ica, como se mues a en el G á ico 3. La elocidad
especí ica es un pa áme o adimensional o cuasiadimensional que se puede calcula haciendo
uso de di e en es ecuaciones. Una de ella es la elocidad especí ica cien í ica en la que se pone
en elación la ecuencia de o ación de la máquina eléc ica o gene ado , el caudal y el sal o ne o.
En es e caso se ep esen a como:
𝝂= 𝝎 √𝑸
√𝝅 (𝟐𝑬)𝟎,𝟕𝟓
𝜈:𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡í𝑓𝑖𝑐𝑎 [−]
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39 | P á g i n a
𝜔=2𝜋𝑓;𝑓:𝑙𝑎 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 [𝐻𝑧]
𝑄:𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 [𝑚3
𝑠]
𝐸=𝑔 𝐻𝑛:𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 𝑚á𝑠𝑖𝑐𝑎
𝑔:𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [𝑚
𝑠2]
𝐻𝑛=𝑠𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑛𝑒𝑡𝑜 [𝑚]
Una ez calculados los da os del sal o ne o y de la elocidad especí ica cien í ica en es e caso,
se u iliza el G á ico 3 pa a la elección de la u bina más adecuada. En es e G á ico 3, se pod ía
incluso deduci el núme o de inyec o es más adecuado pa a una u bina Pel on.
G á ico 3:Á eas de uncionamien o de las di e en es u binas en unción del sal o y de la elocidad especi ica [36]
Pa a el gene ado , los pa áme os cla e son la elocidad de o ación (N) y la po encia
ecupe ada. En el sis ema eléc ico eu opeo, la ecuencia de la ed ( ) es de 50 Hz y la elocidad
de o ación de la máquina iene dada po la siguien e ecuación:
𝑵=𝟔𝟎∙𝒇
𝒛𝒑
Donde: 𝑁:𝑙𝑎 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎 𝑒𝑛 [𝑟𝑝𝑚]
𝑓:𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑑 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑒𝑛 [𝐻𝑧]
𝑧𝑝:𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑙𝑜𝑠
Hoy en día, g acias al desa ollo de nue as ecnologías, se ía posible abaja con a iado es
de ecuencia que pe mi en ene una elocidad a iable de la máquina eléc ica, pe o son
ecnologías cos osas, po lo que se desca a ían pa a es e p oyec o.
Sal o [m]
Velocidad especi ica cien í ica [-]
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40 | P á g i n a
• Dimensionamien o de la u bina Pel on
Sabiendo que el sis ema de i igación que se analiza en es e p oyec o end á unos caudales
muy a iables, la mejo opción pa a no a ec a el endimien o de la cen al según el G á ico 2 es
usa una u bina Pel on, po lo que se a a explica únicamen e el dimensionamien o de al u bina.
Pa a el dimensionamien o de una u bina Pel on, hay muchos pa áme os a de ini . Los
podemos e a con inuación [37]:
Tabla 2: Pa áme os u ilizados pa a el dimensionamien o de una Pel on
Pa áme o
Símbolo
Ecuación
Unidades
Sal o ne o
𝐻𝑛
Valo de inido po el p oyec o
(m)
Caudal nominal
𝑄
Valo de inido po el p oyec o
(m3/s)
Ene gía hid áulica másica
𝐸
𝐸=𝑔∙𝐻
(J/kg)
Po encia hid áulica
𝑃ℎ
𝑃ℎ=𝜌 𝑔 𝐻 𝑄
(kW)
Velocidad del cho o
𝐶𝑜
𝐶𝑜=√2 𝑔 𝐻
(m/s)
F ecuencia
𝑓
La de la ed, no malmen e 50 Hz
(Hz)
Núme o de pa es de polos
𝑧𝑝
Es un alo que se i á a iando has a
encon a el más cohe en e.
(-)
Velocidad de o ación
𝑛
𝑛=𝑓
𝑍𝑝
( ph)
Velocidad de o ación
𝑁
𝑁=𝑓∙60
𝑍𝑝
( pm)
Velocidad de o ación
𝜔
𝜔=2𝜋∙𝑁
60
( ad/s)
Velocidad de impac o con a las palas
𝑈1
𝑈1=0,45∙𝐶𝑜
( ad/s)
Radio de la u bina
𝑅1
𝑅1=𝑈1
𝜔
(m)
Diáme o de la u bina
𝐷1
𝐷1=2𝑅1
(m)
Velocidad especí ica cien í ica
𝜈
𝜈= 𝜔 √𝑄
√𝜋 (2𝐸)0,75
(-)
Velocidad especi ica cien í ica mín.
𝜈 min
𝜈𝑚𝑖𝑛=0,005
(-)
Velocidad especi ica cien í ica máx.
𝜈 max
𝜈𝑚𝑎𝑥=0,025
(-)
Caudal po cho o o inyec o
𝑄0
𝑄0=𝑄
𝑧𝑝
(m3/s)
Radio del cho o
R2
𝑅2=𝜈 𝑅1
0,445 √𝑧𝑝
(m)
Cocien e en e adios
R2/R1
𝑅2/𝑅1
(-)
Velocidad especi ica cien í ica (en
unción del núme o de inyec o es)
𝜈0
𝜈0=0.445 √𝑧𝑝𝑅2
𝑅1
(-)
Núme o de cucha as
𝑧𝑏
𝑧𝑏=0,5 𝑅1
𝑅2+15
Velocidad especi ica cien í ica (en
unción del núme o de inyec o es) mín.
𝜈0 min
𝜈0𝑚𝑖𝑛=2,11∙0,005 √𝑧𝑝
(-)
Velocidad especi ica cien í ica (en
unción del núme o de inyec o es) máx.
𝜈0 max
𝜈0𝑚𝑎𝑥=2,11∙0,025 √𝑧𝑝
(-)
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
41 | P á g i n a
El desa ollo a segui es simple. Una ez es én de inidos el sal o ne o (𝐻𝑛), el caudal nominal
(𝑄) y la ecuencia (𝑓), se pod á deduci la ene gía hid áulica másica (𝐸), la po encia hid áulica
(𝑃ℎ) y la elocidad de salida del inyec o (𝐶𝑜) median e la ecuación de To icelli. A con inuación,
se de e minan las elocidades de o ación de la u bina Pel on y de máquina eléc ica, y la
elocidad de impac o del inyec o sob e las palas y se ob iene el adio y el diáme o de la u bina.
Po úl imo, se de ine la elocidad especí ica (𝜈). Llegados a es e pun o, hab ía que obse a si el
alo de dicha elocidad especí ica es á comp endido en e los alo es mínimos y máximos,
es ablecidos como 0,025 y 0,125, espec i amen e [22]. En caso de que dicha condición se
cumpla, el núme o de pa es de polos p opues o se conside a á álido. Si po el con a io, el alo
de la elocidad especí ica se encuen a ue a de esos alo es, el endimien o de la u bina se
educi ía.
Después, po cada pa de polos, se calcula el núme o de inyec o es óp imo. Pa a es o, se
es ablece una columna pa a cada núme o de inyec o (de 1 a 4) y se deducen los alo es de
caudal po inyec o (𝑄0), el adio del cho o (R2), las elocidades especí icas po cho o (𝜈0) y el
núme o de cucha as (𝑧𝑏). Pa a que es os alo es sean acep ables, el alo de 𝜈0 iene que es a
en e 𝜈0min y 𝜈0max (cuyos alo es se puede calcula según las ecuaciones p opo cionadas en la
Tabla 2) ya que de lo con a io, el endimien o de la ins alación pod ía e se comp ome ido.
Hab á di e sos esul ados posibles, pe o se compa a án con lo que el me cado o ece pa a
pode ob ene un p ecio azonable.
En es e es udio de po encial se a a abaja con caudales a iables. Pe o en cie os pun os,
la u ilización de di e en es caudales pa a los cálculos gene a muchas a ian es que no apo an
in o mación adicional.
Po úl imo, la u bina Pel on puede abaja desde un caudal ela i o del 20 % has a el 110%,
sin a ec a al endimien o de o ma d ás ica y se conside a á que el caudal de equipamien o es el
alo de caudal ela i o del 100%.
3.4 T ans o mado / Inyección a la ed eléc ica
Pa a los cálculos de po encia eléc ica, se supond án los siguien es endimien os: 85% pa a
la u bina [38] y 95% pa a el al e nado . También hay que ene en cuen a que se abaja con
co ien e al e na, po lo que la mul iplicación de la po encia hid áulica, po los dos endimien os,
solo a a da la po encia eléc ica apa en e (en VA). Como es necesa io sabe la po encia ac i a
(en W), se aplica á un ac o de po encia ( dp) de 0,9:
𝑷𝒆𝒍é𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂= 𝜼𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂∙𝜼𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒅𝒐𝒓∙𝒇𝒅𝒑∙𝑷𝒉
𝑷𝒆𝒍é𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂=𝟎,𝟖𝟓∙𝟎,𝟗𝟓∙𝟎,𝟗∙𝑷𝒉
𝑃𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎:𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙 [𝑊]
𝜂𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎:𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎
𝜂𝐴𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟:𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟
𝑓𝑑𝑝:𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝑃ℎ:𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐻𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 [𝑊]
=> 𝑃𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎=0,73∙𝑃ℎ
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48 | P á g i n a
5 Ene gía o al p oducida po año
Cuando el sal o ne o y el caudal de abajo son conocidos, es posible calcula la ene gía
eléc ica que puede se p oducida po la ins alación o cen al hid oeléc ica. P ime o se de ine la
po encia hid áulica, es deci , la po encia que con iene el agua y que es á a disposición de la u bina
pa a se ans o mada en po encia mecánica. El sal o ne o Hn ep esen a la ene gía o al con enida
en un kilog amo-peso de agua. Mul iplicando es e alo po el núme o de kilog amos-peso
pasando po segundo, se ob iene la po encia hid áulica.
𝑷𝒉=𝝆 𝑸 𝒈 𝑯𝒏 [𝑾]
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒 𝜌=1000𝑘𝑔
𝑚3 ;𝑔=9,81𝑚
𝑠2 ;𝑄 :𝐸𝑙 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑒𝑛 [𝑚3/𝑠] 𝑦 𝐻𝑛 :𝑆𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑛𝑒𝑡𝑜 𝑒𝑛 [𝑚]
Pa a conoce la po encia eléc ica p oducida (𝑃𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎), hab ía que sabe el endimien o de la
u bina y de la máquina eléc ica o gene ado . De es a mane a se ob iene:
𝑷𝒆𝒍é𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂=𝜼𝒈 𝑷𝒉 [𝑾]
La ene gía eléc ica ob enida es la po encia mul iplicada po el iempo, po lo que la ene gía
eléc ica ob enida en un año (𝐸𝑎) se á la in eg al de la po encia en unción del iempo de uso
du an e un año.
𝑬𝒂= ∫ 𝑷(𝒕) 𝒅𝒕
𝒕𝒇
𝒕𝟎[𝑾.𝒉]

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49 | P á g i n a
6 Ren abilidad
La en abilidad es una medida que indica la capacidad de una in e sión o negocio pa a
gene a ganancias en elación con los ecu sos in e idos. Se exp esa gene almen e como un
po cen aje y e leja la e iciencia con la que se u ilizan los ecu sos pa a p oduci bene icios.
Pa a el cálculo de la en abilidad, se ienen en cuen a los siguien es pa áme os: la po encia
eléc ica, la in e sión o al, las sub enciones, los gas os anuales globales, el núme o de días de
uncionamien o, el iempo de amo ización del p oyec o, los in e eses banca ios, el p ecio de en a
de la ene gía y la Tasa de Ren abilidad In e na (TRI). Pa a cada uno de es os pa áme os hay un
alo ideal.
En el caso de los gas os anuales, un documen o emi ido en 2016 po l’ISKB (hoy en día Swiss
Small Hyd o), mues a los esul ados de las encues as ealizadas a las cen ales hid oeléc ica
sob e los cos es de explo ación y de man enimien o de es as. Se deduce que cuan o más pequeña
es la cen al, más ele ados son es os cos es, como se puede obse a en el siguien e G á ico 4
[39].
G á ico 4: Gas os de explo ación y man enimien o de di e en es cen ales hid oeléc icas [39]
En el caso en el que la po encia ins alada sea de en e 50 kW y 300 kW, el alo de los cos es
es a ía en o no a los 210 CHF/kW, alo que se á empleado pa a ealiza los cálculos de
en abilidad de es e abajo.
Po úl imo, hab ía que habla del TRI, que es á en elación di ec a con el p ecio de en a de
la elec icidad. La emp esa Oiken, que es quien ha enca gado es e es udio, exige que el p ecio de
en a de la ene gía sea al que se alcance un TRI de 4,5% a 25 años.
Es e p ecio de en a se á el que de e mine la iabilidad de es e p oyec o, ya que se á el p ecio
que se end á en cuen a pa a compa a las di e en es soluciones plan eadas.
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
50 | P á g i n a
7 P oblemá ica
La mayo des en aja en es e ipo de cen ales hid oeléc icas ubicadas en edes de i igación
es que el caudal es muy a iable. Las causas son de di e en e na u aleza: una de ellas es que el
agua p o iene de íos, uen es na u ales o es anques, o a que el caudal que se puede ap o echa
es solo de unos meses al año, y inalmen e que hay eces que las p ecipi aciones no son
su icien es.
También es impo an e ene en cuen a la posibilidad de que haya sedimen os en las aguas
de mon aña, y en en en las edes de agua causando p oblemas. Es os sedimen os pueden
acele a el desgas e de la u bina, educiendo su ida ú il y e iciencia, ya que las pa ículas
desgas an las supe icies en con ac o con el lujo de agua. Además, los sedimen os pueden
obs ui los conduc os, lo que puede lle a a in e upciones en el lujo de agua, causando iempos
de inac i idad y una educción en la capacidad de gene ación de ene gía. Pa a mi iga es os
e ec os nega i os, el diseño de la u bina y de los conduc os debe conside a la ab asi idad de los
sedimen os. Es undamen al u iliza ma e iales más esis en es, como aleaciones especiales y
ecub imien os p o ec o es en las pa es más expues as al desgas e. Es as medidas ayudan a
asegu a la longe idad y e iciencia del equipo, minimizando el impac o de los sedimen os y
ga an izando un uncionamien o con inuo y e icien e de la plan a hid oeléc ica.
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
51 | P á g i n a
8 Sub enciones
Una pa e esencial pa a sabe si el p oyec o se á iable o no, son las di e en es sub enciones
a las que pod ía op a el p oyec o, ya que ayudan a que el cos e de desembolso sea meno :
Pa a empeza , es a ía el “Financemen des F ais Supplémen ai e” (Financiamien o de Cos es
Suplemen a ios). Es uno de los p og amas pione os pa a incen i a las ene gías eno ables en
Suiza. Sin emba go, ac ualmen e solo es á disponible pa a las ins alaciones exis en es. Po es a
azón, una nue a cen al no pod ía acoge se a es a sub ención. Según el a ículo 7 de la ley
co espondien e, los dis ibuido es es án obligados a comp a la co ien e eléc ica gene ada po
los p oduc o es de ene gías eno ables a un p ecio medio de 15-16 c s CHF/kWh, pe o si el p ecio
es á po encima, P ono o [40] paga la di e encia a las dis ibuido as [41].
Después es a ía la “Ré ibu ion à P ix Cou an ” (Re ibución al P ecio de la Co ien e). Se a a
de un mecanismo ede al pa a incen i a la p oducción de elec icidad p oceden e de ene gías
eno ables. Las ene gías eno ables que pueden bene icia se son la hid áulica, la o o ol aica, la
eólica, la geo é mica y la p oceden e de la biomasa y de sus desechos. Es a sub ención ha
inalizado en 2022 [42].
El “Sys ème de Ré ibu ion de l’Injec ion" (Sis ema de Re ibución de Inyección) es una ayuda
pa a desa olla la p oducción eléc ica p oceden e de ene gías eno ables en Suiza. Has a 2022,
los p oduc o es de elec icidad median e ene gías eno ables podían pedi la sub ención en es e
ma co del Sis ema de Re ibución de Inyección. Pe o, en es e momen o, no hay ningún nue o
acue do con una ley simila [43].
Po úl imo, los p oduc o es de ene gías eno ables cuen an con la "Con ibu ion à
l’in es issemen " (Con ibución a la in e sión) donde la Con ede ación Hel é ica con ibuye con
en e el 40% y 60% de los cos es. Según el a ículo 19, al. 5 de la "Loi su l’ene gie" (ley de la
ene gía) [44], las cen ales ins aladas en el sis ema de i igación pueden acoge se a es a
sub ención. Con es a sub ención, se espe a log a que la inanciación pública llegue al 50%.
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
52 | P á g i n a
9 Po encial de la zona de Lens
9.1 Con ex o
En el municipio de Lens, hay un sis ema de i igación que se si úa en una pendien e con un
elie e muy ma cado. En es a pendien e se encuen a un g an depósi o de agua con una
capacidad de 4.000.000 L, alimen ado po un conduc o o zado que cap a agua del G and Bisse
de Lens y de un o en e que nace más a iba, pe o siguen el mismo azado po la mon aña. Es a
boca de agua se encuen a a 80-90 me os po encima del depósi o. El esponsable de las aguas
del municipio a i ma que el caudal de agua en es a zona es de en e 80 y 100 l/s.
El caudal de agua que pasa po el conduc o es á egulado po una ál ula educ o a. Es a
ál ula educ o a iene un comando analógico con la medida de al u a del depósi o.
9.2 Es ado ac ual de la ed de i igación de Lens y sus al ededo es
La ed de i igación ac ual de la zona de es udio y al ededo es es muy compleja. Lens es un
municipio que es á aguas abajo del municipio de C ans-Mon ana y más o menos a la misma al u a
que el de Icogne. Además, ambién suminis a agua a los municipios de Flan hey y Che mignon
d’en-Bas. Pa a el p oyec o, la zona de mayo in e és pa a la posible ubicación de la cen al
hid oeléc ica se si úa en el G and Bisse de Lens ( e Ilus ación 21).
Ilus ación 21: G and Bisse de Lens [45]
El G and Bisse de Lens (ma cado en azul en la Ilus ación 21), que pa ece que nace del ío
de la Lienne, un an o más al oes e, en ealidad nace g acias al ío E ense (una uen e na u al de
agua que se encuen a más al no e del mapa p esen ado). No se conoce con exac i ud la can idad
de agua que p ocede del ío E ense y en un p incipio, se p esupone que una g an pa e iene de
es a uen e, pe o después de habe enido di e en es discusiones con los esponsables de aguas
de los al ededo es del G and Bisse, se ex aje on las siguien es conclusiones:
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
53 | P á g i n a
- El G and Bisse de Lens iene un de echo de agua de 300 l/s. Es e caudal p o enía del ío
E ense, pe o hoy en día el caudal que llega desde E ense es casi desp eciable, po que hay una
cap ación de agua que lle a es e agua al municipio de C ans-Mon ana como suminis o de agua
po able en odos los municipios que es én aguas abajo, ya que an iguamen e enían que bombea
agua desde Lens o Icogne pa a suminis a a C ans-Mon ana de agua po able. Po an o, pa a
alimen a el G and Bisse de Lens, hay una bomba de agua en el lago de C oix ( e Ilus ación 21).
Es e lago es á explo ado po la Sociedad Lienne S.A. [46], enca gada del pago del bombeo del
agua pa a la alimen ación del G and Bisse. La Sociedad Lienne S.A. es la p opie a ia de una
cen al hid oeléc ica que es á si uada al bo de del io Rhône y se dedica a ges iona el agua del
ío de la Lienne.
- El G and Bisse de Lens a a ez necesi a 300 l/s. Es á pensado pa a as asa 300 l/s pe o
en in e alos co os de iempo (ho as, pe o no a ios días o semanas). Cada año, hacen p uebas
pa a con ola que, po condiciones me eo ológicas ex emas, el G and Bisse con enga el agua y
no haya iesgo de desbo damien o.
- El G and Bisse solo necesi a 120 l/s pa a un buen uncionamien o, aunque de ez en cuando,
necesi a picos de 180 l/s. Cada semana, los esponsables del G and Bisse, deciden el caudal que
se a a necesi a la semana siguien e, po lo que el caudal puede a ia semanalmen e.
- El exceden e de agua no u ilizado, se ende a la Sociedad Lienne S.A. y se u bina en su
cen al hid oeléc ica. Es o les da un ing eso de 18.000 CHF/año.
- Ene gé icamen e hablando, no iene sen ido bombea un exceden e de agua en el G and
Bisse de Lens pa a u bina lo en la cen al del p oyec o, po que ya la p ocesa la Sociedad Lienne
S.A. Además, se gene a ían pé didas e ine iciencias po el bombeo y po el canal a supe icie lib e.
- Po o o lado, en 2037 es á p e is a una nue a negociación de las concesiones de agua que
de ini án la con inuación y la concesión de los de echos de agua al G and Bisse de Lens.
- Con espec o al p oyec o, se sabe que del agua que pasa po la zona solo un e cio puede
pasa po el conduc o ya que los o os 2 e cios pe enecen al municipio de C ans-Mon ana. C ans-
Mon ana los u iliza pa a alimen a o o embalse, un depósi o pa a la i igación y o o Bisse.
9.3 Desc ipción de la in aes uc u a ac ual
La zona de es udio se encuen a en e las poblaciones de Lens y Flan hey. En la Ilus ación
22, se obse a la ubicación de ambas poblaciones, y en el ecuad o, se ap ecia la zona de es udio.
El agua luye de izquie da a de echa.
Ilus ación 22: Localización de la zona de es udio

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54 | P á g i n a
En la Ilus ación 23 se obse a un zoom de la zona de es udio pa a isualiza la de o ma más
cla a, se obse an an o el o en e como el G and Bisse de Lens. Los di e en es núme os
ep esen an los elemen os que se de allan a con inuación.
Ilus ación 23: Zoom de la zona de es udio
En p ime luga se obse a el o en e, el cual pasa po debajo de la población de Lens y se
encuen a descubie o a pa i del amo indicado con una lecha. Es e ipo de lujo de aguas
pe mi e el desalojo de aguas de llu ias ue es o p o enien es del deshielo. En el núme o 1 de la
Ilus ación 23, se encuen a una p ime a boca de agua ( e Ilus ación 24).
Ilus ación 24: 1. P ime a boca de agua
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55 | P á g i n a
El agua p oceden e de un lago del pueblo pasa po el conduc o ojo de la Ilus ación 24 y a su
ez, agua que p o iene del o en e que a a iesa el pueblo en a po la ejilla supe io . La ube ía
de salida iene una en ada con o ma cilínd ica y con o i icios, compo ándose como un il o ( ubo
neg o). Es a ube ía comunica di ec amen e con el pun o 4 de la Ilus ación 23, el cual ep esen a
la segunda boca. El azado que sigue es e conduc o es simila al del o en e.
Aguas más abajo, se encuen an dos ubos neg os, ma cados como pun o 2 de la Ilus ación
23. ( e Ilus ación 25)
Ilus ación 25: 2. Dos conduc os ie en agua al o en e
Se concluyó que se a a de dos ubos de d enaje p oceden es de los campos de al ededo .
En el momen o del es udio no e ían mucha agua dado que e a julio.
Siguiendo el eco ido del o en e, en el pun o 3 és e se encuen a con la ca e e a. ( e
Ilus ación 26)
Ilus ación 26: 3. Paso del o en e po la ca e e a
Tan o el o en e como el conduc o pasan po debajo de la ca e e a, sin ningún ipo de
obs áculo. Es os con inúan has a el pun o 4, donde se c uzan con el G and Bisse de Lens ( e
Ilus ación 27).
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56 | P á g i n a
Ilus ación 27: 4. C uce del o en e y el G and Bisse de Lens
En la Ilus ación 27 se dis inguen a ios elemen os, empezando po la habi ación, en la que
con e gen odos los conduc os. Po un lado, llega el conduc o di ec o desde el pun o 1. Po o o
lado, llega agua de los il os colocados en el G and Bisse de Lens y po úl imo, como el o en e
pasa po encima del G and Bisse, ambién se había diseñado una ejilla pa a que el agua se il a a
en la habi ación, pe o hoy en día es a ejilla se encuen a sellada con una plancha me álica. No se
consiguió descub i el po qué, pe o una de las posibles azones es que el agua ya había sido
cap ada más a iba. Pa a inaliza , odo el agua que se cap a en es a habi ación con e ge en una
ube ía que conec a con los pun os es an es.
En el pun o núme o 5, se obse a o a habi ación de ho migón en la que se encuen a una
ál ula educ o a que egula la can idad de agua que pasa al depósi o de o ma analógica ( e
Ilus ación 28).
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57 | P á g i n a
Ilus ación 28: 5. Vál ula educ o a
A la salida de la ál ula educ o a el conduc o anspo a el agua has a el pun o 6, el cual es
un desa enado ( e Ilus ación 29).
Ilus ación 29: 6. Desa enado
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64 | P á g i n a
A con inuación, se mues a el G á ico 10 donde se ep esen an los cos es ene gé icos:
G á ico 10: Cos es ene gé icos en unción del caudal y los diáme os es anda izados en e 150 y 350 mm.
Escena io 1
En e la a ian e con un diáme o de 250 mm y el de 300 mm, hay una di e encia de 1 CHF
po me o de conduc o. Es a di e encia es desp eciable en e al aumen o de endimien o que
apo a. Po o o lado, al compa a un diáme o de 300 mm y 350 mm, la di e encia del endimien o
no es an ele ada, pe o la di e encia del cos e económico es ap oximadamen e 1,5 CHF po me o
de conduc o, el cual no es á jus i icado en é minos de endimien o. Con i mando que el conduc o
con diáme o de 300 mm es la mejo opción ( e Anexo [2]).
Después de habe escogido el conduc o de 300 mm de diáme o, hab ía que obse a el
compo amien o del conduc o en unción de los caudales de es udio. Pa a ello, se ha abajado
con una he amien a de cálculo pa a pode p oyec a los siguien es alo es espec o a los
caudales: pé didas de ca ga egula es o p ima ias, compa ación del sal o ne o con el b u o y la
po encia hid áulica.
• Pé didas de ca ga egula es o p ima ias:
A con inuación, se ep esen a án las pé didas de ca ga p ima ias en unción del caudal. És as
han sido calculadas haciendo uso de las ecuaciones mos adas en el apa ado 2.1.
G á ico 11: Pé didas de ca ga p ima ias en unción del caudal. Escena io 1
40,00
45,00
50,00
55,00
60,00
65,00
70,00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
150
200
250
300
350
P ecio [CHF/m]

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65 | P á g i n a
Obse ando el G á ico 11, cuando el caudal aumen a, las pé didas de ca ga p ima ias ambién
aumen an. En el ango de caudales obje o de es udio, se obse a que es as pé didas aumen an
0,64 m, que en e a los 96,6 m de sal o b u o, ep esen an el 0,66%, lo cual no supone mucha
a iación.
• Sal o ne o y sal o b u o:
En el G á ico 12, se p e ende compa a el sal o b u o en e al sal o ne o pa a obse a el
e ec o de las pé didas de ca ga p ima ias.
G á ico 12: Compa ación del sal o b u o y el ne o en unción del caudal. Escena io 1
Viendo el G á ico 12, se concluye que el sal o ne o disminuye según el caudal aumen a. Es el
compo amien o espe ado dado que en el G á ico 11, las pé didas aumen aban mien as que el
caudal ambién ascendía. Una de las p incipales a iables que a ec a de o ma nega i a al sal o
ne o son las pé didas de ca ga p ima ias.
• Po encia hid áulica:
Po úl imo, se quie e analiza cómo es as pé didas de ca ga p ima ias a ec an a la po encia
hid áulica , po lo que se decide calcula la po encia hid áulica como en el apa ado 2.1, en unción
del caudal ( e G á ico 13).
G á ico 13: Po encia hid áulica en unción del caudal. Escena io 1
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66 | P á g i n a
Cuan o más aumen a el caudal, más aumen a la po encia hid áulica. Se obse a una
di e encia conside able en e la po encia hid áulica máxima (65206,9W) y la mínima (37533,4W),
pa a el ango de caudales obje o de es udio. Es a di e encia es de 27671,47 W, la cual ep esen a
un 47% de la po encia máxima posible de p oduci . Se abaja á, po an o, en e el 53% y el 100%,
sabiendo que el máximo es de 65206,87 W → 65 kW.
10.1.2.2 Elección de la u bina
Como ya se ha deducido an e io men e, haciendo uso del G á ico 1, las opciones más
adecuadas pa a las condiciones de abajo de las que se dispone, e an el uso de una u bina
Pel on o de una bomba in e sa. Además, en is a de los endimien os de abajo p esen ados en
el G á ico 2 del apa ado 3.3 se concluía la mayo idoneidad de la u bina Pel on. Pa a con i ma
dicha elección se ha u ilizado, el siguien e G á ico 14 que elaciona el sal o ne o y la elocidad
especí ica cien í ica de la u bina como ya se adelan aba en el G á ico 3 del apa ado 3.3.
G á ico 14: Pun os de uncionamien os con di e en es caudales y elocidades de gi o. Escena io 1
En dicho G á ico 14, se obse an es nubes de pun os. Cada nube ep esen a una elocidad
de gi o del gene ado (que a su ez coincide con la elocidad de gi o de la u bina). Todos los
pun os se encuen an jus o debajo de la zona de la u bina Pel on. Según lo que ma ca el g á ico,
la elocidad de gi o ideal pa a el gene ado se ía de 1500 pm, abajando con una u bina Pel on
de dos inyec o es.
Dicha conclusión hab ía que e i ica la minuciosamen e con los esul ados ob enidos en el
dimensionamien o de la u bina Pel on, que se mues an a con inuación.
10.1.2.3 Dimensionamien o de la u bina Pel on y el gene ado
Pa a lle a a cabo el dimensionamien o de la u bina Pel on, se u iliza á la in o mación ya
p esen ada en el apa ado 3.3, así como las ecuaciones mos adas en la Tabla 2:
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67 | P á g i n a
Una ez es én de inidos el sal o ne o (𝐻𝑛), el caudal nominal (𝑄) y la ecuencia (𝑓), se pod á
deduci la ene gía hid áulica másica (𝐸), la po encia hid áulica (𝑃ℎ) y la elocidad de salida del
inyec o (𝐶𝑜) median e la ecuación de To icelli. Después se de e minan las elocidades de gi o
de la u bina y la elocidad de impac o del cho o sob e las palas y se ob ienen an o el adio como
el diáme o de la u bina. Po úl imo, se de ine la elocidad especi ica cien í ica (ν). Llegados a es e
pun o, hab ía que obse a si el alo ν es á comp endido en e los alo es mínimos y máximos,
es ablecidos como 0,025 y 0,125, espec i amen e [22]. En ese caso, el núme o de pa es de polos
de e minado se conside a ía álido. En caso con a io, el endimien o de la u bina disminui ía.
Una ez es ablecido el núme o de pa es de polos del al e nado , se calcula el núme o de
inyec o es óp imo. Pa a ello, se es ablece una columna po cada núme o de inyec o es (de 1 a 4)
y se deducen los alo es de caudal po cho o (𝑄0), el adio del cho o (R2), la elocidad especí ica
cien í ica po cada inyec o (ν0) y el núme o de cucha as (𝑧𝑏). Pa a que es os alo es sean
acep ables, los alo es de la elocidad especi ica cien í ica po cada inyec o (ν0) ienen que es a
en e ν0min y ν0max ( e Tabla 2) de lo con a io, el endimien o de la ins alación pod ía e se
comp ome ido.
Así en el G á ico 15 se comienza con la p oyección de la elocidad especí ica en unción del
núme o de pa es de polos conside ando un único inyec o de agua.
G á ico 15: Como de ini el núme o de pa es de polos. Escena io 1
Las líneas discon inuas ojas indican los lími es de la elocidad especí ica cien í ica ν (en e
0,025 y 0,125). El es o de las cu as ep esen an un caudal dis in o. Es as cu as mues an la
e olución de la elocidad especí ica cien í ica en unción del núme o de pa es de polos. Se obse a
que, con un pa de polos, la mayo pa e de los caudales se queda ían ue a de la zona acep able,
mien as que, en e 2 y 4 pa es de polos, dichos caudales sí que es a ían en e los lími es
es ablecidos pa a ν.
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
54321
Velocidad especi ica (ν) [-]
Núme o de pa es de polos
0,04 0,045 0,05 0,055 0,06 0,065 0,07
Caudales [m3/s]:
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68 | P á g i n a
A con inuación, se a a abo da la elección del núme o de inyec o es. Según lo concluido del
G á ico 15, el núme o de inyec o es se analiza á pa a 2, 3 y 4 pa es de polos del al e nado .
G á ico 16: Elección del núme o de inyec o es pa a 2 pa es de polos. Escena io 1
En el caso de 2 pa es de polos (G á ico 16), lo mejo se ía ene en e 2 y 4 inyec o es po que
con 1, odos los caudales se salen de la zona acep able.
G á ico 17: Elección del núme o de inyec o es pa a 3 pa es de polos. Escena io 1
Como se obse a en el G á ico 17, con 3 pa es de polos, ha ían al a 2 o 3 inyec o es. Como
an es, con 1 y 4 inyec o es, pa a cie os caudales, se es a ía abajando ue a de la zona óp ima,
lo que p o oca ía una disminución del endimien o de la u bina.
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
1 2 3 4
Velocidad especi ica (ν) [-]
Nume o de inyec o es
0,04 0,045 0,05 0,055 0,06 0,065 0,07
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
1 2 3 4
Velocidad especi ica (ν) [-]
Núme o de inyec o es
0,04 0,045 0,05 0,055 0,06 0,065 0,07
Caudales [m3/s]:
Caudales [m3/s]:
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
69 | P á g i n a
G á ico 18: Elección del núme o de inyec o es pa a 4 pa es de polos. Escena io 1
Con 4 pa es de polos ( e G á ico 19), se obse a que las cu as se jun an cada ez más, po
lo que se pod ía abaja solo con 1 o 2 inyec o es.
Teniendo en cuen a es as es opciones, se obse a que pa a ene 1 o 2 inyec o es, se pod ía
abaja con 2, 3 o 4 pa es de polos en el al e nado . Sabiendo que, en el me cado, es más ba a o
un al e nado con menos pa es de polos, se conclui á que una u bina Pel on con 2 inyec o es y
una máquina eléc ica de 2 pa es de polos pa ece se la mejo opción.
Pa a ene la u bina comple amen e dimensionada, se ija á un caudal nominal. El caudal de
equipamien o se á ijado po el c i e io mencionado al inal del apa ado 3.3. donde se comen a
que la u bina Pel on puede abaja con un caudal un 10% supe io al caudal de equipamien o,
po lo que se supond á que el 110% co esponde a un caudal de 70 l/s y, po o o lado, el 100%
co esponde a un caudal de 63,63 l/s.
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
1 2 3 4
Velocidad especi ica (ν) [-]
Núme o de inyec o es
0,04 0,045 0,05 0,055 0,06 0,065 0,07
Caudales [m3/s]:

Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
70 | P á g i n a
Con las ecuaciones is as en la Tabla 2, se ob end án los siguien es alo es mos ados en la
Tabla 3.
Tabla 3: Valo es de ini i os de los pa áme o de la u bina Pel on y el gene ado del escena io 1
Pa áme o
Símbolo
Valo
Unidades
Sal o ne o
Hn
96
(m)
Caudal nominal
Q
0,06363
(m3/s)
Ene gía hid áulica másica
E
941,76
(J/kg)
Po encia hid áulica (nominal)
Ph
59,92
(kW)
Velocidad del cho o
Co
43,39
(m/s)
F ecuencia
50
(Hz)
Núme o de pa es de polos
Zp
2
(-)
Velocidad de o ación
n
25
( ph)
Velocidad de o ación
N
1500
( pm)
Velocidad de o ación
w
157,08
( ad/s)
Velocidad de impac o
U1
19,53
( ad/s)
Radio de la u bina
R1
0,124
(m)
Diáme o de la u bina
D1
0,248
(m)
Pe íme o
p1
0,781
(m)
Velocidad especí ica cien í ica
ν
0,078
(-)
Núme o de cho os
z0
2
(-)
Caudal po cho o o inyec o
Q0
0,032
(m3/s)
Radio del cho o
R2
0,015
(m)
Cocien e de los adios
R2/R1
0,124
(-)
Velocidad especí ica cien í ica
(en unción del núme o de
inyec o es)
ν0
0,055
(-)
Núme o de cucha as
zb
20
En la Tabla 3 po an o, se mues an los pa áme os y ca ac e ís icas necesa ias pa a el diseño
y la ab icación de la u bina Pel on así como pa a el gene ado que an a se u ilizados en es e
p ime escena io.
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
71 | P á g i n a
10.1.2.4 Dimensionamien o de la conexión a la ed eléc ica
Una ez dimensionado el sis ema hid áulico y el sis ema de gene ación eléc ica, el siguien e
paso se ía hace llega esa ene gía eléc ica a la ed eléc ica. Pa a es e p ime escena io, exis e
la posibilidad de inyec a la ene gía eléc ica en es salas de ans o mación, denominadas S1,
S2 y S3 en el mapa de la Ilus ación 33 y que apa ecen ma cadas como equidis an es al pun o X.
Ilus ación 33: S1, S2 y S3 ep esen an las es salas de ans o mación
La p ime a sala, S1, se si úa en la población de Flan hey, y las o as dos (S2 y S3) en la
población de Lens. Obse ando las dis ancias a las salas de ans o mación y la po encia que hay
que anspo a , hab ía que e i ica si ue a necesa ia la ins alación de un ans o mado de baja
ensión a ensión media en la cen al hid oeléc ica. Po lo an o, dicha e i icación se ha á pa a
cada uno de los casos eniendo en cuen a una po encia hid áulica de 66 kW dado que se ía la
máxima po encia hid áulica que la u bina pod ía a a , la cual iene asociada al caudal máximo
de 70 l/s. Pa a la ecuación del cálculo de pé didas en la ed eléc ica, se necesi a ía sabe la
po encia eléc ica ac i a, siendo 0,73 el p oduc o del endimien o del g upo u bina-gene ado y
del ac o de po encia de la máquina eléc ica, como ya se ha mencionado en el apa ado 3.4, po
lo que: 𝑃𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎=0,73∙𝑃ℎ=0,73∙66=48,18 𝑘𝑊
Pa a sabe si se pod ía usa una línea en baja ensión (400 V) o una línea en media ensión
(16 kV) se hace uso de la ecuación del cálculo de pé didas en la ed eléc ica, p esen ada en el
apa ado 3.4, suponiendo que es á en baja ensión. Pa a comple a es a ecuación, al a ía sabe
la esis encia del conduc o en [Ω/km] (𝐾𝑄). Dicho alo se co esponde con 𝐾𝑄=0,868Ω
𝑘𝑚 según
la hoja de da os de la e e encia [47]. Así, al a ía po de e mina cuál se ía la longi ud máxima del
cable pa a ob ene unas pé didas meno es del 5% y no necesi a un ans o mado pa a inyec a
la ene gía eléc ica a la ed:
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
72 | P á g i n a
𝒑𝒑𝒆𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂𝒔 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂=𝜟𝟏𝟐
𝑼𝟐=𝑷𝑩 𝒍 𝑳 𝑲𝑸
𝑼𝟐
𝟐 → 𝒑𝒑𝒆𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂𝒔 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂<𝟎,𝟎𝟓
𝑃𝐵=48180 𝑊; 𝑙 𝐿=?; 𝐾𝑄=0,868Ω
𝑘𝑚[47] ;𝑈2=400 𝑉
𝑃𝐵 𝑙 𝐿 𝐾𝑄
𝑈22=48180 𝑙 𝐿 0,868
4002 <0,05
𝒍 𝑳 <𝟎,𝟏𝟗𝟏 𝒌𝒎
La esolución de dicha ecuación indica que la longi ud máxima del cable que ha ía que no se
necesi a a un ans o mado pa a la inyección de la elec icidad en la ed, se ía de 191 me os. Si
la dis ancia a las salas S1, S2 y S3 es más ele ada de 191 m, en onces, ha ía al a el uso de un
ans o mado .
A con inuación, po an o, ha á al a e i ica las dis ancias a las di e en es salas de
ans o mación S1, S2 y S3, pa a alo a la necesidad de coloca un ans o mado .
La p ime a sala de ans o mación S1, la cual se encuen a en Flan hey ( e Ilus ación 34),
se encuen a a 422 m de dis ancia de la cen al en línea ec a, pe o se ían necesa ios al ededo
de 660 m de cable (el cual se ía ep esen ado po la línea ama illa con pun os en la Ilus ación 34).
En es e caso, debido a que dicha dis ancia supe a la longi ud lími e de 191 m, se ía necesa io
ins ala un ans o mado en la cen al hid oeléc ica pa a pasa de baja ensión a ensión media.
Ilus ación 34: Dis ancia a la sala de ans o mación S1
La segunda sala de ans o mación S2, se ía la que se encuen a más al oes e de las dos que
hay en la población de Lens ( e Ilus ación 35). Se encuen a a 576 m de dis ancia de la cen al
en línea ec a y se ían necesa ios al ededo de 732 m de cable ( ep esen ado po la línea azul con
pun os en la Ilus ación 35). En es e caso ambién, debido a que dicha dis ancia supe a la longi ud
lími e de 191 m, se ía necesa io ins ala un ans o mado en la cen al hid oeléc ica pa a pasa
de baja ensión a ensión media.
S1
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
73 | P á g i n a
Ilus ación 35: Dis ancia a la sala de ans o mación S2
Po úl imo, la e ce a sala de ans o mación S3, la cual ambién se encuen a en la población
de Lens ( e Ilus ación 36), se encuen a a 550 m en línea ec a, pe o los cables necesi a ían
a a esa 1070 m de dis ancia (la cual es á ep esen ada po la línea ama illa con pun os en la
Ilus ación 36). Al igual que en los casos an e io es, aquí ambién ha ía al a coloca un
ans o mado en la cen al hid oeléc ica.
Ilus ación 36: Dis ancia a la sala de ans o mación S3
Po lo an o, se concluye que en cualquie a de los es casos hab ía que ins ala un
ans o mado en la cen al hid oeléc ica que ele e la ensión desde baja ensión a media ensión,
ya que las dis ancias son conside ablemen e mayo es que la dis ancia máxima de 191 m
conside ada.
10.1.3 In e siones económicas
Una ez se han es ablecido odos los elemen os necesa ios pa a la cons ucción de una
cen al hid oeléc ica en es e p ime escena io, se puede p ocede a calcula los p esupues os que
se ob end ían eniendo en cuen a la inyección de la elec icidad a las di e en es salas S1, S2 y S3
y eniendo en cuen a que en los 3 casos se a a necesi a el uso de un ans o mado de ensión
( e Tabla 4).
S2
S3
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
80 | P á g i n a
Pa a conclui , se obse a que odos los p ecios de en a de elec icidad son bas an e al os
espec o a los 20 c s CHF/kWh que suelen paga en el can ón del Valais, lo cual no a o ece la
consecución del p oyec o. Sin emba go, la g an a iabilidad del p ecio de la elec icidad hace que
la ins alación de la cen al hid oeléc ica en es e p ime escena io (y eniendo en cuen a las
di e en es opciones de inyección a ed) pueda llega a se posible en unos años.

Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
81 | P á g i n a
10.2 Escena io 2
10.2.1 Con ex o
En es e segundo escena io la si uación de pa ida es la siguien e: el conduc o o zado segui á
siendo el exis en e has a la ál ula educ o a, a pa i de ahí, se coloca á o o conduc o o zado
que canalice el agua has a la población de Flan hey. Es o pe mi i á ene un sal o b u o de 290 m
y además, de es a mane a, la cen al se ubica ía más ce ca de una sala de ans o mación donde
pode lle a a cabo la conexión a la ed eléc ica. La Ilus ación 37 mues a una línea con pun os
que ep esen a el azado del conduc o o zado desde el G and Bisse de Lens has a la población
de Flan hey con una longi ud o al de 794 m. Así mismo, el pun o ojo ep esen a la sala de
ans o mación que se pod ía usa pa a la inyección a la ed eléc ica.
Ilus ación 37: Conduc o o zado desde el G and Bisse de Lens has a la población de Flan hey (línea oja con
pun os)
Cabe comen a que el caudal del que se a a dispone , es una de las g andes incógni as de
es e segundo escena io, po lo que se conside a á que el caudal u binable se á la es a en e los
70 l/s plan eados en el caso an e io y el caudal necesa io pa a la i igación.
Conociendo los da os y la in o mación apo ada en el apa ado 9.3, se p oponen las siguien es
modi icaciones pa a pode ins ala la nue a cen al hid áulica ( e Ilus ación 38).
Ilus ación 38: Esquema del escena io 2
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
82 | P á g i n a
En la Ilus ación 38 se puede obse a que las bocas de agua 1 y 2, la habi ación 3, que hace
la pues a en ca ga en el conduc o o zado, y el conduc o o zado has a la an igua ál ula educ o a
(excluyendo es a úl ima), son los disposi i os que se man ienen del sis ema o iginal.
La ál ula 5 es una ál ula egulado a que de e mina cuán a agua al al depósi o y cuán a a
la cen al hid oeléc ica. Después de es a ál ula egulado a, se encon a á la ál ula de
p o ección de la cen al hid oeléc ica, el g upo u bina-gene ado y la ál ula de man enimien o.
Del g upo u bina-gene ado , salen los cables eléc icos pa a ealiza la conexión en la sala de
ans o mación de Flan hey. El desa enado y el depósi o de i igación se ían los que ya es aban
en el sis ema o iginal.
10.2.2 Dimensionamien o y es udio del po encial hid oeléc ico
Pa a es a si uación se supond á un caudal de en e 10 l/s y 70 l/s, un sal o b u o de 290 m y
una longi ud de ube ía de undición de 794 m. El conduc o con el que se abaja cuen a con un
diáme o de 300 mm y una ugosidad de 0,35 mm.
10.2.2.1 Dimensionamien o del conduc o
Aunque el conduc o con el que se a a abaja cuen a con un diáme o de 300 mm, se a a
e i ica si ese diáme o es su icien e o se ía con enien e modi ica lo. Se abo da án los
endimien os hid áulicos del conduc o y el cos e ene gé ico de los dis in os diáme os económicos.
Ambos se calcula án a pa i de las ecuaciones mos adas en el apa ado 3.2.
Pa a comenza , se e alua á el endimien o hid áulico del conduc o en unción del caudal y los
diáme os es anda izados posibles. Los caudales a ia án en e 10 l/s y 70 l/s y los diáme os en e
80 mm y 1200 mm ( e G á ico 26).
G á ico 26: Rendimien o hid áulico del conduc o en unción del caudal y el diáme o es anda izado. Escena io 2
Según el G á ico 26, cuan o mayo es el diáme o es anda izado, se ob iene un mejo
endimien o dado que las pé didas po icción son meno es. También, hay que deci que, de 80
mm a 125 mm, el endimien o su e una caída b usca, descendiendo el endimien o po debajo del
40%. También se deben alo a los cos es ene gé icos, que es o o alo que a a ayuda a
selecciona la ube ía. Dicho alo se á e aluado en unción de los mismos pa áme os que pa a
el caso del endimien o ( e G á ico 27).
10,00
30,00
50,00
70,00
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
80
125
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Rendimien o [%]
Diáme o [mm]
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
83 | P á g i n a
G á ico 27: Cos es ene gé icos en unción del caudal y el diáme o es anda izado. Escena io 2
En el G á ico 27 se obse a un alle de meno cos e pa a los diáme os en e 100 mm y 350
mm. En is a de la in o mación ob enida en los G á ico 26 y 27, se ía in e esan e cen a se en los
diáme os de 150 mm y 350 mm pa a pode ex ae unas conclusiones más ní idas de ca a a la
elección del conduc o.
G á ico 28: Rendimien o hid áulico del conduc o en unción del caudal y los diáme os es anda izados en e 150 y
350 mm. Escena io 2
Se conside a un buen conduc o, aquel que ob iene un endimien o supe io al 99%. En el
G á ico 28, el endimien o comienza en 98,5%, lo que indica que ya es un endimien o ele ado.
Po o o lado, se obse a un mejo endimien o y más es abilidad con un diáme o de 300 mm que
con el de 250 mm. Además, el conduc o de 300 mm iene solo un caudal po debajo del 99%
mien as que el de 250 mm iene un endimien o in e io al 98,5%. Po es a azón, se op a po un
conduc o de 300 mm de diáme o, o supe io .
10,00
30,00
50,00
70,00
0
10
20
30
40
50
60
80
125
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
P ecio [CHF/m]
Diáme o [mm]
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
98,5
98,6
98,7
98,8
98,9
99,0
99,1
99,2
99,3
99,4
99,5
99,6
99,7
99,8
99,9
100,0
150
200
250
300
350
Rendiminen o [%]
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
84 | P á g i n a
A con inuación, se mues a el G á ico 29 donde se ep esen an los cos es ene gé icos.
G á ico 29: Cos es ene gé icos en unción del caudal y los diáme os es anda izados en e 150 y 350 mm.
Escena io 2
En e la a ian e con un diáme o de 250 mm y el de 300 mm, hay una di e encia de 1,8 CHF
po me o de conduc o. Es a di e encia es desp eciable en e a la pe dida de endimien o del
conduc o. Po o o lado, al compa a un diáme o de 300 mm y 350 mm, la di e encia del
endimien o no es an ele ada, pe o la di e encia del cos e económico es ap oximadamen e 3 CHF
po me o de conduc o. Con i mando que el conduc o con diáme o de 300 mm es la mejo opción
( e Anexo [3]).
Después de habe escogido el conduc o de 300 mm de diáme o, hab ía que obse a el
compo amien o del conduc o en unción de los caudales de es udio. Pa a ello, se ha abajado
con una he amien a de cálculo pa a pode p oyec a los siguien es alo es espec o a los
caudales: pé didas de ca ga egula es o p ima ias, compa ación del sal o ne o con el b u o y la
po encia hid áulica.
• Pé didas de ca ga egula es o p ima ias:
A con inuación, se ep esen an las pé didas de ca ga p ima ias en unción del caudal. És as
han sido calculadas haciendo uso de las ecuaciones mos adas en el apa ado 2.1.
G á ico 30: Pé didas de ca ga p ima ias en unción del caudal. Escena io 2
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
P ecio [CHF/m]
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
85 | P á g i n a
Obse ando el G á ico 30, cuando el caudal aumen a, las pé didas de ca ga p ima ias ambién
aumen an. Es as pé didas aumen an de 0,06 m has a 2,77 m, lo que supone una di e encia de
2,71 m, que en e a los 290 m de sal o b u o, ep esen an el 0,93%, lo cual no supone mucha
a iación.
• Sal o ne o y sal o b u o:
En el G á ico 31, se p e ende compa a el sal o b u o en e al sal o ne o pa a obse a el
e ec o de las pé didas de ca ga p ima ias.
G á ico 31: Compa ación del sal o b u o y el ne o en unción del caudal. Escena io 2
Según el G á ico 31, se puede conclui que el sal o ne o disminuye a medida que el caudal
aumen a. Es e compo amien o es el espe ado dado que en el G á ico 30 las pé didas aumen aban
a medida que el caudal ambién se ele aba. Una de las p incipales a iables que a ec a de o ma
nega i a al sal o ne o son las pé didas de ca ga p ima ias.
• Po encia hid áulica:
Po úl imo, se quie e analiza cómo es as pé didas de ca ga p ima ias a ec an a la po encia
hid áulica, po lo que se decide calcula la po encia hid áulica como en el apa ado 2.1, en unción
del caudal ( e G á ico 32).
G á ico 32: Po encia hid áulica en unción del caudal. Escena io 2

Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
86 | P á g i n a
Cuando más aumen a el caudal, más aumen a la po encia hid áulica. Se obse a una
di e encia conside able en e la po encia hid áulica máxima (197237,70 W) y la mínima (28442,53
W) pa a el ango de caudales obje o de es udio. Es a di e encia es de 168.795,18W, la cual
ep esen a un 86% de la po encia máxima posible de p oduci . Se abaja á po an o, en e el 14%
y 100%, sabiendo que el máximo es de 197.237,70 W → 197 kW.
10.2.2.2 Elección de la u bina
Como ya se ha deducido an e io men e, haciendo uso del G á ico 1, las opciones más
adecuadas pa a las condiciones de abajo de las que se dispone, e an el uso de una u bina
Pel on o de una bomba in e sa. Además, en is a de los endimien os de abajo p esen ados en
el G á ico 2 del apa ado 3.3 se concluía la mayo idoneidad de la u bina Pel on. Pa a con i ma
dicha elección se ha u ilizado, el siguien e G á ico 33 que elaciona el sal o ne o y la elocidad
especí ica cien í ica de la u bina como ya se adelan aba en el G á ico 3 del apa ado 3.3.
G á ico 33: Pun os de uncionamien os con di e en es caudales y elocidades de gi o. Escena io 2
En dicho G á ico 33, se obse an es nubes de pun os. Cada nube ep esen a una elocidad
de gi o del gene ado (que a su ez, coincide con la elocidad de gi o de la u bina). Pa a una
elocidad de gi o de 1000 pm, odos los pun os se encuen an ue a de la zona de abajo de la
u bina Pel on. Pa a una elocidad de gi o de 1500 pm, los caudales al os pod ían en a den o
de la zona de abajo de una u bina Pel on, pe o casi odos los pun os es a ían ue a de es a zona.
Finalmen e, si la elocidad de gi o uese de 3000 pm, la nube de pun os es a ía p incipalmen e
en la zona de uncionamien o de la u bina Pel on ( e G á ico 34 pa a mayo de alle),
concluyéndose así que la si uación ideal se ía abaja con una u bina Pel on de 1 o 2 inyec o es
y una máquina eléc ica con una elocidad de gi o de 3000 pm, es deci , con un solo pa de polos.
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
87 | P á g i n a
G á ico 34: Pun os de uncionamien o con di e en es caudales en m3/s y elocidad de gi o de 3000 pm
10.2.2.3 Dimensionamien o de la u bina Pel on y el gene ado
Pa a lle a a cabo el dimensionamien o de la u bina Pel on, se u iliza á la in o mación ya
p esen ada en el apa ado 3.3, así como las ecuaciones mos adas en la Tabla 2:
Una ez es én de inidos el sal o ne o (𝐻𝑛), el caudal nominal (𝑄) y la ecuencia (𝑓), se pod á
deduci la ene gía hid áulica másica (𝐸), la po encia hid áulica (𝑃ℎ) y la elocidad de salida del
inyec o (𝐶𝑜) median e la ecuación de To icelli. Después se de e minan las elocidades de gi o
de la u bina y la elocidad de impac o del cho o sob e las palas y se ob ienen an o el adio como
el diáme o de la u bina. Po úl imo, se de ine la elocidad especí ica cien í ica (ν). Llegados a
es e pun o, hab ía que obse a si el alo ν es á comp endido en e los alo es mínimos y
máximos, es ablecidos como 0,025 y 0,125, espec i amen e [22]. En ese caso, el núme o de
pa es de polos de e minado se conside a ía álido. En caso con a io, el endimien o de la u bina
disminui ía.
Una ez es ablecido el núme o de pa es de polos del al e nado , se calcula el núme o de
inyec o es óp imo. Pa a ello, se es ablece una columna po cada núme o de inyec o es (de 1 a 4)
y se deducen los alo es de caudal po cho o (𝑄0), el adio del cho o (R2), la elocidad especí ica
cien í ica po cada inyec o (ν0) y el núme o de cucha as (𝑧𝑏). Pa a que es os alo es sean
acep ables, los alo es de la elocidad especí ica cien í ica po cada inyec o (ν0) ienen que es a
en e ν0min y ν0max ( e Tabla 2) de lo con a io, el endimien o de la ins alación pod ía e se
comp ome ido.
Así, en el G á ico 35 se comienza con la p oyección de la elocidad especí ica en unción del
núme o de pa es de polos conside ando un único inyec o de agua.
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
88 | P á g i n a
G á ico 35: Como de ini el núme o de pa es de polos. Escena io 2
Las líneas discon inuas ojas indican los lími es de la elocidad especí ica cien í ica ν (en e
0,025 y 0,125). El es o de las cu as ep esen an un caudal dis in o. Es as cu as mues an la
e olución de la elocidad especí ica cien í ica en unción del núme o de pa es de polos. Se obse a
que, con un pa de polos, los caudales se encuen an den o del á ea acep able. En el caso de
conside a 2 pa es de polos, algunos de los pun os ambién se encon a ían den o de la zona de
uncionamien o acep able, mien as que, en e 3 y 5 pa es de polos, odos los pun os es a ían
ue a de la zona acep able.
A con inuación, se a a abo da la elección del núme o de inyec o es. Según lo concluido del
G á ico 35, el núme o de inyec o es se analiza á pa a 1, 2 y 3 pa es de polos del al e nado , aun
sabiendo que pa a 3 pa es de polos los pun os es a ían ue a de la zona de abajo acep able.
G á ico 36: Elección del núme o de inyec o es pa a 1 pa de polos. Escena io 2
En el caso de 1 pa de polos (G á ico 36), la mejo opción se ía ene 2 inyec o es de agua
po que pa a el es o de las opciones, los caudales se encuen an ue a de la zona acep able.
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
54321
Velocidad especi ica (ν) [-]
Núme o de pa es de polos
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
Caudales [m3/s]:
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
1 2 3 4
Velocidad especi ica (ν) [-]
Núme o de inyec o es
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
Caudales [m3/s]:
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
89 | P á g i n a
G á ico 37: Elección del núme o de inyec o es pa a 2 pa es de polos. Escena io 2
Como se obse a en el G á ico 37, con 2 pa es de polos, ha ía al a 1 solo inyec o . Como
an e io men e, con el es o de núme o de inyec o es, pa a cie os caudales, es a íamos ue a de
la zona óp ima, lo que p o oca ía una disminución del endimien o de la u bina.
G á ico 38: Elección del núme o de inyec o es pa a 3 pa es de polos. Escena io 2
Po úl imo, con 3 pa es de polos (G á ico 38), se obse a que las cu as se jun an cada ez
más y que en ningún caso los caudales es a ían den o de la zona óp ima de uncionamien o.
Llegados a es e pun o, hab ía que decidi en e usa una máquina de 1 pa de polos con 2
inyec o es o una máquina de 2 pa es de polos y 2 inyec o es (suponiendo que uno de los
inyec o es pod ía ce a se al 100%). El p incipal incon enien e de ene una máquina eléc ica de
1 pa de polos es que en el momen o en el que la máquina pasa al es ado de embalamien o, po
algún p oblema écnico, pasa de gi a de 3000 pm a 6000 pm, mien as que una de 2 pa es de
polos, pasa de 1500 pm a 3000 pm. Es e es ado de embalamien o hace que los odamien os o
el eje de la u bina sea some ido a ensiones muy ele adas pudiendo aco a así la ida ú il de
cualquie a de los elemen os y aumen ando su de e io o.
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
1 2 3 4
Velocidad especi ica (ν) [-]
Núme o de inyec o es
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
Caudales [m3/s]:
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
1 2 3 4
Velocidad especi ica (ν) [-]
Núme o de inyec o es
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
Caudales [m3/s]:
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
96 | P á g i n a
10.2.6 Análisis de en abilidad económica
Después de calcula la p oducción anual de ene gía eléc ica, hab ía que analiza la
en abilidad de las 3 hipó esis plan eadas. Dicho análisis se lle a á a cabo compa ando cada pa e
con y sin aho o. El alo cla e a ene en cuen a se á el p ecio de en a po kWh de ene gía
eléc ica. Es e p ecio se a a ija cuando la asa de en abilidad in e na o TRI sea del 4,5% a 25
años (da o exigido po la emp esa demandan e del p oyec o, Oiken).
Exis en algunos elemen os comunes pa a odos los casos:
• Las sub enciones se án de ap oximadamen e el 50%, según lo expues o en el es ado
del a e.
• El iempo de explo ación es de 140 días.
• La asa de p oducción es del 100 % po que el man enimien o se ha á du an e el
in ie no.
• La du ación de la amo ización se á de 25 años. Es e alo ha sido escogido po que
la mayo pa e de los p oyec os son en ables en es os pe iodos de iempo.
• La asa de in e és banca io se á del 4%. Es e alo ha sido apo ado po Oiken.
El obje i o de es e apa ado po an o es consegui que el alo del TRI sea del 4,5% a 25
años eniendo en cuen a los da os ob enidos has a el momen o, i e ando pa a ello el p ecio de
en a de la elec icidad.
• Hipó esis 1: 15 l/s
En es a p ime a hipó esis se obse a que el p ecio de en a sin aho o es de 88,39 c s
CHF/kWh mien as que aplicando los posibles aho os el p ecio se ía de 76,88 c s CHF/kWh ( e
Tabla 11). Es os p ecios son excesi amen e ele ados, ya que es án muy po encima de lo 20c c s
CHF/kWh, y no se ían económicamen e iables.
Tabla 11: Ren abilidad económica de la hipó esis 1, 15 l/s
Cálculos económicos 15 l/s O iginal 15 l/s Con aho o
Po encia eléc ica kW 31,15 kW 31,15
In e sión o al CHF 879.820,00 CHF 756.507,81
Sub ención 50% 50%
Gas os anuales CHF/año 6.541,71 CHF/año 6.541,71
Núme o de días de uncionamien o días 140,00 días 140,00
Ho as de uncionamien o h 3.360,00 h 3.360,00
Tasa de p oducción % 100,00% % 100,00%
P oducción anual kWh/año 104.667,36 kWh/año 104.667,36
P ecio de en a c s/kWh 88,39 c s/kWh 76,88
Ganancias anuales b u as CHF/año 92.515,48 CHF/año 80.468,27
Tiempo de amo ización años 25,00 años 25,00
Tasa de in e és % 4,00% % 4,00%
Anualidad cons an e % 6,40% % 6,40%
Amo ización de la deuda CHF 56.318,97 CHF 48.425,52
Ca gos anuales CHF/año 62.860,68 CHF/año 54.967,23
Bene icio anuales CHF/año 29.654,80 CHF/año 25.501,04
P ecio de e en a c s/kWh 60,06 c s/kWh 52,52
TRI (15 años) 0,14% 0,14%
TRI (25 años) 4,50% 4,50%
Pe iodo de eg esos 28,00 28,00
VAN (15 años) -105.958,16 -91.080,27
VAN (25 años) 22.461,15 19.351,31

Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
97 | P á g i n a
• Hipó esis 2: 50 l/s
En la segunda hipó esis, se obse a un p ecio de en a de la elec icidad más asequible: 30,90
c s CHF/kWh sin aho o y 27,44 c s CHF/kWh con aho o. Aunque el p ecio de en a eniendo en
cuen a los posibles aho os es más asequible, sigue siendo ele ado ( e Tabla 12).
Tabla 12: Ren abilidad económica de la hipó esis 2, 50 l/s
• Hipó esis 3: 30 l/s
En es a úl ima hipó esis, la más ealis a, se obse an p ecios de 47,32 c s CHF/kWh y 41,51
c s CHF/kWh, sin aho o y con aho o, espec i amen e ( e Tabla 13).
Tabla 13: Ren abilidad económica de la hipó esis 3, 30 l/s
Cálculos económicos 50 l/s O iginal 50 l/s Con aho o
Po encia eléc ica kW 103,84 kW 103,84
In e sión o al CHF 879.820,00 CHF 756.507,81
Sub ención 50% 50%
Gas os anuales CHF/año 21.806,40 CHF/año 21.806,40
Núme o de días de uncionamien o días 140,00 días 140,00
Ho as de uncionamien o h 3.360,00 h 3.360,00
Tasa de p oducción % 100,00% % 100,00%
P oducción anual kWh/año 348.902,40 kWh/año 348.902,40
P ecio de en a c s/kWh 30,90 c s/kWh 27,44
Ganancias anuales b u as CHF/año 107.810,84 CHF/año 95.738,82
Tiempo de amo ización años 25,00 años 25,00
Tasa de in e és % 4,00% % 4,00%
Anualidad cons an e % 6,40% % 6,40%
Amo ización de la deuda CHF 56.318,97 CHF 48.425,52
Ca gos anuales CHF/año 78.125,37 CHF/año 70.231,92
Bene icio anuales CHF/año 29.685,47 CHF/año 25.506,90
P ecio de e en a c s/kWh 22,39 c s/kWh 20,13
TRI (15 años) 0,15% 0,14%
TRI (25 años) 4,51% 4,50%
Pe iodo de eg esos 28,00 28,00
VAN (15 años) -105.630,25 -91.017,60
VAN (25 años) 22.921,89 19.439,36
Cálculos económicos 30 l/s O iginal 30 l/s Con aho o
Po encia eléc ica kW 62,30 kW 62,30
In e sión o al CHF 879.820,00 CHF 756.507,81
Sub ención 50% 50%
Gas os anuales CHF/año 13.083,00 CHF/año 13.083,00
Núme o de días de uncionamien o días 140,00 días 140,00
Ho as de uncionamien o h 3.360,00 h 3.360,00
Tasa de p oducción % 100,00% % 100,00%
P oducción anual kWh/año 209.328,00 kWh/año 209.328,00
P ecio de en a c s/kWh 47,32 c s/kWh 41,57
Ganancias anuales b u as CHF/año 99.054,01 CHF/año 87.017,65
Tiempo de amo ización años 25,00 años 25,00
Tasa de in e és % 4,00% % 4,00%
Anualidad cons an e % 6,40% % 6,40%
Amo ización de la deuda CHF 56.318,97 CHF 48.425,52
Ca gos anuales CHF/año 69.401,97 CHF/año 61.508,52
Bene icio anuales CHF/año 29.652,04 CHF/año 25.509,13
P ecio de e en a c s/kWh 33,15 c s/kWh 29,38
TRI (15 años) 0,14% 0,14%
TRI (25 años) 4,50% 4,50%
Pe iodo de eg esos 28,00 28,00
VAN (15 años) -105.987,66 -90.993,74
VAN (25 años) 22.419,70 19.472,88
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
98 | P á g i n a
En is a de que odos los p ecios de en a de elec icidad pa a las es hipó esis son bas an e
supe io es a los 20 c s CHF/kWh. La iabilidad de la ins alación de una cen al hid oeléc ica según
es e segundo escena io esul a dudosa ambién. Sin emba go, la g an a iabilidad del p ecio de la
elec icidad hace que dicha ins alación pueda llega a se posible en unos años.
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
99 | P á g i n a
11 Conclusiones
El obje i o de es e abajo in de g ado e a e alua el po encial hid oeléc ico de la ed de iego
del municipio de Lens con el in de ins ala una cen al hid oeléc ica en algún pun o de la misma.
Pa a ello, se hizo una isi a a la zona, con el in de ob ene oda la in o mación posible sob e el
po encial emplazamien o de la supues a cen al hid oeléc ica. También se elabo ó un g an
diag ama de la ins alación ac ual pa a mejo a la comp ensión. A pesa de los es ue zos
empleados, no se pudie on a e igua los caudales exac os disponibles. A o unadamen e, g acias
a los da os de caudal acili ados po la emp esa p omo o a de es e abajo, Oiken, se pudo
es ablece que los caudales disponibles oscila ían en e los 40 y los 70 l/s.
Después se isualizó y desa olló un p ime escena io. Todo segui ía como es aba y el único
cambio se ía que, en ez de ene una ál ula educ o a, se ins ala ía una u bina en ese mismo
emplazamien o. Es e cambio implicaba algunas ob as de ingenie ía ci il, pe o en é minos
gene ales, el concep o e a el mismo. P ime o se comp obó si la ube ía e a óp ima, luego se
dimensionó la unidad u bina-gene ado pa a un caudal de equipamien o de 63,63 l/s y un sal o de
96 m. Se concluyó la necesidad de usa una u bina Pel on de 2 inyec o es y una máquina eléc ica
de 2 pa es de polos. Sin emba go, en es e p ime escena io el p oblema ino asociado a las
di e en es opciones pa a la inyección de la elec icidad a la ed eléc ica. Se con empla on 3 salas
de ans o mación di e en es, S1, S2 y S3, en las p oximidades de la zona. Una en Flan hey, a una
dis ancia de 660 m, y las o as dos ce ca de Lens, a 732 m y 1070 m, espec i amen e. Es as
dis ancias esul a on se mayo es que la dis ancia lími e es ablecida pa a que la ins alación de un
ans o mado uese necesa ia, po lo que hubo que inclui un ans o mado en cada uno de los
p esupues os. Los p esupues os ob enidos pa a las 3 si uaciones ue on de 487.070,00 CHF,
500.210,00 CHF y 562.680,00 CHF espec i amen e, pa a las di e en es salas S1, S2 y S3. Al
a a se de un p oyec o de eno ación, exis i ían cie os aho os. En el p ime caso, se llega a
conside a un aho o del 32,78%, ob eniendo un p esupues o inal de 327.410,00 CHF. En el
segundo caso, el aho o pasa a se del 56,29% po lo que el p ecio inal desciende has a los
212.880,00 CHF. Finalmen e, el aho o que se consigue en la e ce a si uación es del 28,28%
quedando un p esupues o inal de 349.330,00 CHF.
Así mismo, se ha es imado la p oducción eléc ica anual pa a un caudal de 63,63 l/s, du an e
140 días al año, ob eniéndose una p oducción de 95,22 MWh al año. Po úl imo, se es udió la
en abilidad de las di e en es si uaciones. Pa a log a un TRI del 4,5% a 25 años el cálculo de los
p ecios de en a de la elec icidad sin ningún ipo de aho o esul ó se de 56,24 c s CHF/kWh,
57,59 c s CHF/kWh y 64,00 c s CHF/kWh, pa a las si uaciones S1, S2 y S3, espec i amen e,
mien as que una ez aplicados los posibles aho os, dichos p ecios de en a pasa on a se de
39,86 c s CHF/kWh, 28,10 c s CHF/kWh y 42,10 c s CHF/kWh pa a S1, S2 y S3, espec i amen e.
Como en el p ime escena io hubo p oblemas con la conexión a la ed eléc ica, en el segundo
escena io se buscaba una conexión menos p oblemá ica. Así, si la cen al se desplazaba ce ca
de la sala de ans o mación de Flan hey, es a sala se encon a ía a 128 m de la cen al
hid oeléc ica y se ob end ía un sal o de 290 m, e i ando así el uso de un ans o mado . Pa a es e
segundo escena io, el caudal disponible se conside ó de, como máximo, 70 l/s menos el caudal
u ilizado pa a la i igación. Pa a es e escena io se dedujo que la u bina end ía que se de ipo
Pel on de 2 inyec o es ambién, con una máquina eléc ica de un pa de polos.
El p esupues o es imado pa a es e segundo escena io ha sido de 879.820,00 CHF, pasando
a se de 756.507,00 CHF con los posibles aho os. Pa a la p oducción anual de ene gía eléc ica
aho a se con emplan es hipó esis debido a que se desconocen los caudales disponibles pa a se
u binados. La p ime a de ellas, conside a un caudal de 15 l/s, con una p oducción eléc ica de
31,15 MWh/año, la segunda conside a un caudal de 50 l/s, con una p oducción eléc ica de 103,84
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
100 | P á g i n a
MWh/año y en la e ce a se conside a una si uación in e media donde se conside a un caudal de
30 l/s y una p oducción eléc ica de 62,30 MWh/año. Los p ecios de en a de la ene gía eléc ica
en es e escena io no son más a o ables que en el p ime o, siendo de 88,39 c s CHF/kWh, 30,90
c s CHF/kWh y 47,32 c s CHF/kWh pa a las hipó esis 1, 2 y 3, espec i amen e. Dicho p ecio de
en a disminuye a 76,88 c s CHF/kWh, 27,44 c s CHF/kWh y 41,57 c s CHF/kWh pa a las hipó esis
1, 2 y 3, espec i amen e, cuando se ienen en cuen a los posibles aho os. Conside ando odas
las opciones posibles, lo in e esan e se ía queda se con la segunda hipó esis, que se man iene en
una posición muy op imis a. Sin emba go, es e abajo es un es udio p elimina que no llega a da
con una solución de ini i a, aunque se concluye que pod ía se de u ilidad en el desa ollo de o os
p oyec os simila es.
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
101 | P á g i n a
12 Diag ama de Gan
Es e abajo ue o iginalmen e ealizado en la “Hau e École Spécialisée de Suisse occiden eale,
Valais/Walis” du an e los meses de julio a oc ub e del año 2022.
Oc ub e
Pun os a segui Inicio Nº semanas Fin
En ende el p oyec o 4.07.2022 1 8.07.2022
Es ado del a e 11.07.2022 3 29.07.2022
Recopilación de in o mación
pa a la u u a cen al
25.07.2022 5 26.08.2022
Po encial Hid áulico: análisis de
da os y cálculos
15.08.2022 2 26.08.2022
Pedimensionamien o de la
cen al
29.08.2022 2 9.09.2022
Es imación de cos es 12.09.2022 2 23.09.2022
Es imación de la p oducción y de
la en abilidad de la ob a
26.09.2022 2 7.09.2022
Julio
Agos o
Sep iemb e

Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
102 | P á g i n a
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h ps://map.geo.admin.ch
[46] «Google Maps», Google Maps. Accedido: 22 de julio de 2024. [En línea]. Disponible en:
h ps://www.google.com/maps/place/Zen ale+S .+Leona d/@46.2707231,7.4049793,12.25z/
da a=!4m10!1m2!2m1!1sLienne+sa!3m6!1s0x478ede4a2e daa75:0xacd697 d46848891!8m2!
3d46.2604799!4d7.4446455!15sCglMaWVubmUgc2GSAQ wb3dlcl9wbGFudOABAA!16s%2F
g%2F1 d7m6m0?au huse =0&en y= u
[47] «10540046.pd ». Accedido: 24 de agos o de 2022. [En línea]. Disponible en:
h ps://www.nexans.ch/. es /ca alog/ 1/p oduc /pd /10540046
[48] «10152857.pd ». Accedido: 26 de agos o de 2022. [En línea]. Disponible en:
h ps://www.nexans.ch/. es /ca alog/ 1/p oduc /pd /10152857
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
105 | P á g i n a
14 Anexos
ANEXO [1]: CABLES DE MEDIA TENSIÓN ENTERRADOS CERCA DE LA ZONA DE TRABAJO .......................................... 106
ANEXO [2]: GRÁFICOS 3D DEL ESCENARIO 1 ............................................................................................................... 107
ANEXO [3]: GRÁFICOS 3D DEL ESCENARIO 2 ............................................................................................................... 108
ANEXO [4]: DETALLES DE LOS COSTES ECONÓMICOS DEL ESCENARIO 1 .................................................................... 110
ANEXO [5]: TABLA DE COSTES DE LAS TRES INSTALACIÓN CON LAS DIFERENTES INYECCIONES A LA RED ELÉCTRICA,
DESPUÉS DE HABER CONSIDERADO EL AHORRO ................................................................................................ 114
ANEXO [6]: DETALLES DE LOS COSTES DEL ESCENARIO 2 ............................................................................................ 115
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
112 | P á g i n a
Tabla 20: Cos e del local de u binado. Escena io 1
• Elec omecánica
La u bina Pel on con 2 inyec o es end á un cos e de 58.855,60 CHF.
Tabla 21: Cos e de la u bina Pel on. Escena io 1
El gene ado de 2 pa es de polos cos a á 17.213,00 CHF. Es e es un p ecio medio pa a los
dis in os ipos de gene ado .
Tabla 22: Cos e del gene ado . Escena io 1
Po o o lado, el sis ema del u bogene ado , iene en cuen a el sis ema de con ol, el sis ema
de segu idad, las ala mas, e c. El p esupues o pa a es e conjun o se á de 104.999,34 CHF.
Tabla 23: Cos e del u bogene ado ( eniendo en cuen a elemen os de con ol, sis emas de segu idad, e c.).
Escena io 1
Como odos es os alo es son ap oximados y medios, suma emos los p ecios de la u bina,
el gene ado y los elemen os de con ol y segu idad del sis ema u bogene ado , y di idi emos po
dos. Es o nos da á el p ecio de la unidad u bogene ado a.
Local de u binado
Al u a del edi icio (m) 4,00
Volumen del edi icio SIA (m3) 64,00
P ecio o al de las ins alaciones de bombeo y u binado en CHF 49.447,50
A baz
(2015)
Tu bina
NOK (2010)/kW 5.539,60
CHF (2015)/kW 784,41
P ecio de la u bina Pel on (CHF 2015) 55.655,41
P ecio de una u bina Ex-Wo k en CHF 55.655,41
Cos es de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 1.113,11
P ecio del anspo e (CHF) 1.669,66
P ecio de la u bina en CHF 58.855,60
Pel on NVE < 10MW
Gene ado / Mo o -Gene ado pa a u bina o g upo e na io
Po encia de dimensionamien o
Po encia eléc ica edondeada (kW) 48,10
Po encia ac i a edondeada (kVA) 53,40
NOK (2010) 71.857,69
P ecio del gene ado CHF (2015) 10.175,05
Masa (kg) 7.087,16
USD (1998) 200.708,28
P ecio del gene ado CHF (2015) 278.502,81
Masa (kg) 819,64
USD (1998) 23.212,25
P ecio del gene ado CHF (2015) 32.213,97
Cos e Coe de conocido 2,61
P ecio del gene ado CHF (2015) 16.154,59
Fac o de escala 1,75
P ecio Ma e ial gene ado 3.504,29
P ecio medio CHF (2015) 13.164,82
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 263,30
P ecio del anspo e (CHF) 394,94
Gene ado / Mo o -Gene ado en CHF 17.213,00
Núme o de gene ado es 1,00
P ecio de odos los Gene ado es / Mo ogene ado es en CHF 17.213,00
Tu bine Duo Tu bo <50
kW
NVE <10MW
ELETROBRAS P<5MW
ELETROBRAS P>5MW e
n>200 pm
Leyland Me hod
(pequeña hid aulica)
G upo u bogene ado ( u bina, gene ado , bl de con ol, sis ema de segu idad y ala ma)
TURBO P ecio del g upo u bogene ado (incluye ins alación, p uebas y pues a en ma cha) 104.999,34

Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
113 | P á g i n a
Tabla 24: P ecio inal del g upo u bogene ado . Escena io 1
El p ecio inal pa a el g upo se á de 90.533,97 CHF.
• Conexión a la ed eléc ica
Las di e encias p incipales se encuen an en el p ecio del cable, la exca ación y el ubo. El
cos e de la conexión has a la p ime a sala de ans o mación, S1, se á de 116.789,36 CHF, has a
la segunda sala, S2, de 128.018,72 CHF y has a la e ce a sala, S3, de 181.405,52 CHF.
Tabla 25: Cos e de la conexión a ed. Escena io 1
P ecio del g upo u bogene ado (incluida la ins alación, las p uebas y la pues a en se icio) 90.533,97
Conexión a la ed
Conexión has a el ans o mado (cable+GC+conec o )
P ecio p o eedo §§ 1,93 1,93 1,93
P ecio del cable (GKN Cu 3x.../... 0,6/1kV) (CHF) 1.946,60 2.158,95 3.155,85
Exca ación + ube ía (CHF) 102.300,00 113.460,00 165.850,00
P ecio Conexión eléc ica (CHF) 104.246,60 115.618,95 169.005,85
P ecio medio CHF 104.246,60 115.618,95 169.005,85
T ans o mado
Po encia conside ada (KVA) 53,40 53,40 53,40
Po encia apa en e del ans o mado (KVA) 100,00 100,00 100,00
Modelo de p o eedo P ecio del ans o mado (CHF) 3.645,84 3.645,84 3.645,84
VSE 2007 P ecio del ans o mado (CHF) 10.653,70 10.653,70 10.653,70
P ecio medio CHF 7.149,77 7.149,77 7.149,77
P ecio de ins alación y pues a en se icio (CHF) 143,00 0,00 0,00
Cos e de la conexión (incluida la apa amen a y la p o ección)
Modelo de p o eedo P ecio de la conexión (CHF) 5.000,00 5.000,00 5.000,00
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 100,00 100,00 100,00
P ecio del anspo e (CHF) 150,00 150,00 150,00
Cos e de la sala eléc ica
Modelo del p o eedo Cos e de la sala eléc ica p e ab icada 0,00 0,00 0,00
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 0,00 0,00 0,00
Cos e del anspo e (CHF) 0,00 0,00 0,00
P ecio de la conexión a la ed en CHF 116.789,36 128.018,72 181.405,62
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
114 | P á g i n a
Anexo [5]: Tabla de cos es de las es ins alación con las di e en es inyecciones a la ed eléc ica, después de
habe conside ado el aho o
Tabla 26: Cos es de las es ins alación con las di e en es inyecciones a la ed eléc ica, después de habe
conside ado el aho o
In e sión S1 S2 S3
Ins alación de la cen al CHF 5.000,00 5.000,00 5.000,00
Conduc o o zado CHF 0,00 0,00 0,00
Boca de agua, desa enado , ejilla, habi ación de pues a bajo p esión CHF 0,00 0,00 0,00
Vál ula(s) de man enimien o CHF 3.890,00 3.890,00 3.890,00
Vál ula de p o ección CHF 14.170,00 14.170,00 14.170,00
Local de u binado CHF 49.450,00 49.450,00 49.450,00
G upo elec omecánico CHF 90.530,00 90.530,00 90.530,00
Inyección elec ica a la ed CHF 116.790,00 18.900,00 135.530,00
To al (Fue a ingenie os, hono a ios e imp e is os) CHF 279.830,00 181.940,00 298.570,00
Va ios (7%) CHF 19.590,00 12.740,00 20.900,00
Ingene ía y hono a ios (10%) CHF 27.990,00 18.200,00 29.860,00
To al gene al CHF 327.410,00 212.880,00 349.330,00
Ma gen de ince idumb e (± 15%) CHF 49.111,50 31.932,00 52.399,50
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
115 | P á g i n a
Anexo [6]: De alles de los cos es del escena io 2
COSTES ECONÓMICOS DESGLOSADOS - ESCENARIO 2
En el segundo escena io, hay un único p esupues o. Se mos a án los p ecios de los dis in os
elemen os de mane a desglosada.
Tabla 27: Cos es desglosados de la ins alación. Escena io 2
• Ins alación del emplazamien o.
En p ime luga , es e cos e e leja el alo de la di icul ad del abajo necesa io a ealiza . Es a
ez es más ca o po que en es e segundo escena io, la ins alación end á que se cons uida desde
ce o, lo que implica ía un p ecio de pa ida de unos 10.000 CHF.
Tabla 28: Cos e del emplazamien o. Escena io 2
• Conduc o o zado
La ube ía en es e caso a a se mucho más ca a que en el p ime escena io po que es mucho
más la ga (734 m). Hay casi 500 m más de ube ía. El cos e se á de 336.461,81 CHF.
Tabla 29: Cos e del conduc o o zado. Escena io 2
• Boca de agua, desa enado , ejilla y cáma a de ca ga
La oma de agua sigue siendo la misma que la ac ual sob e el e eno, y la u bina ambién
end á que se esis en e a los sedimen os, po que ya enemos un desa enado jus o an es del
In e sión
Ins alación de la cen al CHF 10.000,00
Conduc o o zado CHF 336.460,00
Boca de agua, desa enado , ejilla, habi ación de pues a bajo p esión CHF 13.150,00
Vál ula(s) de man enimien o CHF 1.980,00
Vál ula de p o ección CHF 74.680,00
Local de u binado CHF 49.450,00
G upo elec omecanico CHF 232.940,00
Inyección eléc ica a la ed CHF 33.320,00
To al (Fue a ingenie os, hono a ios e imp e is os) CHF 751.980,00
Va ios (7%) CHF 52.640,00
Ingene ía y hono a ios (10%) CHF 75.200,00
To al gene al CHF 879.820,00
Ma gen de ince i ud (± 15%) CHF 131.973,00
Ins alación del emplazamien o en CHF 10.000,00
Tubo de u bina (g upo elec ógeno e na io o e e sible)
Anchu a de la zanja (m) 0,98
P o undidad de exca ación (m) 1,75
Cos e de exca ación, compac ación y elleno (CHF/m.l.) 67,82
Cos e de la ube ía (CHF/m.l.) 335,00
Gas os de anspo e (CHF/m.l.) 10,05
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF/m.l.) 6,70
P ecio de la conducción en CHF 336.461,81
Modelo de ubo según el
ma e ial
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
116 | P á g i n a
depósi o (en la abla se con empla la boca de agua con desa enado y sin desa enado , pe o
p e iamen e se ha escogido si quie e con o sin desa enado , y se c ea una ó mula condicional
pa a ene en cuen a un p ecio o el o o). El p esupues o pa a es a pa e se á de 13.148,76 CHF.
Tabla 30: Cos e de la boca de agua, desa enado , ejilla y la cáma a de ca ga. Escena io 2
• Vál ula de man enimien o
En es e caso, sólo hab á una ál ula de man enimien o. En ealidad, no se ía del odo
necesa ia, po que si hay agua en la ube ía de abajo es po que el agua pasa no malmen e po la
u bina. Es e elemen o añadi á 1.978,34 CHF al p esupues o inal.
Tabla 31: Cos e de la ál ula de man enimien o. Escena io 2
• Vál ula de p o ección
Pa a la u bina de es e escena io, la ál ula de p o ección a a se especialmen e ca a po que,
pa a aisla la máquina, la ál ula a a ene que aguan a una p esión de 290 m.c.a (me os de
columna de agua). Al se una p esión conside able se ha decidido op a po una ál ula de bola.
Su p ecio se á de 74.675,70 CHF.
Tabla 32: Cos e de la ál ula de p o ección. Escena io 2
• Local de u binado
Es a habi ación se cons ui á desde ce o. Las dimensiones se han escogido de o ma
o ien a i a (4mx4mx4m), como pa a el escena io 1. Dichas dimensiones si en pa a calcula la
can idad de ho migón necesa io. El p esupues o se á de 49.447,50 CHF.
Boca de agua, desa enado , ejilla, cáma a de ca ga
Con desa enado Boca de en ada de agua, desa enado , ejilla, cáma a de ca ga 32.909,67
Sin desa enado Boca de en ada de agua, ejilla 12.522,63
P ecio medio de en ada de agua 12.522,63
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF/m.l.) 250,45
P ecio del anspo e (CHF) 375,68
P ecio de la boca de en ada de agua, el desa enado , la ejilla y la cáma a de ca ga en CHF 13.148,76
Vál ula de man enimien o (g upo elec ógeno e na io o e e sible)
Vál ula de pa ed /
a aguía
P ecio de la Val ula a aguía (CHF) 1.706,35
Vál ula de guillo ina P ecio de la ál ula de guillo ina (CHF) 2.037,07
P ecio medio anne man enimien o (CHF) 1.871,71
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 37,43
P ecio del anspo e (CHF) 56,15
P ecios de las ál ulas de man enimien o en CHF 1.979,34
Vál ula de p o ección ( u bina)
Diáme o de la ál ula (mm) 270,00
Vál ula de ma iposa
PN16
P ecio de la ál ula de ma iposa (CHF) 6.818,94
Vál ula es e ica
elec ob as (PN40)
P ecio de la ál ula es é ica (CHF) 108.158,45
PN100 P ecio de la ál ula es é ica (CHF) 33.072,18
P ecio medio en CHF 70.615,31
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 1.412,31
P ecio del anspo e (CHF) 2.118,46
Núme o de ál ulas 1,00
P ecio de odas las ál ulas de p o ección Tu bina en CHF 74.675,70
Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
117 | P á g i n a
Tabla 33: Cos e del local de u binado. Escena io 2
• Elec omecánica
La u bina Pel on de es e escena io iene que gi a el doble de ápido que la u bina del
escena io 1. Es más, iene que aguan a una ue za mayo que la p ime a po que pod ía gene a
mucha más po encia, azón po la cual el p ecio es casi 3 eces mayo . El p ecio pa a es a u bina
Pel on se á de 161.337,02 CHF.
Tabla 34: Cos e de la u bina Pel on. Escena io 2
Es a ez, el gene ado no sólo es el doble de po en e que su p edeceso , sino que además
gene a más del doble de ene gía que el o o. Su p ecio alcanza á los 33.398,53 CHF. Es e es el
cos e medio de los gene ado es que apa ecen en la Tabla 35.
Tabla 35: Cos e del gene ado . Escena io 2
Pa a comple a el g upo, se conside an los elemen os de con ol, de ala ma y de segu idad.
Es o asciende a 271.138,92 CHF.
Tabla 36: Cos e del g upo u bogene ado ( eniendo en cuen a elemen os de con ol, segu idad, e c.).Escena io 2
Local de u binado
Al u a del edi icio (m) 4,00
Volumen del edi icio SIA (m3) 64,00
P ecio o al de las ins alaciones de bombeo y u binado en CHF 49.447,50
A baz
(2015)
Tu bina
NOK (2010)/kW 5.020,37
CHF (2015)/kW 710,88
P ecio de la u bina Pel on (CHF 2015) 152.564,56
P ecio de una u bina Ex-Wo k en CHF 152.564,56
Cos es de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 3.051,29
P ecio del anspo e (CHF) 4.576,94
P ecio de la u bina en CHF 161.337,02
Pel on
NVE < 10MW
Gene ado / Mo o -Gene ado pa a u bina o g upo e na io
Po encia de dimensionamien o
Po encia eléc ica edondeada (kW) 145,30
Po encia ac i a edondeada (kVA) 161,40
NOK (2010) 186.972,41
P ecio del gene ado CHF (2015) 26.475,29
Masa (kg) 7.132,62
USD (1998) 201.995,86
P ecio del gene ado CHF (2015) 280.289,46
Masa (kg) 1.437,84
USD (1998) 40.719,67
P ecio del gene ado CHF (2015) 56.510,76
Cos e Coe de conocido 3,97
P ecio del gene ado CHF (2015) 24.612,33
Fac o de escala -7,09
P ecio Ma e ial gene ado -14.173,91
P ecio medio CHF (2015) 25.543,81
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 510,88
P ecio del anspo e (CHF) 766,31
Gene ado / Mo o -Gene ado en CHF 33.398,53
Núme o de gene ado es 1,00
P ecio de odos los Gene ado es / Mo ogene ado es en CHF 33.398,53
NVE <10MW
ELETROBRAS P<5MW
ELETROBRAS P>5MW e
n>200 pm
Leyland Me hod
(pequeña hid aulica)
Tu bine Duo Tu bo <50
kW
G upo u bogene ado ( u bina, gene ado , bl de con ol, sis ema de segu idad y ala ma)
TURBO P ecio del g upo u bogene ado (incluye ins alación, p uebas y pues a en ma cha) 271.138,92

Landin Solaun, Miguel Ma ía – T abajo Fin de G ado
118 | P á g i n a
Como odos es os alo es son ap oximados y medios, oma emos la suma de la u bina, el
gene ado y el g upo u bogene ado , y la di idi emos po dos. Es o nos da el p ecio de la unidad
u bogene ado a.
Tabla 37: Cos e del g upo u bogene ado . Escena io 2
Así pues, pa a conclui con el g upo, es imamos un p esupues o inal de 232.937,24 CHF.
• Conexión a la ed eléc ica
Po úl imo, la conexión a la ed eléc ica pa a es e segundo escena io es mucho más ba a a
que pa a el p ime o, po que se sigue u ilizando baja ensión, y la dis ancia del cable ambién es
mucho meno . Es a pa e ep esen a ía 33.317,18 CHF del p esupues o.
Tabla 38: Cos e de la conexión a ed. Escena io 2
P ecio del g upo u bogene ado (incluida la ins alación, las p uebas y la pues a en se icio) 232.937,24
Conexión a la ed
Conexión has a el ans o mado (cable+GC+conec o )
P ecio p o eedo §§ 233,02
P ecio del cable (GKN Cu 3x.../... 0,6/1kV) (CHF) 8.227,18
Exca ación + ube ía (CHF) 19.840,00
P ecio Conexión eléc ica (CHF) 28.067,18
P ecio medio CHF 28.067,18
T ans o mado
Po encia conside ada (KVA) 161,40
Po encia apa en e del ans o mado (KVA) 250,00
Modelo de p o eedo P ecio del ans o mado (CHF) 0,00
VSE 2007 P ecio del ans o mado (CHF) 0,00
P ecio medio CHF 0,00
P ecio de ins alación y pues a en se icio (CHF) 0,00
Cos e de la conexión (incluida la apa amen a y la p o ección)
Modelo de p o eedo P ecio de la conexión (CHF) 5.000,00
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 100,00
P ecio del anspo e (CHF) 150,00
Cos e de la sala eléc ica
Modelo del p o eedo Cos e de la sala eléc ica p e ab icada 0,00
P ecio de ins alación y pues a en ma cha (CHF) 0,00
Cos e del anspo e (CHF) 0,00
P ecio de la conexión a la ed en CHF 33.317,18