domingo, 23 de enero de 2022

PRODUCCIÓN DE ENERGÍA LIMPIA DESDE 1927 EN TM DE LOS VILLARES

 

Producción de energía limpia desde 1927 en TM de Los Villares (Electra Industrial Española S.A. Bilbao - Central hidroeléctrica del Chorro).


Artículo publicado en el Diario Jaén (23.01.2022)







­         Prólogo

En la actualidad estoy inmerso en un trabajo de campo que he titulado: <LOS CAMINOS DEL AGUA POTABLE A JAÉN> Encontrándome en el camino con un hito industrial próximo a Los Villares, que aunque no forma parte del trabajo, sí que está en el “camino del agua”, optando por su importancia el hacer un estudio anexo.    

Ahora que está en boga apostar por las energías limpias, hay que resaltar, que desde 1927 en la central hidroeléctrica denominada <El Chorro> en el término municipal de los Villares a 17 km de Jaén, se producía energía eléctrica utilizando como fuerza electromotriz la energía cinética y potencial del agua que discurría por Arroyo Frío. Esta central suministraba corriente eléctrica a las localidades de Martos y Valdepeñas de Jaén. En la actualidad está abandonada, tan solo queda el edificio que albergaba las turbinas,  generadores, así como los transformadores de corriente…, un edificio anexo que fue una escuela primaria rural, además de un grupo de viviendas anexas que formaban el poblado de los obreros que allí trabajaban.




01_Plano de ubicación central eléctrica (1933).
© Organismo Autónomo Centro Nacional de Información Geográfica (CNIG)

 


02_Vista aérea conjunto central, escuela y poblado (oeste).
  

El que suscribe, a finales del año 1969, cuando cursaba el último año de carrera de Ingeniero Técnico en la especialidad de Centrales y Líneas, visité la central acompañado por D. Juan Antonio Zea (q.e.p.d.) La central se encontraba aún en funcionamiento, recordando como un operario realizó las maniobras de parada y marcha de las dos turbinas y sus generadores, su acoplamiento entre ambos y la posterior conexión con la subestación de la Cía Sevillana de Electricidad en Martos a través de una línea aérea de media tensión. Toda una maniobra manual ejecutada de forma magistral, pues estaba basada en la experiencia del operario y que aún no se me ha olvidado. Posteriormente la describiré con más detalle. 

El objetivo de esta publicación es recuperar, aunque sea de forma virtual, la “Central hidroeléctrica del Chorro”. Describir sus características constructivas, la maquinaria que allí estaba instalada, su funcionamiento y su estado actual. 

Para una mejor comprensión he dividido el estudio en los siguientes apartados.

a) Ficha del inmueble.
b) Características constructivas de la central.

  • Azud
  • Canal
  • Cámara de carga
  • Tubería forzada
  • Canal aliviadero y desagüe de la central
  • Edificio
c) Cálculo turbinas, generadores y línea de M.T.
b) Colegio y poblado.


Ficha del inmueble.

 

IDENTIFICACIÓN

  • Denominación: Central Hidroeléctrica Río Frío
  • Código: 01230990012
  • Caracterización: Arquitectónica, Etnológica
  • Provincia: Jaén
  • Municipio: Villares (Los)

DESCRIPCIÓN

Clasificación

  • Tipologías: Centrales eléctricas
  • Actividades: Producción de energía
  • P. Históricos/Etnias: Edad Contemporánea
  • Cronología: 1924-1960 (¿?) Nota: En 1969 aún estaba en funciónamiento.

    La central se encuentra en la carretera de Los Villares- Valdepeñas a 3 Km de Los Villares en su margen derecho. Es una central de agua fluyente, que toma el agua del nacimiento de Río Frío y mediante un canal de 2 Km de longitud la conduce a una cámara de carga. Posteriormente mediante una tubería de 350 metros de longitud y 155 metros llega a la central. Construida a base de muros de carga, con mampostería de piedra natural, concertada, llagueada, rejuntada mediante mortero de cemento. Las esquinas y huecos van reforzadas por sillería de piedra natural. La cubierta es de cerámica árabe sobre cercha de madera. Su planta es rectangular de dimensiones 10x25 metros.

Datos históricos:

Construida en 1924 por la empresa Electra Industrial Española, suministraba energía a Jaén (¿?), Martos y Valdepeñas. En 1950 Hidroeléctrica del Chorro la adquiere, pasando esta empresa posteriormente a Sevillana de Electricidad.


03_Ficha del inmueble.



Características constructivas de la central.

  • Azud

El azud, elemento constructivo por donde se toma agua para el canal de alimentación a la central y situado próximo al nacimiento del arroyo de Río Frío, está formado por una presa de sección triangular construida en obra de  fábrica de hormigón de 2 m de alta y 3 m de ancha. Anexo a él, existe un canal dotado de compuertas y rejillas que permiten el paso del agua al canal de la central o bien su vertido al cauce del arroyo. 

  • Canal

El canal que alimenta a la central, es de obra de fábrica de hormigón cubierto en su totalidad, a excepción de unos 20 metros al inicio de su traza que se encuentra sobre el nivel del terreno. Tiene una anchura de 75 cm y una altura de 40 cm, con una longitud de unos 2,5 kilómetros y un desnivel de ~ 10 m (0.36% de pendiente).

04_Traza del canal desde el azud a la cámara de carga de la presa.


  • Cámara de carga

La cámara de carga es un depósito de forma rectangular en obra de fábrica de hormigón armado de 6 m (A) x 6 m (L) x 4,2 m (H) (V=150 m3), semiempotrado en el terreno y con un forjado que hace de tapa del mismo. Entre este depósito y el canal descrito anteriormente, existe una arqueta intermedia dotada de dos compuertas, que o bien permiten el paso del agua a la cámara,  o bien la vierten a un aliviadero formado por una canal abierta de hormigón, que discurre paralela a la conducción forzada de acero, y que conecta con el arroyo que discurre a pie de la central. 

La cámara también está dotada de un rebosadero que a su vez vierte el agua sobrante al aliviadero descrito.

 


05_Esquema unifilar del azud, canal y cámara descarga.

 

  • Tubería forzada

La tubería forzada que alimenta de agua,  a una caudal y presión constante a las turbinas de la central,  es de chapa de acero laminada en caliente y unida mediante remaches de roblones de un Ø 50 cm y e= 15 mm, su longitud de ~ 388 m constituida por tramos de 3,5 m de longitud y apoyada sobre zapatas de hormigón. 

 



06_Vista aérea conducción forzada.


 
07_Vista aérea (oeste) de la central, escuela y poblado.

  



08_Detalle tubería de chapa de acero laminada en caliente, remachada con roblones.

 

  •  Canal aliviadero y desagüe de la central

 

Tal como ya hemos descrito el canal aliviadero desciende paralelo a la tubería forzada y llega al desagüe de la central. Su función es la de desviar el caudal de agua que llega por el canal hacia la cámara de carga impidiendo así su entrada en ésta en los momentos en los que no funciona las turbinas. También recoge el agua del aliviadero de la cámara de carga si fuera necesario.

El desagüe de la central recoge el agua a la salida de las  turbinas encontrándose debajo del edificio de la central y llega hasta el río donde desemboca. En este punto también llega el agua del canal aliviadero. Antes de la desembocadura en el río se encuentra el nacimiento del canal que lleva el agua potable hacia la ciudad de Jaén.

El desagüe consta de dos partes, la primera el “foso de las turbinas” que se encuentra justo debajo de la posición de las turbinas y tiene un tamaño de 9,8 m (L) x 2,5 m (A) x 4 m (H), a continuación la altura se reduce hasta 3 m en un túnel de 14,8 m de largo que llega hasta el nacimiento del canal y a continuación al río.

 


 09_ Esquema unifilar  grupo turbina – generador y conexión desagüe turbina al foso. 

 


10_ Acceso al foso de las turbinas desde la sala de máquinas de la central.

  



11_ Interior del túnel en el exterior de la central que llega al nacimiento del canal.

 



12_Esquema unifilar hidráulico: Azud – canal – cámara – central – desagüe. 

 

  • Edificio


    En la ficha del inmueble se describe el edificio: “… Construido a base de muros de carga, con mampostería de piedra natural, concertada, llagueada, rejuntada mediante mortero de cemento. Las esquinas y huecos van reforzadas por sillería de piedra natural. La cubierta es de cerámica árabe sobre cercha de madera. Su planta es rectangular de dimensiones 10x25 metros…”





13_Vista alzado fachada del edifico (sala de máquinas de la central)
(ELECTRA INDUSTRIAL ESPAÑOLA S.A. BILBAO)





14_Balconada con el año de construcción (1927)
(Edificio interior sala máquinas).





15_Interior nave sala de máquinas (fachada este).

    Se aprecian las válvulas de compuerta dotadas con sistema de regulación del caudal de entrada de agua a las turbinas desde la conducción forzada, así como las cimentaciones en hormigón armado de las turbinas y grupos generadores de corriente eléctrica. 

 


16_ Colector de aspiración turbina con válvula de regulación caudal.

  


17_Válvula de compuerta de corte y regulación con bridas.

 

El pavimento de la sala era de baldosas de cemento hidráulico de 30x30 propias de la época. Los paramentos están enfoscados, fratasados y enlucidos con  mortero  acabado con un revestimiento de pintura a la cal.

 


18_Interior nave sala de máquinas (fachada oeste).

 

En esta parte de la nave estarían los cuadros de mando y protección de las salidas de media tensión a Martos – Valdepeñas y de baja tensión al poblado y autoconsumo de la central.

 



19_Vista interior nave de la 
cubierta.

 

La cubierta está formada por un conjunto de cerchas metálicas triangulares de perfiles de hierro laminado en caliente y remachados con roblones (sistema análogo al utilizado en la tubería de la conducción forzada). 

Sobre las cerchas y a través de un entramado de correas y perfiles de madera, se apoya un faldón a dos aguas, formado por un entablado de tablones de madera donde a su vez se apoya una cubierta de tejas árabes de cerámica.   




20_Vista interior nave (fachada principal  y ala oeste).

 En la fotografía se puede apreciar la gran luminosidad existente en el interior de la sala de máquinas debido a los numerosos ventanales, e incluso vidrieras, que existen en los paramentos verticales que circundan la nave.

 

Cálculo turbina + generador

 

En el inicio hacía referencia que en el año 1969 visité la central como estudiante e incluso comprobé su funcionamiento, quedándome en el recuerdo que existían dos turbinas con sus correspondientes generadores, un centro de transformación con dos transformadores y una línea aérea de media tensión. Actualmente tan solo quedan las cimentaciones con sus anclajes de las turbinas y generadores, las válvulas de regulación y el local donde se encontraba el centro de transformación y poco más,  e incluso la línea de M.T. ha desaparecido. Por desgracia el informe que hice en su momento con las características e incluso los esquemas unifilares de todos estos elementos, que conservé hasta finales del 2010, desaparecieron en una mudanza, lo que  suponía partir de cero.

  


21_Local donde se situaban los trasformadores de potencia y tensión. (En el techo se puede apreciar el aparellaje para entrada y salida de las líneas de conexión a los transformadores de potencia).


A tenor de lo anterior inicié una serie de averiguaciones preguntando a antiguos empleados de la Cía. Sevillana y en bibliotecas técnicas especializadas, pero sin resultado alguno, hasta que consulté un volumen del  Zoppetti – Centrales Hidroeléctricas  - los libros de mi carrera si los conservo - y allí estaba la información que necesitaba:


 

22_ Zoppetti – Centrales Hidroeléctricas

 

En la tabla se detallan las características de diferentes centrales de la compañía <<Hidroeléctrica del Chorro>> en Andalucía. Los datos correspondientes a la central de Riofrío son:

-       Existe un salto (tubería forzada) de 155 metros.

-       Un caudal Q= 0,7 m3/seg.

-       Una potencia total instalada de 800 KW con dos grupos (turbina+ generador).

Estos datos y las bancadas que existen en la sala de máquinas, nos confirman la existencia de dos turbinas con sus correspondientes generadores de corriente alterna III acopladas en paralelo, y de igual potencia, que funcionarían simultáneamente,  o bien, quedando una de ellas en reserva para el caso de avería o en periodos de mantenimiento. 

 


 

 23_Esquema unifilar hidráulico y de generación de potencia eléctrica.

 

A continuación trataremos de justificar que la potencia de 400 KW de cada generador está de acorde con la tubería de conducción de agua forzada de Ø 500 existente y la presión a la entrada de los rodetes de la turbina en función del desnivel entre la cámara de rotura de carga y la central hidroeléctrica (155 m.a.m.).  

Datos:


Velocidad: La velocidad media del agua en una tubería de acero de Ø 500, estaría comprendida entre 0.8 ~ 4 m/seg., pero en nuestro caso al existir una diferencia de nivel de 155 m.a.m. (15,5 Atm) hemos considerado un valor próximo al máximo (3,6 m/seg).

               Caudal (Q) = S (m²) x V (m/seg)

 

  S sería la superficie del tubería forzada Ø 500 = 3.14 r² = 3.14*0,250² = 0.196 m²

  Q = 0.196 m² * 3,6 m/seg = 0.7m³/seg  = 700 litros/seg

 

En nuestro caso al existir dos turbinas y funcionar simultáneamente,  el caudal que pasaría por cada rodete sería el 50% del total, es decir 350 ltrs/seg a la presión de 15,5 Atm.

 

               Potencia de la turbina en Kw

 

­            Pw= γQ(m.a.m)μ

    γ = 9.81+10³

    μ= 80%

    Q = 0.350 m³/seg  

    m.a.m. = 885 m – 732 m = 153 m o 15,3 Atm

    Pw= 420 Kw ≅ 466 Kva


 Potencia del generador en Kw 

 

420 Kw / 95% = 399 Kw   443 kva

 

En resumen, tendríamos instalada dos turbinas de 420 KW acoplada a un  generador de corriente III 690/400 V. a 50 Hz  con una potencia de 400 KW.

(Nota: La tensión de 690/400 V la he considerado basándome en mi experiencia).

 



Esquema unifilar eléctrico en BT y MT.

 

En el esquema unifilar de la instalación observamos la existencia de:

 ­        

  • 2 Generadores de energía eléctrica de una potencia de 400 KW.
  • Cuadro eléctrico de protección y maniobra.
  • Un transformador de potencia de 1.200 KVA y tensión 0.690 KV/15 KV
  • Un transformador de potencia de 100 KVA y tensión 0,690 KV / 230/125 V.
  • Línea aérea de M.T. de 15 KV
  • Línea montaje superficial y aéreo de BT III+N 230/125 V





24_Conjunto monobloc tipo de turbina y generador.

    En la fotografía anterior figura un equipo monobloc de turbina y generador de cte de unos 400 KW. El que habría instalado en la central del Chorro, sería de dimensiones y características análogas.

 

Maniobras de puesta en marcha de la central


En el prólogo decía que describiría con detalle las maniobras que un operario debía de realizar para poner en funcionamiento las turbinas y sus generadores, así como el acoplamiento entre ambos y la posterior conexión con la subestación de la Cía Sevillana de Electricidad en Martos a través de una línea aérea de media tensión, pues bien, ahora trataremos de hacerlo, pero antes es importante describir los elementos que se reflejan en el esquema unifilar eléctrico.  

El cuadro eléctrico de protección y maniobra.

Existía un cuadro general de protección y maniobra, compuesto por una placa de mármol de dimensiones adecuadas montada verticalmente sobre cuatro angulares metálicos que la sujetaban a la pared desplazándola unos 30 cms. En esta placa existía por cada máquina, un interruptor general o seccionador de cuchillas III y tres bases de cortacircuitos, además de los bornes de salida de la línea eléctrica, así como los siguientes instrumentos de medida: “Voltímetro” de 0/1000 V que mide la tensión que llegaba del generador, “amperímetro” de (0/500 A) que mide la intensidad de la corriente de llegada (En nuestro caso para la potencia unitaria máxima de 400 KW, marcaría 690 V y 378 A) y  un “medidor de frecuencia” o “frecuencímetro” que indica la amplitud de oscilación de impulsos en un tiempo definido. También existía en el trascuadro un “reóstato”, instrumento que sirve para variar la resistencia eléctrica de un circuito eléctrico y así cambiar la tensión de salida del generador.

El frecuencímetro.

El generador tenía una frecuencia de 50 Hz o 50 periodos por segundo. Este indicador que es medible a través de un instrumento llamado “frecuencímetro”, depende de la velocidad a que gire el rotor del generador, o lo que es lo mismo, a la velocidad a la que gire la turbina cuando esté acoplada por mediación del embrague. Esta velocidad la podían regular, a caudal constante, por mediación de la válvula (fotos 16 y 17) que actúa sobre la incidencia del “chorro” sobre los álabes. En resumen, actuando sobre la válvula podían variar la frecuencia de salida de la cte del generador, que debe ser constante a 50 Hz.

Una vez aclarados los dos puntos anteriores nos ponemos mano a la obra.

El maquinista una vez en funcionamiento una de las turbinas, la acoplaba o  embragaba de forma manual al generador,  e iba actuando sobre el volante de regulación de la válvula regulando la entrada de agua a la misma; el generador se ponía en marcha y el maquinista en el cuadro se fijaba en el valor de la frecuencia hasta que marcara los 50 Hz. Además de esta operación, también tenía que regular la tensión de salida,  fijándose en el voltímetro, actuando sobre el reóstato, es decir que tenía dos parámetros: la tensión de salida - 690 V -, en nuestro caso y la frecuencia de - 50 Hz -  Posteriormente hacía esta misma operación en la segunda turbina. Una vez que tenía estabilizada la frecuencia a 50 Hz, y la tensión a 690 V. de ambos generadores,  “metía” el seccionador y los acoplaba y empezaba a circular los amperios por la línea de M.T. una vez transformada hasta las Martos, Valdepeñas… y aquí vuelta otra vez a regular la velocidad de la turbina y el reóstato, hasta conseguir estabilizar la tensión y la frecuencia ya con consumo. ¡Ah! se me olvidada, cuando el acoplamiento no salía bien, en la subestación de Martos saltaba un “chispazo” que se oía en Los Villares.   ¡Faltaban manos y ojos! Por eso decía al principio que era de una maestría poner el “artilugio” en marcha. En fin, no sé si habré conseguido explicar el funcionamiento de esta central hidroeléctrica en toda regla, al menos lo he intentado.

Los datos de la tensión de salida de los generadores y las potencias y tensiones de los transformadores son suposiciones mías basadas en mi experiencia.

 

El Poblado


El mantenimiento de esta central, tanto en las construcciones hidráulicas:  limpieza del azud, canal de suministro del agua, cámara de carga, fosos de desagüe... así como las instalaciones mecánicas y eléctricas: puesta en marcha de las turbinas y generadores, mantenimiento de la línea de M.T. … requerían un número de trabajadores especializados en estos menesteres, lo que propició la construcción de un poblado con una serie de casas donde vivían los obreros con sus familias, así como una escuela unitaria para sus hijos que fue aprobada el 30 de noviembre del 1949 por el Ayto. de Los Villares.

👉 http://losvillaresenlamemoria.blogspot.com/search/label/Educaci%C3%B3n

 25_Ubicación de la escuela unitaria.



 

26_Ubicación de las casas del poblado.


Jaén, 16 de enero de 2022


Fotos, textos, diapositivas y maquetación: Miguel Mesa Molinos, Ingeniero Técnico Industrial, Colegiado 174 COITI de Jaén.