central termica de biomasa con eucalipto
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7/22/2019 Central Termica de Biomasa Con Eucalipto
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Documento 1.1
Memoria descriptiva
Marzo 2011
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PLANTA DE GENERACIN DE ENERGA ELCTRICA A PARTIR DE BIOMASACON UNA POTENCIA DE 2 MW
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NDICE ....................................................................................................................................................... 11111 ANTECEDENTES Y OBJETO .................................................... ................................................... 4
1.1 ANTECEDENTES.................................................... ........................................................... ............ 41.2 OBJETO...................................................... ........................................................... ...................... 5
2222 SITUACIN Y EMPLAZAMIENTO............................................................................................. 63333
NORMAS Y REFERENCIAS ......................... .......................................................... ...................... 8
3.1 NORMATIVA APLICABLE....................................................................... ......................................... 83.1.1 Produccin de energa elctrica en rgimen especial. ......................................... 83.1.2 Ordenacin urbanstica. ................................................................................... 83.1.3 Administracin pblica. .................................................................................... 83.1.4 Estructuras de acero. ....................................................................................... 83.1.5 Materiales metlicos y transformados................................................................ 93.1.6 Estructuras de hormign y cimientos. ............................................................. 103.1.7 Instalaciones elctricas. ................................................................................. 103.1.8 Instalaciones de suministro y evacuacin de aguas. ......................................... 103.1.9 Instalaciones de alumbrado. ........................................................................... 113.1.10 Instalaciones contra incendios. ....................................................................... 113.1.11 Medio ambiente. ............................................................................................ 113.1.12 Seguridad y prevencin. ................................................................................. 133.1.13 Industria. ...................................................................................................... 153.1.14 Proteccin civil. ............................................................................................. 15
3.2 BIBLIOGRAFA................................................................ ........................................................... 163.2.1 Pginas web consultadas ............................................................................... 163.2.2 Libros consultados ......................................................................................... 17
3.3 PROGRAMAS DE CLCULO....................................................................................... .................... 174444 ESTUDIO DE LA BIOMASA .......................................................................... ............................. 19
4.1 LA BIOMASA............................................................................................................................... 194.2 CLASIFICACIN DE LA BIOMASA........................................................................................ .......... 204.3 VENTAJAS DE LA BIOMASA................................................................................................ .......... 224.4 SITUACIN ACTUAL DE LA BIOMASA EN ESPAA Y ENANDALUCA................................................. 234.5 CULTIVOS ENERGTICOS..................................................................... ....................................... 25
4.5.1 Caractersticas de los cultivos energticos ....................................................... 254.5.2 Clasificacin de los cultivos energticos ........................................................... 26
4.6 EL EUCALIPTO......................................................................................................................... 275555 SISTEMA DE PRODUCCIN DE ENERGA............................................................................ 29
5.1 TECNOLOGA EMPLEADA PARA LA GENERACIN ELCTRICA........................................................... 295.1.1 Eleccin de la tecnologa a emplear ................................................................ 295.1.2 Generacin con turbinas de vapor. Fundamento bsico termodinmico ............ 305.1.3 Ciclo de Rankine ............................................................................................ 31
5.2 MARCO LEGAL....................................................... ........................................................... .......... 335.2.1 mbito de aplicacin del RD 661/2007. ........................................................... 34
ndice
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PLANTA DE GENERACIN DE ENERGA ELCTRICA A PARTIR DE BIOMASACON UNA POTENCIA DE 2 MW
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5.2.2 Condiciones de venta y precios segn RD 661/2007. ....................................... 356666 ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA .......................................................... 37
6.1 DIAGRAMA DE PRINCIPIOS DE LA PLANTA.......................................................................... .......... 376.1 FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA................................................................................................ 37
7777 SOLUCIN ADOPTADA ................................................... ........................................................... 417.1 DESCRIPCIN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE GENERACIN........................ .................... 41
7.1.1 Caldera ......................................................................................................... 417.1.2 Grupo turbina-alternador................................................................................ 447.1.3 Condensador ................................................................................................. 477.1.4 Desgasificador ............................................................................................... 487.1.5 Torres de refrigeracin ................................................................................... 507.1.6 Bombas de impulsin y tanque de alimentacin de agua .................................. 53
7.2 SISTEMAS DE ALMACENAJE,ALIMENTACIN Y ADECUACIN DE LA BIOMASA.................................. 547.2.1 Bscula y medidor de humedad ...................................................................... 547.2.2 Astilladora ..................................................................................................... 547.2.3 Tornillos sin fin .............................................................................................. 557.2.4 Silos ............................................................................................................. 567.2.5 Secadero rotatorio ......................................................................................... 57
7.3 TRATAMIENTO DE AGUAS................................................ ........................................................... 587.3.1 Planta preparacin de aguas para proceso ...................................................... 587.3.2 Planta preparacin del agua de las torres de refrigeracin ................................ 607.3.3 Planta de tratamiento de lodos ....................................................................... 61
7.4 TRATAMIENTO DE GASES E INQUEMADOS SLIDOS.................................................. .................... 617.4.1 Tratamiento de gases de combustin .............................................................. 617.4.2 Gestin de las cenizas .................................................................................... 63
8888 OBRA CIVIL E INSTALACIONES NECESARIAS ..................................... ............................. 648.1 URBANIZACIN..................................................... ........................................................... .......... 64
8.1.1 Red de saneamiento ...................................................................................... 648.1.2 Red de aguas ................................................................................................ 668.1.3 Proteccin contra incendios ............................................................................ 668.1.4 Baja tensin .................................................................................................. 678.1.5 Alumbrado .................................................................................................... 688.1.6 Pavimentacin ............................................................................................... 688.1.7 Vallado perimetral.......................................................................................... 69
8.2 NAVE DE ALMACENAMIENTO..................................................... ................................................. 698.2.1 Cimentacin .................................................................................................. 698.2.2 Estructura ..................................................................................................... 698.2.3 Cubierta ........................................................................................................ 708.2.4 Cerramiento .................................................................................................. 718.2.5 Cuarto de control y mantenimiento ................................................................. 718.2.6 Solera ........................................................................................................... 718.2.7 Instalaciones ................................................................................................. 72
8.3 NAVE DE PROCESO.......................................................................................................... .......... 728.3.1 Cimentacin .................................................................................................. 738.3.2 Estructura ..................................................................................................... 738.3.3 Cubierta ........................................................................................................ 748.3.4 Cerramiento .................................................................................................. 758.3.5 Solera ........................................................................................................... 758.3.6 Instalaciones ................................................................................................. 75
8.4 EDIFICIO SERVICIOS GENERALES............................................... ................................................. 768.4.1 Cimentacin .................................................................................................. 768.4.2
Estructura ..................................................................................................... 76
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8.4.3 Cerramientos ................................................................................................. 778.4.4 Soleras.......................................................................................................... 778.4.5 Acabados ...................................................................................................... 778.4.6 Carpintera y vidrios ....................................................................................... 788.4.7 Instalaciones ................................................................................................. 78
9999 PLANIFICACIN ..................................................... ........................................................... .......... 819.1 INTRODUCCIN......................................................................................................................... 819.2 DIAGRAMA DE GANNT............................................................................................ .................... 81
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1.1Antecedentes
Desde hace siglos, la energa ha sido la base del desarrollo de toda
civilizacin, tanto es as que hoy da el sector energtico es el que marca el
desarrollo de un pas, debido a su caracterstica de principio necesario para
toda actividad.
Debido a las carencias del sector energtico espaol, nuestro pas se
encuentra retrasado industrialmente respecto a otros pases de su entorno,
puesto que las posibilidades energticas espaolas se basan en la explotacin
de los recursos carbonferos (teniendo en cuenta que el coque espaol es muy
pobre energticamente hablando); en la importacin de hidrocarburos; la
energa nuclear obtenida en plantas cada vez ms obsoletas; y en el
aprovechamiento de los recursos hidroelctricos. Esto hace que parte de la
energa tenga que ser importada de pases como Francia, con mejores polticas
energticas.
Afortunadamente, hoy da se estn impulsando tecnologas de
obtencin de energa de carcter renovable, como son la elica y la solar, quecubren una parte cada vez ms considerable de la demanda energtica.
Desgraciadamente, estas tecnologas dependen intrnsecamente de los factores
climticos, lo que hace que la disponibilidad de las mismas sea limitada.
En este punto es donde entra en juego la biomasa, una forma de
obtencin de energa totalmente renovable y respetuosa con el medio
ambiente, puesto que si se controlan bien los cultivos se tiene un balance nulo
11 Antecedentes y objeto
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de CO2, es decir, el CO2que se genera en la combustin de la biomasa es el
mismo que el que las plantas consumen durante su crecimiento. Esto es de
vital importancia en la lucha contra el cambio climtico que nos amenaza.
En poco tiempo la biomasa se convertir en una de las principales
fuentes de energa en todo el mundo, y sobre todo en Europa, puesto que el
parlamento europeo en su afn de lograr un modelo energtico sostenible
aprob el paquete 20/20/20, que obliga a que en 2020 la Unin emita un 20%
menos de CO2que en 1990, consuma un 20% menos de energa y genere el
20% de su energa primaria con fuentes de energa renovables.
1.2 Objeto
El presente proyecto tiene como objeto el dimensionamiento de las
instalaciones de una planta de produccin elctrica simple, conectada a la red,
mediante la combustin de biomasa obtenida mediante cultivos energticos.
El proyecto constar de una memoria descriptiva, donde se describe la
tecnologa empleada, los equipos necesarios, y todo el proceso de generacin
de energa, as como las instalaciones complementarias necesarias; una
memoria de clculo donde se analizar la solucin adoptada; un pliego de
condiciones; y un presupuesto. Por ltimo, se da justificacin de la viabilidad
que tiene la implantacin del proyecto, es decir si es rentable o no la ejecucin
del mismo.
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La planta se encontrar ubicada en Parque Industrial y Tecnolgico de
Valverde del Camino, perteneciente al trmino municipal de Valverde del
Camino, provincia de Huelva.
Las temperaturas medias varan desde los 26C en verano a los 10 C
en invierno; mientras que las mximas varan desde los 33C en verano a los
14C en invierno.
La humedad relativa media vara entre el 40% en los meses de verano,
y el 80% en los meses de invierno.
Las precipitaciones mximas anuales se recogen en los meses deoctubre y noviembre, con valores entorno a los 140 mm/mes.
Fig. 1: Valverde del Camino
22 Situacin y emplazamiento
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Datos principales de Valverde del Camino:
Poblacin: 12.500 habitantes.
Extensin: 219 km2.
Altitud: 273 m. sobre el nivel del mar.
Cdigo postal: 21.600
Latitud: 37 35 Norte.
Longitud: 6 45 Oeste.
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3.1 Normativa aplicable
En la redaccin de este proyecto se ha tenido en cuenta la normativa
legal de vigente aplicacin, de entre la que cabe destacar:
3.1.1 Produccin de energa elctrica en rgimen especial.
Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la
actividad de produccin de energa elctrica en rgimen especial.
3.1.2 Ordenacin urbanstica.
Ley 7/2002, del 17 de Diciembre del 2002. Ley de Ordenacin
Urbanstica de Andaluca.
3.1.3 Administracin pblica.
Texto refundido de la ley de contratos con las administraciones
pblicas. Real Decreto Administrativo 2/2000 del 16 de Junio.
Reglamento general de contratacin de las administraciones pblicas.
Real Decreto 1098/2001 del 12 de Octubre.
Ley de Contratos del Sector Pblico. Ley 30/2007 del 30 de Octubre.
3.1.4 Estructuras de acero.
Real Decreto 314/2006, del 17 de marzo de 2006, por el que se
aprueba el Cdigo Tcnico de la Edificacin. (Documento DB-SE-
Seguridad Estructural).
33 Normas y referencias
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- CTE DB SE-AE. Cdigo Tcnico de la Edificacin. Documento
Seguridad Estructural. Acciones en la edificacin.).
- CTE DB SE-A. Cdigo Tcnico de la Edificacin. DocumentoSeguridad Estructural. Acero.).
Real Decreto 997/2002, del 27 de septiembre del 2002, por el que se
aprueba la norma de construccin sismorresistente (NCSR-2002).
Real Decreto 2702/1985, del 18 de diciembre de 1985, del Ministerio
de Industria y Energa ( BOE 28-02-86 ), por el que se aprueba la
Homologacin de alambres trefilados, lisos y corrugados, para mallaselectrosoldadas y viguetas semirresistentes de hormign armado.
Orden del 8 de marzo de 1994, del Ministerio de Industria y Energa (
BOE 22-03-94), por el que se aprueba el Certificado de conformidad
como alternativa a la homologacin de alambres trefilados, lisos y
corrugados, para mallas electrosoldadas y viguetas semirresistentes
de hormign armado.
Real Decreto 2365/1985, de 20 de noviembre de 1985, del Ministerio
de Industria y Energa (BOE 21-12-85), por el que se aprueba la
Homologacin de armaduras activas de acero para hormign
pretensado.
Orden del 3 e marzo de 1994, del Ministerio de Industria y Energa
(BOE 22-03-94), por el que se aprueba el Certificado de conformidadcomo alternativa a la homologacin de armaduras activas de acero
para hormign pretensado.
3.1.5 Materiales metlicos y transformados.
Real decreto 846/2006 deroga diferentes disposiciones en materia de
normalizacin y homologacin de productos industriales.
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Orden del 8 de marzo de 1994 del Ministerio de Industria y Energa (
BOE 22-03-94 ), por el que se aprueba el Certificado de conformidad
como alternativa a la homologacin de tubos de acero soldado.
3.1.6 Estructuras de hormign y cimientos.
Real Decreto 1247/2008, del 18 de Julio por el que se aprueba la
Instruccin del Hormign Estructural, EHE-08.
Real Decreto 314/2006, del 17 de marzo de 2006, por el que se
aprueba el Cdigo Tcnico de la Edificacin, CTE DB SE-CIMIENTOS.
Cdigo Tcnico de la Edificacin Documento Bsico SeguridadEstructural: Cimientos.
Real Decreto 997/2002, del 27 de septiembre del 2002, por el que se
aprueba la norma de construccin sismorresistente (NCSR-2002).
3.1.7 Instalaciones elctricas.
Norma UNE 20460-5-523 de Noviembre de 2004. Instalaciones
Elctricas en Edificios.
Real Decreto 482/2002 por el que se aprueba el REBT-.2002.
Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin y normas UNE asociadas
a l.
Real Decreto 3275/1982, del 12 de noviembre de 1982, por el que se
aprueba el reglamento sobre condiciones tcnicas y garantas de
seguridad en centrales elctricas, subestaciones y centros de
transformacin e instrucciones tcnicas complementarias.
3.1.8 Instalaciones de suministro y evacuacin de aguas.
Real Decreto 314/2006, del 17 de marzo de 2006, por el que se
aprueba el Cdigo Tcnico de la Edificacin, CTE DB SALUBRIDAD.
Cdigo Tcnico de la Edificacin Documento Bsico Salubridad.
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3.1.9 Instalaciones de alumbrado.
Real Decreto 314/2006, del 17 de marzo de 2006, por el que se
aprueba el Cdigo Tcnico de la Edificacin, CTE DB AHORRO DE
ENERGA. Cdigo Tcnico de la Edificacin Documento Bsico Ahorro
de Energa.
Real Decreto 314/2006, del 17 de marzo de 2006, por el que se
aprueba el Cdigo Tcnico de la Edificacin. (Documento DB-SU.
Seguridad de Utilizacin).
Reglamento de eficiencia energtica en instalaciones de alumbradoexterior, e instrucciones tcnicas complementarias EA-01 a EA-07.
Real Decreto 1890/2008 del 14 de Noviembre.
3.1.10 Instalaciones contra incendios.
Real Decreto 2267/2004, del 3 de diciembre de 2004, por el que se
aprueba el reglamento de seguridad contra incendios en
establecimientos industriales.
Real Decreto 314/2006, del 17 de marzo de 2006, por el que se
aprueba el Cdigo Tcnico de la Edificacin. (Documento DB-SI.
Seguridad en caso de incedio).
3.1.11 Medio ambiente.
REAL DECRETO LEGISLATIVO 1/2008, de 11 de enero, por el que se
aprueba el texto refundido de la Ley de Evaluacin de ImpactoAmbiental de proyectos
Ley 34/2007, de 15 de noviembre, de calidad del aire y proteccin de
la atmsfera. Que deroga al antiguo y famoso RAMINP.
Orden de 18 de Octubre de 1976, sobre prevencin y correccin de la
Contaminacin Atmosfrica e Industrial BOE 290, de 03-12-76
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Ley 10/1998, de 21 de Abril. RESIDUOS.
Orden MAM/304/2002 Lista Europea de Residuos.
Ley 37/2003 de Ruido. Lo desarrolla el RD 1513/2005.
Real Decreto 9/2005, de 14 de enero, por el que se establece la
relacin de actividades potencialmente contaminantes del suelo y los
criterios y estndares para estndares para la declaracin de suelos
contaminados.
Real Decreto 833/1988 por el que se aprueba el reglamento de
residuos txicos y peligrosos.
LEY 7 /2007 GICA. gestin integrada de calidad ambiental
Autorizacin de vertido de las aguas pluviales que se recogen dentro
de la instalacin: de acuerdo con lo establecido en el Texto Refundido
de la Ley de Aguas (Real Decreto Legislativo 1/2001) y en el
Reglamento del Dominio Pblico Hidrulico (Real Decreto 849/1986modificado por el Real Decreto 606/2003).
Autorizacin de Gestor de residuos no peligrosos segn Decreto
104/2001, de 21 de Marzo, por el que se regulan las autorizaciones
administrativas de las actividades de valorizacin y eliminacin de
residuos y la gestin de residuos plsticos agrcolas.
Decreto 281/2002 de 12 de noviembre, por el que se regula elrgimen de autorizacin y control de los depsitos de efluentes
lquidos o de lodos procedentes de actividades industriales, mineras y
agrarias. Modificado por el Decreto 167/2005.
Decreto 283/1995 de 21 de noviembre, reglamento de residuos de la
comunidad autnoma de Andaluca.
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Decreto 1310/1990 de 29 de octubre, por el que se regula la
utilizacin de lodos de depuracin en el sector agrario.
Orden del 28 de Mayo de 1998 sobre fertilizantes y afines.
Ley de la flora y fauna silvestres de la Comunidad Autnoma de
Andaluca. Ley 8/2003 del 28 de Octubre.
La Ley 7/1994 del 18 de Mayo, de Regulacin de la proteccin
ambiental, incluye el caso de una instalacin de tratamiento de
residuos en su Anexo I, por lo que requiere Evaluacin de Impacto
Ambiental.
Gestin de residuos de construccin. Real Decreto 105/2008 del 13
de Febrero.
Reglamento de Vas Pecuarias de la comunidad autnoma de
Andaluca. Decreto 155/1998 del 21 de Julio.
3.1.12 Seguridad y prevencin. Real Decreto 314/2006, del 17 de marzo de 2006, por el que se
aprueba el Cdigo Tcnico de la Edificacin. (Documento DB-SU-
Seguridad de Utilizacin).
LEY 31/1.995, de 8 de noviembre, de prevencin de riesgos laborales
Real Decreto 486/1997 del Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales,
de 14 de abril de 1997 (B.O.E. 23-04-1997), por el que se aprueban
las disposiciones mnimas de seguridad y salud en los lugares de
trabajo.
Real Decreto 487/1997 del Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales,
de 14 de abril de 1997 (B.O.E. 23-04-1997), por el que se aprueban
las Disposiciones mnimas de seguridad y salud relativas a la
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manipulacin manual de cargas que entrae riesgos, en particular
dorsolumbares, para los trabajadores.
Real Decreto 488/1997 del Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales,de 14 de abril de 1997 (B.O.E. 23-04-1997), por el que se aprueban
las Disposiciones mnimas de seguridad y salud relativas al trabajo
con equipos que incluyen pantallas de visualizacin.
Real Decreto 485/1997, 14 de abril, sobre disposiciones mnimas en
materia de sealizacin de seguridad y salud en el trabajo. BOE nm.
97 de 23 de abril.
Real Decreto 1407/1992, del 20 de noviembre, del Ministerio de
Trabajo y Seguridad Social ( BOE 28-12-92 ), por le que se regulan
las Condiciones para la comercializacin y libre circulacin
intracomunitaria de los equipos de proteccin individual.
Orden del 16 de mayo de 1994, del Ministerio de Industria y Energa
( BOE 01-06-94 ), por el que se aprueba la Modificacin del periodotransitorio establecido en el Real Decreto 1407/92 del 20 de
noviembre.
Ley 31/1995 del 8 de noviembre de 1995, de la Jefatura de Estado (
BOE 10-11-95), por la que se regula la Prevencin de Riesgos
Laborales.
Real Decreto 783/2001, de 6 de julio, por el que se aprueba elReglamento sobre proteccin sanitaria contra radiaciones ionizantes.
BOE nm. 178, de 26 de julio.
Real Decreto 1627/97 del 24 de octubre de 1997, del Ministerio de la
Presidencia (BOE 26-10-97), por el que se aprueban las Disposiciones
mnimas de Seguridad y Salud para en las obras de construccin.
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Real Decreto 773/97 del 30 de mayo de 1997, del Ministerio de la
Presidencia (BOE 12-06-97 Y BOE 18-07-97), por el que se aprueban
las Disposiciones mnimas de Seguridad y Salud para la utilizacin por
los trabajadores de los equipos de proteccin individual.
Real Decreto 664/97 del 12 de mayo de 1997, del Ministerio de la
Presidencia ( BOE 24-06-97 ), por el que se aprueba la Proteccin de
los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposicin a
agentes biolgicos durante el trabajo.
Real Decreto 665/97 del 12 de mayo de 1997, del Ministerio de la
Presidencia ( BOE 24-06-97 ), por el que se aprueba las Proteccin de
los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposicin a
agentes cancergenos durante el trabajo.
Orden del 27 de junio de 1997 del Ministerio de trabajo y Asuntos
Sociales (BOE 04-07-97), por el que se aprueba el Reglamento de los
Servicios de prevencin.
3.1.13 Industria.
LEY 21/1992, de 16 de julio, de Industria.
Real Decreto 379/2001, Reglamento sobre almacenamiento de
productos qumicos.
- Real Decreto 379/2001, ITC MIE-APQ-1 Almacenamiento de lquidos
inflamables y combustibles.
3.1.14 Proteccin civil.
LEY 2/1985 de proteccin civil
Real Decreto 1254/1999, de 16 de julio, por el que se aprueban las
medidas de control de los riesgos inherentes a los accidentes graves
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en los que intervengan sustancias peligrosas. BOE de 20 de julio de
1999.
RD 407/1992, Norma bsica de Proteccin Civil.
- REAL DECRETO 1196/2003, de 19 de septiembre, por el que se
aprueba la Directriz bsica de proteccin civil para el control y
planificacin ante el riesgo de accidentes graves en los que
intervienen sustancias peligrosas. BOE nm. 242 de 9 de octubre.
- Gua Tcnica: Metodologas para el anlisis de riesgos. Visin general.
- Gua Tcnica: Mtodos cualitativos para el anlisis de riesgos.
- Gua Tcnica: Mtodos cuantitativos para el anlisis de riesgos
3.2 Bibliografa.
3.2.1 Pginas web consultadas
www.idae.es
Pgina del Instituto para la Diversificacin y ahorro de la
energa.
www.ieabioenergy.com
Seccin de biomasa y biocombustibles de la Agencia
Internacional de la Energa.
www.eubia.org
Pagina de la Asociacin Industrial Europea de la Biomasa.
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CYPE Ingenieros S.A.
Programa informtico empleado en los clculos estructurales,
tanto en las estructuras metlicas (Metal 3D), como las cimentaciones
(CYPECAD).
AUTOCAD
Programa informtico empleado tanto en la realizacin de los
planos como en el modelo 3D de la planta.
Presto
Programa informtico empleado en la generacin de lasmediciones y el presupuesto.
Microsoft Project
Programa informtico empleado en la planificacin de la
ejecucin del proyecto.
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4.1 La biomasa
Se le llama biomasa al combustible energtico que se obtiene directa o
indirectamente de los recursos biolgicos. La energa de biomasa procede de la
madera, residuos agrcolas y estircol, y contina siendo la fuente de energa
principal en los pases en desarrollo.
Cuando la materia viva se descompone, la energa contenida en ella se
libera. Esto ocurre mediante el metabolismo de los alimentos, la
descomposicin de la materia viva o la combustin de la lea, etc. Por tanto,
podemos decir, que el conjunto de materia viva que existe en un momento
dado, o biomasa, es un gran depsito energtico temporal, cuya magnitud est
mantenida a base de un constante flujo de captacin y liberacin.
Actualmente, la biomasa cubre aproximadamente el 14% de las
necesidades energticas mundiales. En los pases industrializados, sin embargo,
slo cubre de media el 3% de la energa primaria, con la excepcin de los
pases nrdicos europeos, donde su utilizacin para produccin de calor en
centrales avanzadas es bastante comn. Los pases en vas de desarrollocubren con biomasa, en este caso con consumo tradicional de lea, un 38% de
su demanda energtica. En algunos pases de frica, por ejemplo, este
porcentaje se eleva al 90%. Respecto a su uso en el mundo, el 75% es
domestico tradicional y el 25% un uso industrial. Hoy da, el empleo de biomasa
tiene un consumo cada vez ms creciente enfocado a una utilizacin con
tecnologas eficientes.
44 Estudio de la biomasa
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4.2 Clasificacin de la biomasa
La biomasa incluye un conjunto muy heterogneo de materias
orgnicas, tanto por su origen como por su naturaleza. As pues, podemosdiferenciar diversos tipos:
Biomasa natural: Es la que se produce de forma espontnea en la
naturaleza sin ningn tipo de intervencin humana. Los recursos generados
en la poda forestal constituyen un ejemplo de este tipo de biomasa.
Biomasa Residual:Es la procedente del desarrollo principal de diferentes
actividades como pueden ser:
A) Residuos de cultivos herbceos:
- Tallos de girasol
- Cardo
- Pataca
B) Residuos de cultivos leosos:
- Cultivos de corta rotacin como chopo, sauce o eucalipto
- Sarmientos de vid
- Ramas de poda del olivo
C) Residuos de actividades agrcolas:
- Podas del olivo
- Podas de arboles frutales
- Paja de cereales
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- Residuos de algodn, champin, etc.
D) Residuos forestales:
- Derivados de limpieza de bosques y de restos de plantaciones
- Leas y ramas
- Conferas
- Frondosas
E) Residuos de industrias madereras:
- Serrines y virutas
- Ramas, copas, hojas, corteza, races, costeros y recortes
- Frondosas de clima templado
- Frondosas tropicales
F) Residuos de industrias agroalimentarias:
- Industria del aceite de oliva (orujillo y alperujo)
- Bagazo de cana de azcar
- Cscara de almendra
- Cscara de avellana
- Cscara de pin
- Cscara de cacahuete
- Cascarilla de arroz
G) Residuos biodegradables:
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- Residuos ganaderos
- Aguas residuales
- Residuos slidos urbanos
Cultivos Energticos: Son cultivos realizados con la nica finalidad de
producir biomasa transformable en combustible.
Biocarburantes: Su origen se encuentra en la transformacin tanto de la
biomasa residual seca rica en azcares (caa, trigo, maz) como de la
biomasa residual hmeda (reciclado de aceites) o en los cultivos
energticos (girasol).
4.3Ventajas de la biomasa
Aunque la energa de la biomasa se ha aprovechado desde que el
hombre descubri el fuego, la consideracin actual de la biomasa como una
fuente de energa limpia se hace bajo nuevos criterios y enfoques.
El balance de CO2emitido por la combustin de la biomasa es neutro. La
combustin de biomasa, si se realiza en las condiciones adecuadas, produce
agua y CO2, pero la cantidad emitida de CO2 (principal responsable del
efecto invernadero) fue captada por las plantas durante su crecimiento. Es
decir, el CO2 de la biomasa viva forma parte de un ciclo de circulacin
continuo entre la atmsfera y la vegetacin, sin que suponga incremento deese gas en la atmsfera con tal que la vegetacin se renueve a la misma
velocidad que se degrada.
La biomasa no emite contaminantes sulfurados o nitrogenados, ni apenas
partculas slidas.
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Una parte de la biomasa para fines energticos procede de materiales
residuales que es necesario eliminar. El aprovechamiento energtico supone
convertir un residuo en un recurso o lo que es lo mismo, reciclar.
Los cultivos excedentarios sern sustituidos por los cultivos energticos en
el mercado de alimentos y esto puede llegar a ofrecer una nueva
oportunidad al sector agrcola.
La produccin de la biomasa es totalmente descentralizada, ya que el
recurso utilizado por esta energa est disperso por el territorio, que puede
generar un gran cambio social y econmico en el mundo rural.
La utilizacin de la biomasa como energa tambin disminuye la
dependencia externa para el abastecimiento de combustibles.
La biomasa tambin es un importante campo de innovacin tecnolgica.
Las respuestas tecnolgicas que se estn realizando estn dirigidas a
mejorar por completo el rendimiento energtico de la biomasa, minimizar
los efectos ambientales de los residuos aprovechados, incrementar lacompetitividad comercial de los productos y posibilitar nuevas aplicaciones
de los biocombustibles.
4.4 Situacin actual de la biomasa en Espaa y enAndaluca
En Espaa, los recursos potenciales de biomasa calculados en el Plan de
Energas Renovables (PER) se sitan en torno a los 19.000 ktep, de los cuales,
ms de 13.000 ktep corresponden a biomasa residual y casi 6.000 ktep a
cultivos energticos. En la actualidad, la biomasa alcanza el 45% de la
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produccin con energas renovables en Espaa, lo que equivale al 2,9%
respecto del total de consumo de energa primaria, incluidas las convencionales.
En Andaluca existe una gran tradicin de consumo de biomasa debidoprincipalmente a la existencia de industrias de aceite de oliva y del sector
agroalimentario. En estos ltimos aos el incremento en el uso de la biomasa
ha sido del 9,9%, suponiendo el 84,6% del consumo primario de energas
renovables en la Comunidad Autnoma. Andaluca lidera el sector de la
biomasa elctrica con quince plantas que suman 164,2 MW, el 30% del total
nacional. A esta energa se suma la proveniente de las trece plantas de biogs
existentes que aportan 15,2 MW. A continuacin se enumeran las plantas debiomasa elctrica y biocarburantes existentes en Andaluca:
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4.5 Cultivos energticos
Los cultivos energticos son cultivos especficos dedicados
exclusivamente a la produccin de energa. A diferencia de los agrcolastradicionales, tienen como caractersticas principales su gran productividad de
biomasa y su elevada rusticidad, expresada en caractersticas tales como
resistencia a la sequa, a las enfermedades, vigor, precocidad de crecimiento,
capacidad de rebrote y adaptacin a terrenos marginales.
4.5.1 Caractersticas de los cultivos energticosLas caractersticas que deben cumplir los cultivos energticos son las
siguientes:
1. Altos niveles de productividad en biomasa con bajos costos de
produccin, de tal forma que hagan viable econmicamente la produccin de
biocombustibles o biocarburantes en relacin a los de origen fsil.
2. Posibilidad de desarrollarse en tierras marginales o en tierras
agrcolas marginalizadas por falta de mercado para los productos
tradicionalmente cultivados.
3. Requerimiento de maquinaria agrcola convencional, normalmente
disponible por los agricultores, utilizable tambin para otros cultivos propios de
la zona.
4. No contribuir a la degradacin del medio ambiente, de tal forma que
el balance medioambiental producido por su cultivo sea superior al que
producira si la tierra agrcola estuviese en barbecho o fuera ocupada por un
cultivo tradicional.
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5. Balance energtico positivo. Es decir, que la energa neta contenida
en la biomasa producida sea superior a la gastada en el cultivo ms la parte
proporcional correspondiente a la gastada en la obtencin de los productos y
equipos utilizados.
6. Posibilidad de recuperar fcilmente las tierras despus de finalizado
el cultivo energtico para realizar otros cultivos si las condiciones
socioeconmicas as lo aconsejaran.
7. Adecuacin de la naturaleza de la biomasa producida para su
utilizacin como materia prima para fabricacin de biocombustibles o
biocarburantes.
8. Optimizacin del recurso agua.
4.5.2 Clasificacin de los cultivos energticos
Los cultivos destinados a la produccin de biomasa con fines
energticos pueden agruparse en tres tipos fundamentales en funcin del
destino final de la biomasa:
Cultivos oleaginosos para la produccin de aceite transformable en
biodiesel (conjunto de esteres metlicos o etlicos de los cidos grasos de los
aceites vegetales) para sustitucin del gasleo de automocin. Entre ellos
primero cabe citar al girasol, la colza, la soja y palma.
Cultivos alcoholcenos para la produccin de etanol utilizable en
sustitucin total o parcial de las gasolinas de automocin o para la
produccin de aditivos antidetonantes exentos de plomo como el Etil-
Terbutil-Eter (ETBE). Entre los cultivos alcoholcenos destaca la remolacha y
la caa de azcar como cultivos clsicos, y la pataca (Helianthus tuberosus)
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y el sorgo azucarero (Segn bicolor) como nuevos cultivos prometedores
para esta actividad.
Cultivos lignocelulsicospara la produccin de biocombustibles slidosutilizables con fines trmicos, principalmente para la produccin de
electricidad. Podemos destacar dos tipos: las especies leosas, cultivadas
en alta densidad y corta rotacin (eucaliptos, acacias, o chopos en zonas de
climatologa adecuada); y las especies herbceas de alta produccin como
el cardo de la especie Cynara cardunculus.
4.6El Eucalipto
La biomasa que va a emplear nuestra planta para generar energa
elctrica ser la madera de eucalipto procedente de cultivos energticos. La
eleccin del eucalipto se debe a que es un rbol de rpido crecimiento y que se
adapta muy bien a las condiciones tanto climticas como del terreno del rea
geogrfica donde se ubicar la planta; no obstante, la provincia de Huelva
destaca por sus grandes plantaciones de eucalipto, tanto silvestres como
plantaciones destinadas con fines energticos y para la industria papelera. Enla siguiente imagen podemos como en Huelva la densidad de plantacin de
eucalipto es muy superior al resto de Andaluca:
Fig. 2: Densidad de plantaciones de eucalipto en Andaluca
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Las plantaciones de eucalipto con fines energticos se caracterizan por
tener una densidad de plantacin de 1000 a 1200 tallos/ha con un
espaciamiento de 4 m entre filas y espaciados 2 a 3 m. La recoleccin tiene
lugar de 9 a 12 aos, el dimetro est comprendido entre 16 y 18 cm, y laaltura es de 18 a 20 m. Es costumbre prever unas 3 cosechas en 30 aos.
Existen muchas especies de eucalipto, sin embargo en la provincia de
Huelva las ms abundantes son las del eucalipto blanco (eucalyptus globulus) y
el eucalipto negro (eucalyptus camaldulensis). En nuestro caso emplearemos el
eucalipto negro, puesto que el blanco se destina principalmente en la
fabricacin de papel. A continuacin mostramos una tabla con la composicinmolar de la madera del eucalipto negro:
%peso
C 34,51H 4,109
O 31,08N 0,217S 0,007Cl 0,091
H2O 30
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5.1 Tecnologa empleada para la generacin elctrica
5.1.1 Eleccin de la tecnologa a emplear
Existen distintas tecnologas (procesos termoqumicos) para la
produccin de energa a partir de biomasa como son:
- Pirlisis, que consiste en la descomposicin trmica de la biomasa en
atmsfera inerte, obteniendo productos (slidos, lquidos y/o gases)
que puedan utilizarse como combustibles.
- Gasificacin, que transforma la biomasa en gases que se emplean
como combustible, empleando como agente oxidante oxgeno en
concentraciones por debajo de la estequiomtrica.
- Combustin, que transforma la biomasa en gases utilizando como
agente oxidante oxgeno en concentraciones estequiomtricas o en
exceso. Mediante la combustin se generan unos gases a alta
temperatura que se aprovechan para la produccin de vapor de agua,
el cual a su vez se utiliza para produccin de energa elctrica.
En este proyecto nos decantaremos por la tecnologa de combustin, ya
que est ms desarrollada desde el punto de vista industrial y por tanto las
55 Sistema de produccin de energa
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inversiones necesarias para la implantacin de esta tecnologa son
sustancialmente menores.
Fig. 3: Esquema de un sistema de produccin de electricidad basado en la combustin deBiocombustibles slidos
5.1.2 Generacin con turbinas de vapor. Fundamento bsicotermodinmico
Para obtener trabajo del calor, se necesitan al menos dos fuentes a
distintas temperaturas, de manera que el sistema que evoluciona dentro de una
maquina trmica tome calor de la fuente caliente y ceda parte a la fuente fra.
En el caso de una turbina de vapor, el foco caliente es el vapor
procedente de la caldera y el foco fro es el vapor de salida que entra en el
condensador.
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cerrando de esta manera el ciclo. La representacin ms caracterstica de este
ciclo es mediante el diagrama T-S.
El diagrama T-s de un ciclo Rankine ideal est formado por cuatroprocesos: dos isentrpicos y dos isbaros. La bomba y la turbina son los
equipos que operan segn procesos isentrpicos (adiabticos e internamente
reversibles). La caldera y el condensador operan sin prdidas de carga y por
tanto sin cadas de presin. Los estados principales del ciclo quedan definidos
por los nmeros del 1 al 4 en el diagrama T-s (1: vapor sobrecalentado; 2:
mezcla bifsica de ttulo elevado o vapor hmedo; 3: lquido saturado; 4:
lquido subenfriado). Los procesos que tenemos son los siguientes para el cicloideal (procesos internamente reversibles):
Fig. 5: Ciclo de Rankine
Proceso 1-2: Expansin isentrpica del fluido de trabajo en la turbinadesde la presin de la caldera hasta la presin del condensador. Se realiza en
una turbina de vapor y se genera potencia en el eje de la misma.
Proceso 2-3: Transmisin de calor a presin constante desde el fluido
de trabajo hacia el circuito de refrigeracin, de forma que el fluido de trabajo
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alcanza el estado de lquido saturado. Se realiza en un condensador
(intercambiador de calor), idealmente sin prdidas de carga.
Proceso 3-4: Compresin isentrpica del fluido de trabajo en faselquida mediante una bomba, lo cual implica un consumo de potencia. Se
aumenta la presin del fluido de trabajo hasta el valor de presin en caldera.
Proceso 4-1: Transmisin de calor hacia el fluido de trabajo a presin
constante en la caldera. En un primer tramo del proceso el fluido de trabajo se
calienta hasta la temperatura de saturacin, luego tiene lugar el cambio de fase
lquido-vapor y finalmente se obtiene vapor sobrecalentado. Este vapor
sobrecalentado de alta presin es el utilizado por la turbina para generar la
potencia del ciclo (la potencia neta del ciclo se obtiene realmente descontando
la consumida por la bomba, pero sta suele ser muy pequea en comparacin y
suele despreciarse).
En un ciclo ms realista que el ciclo Rankine ideal descrito, los procesos
en la bomba y en la turbina no seran isentrpicos y el condensador, la caldera,
el desgasificador y las tuberas y elementos de control presentaran prdidas decarga. Todo ello generara una reduccin del rendimiento trmico del ciclo. El
rendimiento isentrpico de la turbina, que representa el grado de alejamiento
de una turbina respecto al proceso ideal isentrpico, jugara un papel principal
en las desviaciones al ciclo ideal y en la reduccin del rendimiento, mientras
que el rendimiento isentrpico de la bomba y las prdidas de carga tendran
una influencia mucho menor sobre la reduccin de rendimiento del ciclo.
5.2 Marco legal
Como productor de energa elctrica en rgimen especial, la actividad de
nuestra planta se rige por el Real Decreto 661/2007, de 25 de Mayo, por el
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A los efectos de la categora b, se entender como combustible
principal aquel combustible que suponga, como mnimo, el 90 % de la energa
primaria utilizada, medida por el poder calorfico inferior.
La materia prima empleada para la produccin de energa elctrica
proceder de troncos de eucalipto negro, no residuales, procedentes de
cultivos, los cuales no son aprovechables en otro tipo de procesos y por tanto
su nico fin es servir como combustible en una planta de biomasa. Por lo
anterior queda justificado el empleo de cultivos energticos segn el artculo 2
del RD 661/2007.
Se emplear gasoil pulverizado como combustible de apoyo en los
arranques tras las paradas pertinentes de los equipos de la planta que as lo
requieran, as como para mantener los rendimientos, teniendo en cuenta que
en todo momento el porcentaje de gasoil empleado es siempre menor del 10%
medido en base al poder calorfico inferior del combustible de entrada,
cumpliendo as con el artculo 2 del RD 661/2007, por lo que el 100% de la
energa neta generada podr ser vendida a tarifa.
5.2.2 Condiciones de venta y precios segn RD 661/2007.
Para vender, total o parcialmente, su produccin neta de energa
elctrica, los titulares de instalaciones a los que resulte de aplicacin este Real
Decreto debern elegir una de las opciones siguientes:
a) Ceder la electricidad al sistema a travs de la red de transporte o
distribucin, percibiendo por ella una tarifa regulada, nica paratodos los perodos de programacin, expresada en cntimos de
euro por kWh.
b)Vender la electricidad en el mercado de produccin de energa
elctrica. En este caso, el precio de venta de la electricidad ser
el precio que resulte en el mercado organizado o el precio
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libremente negociado por el titular o el representante de la
instalacin, complementado, en su caso, por una prima en
cntimos de euro por kWh.
Nuestra planta de biomasa ceder la energa neta generada a la red de
transporte a tarifa regulada, consistente en una cantidad fija, nica para todos
los periodos de programacin, y que se determina en funcin de la categora,
grupo y subgrupo al que pertenece la instalacin, as como de su potencia
instalada y, en su caso, antigedad desde la fecha de puesta en servicio. Cabe
destacar que el autoconsumo elctrico en los equipos pertenecientes al ciclo de
potencia se estima en 100 kW, por lo que la energa neta generada (y por tantola que venderemos) ser 1.9 MW.
El precio de venta de energa segn RD 661/2007 es, a tarifa regulada,
para plantas de potencia nominal menor o igual a 2MW que empleen cultivos
energticos es 17,2917 c/kWh durante los 15 primeros aos de
funcionamiento de la planta y 12,8343 c/kWhen adelante. Se prev que la
planta estar en funcionamiento durante 20 aos, por lo que ambos escenarios
econmicos han de ser contemplados.
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Fig. 7: Modelo 3D de la planta
Seguidamente los camiones descargan en la nave almacn, donde los
troncos son apilados empleando el mtodo FIFO (First In, First Out), es decir,
los troncos que entran antes en el almacn son los que primero se astillan, con
esto se consigue que los troncos disminuyan su nivel de humedad durante el
almacenamiento. Los troncos son astillados en la propia nave almacn
mediante una astilladora elctrica de alto rendimiento que expulsa la astilla
generada en un depsito pulmn ubicado en el interior de la nave. Dichodepsito es el que abastece al silo principal de astillas mediante un tornillo sin
fin. El silo principal se encuentra junto a la nave de generacin y tiene una
capacidad de almacenamiento suficiente para abastecer durante una semana a
la caldera.
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Fig. 8: Zona de almacenamiento y proceso
Como la humedad de la astilla an es alta, antes de ser introducida en
la caldera pasa por un secadero rotatorio que aprovecha los gases de
combustin de la caldera para evaporar parte del agua contenida en las astillas.
Una vez que los gases atraviesan el secadero, estos pasan por un precipitador
electrosttico o electrofiltro donde son depurados y posteriormente son vertidos
a la atmsfera a travs de una chimenea. La astilla, ya con el nivel de
humedad adecuado, pasa a un depsito dosificador que suministra el
combustible necesario a la caldera. Dentro de la caldera se produce la
combustin de la astilla y se evapora el agua de proceso hasta las condiciones
de entrada a la turbina. Parte del vapor vivo que sale de la caldera se dirige al
desgasificador y la mayor parte se dirige a la turbina, la cual est conectada a
un generador sncrono donde se produce la electricidad.
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Fig. 9: Ciclo agua-vapor
El vapor a baja presin que sale de la turbina pasa por un condensador
que est conectado a dos torres de refrigeracin de tiro inducido. En elcondensador, el agua de proceso pasa a estado lquido, y una vez que pasa por
el desgasificador donde se extraen los gases disueltos, sta es introducida de
nuevo en la caldera cerrndose as el ciclo de Rankine.
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7.1 Descripcin de los componentes del sistema degeneracin
7.1.1 Caldera
La caldera de vapor es el equipo en el que se calienta el agua paraproducir vapor. El calor necesario para calentar y vaporizar el agua es
suministrado por un hogar.
Una caldera de biomasa funciona igual que una caldera de combustibles
fsiles, con la salvedad de que no quema combustibles fsiles y, por lo tanto,
se consigue un importante ahorro econmico en la compra de combustible y
una gran disminucin de emisiones de carbono y azufre.
En cuanto al tipo de caldera a instalar, sta ser de tipo acuotubular ya
que permite mayores rangos de potencia, y logra con un menor dimetro y
dimensiones totales una presin de trabajo mayor que las calderas
pirotubulares. En este tipo de calderas, los gases generados en la combustin
pasan alrededor de los tubos que contienen el fluido de trabajo, agua en
nuestro caso, transfirindose el calor necesario para alcanzar las condiciones de
presin y temperaturas de vapor vivo.
Las calderas acuotubulares que funcionan con biomasa precisan de
pequeas modificaciones que las diferencian de les que utilizan combustibles
fsiles. Al tratarse de un combustible tan variable en trminos de tamao y
humedad, se debe tener un manejo adecuado de aire para obtener una
combustin controlada. Esto se realiza mediante difusores y ventiladores
77 Solucin adoptada
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debajo del combustible para proveer de aire primario, y algunos por encima
para proveer de aire secundario.
Para alcanzar la temperatura de autoignicin de la biomasa esnecesario introducir un combustible de aporte. Emplearemos gasoil pulverizado
para este fin, por lo que ser necesario disponer de un depsito de gasoil y de
un quemador exclusivo para ello.
La eficiencia de la combustin en un quemador de parrilla depende del
cumplimiento de las "Tres T": buena Temperatura, adecuados Tiempo y
Turbulencia. Primeramente la temperatura obtiene la oxidacin completa del
combustible, especialmente de los componentes voltiles. El combustible debe
estar expuesto a esta temperatura durante un espacio de tiempo mnimo para
que todas las reacciones necesarias de oxidacin se puedan completar.
Finalmente, los gases de la cmara de combustin deben ser turbulentos para
que todo el combustible se exponga eficientemente al aire para ser oxidado.
Una turbulencia alta permite que no se introduzcan cantidades innecesarias de
aire en exceso, que enfriara el proceso, y por lo tanto, la eficiencia en la
combustin.
En nuestro caso emplearemos una caldera especialmente diseada para
la combustin de biomasa, que integra un economizador que precaliente el
agua de entrada a la misma, un evaporador que evapora el agua, y un
recalentador que eleva la temperatura del vapor a las condiciones del vapor
vivo. La caldera trabajar a 40 bar de presin y generar un caudal de vapor
de 2.24 kg/s a 450C. La caldera contar con un sistema automtico de
recogida de cenizas.
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emplea en mover el rotor. Necesita tambin de unos equipos auxiliares muy
sencillos, como un sistema de lubricacin, de refrigeracin, unos cojinetes de
friccin, un sistema de regulacin y control.
Para generacin elctrica las turbinas que comnmente se emplean son
de condensacin. En las turbinas de condensacin el vapor de escape es
condensado con agua de refrigeracin. Son turbinas de gran rendimiento y se
emplean en mquinas de media y gran potencia.
En nuestro caso emplearemos una turbina de condensacin de un solo
paso capaz de generar 2MW de electricidad a partir de vapor a 450C y 40 bar,
con una salida de a 0.1 bar absolutos con ttulo de vapor del 0,892.
Fig. 11: Turbina de vapor
Generador sncrono:
El generador sncrono, o tambin llamado alternador, es un tipo de
mquina elctrica rotativa capaz de transformar energa mecnica (en forma de
rotacin) en energa elctrica.
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Las mquinas sncronas, como cualquier otro convertidor
electromecnico de energa, estn sometidas al principio de reciprocidad
electromagntica, pudiendo funcionar tanto en rgimen generador como en
rgimen motor.
El principio de funcionamiento de un generador sncrono se basa en la
ley de Faraday. Para crear tensin inducida en el circuito de armadura
(estator), debemos crear un campo magntico en el rotor o circuito de campo,
este campo magntico inducir una tensin en el devanado del estator por lo
que tendremos una corriente alterna fluyendo a travs de el. Al operar como
generador, la energa mecnica es suministrada a la mquina por la aplicacinde un par y por la rotacin del eje de la misma, que en nuestro caso est
suministrada por la turbina de vapor. Una vez estando el generador conectado
a la red elctrica, su rotacin es dictada por la frecuencia de la red, pues la
frecuencia de la tensin trifsica depende directamente de la velocidad de la
mquina.
La maquina ms utilizada en generacin es la mquina trifsica, que
agrupa tres bobina en el inducido en ngulos de 120, por donde se producirn
tres ondas de tensin, una en cada bobina, obteniendo as la onda trifsica.
Fig. 12: Generador sncrono
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Fig.13: Esquema condensador
7.1.4 Desgasificador
El desgasificador es el encargado de sacar los gases disueltos del agua
de alimentacin de la caldera. Durante el recorrido del agua en el ciclo de
vapor es susceptible de absorber gases como ser aire, dixido de carbono,
amonaco y otros, ellos mas perjudiciales son el aire por su contenido deoxgeno que provoca oxidacin en las caeras y en la caldera, el amonaco
deteriora los tubos y accesorios de bronce o cobre, por lo tanto deben ser
eliminados de la misma.
El tipo de desgasificacin ms usado el mecnico y consiste en agitar el
agua y calentarla, basado en el hecho de que la solubilidad de los gases
disminuye al aumentar la temperatura y se anula al llegar al punto deebullicin.
La agitacin se hace rompiendo el torrente de agua en pequeas gotas,
para este fin se utilizan una serie de bandejas tal como se muestran en el
esquema, en donde el agua cae en cascada, pasando de una bandeja a otra
cuando se van llenando y contra corriente se hace circular vapor de manera
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que el agua se calienta y los gases tambin, por diferencia de peso especfico,
el agua que es mas pesada cae al tanque de alimentacin, mientras que los
gases ms livianos ascienden. Los gases que ascienden son evacuados a la
atmsfera mediante un sistema de venteo que consiste en una placa orificiocalibrada.
La calibracin de la placa de orificio se efecta mediante un muestreo
del agua de alimentacin, donde se parte con un orificio de dimetro
determinado y se mide la presencia de oxigeno disuelto en el agua, luego se
cambia a uno mas pequeo y as sucesivamente hasta que el oxgeno
desaparece, siendo ste el valor ptimo. Esta verificacin se debe efectuar porlo menos una vez al ao, ya que por efecto de la abrasin del vapor saturado o
hmedo, el orificio se va agrandando, de manera que la prdida de vapor por el
venteo se incrementa con la consecuente disminucin del rendimiento por
gasto de agua y calor.
Este aparato sirve adems como recuperador de calor, dnde
generalmente vienen a parar las purgas que tienen un nivel trmico superior o
igual al del desgasificador y se utiliza en el ciclo como calentador de agua del
tipo de mezcla.
La eficiencia del calentamiento y de la desgasificacin depende las
condiciones de operacin, para lo cual el nivel de agua dentro de este
recipiente es sumamente importante ya que no debe llegar al nivel de las
bandejas.
La presin interior es siempre superior a la atmosfrica, debido a que la
temperatura del agua es superior a la temperatura de ebullicin. El casco del
desgasificador lleva una vlvula de seguridad, ya que la falta de agua de
alimentacin o el bajo nivel pueden provocar sobre presiones.
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Fig. 14: Esquema desgasificador
7.1.5 Torres de refrigeracin
Una torre de refrigeracin es un intercambiador de calor cuyo objeto es
la eliminacin de una cantidad de calor de un sistema hidrulico. Este calor setransmite a la atmsfera, siendo el agua retornada a una temperatura inferior.
El aire se usa como un medio de refrigeracin por medio del fenmeno fsico de
la evaporacin. La transferencia de calor desde el agua al aire se lleva a cabo
por conveccin y por evaporacin.
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Teniendo en cuenta las condiciones del aire cuando entra en la torre de
refrigeracin, slo el 10 - 15 % del calor se elimina por conveccin. La
evaporacin es el fenmeno predominante, su eficiencia esta directamente
ligada al diseo de las superficies de intercambio.
El lmite terico de refrigeracin es la temperatura de bulbo hmedo del
aire entrante.
Hay dos factores principales que determinan una torre de refrigeracin:
La cantidad de aire empleada
La superficie de intercambio
La superficie de intercambio consiste en la pelcula de agua sobre el
relleno (relleno laminar), o las gotas de agua (tipo de goteo). El clculo trmico
nos da la cantidad de aire necesaria y la superficie que debemos de emplear,
esto nos permite determinar las dimensiones de la torre de refrigeracin. Las
ecuaciones bsicas de intercambio de calor se usan para efectuar esos clculos,
pero slo por medio de la experimentacin se consigue la experiencia necesaria
en el clculo de los factores de intercambio en trminos de los diferentes
parmetros (cantidad de relleno, velocidad de aire, caudal de agua,...).
El tamao de las torres de refrigeracin vara de acuerdo a su
aproximacin al lmite de enfriamiento. Esto es de capital importancia por lo
que es preciso conocer anticipadamente:
Condiciones ambientales de la futura localizacin de la torre
Temperatura del agua fra ptima para los propsitos deseados
Esto vara de acuerdo al tipo de torre de refrigeracin, sea tiro natural o
forzado.
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7.1.6 Bombas de impulsin y tanque de alimentacin de agua
Para mantener la presin adecuada en cada uno de los puntos del ciclo
agua-vapor, se instalarn bombas centrfugas de impulsadas mediante motor
asncrono. En total se instalarn las siguientes bombas:
Una bomba que generar la presin mxima del sistema, 40 bar,
ubicada tras la salida del agua lquida del desgasificador, antes de
la entrada en la caldera.
Una bomba que generar la presin de trabajo en el
desgasificador, 1.58 bar, ubicada tras la salida del agua lquida del
condensador (0.1 bar), antes de la entrada al desgasificador.
Una bomba que aportar el agua tratada procedente de la planta
de preparacin de agua al tanque de almacenamiento de agua de
proceso.
Una bomba que aportar el agua de proceso procedente deltanque de alimentacin al ciclo agua-vapor, ubicada a la salida del
tanque.
Una bomba que aportar el agua de proceso necesaria,
procedente del tanque de alimentacin, a las torres de
refrigeracin para su funcionamiento.
Se dispondr de un tanque de alimentacin de agua tratadapreviamente en la planta de preparacin de agua. Dicho tanque tendr una
capacidad de 100 m3, y suministrar agua tanto al circuito agua-vapor de
generacin, como a las torres de refrigeracin. El tanque se ubicar junto a la
Nave de Proceso y estar ejecutado mediante virolas de acero galvanizado.
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Fig. 16: Astilladora esttica
7.2.3 Tornillos sin fin
Para el traslado de las astillas de unos equipos a otros se emplearn
tornillos sin fin movidos mediante motor elctrico asncrono. Los tornillos sin fin
o bisinfn a instalar son los siguientes:
Bisinfn para el traslado de las astillas desde el silo pulmn
ubicado en la Nave de Almacenamiento, hasta la parte superiordel silo principal.
Bisinfn para el traslado de las astillas desde el silo principal, hasta
la tolva de entrada del secadero rotatorio.
Bisinfn para el traslado de las astillas desde la salida del secadero
rotatorio, hasta el silo dosificador de la caldera.
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Bisinfn para el traslado de las astillas desde el silo dosificador de
la caldera, hasta la tolva de entrada a la caldera.
Adems de los tornillos que transportan astillas, existir un bisinfnencargado de recoger las cenizas generadas por el electrofiltro y transportarlas
al cenicero.
Fig.17: Transportador de tornillo sin fin
7.2.4 Silos
Para el almacenamiento temporal de las astillas es necesario disponer
de silos de almacenamiento en distintos puntos del proceso productivo. Los
silos a instalar son los siguientes:
Silo pulmn de astillas ubicado en la Nave de Almacenamiento que
recibe las astillas generadas en la astilladora y que posteriormentesern transportadas mediante bisinfn al silo principal. El silo
pulmn ser de seccin cuadrada, con una capacidad de 30 m3, y
ejecutado en acero galvanizado.
Silo principal de astillas, ubicado junto a la Nave de Proceso, de
seccin cuadrada y con una capacidad de 900 m3(suficiente para
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una semana de consumo de astillas por parte de la caldera).
Estar ejecutado en hormign armado HA-25 con armadura de
redondos de acero B 500 s. El silo contar con un sistema de
volteo peridico de las astillas para evitar las subidas detemperatura puntuales generadas por la actividad biolgica de la
biomasa. As mismo, contar con detectores de subida de
temperatura y detectores de humos.
Silo dosificador de astillas ubicado en la Nave de Proceso que
recibe las astillas secas que salen del secadero rotatorio, y que
posteriormente sern transportadas mediante bisinfn a la tolva deentrada de la caldera. El silo dosificador ser de seccin
cuadrada, con una capacidad de 15 m3, y ejecutado en acero
galvanizado.
7.2.5 Secadero rotatorio
Para que las astillas entren con el grado de humedad ptimo en la
caldera, stas han de pasar previamente por una fase de secado. Para este fin
se instalar un secadero rotatorio tipo trommel que secara las astillas, con una
humedad de entrada de entorno al 30%, hasta un valor del 12%. Para ello
emplear los gases de combustin de la caldera, a unos 200 C de
temperatura, obligndolos a pasar por el interior del trommel de secado donde
entrarn en contacto con las astillas. El movimiento de avance de las astillas se
debe por una parte al arrastre de los gases de combustin y por otra a la
rotacin del trommel (mediante un motor elctrico asncrono), que tiene una
inclinacin de unos 3 respecto a la horizontal. Adems en las paredes
interiores del trommel existen unas paletas mezcladoras con el fin de
homogeneizar las astillas. A fin de evitar posibles incendios, el flujo relativo de
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las astillas y de los gases ser en isocorriente. Al final del trommel los gases
pasan por un cicln para que precipiten las astillas que hayan podido arrastrar.
Fig. 18: Secadero rotatorio
7.3 Tratamiento de aguas
7.3.1 Planta preparacin de aguas para proceso
El agua de la red puede contener un elevado contenido de sales como,
sodio, calcio, boro, hierro..., cloruros, sulfatos, nitratos y bicarbonatos, que
deben ser tratados eliminados hasta alcanzar los lmites considerados como
agua aceptable para su utilizacin en el proceso. Por ello, es necesaria la
instalacin de una planta de preparacin de agua de alimentacin que estar
basada en el principio de smosis inversa. La osmosis inversa es unprocedimiento que garantiza el tratamiento desalinizador fsico, qumico y
bacteriolgico del agua, que consiste en una membrana semipermeable que
slo deja pasar el agua y retiene todas las partculas, sales que contenga.
Los componentes bsicos de una instalacin de osmosis inversa
consisten en varios tubos de presin conteniendo la membrana; una bomba
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que suministra en forma continua el agua a tratar a los tubos de presin y,
adems, es la encargada en la prctica de suministrar la presin necesaria para
producir el proceso; y una vlvula reguladora en la corriente de concentrado.
Fig. 19: Sistema de smosis inversa
Tratamiento interno de agua de caldera:
Con el objeto de eliminar sus propiedades incrustantes o corrosivas, el
agua de alimentacin de calderas, ya sea cruda, suavizada, desmineralizada o
destilada requiere ser acondicionada qumicamente cuando ya se encuentra
dentro de la caldera, lo cual se denomina tratamiento interno. La tendencia a la
incrustacin se debe a la dureza (contenido de calcio y magnesio) que pueda
tener el agua de alimentacin o bien a su contenido de slice.
La tendencia a la corrosin se debe a los gases que lleva disueltos
principalmente oxgeno y dixido de carbono. Por lo tanto las substancias que
se utilizan para el tratamiento interno eliminarn estas tendencias.
A fin de evitar las incrustaciones se usan fosfatos como el trisdico o el
hexametafosfato; este ltimo se aade conjuntamente con sosa custica para
tener un pH adecuado. Los fosfatos tienen la propiedad de formar con las sales
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de calcio o de magnesio compuestos insolubles no adherentes, que se eliminan
con las purgas de la caldera.
Para evitar la corrosin por el oxgeno, se utilizan sustancias reductorastales como la hidrazina (N2H4) o el sulfato de sodio. La corrosin por el dixido
de carbono se controla mediante su neutralizacin con sosa custica.
7.3.2 Planta preparacin del agua de las torres derefrigeracin
El agua de entrada a las torres de refrigeracin debe contener unos
niveles de dureza adecuados para su correcto funcionamiento, por lo que es
necesaria la instalacin de una planta de tratamiento del agua bruta para tal
fin.
La planta de preparacin de aguas constar de los siguientes
elementos:
Sistema de ablandamiento con cal (incluyendo sistema de
almacenamiento de cal y elementos necesarios para
preparacin).
Sistema de coagulacin/floculacin (incluyendo los sistemas de
dosificacin completos) en cmara previa, posterior clarificacin
y tratamiento de fangos.
Sistema de bombeo a filtracin compuesto de dos bombas
centrfugas del 100 % (una en reserva).
Unidad de desinfeccin de agua bruta por medio de hipoclorito
sdico (incluyendo sistema completo de dosificacin).
Etapas de filtracin automtica en filtros de arena (se incluir un
sistema de lavado automtico de dichos filtros con agua de
servicios).
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El agua saldr del sistema de filtracin con presin suficiente para ser
enviada al tanque de agua de servicio de las torres.
7.3.3 Planta de tratamiento de lodosLas torres de refrigeracin en su funcionamiento generan una serie de
lodos de conductividad elevada que se acumulan en el fondo de las mismas.
Las propias torres tienen un sistema de limpieza y recogida de dichos lodos.
Se instalar una planta de tratamiento de lodos a fin de la recogida,
homogenizacin y tratamiento de los efluentes de las torres, para obtener una
corriente que cumpla con las condiciones necesarias para su descarga.
La planta de tratamiento de efluentes contar con:
Un separador de hidrocarburos.
Balsa final de homogenizacin y neutralizacin de efluentes.
Una vez se disponga de una mezcla homognea, con el pH adecuado y
apta para el vertido, las bombas enviarn los efluentes directamente a ladescarga, previo paso por la arqueta de control de efluentes, donde se
dispondr de una toma de muestras manual y un bastidor de anlisis donde se
medir el pH, la temperatura y la conductividad de los efluentes.
7.4 Tratamiento de gases e inquemados slidos
7.4.1 Tratamiento de gases de combustin
Los gases emitidos por la caldera contienen partculas inquemadas en
suspensin, productos de derivados del azufre (H2S principalmente), CO y NOx.
Las normativas medioambientales imponen unos valores mximos de estos
productos en las emisiones atmosfricas, por lo que es necesario un sistema de
tratamiento de gases. Debidos a las propiedades intrnsecas de la biomasa, las
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emisiones de derivados del azufre, CO y NOxson bajas respecto a los valores
mximos permitidos, sin embargo los gases de combustin contienen una
considerable proporcin de partculas slidas.
Como ya se ha comentado anteriormente los gases de combustin que
salen de la caldera pasan por el secadero rotatorio. Una vez pasan por el
secadero, los mismos pasarn por un precipitador electrosttico o electrofiltro.
La funcin de este equipo es depurar los gases generados en los focos de
combustin, captando y reteniendo las partculas arrastradas por dichos gases
mediante un conjunto de diferentes calles o caminos (delimitados por
conjuntos paralelos de placas colectoras) y sometidos a una elevada diferenciade potencial elctrico. A consecuencia de ello, las partculas presentes en los
gases se ionizan, siendo desviadas hasta quedar atrapadas sobre las placas
colectoras. Las placas colectoras son golpeadas peridicamente por una serie
de martillos, forzando la liberacin y cada por gravedad de las partculas
retenidas, que sern recogidas en la parte inferior del electrofiltro, y retiradas
por medio de un sistema de transportadores hacia el cenicero.
Fig. 20: Precipitador electrosttico o electrofiltro
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7.4.2 Gestin de las cenizas
Las cenizas resultantes de la combustin de la biomasa proveniente de
los residuos forestales o agrcolas y de los cultivos energticos pueden ser
aprovechadas y reutilizadas como fertilizante, para elaborar cemento o como
absorbente de olores, sin necesidad de realizar un tratamiento previo a su
utilizacin.
Las caractersticas alcalinas y las altas concentraciones de nutrientes
minerales de las cenizas las hacen aptas para que puedan ser reutilizadas comofertilizante complementario a los fertilizantes convencionales que usan en
explotaciones intensivas ganaderas y forestales, donde la extraccin de
nutrientes provoca un mal estado del subsuelo y de los ecosistemas.
Por tanto se prev la retirada peridica de las cenizas generadas en la
caldera de biomasa y en el electrofiltro, por parte de un gestor autorizado a
coste cero.
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8.1 Urbanizacin
La planta se situar en un terreno horizontal, sin servidumbre de uso de
ningn tipo. La parcela tendr una superficie de 8000 m2. A pie de la parcela
hay una red de suministro de media tensin, agua y alcantarillado.
En la parcela se ha proyectado construir una Nave de Almacenamiento,
una Nave de Proceso, un Edificio de Servicios Generales, y una Caseta de
Control de Acceso.
A continuacin se detallan los siguientes aspectos:
8.1.1 Red de saneamientoLa red de saneamiento tiene como objetivo evacuar tanto las aguas
pluviales como las aguas fecales. La red de saneamiento tiene que ser capaz de
cumplir los siguientes requisitos.
- Recogida de aguas fecales del edificio de Servicios Generales.
- Recogida de aguas fecales del edificio de la Caseta de Control de
Acceso.
- Recogida de aguas fecales del edificio de la Nave de Almacenamiento.
- Recogida de lodos generados en las torres de refrigeracin y posibles
fugas de agua en la Nave de Proceso.
88 Obra civil e Instalaciones necesarias
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- Recogida de las aguas pluviales en todas las zonas de la parcela a la
intemperie.
La red de saneamiento constar dos lneas independientes, construidas
en hormign, subterrneas e inclinadas, procurando que las velocidades
resultantes en tuberas sean suficientes para que no se produzca la
sedimentacin de sustancias en suspensin y al mismo tiempo no superen los
lmites mximos que provocaran daos por friccin. Las uniones entre tuberas
sern macho-hembra cubiertas de ladrillos y cemento. Cada lnea estar dotada
de una unidad de pozo de registro general con profundidad de 2,5 m y un
dimetro de 1,2 m, fabricado de ladrillo macizo con tapa de hierro fundida y
con llav0es de corte segn normativa. La red 1 se encargar de la recogida de
aguas fecales mientras que la red 2 se encargar de la recogida de aguas
pluviales.
- Red 1: Nave de Almacenamiento, Nave de Proceso, torres de
refrigeracin, Caseta de Control de Acceso.
- Red 2: Zonas exteriores.
Cuando haya un cambio de seccin o direccin se pondr un pozo de
registro fabricado de ladrillo con tapa de hierro fundido cuya profundidad
variar entre uno y dos metros con dimetro de 0,5 m, que servir de acceso a
las alcantarillas para examinar, conservar o reparar su interior en las labores de
mantenimiento.
Para la recogida de aguas pluviales en las zonas exteriores se colocarn
imbornales de seccin 51x34 cm2 y profundidad 30 cm fabricados de ladrillo
macizo y tapa de fundicin dctil.
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Tambin se incorporaran las arquetas de tomas de muestras necesarias
segn la norma. Dichas arquetas se situar en el punto ms prximo posible
antes de salir a la calle. La arqueta deber ser accesible en todo momento para
la obtencin de muestras.
La extraccin de muestras y en su caso comprobacin de caudales, ser
efectuada por la empresa concesionaria con la asistencia de los tcnicos
correspondientes de los Servicios Municipales del Ayuntamiento, a los que
deber facilitrsele el acceso a la arqueta de control de vertidos.
8.1.2 Red de aguas
Ser necesaria una distribucin que lleve agua a la Nave de
Almacenamiento, a la planta de preparacin de aguas de proceso, a la Caseta
de Control de Accesos, al Edificio de Servicios Generales, y al depsito contra
incendios. Adems habr que llevar agua a los distintos puntos de riego
necesarios para el mantenimiento de las zonas verdes. En total son cinco tomas
de aguas para las instalaciones y ocho salidas para los puntos de riego.
La distribucin se realizar con tuberas de PVC. Para los cambios de
direcc
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