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GESTIÓN AMBIENTAL INTEGRAL DE CENTRALES

HIDROELÉCTRICAS



Experiencias de Diseño en

España.SAIH

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOSEXPERIENCIAS DE DISEÑO EN ESPAÑA. SAIH.

1. INTRODUCCIÓN

• Recursos hídricos renovables: 111.000 Hm³• Distribución desigual de precipitaciones en el espacio y en el tiempo• Sequías e inundaciones• Desarrollo de infraestructuras hidráulicas: cuya seguridad es vital garantizar en situación de avenidas, así

como optimizar su explotación para reducir daños aguas abajo

NECESIDAD

Implantar sistemas automáticos de información que permitan disponer de los datos hidrológico-hidráulicos en tiempo real y prever, mediante modelos de simulación

convenientemente contrastados, el comportamiento futuro de las cuencas.


2. ¿QUÉ ES EL SAIH?

El SAIH es un sistema de información encargado de captar, transmitir en tiempo real, procesar y presentar aquellos datos que describen el estado hidrológico e hidráulico de la cuenca, incluyendo, por tanto, el conocimiento del régimen hídrico a lo largo de su red fluvial y el estado de las obras hidráulicas principales y de los dispositivos de control que en ellas se ubican. Para captar estas variables se utilizan dispositivos (sensores), que están en contacto con el medio, dotados de unos codificadores que proporcionan la señal eléctrica o lógica del estado de la variable que se mide. Como tal sistema de información se apoya en una red de comunicaciones, y como elementos inteligentes de la misma, utiliza sistemas de adquisición y proceso de datos.


3. OBJETIVOS

Gestión de avenidas

Gestión de sequías

Gestión de riesgos

Gestión de caudales ecológicos

Gestión del conocimiento


3. FUNCIONAMIENTO

PUNTO DE CONTROL

PUNTOS DE CONTROL/

EXPLOTACIÓN

CENTRO DE

CONTROL

USUARIOS FINALES

Son las ubicaciones donde se instala el equipamiento necesario para adquirir los datos básicos a obtener, procesarlos, almacenarlos temporalmente y transmitirlos a sus puntos de concentración respectivos directamente o al centro de proceso de la cuenca.

• Recibe y archiva datos de modo automático

• Proceso de información y aplicación a la gestión del agua y la previsión de avenidas

• Presenta la información según las necesidades de los diferentes usuarios

• Difunde la información a usuarios internos y externos del organismo

Puestos internos que utilizan los datos que le son enviados desde el centro de procesos


3. FUNCIONAMIENTO

Redes de telecomunicación

Redes de comunicación:• Sistema de comunicaciones vía radio utilizando una red propietaria de estaciones repetidoras terrestres• Sistema de comunicaciones vía satélite utilizando terminales VSAT y un operador externo

Especificaciones iniciales de diseño:• Magnitud del volumen de información a transmitir y la tipología de la estructura distribuida de explotación de los datos• La adopción de un medio de transmisión según una red de radio terrestre. La razón fundamental de esta selección estriba

en su seguridad de funcionamiento, siendo la radio terrestre el que resultaba más fiable, para las situaciones con condiciones climatológicas adversas que son de prever

• La elección de una estructura jerarquizada para la red de telecontrol

La estructura jerárquica supuso la necesidad de proceder al diseño de dos redes radio de comunicaciones superpuestas:• Red secundaria de datos o de acceso: une las estaciones de telecontrol con los puntos de concentración• Red primaria o de transporte, en la que formaliza la unión de los puntos de concentración con el centro de proceso de

cuenca


4. SAIH GUADIANA

55.527 km² de cuenca hidrográfica en su parte española

137 ríos de más de 25 km de longitud

3.884 hectómetros cúbicos de media de aportes hídricos

87 EMBALSES DE MÁS DE 1 Hm3

8.361 Hm3 DE AGUA DISPONIBLES A GESTIONAR POR LA CHG


4. SAIH GUADIANA

Objetivos

Optimización de la gestión de recursos hídricos

Previsión y seguimiento de avenidas

Mejora de base de datos hidrológicos e hidrometeorológicos

Evolución de acuíferos

Información de calidad de aguas

Vigilancia de zonas lúdicas

Seguridad de presas


4. SAIH GUADIANA

Objetivos

MEDIO AMBIENTE

COMUNICACIONES

SISTEMAS IT

HERRAMIENTAS/APLICACIONES

ANALISTAS/GESTORES


4. SAIH GUADIANA

Objetivos

CONTROLAR EL ESTADO MEDIOAMBIENTAL DEL AGUA EN LA CUENCA EN TIEMPO REAL, CON EL OBJETIVO DE PREVENIR INUNDACIONES Y MEJORAR LA GESTIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS

FUNCIONES PRINCIPALES:• Obtención de datos sobre el estado del

medio acuático a través de sensores• Trasmisión de información al centro de

control• Análisis y procesado de información para

la evaluación del medio acuático• Reporte a los grupos de interés

dependiendo de sus necesidades concretas


4. SAIH GUADIANA

Topología

Puntos de control en embalses 48

Estaciones de aforo 49

Marcos de control 36

Puntos de control en conducciones 13

Estaciones meteorológicas 150

Estaciones de control piezométrico 12

Estaciones de cobertura de la red de comunicaciones

20

Centro y subcentros de control 5


4. SAIH GUADIANA

Soluciones del proyecto

Instrumentación Energía Embalses

Adquisición de datos Infraestructuras Comunicaciones


4. SAIH GUADIANA

Soluciones del proyecto Río Guadiana

Río Guadiana

posición angular

abierto/cerrado

medidor de nivel

Embalse deOrellana

medidor de caudalposiciónlineal

posición angular

INSTRUMENTACIÓN EN EMBALSES

• Nivel de embalse• Posición de compuertas• Caudales desaguados:

• Caudales en canales y tomas• Desagüe de fondo• Aliviadero• Caudales en ríos

• Estación meteorológica• Sonda multiparamétrica


4. SAIH GUADIANA


ESTACIONES DE AFORO

Estaciones de aforo de propósito general

• Caudales de estiaje• Aportaciones medias• Buena precisión en caudales altos y

bajos• Estructura para aforos directos• Medida de velocidad en secciones

afectadas


4. SAIH GUADIANA


ESTACIONES METEOROLÓGICAS

Coordinación con el Instituto Nacional de Meteorología.. Instrumentación. Infraestructura. Validación de datos

• Pluviómetro• Temperatura • Humedad relativa• Presión atmosférica• Velocidad y dirección del viento• Evaporímetro• Radiación solar

PLUVIÓMETRO

VELOCIDAD Y DIRECCIÓN DEL

VIENTO

TEMPERATURA

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

EVAPORACIÓN

RADIACIÓN SOLAR


4. SAIH GUADIANA


4. SAIH GUADIANA


Conectar los puntos de control distribuidos a lo largo de la cuenca del Río Guadiana con los centros de control para la transmisión de información hidrológica.

Red de radio digital (TETRA) para el envío de los datos al centro de control.

Red de microondas para la conexión de las estaciones de cobertura de radio al commutador.

Conexión de puntos con redundancia mediante vsat-tdma.

Back-up entre oficinas mediante línea dedicada

Sistema de back-up de línea dedicada de 64 kbps por vsat-dama

Sistemas de comunicaciones


4. SAIH GUADIANA


Red de radio digital TETRA

Red propietaria de radio TETRA formada por estaciones de cobertura y conmutadores para dar servicio a utilidades de confederación• Conexión de los puntos de control del SAIH al Centro de Control• Comunicaciones de voz y datos a los diferentes servicios de

Confederación. • Magnitud del volumen de información a transmitir y la tipología de

la estructura distribuida de explotación de los datos• La adopción de un medio de transmisión según una red de radio

terrestre de funcionamiento seguro (climatología adversa)• La elección de una estructura jerarquizada para la red de telecontrol


4. SAIH GUADIANA


Modelo de sistemas

RED TRANSPORTE

SENSORES, EQUIPOS ADQUISICION, ESTACIONES REMOTAS

SISTEMA DE INFORMACION

RED TETRA

ENTO

RNO

INFO

RMAC

ION

ENTO

RNO

EXP

LOTA

CIO

N

UTILIDADES EXPLOTACION: VALIDACION DATOS,MODELOS HIDRAULICOS,S.I. GEOGRAFICA, ... OTROS SIST. INFORMACION

SISTEMA DE ADQUISICION

SIS

TEM

AS

INFO

RM

ATIC

OS

SIS

TEM

AS

DE

CO

MU

NIC

AC

ION

ES

PU

NTO

S D

E

CO

NTR

OL


4. SAIH GUADIANA

Puntos de control

222

PUNTOS DE CONTROL DISEMINADOS EN LA CUENCA CAPTURANDO TODAS LAS VARIBALES HIDROMETEOROLÓGICAS

TIPOS BÁSICOS DE PUNTOS DE CONTROL EN EL SAIH GUADIANA:

EN EMBALSES (48)EL OBJETIVO ES OBTENER LAS VARIABLES PARA LA GESTIÓN DEL

EMBALSE

EN RÍOS (86)SU OBJETIVO PRINCIPAL ES AUMENTAR EL CONOCIMIENTO

SOBRE CAUDALES Y NIVELES EN LA REDES HIDROGRÁFICAS

METEOROLÓGICA (70)PUNTOS QUE MIDEN VARIABLES METEOROLÓGICAS,

NORMALMENTE EN LAS CABECERAS DE REDES SECUNDARIAS

PIEZOMÉTRICAS (10)SE HAN DEFINIDO UNA SERIE DE PUNTOS DE CONTROL

PIEZOMÉTRICOS EN EL ACUÍFERO DE “LA MANCHA”

EN CONDUCCIONES(10)EN ESTOS PUNTOS EL INTERÉS ESTÁ EN CONTROLAR EL CAUDAL

EN CIERTOS SISTEMAS DE CONDUCCIÓN (CANALES Y TUBERÍAS) DE LA CUENCA


4. SAIH GUADIANA

Red de comunicaciones

ESTACIÓN BASE TERRESTRE (RED PRINCIPAL)

ENLACES DE MICROONDAS

34

41


4. SAIH GUADIANA

Centro de controlUN CENTRO DE CONTROL DE LA CUENCA (CCC) SITUADO EN MÉRIDA, DONDE LOS DATOS DESDE LOS PUNTOS DE CONTROL SON RECIBIDOS, PROCESADOS,

ALMACENADOS Y REPORTADOS

UN CENTRO DE CONTROL SECUNDARIO UBICADO EN DON BENITO DIMENSIONADO COMO EL PRINCIPAL

MÉRIDA

DON BENITO


4. SAIH GUADIANA

Centro de control

El sistema SAIH está basado en una apropiada gestión de la captura de datos, transmisión, procesado y explotación de información.

Operadores y expertos tienen sistemas de información a su disposición que ayudan a llevar a cabo tareas específicas dentro del proceso de evaluación de información.

Estos sistemas están basados en criterios de interoperabilidad, escalabilidad y modularidad

SISTEMAS OPERANDO ACTUALMENTE EN SAIH GUADIANA

SISTEMA DE ADQUISICIÓN EN TIEMPO REAL (RTAP)UN SISTEMA SCADA ES RESPONSABLE DE LA ADQUISICIÓN DE DATOS EN TIEMPO REAL Y DEL ALMACENAMIENTO EN BASE DE DATOS ASUMIENDO COMUNICACIONES APROPIADAS CON LOS PUNTOS DE CONTROL

SISTEMA DE INFORMACIÓN TÉCNICO (SIT)EL SIT PROCESA Y ALMACENA DATOS A TRAVÉS DE PROCESOS ETL (EXTRACCIÓN, TRANSFORMACIÓN Y CARGA), AGREGACIÓN DE DATOS Y OTRAS TRANSFORMACIONES E INCLUYE UN SISTEMA DE REPORTE BASADO EN TECNOLOGÍA BUSINESS INTELLIGENCE CAPAZ DE GENERAR INFORMACIÓN TABULAR Y GEOGRÁFICA DETALLADA EN VARIAS ESCALAS DE TIEMPO.

SISTEMA DE GESTIÓN DE CALIDAD (SGI)EL SGI ES RESPONSABLE DE LA VALIDACIÓN DE LOS DATOS Y EL MANEJO DE INFORMACIÓN DE CALIDAD.

SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICO (SIG)EL SIG APORTA LA COMPONENTE GEOGRÁFICA AL SAIH, Y ES NECESARIO PARA UNA GESTIÓN TERRITORIAL APROPIADA.

SISTEMA DE GESTIÓN DE MANTENIMIENTO (GMAO)EL GMAO AYUDA EN LA GESTIÓN DE LAS RUTINAS DE MANTENIMIENTO DIARIAS DEL SAIH DE MANERA AUTOMÁTICA Y EFICIENTE.


4. SAIH GUADIANA

Usuarios finales

SAIH PROVEE LAS HERRAMIENTAS QUE DEBEN AYUDAR A LOS USUARIOS FINALES EN SUS PAPELES DE OPERADORES Y ANALISTAS DE DATOS

PARA LOS RESPONSABLES DE LA TOMA DE DECISIONES (PLANIFICACIÓN, EMERGENCIA…)PARA LOS OPERADORES EN CUANTO A DATOS DE REFERENCIA DE SUS PROYECTOS

PARA LOS GESTORES, PERMITIENDOLES CONOCER EL ESTADO DEL MEDIO Y EL ESTADO OPERACIONAL EN CUALQUIER LUGAR Y MOMENTO

POR OTRO LADO, SAIH LOGRA UN PAPEL DE DIFUSOR DE INFORMACIÓN MEDIOAMBIENTAL

DATOS HIDROLÓGICOS (CAUDALES Y NIVELES) – PORTAL SAIHINTEGRACIÓN CON EL SIG CORPORATIVO DE LA CUENCA DEL GUADIANA

DATOS ELABORADOS A DEMANDA PARA USUARIOS FINALES AJENOS A LA ORGANIZACIÓNINTERCAMBIO DE DATOS CON OTRAS AUTORIDADES

BASE DE DATOS EN TIEMPO

REAL

BASE DE DATOS HISTÓRICA

DATAMART(DATOS

CONSOLIDADOS)

OTROS SISTEMAS IT

(CMMS, CMS…)


4. SAIH GUADIANA

EN DEFINITIVA, EL SAIH HA SUPUESTO: La instalación o modernización de numerosos puntos de control hidrometeorológicos, en servicio continuo y

sistemático. La actualización y optimización de las bases de datos hidrológicos y meteorológicos El desarrollo y aplicación de modelos y sistemas expertos generados para cubrir demandas internas del propio

sistema Cumplimiento de objetivos concretos como al gestión del agua y la previsión de avenidas Paliar los daños producidos por inundaciones Mejorar la seguridad de las infraestructuras hidráulicas Potenciar y facilitar la planificación hidrológica Optimizar el uso del agua Mejorar la disponibilidad de caudales ecológicos en los cauces Densificar las redes meteorológicas lo que permite un mejor conocimiento de la climatología y la optimización de

los sistemas de predicción Dinamizar la investigación en hidrología Potenciar la aplicación de nuevas tecnologías Mejorar la gestión propia de la administración hidráulica


5. SAIH GUADIANA. GESTIÓN DE LOS EMBALSES

En el marco del proyecto SAIH se realizaron reuniones para el seguimiento de la calidad del agua de los embalses de Zújar y Amadoiro.

En dichas reuniones se trataron los siguientes temas:

Ayudas a la gestión de

agua embalsada

Medios. Instalacione

sResultados Aplicaciones Conclusione

s



Conocer el estado del embalse: eutrofizado, mezclado.

Conocer la calidad del agua en el punto de desembalse.

Disponer de los datos en tiempo real en formato adecuado.

Comprobar de manera inmediata los resultados de las acciones que puedan tomarse.

Adecuar la calidad del agua a la necesidad y particularidades del uso a que se destina

Optimizar el recurso

Disminuir los costes de tratamiento

Ayudas a la gestión de agua embalsada



Para la medida del estado del embalse:• Las sondas de medida autoposicionables.• Instalación automática de accionamiento de la sonda.

Para la disponibilidad de los datos:• Integración en la red local y al Sistema de transmisiones.• Recepción de datos en el Centro de Gestión.

Para la ayuda a la gestión:• Software para el almacenamiento y presentación de los datos en el formato mas adecuado para la gestión.• Medios de interpretación de los resultados aplicados a la gestión.

Medios. Instalaciones



A partir de las mediciones realizadas con la multisonda AQUADAM

Diferente estado de los embalses:Zújar: mezcladoAmadorio: eutrofizado

. Comportamiento:Zújar: Removido periódico de la masa de agua que provoca y garantiza la mezclaAmadorio: Comportamiento natural, de ciclo anual, de un embalse eutrofizado

Gestión: Zújar: Se puede conseguir la calidad del agua en la toma de abastecimiento a Don Benito, comprobar el resultado de las acciones tomadas y ajustarlas.Amadorio: La optimización de una calidad determinada en función del uso a que se destina, solo se puede conseguir por ajuste de la toma en altura

Resultados



La información facilitada por la sonda constituye una ayuda esencial para la gestión del recurso. La disponibilidad de datos de calidad de las aguas embalsadas, en tiempo real, puede modificar los

procedimientos habituales de gestión de las aguas embalsadas

La infraestructura implantada permite la incorporación de nuevos sensores que midan mas parámetros, complementando la información disponible.

El sistema, tiene una operación simple y unas necesidades de mantenimiento bajas, tanto en frecuencia de actuación como en el nivel profesional de los operarios.

Conclusiones

Aplicaciones

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Documents

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