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DOCUMENTO 1: MEMORIA Y

ANEJOS

Estudio de Alternativas de Implantación de una Central Hidroeléctrica en el

Embalse de José Torán

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Índice

1 Objetivos del Proyecto. Antecedentes y Normativa 3 1.1. Introducción 3 1.2. Antecedentes históricos 3 1.3. Objetivo del proyecto 4

2 Estudios Básicos del Proyecto 4 2.1. Ficha técnica del embalse 4 2.2. Geología y geotecnia 5

2.2.1 Contexto geológico 5 2.2.2 Geotecnia 6

2.3. Hidrología 6 2.4. Explotación: Aportaciones y demandas 7

3 Análisis de Alternativas Propuestas 8 3.1. Consideraciones previas y planteamiento de alternativas 8

3.1.1 Alternativa 1 9 3.1.2 Alternativas 2A y 2B 9 3.1.3 Alternativas 3A y 3B 10 3.1.4 Alternativa 4 11

3.2. Predimensionamiento de alternativas 12 3.1.1 Predimensionamiento 12 3.1.2 Cálculos eléctricos y enrgéticos 18

3.3. Cálculos mecánicos en las conducciones a presión 19 3.4. Servicios afectados 19

3.4.1 Alternativa 1 20 3.4.2 Alternativas 2A y 2B 21 3.4.3 Alternativas 3A y 3B 22 3.4.4 Alternativa 4 22

3.5. Estudio de Impacto Ambiental 23

4 Estimación Económica de las Alternativas 24

5 Análisis Multicriterio de las Alternativas 24

6 Documentos que Integran el Estudio de Alternativas 26

MEMORIA Y ANEJOS



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1 OBJETIVOS DEL PROYECTO. ANTECEDENTES Y NORMATIVA

1.1 Introducción

La circulación del agua a través de un tramo de río conlleva una pérdida de energía proporcional al

caudal que circula y al desnivel existente entre el comienzo y el final de dicho tramo; en este proceso

la energía de posición del agua en el arranque del tramo se transforma en calor, que se desprende a la

atmósfera, y en energía mecánica de erosión. Los aprovechamientos hidráulicos consisten en reducir

al mínimo esta pérdida de energía natural y transformar la energía no consumida en una energía de

fácil utilización. La reducción del consumo energético natural se logra sustituyendo el cauce natural

por una conducción artificial mucho más eficiente desde el punto de vista hidráulico (canal, túnel o

tubería) o aumentando la sección mojada del cauce mediante el remanso de una presa, lo que

disminuye notoriamente la velocidad de circulación y la pérdida de energía correspondiente.

En los aprovechamientos hidráulicos, la principal transformación que se lleva a cabo de la energía no

consumida es en energía eléctrica. Esto se realiza a través de las centrales hidroeléctricas, que es el

aprovechamiento hidroeléctrico en el que se centra el proyecto que nos incumbe.

Una central hidroeléctrica es el edificio donde se centraliza la utilización del salto creado por una presa

y conducción. El agua de dicho salto se hace pasar por una turbina hidráulica haciendo que gire su eje

y transformando la energía potencial de salto en energía mecánica rotatoria. El eje de la turbina está

conectado a un generador de corriente alterna, el alternador y le transmite su energía mecánica

rotatoria, transformándose en energía eléctrica. Por último, a través de la subestación y las líneas

eléctricas se transporta esta energía a los distintos puntos de consumo.

1.2 Antecedentes históricos

La utilización de la energía hidráulica es muy antigua y ha evolucionado en el tiempo, desde los

primeros molinos en los que se utilizaba el agua para mover una muela, pasando por los ingenios

hidráulicos en los siglos XVI a XIX en las aportaciones mineras, agrícolas o industriales, hasta la

turbina hidráulica que se empezó a utilizar a finales del siglo XVIII para el accionamiento directo de

herramientas. La iluminación artificial fue el empleo inicial más importante de la energía eléctrica; no

obstante, esta utilización no llegó a extenderse hasta que T.A. Edison inventó en 1879 la lámpara

incandescente. La primera ciudad europea con este tipo de servicio fue Tavesnar (Hungría) donde en

1884 se puso en servicio la iluminación de las vías públicas con un tendido eléctrico de 60 km de

longitud, alimentando por cinco dínamos accionados por una máquina de vapor de 30 CV; esta

primera realización fue seguida dos años después. En 1886, por la iluminación pública de la ciudad de

Gerona (España), utilizando ya corriente alternara (Fraile, 1996). La primera central hidroeléctrica de

uso comercial en el mundo se puso en servicio en Estados Unidos en 1882: la central de Appleton,

que utilizó un desnivel de 3 m en el río Fox generando 25 KW con dos dínamos.

El desarrollo de los transformadores entre 1882 y 1886 hizo posible el transporte de la energía eléctrica

de la forma de corriente alterna a grandes distancias, construyéndose la primera línea eléctrica larga,

de 177 km entre Lauffen y Frankfort, en 1890 (Mosonyi, 1987); la primera línea eléctrica larga (250

km) en alta tensión (60 KV) que se construyó en España fue la que unía la central del Molinar en el

río Júcar con Madrid que se puso en servicio en 1909. Asimismo, la primera central hidroeléctrica

grande del mundo (la de Niágara), se puso en servicio en 1896 con 10 grupos que utilizando un salto

de 54 m generaban una potencia de 50000 CV para el servicio de la ciudad de Buffalo, con la que se

conectó mediante una línea eléctrica de 35 km a 11 KV; esta instalación supuso el triunfo definitivo



4

de la corriente alterna sobre la corriente continua (Fraile, 1996).

La generalización del uso de la corriente alterna y su capacidad para transportar energía a gran

distancia gracias a la elevación de la tensión en origen con la consiguiente reducción de la intensidad

y de la pérdida de carga en el transporte desde los centros productores a los consumidores, dio un giro

revolucionario a la utilización de la energía hidráulica, pues permitió utilizar el potencial de los

emplazamientos de interés alejados de los centros de consumo y proporcionó un tipo de energía de

gran calidad a un coste relativamente bajo que satisfizo la mayor parte de la demanda hasta mediados

del siglo XX. Este proceso fue acompañado por el rápido perfeccionamiento de los equipos de

generación y de los procedimientos de diseño y construcción de las obras hidráulicas lo cual permitió

acometer proyectos cada vez más grandes y complejos, así como reducir el coste real de la energía

generada.

1.3 Objetivo del proyecto

El objetivo será dimensionar y valorar las obras necesarias para la realización de un aprovechamiento

hidroeléctrico en el embalse de José Torán, situado en el parque Natural de la Sierra Norte de Sevilla,

y perteneciente a la cuenca de la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir.

Como primer paso, para la realización del aprovechamiento, se presenta el siguiente Proyecto con el

fin de definir las distintas alternativas para la realización de la obra, basándose en los distintos tipos

de saltos hidroeléctricos conocidos. Se realizará los respectivos estudios y comparaciones, para elegir

la opción que resulte más ventajosa en función de una escala de diversos factores, y de esta forma

poder hacer el trabajo proyectado.

En los capítulos siguientes se realiza la exposición de dichas justificaciones, apoyándose en los

distintos análisis que se han ido realizando.

2 ESTUDIOS BÁSICOS DEL PROYECTO

2.1 Ficha técnica del embalse

Lo primero que se lleva a cabo es un estudio del entorno dónde se va llevar a cabo la actuación,

previamente a la realización de las obras. El “Anejo 01: Ficha Técnica del Embalse” tiene como

objetivo realizar una alternativa 0, centrándose en la localización de la actuación, sus características y

sus usos más importantes.

Como el objetivo del proyecto es la implantación de una central hidroeléctrica en el embalse de José

Torán, el estudio se centra en los distintos elementos que conforma la presa y su situación en el lugar.

El Embalse de José Torán está situado en el cauce del río Guadalbacar, formando parte de los

municipios de Constantina, Lora del Río y Puebla de los Infantes, en la provincia de Sevilla en el

Parque Natural Sierra Norte de Sevilla.

Este embalse pertenece a la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir (zona de Sevilla), ya que el

río en el cual se localiza viene a desembocar directamente en el Guadalquivir. El volumen del embalse

es de 113.5 Hm3 y su superficie es de 716,5 Ha.



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Los usos a los que se destina el embalse son los siguientes:

Abastecimiento

Riego

Pesca

Navegación

Baño

Pic-nic

Restaurantes

La presa es de tipo Bóveda, construida con hormigón, y el aliviadero de la misma es de labio fijo. En

el anejo se adjunta el documento de la Ficha Técnica del Embalse de José Torán proporcionada por

la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir.

Además de desembalsar el caudal a través del aliviadero, la presa dispone de varios puntos destinados

a esta función:

Tomas para abastecimiento (cotas 104, 115, 126 y 137 msnm)

Toma para riego (cota 92,3 msnm)

Desagües de fondo (cota 89 msnm)

Los caudales regulados por el embalse para abastecimiento y riego, se transportan a través de una

conducción a presión de 1500 mm de diámetro. El caudal para riego desembocará en el Canal de la

Margen derecha del Bembézar. Este pertenece a la Comunidad de Regantes del Canal de la Margen

Derecha del Bembézar.

2.2 Geología y geotecnia

En el “Anejo 02: Geología y Geotecnia” se realiza un estudio para analizar las características

geológicas y geotécnicas de la zona a proyectar. Además, también se centra en subcampos de estos

dos conceptos como son la geomorfología, el suelo, la hidrogeología y la sismicidad.

2.2.1 Contexto geológico

Las infraestructuras correspondientes se sitúan en la Comarca de la Sierra Oriental de Sevilla,

concretamente en el Macizo Hespérico en la Zona de Ossa – Morena.

El estudio se lleva a cabo a partir de la información suministrada por los Mapas Geológicos de España

(MAGNA) del Instituto Geológico y Minero de España (IGME). En lo que respecta a la zona inundada

por el embalse, se encuentra situadas sobre terrenos del terciario superior, concretamente calizas, y el

lugar dónde está la estructura de la presa son terrenos coluviales del cuaternario.

Como las infraestructuras que se planean en este proyecto se situarán aguas abajo de la presa, se

nombran a continuación los otros tipos de terrenos que podría verse afectados:

Materiales del cámbrico inferior, exactamente calizas y dolomías.

Materiales del cámbrico inferior, concretamente esquistos cuarzo albíticos.

Rocas post-hercinianas efusivas, que en este caso se trata de diabasas.



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2.2.2 Geotecnia

El estudio geotécnico de la zona se realiza a partir de la información suministrada por lo Mapas

Geotécnicos del Instituto Geológico y Minero de España (IGME). En el mapa geotécnico del entorno

del embalse, que se adjunta en el anejo, se distingue las siguientes unidades geotécnicas:

I1 (Unidad manchego toledana): Formas del relieve acusadas.

I2 (Unidad manchego toledana): Formas del relieve acusadas.

II2 (Depresión Bética): Formas de relieve alomadas.

2.3 Hidrología

En lo que respecta a conceptos hidrológicos, se realiza el estudio pertinente en el “Anejo 03:

Hidrología”. Este tiene como objeto el estudio de las leyes de frecuencia de los caudales máximos

correspondientes a las zonas seleccionadas.

El procedimiento utilizado en la obtención de las precipitaciones máximas de cálculo es el basado en

el documento “Máximas lluvias diarias en la España Peninsular” editado por la Dirección General

de Carreteras. Se parte de los datos de precipitaciones y caudales de aportación (serie desde el año

2000 hasta 2016), obtenidos de los datos de explotación del embalse por parte de la Confederación

Hidrográfica del Guadalquivir.

Del estudio de precipitaciones máximas, se obtiene primero, a partir de la distribución de Gumbel, las

precipitaciones diarias máximas para cada periodo de retorno.

Tabla 2–1. Precipitaciones diarias máximas para cada periodo de retorno

Una vez conocido esto, a través de la expresión que aparece en la normativa 5.2-IC (MOPU, 1990),

se obtienen las intensidades para cada uno de esto periodos de retorno. Por lo que de esta forma se

obtienen las curvas IDF correspondientes, y, además, con estas intensidades se acaba obteniendo los

Pluviogramas de Proyecto mediante el método de los bloques alternados.

Tr 5 10 15 20 25 30 45 50 100 150 200 500

P (mm) 80,95 95,16 103,18 108,79 113,12 116,63 124,42 126,44 39,66 147,37 152,83 170,22



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Figura 2-1. Representación gráfica de los Pluviogramas de Proyecto para un periodo de retorno de

10 (izquierda), 100 (derecha) y 500 años (abajo).

Por último, a través de nuevo de la distribución de Gumbel, se consigue el objetivo buscado, obtener

los caudales de avenida para los distintos periodos de retorno.

Tabla 2–2. Caudales de avenida para cada periodo de retorno

2.4 Explotación: Aportaciones y demandas

El pertinente estudio, sobre la explotación del embalse de José Torán, se describe en el “Anejo 04:

Explotación: Aportaciones y Demandas”.

Se adjunta en el anejo un documento en el que se aprecia los datos de aportaciones y demandas, para

una serie de años comprendidos entre 2000 y 2016. La aportación hace referencia tanto el caudal que

va transmitiendo el río Guadalbacar aguas arriba del embalse como a las precipitaciones, y en la

demanda se tiene en cuenta el caudal desembalsado para abastecimiento y riego, y para mantener el

caudal ecológico propio del cauce. Además, también se contabiliza el caudal que será desembalsado

a través del aliviadero y los desagües de fondo.

El fin del proyecto es implantar una central hidroeléctrica en el embalse de José Torán, por lo que el

objetivo por el que se lleva a cabo este estudio es determinar el caudal que podremos turbinar sin

afectar al funcionamiento habitual del embalse y del cauce natural.

El criterio que se toma para la decisión de dicho caudal, a partir de todos los datos de este estudio

de regulación es: “Que caudal se puede desembalsar para este uso energético, de manera que el

nivel de la lámina de agua del embalse, no descienda por debajo de un determinado nivel mínimo

que se haya prefijado”.

Tr 5 10 15 20 25 30 45 50 100 150 200 500

Q (m3/s) 336,53 395,62 428,96 452,30 470,28 484,91 51728 525,66 580,64 612,7 635,42 707,69



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De las cuatro tomas para abastecimiento que dispone la presa, se considera como el nivel mínimo de

la segunda toma de mayor altura, la de 126 msnm. Se asegura un cierto nivel de regulación, y para que

el trazado de las obras de transporte disponga de suficiente espacio para tener una cierta flexibilidad.

Se concluye, eligiendo como caudal a turbinar 10 m3/s, que permite que se pueda desembalsar el

mismo de manera constante asegurando un funcionamiento normal de la central hidroeléctrica y

cumpliendo los criterios impuestos. Los cálculos realizados se aprecian en un documento adjunto en

el anejo correspondiente.

3 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS PROPUESTAS

3.1 Consideraciones previas y planteamiento de alternativas

La descripción detallada de cada una de las consideraciones y planteamientos iniciales de las

alternativas se llevan a cabo en el “Anejo 05: Consideraciones Previas y Planteamiento de

Alternativas”.

El objetivo por el que se lleva a cabo este estudio de alternativas es la realización de un

aprovechamiento hidroeléctrica en el embalse de José Torán, situado sobre el río Guadalbacar. Esto

quiere decir, que el edificio de la central hidroeléctrica se sitúa en la margen de dicho cauce.

El fin buscado es obtener una fuente de energía eléctrica alternativa para abastecer a la población de

Lora del Río y a la Comunidad de Regantes del Canal de la Margen Derecha del Bembézar, situado

al norte de esta localidad. Por lo tanto, es una fuente renovable de energía que sirve como alternativa

y ayuda a la demanda eléctrica de la zona.

En el estudio de alternativas, se va a tener en cuenta una serie de indicadores, a la hora de elegir la

alternativa más óptima. Esto factores son: económicos, ambientales, funcionales, servicios afectados,

explotación y constructivos.

La consideración inicial que se tiene en cuenta es el caudal a turbinar, que como ya se describió en el

estudio de explotación, será de 10 m3/s.

Lo primero que hay que realizar, antes de definir las alternativas, son los tramos que mejor se adapte

a las necesidades, teniendo en cuenta tanto el salto existente como los movimientos de tierra que

supondrá. Dichos trazados serán realizados con el software informático Autocad Civil3D. Con

respecto a esto último, se considera que todas las alternativas se realizarán en la margen derecha del

cauce, ya que el terreno y el volumen de tierras necesario, será más viable que si se llevará a cabo en

la otra margen.

Una vez determinados los tramos posibles, se llega a la decisión de realizar el estudio de cuatro

alternativas, presentando dos de ellas dos variantes cada una. Estas alternativas son:

Alternativa 1: Central con salto a pie de presa.

Alternativa 2A: Central con salto en canal derivación, de menor amplitud.

Alternativa 2B: Central con salto en canal derivación, de mayor amplitud.

Alternativa 3A: Central con salto con todas sus conducciones a presión, de menor

amplitud.

Alternativa 3B: Central con salto con todas sus conducciones a presión, de mayor

amplitud.



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Alternativa 4: Central con salto con todas sus conducciones a presión, pero remodelando

la conducción existente para abastecimiento y riego, para utilizarla también como galería

en presión para el caudal turbinado previa a la tubería forzada que conecta con la central.

3.1.1 Alternativa 1

Toma situada en el cuerpo de presa a la cota de 126 msnm (44 m).

La tubería forzada, que tiene un tramo que transcurre apoyada en el cuerpo de presa, y una vez en la superficie del terreno circula enterrada en zanja hacia la central hidroeléctrica. Su

longitud es de 127,02 m y el material del que está hecha es acero L355.

Edificio de la central, situado a la cota 86 msnm. Tendrá las dimensiones necesarias para albergar la maquinaria que hay instalada en su interior (incluyendo la turbina Francis), y en

la salida se realizará una restitución al río constituida por un tubo difusor y un canal de

desagüe.

3.1.2 Alternativas 2A y 2B

Obra de toma situada a la cota 126 msnm (44 m). Constituida por unas rejillas verticales,

unas compuertas de maniobra principal y otra de seguridad.

Canal derivación, revestido de hormigón armado, que transcurre desde la obra de toma

hasta la cámara de carga. Presenta variantes de sección y trazado a lo largo del recorrido:

Tramos sobre la superficie del terreno, con sección trapezoidal y taludes 0.75:1.

Tramos en viaducto, con sección rectangular. La transición entre la sección

trapezoidal del tramo en superficie y el tramo en viaducto se realiza a través de un

paraboloide hiperbólico.

Tramo en túnel (sólo en Alternativa 2B), con una longitud de 237,64 m. La sección

del canal será revestida, y tendrá una sección transversal en forma de herradura con

fondo plano, por lo que habrá que volver a realizar una transición entre distintas

secciones.

Figura 3-1. Planta Alternativa 1



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Cámara de carga, con muros verticales revestidos de hormigón armado y cimentación de

hormigón en masa. Para encajarla en el terreno, la forma en planta se adaptará lo más

posible a las curvas de nivel.

Tubería forzada de acero L355, que parte de la cámara de carga hacia la central, y

transcurre enterrada durante todo su trayecto.

Edificio de la central situado a la siguiente cota:

Alternativa 2A: 81 msnm

Alternativa 2B: 71 msnm


Obra de toma situada a la cota 126 msnm (44 m). Misma disposición que las Alternativas 2A y 2B, con la variante estructural de que la conexión esta vez se realiza con una conducción

en vez de que con un canal.

Galería en presión enterrada en zanja, de acero L355, que transcurre desde la obra de

toma hasta la chimenea de equilibrio.

Chimenea de equilibrio con dos cámaras, una de alimentación y otra de expansión.

Tubería forzada en zanja, de acero L355, que va desde la chimenea de equilibrio hasta la

central.

Edificio de la central situado a la siguiente cota:

Alternativa 3A: 80 msnm

Alternativa 3B: 67 msnm

Figuras 3-2. Planta Alternativas 2A (izquierda) y 2B (derecha)



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3.1.4 Alternativa 4

Mismo tipo de aprovechamiento hidroeléctrico que en las Alternativas 3A y 3B. La diferencia se sitúa en

el proceso constructivo del tramo en galería en

presión.

La galería en presión se realiza reutilizando la zanja con la conducción existente de 1500 mm de

diámetros que transporta los caudales para

abastecimiento y riego. Debido a que el diámetro de

la conducción es insuficiente para albergar el nuevo

caudal, habrá que realizar una demolición de la

misma y construir la nueva con mayor diámetro.

Válvulas de regulación en la chimenea de equilibrio para derivar el caudal que se va a turbinar por la

tubería forzada, y desviar el caudal restante por la

conducción que continua su trayecto aguas abajo con

el fin de transportar los caudales de abastecimiento y

riego.

Edificio de la central situado a la cota de 60 msnm.

Figuras 3-3. Planta Alternativas 3A (izquierda) y 3B (derecha)

Figura 3-4. Planta Alternativa 4



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3.2 Predimensionamiento de alternativas

El objeto del “Anejo 06: Predimensionamiento de Alternativas” es calcular las dimensiones de los

distintos elementos de cada una de las alternativas, en función de datos previamente definidos.

A continuación, se plasmará los resultados de mayor interés obtenidos en dicho anejo, centrándose en

dimensiones principales de cada uno de los elementos, y datos de alturas, pérdidas de carga y cálculos

eléctricos y energéticos.

Se obviará la descripción de los métodos de cálculos que se realizan y algunas consideraciones previas

que hay que tener en cada uno de ellos, ya que esto se encuentra detalladamente explicado en el mismo

anejo.

3.2.1 Predimensionamiento

Alternativa 1

Tubería Forzada

DATOS

L (m) 127,02

Q (m3/s) 10

v (m/s) 4

Hmin (m) 126

Hmax (m) 147,25

Hdescarga (m) 86

SECCIÓN TUBERÍA FORZADA

Diámetro (mm) 1829

Tablas 3–1 Dimensionamiento tubería forzada de la Alternativa 1

Figura 3-5. Esquema de la Alternativa 1

Figura 3-6. Sección Tubería Forzada de la Alternativa 1



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Alternativas 2A y 2B

Alternativa 2A:

Alternativa 2B:

Canal de derivación

DATOS

Alternativa 2A 2B

Cota inicial (msnm) 115,5 114,5

Cota final (msnm) 115 112,5

Q (m3/s) 10 10

Hmin (m) 126 126

Hmax (m) 147,25 147,25

Hdescarga (m) 84 73

Tabla 3–3 Dimensionamiento de las distintas secciones del canal en las Alternativas 2A y 2B

SECCIÓN CANAL

Alternativa 2A 2B

I (%) 0,139 0,185

y (m) 1,6 1,6

S (m2) 4,48 4,48

Pm (m) 5,6 5,6

Rh (m) 0,8 0,8

b (m) 1,6 1,6

B (m) 4 4

Tabla 3–2 Consideraciones previas para el canal de derivación en Alternativa 2A y 2B

Figuras 3-7. Esquemas de las Alternativas 2A y 2B



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Tubería Forzada

SECCIÓN CANAL EN VIADUCTO

Alternativa 2A 2B

I (%) 0,139 0,185

y (m) 1,6 1,6

S (m2) 5.12 5.12

Pm (m) 6.4 6.4

Rh (m) 0,8 0,8

b (m) 3.2 3.2

B (m) 3.2 3.2

SECCIÓN CANAL EN TÚNEL

Alternativa 2B

I (%) 0,185

R (m) 1,09

S (m2) 3,99

Rh (m) 0,615

b (m) 0,789

y (m) 1,091

DATOS

Alternativa 2A 2B

L (m) 53,3 74,48

Q (m3/s) 10 10


Alternativa 2A 2B

Diámetro (mm) 1626 1626

Tablas 3–4 Dimensionamiento tubería forzada de las Alternativas 2A y 2B

7

Figura 3-8. Secciones del Canal de Derivación en las Alternativas 2A y 2B



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Cámara de carga

Alternativas 3A, 3B y 4

Alternativa 3A:

Alternativa 3B:

DIMENSIONAMIENTO CÁMARA DE CARGA

Alternativa 2A 2B

Volumen (m3) 18000 18000

h0 (m) 6,135 6,136

Cota de la base (msnm) 105 106

S de la base (m2) 1384,62 1800

P de la base (m) 184,69 243,391

Altura (m) 13 10

Tabla 3–5 Dimensionamiento cámara de carga de las Alternativas 2A y 2B

7

Figura 3-9. Sección Tubería Forzada de las Alternativas 2A y 2B



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Alternativa 4:

Galería en Presión

DATOS

Alternativa 3A 3B 4

L (m) 389,02 1468,71 2811,95

Q (m3/s) 10 10 12

v (m/s) 2 2 2

Hmin (m) 126 126 126

Hmax (m) 147,25 147,25 147,25

Hdescarga (m) 83 70 60

SECCIÓN GALERÍA EN PRESIÓN

Alternativa 3A 3B 4

Diámetro (mm) 2540 2540 2743

Tablas 3–6 Dimensionamiento galería en presión de las Alternativas 3A, 3B y 4

7

Figuras 3-10. Esquemas de las Alternativas 3A, 3B y 4

Figura 3-11. Sección Galería en Presión de las Alternativas 3A y 3B (izquierda) y 4 (derecha)



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Tubería Forzada

Chimenea de equilibrio

DATOS

Alternativa 3A 3B 4

L (m) 66,74 128,57 64,78

Q (m3/s) 10 10 10


Alternativa 3A 3B 4

Diámetro (mm) 1626 1626 1626

DIMENSIONAMIENTO CHIMENEA DE EQUILIBRIO

Alternativa 3A 3B 4

S (m2) 22,33 84,29 188,21

D (m) 6 10,5 15,0

Altura (m) 42 46 75

Volumen (m3) 937,86 3877,34 14115,75

Tablas 3–7 Dimensionamiento tubería forzada de las Alternativas 3A, 3B y 4

7

Tablas 3–8 Dimensionamiento chimenea de equilibrio de las Alternativas 3A, 3B y 4

7

Figura 3-12. Sección Tubería Forzada de las Alternativas 3A, 3B y 4



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Saltos disponibles

3.2.2 Cálculos eléctricos y energéticos

Por último, a partir de los datos hasta ahora obtenidos, se decide el tipo de turbina óptimo que sea

común para todas las alternativas de estudio. La elección de turbinas se puede llevar a cabo mediante

gráficas o tablas, y se entran en ellas con altura neta Hn y caudal Q (en todas las alternativas 10 m3/s),

o bien con velocidad específica ns. Se concluye que la turbina tipo Francis es la adecuada para este

proyecto.

3.3 Cálculos mecánicos en las conducciones a presión

El siguiente estudio se encuentra en el “Anejo 07: Cálculos Mecánicos en las Conducciones a

presión”, por lo que se llevará a cabo los cálculos mecánicos de las conducciones a presión de todas

las alternativas.

El objetivo final es buscar el espesor que necesita cada una de las conducciones para que sea capaz de

resistir las diferentes acciones que pueden actuar sobre ellas como, por ejemplo, el golpe de ariete, el

Alternativa 1 2A 2B 3A 3B 4

Hbmax 61,25 63,25 74,25 64,25 77,25 87,25

Hbmin 40 42 53 43 56 66

Hnmax 60,677 62.313 71,64 63,334 74,802 84,135

Hnmin 39,427 41,063 50,39 42,084 53,552 62,885

ALTERNATIVAS

POTENCIAS Alternativa

1

Alternativa

2A

Alternativa

2B

Alternativa

3A

Alternativa

3B

Alternativa

4

Pmáx (KW) 12467,952 12467,952 12467,952 12467,952 12467,952 12467,952

Pturb (KW) 5351,727 5496,026 6318,618 5586,038 6597,542 7420,691

Palt (KW) 5137,658 5276,185 6065,873 5362,596 6333,640 7123,863

ALTERNATIVAS

PRODUCTIVIDAD

Alternativa

1

Alternativa

2A

Alternativa

2B

Alternativa

3A

Alternativa

3B

Alternativa

4

E (GWh) 37,202 38,512 45,74 39,265 48,056 55,102

Pmedia (KW) 4246,836 4396,375 5221,489 4482,351 5485,818 6290,165

α 0,341 0,353 0,419 0,36 0,44 0,505

h 2983,833 3088,899 3668,625 3149,306 3854,343 4419,479

ε 2,936 2,836 2,389 2,782 2,273 1,982

Tabla 3–9 Saltos disponibles

Tabla 3–10 Resultados de las potencias de un salto en cada una de las alternativas

Tabla 3–11 Resultados característicos de la productividad de un salto



19

peso de la columna de tierras o el pandeo.

La metodología empleada para realizar estas comprobaciones es la que se muestra en la “Guía Técnica

sobre tuberías para el transporte de agua a presión” del CEDEX. Concretamente se emplea la

perteneciente a tuberías de acero, que es el caso que nos interesa para este estudio.

El procedimiento consiste en suponer un espesor a partir de unas consideraciones previas, y comprobar

que cumpla todas las hipótesis oportunas, correspondientes a los tubos de acero. Del espesor que se

obtenga, habría que escoger el primer valor normalizado superior de los disponibles en la norma prEN

10224:1998.

Para el caso de tubos de aceros enterrados hay que realizar la comprobación de las siguientes hipótesis:

Hipótesis I: Estado tensional debido a la acción única de la presión interna

Hipótesis II: Deformaciones causadas por la acción de las cargas externas

Hipótesis III: Pandeo, colapso y abolladura

En el caso de la Alternativa 1, se puede diferenciar dos tramos, uno dónde la conducción transcurre

apoyada sobre el paramento de la presa y continúa con otro tramo en zanja que finaliza en la central

hidroeléctrica. El objetivo será determinar un espesor común para ambos tramos, que cumplan las

hipótesis pertinentes en cada caso.

En lo que respecta al tramo de conducción enterrada, el procedimiento de cálculo es el mismo que el

que se realiza en las demás alternativas. Pero para el caso de la conducción que está apoyada sobre el

cuerpo de la presa, habrá que realizar las comprobaciones correspondientes a tubos de acero aéreos,

por lo que en este caso las hipótesis serán las siguientes:

Hipótesis I: Esta tensional debido a la acción única de la presión interna

Hipótesis II: Presión interna negativa (pandeo o colapsado)

Hipótesis III: Acciones gravitatorias (estado tensional y deformaciones)

A continuación, se adjunta una tabla con los espesores óptimos para cada una de las conducciones.

No se describirá los métodos de cálculos empleados, ni las consideraciones previas que se tienen en

cuenta, ya que todo eso se encuentra redactado más detalladamente en el correspondiente anejo.

3.4 Servicios afectados

Será de gran importancia también realizar un análisis sobre los servicios que se verán afectados por la

realización de las distintas alternativas, el cual lo encontramos en el “Anejo 08: Servicios Afectados”.

El objeto de este anejo es identificar y localizar aquellos servicios públicos o privados que, de algún

modo, se verán afectados por la ejecución de la obra y de dar solución a la afección de dichos servicios

mediante su reposición.

ESPESORES OBTENIDOS DE LOS CÁLCULOS MECÁNICOS


Galería en Presión e (mm) 16 16 16

Tubería forzada e (mm) 22,2 25 25 25 25 25

Tabla 3–12 Espesores obtenidos de los cálculos mecánicos de todas las alternativas



20

Para el correcto estudio, se lleva cabo el siguiente procedimiento:

Determinar los organismos que se verán perjudicados, para así poder contactar con ellos

en un futuro cuando se inicie las obras. Dichos organismos consultados son:

Ayuntamiento de Lora del Río

Confederación Hidrográfica del Guadalquivir

Sistema de Regulación General de la Cuenca del Guadalquivir

Comunidad de Regantes del Canal de la Margen Derecha del Bembézar

Red de Carreteras de Andalucía

Una codificación de los distintos servicios afectados para su correcta descripción en el

siguiente documento (se describe minuciosamente en el anejo pertinente).

Algunos servicios se verán afectados directamente, pero otro sólo indirectamente, pero también es de

especial interés nombrarlos. Dichos servicios son:

Abastecimiento y riego

Caminos rurales y accesos a la presa

Red de carreteras

A continuación, se muestra las tablas resumen de los servicios afectados por alternativa estudiada.

3.4.1 Alternativa 1

DENOMINACIÓN ELEMENTO DESCRIPCIÓN MEDIDAS

CAR - Alt 1 - 01 Proyecto

completo

Afección a la captación de la

conducción, pero no supone graves

consecuencias.

Modificación y reposición de los

elementos que sean necesarios.

AC - Alt 1 - 01 Tubería

forzada

Interferencia con los distintos

accesos que fueron realizados en la

presa.

Reposición de los distintos

caminos de accesos, y

construcción de nuevos tramos si

fuese necesario.

AC - Alt 1 - 02 Edificio de la

central


accesos que fueron realizados en la

presa.


caminos de accesos, y

construcción de nuevos tramos si

fuese necesario.

CP - Alt 1 - 01 Proyecto

completo

Durante la fase de construcción

puede verse afectado por un

aumento del tráfico debido al paso

de vehículos de obra. También se

producen afecciones por ruido

debido a la propia maquinaria de la

obra.

Control del tráfico con personas

dirigiéndolo en las entradas de

acceso a la obra, y regulación del

mismo a lo largo de la jornada

laboral. Para el ruido, colocación

de barreras antisonidos a lo largo

de la obra.

Tablas 3–13 Tabla de identificación de servicios afectados en la Alternativa 1

7



21



CAR - Alt 2A - 01 Canal de

derivación

Se producen algunos contactos

debidos a los movimientos de

tierras necesarios para llevar a

cabo la construcción del canal,

pero en ningún caso supone el

desvío de la conducción.

Colocación de elementos de

protección para la conducción

de abastecimiento y riego, en

los tramos dónde sea necesario.

CAR - Alt 2A - 02 Tubería forzada

Interferencia entre la tubería

forzada y la conducción, que va a

provocar variaciones en esta

última.

Desvío de la conducción de

abastecimiento y riego en

modo by-pass.

AC - Alt 2A - 01 Canal de

derivación


caminos de acceso a la presa y

posibles caminos rurales a lo

largo de todo el trazado del

canal.


caminos de accesos y caminos

rurales, y construcción de

nuevos tramos si fuese

necesario, en caso de que la

reposición fuera imposible.

También se podrá realizar

pasos elevados para poder

atravesar el canal.

AC - Alt 2A - 02 Cámara de

carga

Afección de algún camino rural

existente en la zona dónde se ha

construido.

Planteamiento de otras

alternativas de trayecto, ya que

estos caminos no se podrán

reponer.

AC - Alt 2A - 03 Tubería forzada

Afección de algún camino rural

existente en la zona durante la

fase de construcción.

Debido a que se trata de una

tubería enterrada, se puede

llevar a cabo la reposición

completa de estos caminos.

CP - Alt 2A - 01 Proyecto

completo



aumento del tráfico debido al

paso de vehículos de obra.

También se producen afecciones

por ruido debido a la propia

maquinaria de la obra.

Control del tráfico con

personas dirigiéndolo en las

entradas de acceso a la obra, y

regulación del mismo a lo

largo de la jornada laboral.

Para el ruido, colocación de

barreras antisonidos a lo largo

de la obra.


completo

Necesario su aislamiento una vez

construida las distintas

infraestructuras para evitar

situaciones accidentales y

acciones vandálicas

Vallado a lo largo del tramo

dónde convivan la carretera y

las infraestructuras de este

aprovechamiento

hidroeléctrico.

Tablas 3–14 Tabla de identificación de servicios afectados en las Alternativas 2A y 2B



22



CAR - Alt 3A - 01 Galería en

presión

Se produce contactos en

tramos de la galería en presión

con la conducción de

abastecimiento y riego, pero no

supondrá el desvío de esta

última en ningún caso.

Colocación de elementos de

protección para que estas dos

conducciones puedan seguir

trabajando con seguridad incluso

estando próximas.

CAR - Alt 3A - 02 Tubería forzada

Interferencia entre la tubería

forzada y la conducción, que

va a provocar variaciones en

esta última.

Desvío de la conducción de

abastecimiento y riego en modo

by-pass.

AC - Alt 3A - 01 Galería en

presión



caminos rurales.

Al tratarse de una conducción

subterránea, se podrá realizar la

reposición por completo de

dichos caminos afectados.

AC - Alt 3A - 02 Chimenea de

equilibrio

Afección de algún camino

rural existente en la zona donde

se ha construido.

El problema se resuelve con

hacer un simple desvío del

camino afectado.

AC - Alt 3A - 03 Tubería forzada


rural existente en la zona

durante la fase de construcción.


tubería enterrada, se puede llevar

a cabo la reposición completa de

estos caminos.


completo





También se producen

afecciones por ruido debido a

la propia maquinaria de la

obra.







de la obra.

3.4.4 Alternativa 4


AC - Alt 4 - 01 Galería en

presión



caminos rurales.

Al tratarse de una conducción

subterránea, se podrá realizar la

reposición por completo de

dichos caminos afectados.

AC - Alt 4 - 02 Chimenea de

equilibrio


rural existente en la zona donde

se ha construido.

El problema se resuelve con

hacer un simple desvío del

camino afectado.

AC - Alt 4 - 03 Tubería forzada


rural existente en la zona

durante la fase de construcción.


tubería enterrada, se puede llevar

a cabo la reposición completa de

estos caminos.

Tablas 3–15 Tabla de identificación de servicios afectados en las Alternativas 3A y 3B

Tablas 3–16 Tabla de identificación de servicios afectados en la Alternativa 4



23

CP - Alt 4 - 01 Proyecto

completo





También se producen

afecciones por ruido debido a

la propia maquinaria de la

obra.







de la obra.

3.5 Estudio de Impacto Ambiental

En el “Anejo 09: Estudio de Impacto Ambiental” se analizan los efectos que provocan las distintas

acciones que se llevaran a cabo sobre el medio ambiente. Para ello se realiza una valoración de los

impactos por elementos del medio que permite conocer cuáles son las alteraciones que se

producen sobre cada uno de ellos, informando sobre en qué acción de proyecto es necesario actuar

para así atenuar o evitar el impacto asociado a dicha acción, o si, por el contrario, el impacto es

inevitable, que tipo de medidas correctoras o protectoras deberán ser tenidas en consideración

para conseguir la mejor integración en el medio en el que se va implantar el proyecto.

La realización de este estudio estará regida por el Real Decreto Legislativo 1302/1986 de 28 de

junio de Evaluación de Impacto Ambiental. Durante la caracterización de cada uno de los

elementos, se diferencia los efectos producidos sobre el medio durante la fase de construcción y

de funcionamiento para cada una de las alternativas.

Los impactos que se van a analizar son los siguientes:

Impactos sobre la atmósfera

Impactos sobre la geología y la geomorfología

Impactos sobre la hidrología superficial y subterránea

Impactos sobre la vegetación y los hábitats naturales

Impactos sobre la fauna

Impactos provocados por situaciones accidentales

Impactos en el paisaje

Impactos sobre la población

Afección social sobre el sector primaria

Afección social sobre el sector secundario

Una vez analizados todas las afecciones posibles, se realiza una matriz de valoración de impactos.

El procedimiento de calificación y la matriz al completo, se puede observar con más detalle en el

anejo mencionado.

En conclusión, el resultado definitivo del Estudio de Impacto Ambiental de las distintas

alternativas es el siguiente, considerando la solución de menor puntuación la más adecuada desde

el punto de vista medioambiental:



24

Tabla 3–17. Tabla con el resultado final del Estudio de Impacto Ambiental

Se obtiene que la Alternativa 1 es con diferencia, la mejor desde el punto de vista medioambiental.

Resulta lógico, ya que es la que ocupa menor extensión de superficie.

4 ESTIMACIÓN ECONÓMICA DE LAS ALTERNATIVAS

La estimación económica completa de las seis alternativas se localiza en el “Documento 3: Planos”.

Los informes que se adjuntan son:

Cuadro de descompuestos

Presupuesto y mediciones

Resumen de presupuesto

A continuación, se adjunta una tabla resumen con los Precios de Ejecución de Material y el Precio

General Total (teniendo en cuenta 13% de gastos generales, 6 % de beneficio industrial y 21 % de

IVA) de cada una de las alternativas:

Tabla 4–1. Cuadro resumen de la estimación económica de las alternativas

5 ANÁLISIS MULTICRITERIO DE LAS ALTERNATIVAS

Este análisis final se encuentra explicado detalladamente en el “Anejo 10: Análisis Multicriterio de

las Alternativas”. El estudio se aborda fijando una serie de factores u objetivos básicos, que las

alternativas satisfarán en mayor o menor grado. Los factores son los siguientes:

Alternativa 1

Alternativa

2A

Alternativa

2B

Alternativa

3A

Alternativa

3B

Alternativa

4

CONSTRUCCIÓN 12,9116 124,0049 276 57,4123 294,148 42,5448

EXPLOTACIÓN 3,5908 60,0755 137,5 24,6962 594,478 18,8466

TOTAL 16,5024 184,0804 413,5 82,1085 388,626 61,3914

RESUMEN DE PRESUPUESTO


Total Ejecución de Material (€)

975018,30 1542000,10 1986312,70 1367052,98 2889173,23 4788571,36

Total Presupuesto General (€)

1403928,85 2220325,95 2860091,65 1968419,59 4160120,53 6895063,90



25

Económico

Ambiental

Funcional

Servicios afectados

Explotación

Constructivo

Para evaluar el grado de cumplimiento de cada objetivo por parte de las alternativas se establecen una

serie de indicadores a los cuales se le asignan unos valores, detonando con ellos el mayor o menor

grado de satisfacción. El valor global de los indicadores se obtiene componiendo los indicadores

parciales afectados por unos coeficientes de ponderación.

Una vez realizado esto, se obtiene los valores de los indicadores globales que se introducirán en el

análisis multicriterio para cada alternativa, que se pueden observar en el siguiente cuadro:

ALTERNATIVA ECONÓMICO AMBIENTAL FUNCIONAL SERVICIOS

AFECTADOS SOCIAL CONSTRUCTIVO

1 0,000 0,000 1,000 0,000 0,512 0,000

2A 0,149 0,317 0,929 0,844 0,464 0,202

2B 0,265 0,752 0,528 1,000 0,266 0,400

3A 0,103 0,127 0,886 0,457 0,513 0,119

3B 0,502 0,720 0,396 0,519 0,471 0,479

4 1,000 1,000 0,000 0,192 0,500 1,000

Con estos valores característicos de cada indicador, se lleva a cabo el análisis multicriterio a través del

método de Pattern. El procedimiento que lleva a cabo este método se encuentra descrito

detalladamente en el anejo, y, además, en el mismo se adjunta un documento dónde se puede observar

las tablas con todos los cálculos realizados a través de dicho método.

Entonces, el resumen final del estudio se muestra a continuación:

Del método de Pattern se deduce que la Alternativa 1 es la de mayor frecuencia óptima y por tanto la

que mejor puntuación obtiene según la fórmula indicada. Con segunda puntuación, la Alternativa 3A,

seguida por Alternativa 2A con la tercera puntuación. El resto de alternativas obtiene puntuaciones

nulas o muy bajas (inferiores a 10).

En conclusión, del estudio realizado se ha llegado a la determinación, una vez realizado esta

comparación de las distintas soluciones, que la que se llevará a cabo en este proyecto es la

ALTERNATIVA 1: Aprovechamiento hidroeléctrico con central con salto a pie de presa.

ALTERNATIVA FRECUENCIA PORCENTAJE PUNTUACION OPTIMA SEGUNDA TERCERA OPTIMA SEGUNDA TERCERA

1 126 0 0 1,000 0,000 0,000 126

2A 0 0 100 0,000 0,000 0,794 33

2B 0 0 7 0,000 0,000 0,056 2

3A 0 125 0 0,000 0,992 0,000 63

3B 0 0 15 0,000 0,000 0,119 5

4 0 1 4 0,000 0,008 0,032 2

Tabla 5–1 Matriz de valoración de factores

Tabla 5–2 Análisis Multicriterio Simplificado. Método de Pattern



26

6 DOCUMENTOS QUE INTEGRAN EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS

A continuación, se incluye una relación detallada de los documentos que constituyen el Estudio de

Alternativas de Implantación de una Central Hidroeléctrica en el Embalse de José Torán.

I. DOCUMENTO 1: MEMORIA Y ANEJOS

1. Memoria

2. Anejos a la memoria

Anejo 01: Ficha Técnica del Embalse

Anejo 02: Geología y Geotecnia

Anejo 03: Hidrología

Anejo 04: Explotación: Aportaciones y Demandas

Anejo 05: Consideraciones Previas y Planteamiento de Alternativas

Anejo 06: Predimensionamiento de Alternativas

Anejo 07: Cálculos Mecánicos en las Conducciones a Presión

Anejo 08: Servicios Afectados

Anejo 09: Estudio de Impacto Ambiental

Anejo 10: Análisis Multicriterio de Alternativas

II. DOCUMENTO 2: PLANOS

1. Situación del Embalse de José Torán

2. Ortofoto

3. Plana conjunta de alternativas (1)

4. Planta conjunta de alternativa (2)

5.

6. Alternativa 1: Planta General

7. Alternativa 1: Perfil General

8. Alternativa 1: Perfil longitudinal y sección tipo de la Tubería Forzada

9. Alternativa 1: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra de la Tubería

Forzada

10. Alternativa 2A: Planta General

11. Alternativa 2A: Perfil longitudinal y secciones tipo del Canal de Derivación

12. Alternativa 2A: Perfil longitudinal y sección tipo de la Tubería Forzada

13. Alternativa 2A: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra del Canal

Derivación (1)

14. Alternativa 2A: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra del Canal

Derivación (2)

15. Alternativa 2A: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra de la Cámara

de Carga y la Tubería Forzada

16. Alternativa 2B: Planta General

17. Alternativa 2B: Perfil longitudinal y secciones tipo del Canal de Derivación



27

18. Alternativa 2B: Perfil longitudinal y sección tipo de la Tubería Forzada

19. Alternativa 2B: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra del Canal

Derivación (1)


Derivación (2)


Derivación (3)

22. Alternativa 2B: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra de la Cámara

de Carga y la Tubería Forzada

23. Alternativa 3A: Planta General

24. Alternativa 3A: Perfil longitudinal y sección tipo de la Galería en Presión

25. Alternativa 3A: Perfil longitudinal y sección tipo de la Tubería Forzada

26. Alternativa 3A: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra de la Galería

en Presión

27. Alternativa 3A: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra de la Tubería

Forzada

28. Alternativa 3B: Planta General

29. Alternativa 3B: Perfil longitudinal y sección tipo de la Galería en Presión

30. Alternativa 3B: Perfil longitudinal y sección tipo de la Tubería Forzada

31. Alternativa 3B: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra de la Galería

en Presión

32. Alternativa 3B: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra de la Tubería

Forzada

33. Alternativa 4: Planta General (1)

34. Alternativa 4: Planta General (1)

35. Alternativa 4: Perfil longitudinal y sección tipo de la Galería en Presión (1)

36. Alternativa 4: Perfil longitudinal y sección tipo de la Galería en Presión (2)

37. Alternativa 4: Perfil longitudinal y sección tipo de la Tubería Forzada


en Presión (1)


en Presión (2)

40. Alternativa 3A: Secciones transversales y tabla de volúmenes de tierra de la Tubería

Forzada

41. Servicios afectados en la Alternativa 1

42. Servicios afectados en la Alternativa 2A

43. Servicios afectados en la Alternativa 2B

44. Servicios afectados en la Alternativa 3A

45. Servicios afectados en la Alternativa 3B

46. Servicios afectados en la Alternativa 4

III. DOCUMENTO 3: PRESUPUESTO

1. Introducción

2. Alternativa 1. Cuadro de descompuestos

3. Alternativa 1. Presupuesto y mediciones

4. Alternativa 1. Resumen de presupuesto

5. Alternativa 2A. Cuadro de descompuestos

6. Alternativa 2A. Presupuesto y mediciones

7. Alternativa 2A. Resumen de presupuesto

8. Alternativa 2B. Cuadro de descompuestos

9. Alternativa 2B. Presupuesto y mediciones



28

10. Alternativa 2B. Resumen de presupuesto

11. Alternativa 3A. Cuadro de descompuestos

12. Alternativa 3A. Presupuesto y mediciones

13. Alternativa 3A. Resumen de presupuesto

14. Alternativa 3B. Cuadro de descompuestos

15. Alternativa 3B. Presupuesto y mediciones

16. Alternativa 3B. Resumen de presupuesto

17. Alternativa 4. Cuadro de descompuestos

18. Alternativa 4. Presupuesto y mediciones

19. Alternativa 4. Resumen de presupuesto

documento 1: memoria ybibing.us.es/proyectos/abreproy/91574/fichero/doc1... · estudio de...

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