El emisario submarino de la EDAR de Bens: tubería de hormigón polímero en el tramo de hinca

y tubería de PE en el tramo fondeado Ignacio Maestro Saavedra

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

Jefe de Área de Gabinete de Dirección Técnica de la Confederación Hidrográfica del Miño-Sil

imaestro@chminosil.es

Marcos de la Fuente Souto

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

Jefe de obra. DRAGADOS

mfuentes@dragados.com

Introducción El área metropolitana de A Coruña (formada por los municipios de Cambre, A Coruña, Arteixo, Culleredo y Oleiros) dispone de un sistema de saneamiento unitario que conduce los vertidos de aguas residuales de sus 325.000 habitantes hacia una estación de pretratamiento situada en Bens. El nivel de depuración existente no cumple con las exigencias mínimas de vertido de la Directiva 91/271 sobre tratamiento de aguas residuales.

Con el fin de cumplir los objetivos marcados en la citada Directiva, se declaran de interés general, por Ley 22/1997, las obras de “Mejora de la depuración y el vertido de A Coruña”. Este plan comprende la ejecución de dos obras:

La “Ampliación del la EDAR de Bens” consistente en la construcción de una nueva instalación dotada de un tratamiento secundario capaz de tratar hasta 2,3 m3/s y cuyo pretramiento, aprovechando la estructura existente, es capaz de tratar hasta 6,7 m3/s. La nueva EDAR también cuenta con una línea completa de tratamiento de fangos, que incluye su secado térmico. Las obras fueron adjudicadas, en junio de 2004, a “EDAR Bens UTE” formada por Ferrovial – Agroman, S.A. y Cadagua, S.A.

El “Emisario submarino de Bens” se diseña como una parte complementaria del tratamiento de la nueva EDAR Bens con la que se garantiza el cumplimiento de la normativa relativa a calidad de agua para la cría de moluscos y para baños. La obra consiste en la construcción de un tratamiento de desinfección, mediante rayos U.V., y la construcción de una conducción de vertido de 900 ml de longitud, que inyecta el vertido en el mar a 32 metros de profundidad. Las obras se adjudicaron, en septiembre de 2006, a “UTE Emisario Bens”, formada por Dragados, S.A. y Construcciones Especiales y Dragados, S.A.

Este plan se financia en un 85% por el Fondo de Cohesión de la Unión Europea y en un 15% por la Xunta de Galicia, a través de Augas de Galicia.

Partes y descripción de la obra El Emisario submarino de Bens, ejecutado por DRAGADOS-FPS, se encuentra englobado dentro de las obras de “Mejora de la depuración y el vertido de A Coruña”. El conjunto de las obras puede dividirse en:

- Nave de desinfección: en la que se recogen todas las líneas de agua de la EDAR de Bens.

- Cámara de carga -ARGA-ASA: el total del caudal pasa al ARGA (Arqueta de Recogida General de Agua), continuando a la Cámara de carga e inicia su recorrido por el emisario; anexo se encuentra el ASA (Arqueta de Salida hacia el Alivio) y labio del vertedero.

- Emisario submarino: se compone de dos tramos diferenciados. Uno primero en túnel hincado de tubos de hormigón polímero de Øint 1800mm y de 560 m de longitud que parte del fondo de la cámara de hinca a la cota -1,80 m y llega a la cota -28 m. Un segundo tramo marítimo de PEAD Øext 1600 mm SDR 26 de 360 m de longitud, “enchufado” al final del tramo hincado, con lastres cada 2,5 m en el que se encuentran los 14 difusores.

Esquema general de las actuaciones.

Esta actuación está diseñada para aliviar una punta de 6.757 m3/s según se recoge en la tabla siguiente:

Nave de desinfección

La nave de desinfección es el punto de entronque de la actuación con el resto de la EDAR. Consta de tres locales, alojando dos de ellos el Centro de Transformación y la sala de cuadros eléctricos y siendo el mayor de los tres espacios el correspondiente a la desinfección por rayos ultravioletas.

En esta última sala se produce la recepción y el mezclado del efluente procedente de las diferentes zonas de la EDAR, procediendo a su tratamiento en 4 canales dotados de dos bancos de lámparas UV cada uno.

Planta esquemática de la Nave de desinfección

La ejecución de la nave se realizó mediante hormigón armado hasta la cota del terreno y mediante estructura, muros y forjado de hormigón prefabricado para aquella parte

Hormigonado de muros de canales

Esta última tipología fue seleccionada por la alta rapidez en su ejecución y altura de los pilares y la dificultad de encofrar las vigas y losa de cubierta sobre los canales.

Montaje de nave prefabricada

Cámara de carga

La cámara de carga se compone de tres zonas:

Esquema general de la Cámara de Carga

- La Arqueta General de Recogida de Aguas (ARGA) en la que se recibe toda el agua procedente de la EDAR a través de la nave de desinfección.

- El Pozo, o cámara propiamente dicha, en el que se reciben las aguas procedentes del ARGA y se produce la ganancia de columna de agua para conseguir la presión necesaria para llevar el efluente a la profundidad de vertido.

- La Arqueta de Salida al Alivio (ASA) que se compone de un canal de recogida del desbordamiento del pozo, una compuerta que comunica con el ARGA para poder derivar el caudal fuera del emisario y una tubería de alivio que lleva todo esta agua a un punto de vertido en la costa.

Para su ejecución se procedió en primer lugar a la excavación del pozo mediante voladuras, ejecutado un bulonado y un gunitado para lograr el sostenimiento de las paredes.

Excavación del pozo

Una vez abajo, se preparó la solera y los muros de reacción para recibir el equipo de hinca y se ejecutaron las paredes del pozo mediante encofrados trepantes.

Ejecución de muros mediante trepa

En el fondo del pozo se dispuso una compuerta para poder realizar flushings de limpieza y labores de mantenimiento en el propio pozo.

Vista de la Cámara de Carga finalizada

Tramo hincado

Desde la cámara de carga de discurre por una tubería de hormigón polímero de Øint 1800mm durante 560 metros hasta llegar al punto de entronque con el tramo marítimo.

Corte geológico del terreno en el tramo hincado

Para la ejecución de la hinca se contó con una cabeza tuneladora de tres módulos guiada desde una caseta en superficie que procedía al corte a la vez que se avanzaba mediante el empuje de todo el conjunto mediante 4 gatos dispuestos en el pozo.

Equipo de tunelación dispuesto en el pozo

Dada la gran longitud del tramo, fue necesario disponer 7 estaciones intermedias que permitían realizar el avance por tramos.

Estación Intermedia dentro del túnel

El guiado del conjunto se realizaba mediante el sistema VMT al que se le realizaba un seguimiento de control mediante topografía tradicional. El resultado del sistema fue excelente pues se alcanzó el punto de salida al mar designado sin desviaciones apreciables.

En superficie se disponía de un parque de acopio de tubos, provisto de un puente grúa para su manipulación y de una estación de cribado del material excavado y recuperación de lodos.

Estación separadora y parque de acopio de tubos

Una vez finalizada la hinca se procedió al desmontaje de las instalaciones, a la inyección del sobrecorte con lechada de cemento y a la inundación del túnel.

Interior de la hinca en fase previa a la inundación

En esta situación se procedió al rescate de la máquina tuneladora.

La máquina efectuaba su salida en un receptáculo preparado al efecto mediante la excavación previa de la zona y su posterior relleno con grava.

Una vez la máquina estaba fuera, se procedía despejar su parte superior a colocar una viga de la que se colgarían los tres módulos de la máquina para proceder a su rescate.

Para reducir el peso del conjunto, se dispuso un conjunto de globos que permitía realizar la maniobra de izado de manera controlada.

Esquema del sistema de rescate de la tuneladora

Con la viga de rescate colocada y los globos inflados, se procedía al izado del conjunto mediante la grúa de un gánguil con una capacidad de elevación de 17 tn.

Rescate de la tuneladora. Izado al costado

Una vez el conjunto estaba en superficie, se aseguraba mediante cables al costado del barco y se llevó al puerto de A Coruña en donde se procedió a su izado a tierra mediante el empleo de una grúa portuaria de alta capacidad de elevación.

Durante toda la fase de traslado, un operario se encargaba de mantener mediante un compresor la presión interna de la tuneladora por encima de 1,5 bares, evitando de este modo posibles entradas de agua por las juntas.

Rescate de la tuneladora. Izado a puerto

Dragado en roca

Como quedó expresado en el punto anterior, previo al rescate de la tuneladora, fue necesario proceder a preparar la zona de salida mediante voladuras y dragado de roca.

Estos trabajos de dragado en roca continuaban hasta alcanzar el fondo de arena, conformando una zanja en la que luego se emplazaría el tramo de conexión del emisario.

La primera fase de estos trabajos, se efectuó mediante el empleo de una perforadora submarina que se posicionaba sobre la zona a perforar y alimentada mediante un compresor, realizaba los taladros con apoyo de un buceador que controlaba las operaciones.

Trabajos de perforación mediante equipo submarino

En la segunda fase se empleó un equipo hidráulico montado sobre un gánguil.

Trabajos de perforación mediante torre sobre gánguil

Una vez efectuados los taladros, se procedía a su carga con explosivos y a la voladura, procediendo a continuación al dragado de la zona empleando una retro con pulpo montada sobre el propio gánguil.

Voladura submarina. Efecto en superficie

Dragado de zanja en arena

El tramo difusor, discurre completamente sobre el lecho de arena, pero para ganar altura de difusión, fue necesario dragar una zanja de manera que la tubería general del emisario discurre enterrada y solo los difusores asomarían sobre el fondo.

Para realizar este trabajo se contó con una Draga de Succión y Carga en Cántara (TSHD) que por pasadas sucesivas del cabezal iba conformando la zanja y sus taludes.

Draga cargando arena

Preparación de la tubería de polietileno

Para la soldadura de la tubería, su botadura y el montaje de los lastres, se contó con las instalaciones del Puerto Exterior de Ferrol.

Allí se dispuso una caseta para la ejecución de las soldaduras de los diferentes tramos de tubería de polietileno a salvo de las inclemencias metereológicas.

Después existía una zona para el montaje de los lastres y finalmente una rampa para la botadura de la tubería.

Instalaciones de soldadura y botadura en Ferrol

Detalle de la zona de montaje de lastres

De este modo se prepararon los 4 tramos de aproximadamente 90 metros que conformaban esta parte del emisario.

Una vez en el agua, los tramos se trasladaban a una zona de acopio en donde permanecían hasta su traslado definitivo a la zona de obras.

Tuberías a flote en la zona de acopio del puerto de Ferrol

Remolcado de las tuberías

A medida que iba siendo necesario, las tuberías se trasladaban a su punto de fondeo mediante el empleo de un remolcador y una embarcación de apoyo. Una vez en su destino, la tubería se entregaba al costado del barco que se encargaría de su fondeo.

Salida de Ferrol al amanecer y entrega del tubo en punto de fondeo

Fondeo del Emisario

Cada uno de los tramos del emisario se fue fondeando progresivamente y efectuando su conexionado con el tramo anterior mediante el empleo de tornillería y bridas de acero inoxidable.

Una vez que el tramo se encuentra al costado del barco, se procede al montaje de flotadores y a la inundación del tubo mediante la apertura de las válvulas dispuestas en las cabezas.

Fase inicial del fondeo

La idea consiste en inundar el tubo, aliviando su peso mediante globos y luego, mediante el empleo de la grúa del gánguil, proceder al posicionamiento y arriado de la tubería hasta el fondo.

Esquema del sistema de fondeo

En una primera fase, la tubería se va inundando y queda suspendida de los globos y de la grúa del gánguil.

Inundación final del tramo

Tramo inundado, suspendido de la grúa

Una vez llevada la tubería a su emplazamiento, descendiendo de manera que se permita a los globos ir recuperando su volumen, se aproximan los extremos de la tubería y esta se posa en el fondo. Una vez allí se procede a la unión entre tramos.

Entre el tramo de conexión y el tramo de difusión, este emisario cuenta con un codo de acero inoxidable que cambia la orientación del emisario, girando levemente hacia el sur oeste.

Unión atornillada en el codo

Hormigonado submarino

La zona del emisario desde la salida de la hinca hasta alcanzar el lecho arenoso, se protege mediante un recubrimiento de hormigón.

Esquema del sistema de hormigonado submarino

El hormigón se bombeaba desde una embarcación en la que disponía de una tolva mixturadora para la recepción y regulación del hormigón y de una bomba que impulsaba el hormigón hasta el fondo.

Para confinar lateralmente el hormigonado, se optó por la colocación de encofrados metálicos perdidos que se disponían a cada lado de la zanja.

Colocación de los encofrados

Para transportar el hormigón hasta el barco, con el ritmo adecuado para permitir un hormigonado continuo y evitar atascamientos en la tubería, se optó por emplear un conjunto de dos helicópteros que en ciclos alternos de aproximadamente un minuto y medio, realizaban la aportación de aproximadamente medio metro cúbico.

Toma de los cubilotes en tierra

Una vez sobre el barco, se realizaba la apertura remota del cubilote, descargando el hormigón en el interior de la tolva de recepción.

Vaciado del hormigón sobre la tolva

El bombeo se efectuaba con un buceador controlando la maniobra, de manera que comunicaba con el barco para ir elevando la boca del manguerote o avanzando por la traza a medida que se iban completando las secciones.

Montaje de elementos difusores

Sobre la tubería previamente recubierta con grava, se coloca una losa de hormigón que servirá de apoyo y reparto al tubo de protección. Una vez colocada esta, se coloca el tubo de protección, constituido por un tubo de hormigón armado de 3 metros de diámetro provisto de dos orificios en el lateral para permitir la salida del efluente del emisario al exterior.

A continuación se coloca la torre de difusión de polietileno provista de dos salidas con válvulas de pico de pato. El interior del tubo de protección se rellena con grava y finalmente se le coloca al conjunto una tapa de hormigón.

Esquema de los difusores

Arriado de un tubo de protección

Detalle de un difusor totalmente rematado

Protección del emisario con escollera

Como se indicó en el punto anterior, la tubería va recubierta de una capa de grava a modo de protección. Sobre esta se dispone una capa de filtro de 20 kg de tamaño medio y finalmente una capa de escollera de 1 tonelada de tamaño medio.

El procedimiento de ejecución fue mediante pulpo desde gánguil.

Gánguil cargado con filtro y manto

Aportación de material

Elementos antiarrasteros

Para la protección de los difusores se colocaron a cada lado, desplazados 15 metros, parejas de elementos antiarrastreros formados mediante bloques de hormigón con carriles.

Acopio de antiarrastreros

Para su colocación se empleó una pontona remolcada, provista de grúas con ganchos de disparo rápido, de manera que una vez posicionado sobre el emplazamiento, se arriaba el antiarrastrero y se soltaba en el fondo sin necesidad de emplear buceadores.

Fondeo de antiarrastreros