Experiencias Prácticas en la Instalación de Conducciones de PRFV

Antonio Sandoval Zabal, Nicolás Gutiérrez Carmona

Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos

Sociedad Estatal de Aguas de la Cuenca del Guadalquivir S.A. (ACUAVIR)

sandoval@acuavir.com , ngutierrez@acuavir.com

Introducción Con carácter general puede afirmarse que cada tipología de conducción tiene su campo de aplicación específico y que viene dado por sus condiciones técnicas específicas (diámetros, presiones, etc...), condicionantes externos (geotecnia, entornos urbanos, accesibilidad, etc...) y económicos (referidos no solo a su implantación sino a su mantenimiento y fiabilidad).

Aunque la elección de uno u otro material no siempre será una opción clara e inequívoca en base a estos condicionantes, si al menos permite acotar la gama de materiales que son de aplicación en las diferentes situaciones, pudiéndose adoptar la decisión final en base a matrices multicriterio, apoyándose en la experiencia personal o usos de la zona, o simplemente identificando el condicionante más restrictivo.

Se adjunta una tabla en la que se reflejan algunos aspectos prácticos en la selección del material, en ella se comprueba como el Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio (P.R.F.V.) es un material de altas prestaciones, cuya flexibilidad y fiabilidad hace que se utilice muy frecuentemente en instalaciones industriales, y que se está colocando desde hace unos años en un gran número de obras civiles.

Sin embargo la aplicación práctica del material en una obra civil clásica y no industrial (por ejemplo una central de ciclo combinado), con una serie de condicionantes adicionales como puede ser la instalación en zanjas en condiciones difíciles, controles normales y no exhaustivos, necesidad de piezas especiales, arquetas, etc.. , hace necesario una reflexión sobre las precauciones que han de adoptarse para garantizar la calidad de la instalación.

arriñonamiento y un apoyo firme. Endiámetros muy grandes, esconveniente disponer una solera dehormigón

AltoDificultoso, además esbastante rígida una vezinstalada

El plazo de entrega, para garantizar la resistencia del hormigón tras su fabricación, esde al menos tres semanas, lo que puede ser un inconveniente en obras de emergencia. El nivel freático alto puede hacer que entre agua en la red a través de las juntas que sepueden ejecutar mediante soldadura o enchufe campana.

En general exige terrenoscompetentes y rellenos muy cuidados(salvo instalaciones especiales o sinenterrar)

Bajo Bastante alta, aunque enfunción del diámetro.

Con nivel freático es muy difícil conseguir la pendiente exacta, ya que la conduccióntiene un peso mínimo y aparecen fenómenos de flotabilidad.Se fabrica en España, habiendo un número suficiente de fabricantes de calidad,pudiéndose especificar diámetro y rigidez. El plazo de entrega es corto ya que esproceso de fabricación es rápido.

Si no se prevén cargas altas se pueden disponer en cualquier

situación. Al añadir hormigón aumenta el peso y disminuye su posibilidad de

utilización óptima en terrenos blandos.

BajoMuy alta, existe un amplio

catálogo de piezas especiales para todo tipo de situaciones

Usado en ciudad para pequeños diámetros. Con recubrimiento de hormigón se intenta crear un material mixto que resistamecánicamente y a la vez consiga una resistencia al efluente y un buen coeficiente derugosidad.

Si no se prevén cargas altas se pueden disponer en cualquier

situación, sin embargo su comportamiento con carga no es tan

bueno..

Bajo

Muy alta, ya que se trata de una conducción totalmente flexible que incluso, para

diámetros pequeños se sirve en rollos.

Usado en ciudad para pequeños diámetros. Ultimamente han aparecido diámetrosmayores en alta densidad que amplian el campo de aplicación.Puede montarse completo junto a la zanja y colocarse posteriormente.La unión por soldadura presenta inconvenientes de mantenimiento ya que no siempre eorganismo encargado de éste dispone de la maquinaria adecuada.La flotabilidad de la conducción proporciona (ventajas colocación en acequiasemisarios), e inconvenientes (flotabilidad en zanjas).El elevado coeficiente de dilatación térmica hace necesaria su consideración en elmontaje ya que puede provocar desplazamientos muy importantes.

Es necesario prever un correcto recubrimiento exterior que garantice la

resistencia mecánica y química

El recubrimiento interior proporciona un buen

coeficiente de rugosidad

La adaptación se consigue mediante piezas especiales

soldadas que dan a la conducción la forma definitiva.

Es un material de altas prestaciones y elevado precio que lo hace muy indicado en impulsiones, o zonas con problemas específicos.

Existen tres tipologías: Acero helicosoldado, diametros medios y grandes, también en tubería autoportante.

Acero con soldadura longitudinal, generalmente en pequeños diámetros Acero sin soldadura (elevado precio, en perfiles estructurales y por motivos estéticos)El elevado coeficiente de dilatación obliga a adoptar precauciones, máxime cuando se

trata de un material que suele emplearse en la intemperie

Hormigón Armado Medio-Bajojuntas y su gran peso, loque implica unencarecimiento de latubería montada

frecuentes fallos en las pruebas que han de

repasarse

sulforresistentes y con ventilación dela red, pero no se consideranadecuadas para aguas muyagresivas

solicitación, En general resisten muy bien aunque sino se compacta bien el terreno que rodeael tubo, la conducción se fisura por laclave

PRFV MedioRápida y sin medios muyespecial al ser de bajopeso

Muy buenaMagnífica. Se utiliza en instalacionesindustriales y puede llegar a conducirsin problemas ácido sulfúrico

Regular y requiere la colaboracion delterreno. Se pueden ajustar lasespecificaciones a las solicitaciones

PVC EconómicoRápida y sin medios muyespecial al ser de bajopeso

BuenaAdecuada para casi todos los casos,aunque se vuelve frágil se rompecon el paso del tiempo.

Baja, auqnue hay soluciones mixtas de PVC con hormigón (mas caras y difíciles

de montar)

Polietileno Medio

Rápido y de poco peso aunque la unión

termosoldada de juntas requiere un aparato

especial

Inmejorable ya que la junta consiste en una

soldadura y el resultado final es de un tubo

completo

Adecuada para casi todos los casos excepto para aguas jabonosas

Media, para espesores de zanja elevados es necesario aumentar la resistencia y no

el espesor ya que se producen fenómenos de fragilidad

Acero Elevado

La unión de juntas se realiza por soldadura lo

que ralentiza la puesta en obra de la conducción

Inmejorable ya que la junta consiste en una

soldadura y el resultado final es de un tubo

completo

El acero por si mismo es bastante malo pero se emplean

recubrimientos exteriores e interiores para garantizarla

Alta, pudiéndose emplear como tubería autoportante.

Condicionantes Externos Coef. Rugosidad Giros Planta y Alzado Comentarios

Precaución en terrenos muy arcillososy yesíferos de mala calidad en que seutilizará manga de polietileno comoprotección

Medio si lleva recubrimiento de

cemento, aunque lo pierde con el paso del

tiempo

Bastante alta, aunque enfunción del diámetro.

Es una tubería fiable y de calidad que se desaprovecha en cierta medida enconducciones sin presiónAl exisitir pocos fabricantes pueden presentarse problemas en los plazos de entrega,sobre todo en diámetros superiores a 600 mm.

Precisa de la colaboración del Económicamente es insustituible para diámetros grandes, pese al resto deinconvenientes.

l

y

Material Precio Colocación Estanquidad Resist. Corrosión Resist. Mecánica

Fundición Dúctil Medio-AltoVelocidad colocación muyalta, aunque el peso eselevado

Muy buena, fallando muy raras veces la

prueba de estanqueidad o presión

Regular, la protección interior seerosiona con el tiempo. Sonfrecuentes arañazos en la pinturaexterior. .

Muy alta, idóneo para su empleo enciudad y conducciones a presión.

Media, por la ejecución de Regular, siendo Regular. Se puede mejorar estacaracterística con cementos

Depende de la clase de tubo que secalcula especifícamente para cada

Conducciones PRFV

Aspectos Generales

El Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV), es un material compuesto (composite) de 2 materiales fundamentales: una matriz constituida por una resina sintética (termoestable) y un refuerzo de fibra de vidrio. Las características principales de este tipo de resinas son su propiedad de poder endurecer cuando son catalizadas a temperatura ambiente y sus elevadas propiedades de resistencia a agentes químicos que las hacen totalmente inertes con el entorno. La fibra de vidrio es la responsable de dotar a los tubos de sus propiedades mecánicas (resistencia) y físicas (presión).

La colocación (tanto con enchufe campana como con manguito) es muy rápida y al tratarse de tubos de peso reducido no requiere medios especiales.

El material proporciona una magnifica resistencia a la corrosión, utilizándose en instalaciones industriales, energía y desalación, así como un buen coeficiente de rozamiento.

En cuanto a la resistencia mecánica es moderada, pudiéndose calcular específicamente para cada solicitación externa o interna, aunque requiere una adecuada realización de la zanja ya que el método de cálculo considera la colaboración del terreno. Se incorporan además materiales inertes como arena para aumentar el momento de inercia de la sección y por tanto su capacidad mecánica.

Las tuberías de PRFV compiten favorablemente en coste, rendimiento de instalación y durabilidad con los materiales tradicionales, fabricándose desde 25 mm. hasta DN 3200 mm.

Con nivel freático es muy difícil conseguir la pendiente exacta, ya que la conducción tiene un peso mínimo y aparecen fenómenos de flotabilidad que es preciso considerar, aunque se pueden utilizar incluso en emisarios submarinos.

Tipos de Conducciones de PRFV

Actualmente existen tres tipos de tuberías de Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV) en el mercado:

- Filament Winding: Es un sistema en el que la tubería se forma a base de enrollar hilos de fibra de vidrio mezclados con resinas de poliéster en el exterior de un molde cilíndrico. La resina del interior ha de resistir el ataque del líquido que trasporta y es de mejor calidad (isoftálica) que la exterior (ortoftálica). Para conseguir mejor sección resistente y una mayor rigidez con un material más barato se utiliza arena de sílice en el interior (secciones resistentes a la presión interior pero sin rigidez se pueden ovalizar excesivamente con las cargas exteriores o comportarse como un “globo” hinchándose con la presión interior y llegando a levantar la tierra)

Además se incorporan “vendas” de PRFV (velos ó mat) de van conformando la tubería.

En ángulo de arrollamiento de estos hilo proporciona la resistencia longitudinal del tubo. La trasversal (radial, cargas exteriores depende de la rigidez del tubo (conseguida con la sección resistente que incluye la arena inerte) y de la colaboración del terreno (ya que de otra manera se ovalizaría) necesaria con una buena compactación de los riñones de la conducción.

Los tubos son de 12 metros y el sistema de unión es de espiga-campana, conformadas por regruesamiento del extremo del tubo y que en su interior albergan dos juntas tóricas entre las que se dispone una válvula de prueba de la junta.

Las casas que lo fabrican son PROTESA-ECOPOL y OLLEARIS

- Sistema HOBAS: En este caso la fibra no se dispone en hilos arrollados sino que se distribuyen hilos cortados de fibra de vidrio, proyectados de forma aleatoria por centrifugación en el interior de un molde cilíndrico.

Para conseguir la rigidez necesaria se incorpora arena como material inerte.

En este caso la resistencia longitudinal y radial funcionan de manera similar.

Los tubos son de 6 metros y la junta es mediante manguito con un sistema de junta de goma.

La casa que lo fabrica es URALITA

- Sistema mixto: existe una tubería en la que hay una capa que incorpora fibra de vidrio cortada y repartida aleatoriamente, una capa con arena inerte para aumentar la sección y conseguir mayor rigidez , y otra capa de fibra de vidrio con filamento continuo.

Los tubos son de 12 metros y el sistema de unión es mediante manguito pero que viene montado de fábrica en uno de los extremos con lo que se asemeja a una junta enchufe campana.

La casa que lo fabrica es FLOWTITE-AMITECH

Condiciones Generales de Diseño y Ejecución

En obra civil tradicional (considerando las desalinizadoras dentro del entorno de la obra industrial) el sistema más común de ejecución es la colocación en zanja, todos los sistemas es de gran importancia la ejecución y relleno de la zanja ya que se considera su colaboración en el método de cálculo.

Para ello es necesario tener en cuenta una serie de aspectos fundamentales para garantizar su instalación y funcionamiento:

- Diseño mecánico: al margen del cálculo hidráulico del diámetro y timbraje de la tubería se han de considerar los aspectos específicos de este tipo de conducciones, incorporando elementos como el ángulo de arrollamiento (en el caso de filament winding), sección de la tubería y su carga de arena, calidad del terreno y rellenos, que se utilizan para determinar la rigidez necesaria que proporciona una ovalización admisible ante las diferentes combinaciones de cargas e hipótesis.

- Manipulación: para evitar daños durante el transporte, descarga y almacenamiento o acopio, evitando impactos o deformaciones de las tuberías podrían ser el origen de problemas una vez instalados, aunque se realice la correspondiente inspección de llegada.

- Colocación: aspecto fundamental para el éxito a instalación es necesario una zanja de anchura suficiente para permitir el compactado de los “riñones” de la tubería que ha de depositarse sobre un lecho de arena para evitar punzonamiento de la conducción y rellenarse con material seleccionado, compactando cuidadosamente hasta cubrir la conducción.

Finalmente se completa el relleno de la zanja con el material procedente de la excavación, cuya estabilidad ha de vigilarse en todo momento.

- Pruebas: Las pruebas de presión y estanquidad preceptivas han de planificarse correctamente seleccionando tramos uniformes de longitud apropiada, eligiendo para ello puntos que en la medida de lo posible eviten uniones especiales para cerrar la conducción.

Algunos modelos incorporan una válvula de prueba en la junta que, si bien elimina la necesidad de las pruebas de estanquidad y presión, si aumenta la garantía de que esta sea superada al detectar y permitir corregir los defectos de montaje.

Para poder detectar averías es conveniente no cubrir totalmente la conducción, siendo necesario por tanto puntearla con tierras para evitar su flotación en el caso de lluvia

EXPERIENCIAS PRÁCTICAS

SEGUNDA CONDUCCIÓN BARRIO JARANA – RAMAL NORTE (CÁDIZ)

MODERNIZACIÓN DE LA ZONA REGABLE DEL GENIL, MARGEN IZQUIERDA. PALMA DEL RÍO, CÓRDOBA.

SEGUNDA CONDUCCIÓN BARRIO JARANA – RAMAL NORTE (CÁDIZ)

I.- OBJETO Y ANTECEDENTES DE LA OBRA

La Segunda Conducción Barrio Jarana – Ramal Norte se desarrolla en el ámbito geográfico de la Bahía de Cádiz, englobada dentro del Sistema del Abastecimiento a Zona Gaditana.

La antigüedad y la capacidad de las tuberías antiguas de transporte de agua desde el depósito del Montañés y el incremento de la población y de la dotación de agua potable hicieron necesaria la realización de grandes obras de reforma y ampliación de las infraestructuras. Dentro de dichas obras se incluía la ejecución de la Segunda Conducción Barrio Jarana - Ramal Norte que permite el abastecimiento a las poblaciones de Puerto Real, El Puerto de Santa María, Rota, Sanlúcar de Barrameda, Chipiona y, excepcionalmente, Jerez de la Frontera.

El Proyecto de construcción de la Segunda Conducción Barrio Jarana – Ramal Norte, TT.MM. de Puerto Real y El Puerto de Santa María (Cádiz) fue redactado en 1994 por Euroestudios y aprobado por la Dirección General de Obras Hidráulicas en febrero de 1996.

En el año 2000, el Ministerio de Medio Ambiente, mediante convenio de Gestión Directa firmado con la Sociedad Estatal Aguas de la Cuenca del Guadalquivir, encomendó a ésta la ejecución de la Segunda Conducción Barrio Jarana – Ramal Norte, licitándose la obra en enero de 2002 e iniciándose la construcción en enero de 2003 por la empresa constructora Sacyr, adjudicataria de dicho contrato.

II.- DESCRIPCIÓN DE LA OBRA

La obra ha consistido en la ejecución de una conducción de 18,2 kilómetros de longitud de PRFV y 1300 mm de diámetro que permite unir la Arteria II, en Barrio Jarana (Puerto Real) con el Ramal Norte (El Puerto de Santa María). De esta manera se cierra el anillo de abastecimiento dotando de redundancia al sistema.

Las características fundamentales se resumen a continuación:

II.1.-) TRAZADO.

a.-) Parámetros de diseño

Se ha procurado un trazado en planta suave, evitando en la medida de lo posible codos de 90º que impriman al fluido un cambio brusco de dirección con la consiguiente pérdida de carga. La rasante de la tubería tiene pendientes en valores absolutos, no inferiores al 0.2 % o al 0.4 % según se trate de pendientes positivas o negativas para facilitar la salida o entrada de aire por las ventosas.

Se han colocado ventosas trifuncionales de doble cuerpo de diámetro 250 mm en los puntos altos de la conducción. Su función será triple:

- Salida de aire durante el llenado de la conducción.

- Entrada de aire durante el vaciado de la conducción.

- Salida de aire en régimen de trabajo.

También se han dispuesto desagües en los puntos bajos de la conducción. Su ubicación y número permiten el vaciado de la instalación para operaciones de mantenimiento. Consisten en una salida de diámetro nominal Ø 300 m en el que después de una curva de acero inoxidable AISI 316 L se coloca una válvula de compuerta de cierre elástico de diámetro Ø 300 mm como elemento de corte.

b.-) Descripción del trazado

El trazado parte de la derivación existente, en la caseta de Barrio Jarana, de 1.200 mm. de diámetro en el extremo final de la Arteria II. Tras salir de la caseta de entronque, discurre buscando el norte, paralela a distintos tramos de carretera y vías pecuarias.

Desde el kilómetro 4,4 la conducción se sitúa paralela a la autovía de los puertos junto a sus caminos de servicio.

A partir del P.K. 7 la conducción discurre por la marisma hasta llegar a El Puerto de Santa María, entroncando finalmente en el Ramal Norte en una de las glorietas de la antigua N-IV. Los últimos dos kilómetros la conducción se realiza en función de los viales actuales y futuros del polígono industrial de Las Salinas.

A lo largo del tramo de marisma, la tubería cruza los ríos San Pedro y Guadalete. El primero lo salva mediante un acueducto formado por tramos autoportantes de tubería helicosoldada de acero al carbono, apoyados en pilas-pilotes y estribos. Las pilas se han hecho coincidir con las del puente de la autovía paralelo y a escasos metros. El cruce del Guadalete se ha realizado mediante tramos autoportantes, también de acero helicosoldado, pero sobre estructuras metálicas situadas entre los dos tableros del puente de la autovía asidas a sus dinteles. De esta manera el impacto visual es mínimo.

La conducción cruza también la autovía A4, tanto el tronco como algunos ramales, y algunos ramales de la Autovía de los Puertos y el ferrocarril. Dichos cruces se han resuelto mediante hincas de tubos de hormigón armado d=2000 en la que se ha instalado interiormente la tubería de PRFV.

II.2.-) MATERIALES UTILIZADOS.

a.-) Tubería y juntas

La tubería instalada es de Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio de rigidez circunferencial 5.000 N/mm2, diámetro interior Ø 1.300 mm y presión nominal 10 atm.

Este material se ha elegido, debido a la agresividad de la zona de marismas, ya que las tuberías metálicas utilizadas hasta ahora, son afectadas por fenómenos de corrosión, solo paliable con protecciones galvánicas de las mismas, lo que supone un elevado coste tanto de implantación como de mantenimiento.

El fabricante de la tubería ha sido FLOWTITE AMITECH.

Se han utilizado tubos de 12m en la zona de no marisma y de 6 m. en la zona de marisma para mejorar la flexibilidad de la conducción duplicando los grados de giro permitidos.

Las juntas de conexión utilizadas son juntas de manguito tipo REKA. Estas juntas se obtienen de un tubo especial fabricado según el mismo procedimiento que los tubos estándar. Este tubo se lleva

posteriormente a una sección de mecanizado en la cual se cortan las juntas y, al mismo tiempo, se obtienen las ranuras de alojamiento de las juntas de goma.

Las juntas de goma en este caso son multilabiales haciendo que la zona de contacto con el tubo no sea sólo una circunferencia sino que cada uno de los labios es un elemento de estanqueidad por sí mismo. Además el perfil de estos labios obedece a un principio hidráulico por el cual a medida que se incrementa la presión se aumenta la estanqueidad del elemento.

b.-) Tubería autoportante de los acueductos.

Los acueductos se han realizado mediante la instalación de una tubería autoportante de acero helicosoldado X-65 de espesor 14,3 mm y diámetro interno Ø 1.219 mm.

Los revestimientos utilizados son: interior, 250 micras de imprimación epoxi alimentario; y exterior, 200 micras de imprimación epoxi fosfato de zinc más 50 micras de acabado epoxy azul color 31420.

El granallado interior y exterior se ha realizado hasta el grado Sa 2 ½ de la Norma ISO 8501-1.

c.-) Tubos de hormigón para cruces.

Los cruces de caminos se han realizado mediante el encamisado del tubo de PRFV de Ø 1.300 mm con tubo de hormigón armado de diámetro interior Ø 1.500 mm.

d.-) Ventosas.

Las ventosas utilizadas son de la marca IRUA. Son trifuncionales de doble cuerpo, uno en el que aloja la ventosa cinética y otro situado lateralmente, donde se aloja el purgador, El diámetro nominal es Ø 250 mm, salvo las dispuestas en las válvulas de corte que son de diámetro 150 mm y las del entronque del Ramal Norte que son de Ø 200 mm.

f.-) Válvulas de compuerta.

Las válvulas de compuerta colocadas en los desagües, ventosas y entronques son BELGICAST BV 05 47 de PN 16 at y cierre elástico. Los diámetros son de 300 mm para desagües, 250 mm para las ventosas de la conducción, 150 mm para las ventosas de las válvulas de corte y 200 mm para las ventosas del entronque del Ramal Norte.

g.-) Válvulas de seccionamiento.

Las válvulas de seccionamiento de la conducción son del tipo mariposa de la casa KSB-AMVI, de Presión nominal 16 atm, bidireccionales y diámetros varios. La función de las válvulas de seccionamiento es cortar el flujo de agua en caso necesario. Se han dispuesto válvulas de mariposa en los entronques de forma que se permita todo tipo de maniobrabilidad por parte del gestor de la conducción. Todas las válvulas son reversibles por lo que permiten el trasporte del fluido en uno y otro sentido.

Además de las válvulas de los entronques, la conducción dispone de una serie de válvulas de corte para facilitar el manejo de la instalación en caso de mantenimiento o averías. En la zona de marisma se han ubicado válvulas de corte aproximadamente cada 500 m. en la zona de la marisma para facilitar la explotación de la conducción.

Las válvulas de corte van ubicadas entre tuberías de acero inoxidable AISI 316. Disponen de un by pass simple de Ø 300 mm para realizar las operaciones de apertura y cierre de la válvula, anulando así las depresiones y cavitaciones que se puedan producir en éstas.

Además disponen como elemento de seguridad, de dos ventosas de Ø 150 mm para la entrada de aire durante el manejo de las válvulas.

h.-) Entronque en Ramal Norte

El entronque con el Ramal Norte consiste en una bifurcación de la tubería de PRFV de Ø 1.300 mm en dos tuberías de acero AISI 316 de diámetro Ø 900 mm en las que se han ubicado dos válvulas de mariposa de Ø 900 mm. Estas dos tuberías se conectan a la tubería existente del Ramal Norte, instalándose además tres válvulas de mariposa de diámetro 1.000 mm para permitir el manejo del bypass. El entronque además dispone de tres caudalímetros, dos analizadores de cloro en continuo, dos turbidímetros, tres ventosas de diámetro 200 mm, un desagüe de 300 mm y los transductores de presión e indicadores de sentido de flujos necesarios para su automatización y control.

i.-) Caudalímetros, turbidímetros y analizadores de cloro.

Los caudalímetros ultrasónicos instalados son SONOKIT 2 TRACK de SIEMMENS de doble sentido. Se han colocado 3 en el entronque del Ramal Norte y 2 en el entronque de Barrio Jarana.

Los turbidímetros mediante la medida de la turbidez permiten el control y registro de los sólidos en suspensión que pueda llevar el agua potable.

Los analizadores de cloro instalados en el entronque del ramal norte permiten la medición del cloro residual libre del agua de forma continua.

II.3.- DIMENSIONADO DE LA CONDUCCIÓN.

La elección del diámetro se ha realizado teniendo en cuenta las estimaciones y los cálculos recogidos en el trabajo “Modelo de Gestión para el Abastecimiento de agua a la Zona Gaditana” realizado en el año 1.991 por la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir. En él se dan las previsiones de crecimiento para tres años horizonte ( 1.995, 2.005 y 2.015 ) El caudal de diseño de la conducción se corresponde al caudal máximo en el año horizonte 2.015, 2.686 l/s, y es el que hemos utilizado para determinar el diámetro de la conducción, Ø 1.300 mm. Para este caudal máximo la velocidad del agua en la conducción será de 2,04 m/s.

El caudal medio estimado para el año horizonte es de 2.238 l/s, que darían una velocidad media de 1,7 m/s.

III. EJECUCIÓN DE LA OBRA.

III.1 EXCAVACIÓN Y RELLENO

III.1.1 Sección tipo en terrenos de no marisma.

III.1.1.1.- Descripción

La sección en terrenos de no marisma se corresponde a una excavación de sección trapezoidal con taludes en las paredes laterales de 1 H : 3 V, con una anchura en la base de 2,3 m y altura variable.

III.1.1.2.- Ejecución.

La excavación se ha realizado según el replanteo topográfico. El material excavado se ha acopiado lateralmente a la zanja y con una separación de dos metros hasta el borde. Realizada la excavación y comprobada por topografía se dispone de una cama de arena de 30 cm de espesor donde apoyará el tubo de Ø 1.300 mm de PRFV. Posteriormente, a la colocación del tubo, se rellenará la excavación con material seleccionado en tongadas de 35 cm para su compactación. El relleno se compactará hasta sobrepasar en 30 cm la generatriz superior de la tubería. El resto de la excavación se rellena con material propio de la excavaci1ón libre de piedras que puedan dañar la tubería.

III.1.2.- Sección tipo en terrenos de marisma.

III.1.2.1.- Descripción

En la marisma se puede colocar la tubería en una sección tipo de zanja enterrada o en otra de zanja en terraplén.

Se ha elegido la primera por las ventajas que plantea respecto la segunda. Algunas de ellas son:

- No se inducen cargas externas a la marisma, por lo que no son esperables los asientos en la misma, ya que se limita a cambiar un material por otro de relleno en la zanja, frente a las 50 tn/ml que induciría un terraplén sobre la marisma.

- Se elimina la posibilidad de asientos diferenciales causados por obras de paso, drenaje o esteros, que suponían discontinuidades por disposición por disposición de elementos rígidos y con cimentación profunda a lo largo de un terraplén que es flexible (asienta él mismo) sobre un cimiento deformable (la marisma) y sin pilotar. Ahora, al pasar por debajo del terreno natural actual no es necesario disponer estos elementos de drenaje, pues no se alteran las condiciones de drenaje superficial de la marisma con la solución en zanja.

- De acuerdo con lo anterior, se garantiza totalmente el drenaje transversal y longitudinal en la marisma, al menos en estado igual al anterior al inicio de las obras.

- Al pilotar la zanja con al menos un pilote por metro lineal, se densifica el terreno subyacente y, por tanto, se consigue un lecho estable y un cimiento uniforme con la disposición de una capa de zahorra o grava en la cama del tubo. El pilotaje densifica y homogeniza el cimiento de apoyo de la tubería. Se ha proyectado con troncos de madera de eucalipto. Las cabezas de los pilotes se unen con un alambre de acero galvanizado para mejorar el conjunto, y aumentar la densificación del terreno del apoyo, que es el objetivo final del pilotaje.

- La zanja se rellena con material de mejores características (grava) que el terraplén, que se envuelve en geotextil, por lo que el conjunto terreno-tubo trabaja mejor.

- A igualdad de tipo de tubería, la disposición en zanja origina una menor solicitación en la misma que en terraplén.

- Reducción del impacto ambiental originado por la obra al entorno, por no suponer intrusión visual, reducir la demanda de material de préstamos, y reducir la afección a la flora y fauna específicas de la marisma.

- Relacionado con lo anterior, el terraplén sobre los terrenos cultivados en regadío en la zona de marisma suponía la ocupación de un suelo de alta productividad. La zanja proyectada, una vez rellenada adecuadamente, supone una reducción muy importante de esta afección, siendo recuperables para la actividad agraria en su mayor parte.

- La disposición de un geotextil de triple función (anticontaminante, drenante y resitente) mejora el comportamiento geomecánico y la interacción del sistema terreno-tubería.

La sección tipo utilizada en zonas de marisma, por tanto se corresponde a una excavación trapezoidal con paredes laterales taluzadas 1H:3V. En la base de anchura 2,3 m se hincan pilotes de eucalipto de 5 m de longitud ( Ø 20 cm) al tresbolillo, a razón de 1 por metro lineal.

III.1.2.2.- Ejecución.

Se ha realizado la excavación según la sección tipo descrita anteriormente. Existiendo tramos en los que ha sido necesario aumentar los taludes de las paredes a 1H: 2V e incluso entibar la excavación. Una vez realizada la excavación, se han hincado los pilotes de eucalipto al tresbolillo a un marco de 1 por metro lineal atándose las cabezas con alambre galvanizado. Después se ha dispuesto 30 cm de grava, una capa de geotextil y otros 15 cm de grava. Se ha colocado la tubería y se ha tapado con grava hasta 30 cm por encima de la generatriz superior del tubo. Todo este relleno de grava se ha envuelto en una capa de geotextil. El tapado de la excavación se realizado inmediatamente debido a la falta de estabilidad a largo plazo del terreno.

III.2.- HINCAS.

Para el cruce subterráneo de diferentes vías de circulación se han realizado hincas de tubos de hormigón armado de diámetro interior libre 2 m. Dentro del cual se ha anclado la conducción de agua para impedir su movimiento. Las hincas realizadas quedan definidas de la siguiente forma:

III.2.1 Procedimiento de hinca.

La primera operación realizada en cada cruce ha sido la construcción de un pozo de ataque, con las dimensiones adecuadas para permitir el montaje de la maquinaria y el trabajo de hincado. En los laterales y frontal del pozo se han dispuesto de muros que nos permitan contener las tierras. En la parte posterior se ha dispuesto un muro de dimensiones mayores a los anteriores para permitir el apoyo de los gatos de empuje.

Los gatos hidráulicos inciden sobre una corona de empuje, que tiene por misión repartir por igual los empujes a todo el perímetro del tubo a hincar.

El primer tubo va precedido de un escudo de corte, que protege al tubo de avance, dando seguridad en la zona de trabajo. El escudo está dotado de una batería de gatos hidráulicos para orientación que se utilizan para corregir posible desviaciones de alineación, que se aprecian gracias al equipo láser que está montado en el pozo de trabajo.

Una vez introducida la longitud del primer tubo, se retroceden los gatos y la corona de empuje, para pasar a emboquillar el segundo tubo. Esta fase se repite sucesivamente hasta completar el cruce.

Para extraer el escudo de corte se realiza una excavación en el extremo opuesto al pozo de ataque.

III.2.2.- Alojamiento de la conducción en la hinca.

La tubería se haya anclada cada tres metros a una cama de hormigón de forma que se le imposibilita su movimiento. Los tubos alojados son de una longitud de 6 m para permitir, en caso de avería, su extracción por el pozo de ataque o de salida de longitudes 8,5 y 8 m respectivamente.

III.3 ACUEDUCTOS

Los cruces del Río San Pedro y Guadalete consisten en una tubería autoportante, con tramos 30 m de luz entre apoyos. A la entrada y salida de la obra de cruce se han dispuesto sendos macizos de anclaje de la tubería. Aguas arriba, se ha proyectado la colocación de una junta de dilatación entre el apoyo de la tubería y el macizo de hormigón.

La tubería utilizada es de acero helicoidal de 14,3 mm de espesor y 1.200 mm de diámetro nominal.

III.3.1 Acueducto Río San Pedro.

En el Río San Pedro, la tipología del puente de la Autovía no permite el encaje de las tuberías entre las dos calzadas de la Autovía ni su utilización para los apoyos de la tubería, por lo que se ha proyectado una obra de cruce con dos pilas intermedias cimentadas sobre pilotes. La obra de cruce de la tubería se ha situado adosada a la del puente de la Autovía y, para no perturbar el flujo del agua ni el impacto visual, las pilas del acueducto se han situado enfrentadas a las del puente existente cuya separación es también de 30 m. La longitud total es de 110 m.

Su ejecución se ha realizado de la siguiente manera:

- Para la construcción de cada una de las pilas se ha rellenado una tercera parte del cauce del río con relleno de material inerte.

- Una vez realizado el relleno se ha procedido a la ejecución de la cimentación de la pila mediante la construcción de 4 micropilotes por pila. Los micropilotes son de un diámetro exterior de 180 mm, con armadura tubular de acero TM –80 de diámetro exterior 114 mm y 9 de espesor. El mortero utilizado es de cemento sulforresistente con una resistencia característica mínima de 250 kg/cm2.

- Tras la cimentación se ha construido la pila, protegiéndola con escolleras.

- Previo a la construcción de los estribos, se ha realizado la cimentación de éstos mediante los micropilotes descritos anteriormente para las pilas en un número de seis.

- Acabados la pila y parte del estribo margen izquierda del río, se procedió al montaje de un tramo de la tubería autoportante. Tras su colocación se colocaron los rigidizadores y se acabó el estribo.

- Posteriormente se procedió igual para la pila y estribo dos, acabándose de montar el resto de la tubería autoportante.

- Se ha completado el acueducto mediante la realización de un terraplén protegido con todo-uno, para la conexión de la tubería autoportante con la tubería de PRFV.

III.3.2.- Acueducto Río Guadalete.

Para el río Guadalete se dispone una tubería autoportante de acero helicosoldado, de iguales características a la utilizada en el acueducto del río San Pedro, sobre apoyos adosados a los dinteles del viaducto de la autovía, que quedaron calculados y previstos para ello, a petición de los técnicos de Confederación durante la redacción del proyecto a la Demarcación de Carreteras del Estado.

Los apoyos de la tubería se han situado sobre unas vigas metálicas que conectan los cabeceros de cada dos pilas adyacentes de ambas calzadas de la autovía y la luz libre entre apoyos de 26,25 m que se corresponde a la separación entre los ejes de las pilas del puente existente.

Para esta disposición se ha procedido a la colocación de piezas metálicas elaboradas a base de perfiles de acero y calderería, que se unen mediante tornillos a los dinteles de las pilas de las estructuras existentes por uno de sus extremos, estando el otro extremo simplemente apoyado con un sistema de teflón para evitar hacer solidarios los dinteles de las estructuras paralelas. Sobre los perfiles metálicos se suelda una abrazadera que es la que recibe la conducción.

La transición de la tubería en zanja a aérea se ha efectuado mediante dos cuellos de cisne de Ø 1.200 mm realizado con tuberías de iguales características a la utilizada para realizar el acueducto. Estos cuellos de cisne se han macizado con hormigón armado de forma que absorba los esfuerzos a los que estarán sometidos durante la utilización de la red.

Los anclajes se han cimentado con micropilotes de armadura tubular de diámetro exterior 114 mm y 9 de espesor, en los sometidos a esfuerzos de compresión, y en los de tracción, esta armadura se ha reforzado con una barra GEWI 500/550 de Ø 40 mm en el interior del tubo. Se han colocado 16 micropilotes de compresión y 16 de tracción por anclaje.

IV.- PROBLEMAS DETECTADOS

IV.1.- AVERÍA EN TRAMO EN PENDIENTE.

En un tramo de la obra con una pendiente elevada se dispusieron una serie de anclajes de hormigón para:

- Contener las tierras, de forma que se impidiera el deslizamiento del terreno y la consiguiente pérdida de recubrimiento de la tubería.

- Sujetar la tubería para impedir movimientos de verticales de ésta durante su servicio.

Descripción de la avería:

- Durante la prueba de presión, a 12 atm, se detecta una fuerte fuga de agua - Se excava y se aprecia la tubería rota a la altura de la junta REKA.

Análisis:

- La conducción está instalada con una fuerte pendiente (aunque inferior al límite máximo recomendado por el fabricante)

- La rotura se produce justo en la junta cercana (a 1 m) al macizo de anclaje. - El terreno se caracteriza por una alternancia de areniscas, arcillas y yesos detectándose justo en

la zona una beta de estos últimos.

Causas posibles.

Las lluvias de días anteriores han provocado un flujo de agua arrastrando material pendiente abajo. El Tramo de tubo aguas abajo de la junta se ha quedado sin recubrimiento de material (en todo su perímetro, moviéndose con mayor facilidad frente al tramo corto cogido con el anclaje aguas arriba. Dicho movimiento diferencial ha provocado la rotura del extremo del tubo cogido con la junta.

Solución:

Colocación de 2 anclajes más a la tubería, mediante losa de hormigón, cuna de hormigón que abrace al tubo hasta la mitad de éste y abrazadera metálica de acero.

IV.2.- FUGAS EN LAS UNIONES ENTRE MATERIALES DE DIFERENTE RIGIDEZ EN LA ZONA DE MARISMA

Cuando la tubería se solicita a presiones muy altas se han observado problemas de estanqueidad cuando se unen materiales de una rigidez circunferencial muy diferente en el tramo de marisma, donde el terreno colabora poco a aumentar dicha rigidez circunferencial.

Descripción.

Durante la realización de las pruebas hidráulicas según el Pliego de prescripciones técnicas generales para tuberías de abastecimiento de agua, orden 28 de julio de 1974 se detectan pérdidas de agua en la fase de estanqueidad en la unión de las piezas de calderería de acero inoxidable con la tubería de PRFV. La junta utilizada para esta unión es de ARPOL de tres cogidas (“tipo Jerez) para diámetros comprendidos entre 1319 y 1335 mm y presión de trabajo 11 bares.

Se aprecia un desplazamiento de ésta respecto su posición original de montaje.

Posibles causas:

Durante el incremento de presión de 10 a 14 at se produce un desplazamiento de la junta manteniendo la estanqueidad. Durante la bajada a 10 at no recupera su posición inicial permitiendo la fuga de agua. La causa de este desplazamiento se estudiará en los apartados siguientes.

Presurización a 10 At.

La tubería de PRFV es de un material elástico por lo que durante su presurización se produce un aumento de la sección de la tubería.

Según cálculos mecánicos para una presión en el interior del tubo de 10 at, sin considerar colaboración del terreno, se produce un alargamiento unitario de 0.29 % lo que nos resulta un incremento en el diámetro de la tubería de 3.67 mm.

Por tanto, el diámetro exterior final resulta de 1334,67 mm. Para una presión interior del tubo de 10 at.

La junta ARPOL AFZR 1319-1335 A2E11 se emplea para diámetro máximo exterior de 1335 mm. Por lo que la junta se puede emplear sin pérdida de estanqueidad.

Presurización a 14 at.

Repitiendo los cálculos para una presión de 14 at, que es la que conseguimos durante la prueba de presión, resulta un alargamiento unitario de 0.4 %, lo que nos da un diámetro exterior a 14 at de 1336,32 mm.

Como vemos este diámetro es mayor que el permitido la placa de características de la Junta ARPOL AFZR 1319-1335 A2E11. Por lo que se puede perder estanqueidad.

Si bien los coeficientes de seguridad hacen que la junta sea estanca inicialmente, tras varios ciclos de carga y descarga de presión la junta puede sufrir un desplazamiento que le hace perder la estanqueidad.

Solución adoptada.

La solución ha consistido en colocar un tramo de tubería de PRFV de longitud aproximada de 2 m. Al cual se le construye una losa de hormigón armado que dispone de una cuna que abraza el tubo hasta la mitad de éste. Posteriormente se ancla la tubería con unas abrazaderas de acero inoxidable.

Con esta solución se consigue un aumento de la rigidez circunferencial del carrete de PRFV, alcanzando un aumento de diámetro dentro de los rangos en los que se puede utilizar la junta ARPOL y permitiendo por tanto la estanqueidad y buen funcionamiento de la unión.

IV.3.- ROTURA DE PIEZAS ESPECIALES.

Descripción.

Durante la realización de las pruebas presión (14 at) a un tramo de la tubería unas de las piezas especiales de PRFV en “Te” donde se ubicaba una válvula de compuerta de una ventosa, se rompe por arrancamiento de la parte donde se ubica la válvula.

Antecedentes.

Las Tes embridadas se fabrican por un proceso similar al de los accesorios de acero mediante calderería.

Se parte de un tubo de base fabricado previamente en la máquina habiendo seguido los controles de fabricación estándar. Este tubo se corta a la longitud deseada de la pieza final. A continuación se prepara el tubo y se inserta el ramal embridado previamente fabricado, mediante un proceso de enrollamiento. Cuando el ramal se encuentra fijo en su posición final se procede a su unión con el tubo de base mediante un proceso de laminación (soldadura química). Este proceso se caracteriza por la aportación de tejido de fibra de vidrio previamente cortado, impregnándolo con resina. La laminación se puede dividir en tres partes: laminado de compensación del tubo principal, laminado de refuerzo exterior y laminado de refuerzo y sellado interior.

Causa.

Para determinar la causa se probaron todas las piezas pendientes de instalación en el momento de las pruebas y se constató que varias se rompieron cuando fueron sometidas en el taller a las condiciones de presión de la obra, despegándose a partir del parche exterior de compensación.

Después de esto se siguió la trazabilidad de cada una de las piezas que habían fallado, determinándose que todas habían sido fabricadas con el mismo lote de resina que se había utilizado únicamente para la laminación de accesorios. Tras inspeccionar esta resina se observó que el agente tixotrópico utilizado para evitar que la resina abandone el laminado por efecto de la gravedad, estaba disociado. Debido a esta separación (disociación) durante la fase de laminación parte de la resina no se quedaba en el laminado y como consecuencia la base del laminado de compensación quedaba pobre en resina y por tanto con poca capacidad de adherencia. Por ello al someter la pieza a presión debido a los alargamientos unitarios que sufre el tubo, la parte correspondiente al laminado no podía seguirle al no tener capacidad de adherencia.

Solución.

Sustitución de todas las piezas fabricadas con dicha resina y pruebas en taller de las nuevas fabricadas previamente a la instalación en obra.

Tras varias pruebas hidráulicas a la conducción no se ha vuelto a apreciar fallo en las piezas especiales.

IV.4.- IMPORTANCIA DE LA COMPACTACIÓN DEL TERRENO.

Descripción:

Para la realización de las pruebas hidráulicas a la tubería, ésta se tramificó en tramos inferiores a 1500 m. En las cabezas de las pruebas se tuvieron que ejecutar unos macizos de hormigón y colocar unos tapones metálicos para poder realizarlas.

Una vez realizada y aprobada la prueba se procedía al levante del macizo y se proseguía con el montaje de la conducción.

Problema localizado.

Al realizarse una comprobación general de la conducción se aprecia tras 3 años de ejecución una fuga de pequeño caudal en la zona donde se realizó durante el montaje una prueba hidráulica.

Se destapa y se aprecia que la junta ARPOL situada en el lado donde se acopló el tapón presenta una fuga y que el tubo situado a continuación un asentamiento. Se observa que el lecho de la tubería ha asentado.

Causas.

Al quitarse el macizo de hormigón realizado no se realizó una buena compactación del suelo seleccionado añadido, produciéndose un asentamiento diferencial del tubo en la junta ARPOL localizada donde se le acopló el tapón metálico.

Solución.

Se quita el tubo donde se situaba el macizo se sanea todo el terreno y se extiende una cama de grava protegida con geotextil. Se coloca el tubo y sus juntas correspondientes correctamente. Se rellena con grava hasta 30 cm por encima de la generatriz superior de la tubería protegiendo la grava con geotextil y el resto con material seleccionado. Se dejan las juntas nuevas colocadas descubiertas para repetir las pruebas hidráulicas y apreciar posibles fugas.

Tras las pruebas realizadas no se apreció fuga alguna.

MODERNIZACIÓN DE LA ZONA REGABLE DEL GENIL, MARGEN IZQUIERDA. PALMA DEL RÍO, CÓRDOBA.

Presentación de la Obra

La Zona Regable del Genil, situada en los términos municipales de Lora del Río (Sevilla) y Palma del Río (Córdoba), abarca una superficie de más de 5.000 Has y cuenta con una red de acequias del Genil fue diseñada y construida a principios de los años 40.

Tras más de 60 años de servicio el estado de la red de acequias y desagües era muy deficiente, con pérdidas estimadas que superan el 50%. Una falta de suministro por fallo de la red de canales supondría enormes perdidas por lo que la Sociedad Estatal de Aguas del Guadalquivir S.A. (ACUAVIR) acomete las obras, que tras la firma de un Convenio de Financiación con la Comunidad de Regantes, se llevan a cabo entre enero 2.002 y agosto de 2003.

Esta modernización permitirá un cambio en el sistema de riego, pasando del tradicional riego por superficie a sistemas más eficientes desde el punto de vista económico y de ahorro de agua, como riego a la demanda por goteo y aspersión, lo que propiciará a su vez un cambio en los cultivos, que actualmente están dedicadas en su mayor parte a algodón y maíz, por otros más rentables como los frutales.

El estudio geotécnico realizado en la zona regable puso de manifiesto que los problemas de corrimientos de laderas y el carácter arcilloso de los terrenos atravesados desaconsejaban una solución de reparación y refuerzo de los canales existentes que podría volver a fallar a medio plazo, ejecutándose una nueva red donde las acequias a cielo abierto se sustituyen por conducciones forzadas a presión.

La zona regable está constituida por dos sistemas: Peñaflor y Ramblilla, formados por redes de tuberías a presión malladas entre si para una mayor seguridad en el suministro. Cada sistema se abastece desde un bombeo independiente que eleva el agua a una gran balsa que hace las veces de volumen de regulación y garantía así como de balsa de decantación previa. Desde estas balsas se abastece la red de tuberías por gravedad garantizándose en cada una de las tomas para riego una presión de suministro mayor de 3 kilos por centímetro cuadrado, considerando un consumo unitario en el mes punta de 1,20 litros por segundo y por hectárea con coincidencia en el riego del 100%

Se han tendido más de 71 kilómetros de nuevas zanjas y tuberías, distribuidas entre canal principal y 21 acequias de distribución:

- 64.586 metros de tubería de Poliéster Reforzado con fibra de vidrio (PRFV) con diámetros desde 300 a 1.200 mm que se suman a los 4.710 m de conducciones existentes.

- 1.107 metros de tubería de Hormigón Armado con Camisa de Chapa y junta soldada de diámetro 1.400 mm.

- 958 metros de tubería de acero en los cruces sobre estructuras y estaciones de filtrado.

- Se han dispuesto además 36 válvulas mariposa, 4 caudalímetros, 394 válvulas de compuerta y 124 ventosas trifuncionales, dispuestos en sus respectivas arquetas de seccionamiento, desagües, tomas y ventosas.

- Se ha realizado el movimiento de tierra de más de 400.000 metros cúbicos entre excavaciones, retirada a vertedero y relleno con suelos seleccionados procedentes de cantera.

- Se han ejecutado dos estaciones de filtrado que centralizan el tratamiento de las aguas de riego para permitir la utilización de sistemas de riego más eficientes como goteo y aspersión. Las estaciones consisten en un sistema modular de filtros de anillas (6.450 m3/h con 7 módulos en la estación de Ramblilla y 15.475 m3/h y 14 módulos en la estación de Peñaflor que se convierte así en la mayor de este tipo construida hasta la fecha) cada módulo con 20 filtros SKS 4” de 20 mesh.

- El sistema se completa con dos estaciones elevadoras (una en Peñaflor y otra en Ramblilla) con sus respectivas balsas de regulación, que aportarán el caudal necesario a la red y que se ejecutan por la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir.

-

Aspectos Técnicos

En el proceso de ejecución de la obra se identificaron una serie de aspectos concretos que podrían condicionar el ritmo de construcción y la fiabilidad futura de los elementos.

Tubería

La inestabilidad geológica y los deslizamientos que se observaron en las laderas que delimitan la zona regable aconsejaron una tubería con un cierto grado de flexibilidad ante estos movimientos, al tiempo que la gran longitud y moderados requerimientos de presión acotaron el rango de utilización de las conducciones a materiales de tipo plástico (excepto para diámetros superiores a 1200 mm en los que se optó por conducciones de acero u hormigón armado).

El rango de diámetros (300 mm a 1.200 mm que son más difíciles de alcanzar con PVC) decantó la elección por el Poliester Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV) de filamento continuo, con junta del tipo enchufe-campana, 5.000 N/m2 de rigidez circunferencial y timbrada a 10 ATM, que se dimensionó de acuerdo con las especificaciones de la AWWA C950-95 (Asociación Técnica Americana de Normalización para la Ejecución de Obras Hidraúlicas ).

Este tipo de tubería, para las presiones de servicio de la red de 4 a 8 kg/cm2, tiene las mejores garantías de funcionamiento y durabilidad permitiendo asimismo un rápido montaje debido a su relativa ligereza y longitud de los tubos (12 metros). La menor rugosidad de los materiales plásticos así como el menor número de juntas disminuye el rozamiento interno del agua transportada con lo que la capacidad hidraúlica de transporte es mayor, disminuyéndose diámetros y por consiguiente el coste de primera instalación.

La unión entre tubos de PRFV se realiza mediante junta espiga -campana con doble anillo de caucho tipo EPDM. Esta además de constituir un doble cierre de seguridad contra las posibles fugas en las uniones permite comprobar que el montaje se ha realizado adecuadamente. Una vez introducida la espiga dentro de la campana en la longitud marcada en los propios tubos mediante una marca roja, el operario presuriza el alojamiento entre las dos juntas hasta una presión de 8 kg/cm2. El mantenimiento de la presión nos informa de que los tubos se han montado adecuadamente. Este sistema permite detectar fallos de montaje "in situ" antes de la realización de las pruebas hidráulicas de estanqueidad y de presión con lo que aumenta en gran medida el porcentaje de aceptación de la tubería en las pruebas finales.

Para las uniones de piezas especiales y reparaciones se utilizó la unión química, aportando fibra de vidrio en velos (mat) y resina de manera que la tubería queda “reconstituida” en esa zona.

Colocación en zanja:

La ejecución de la tubería consistió en la apertura de zanja, extensión de cama de arena para regularización, colocación de la tubería a la que se realizaron pruebas en cada una de las juntas mediante una válvula que posee para ello, relleno hasta 30 cms por encima del tubo con material seleccionado cuya compactación fue especialmente cuidadosa ya que el arriñonamiento de la tubería es la base de su funcionamiento al colaborara decisivamente en la resistencia de la conducción, y tapado posterior con material de la excavación, prestando especial atención a la estabilidad de los taludes.

Finalización de la zanja Ejecución junto acequia existente

Apertura de la zanja Cama de arena y colocación de tubo

Colocación primera capa de arriñonamiento Colocación juntas elastoméricas

Piezas especiales y codos

importante preverlas con antelación suficiente repllo que supone una programación y planificación

Para facilitar su montaje se encargó su fabricorrespondientes, indicando angulos, diámetros convirtieron en injertos y los codos en tuberías curv

En los quiebros del trazado tan igón cuya función es resistir los em ndose el movimiento de los codos y

El vertido de este hormigón, para reducir las tensiones de cortante que podrían “guillotinar” la tubería, en el caso de que no sea posible garantizar la correcta compactación de las cercanías del anclaje, es aconsejable realizarlo de manera que la rigidez de la zanja y el soporte del tubo aumente progresivamente.

También es factible y aconsejable incorporar una banda de caucho o goma alrededor del tubo en su entrada al macizo de anclaje de hormigón, así como en todos aquellos puntos en los que una tubería flexible quede “estrangulada” por otro elemento más rígido (arquetas, bridas o aros de sujeción, etc...), de manera que absorba los esfuerzos y cambios de dimensión.

Las piezas especiales en PRFV no se fabrican en serie sino con moldes y a mano, por ello esanteando sobre el terreno el ángulo y posición,

detallada a medida que avanza la obra.

cación incorporada directamente en los tubos y posición en el tubo, de manera que las “T” se

as.

to en planta como en alzado se ejecutan anclajes de hormpujes hidrostáticos del agua en el interior de los tubos, evitá

piezas especiales que podrían originar fugas en las tuberías.

Arquetas seccionamiento

En el diseño de las arquetas de seccionamiento se planteó la cuestión del anclaje de las válvulas a la arqueta ya que, como se aprecia en el esquema, el empuje que sobre la misma efectúa el agua circulante podría dar lugar a que en el tramo de conducción se podrían liberar las uniones.

Para ello se prevén racor de anclaje que trabajen en sentido longitudinal a la conducción, aunque los inicialmente previstos de PRFV no aportan suficiente resistencia mecánica al cortante, habiendo se sustituirse por acero.

onducci tido rob

m o plantea problemas de explotación al dificultar su desmontaje y operación incorporando además elementos de refuerzo en el interior de la arqueta.

En general en los elementos o tramos de clongitudinal es necesario realizar su comppor acero.

También se pueden contemplar soluciones co

ón (fuertes pendientes) que trabajen en senación y suele ser más conveniente su sustitución

o el anclaje de la válvula a la arqueta aunque ell

Arquetas de ventosas y tomas

Estas arquetas en el proyecto original tienen la siguiente disposición:

En las arquetas de toma la disposición descentrada de la conducción supone una mayor ocupación de superficie, lo que impone restricciones a la hora de ejecutar las futuras plantaciones de árboles frutales.

El tramo de conducción entre las arquetas y la conducción representa un punto comprometido ya que desde el punto de vista de ejecución (compactaciones, codos, etc..) es bastante comprometida, y desde la explotación y conservación supone un punto débil.

La cimentación sobre terrenos de relleno, ya que se encuentra en la zona donde se ejecuta la zanja para la conducción, plantea problemas de estabilidad, aunque se compacte correctamente, máxime en un terreno de las características de la zona regable.

Se adjuntan las siguientes fotografías como ejemplo de estos problemas que se pueden presentar.

El esquema siguiente es el correspondiente a tomas y ventosas, en él se refleja como una colocación sin hormigonar produciría, por la longitud del carrete metálico que actúa como brazo de palanca, un momento torsor en la pieza de injerto que podría dar lugar a roturas, para ello en primer lugar se hormigonó (al tiempo que se producía el relleno de la zanja) y después se colocó la pieza metálica.

Además y para evitar movimientos de las arquetas y esfuerzos en la brida de PRFV se continuó en segunda fase el homigonado hasta proporcionar una protección adecuada al tramo vertical.

Con esta solución en la que se dispone sobre la vertical de la conducción la arqueta, consiguiendo así una menor ocupación y un “amojonamiento” de la conducción.

La salida de la toma se hace por tanto hacia arriba con lo que no es necesario compactar bajo estos tubos de conexión en las tomas y al completar en hormigón una base hasta la cota de la solera de las arquetas se elimina el problema de la capacidad portante del terreno bajo la arqueta y el tubo de acero de conexión queda embebido en hormigón y por tanto completamente protegido.

Además la arqueta se ha prefabricado con lo que se garantiza su calidad y buen acabado, logrando una rápida puesta en obra.

Arquetas de desagüe

En las arquetas de desagüe se eligió una tipología e doble cámara ya que zona es muy llana y prácticamente obliga al bombeo el agua para su vaciado ya que existen muy pocos puntos de salida por debajo del nivel de la conducción. Así la válvula se ubica en una de las arquetas que queda en seco y desagua en la siguiente en la que se puede colocar una bomba.

En el caso de los desagües no fue posible repetir el esquema utilizado

Otro tipo de soluciones pueden adoptarse ubicando el injerto en la zona media de la conducción, aunque ello supone la imposibilidad de vaciar el volumen que quede por debajo del punto de salida, lo que en zonas muy llanas como ésta puede supone una cantidad considerable.

Para evitar esto se puede disponer una salida de desagüe en una “T” del diámetro de la conducción colocada verticalmente y con una boca de hombre desde la que poder introducir una bomba que evacue el volumen remanente. Esta solución sería válida para el caso de conducciones de dimensiones de diámetro superior o igual al de la boca de hombre (o incorporar conos de cambio de diámetro para adaptarse a la “T”.

en tomas y desagües al tener el injerto por debajo, comprobándose igualmente que un empuje en el final del tramo metálico produciría un momento torsor en la pieza de PRFV injertada en la conducción principal. Para contrarrestar este efecto se incluyeron soportes provisionales de montaje y se hormigonó posteriormente el conjunto, de manera que no se trasmitieran esfuerzos a la conexión en PRFV.

Problemática

Tubería

Las averías se han producido principalmente por golpes en el proceso de relleno y o por mala compactación en algún punto localizado en el que, probablemente por razones climatológicas o de espacio, no se realizó adecuadamente.

Los fallos en compactación, raros en el trazado normal de la tubería en el que el proceso fue continuo y controlado, se producen normalmente en puntos singulares como arquetas que se llevan a cabo posteriormente y con medios diferentes.

Son más probables en diámetros mayores en los que es más difícil la compactación por debajo es más difícil, y con un peso del tubo lleno mayor (mas posibilidad de fallo por mala compactación).

ro del trazado de la conducción son las uniones s pruebas de presión entre tramos. Como se

cia se coloca la tubería dejando un espacio para un bloque de hormigón como contrapeso y se

s de los dos tramos consecutivos. Se retira a según el mismo esquema que el resto de la

La reparación consiste en la retirada del material, corte de la zona afectado y sustitución por un nuevo tramo de tubo de PRFV, soldadura química y un relleno con material seleccionado compactado adecuadamente.

Otro punto singular dentquímicas realizadas en lacomprueba en la secuenrealizar las pruebas, se ubica realizan sucesivamente las pruebael hormigón y se compactzanja.

Las averías aparecen cuando la compactación del hueco no es adecuada y por flexión aparecen fugas en las proximidades de las uniones químicas.

Arquetas de Seccionamiento

En las arquetas de seccionamiento el proceso de construcción se estableció para no interferir en el de la conducción cuyos condicionantes respecto a ocupación, apertura de zanjas, seguridad, suministro de materiales, etc... , imponían un ritmo de ejecución que no podía detenerse al llegar a uno de estos elementos.

Por tanto se continuaba en el recorrido de la tubería “saltándose” el la arqueta que se ejecutaba con posterioridad uniendo la brida metálica con una brida de PRFV que era soldada mediante unión química a la conducción

El tipo de fallos es similar (flexión en el tramo por mala compactación, fallo en la unión química o rotura en la brida o sus cercanías).

Inicialmente se pensó que la unión de la brida de acero con la de PRFV y el tubo provocó una zona de débil, que debido a los movimientos diferenciales producía una avería. Se ensayaron soluciones en las que se reforzaba este tramo o se introducía una junta elástica mediante junta ARPOL para permitir el movimiento. Sin embargo la reiteración de las averías permitió determinar el motivo de las mismas era la falta de compactación, debida al proceso de ejecución descrito y que daba lugar a la rotura en la zona más débil, procediéndose por tanto al descubrimiento y recompactación de la zona.

Tomas y Ventosas

Como ya se ha detallado, la ejecución de las tomas se materializó a medida que avanzaba la construcción de la conducción ya que estaban previstos los injertos en “T” en la generatriz superior de la tubería que se incorporaron directamente en la fábrica, por lo que el correspondiente tubo se colocaba y compactaba normalmente sin necesidad de uniones químicas.

En tramo en el que se ubica el injerto se hormigona hasta éste y a continuación se coloca un tramo metálico embridado de altura variable hasta llegar a la cota del terreno. Se hormigona nuevamente un dado alrededor del carrete, sobre el hormigón que envuelve la tubería y sobre él se coloca la arqueta prefabricada en la que se aloja la válvula.

Las averías se han producido en el encuentro del hormigón fundamentalmente y no son muy numerosas ya que la compactación del tramo se realizó al mismo tiempo que el resto de la tubería.

Se ha producido alguna avería en la que ha fallado el injerto aunque parece probable que haya sido por una acumulación de aire en las sucesivas pruebas, arranques y paradas de las bombas.

El mecanismo de construcción d las ventosas es similar al de las Tomas aunque tras la válvula se ubica una ventosa para dejar escapar y entrar el aire.

Los fallos son muy parecidos: encuentro con el hormigón, aunque son igualmente escasos, y fallo en la “T” que se produce por no abrir la válvula y no dejar salir el aire.

La solución adoptada, como en la mayoría de las ocasiones, pasa por reparar la rotura con una unión química y rellenar el hueco con material seleccionado, cuidando la compactación para que no se vuelvan a producir roturas.

Desagües

En los desagües el sistema de construcción es similar al de las arquetas de seccionamiento, dejando un hueco para no interrumpir la puesta en obra de la conducción. Para ello se medía topográficamente el punto en el que había de ubicarse y se encargaba a fábrica una tubería con el injerto para el desagüe ya incluido.

Esta tubería con la “T” en su generatriz inferior se colocaba al mismo tiempo que el resto de trazado. Al injerto se conectaba un carrete de acero que se introducía en la primera arqueta del desagüe, en la que se emplazaba la válvula, y se continuaba hasta una segunda arqueta en la que se desaguaría el agua y en su caso se bombearía. El proceso se completaría con un relleno compactado según el mismo esquema que el resto de la zanja de la conducción.

En la zona de tubería antes de llegar al desagüe propiamente dicho se han producido una serie de averías por flexión debido a una mala compactación, tanto en la zona de llegada al macizo de hormigón como en el relleno del hueco. La reparación se realiza con unión química y se rellena cuidando la compactación. Incluso se ha abordado el descubrimiento y recompactación de las arquetas en las que es previsible una avería por falta de compactación.

Además, dentro del bloque de hormigón, por fallos en la “T” , al tener carretes metálicos en posición horizontal , al contrario de la vertical de tomas y desagües, siempre tienen (por su peso propio) un esfuerzo inducido), lo que unido al hecho de que solo es posible realizar el hormigonado una vez colocado ha dado lugar a que se presente una tipología de averías de rotura de la “T” que en las tomas y ventosas es muy infrecuente.

La reparación de estas averías es complicada por su ubicación y se realiza mediante soldadura química.

Conclusiones

Con carácter general puede decirse que se trata de un material apropiado para un amplio abanico de situaciones, incluso de carácter industrial.

Sin embargo es preciso resaltar los condicionantes que impone una obra civil en los que las distancias son largas, la colocación está sometida a las inclemencias del tiempo, geología, orografía del terreno, falta de especialización de los operarios, etc...

Especial cuidado hay que tener con las transiciones a tuberías rígidas o empotradas en anclajes o codos ya que la tubería de PRFV presenta una deformación circunferencial muy diferente a la que pueden tener estos elementos. Ello provoca diferentes deformaciones que a la larga pueden provocar fugas indeseadas.

Por lo tanto, es fundamental ser especialmente cuidadoso en el diseño específico de la conducción y sus elementos, así como el control de calidad en obra especialmente en terrenos o ubicaciones difíciles.