Tuberías de acero para agua potable y de PEAD para agua recirculada en Lugo

Ignacio Escavias de Carvajal Lueje

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

Director de las Obras

Aguas de las Cuencas del Norte, S.A.

iescavias@acuanorte.es

Introducción Aguas de las Cuencas del Norte, S.A. (en adelante acuaNorte) es una sociedad estatal que depende del Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino y que tiene encomendada una serie de actuaciones de abastecimiento, saneamiento y regadío en el ámbito de las Confederaciones Hidrográficas del Duero, Miño-Sil y Cantábrico.

Una de las actuaciones que acuaNorte está desarrollado es el Abastecimiento de agua a Lugo y, dentro de esta actuación, acuaNorte ha realizado obras en dos fases:

1ª Fase:

Las obras ejecutadas en la primera fase y correspondientes al sistema de agua potable son:

Nueva captación en el río Miño

Nueva ETAP de Lugo

Primer depósito de Peñarrubia

Conducciones de conexión

Las obras ejecutadas en la primera fase y correspondientes al sistema de agua recirculada son:

Bombeo de recirculación en la nueva EDAR de Lugo

Instalación de desinfección con ultravioletas

Conducción de recirculación para la devolución de agua al río Miño y el refuerzo de su caudal ambiental

Esquema general de las obras ejecutadas en la primera fase

2ª Fase:

Las obras de la segunda fase son objeto de esta presentación y se describen con detalle en los siguientes apartados, haciendo especial hincapié en los aspectos referentes a las tuberías, tanto de agua potable, como de agua recirculada.

Esquema general de las obras ejecutadas en la segunda fase

Descripción general de las obras de la segunda fase del abastecimiento de agua a Lugo Las obras pertenecientes a la segunda fase del abastecimiento de agua a Lugo son las siguientes:

Construcción de un depósito de agua potable en el monte de Peñarrubia, similar al construido en esa misma ubicación en la primera fase y junto con el que puede almacenar un total de 50.000 m3, cantidad equivalente al consumo de la ciudad de Lugo durante 1,5 días. Desde este depósito se podrá abastecer por gravedad a la práctica totalidad del casco urbano de Lugo y en concreto a los depósitos existentes en Marcelle y el polígono del Ceao, desde los que parten las redes de distribución de la ciudad.

Primer depósito de Peñarrubia en servicio y ejecución del segundo depósito

Conducción de abastecimiento entre Marcelle y Ceao. Se describe en un apartado posterior.

Conducción de agua reutilizada. Se describe en un apartado posterior.

Reordenación del nudo de Marcelle con objeto de:

De los cinco depósitos existentes, dejar fuera de servicio los dos que se encuentran en peor estado.

Rehabilitar y adaptar a su uso con agua recirculada dos de los tres depósitos que se van a mantener en servicio.

Permitir dejar fuera de servicio el depósito de agua potable para facilitar su mantenimiento instalando un by-pass con la correspondiente válvula reductora de presión.

Dejar fuera de servicio el bombeo que existía entre los depósitos de Marcelle y el Ceao y que deja de ser necesario con la construcción de los depósitos de Peñarrubia.

Limitar los caudales de las conducciones que llegan desde Peñarrubia para evitar excesos de velocidad en las tuberías.

Independizar el uso de agua potable del agua reutilizada, para no dejar ninguna posibilidad de conexión física entre los dos sistemas.

Telecontrolar desde la nueva ETAP todas las válvulas del nudo.

Instalar vigilancia por video de la parcela de los depósitos.

Instalar medidores de nivel ultrasónico en el depósito de agua potable y boyas de nivel en los de agua reutilizada.

Actuaciones en el depósito del Ceao: Instalación de medidores de nivel ultrasónico en el depósito de agua potable.

Actuaciones en el depósito de Peñarrubia existente: se ha previsto la impermeabilización de los muros interiores de bloque y la colocación de dos medidores de nivel ultrasónicos para controlar desde la ETAP el volumen de agua almacenado.

Actuaciones en obra de toma existente:

Rampa de acceso de minusválidos a la zona de pesca de la obra de toma, acondicionando la plataforma existente con un pavimento de hormigón impreso.

Cierre de la parcela de la obra de toma.

Instalación de carretes para absorción de vibraciones en las bombas de la ETAP nueva.

Conducciones

Descripción general conducción de agua potable

Se trata de una conducción de 600 mm de diámetro interior y 3,9 km de longitud que conecta las tuberías que llegan desde los depósitos de Peñarrubia hasta los de Marcelle con el depósito del Ceao y que sirven como primer tramo de un anillo de distribución a la ciudad.

Descripción general de la conducción de agua reutilizada

Se trata de una conducción de Polietileno de Alta densidad (PEAD) de dos tramos diferenciados:

El primer tramo, de 350 mm de diámetro y 300 m de longitud parte desde el punto final de la tubería de recirculación desde la EDAR de Lugo. Desde ese punto la tubería pasa por la hinca ejectada en la fase anterior bajo el rio Miño y conecta con la ETAP antigua de Lugo. Una vez en la ETAP el agua procedente de la EDAR puede volver al Miño para reforzar el caudal ambiental

de rio o bombearse a la ciudad de Lugo a una red separativa de agua para riegos de jardines, limpieza de calles y usos industriales compatibles.

El segundo tramo, desde Marcelle a Ceao es de 250 mm diámetro y tiene una longitud de 4 km. en este tramo la conducción de agua reutilizada va alojada en la misma zanja que la de agua potable en todo el tramo. Esta tubería servirá de distribución de agua recirculada desde un futuro depósito que se construirá en el Ceao.

Tubería de agua potable

La tubería seleccionada ha sido de acero soldado helicoidalmente cuyas características son las siguientes:

Características de la tubería:

Tubería de agua potable

Material de la tubería Acero soldado helicoidalmente X-52 Diámetro de la tubería 610 mm

Espesor 9,2 mm Longitud del tubo 12 m Union entre tubos Soldadura a tope

Norma de fabricación API-5L Protección catódica Corriente impresa

Revestimiento exterior Polietileno extruido en caliente Revestimiento interior Pintura epoxi 250 micras

Por motivos imprevistos, durante la ejecución de la obra ha sido necesario utilizar también otros dos tipos de tubería:

Fundición Dúctil. Para aprovechar unas obras ejecutadas por el ayuntamiento y evitar demoler y aglomerar dos veces en un breve intervalo de tiempo el pavimento de una calle se decidió ejecutar un tramo de 230 m en este material cuyo menor plazo de entrega permitía tenerlo en la obra y colocarlo a la vez que las obras de urbanización citadas.

Acero soldado de 610 mm de diámetro y 6 mm de espesor. El motivo en este caso fue la necesidad de prolongar hasta el depósito del Ceao la tubería de agua potable, posibilidad no prevista en proyecto, y cuya escasa longitud (310 m) obligaba a adaptarse a los espesores de chapa de los que disponía el fabricante en ese momento.

El motivo de la selección de este material ha sido la facilidad de controlar la correcta ejecución de cada una de las juntas (en este caso soldadas) antes de la realización de la prueba de estanqueidad según la norma UNE-EN 805:2000. De esta forma acuaNorte, que no es titular de las calles de Lugo, podía tener bastante seguridad de no tener que localizar posibles fugas una vez abiertas las calles a su uso.

Tubería de agua recirculada

La tubería seleccionada ha sido de Polietileno de Alta Densidad (PEAD) de diámetros 250 y 350 mm y PN16 con juntas soldadas mediante manguitos electrosoldables.

Trazado

El trazado en esta obra se eligió considerando las indicaciones del plan general de ordenación urbana de Lugo, de forma que las parcelas urbanas y urbanizables se descartaron debido al alto coste que la expropiación podía llegar a tener. Solo en un tramo inicial a la salida de los depósito de Marcelle, se decidió un tazado por fincas particulares en vez de por calles, en paralelo a la N-IV y por una zona en la que la construcción de la tubería es compatible con la planificación urbana como zonas verdes.

El trazado en alzado se ha diseñado de forma que las tuberías vayan siempre enterradas con un mínimo de 1 metro de profundidad sobre la generatriz superior del tubo.

Ejecución

La ejecución de una obra urbana de estas características comienza con la complicación de los cortes de tráfico que hay que coordinar con el ayuntamiento y cuya señalización junto con el mantenimiento de las servidumbres de paso a las fincas particulares a veces es especialmente complicado.

Otro de los aspectos particulares de estas obras es la localización de servicios afectados, cuya ubicación, incluso a veces su propia existencia, suelen desconocer los gestores de las redes, con la excepción de las conducciones de gas.

Replanteo de la zanja y catas para la localización de servicios afectados

Una vez cortado el tramo al tráfico y replanteada sobre el terreno la zanja a ejecutar, comienza la localización de los servicios afectados que se sabe que existen mediante la ejecución de catas. Con la ejecución de estas catas se determina la cota a la que se encuentra el servicio afectado, su material y diámetro y se decide si se debe cortar y restituir, o evitar pasando por encima o por debajo del mismo. En estos casos la antelación con la que se localizan los servicios afectados suele ser suficiente para poder evitarlos con pequeñas modificaciones del trazado en alzado.

Zona de concentración de servicios afectados

Las canalizaciones cuya existencia se desconoce, se van descubriendo conforme avanza la excavación de la zanja, con lo que en muchos casos es necesario la ejecución de codos en alzado para poder evitarlos.

Ejemplo de codo en alzado forzado por la existencia de servicios afectados no previstos en el proyecto

La excavación de la zanja, una vez replanteada sobre el terreno, comienza con la demolición y retirada del firme y continúa con la excavación del resto del material. Por tratarse de una obra urbana y con escasez de espacio, en ninguno de los tramos se disponía de anchura suficiente como para acopiar las tierras junto a la zanja y ha sido necesario transportar todo el material a acopios y volver a traerlo para el tapado del tubo y relleno de la zanja. En el caso de esta obra casi la totalidad de la excavación ha sido en tierras, resultando por tanto sencilla la extracción del material pero siendo a veces necesaria la protección de los trabajadores en las zanjas más profundas mediante el uso de entibaciones. Además, tampoco se han tenido en esta obra muchos problemas de inundación de la zanja y han sido pocas las ocasiones en las que ha sido necesario achicar el agua para poder trabajar.

Ejemplo de zanja sin entibación

Ejemplo de zanja con entibación

Una vez que la excavación llega a la cota marcada por el proyecto se procede a la colocación y compactación de la cama de apoyo de la tubería. En esta obra, el material que se ha utilizado venía de otro de los tajos de la propia obra: el depósito de Peñarrubia. Para la construcción de este depósito se ha ejecutado un gran volumen de excavación en roca (44.000 m3) que, en vez de ser llevado a vertedero, se ha machacado y cribado para producir un material óptimo tanto para la cama como para el relleno que se encuentra en contacto con el tubo

Planta de machaqueo y cribado instalada en la propia obra

Una vez colocada y compactada la cama de arena se ha ampliado la excavación en los puntos de unión de los tubos para poder hacer las soldaduras de la parte inferior del tubo ya que por su diámetro (600 mm) no era posible soldarlos desde el interior.

Excavaciones en los puntos de unión de los tubos para permitir la soldadura

Tras la colocación del tubo sobre la cama se procede al control topográfico de su posición y a su unión mediante soldadura a tope en el caso del tubo de acero, y mediante manguitos electrosoldables en el caso de la tubería de PEAD.

Soldaduras en tubos de acero y de PEAD

El relleno de material en contacto con el tubo se hace con el mismo material de la cama, que se compacta para dar un correcto arriñonado del tubo, y se rellena el resto de la zanja con material de la propia excavación procediendo también a su compactación para evitar asentamientos en los viales.

Relleno y compactado alrededor del tubo

La conducción, en los tramos bajo viales, se ha protegido de las cargas de tráfico y frente a la ejecución de otras obras mediante una losa de hormigón armado.

Losa de protección de la zanja

Finalmente se procede a la reposición del firme, bordillos, aceras, marcas viales, zonas ajardinadas y riegos en esas zonas, iluminación, señales de control de tráfico, etc.

Piezas especiales y elementos de control

A lo largo de la conducción se tienen que instalar una serie de elementos para su correcto funcionamiento y para facilitar la explotación: Desagües en puntos bajos, ventosas en puntos altos, válvulas de corte para sectorizar la canalización, codos, derivaciones, válvulas controladoras de presión y de caudal, caudalímetros, etc.

Cada uno de estos elementos, con la excepción de codos y derivaciones, se ha ubicado en arquetas construidas a tal efecto de forma que resulten fáciles de operar y que sea posible su desmontaje.

Ejemplo de arqueta con válvulas de corte y desagües de los tramos contiguos

Ejemplo de arqueta de ventosa

Por la complejidad de las válvulas hidráulicas instaladas en las conexiones de los depósitos de Marcelle, el Ceao y en la ETAP antigua, se dedica un apartado específico a ello.

Válvulas de control instaladas en Marcelle, Ceao y ETAP antigua de Lugo

Válvulas de control instaladas en Marcelle

En los depósitos existente de Marcelle se han colocado dos válvulas hidráulicas pilotadas:

Válvula de entrada al depósito de agua potable: Limita el caudal de entrada al depósito para reducir esfuerzos en la tubería de llegada producidos por velocidades excesivas. Además, controla el llenado del depósito con una consigna de apertura para una altura de lámina de agua mínima y una consigna de cierre para una altura de lámina de agua máxima.

Válvula reductora de presión en el by-pass del depósito de agua potable: Reduce la presión de entrada a la red asimilándola a la de salida del depósito, de forma que cuando se use el by-pass no aumenten las presiones en la red de distribución.

Instalación del filtro y la válvula de reducción de presión en el by-pass del depósito de Marcelle

Válvulas de control instaladas en Ceao

En el depósito existente del Ceao se ha colocado una válvula hidráulica pilotada en la entrada del depósito para limitar el caudal de entrada y reducir esfuerzos en la tubería de llegada producido por velocidades excesivas. Además, controla el llenado del depósito con una consigna de apertura para una altura de lámina de agua mínima y una consigna de cierre para una altura de lámina de agua máxima.

Instalación de la válvula de control en el depósito del Ceao

Válvulas de control instaladas en la ETAP vieja

En la ETAP vieja, el agua recirculada procedente de la EDAR de Lugo y desinfectada con una instalación de UV junto a la ETAP nueva, se puede enviar al río o a un depósito para bombearla a los depósitos de agua recirculada de Marcelle.

Las dos válvulas instaladas cumplen diversas funciones:

Mantenimiento de la presión aguas arriba de la válvula para evitar el vaciado completo de la conducción de recirculación desde la EDAR.

Interacción de las dos válvulas entre sí para derivar una parte de caudal al río y otra al bombeo en verano.

Derivación de la totalidad del caudal en invierno al bombeo.

Control de llenado del depósito de bombeo.

Una de las válvulas mantenedoras de presión de agua recirculada en la ETAP antigua antes de su instalación

Otros elementos

Telecontrol

Junto con las conducciones de agua potable y recirculada se ha colocado una línea de fibra óptica dentro de un tritubo que completa la instalada en la primera fase del abastecimiento de agua a Lugo y permitirá telemandar las válvulas motorizadas y las bombas de agua recirculada desde la ETAP nueva, así como enviar señales de nivel de agua en los depósitos y de caudal en las conducciones de salida de los mismos. También gracias a la fibra óptica se puede vigilar mediante cámaras los recintos de todos los depósitos.

Protección catódica

La conducción de acero, además de las protecciones interiores y exteriores indicadas antes, dispone de un sistema de protección catódica mediante corriente impresa.

Control de calidad

El control de las soldaduras de acero ha sido del 100% mediante líquidos penetrantes y de un 10% mediante radiografías. Al principio de la obra se controlaban mediante radiografiado todos los tubos y, una vez comprobada su correcta ejecución, se reservó el 10% de radiografiado para las piezas especiales (codos y derivaciones). Además, alguna pieza especial cuyo espesor lo permitía se ha controlado mediante ultrasonidos.

El control del la tubería instalada (tanto la de acero como la de PEAD) se hace con la realización de una prueba de estanquidad según lo establecido en la norma UNE-EN 805:2000 Abastecimiento de agua. Especificaciones para las redes exteriores a los edificios y sus componentes.

Además, se han ensayado las densidades de compactación de los rellenos de zanja, especialmente en los tramos que discurren bajo viales.

Por otra parte, para el control de la estanqueidad del depósito se han usado las recomendaciones de la Guía técnica sobre depósitos para abastecimiento de agua potable del CEDEX, que adapta la norma BS 8007:1987 Design of concrete structures for retaining aqueous liquids.

En los materiales del depósito, según lo indicado en la EHE, se han realizado ensayos de resistencia de hormigones, ensayos de penetración del agua en hormigones y doblado y desdoblado de armaduras.

Presupuesto, plazo y empresas que han participado El presupuesto base de licitación de la obra fue de 8,7 M€ (sin IVA) de los cuales un 70% los aporta la UE mediante Fondos FEDER, un 20% lo aporta el Concello de Lugo y un 10% acuaNorte.

Las obras, con un plazo de 16 meses, terminaron en octubre de 2011, aunque las conducciones de agua potable y todos sus accesorios se pusieron en servicio en agosto, permitiendo al Concello de Lugo dejar fuera de servicio la antigua ETAP de Lugo dos meses antes de lo previsto.

Las empresas que han participado han sido las siguientes:

Empresas que han participado en el abastecimiento de agua a Lugo segunda fase

Promotora Sociedad Estatal Aguas de las Cuencas del Norte, S.A. Constructora SACYR, S.A.U.

Redacción del proyecto Ingeniería IDOM Internacional, S.A. Asistencia Técnica a la Dirección de Obra EPTISA, Servicios de Ingeniería, S.L.

Gestión de expropiaciones APIA XXI, S.A.