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Con la publicación del presente libro AFTHAP hapretendido acercar el mundo de la tubería de pre-sión de hormigón armado o postesado a técnicos yusuarios.
La presentación del libro coincide con la cuarta edi-ción de la jornada CEDEX - AFTHAP y con la con-cesión de certificaciones, amparadas por el docu-mento de idoneidad técnica (DIT) del InstitutoEduardo Torroja, correspondiente al sistema defabricación y puesta en obra de tubos AFTHAP dehormigón armado y postesado con camisa dechapa.
No hemos intentado realizar un tratado magistralque desplace a los ya existentes, sino una obra dedivulgación, donde se tratan muy diversos temas,no solo de diseño y cálculo, sino también de ejem-plos de aplicación, anecdotario e historia.
Intencionadamente hemos evitado los temas másfarragosos de cálculo, remitiendo a ayudas infor-máticas de libre acceso, como el programa de tubosde AFTHAP, o a tratados especializados, sin perder,en ningún momento, el rigor científico en aras de lasencillez.
Se ha procurado dotar al libro de un amplio soportegráfico, para ayudar a entender diversos temas defabricación o puesta en obra, difícilmente explica-bles en palabras.
Los autores, José Rubió Bosch y Antonio RamírezMontoto se han encargado de plasmar esta idea ini-cial y convertirla en el tomo que aquí presentamos.
En un futuro no muy lejano, esperamos poder ofre-cer nuevas publicaciones similares a esta, que tra-ten temas diferentes, relacionados con la tubería dehormigón armado o postesado con camisa dechapa, sus aplicaciones, y las repercusiones en elmedio ambiente y la economía, de las obras rea-lizadas con ella.
La Asociación de Fabricantes de Tubería deHormigón Armado y Postesado se constituye en1982, pudiendo pertenecer a ella las empresas consede social en España titulares de una planta fija defabricación de dicha tubería.La asociación tiene carácter no lucrativo y entre susfines se encuentran:- Prestar asesoramiento a administraciones, usua -rios o proyectistas en cuanto se refiere a la regu-lación técnica de la fabricación y empleo detuberías de hormigón armado o postesado.- Promover la investigación, así como el perfec-cionamiento técnico y profesional de las empresasasociadas.- Intervenir en asuntos que afecten de forma gene -ral a todos los asociados.Tenemos referencias contrastadas de empleo denuestros tubos desde 1958, con un total de más de3,700 kilómetros instalados, aproximadamente ladistancia entre Sevilla y Moscú.En nuestra página WEB pueden descargarse, deforma gratuita, programas de ayuda y documentaciónde apoyo para cálculo y empleo de nuestros tubos.También pueden encontrarse artículos, referencias,noticias, direcciones de contacto, ejemplos de obrasetc.Para cualquier duda relativa a nuestros productos,su diseño o su empleo, no duden en ponerse encontacto con nosotros, que estaremos encantadosde atenderla.
Dr. Esquerdo, 105 - 28007 - MadridTel.: 914 009 604- Fax: 914 009 604
Móvil: 607 76 04 43
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Acanto, 22 7º Dcha. - 28045 MadridTel.: 915 300 047 - Fax: 915 300 187
Avda. Fuente de la Mora, 2 (Edificio Urbís)28050 - MADRID
Tel. 91 545 48 00 / 48 01Fax. 91 545 48 21
Triana, 42 - 28016 - MadridTel.: 913 453 596- Fax: 913 504 983
Avda. Europa, 18- Parque EmpresarialLa Moraleja
28108 Alcobendas (Madrid)Tel.: 916 589 610 - Fax: 916 570 438
GRUPO CORSAN - CORVIAMZurbano, 76 - 28010 Madrid
Tel.: 914 427 500 Fax: 914 429 676
AFTHAPTUBERÍA DE HORMIGÓN
PARA PRESIÓNAF
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Con la publicación del presente libro AFTHAP hapretendido acercar el mundo de la tubería de pre-sión de hormigón armado o postesado a técnicos yusuarios.
La presentación del libro coincide con la cuarta edi-ción de la jornada CEDEX - AFTHAP y con la con-cesión de certificaciones, amparadas por el docu-mento de idoneidad técnica (DIT) del InstitutoEduardo Torroja, correspondiente al sistema defabricación y puesta en obra de tubos AFTHAP dehormigón armado y postesado con camisa dechapa.
No hemos intentado realizar un tratado magistralque desplace a los ya existentes, sino una obra dedivulgación, donde se tratan muy diversos temas,no solo de diseño y cálculo, sino también de ejem-plos de aplicación, anecdotario e historia.
Intencionadamente hemos evitado los temas másfarragosos de cálculo, remitiendo a ayudas infor-máticas de libre acceso, como el programa de tubosde AFTHAP, o a tratados especializados, sin perder,en ningún momento, el rigor científico en aras de lasencillez.
Se ha procurado dotar al libro de un amplio soportegráfico, para ayudar a entender diversos temas defabricación o puesta en obra, difícilmente explica-bles en palabras.
Los autores, José Rubió Bosch y Antonio RamírezMontoto se han encargado de plasmar esta idea ini-cial y convertirla en el tomo que aquí presentamos.
En un futuro no muy lejano, esperamos poder ofre-cer nuevas publicaciones similares a esta, que tra-ten temas diferentes, relacionados con la tubería dehormigón armado o postesado con camisa dechapa, sus aplicaciones, y las repercusiones en elmedio ambiente y la economía, de las obras rea-lizadas con ella.
La Asociación de Fabricantes de Tubería deHormigón Armado y Postesado se constituye en1982, pudiendo pertenecer a ella las empresas consede social en España titulares de una planta fija defabricación de dicha tubería.La asociación tiene carácter no lucrativo y entre susfines se encuentran:- Prestar asesoramiento a administraciones, usua -rios o proyectistas en cuanto se refiere a la regu-lación técnica de la fabricación y empleo detuberías de hormigón armado o postesado.- Promover la investigación, así como el perfec-cionamiento técnico y profesional de las empresasasociadas.- Intervenir en asuntos que afecten de forma gene -ral a todos los asociados.Tenemos referencias contrastadas de empleo denuestros tubos desde 1958, con un total de más de3,700 kilómetros instalados, aproximadamente ladistancia entre Sevilla y Moscú.En nuestra página WEB pueden descargarse, deforma gratuita, programas de ayuda y documentaciónde apoyo para cálculo y empleo de nuestros tubos.También pueden encontrarse artículos, referencias,noticias, direcciones de contacto, ejemplos de obrasetc.Para cualquier duda relativa a nuestros productos,su diseño o su empleo, no duden en ponerse encontacto con nosotros, que estaremos encantadosde atenderla.
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Móvil: 607 76 04 43
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AFTHAPTUBERÍA DE HORMIGÓN
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AFTHAP - TUBERÍA DE
HORMIGÓN PARA PRESIÓN
Con motivo de la celebración de la cuarta edición de la jornada CEDEX - AFTHAPsobre tuberías de presión de hormigón armado y postesado, AFTHAP decidió edi-tar el presente libro para intentar dar a conocer temas relacionados con el tubo ysus aplicaciones.
Esperamos que este volumen sea el primero de una serie de publicaciones que tra-ten distintos aspectos desde el punto de vista técnico, económico o social de lasobras de tubería.
Este libro pretende ser un anecdotario histórico y una aportación a nivel divulga-tivo sobre temas de diseño, cálculo, fabricación y puesta en obra.
Hemos intentado reunir en un único libro los principales temas de interés paraeste tipo de tubería, de modo que pueda resultar útil tanto a aquellos que se acer-can por primera vez a él, como a los ya iniciados en la materia.
AFTHAP agradece su participación a todos los que han colaborado. Especialmen-te a D. Rafael Navas Quero y a D. Fernando Cequier Girón por compartir susexperiencias con nosotros.
PRESENTACIÓN 5
PRÓLOGO 7
La primera cuestión que nos planteamos los autores cuando recibimos el encargo del presen-te documento por parte de la AFTHAP fue, como parece lógico, determinar su contenido.
Por un lado debía poseer un rigor técnico, aunque sin olvidar que no todos los lectorespotenciales serían profesionales especializados en el transporte de fluidos por tubería, en elcálculo de estructuras de hormigón, en la fabricación de tubos o en la ejecución de obrasciviles.
Por otro, se consideró que una revisión histórica del tubo de hormigón armado podría dar unaidea de su importante contribución en la implantación de las principales redes de transporteque han permitido la optimización del uso racional del agua en nuestro país.
Por último, creímos oportuno enfocar su contenido de forma que constituyese una herra-mienta útil para la toma de decisiones, definiendo las cualidades del hormigón armado y pos-tesado con camisa de chapa en el uso de tuberías y sus campos de utilización, así como sucorrecto uso y manejo para obtener de este producto excelentes resultados, dejando la valora-ción económica para la negociación final.
La importancia de las redes de transporte en el ciclo integral del uso del agua se manifiestaen que, con carácter general, supera el cincuenta por ciento de la inversión necesaria paraprestar los servicios de abastecimiento y saneamiento urbanos.
Las redes son un instrumento que aporta calidad de vida a los usuarios, suministrando aguapotable y evacuando el agua usada. Sin embargo, éstos no saben si existen, como son o dondeestán, siendo por tanto su valoración muy débil.
Gracias a materiales como el hormigón armado y postesado con camisa de chapa, que permi-ten el transporte de agua a presión con garantías y bajas pérdidas de caudal, en el uso agra-rio se están sustituyendo los tradicionales canales de riego por sistemas de tuberías, cam-biando la filosofía de explotación, ya que se introduce el concepto de presión, así como la posi-bilidad de regar durante el día para interrumpir el suministro durante la noche o cuando lascircunstancias así lo aconsejen (riego a la demanda).
En cuanto al transporte y evacuación de las aguas residuales, la estanquidad del tubo de hor-migón con camisa de chapa en colectores y emisarios garantiza la protección de acuíferos yfondos marinos sensibles a incrementos de salinidad localizada, así como el transporte de esteagua con ciertos valores de presión con garantías.
La evolución técnica del hormigón y su combinación con el acero han permitido dar solucio-nes a las tracciones y compresiones que se presentan en la mayoría de las estructuras. En elcaso del tubo de hormigón armado o postesado con camisa de chapa, la resistencia y la estan-quidad quedan aseguradas al ser un producto industrial de elevado control de fabricación,garantizando en todos los casos la capacidad portante y la resistencia mecánica. Además, losnumerosos controles de calidad aseguran el cumplimiento de la normativa preceptiva, dispo-niendo cada unidad producida de una trazabilidad completa.
PRÓLOGO 8
En cualquier caso, en el análisis de los sistemas de abastecimiento y saneamiento de agua nosólo hay que valorar el factor económico, sino que también es muy importante considerar otrosaspectos como la durabilidad, estanquidad, resistencia, facilidad de mantenimiento y explo-tación, así como la garantía de suministro, propiedades que quedan aseguradas con la correc-ta utilización de este material.
Hemos procurado que este libro constituya un texto apetecible para técnicos y profanos, paraadministración y contrata. No se trata, por tanto, de un manual de cálculo. Se trata de unaaproximación a la realidad del diseño, al proceso de fabricación, al transporte, a la puesta enobra, al mantenimiento y a la operación, que pretende permitir al técnico una correcta eva-luación de las alternativas de transporte por tubería con conocimiento del porqué, el para quéy el cómo de las mismas.
Queremos agradecer al personal de las fábricas de los miembros de AFTHAP el trato recibi-do, pero sobre todo la formación e información facilitada, la cual hemos tratado de trasladaral texto desde la visión del usuario. También agradecer al órgano de gobierno de la AFTHAP,pues en todo momento nos ha transmitido sus objetivos de una forma clara, así como a lasvaliosas observaciones realizadas a los distintos borradores, que sin eximirnos de la respon-sabilidad de autores, han enriquecido el contenido final, sin olvidar la alta calidad del mate-rial gráfico suministrado así como la precisión en las relaciones de obras ejecutadas.
Asimismo queremos mencionar y agradecer a D. José Luís Pérez González, Presidente de laComunidad General del Canal de Aragón y Cataluña, por el aporte de documentación sobreel sifón de Sosa y Albelda, obra emblemática ejecutada hace un siglo, que confirma la moder-nidad del hormigón armado y postesado con camisa de chapa.
Por último manifestar nuestra satisfacción profesional, docente y humana, por contribuir adifundir una tecnología que, utilizada de una forma racional, incide muy directamente en elaumento de la calidad de vida de las personas, sobre todo de las más desheredadas.
Antonio Ramírez Montoto – José Rubió Bosch
PRESENTACIÓN..................................................................................................................................................5
PRÓLOGO..............................................................................................................................................................7
ÍNDICE.................................................................................................................................................................9
1. INTRODUCCIÓN A LA TUBERÍA DE HORMIGÓN CON CAMISA DE ACERO...................11
1.1 Referencia histórica.......................................................................................................................111.2 Descripción de la tubería...............................................................................................................19
1.2.1 Tubería de hormigón armado con camisa de chapa........................................................191.2.2 Tubería de hormigón postesado con camisa de chapa....................................................191.2.3 Sistemas de unión (Juntas)..............................................................................................201.2.4 Ventajas y propiedades de los tubos de hormigón con camisa de acero..........................221.2.5 Datos estadísticos.............................................................................................................23
2. ÁMBITO DE APLICACIÓN (EJEMPLOS DE OBRAS).......................................................................27
2.1 Conduccion para riego - Curso medio del Zadorra ......................................................................272.1.1 Introducción.....................................................................................................................272.1.2 Justificación de la solución adoptada. Comparativa con el tramo anterior..................272.1.3 Las obras...........................................................................................................................282.1.4 Descripción de la Tubería y Piezas Especiales...............................................................292.1.5 Fases en la instalación de la tubería..............................................................................30
2.2 Red de riego - Genil Cabra.............................................................................................................392.2.1 Introducción.....................................................................................................................392.2.2 Esquema del sistema de riego de la zona.......................................................................402.2.3 Tomas de parcela..............................................................................................................402.2.4 Red Secundaria................................................................................................................432.2.5 Punto de control de agrupaciones...................................................................................432.2.6 Red Primaria....................................................................................................................442.2.7 Estaciones de puesta en carga de la red..........................................................................452.2.8 Canal principal.................................................................................................................462.2.9 Estación de bombeo principal..........................................................................................472.2.10 Sistema de telecontrol y telemando................................................................................472.2.11 Costo de inversiones.........................................................................................................512.2.12 Gastos de la operación......................................................................................................512.2.13 Datos técnicos de las tuberías de hormigón...................................................................522.2.14 Conclusiones....................................................................................................................522.2.15 Resumen..........................................................................................................................52
2.3 Inmisario submarino - Campo de Gibraltar..................................................................................532.3.1 Introducción.....................................................................................................................532.3.2 Descripción de la solución adoptada...............................................................................542.3.3 Descripción del sistema...................................................................................................562.3.4 Resumen de las piezas ejecutadas..................................................................................612.3.5 Instalación de tubería en obra........................................................................................61
2.4 Abastecimiento - Lleida.................................................................................................................69
3. EL TUBO DE HORMIGÓN CON CAMISA DE ACERO......................................................................83
3.1 Proceso de fabricación...................................................................................................................833.2 Control de calidad........................................................................................................................953.2.1 Generalidades................................................................................................................................953.2.2 Control de los materiales...............................................................................................95
ÍNDICE 9
ÍNDICE
3.2.3 Control durante la fabricación de los tubos..................................................................993.2.4 Control del producto acabado.........................................................................................1013.2.5 Control de recepción en obra..........................................................................................103
3.3 Transporte, descarga e instalación de la tubería (Rendimientos y plazos de ejecución)... ....1053.3.1 Generalidades.................................................................................................................1053.3.2 Manipulación, transporte, descarga y acopio................................................................1053.3.3 Instalación de tubos enterrados....................................................................................110
4. DIMENSIONAMIENTO DE LA TUBERÍA........................................................................................131
4.1 Dimensionamiento hidráulico........................................................................................1314.1.1 Propiedades del agua.....................................................................................................1314.1.2 Hidrostática e hidrodinámica........................................................................................1324.1.3 Principios básicos de la hidrostática y Teorema de Bernouilli.....................................1324.1.4 Tipos de conducciones hidráulicas.................................................................................1354.1.5 Concepto de tubo...........................................................................................................1354.1.6 Cálculo de las pérdidas de carga en tuberías..............................................................1364.1.7 Estados de presión en las conducciones......................................................................1404.1.8 Velocidad máxima del agua..........................................................................................1414.1.9 Piezas especiales y elementos de maniobra y control en las conducciones...............142
4.2 Dimensionamiento mecánico.....................................................................................................1494.3 Dimensionamiento de los tubos de hormigón armado y postesado con camisa de chapa.....1534.4 Coeficiente de seguridad en el dimensionamiento de los tubos de hormigón con camisa de
chapa...........................................................................................................................................1574.4.1 Cuadro comparativo de condiciones de cálculo en hormigón armado con camisa de
chapa de acero.................................................................................................................1614.4.2 Cuadro comparativo de condiciones de cálculo en hormigón postesado con camisa
de chapa de acero..........................................................................................................1624.5 Pruebas en fábrica de tubo terminado (comparación de normas)............................................1634.6 Pruebas en obra (comparación de normas)...............................................................................1654.7 Condiciones de uso. Aspectos no considerados en el dimensionamiento...................................167
4.7.1 Cargas excesivas...........................................................................................................1674.7.2 Defectos en los apoyos...................................................................................................1674.7.3 Defectos en las juntas...................................................................................................1674.7.4 Efectos térmicos............................................................................................................1684.7.5 Sobrepresiones negativas o positivas...........................................................................1684.7.6 Errores durante la colocación.......................................................................................1684.7.7 Anclajes..........................................................................................................................1684.7.8 Aire ocluido....................................................................................................................1694.7.9 Reparación......................................................................................................................169
4.8 Comportamiento de las tuberías en el ambiente......................................................................1714.8.1 Introducción...................................................................................................................1714.8.2 Criterios de protección de tuberías de hormigón armado y postesado con
camisa de acero...............................................................................................................171
5. ANEXOS..............................................................................................................................................175
5.1 Normativa aplicable.................................................................................................................1775.2 Referencias de obras realizadas.............................................................................................1815.3 Bibliografía...................................................................................................................245
10
A lo largo de la historia de la humanidad el agua hajugado un papel fundamental en el desarrollo detodas las civilizaciones.
En un principio los asentamientos se localizabancerca de las fuentes naturales de agua, además detenerse en cuenta otros criterios como protecciónfrente al enemigo o fauna, climatología o cercanía ala costa.
Sin embargo, y con el paso de los siglos, el ser huma-no se las ha ingeniado para no tener que condicionarsu ubicación en nuestro planeta a la existencia deagua en un entorno cercano.
De hecho, el éxito de las diferentes civilizaciones haestado ligado en gran parte a los progresos en lasredes de transporte de agua, tanto para abasteci-miento a poblaciones como para saneamiento deaguas sucias.
Muchos han sido los materiales utilizados para lasconducciones a lo largo de los tiempos, siendo lossiguientes algunos de los más relevantes:
•• Canales excavados directamente en la tierra,o moldeando terrenos rocosos, permitieron anuestros antepasados transportar agua desderíos, lagos, pozos o manantiales hasta los dis-tintos puntos de consumo.
•• Tuberías de cuero, con el obvio inconvenientede no poder disponerse enterradas.
•• Tuberías de madera, construidas mediante elvaciado de troncos.
•• Tuberías metálicas, inicialmente de plomo ycobre.
•• Tuberías cerámicas, de las que actualmenteconservamos numerosas muestras.
•• Canales de mampostería o de piedra, tantopara conducciones enterradas como para con-ducciones aéreas (acueductos).
Se han descubierto restos del 1700 A.C. en Creta de
perfectas redes de distribución y alcantarillado,sobre todo en palacios y templos, y por supuesto nopueden pasar desapercibidos los avances introduci-dos por la cultura egipcia.
Posteriormente, griegos y romanos basaron en granparte su expansión y dominio en los avances tecno-lógicos, muchos de ellos en materia de aguas. Llega-ron a construir ciudades perfectamente abastecidaspor redes de distribución de materiales cerámicos,cobre y plomo y con sistemas de alcantarillado demampostería o piedra. Destacar también las aduc-ciones en mampostería, y en particular los especta-culares acueductos.
El desarrollo histórico del hombre va pues íntima-mente ligado a los avances en redes de abasteci-miento de agua, siendo el hormigón y el acero delos materiales más empleados en la actualidad
1. Introducción a la Tubería de Hormigón con Camisa de Acero
11..11 RREEFFEERREENNCCIIAA HHIISSTTÓÓRRIICCAA
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 11
debido a sus excelentes propiedades.
En consecuencia, la combinación de los dos materia-les ha constituido y constituye una alternativa quecombina las ventajas de ambos, convirtiéndolo enuno de los productos más adecuados para el trans-porte de agua a presión, por lo que día a día se haconsolidado a la cabeza de la producción.
La historia del hormigón es relativamente reciente,por lo que prácticamente no se tienen referencias detubos anteriores al siglo XIX.
No obstante, en las anteriores fotografías podemoscontemplar tubos de bronce y plomo rodeados porhormigón de la época romana. Sin duda se trata dela misma filosofía que la tubería actual de hormigóncon camisa de chapa, ya que el alma metálica era laencargada de conferir estanquidad a la conducción,mientras que la argamasa constituía un refuerzoresistente que además evitaba la corrosión de laanterior.
Queda claro que hoy día la evolución permitefabricar tubos de hormigón armado o postesadocon camisa de chapa con perfectos acabados ygarantías estructurales, pero destaca que yadesde muy antiguo el hombre intuyera las venta-jas de esta combinación de materiales para obrasde transporte de agua cuando la presión es consi-derable.
Historia del hormigón
A lo largo de la historia el hormigón ha tenido distintas constituciones, siendo las rocas o áridos el elemento queha permanecido invariable con el paso del tiempo.
De hecho, las primeras muestras conocidas de un material análogo al hormigón fueron encontradas enChile y datan de hace ya casi cinco milenios. Utili-zando como conglomerante algas calcinadas mezcla-das con agua de mar y rocas de distintos tamaños se consiguió un material que se empleaba para la cons-trucción de las paredes de las chozas. Estos morte-ros alcanzaban ya una resistencia a compresión deaproximadamente 6 N/mm2.
El cemento ha ido cambiando en función de las cir-cunstancias cronológicas y locales. Cal, puzolanas ycementos naturales se han perfeccionado poco a poco.
En la civilización egipcia se utilizaban morteros deyeso y cal, hasta que los romanos dieron un pasoimportante al descubrir un cemento formado pormezcla de cenizas volcánicas con cal viva.
En 1845 Lambot comenzó en el sur de Francia afabricar objetos en los que combinaba el hormigón yel acero, surgiendo de esta forma el primer hormi-gón armado.
Freyssinet, a principios del siglo XX descubre el hor-migón postesado.
Hoy en día el hormigón, en su constante evolucio-nar, se ha perfeccionado gracias a la mejora experi-mentada por los materiales y por los continuosavances tecnológicos, los cuales han elevado sufabricación a altos grados de perfección.
Asimismo, la calidad de los aceros y de las técnicasde pretensado permiten la fabricación de piezas dehormigón y acero que combinan y potencian las cua-lidades de ambos.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 12
Algunas de las primeras obras significativas ennuestro país con tubos de hormigón armado y poste-sado con camisa de chapa.
Sifones del Sosa y del Albelda en el canal de Aragóny Cataluña
Entre las conducciones de hormigón armado concamisa de chapa más representativas realizadas en nuestro país destacan los sifones del Sosa y delAlbelda en el Canal de Aragón y Cataluña. En con-creto, el sifón del Sosa fue descrito por el ingenieroJosé Eugenio Ribera, principal introductor del hor-migón armado en España, como el mayor tubo delmundo, por su diámetro y longitud.
El 2 de marzo de 1906 S.M. el Rey Alfonso XIII pro-cedió a inaugurar oficialmente el paso de las aguaspor los tubos gemelos del sifón del Sosa, así como elprimer riego del Canal.
Este canal arranca en la presa del río Esera, a 5 kmaguas arriba de su confluencia con el río Cinca, ycuenta con una capacidad para transportar un cau-dal de 35 m3/s.
En su recorrido el canal debía atravesar el río Sosay el barranco de Ribabona. Para ello la Dirección deObras Públicas optó por la ejecución de dos sifonesmaterializados mediante doble tubería de hormigónarmado con camisa de chapa. En la siguiente figura se puede apreciar el esquema energético de estassingulares conducciones realizado con técnicas deimprenta de la época.
El primero de los sifones, el del Sosa, consistió endos conducciones gemelas de 3,80 m diámetro inte-rior y 15 cm de espesor. La longitud del sifón es de1.018 m, siendo la presión máxima soportada de 26mca. En las siguientes figuras se puede observar lamagnitud de la obra, que permitía el paso con hol-gura de un carruaje por el interior de la tubería.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 13
Asimismo en las fotografías siguientes se puedenapreciar varias vistas parciales del sifón durante lafase de construcción.
El segundo sifón, el de Albelda, consistió también endos conducciones gemelas, aunque en este caso eldiámetro interior fue de 4 m y el espesor de 20 cm.
La longitud del sifón es de 725 m, soportando unapresión máxima de 3 atmósferas.
Hoy día, y a menos de dos años de la conmemoracióndel Centenario del Canal por parte de la ComunidadGeneral de Regantes, el perfecto estado de las tube-rías nos da una idea de la durabilidad y fiabilidad deeste material para el trasporte de agua a presión,así como de la elevada capacidad de transporte quese puede obtener con el empleo de tuberías de hor-migón armado con camisa de chapa.
Conducción Valmayor – Majadahonda
Esta gran obra, realizada por el Canal de Isabel II aprincipios de los setenta y puesta en servicio en elaño 1975, transporta 6 m3/s de aguas del embalse de
Valmayor y del caudal derivado del río Guadarramahasta la Estación de Tratamiento de Agua Potable(ETAP) de Majadahonda.
En su recorrido se diferencian tres partes:
•• Una primera parte de 1.898 m en canal porgravedad de sección ovoidea desde el embalsede Valmayor hasta la ETAP del mismo nombre.
•• Una segunda parte de 3.294 m que cruza entúnel el Cerro del Madroñal.
•• Una tercera parte de 12.455 m con tubería de hormigón postesado con camisa de chapadesde la salida del túnel hasta la ETAP deMajadahonda, cuya sección se representa enel siguiente esquema.
Como se puede observar, este tercer tramo consistióen doble tubería de 1.600 mm de diámetro de hor-migón postesado con camisa de chapa, espesor de 15cm y junta soldada, y hoy día sigue representandouno de los principales pilares del abastecimiento ala zona oeste de Madrid.
En la siguiente fotografía se puede apreciar el acue-ducto que hubo de construirse para atravesar elarroyo de El Plantío.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 14
Para el recubrimiento exterior de los tubos se optópor una resina de poliuretano.
Prueba del buen resultado obtenido con estos tubos,hoy día, y tras tres décadas de funcionamiento, laconducción se encuentra en perfectas condiciones deservicio, siendo una de las principales arterias de lared de transporte de aguas del Canal de Isabel II yofreciendo año tras año unos excelentes índices deexplotación y mantenimiento.
Sifón del río Odiel
La creación de importantes industrias durante ladécada de los sesenta en la ciudad de Huelva obligóa la construcción de un nuevo sistema de abasteci-miento de aguas para la zona industrial. Las aguasdebían ser transportadas desde el río Piedras hastalos depósitos de la capital onubense, terminando laconducción en un sifón de 8.480 m de longitud queservía para cruzar el río Odiel.
El sifón se ejecutó previendo alojar en el futuro trestuberías de 1.600 mm de diámetro, aunque la pri-mera fase, la cual se describe, consistió en una sola.
La obra contaba con tres tramos diferenciados:
•• Un primer tramo de 4.960 m cuyo trazado dis-curría por terrenos normales.
•• Un segundo tramo de 2.210 m en el que el tra-zado de la conducción discurría por la zona demarismas.
•• Un tercer tramo de 1.310 m con tubería mon-tada sobre el fondo del río Odiel.
Para la obra se optó por tubos de 5 m longitudde hormigón armado con camisa de chapa dediámetro 1.600 mm, espesor total de 15 cm y quesoportaban presiones entre 1 y 6 atmósferas.Sin embargo, y con el objeto de evitar la flota-ción de la tubería, al tramo montado sobre ellecho del río Odiel se le dotó de un sobre-espesorde 10 cm.
Además, en la fabricación de los tubos de los tramosde marismas y río se emplearon cementos resisten-tes a los sulfatos a fin de protegerlos frente a laagresividad de las aguas exteriores.
Las principales peculiaridades residieron en las difi-cultades durante las fases de transporte y montajede los tubos.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 15
En los tramos con trazado a lo largo de la marismay del río fue necesario dragar el fondo, dejando sua-ves taludes para evitar que las aguas los fueranderrumbando.
Además fue necesaria la construcción de un muelledonde llegaban los camiones con los tubos de fábri-ca y se cargaba una barcaza.
Para la preparación del lecho de apoyo había detrasportarse el material granular mediante las bar-cazas, vertiéndose gracias a una trompa elefante.
El montaje de los tubos precisó de la colocación pre-via de unos apoyos de hormigón replanteados en elfondo de la ría gracias a la ayuda de buzos especial-mente entrenados, que guiaban también el descensode los tubos de dos en dos desde la barcaza hasta ellecho del Odiel.
Por último, mediante la trompa de elefante se pro-cedía al vertido del material granular de relleno,previa prueba bajo el agua de los tubos montados.
Además de las singularidades y problemas propiosde una obra subacuática, uno de los principalesinconvenientes durante la ejecución fueron las fuer-tes corrientes del río Odiel, que originaban muchos
arrastres de material y gran turbiedad de sus aguasdificultando la visibilidad, sin olvidar las mareasmuchas veces desfavorables.
Conducciones de entrada al depósito de Plaza deCastilla
Actualmente se están ejecutando las obras de remo-delación del Depósito de Agua de Plaza de Castilladel Canal de Isabel II en Madrid, con objeto de apro-vechar la superficie del mismo para la implantaciónde un parque ajardinado público para el disfrute detodos los ciudadanos de la capital. Consecuencia deestas obras ha sido necesario sustituir por piezasespeciales las conexiones de entrada al depósito, com-puestas por doble tubería de hormigón armado concamisa de chapa de diámetro 1.400 mm.
El primero de estos tubos se colocó en 1949, y fue elprimer tubo de este material colocado en Madrid porel Canal. A continuación se cita textualmente una desus memorias:
La estructura de estas tuberías corresponde a lasdenominadas tipo Bonna empleadas satisfactoria-mente en obras análogas, si bien son las de mayordiámetro fabricadas en España hasta el día, estánconstituidas por una chapa de palastro de 2,7 mmde espesor, forrada exteriormente con una capade hormigón armado y vibrado de 6,5 cm - que es
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la que verdaderamente soporta los empujes debi-dos a la presión del agua - e interiormente porotra de hormigón armado y centrifugado de 3 cm,que evita la oxidación y erosión de la camisa porel paso de aquella. En cuanto a la chapa de palas-tro, asegura la impermeabilidad de la tubería.
El detalle de las armaduras es el siguiente:
•• 29 espiras de 8 mm por metro en la capa exte-rior
•• 29 espiras de 5 mm en la capa interior
•• 20 generatrices de 12 mm en la capa exterior
El segundo tubo fue colocado posteriormente, en losaños 60.
En las siguientes fotografías se puede apreciar laperfecta conservación de los tubos, cuyo aspectoharía difícil distinguirlos de conducciones instala-das recientemente.
AFTHAP ha aprovechado la ocasión para estudiar elestado y comportamiento de estos tubos absoluta-mente históricos. Para ello, y gracias a la colabora-ción de la empresa constructora y del Canal de Isa-bel II, los tubos sustituidos fueron transportados auna de las fábricas de la asociación.
Después de realizar un exhaustivo análisis de lashistóricas piezas, se comprobó el perfecto estadode conservación, tanto desde el punto de vistaestético como desde el punto de vista estructural.De hecho, incluso era difícil distinguir el tubo ins-talado en los años cuarenta del instalado dos déca-das después.
Las juntas, de un modelo hoy día obsoleto, estabanrealizadas con boquillas de acero y junta de estan-quidad retacada de estopa y brea, protegidas conmanguitos de hormigón. Su estado era perfecto.
Se analizó también el anillo interior de mortero queprotegía la junta, comprobándose su perfecta con-servación, sin el más mínimo defecto a pesar delmás de medio siglo de servicio. En la siguiente foto-grafía se puede observar el detalle de este anillointerior.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 17
El acero, tanto de armadura como de camisa, seencontraba en perfecto estado en todas las zonas enque se dejó al descubierto, cubierto con cal libre ytotalmente pasivado, sin la menor muestra de oxi-dación o degradación de ningún tipo, tal y como sepuede apreciar en la fotografía anterior.
Una vez terminada la obra del nuevo entronque aldepósito, la conducción ha sido puesta de nuevo enservicio sin que el resto de los tubos de hormigónarmado con camisa de chapa haya requerido la másmínima operación de mantenimiento a pesar de lasdécadas de servicio.
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1.2.1 Tubería de hormigón armado con camisa dechapa
El tubo de hormigón armado con camisa de chapaestá constituido por un tubo intermedio de chapa deacero con un doble revestimiento de hormigón. Elrevestimiento exterior es de hormigón armado,mientras que el interior puede ser de hormigón enmasa o ligeramente armado.
El esquema de este tipo de tubos es el siguiente:
La principal función de la camisa de acero es la deconferir estanquidad a la tubería, al mismo tiempoque participa en la resistencia mecánica de lamisma conjuntamente con el revestimiento exterior.Además de colaborar en la resistencia mecánica deltubo, este revestimiento exterior impide todo con-tacto de la camisa de chapa con el terreno, asegu-rando así su total protección frente a las accionesexteriores.
El armado del revestimiento exterior está formadopor una armadura transversal (espiras), dispuestaen una o varias capas, y rigidizada mediante solda-dura con otra armadura longitudinal (generatrices).Su función es la de colaborar en la resistencia mecá-nica del tubo, soportando principalmente los esfuer-zos de tracción originados por la presión a la queestá sometido el fluido transportado y por las accio-nes exteriores.
El revestimiento interior de hormigón tiene porobjeto impedir el contacto directo de la camisa de
chapa con el fluido, asegurando de este modo suprotección frente al posible ataque de sus elemen-tos metálicos. Asimismo, se opone a la formación deconcreciones en la pared interior de la tubería, loque garantiza un rozamiento pequeño y constante.En tuberías de grandes diámetros, este revesti-miento interior de hormigón puede ir ligeramentearmado.
1.2.2 Tubería de hormigón postesado con camisa dechapa
Un tubo de hormigón postesado con camisa de chapaestá constituido por un núcleo zunchado helicoidal-mente con alambre de acero de alta resistencia yque se reviste exteriormente de hormigón.
El núcleo consiste en un tubo de chapa de acerorevestido de hormigón. En función del revestimien-to, se distinguen dos tipos:
a) De camisa revestida: El núcleo está formado porun tubo de chapa de acero revestido interior-mente de hormigón, de tal modo que el alambrede acero de alta resistencia apoya directamentesobre la superficie exterior de la chapa.
b) De camisa embebida: El núcleo está formadopor un tubo de chapa de acero revestido interiory exteriormente de hormigón, de tal modo que elalambre de alta resistencia apoya directamentesobre el recubrimiento exterior de hormigón.
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11..22 DDEESSCCRRIIPPCCIIÓÓNN DDEE LLAA TTUUBBEERRÍÍAA
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En ambos casos, la principal función de la camisa dechapa, al igual que en los tubos de hormigón armadocon camisa de acero, es la de conferir estanquidad a latubería. El armado exterior, formado por un alambrede alta resistencia zunchado helicoidalmente bajo ten-sión controlada alrededor del núcleo, tiene comomisión participar en la resistencia mecánica de latubería, soportando principalmente los esfuerzos detracción originados por la presión a la que se encuen-tra el fluido y por las acciones exteriores.
Se denomina núcleo primario o núcleo, al tubo de chapade acero revestido de hormigón (interiormente para elcaso de camisa revestida; interior y exteriormente parael caso de camisa embebida) y zunchado helicoidal-mente por el alambre de acero de alta resistencia.
El revestimiento exterior de hormigón o mortero noparticipa en la resistencia del tubo, siendo su únicoobjetivo el de impedir el contacto de la armadura pos-tesada con el terreno, asegurando de este modo su pro-tección frente a los agentes externos. Del mismo modo,el revestimiento interior de hormigón tiene comomisión impedir el contacto directo de la camisa dechapa con el fluido, asegurando su protección frente alposible ataque de sus elementos metálicos. Asimismo,se opone a la formación de concreciones en la paredinterior de la tubería, lo que garantiza un rozamientopequeño y constante.
Para timbrajes muy altos, el empleo de tuberías dehormigón armado con camisa de chapa obligaría a uti-lizar unas cuantías de acero y unos espesores de recu-brimiento de hormigón tales que las haría inviables,tanto desde el punto de vista constructivo como desdeel punto de vista económico. Es por ello que se recurrea la solución de utilizar el acero postesado, a fin desoportar mayores presiones con menores cuantías dematerial, por lo que su utilización es recomendadapara conducciones sometidas a presiones de modera-das a muy altas.
1.2.3 Sistemas de unión (Juntas)
Básicamente, y según el tipo de unión, se distinguendos clases de tubos de hormigón armado y postesadocon camisa de chapa:
a) De junta soldada o rígida.
La unión entre los tubos consecutivos se realizamediante soldadura de las boquillas de las camisasde chapa, y posterior relleno de hormigón tanto delhueco interior como del exterior. Los elementos dela junta soldada están constituidos por dos boqui-llas, una hembra y otra macho. Se fabrican confor-mándolas en una prensa hidráulica, de maneraque se acoplen con precisión.
Según las condiciones de la obra y el diámetro de latubería, la soldadura se efectúa por el exterior o porel interior del tubo, pero nunca por los dos lados. Lajunta se protege con un anillo de hormigón mol-deado “in situ” para establecer la continuidad dela tubería y garantizar una total protección delacero de los tubos frente los agentes externos.
La junta soldada presenta como características másventajosas las siguientes:
1.- Una vez soldada, probada con líquidos pene-trantes y hormigonada interior y exteriormen-te la junta, la conducción puede taparse com-pletamente, aún sin haber realizado las prue-bas de presión de la misma, al no existir riesgode fuga en las juntas.
2.- En el caso de tubería de hormigón armado lajunta soldada puede contribuir al anclaje delas piezas especiales.
Aspectos a tener en cuenta:
1.- Una vez realizado el enchufe de los tubos, hayuna serie de trabajos a realizar en obra comoson:
- Soldadura del perímetro de la junta bienpor el interior o bien por el exterior segúnel diámetro del tubo. Nunca por ambossimultáneamente.
- Prueba de la soldadura mediante apli-cación de líquidos penetrantes.
- Hormigonado de la junta tanto interiorcomo exteriormente.
Todas estas tareas han de controlarse para que suejecución sea correcta.
2.- El ritmo de montaje suele ser inferior al de lajunta elástica como consecuencia de los tra-bajos antes relacionados. Esto puede com-pensarse con un número adecuado de equi
pos para realizar dichos trabajos incremen-tando considerablemente el número de per-sonas que intervienen en el montaje en obra.
3.- En caso de asientos diferenciales del terreno,al formar la soldadura una conducción rígi-da, pueden producirse esfuerzos para los quela tubería no esté dimensionada.
4.- Es necesario tener en cuenta el número detubos soldados al descubierto, puesto quepodrían producirse tracciones en sentido lon-gitudinal como consecuencia de las dilatacio-nes/contracciones originadas por las diferen-cias de temperatura entre la noche y el día opor la propia soldadura.
b) De junta de goma o elástica.
Los elementos de la junta elástica están consti-tuidos por dos boquillas, una hembra y otramacho formada por un perfil con alojamiento deun anillo de goma que queda comprimido en elinterior de la unión y garantiza su total estan-quidad. Estas boquillas se tratan con pinturaepoxi, de forma que se garantiza una adecuadaprotección frente a ataques externos.
Es de mencionar el alto grado de perfección obtenido por el encaje de la goma dentro de la
forma de la boquilla metálica, debido a lasestrictas tolerancias de fabricación.
La junta elástica presenta como características másventajosas las siguientes:
1.- Rendimientos de montaje elevados y con laintervención de menos personal en obra.
2.- La junta, una vez enchufados los tubos, noprecisa de más intervención en la obra al irtratada con una imprimación y un recubri-miento epoxídico de 200 micras de espesordespués de aplicar chorro de arena hastaalcanzar un grado Sa 1.
3.- Permite asientos diferenciales entre tubosevitando esfuerzos no previstos en los mis-mos.
4.- Las necesidades de formación y homologa-ción del personal que interviene en el mon-taje son inferiores a las de la junta soldada.
5.- No existe peligro de tracciones por dilata-ción/contracción en los tramos montados ysin cubrir. Los posibles movimientos sonabsorbidos por las juntas.
6.- Si bien las corrientes anódicas no producen
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 21
Junta Soldada
Junta Elástica
corrosión inicialmente en un acero embebidoen hormigón debido al elevado pH de éste,que produce la pasivación del acero, la dis-continuidad eléctrica que produce la juntaelástica es una protección adicional frente ala formación de pilas naturales por disconti-nuidades eléctricas del terreno.
Aspectos a tener en cuenta:
1.- A diferencia de la junta soldada, en el caso dela junta elástica, una vez realizado el enchu-fe no debe taparse la zona de junta de lostubos hasta haber realizado la prueba depresión de la conducción. Esto es debido aque un porcentaje mínimo de juntas puedenhaber sido arrolladas durante el montaje yse precisa tener descubiertas la totalidad delas juntas para identificar una posible fugacon rapidez.
2.- La tubería no puede contribuir, en este caso,en ningún grado al anclaje de las piezasespeciales.
La elección de la junta forma parte de la definicióndel tubo, basándose en su diámetro y en la presiónque soportará en condiciones de servicio. En elsiguiente gráfico se establece un mapa de utilizaciónde cada tipo de junta en función de los factores ante-riormente mencionados. No obstante, se puede colo-car una u otra indistintamente.
Precisamente una de las ventajas de los tubos dehormigón con camisa de chapa es que admiten losdos tipos de unión, la rígida y la flexible, por loque cubren prácticamente todos los campos deutilización.
1.2.4 Ventajas y propiedades de los tubos de hormi-gón con camisa de acero
El campo de utilización de este tipo de tubos esmuy amplio, siendo especialmente recomendablesen conducciones de fluidos sometidos a una exten-sa gama de presiones, así como cuando garantizarla estanquidad de la conducción sea un factordeterminante.
Así, se utilizan en abastecimientos a poblaciones,riegos, impulsiones, sifones, estaciones depuradorasde aguas residuales, emisarios submarinos, tuberíasde hinca, tuberías autoportantes, tuberías aéreas,centrales nucleares, centrales térmicas y muchasotras aplicaciones.
Los tubos de hormigón con camisa de chapa se sue-len emplear para los diámetros, longitudes y presio-nes que se indican a continuación. No obstante, cadafabricante podrá realizar prácticamente cualquiertipo de tubo a la demanda del cliente en función delos condicionantes propios de cada proyecto, siendoésta una de las principales ventajas que presenta elproducto.
Amén de su fabricación a la demanda del cliente,podemos destacar las siguientes cualidades de lostubos de hormigón con camisa de chapa:
•• Son aptos para soportar una amplia gama depresiones, ya que debido a la posibilidad derealizar los tubos “a medida”, bastará conaumentar o reducir las armaduras, en funciónde que las presiones a soportar por la conduc-ción sean mayores o menores.
•• La estanquidad que confiere la camisa dechapa permite evitar fugas y penetraciones deagua a lo largo de toda la conducción.
•• Presentan una gran resistencia a los efectosovalizantes.
•• Debido a su condición de tubo rígido, es el pro-pio tubo quien resiste las solicitaciones sincontar con la ayuda del terreno, de maneraque no se producen deformaciones ni roturasfrágiles.
•• Conforman conducciones que prácticamenteno necesitan conservación.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 22
•• Es importante la carencia total de incrustacio-nes, de forma que las pérdidas de carga se vendisminuidas en gran medida, resultando unrozamiento bajo y constante.
•• Poseen una gran durabilidad debido a la cali-dad y robustez de los materiales que confor-man el tubo. Este hecho ha quedado contras-tado gracias a una experiencia histórica quenos da idea de su elevadísima resistencia, taly como se comentó anteriormente en el apar-tado de Referencias históricas.
•• Fácil colmatación.
•• Respeto por el medio ambiente. Los materialesutilizados no son contaminantes, e incluso
parte de ellos proceden del reciclaje, colabo-rando por tanto en la conservación del entornoambiental.
•• Protección por pasivación permanente de laspartes metálicas frente a la corrosión. Por ello,son conducciones que normalmente no necesi-tan de ningún sistema de protección frente ala misma.
1.2.5 Datos estadísticos
Las siguientes tablas y gráficos expresan datos esta-dísticos sobre tuberías de hormigón con camisa dechapa instaladas en nuestro país, distinguiendoentre las clases de tubo y junta empleados, así comoen el uso al cual se ha destinado la conducción.
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Otros: Emisarios, sifones, depuradoras, conducciones autoportantes, centrales de producción de energía eléc-trica, hincas, etc.
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2.1.1 Introducción
En el entorno de la localidad de Vitoria-Gasteiz exis-ten varias comunidades de regantes que en su día seplantearon la posibilidad de aprovechar el agua resi-dual reciclada procedente de las distintas estacionesdepuradoras de aguas residuales de la ciudad.
En un primer momento, la Comunidad de Regantesde Arrato impulsó la construcción de una conducciónde 800 mm de diámetro de hormigón armado concamisa de chapa para transportar las aguas depu-radas de las EDAR de Arrato y Crispijana hasta losdistintos campos de cultivo de la Comunidad.
Posteriormente, y vistos los excelentes resultadosderivados de la experiencia anterior, la Comuni-dad de Regantes del Noryeste se planteó la ejecu-ción de un nuevo tramo de conducción a partir dela anterior, con el fin de aprovechar los efluentesdepurados para el riego de sus cultivos. Esta con-ducción, objeto del presente artículo, se realizó enhormigón postesado con camisa de chapa, y actual-mente transporta las aguas residuales desde laconducción anterior hasta la balsa de acumulaciónde Ulibarri.
Esta balsa de acumulación se construyó a base demateriales sueltos, y cuenta con una capacidad dealmacenamiento de 7 hm3 y una altura de 35 m. Porel contrario, la conducción de hormigón postesadocon camisa de chapa tiene una longitud total de 14km, 800 mm de diámetro y fue diseñada para unaspresiones de 5, 7,5, 10 y 12,5 atm.
La conducción es reversible, es decir, permite ladoble función de ser elemento de impulsión en horasvalle para bombear agua procedente de las depura-doras hasta la balsa, para en horas punta conducirpor gravedad el agua embalsada hasta los terrenospertenecientes a la Comunidad de Regantes delNoryeste de Vitoria-Gasteiz.
De esta forma se consiguió, amén de abastecer a losregantes de la zona, ampliar el periodo de utiliza-ción de las plantas de tratamiento.
En la Foto 2 se puede observar, sobre una vista
aérea, la situación de la obra en su zona de empla-zamiento.
En este capítulo describiremos con detalle la tuberíay piezas especiales empleados en el segundo tramode conducción, así como las distintas fases de insta-lación.
2.1.2 Justificación de la solución adoptada. Compa-rativa con el tramo anterior
Tal y como se ha descrito anteriormente, en el tramoya existente de conducción realizado por la Comuni-dad de Regantes de Arrato se optó por una tuberíade hormigón armado con camisa de chapa y juntasoldada de 800 mm de diámetro. Los rendimientosde explotación de este tramo han sido excelentes,
2. Ámbito de Aplicación (Ejemplos de Obras)
22..11 CCOONNDDUUCCCCIIÓÓNN PPAARRAA RRIIEEGGOO EENN EELL CCUURRSSOO MMEEDDIIOO DDEELL ZZAADDOORRRRAA
FOTO 1.- Vista general de la conducción a su paso por elRío Zadorra
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 28
aunque este tipo de tubería, debido fundamental-mente a la junta elegida, produjo una disminuciónen el rendimiento de la construcción.
De hecho, para tubos de hormigón con camisa deacero de diámetro inferior a 1.000 mm, tambiéndenominados como no visitables, la soldadura entra-ña cierta dificultad. En el exterior al tubo, la difi-cultad de soldar se manifiesta en los laterales y enla parte inferior del mismo, mientras que en el inte-rior radica en la poca maniobrabilidad con la quecuenta el soldador para ejecutar la soldadura.
Tal circunstancia originó una reducción del rendi-miento de montaje y, en consecuencia, un aumentodel plazo de ejecución de la obra.
Para evitar estos retrasos de ejecución, y tras unestudio previo, se consideraron varias alternativaspara afrontar la construcción del segundo tramo deconducción para el abastecimiento a la Comunidadde Regantes del Noryeste.
Se analizaron los pros y contras de varios materia-les, y finalmente se decidió elegir el hormigón concamisa de chapa debido a los excelentes resultadosobtenidos en la explotación del primer tramo.
En cuanto a este material, se barajaron dos alterna-tivas: hormigón armado y hormigón postesado, eli-
giendo finalmente la segunda opción, con junta elás-tica, debido principalmente a su versatilidad, tantopor su fabricación como por su montaje, ya que per-mite un aumento de rendimientos a un coste inferioral de otros tipos de tubería.
La denominación de la tubería elegida es la de tube-ría de hormigón postesado con camisa de chaparevestida y junta elástica.
2.1.3. Las Obras
El presupuesto total de las obras, conducción ybalsa, se elevó hasta 16,5 millones de euros, y elplazo de ejecución fue de 19 meses.
La fabricación de los 2.295 tubos de la conduccióncomenzó en el mes de julio de 2002, terminandocinco meses después. El montaje de la tubería empe-zó a mediados del mes de septiembre del mismo año,finalizando en el mes de abril del año siguiente.
Sin embargo, durante los meses de invierno, y debi-do a las abundantes lluvias que se produjeron en lazona, los trabajos de montaje tuvieron que ser inte-rrumpidos, por lo que en realidad el montaje de los2.295 tubos se realizó en algo menos de 5 meses.
Finalmente, la colocación de las piezas especiales, larealización de todas las pruebas de presión, el relle-
FOTO 2.- Emplazamiento de la conducción
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 29
no, tapado y compactado de las zanjas, así como losdistintos remates finales de la obra, prolongaron lafinalización de la misma hasta finales del mes deseptiembre de 2003.
Los rendimientos medios que se alcanzaron, tantode fabricación como de suministro y montaje de latubería, fueron de 30 tubos/día, es decir, 180 m detubería montada al día.
2.1.4. Descripción de la Tubería y Piezas Especiales
La conducción para riego consistió en una tubería dehormigón postesado con camisa de acero de 800 mmde diámetro, formada por la unión de 2.295 tubos de 6m de longitud útil y un total de 75 piezas especiales.
Cada tubo está constituido por un núcleo de hor-migón revestido con una camisa de chapa de 1,5mm de espesor que le confiere estanqueidad, yuna armadura activa formada por un alambre dealta resistencia de 5 mm de diámetro enrolladohelicoidalmente alrededor del núcleo. Este con-junto, denominado primario, se encuentra revesti-do en último lugar por una capa exterior de hor-migón, cuya misión es proteger la armadura acti-va (Plano 1).
El sistema de unión consiste en una junta elástica,formada por un cabezal macho que consta de una aca-naladura en la que se aloja durante el proceso de mon-taje un anillo elastomérico de 20 mm de diámetro,consistente en una goma tórica, y un cabezal hembracon forma acampanada. Ambos son perfiles de 6 mm
de espesor situados en los extremos del tubo.
Se trata de una junta fácil de montar y, debido a lasestrictas tolerancias de fabricación, con una altagarantía de estanquidad.Cada tubo pesa aproximadamente 3.700 kg, y fue-ron calculados de acuerdo a las siguientes hipótesisy características técnicas:
•• Tipo de tubo: Hormigón postesado con camisade acero.
•• Cálculo mecánico: Según la Instrucción delInstituto Eduardo Torroja para tubos de hor-migón armado y postesado.
•• Diámetro interior de los tubos: 800 mm.
•• Tipo de colocación: Zanja.
•• Tipo de cama de asiento: Granular a 90º (Fig. 2).
•• Relleno: Compactado.
•• Altura del relleno: 3 m sobre generatriz supe-rior del tubo.
•• Sobrecarga de tráfico: Eje de 13 t.
•• Presión Máxima de Trabajo: 5 - 7,5 - 10 - 12,5 atm.
El hormigón utilizado en el núcleo de los tubos esdel tipo HP 45/S/12/IIa con cemento CEM I 42,5 R,con la particularidad de que a los 7 días de curado
PLANO 1.- Detalle de la tubería
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 30
debía alcanzar una resistencia de 40 N/mm2 parapoder realizar el zunchado del núcleo. Para elrevestido de hormigón, cuya única misión es la deproteger la armadura activa, se utilizó un hormi-gón del tipo HP 35/S/8/IIa con cemento resistentea los sulfatos tipo CEM I 42,5 R/SR. En la ejecu-ción de ambos hormigones se emplearon tanto ári-dos silíceos como calizos.
Para la armadura activa se utilizaron alambres depretensado del tipo UNE 36094-97 y 1770 C 5,0.
Las piezas especiales (tes para desagües y vento-sas, codos y válvulas de seccionamiento, etc.) serealizaron en chapa de acero, empleando un totalde 50.000 kg de acero para las 75 piezas del tramode conducción.
Las piezas especiales tienen como característicasfundamentales las que se presentan a continuación:
•• Calidad del acero: S 275 JR. NBE-MV 102 yUNE 36.080-73.
•• Tratamiento interior: Chorreo de arena gradoSa 2 ½ y posterior pintado con resina epoxialimentaria de espesor mínimo 200 micras.
•• Espesor de chapa de acero: 6 mm.
•• Codos: según AWWA C208-83.
•• Bridas según norma DIN 2576-PN-10.
•• Tornillería galvanizada según definición DIN.
•• Junta plana de goma para bridas.
•• Ensayos con líquidos penetrantes realizadosen fase de fabricación y obra (100% de las sol-daduras).
2.1.5. Fases en la instalación de la tubería
Desde la fabricación de los tubos hasta la instala-ción definitiva de la tubería se pueden diferenciarlas siguientes fases:
•• Fabricación de los tubos en la fábrica.
•• Transporte hasta obra.
•• Excavación y preparación de la zanja.
•• Montaje de la tubería.
•• Pruebas hidráulicas.
Fabricación de los tubos en la fábrica
El proceso de fabricación de los tubos de hormigónpostesado con camisa de chapa queda perfectamen-te desarrollado en el Capítulo 3.1 Proceso de fabri-cación del presente libro
Transporte hasta obra
El transporte de los tubos se realizó con camionestipo trailer que permitían llevar 6 tubos por camión,siendo necesario llevar a cabo el acondicionamientode los accesos para permitir la circulación y manio-bras de este tipo de vehículos.
En la mayoría de los casos el montaje se realizódirectamente desde el camión, aunque en ocasionesfueron necesarios acopios intermedios, donde lostubos se apoyaban sobre cunas de madera o monto-nes de tierra, evitando el contacto con elementospunzantes y respetando las secuencias de apoyorecomendadas en este libro de (L/5)-apoyo-(3L/5)-apoyo-(L/5), siendo L la longitud del tubo (6 m).
Excavación de la zanja
El replanteo de la traza se efectuó mediante estacascolocadas cada 20 m, señalando los puntos singula-res tales como ventosas, desagües, válvulas de corte,pasos de caminos y cruces de carretera.
Para la excavación de la zanja se procedió en primerlugar a realizar el desbroce de la tierra vegetal,teniendo en cuenta el ancho de la zanja, además delacondicionamiento del camino de acceso para elmontaje de la tubería.
Una vez finalizado el desbroce se realizó la excava-ción de la zanja de alojamiento. El terreno que seencontró fue roca metamórfica, lo que obligó a la uti-lización de explosivos para debilitar el material ylograr la ejecución de la zanja conforme al perfil lon-gitudinal del proyecto (Foto 3).
La zanja de esta obra debía garantizar, al existirpresencia de rocas, una adecuada solera para elsuministro y rasanteo del material granular de lacama de apoyo de 15 cm de espesor, así como unasdimensiones de la zanja con una altura de relleno detierras de 1 a 3 m sobre la clave del tubo y un anchode zanja de aproximadamente 2,10 m, con los talu-des H=1:V=2.
Es importante hacer hincapié en la seguridad de lasexcavaciones que se realizaron, ya que no se produ-jo en toda la obra ningún desprendimiento que oca-sionara daños materiales o físicos.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 31
Montaje de la tubería
El montaje de la tubería se realizó directamentedesde el camión trailer que transportaba los tubos ala zanja con el siguiente equipo de montaje; un ofi-cial montador, dos peones y una grúa de 50 tonela-das que permitía montar 5 tubos sin cambiar deposición (Foto 4).
Tras efectuar un buen rasanteo de la zanja, y con unbuen apoyo granular que arriñone al tubo, el mon-taje de éste es relativamente sencillo: se limpian los
cabezales perfectamente; se monta la junta elásticaen su alojamiento en el cabezal macho repartiendola tensión a toda la goma para evitar arrollamien-tos; se impregna con jabón neutro toda la junta, y sehace penetrar el tubo que tiene suspendido la grúaen la hembra del tubo anterior ayudado por un trác-tel, hasta que el cabezal hembra quede enfrentadocon el borde exterior del hormigón del cabezalmacho (Fotos 5 y 6).
Para el relleno de la zanja se utilizó el material pro-cedente de la propia excavación, vertiéndolo de
FOTO 3.- Vista dela conducción.Zanja y caminode acceso
FOTO 4.- Equipo demontaje:tres
montadores y unagrúa de 50 tn.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 32
manera uniforme a ambos lados del tubo y compac-tándolo mediante la humectación con agua. Debido
al tipo de junta empleada, desde el principio sehizo un tapado parcial mediante caballones dematerial, de forma que las juntas quedaran descu-biertas, a fin de detectar las posibles fugas en laspruebas de presión y estanqueidad (Foto 7), paraposteriormente, y una vez superadas las pruebas,realizar el relleno completo.
Los pasos del Río Zadorra y de los distintos arroyosde la zona se hormigonaron para evitar una posibleflotabilidad de los tubos, y en los cruces con carrete-ras y caminos se rellenó la zanja con arena de río,colocándose una losa de hormigón armado ademásdel resto de relleno y firme (Foto 8).
Para las piezas especiales de chapa se optó pormontarlas mediante junta soldada, con una entra-da de hombre de 600 mm que permitiera a los sol-dadores entrar en las piezas para ejecutar la sol-dadura por su cara interior.
Las piezas estaban formadas por dos partes; laque se enchufaba al cabezal hembra del tubo yuna virola telescópica de cierre que unía lapieza metálica con el cabezal macho del tubosiguiente. Por tanto, había que ejecutar tres cor-dones de soldadura en obra para montar la pieza(Foto 9).
FOTO 5.- Limpieza decabezales y montaje de
a junta elástica
FOTO 6.- Vista de la tuberíamontada en la zanja
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 33
Las mayores dificultades encontradas durante elmontaje de la tubería se debieron a las inclemen-cias del tiempo, ya que tanto el montaje de la tube-ría como el esfuerzo para atravesar el río Zadorrafueron realizados en días de continuas lluvias ycon accesos normalmente embarrados (Foto 10).
Además, tal y como se comentó anteriormente, laobra estuvo parada por esta razón durante losmeses de diciembre de 2002 y enero y febrero de2003.
Pruebas hidráulicas
A medida que avanzó la obra, se fueron probando losdistintos tramos de la conducción, dividiendo ésta en ocho sectores con longitudes comprendidas entre500 y 2000 m.
Como todos los elementos de la red debían cumplirlas pruebas de tubería en zanja, las piezas especia-les y la valvulería fueron instaladas antes de su eje-cución con sus correspondientes anclajes.
Para la realización de las pruebas, se cerraron losextremos con los tapones de prueba unidos a los tubosmediante junta elástica, para evitar que la tuberíasufriese esfuerzos longitudinales (Plano 2). Éstos se
FOTO 8.- Paso de la tubería bajo la calzada de lacarretera de Durana
FOTO 7.- Tubería parcialmente tapada para comprobar si existen fugas durante la pruebade la tubería
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 34
anclaron con 15 m3 de hormigón y una viga transver-sal HEB-320, a fin de evitar deslizamientos de los mis-mos o fugas de agua, como puede verse en la Foto 12.
En esta obra se realizaron las pruebas de presióninterior y estanquidad, utilizando como presión de
prueba la máxima de trabajo (PMT) del tubo, tal ycomo marca la Instrucción del Instituto EduardoTorroja de tubería hormigón armado y pretensado.
Una vez mantenida la tubería durante 48 horas encarga a la mitad de la PMT para que el hormigón
FOTO 10.-Vista del
cruce de latubería
con el RíoZadorra
en diciembrede 2002
FOTO 9.- Vista de las piezas especiales
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 35
interior se saturara de agua, se procedía a realizar la Prueba de Presión. Ésta consiste en mantener
durante treinta minutos la PMT, y comprobar quetranscurrido dicho plazo, el manómetro no acusaba
FOTO 11.- Vista del tramo final de la obra justo antes de llegar a la Balsa de Ullibarri
FOTO 12.- Vistade la instalación
de tapones yanclajes
necesarios
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 36
un descenso de presión superior a la raíz cuadradade la quinta parte de la presión de prueba.
Posteriormente se hacía la Prueba de Estanquidad,en la que se medía la cantidad de agua necesariapara mantener la PMT durante dos horas, debiendoser esta cantidad inferior a:
V = K LL di
en la cual:
V = Volumen total de pérdida de agua en la prueba,en litros.
L = Longitud del tramo objeto de la prueba, en metros.
di = Diámetro interior del tubo, en metros.
K = Coeficiente según el tipo de tubería. Para tubosde hormigón el valor es de K = 0,35 l/m2.
Las pruebas comenzaron en marzo de 2003, y finali-zaron en septiembre del mismo año, superándosetodas de forma satisfactoria, tal y como se refleja enla siguiente tabla.
PLANO 2.- Detalle de tapón de prueba cabezal macho
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 37
La pequeña dispersión en los resultados obtenidos enlos distintos tramos, tanto de perdida de presión comode volumen de agua, depende mucho del tiempo quese mantuvo cada tramo de prueba embebido en agua
antes de la realización de la misma, debido a que laduración de esta etapa anterior a la prueba, en lostubos de hormigón, es muy importante para mitigar elefecto de absorción de agua de este material.
CUADRO RESUMEN DE OBRA
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 39
2.2.1. Introducción
La zona regable Genil-Cabra, de una extensiónaproximada de 40.000 ha, se encuentra situada enlas provincias de Córdoba y Sevilla, en la margenderecha del río Genil, en el tramo comprendidoentre las localidades de Puente Genil y Écija, siendosu cota máxima la 240 y la mínima la 100.
Con carácter previo a las actuaciones administrati-vas que en dicha zona se han producido, se realiza-ron los estudios necesarios, tanto técnicos como eco-nómicos, para garantizar la viabilidad del proyecto.
La declaración de Interés Nacional se efectuó porDecreto del Ministerio de Agricultura del mes deenero de 1.974, redactándose, por parte de la JefaturaProvincial del IRYDA de Córdoba y de la Zona de Cór-doba de la Confederación Hidrográfica delGuadalquivir, los correspondientes planes generalesde transformación, coordinado de obras y de reestruc-turación de la propiedad en fechas sucesivas, los cua-les una vez aprobados posibilitaron las actuacionesque se han realizado y continúan realizándose en laZona. En la actualidad las responsabilidades corres-pondientes al Ministerio de Agricultura se encuentrantransferidas a la Comunidad Autónoma de Andalucía.
La superficie total que contempla el Decreto de Decla-ración de Interés Nacional es de 44.580 ha, de las cua-les, después de descontar lo no regable y atendiendo alas asignaciones de volúmenes que el Plan Hidrológi-co adjudica a la zona, quedan 37.200 ha netas.
En la actualidad, de esas 37.200 ha, ya están trans-formadas y en funcionamiento 15.068 ha.
El clima de la Zona es mediterráneo continental, conuna precipitación media anual de 400 mm, una tem-peratura media en el mes de julio de 29º C, y unaevapotranspiración media corregida total de 650,4mm/año y 135,2 mm en el mes de julio, según Bla-ney-Criddle. El relieve es el típico de campiña, coli-nar con pendientes en general suaves y mecanizablecasi en su totalidad, existiendo una amplia rednatural de drenaje superficial que, salvo en puntosmuy concretos, permite una adecuada evacuación delas aguas de lluvia.
La mayor parte de los suelos son arcillosos expansi-vos, con muy buenas características de fertilidad quepermiten el cultivo de una amplia gama de plantas.El agua procede en su totalidad del embalse de Iznájar,construido en el cauce del río Genil y con una capacidadtotal de 981 hm3. Su calidad es adecuada para el riego.
Si bien el balance hidrológico de la cuenca del ríoGenil, permite la adscripción a la zona del volumen deagua que necesita, la sequía acumulada de algunosaños, obligó en ocasiones a aplicar restricciones deagua de tal forma que en la campaña de menor dota-ción sólo fue posible regar con 500 m3/ha.
La superficie media por propietario es de 16 ha. Lasparcelas de una superficie de 0 - 5 ha representan el5,4 % del total de la zona y las de 5 - 50 ha el 42,15 %Los cultivos existentes en secano son principalmenteherbáceos en alternativa Trigo - Girasol ocupando unasuperficie aproximada de 29.000 ha. El cultivo leñosodominante en secano es el olivar. En las fincas quedentro del perímetro de la zona estaban en riego antesde la transformación, los cultivos dominantes eranalgodón, remolacha, hortícolas (tomate, pimiento,zanahoria, espárrago verde etc.) y algunos frutales.
Los cultivos que se han establecido en la parte de lazona que ya está en explotación, principalmente algo-dón con riego completo y trigo y girasol con riegos deapoyo, no son indicativos de lo que pueda preversepara el futuro, ya que por una parte han sido años desequía con restricciones severas de agua y por otra laaplicación de la cambiante política agraria comunita-ria de la Unión Europea ha hecho variar sensible-mente las previsiones de los estudios previos.
El consumo medio de agua previsto, de acuerdo conlas características climáticas y con la distribución decultivos, está cifrado en 6.626 m3/ha y año, con unapunta de 2.168 m3/ha en el mes de Julio. En la partede la zona ya transformada los consumos medidosen cultivos de máximas necesidades, como puede serel algodón, han alcanzado cifras sensiblemente infe-riores a la citada, llegando a valores máximos de6.500 m3/ha (maíz) y medios de la zona de 3.500m3/ha y año.
Los agricultores de la Zona están constituidos en
22..22 DDIISSEEÑÑOO YY CCOONNTTRROOLL DDEE LLAASS RREEDDEESS CCOOLLEECCTTIIVVAASS DDEE RRIIEEGGOO EENN LLAA ZZOONNAA RREEGGAABBLLEEGGEENNIILL - CCAABBRRAA
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 40
comunidad de regantes, desglosada la misma envarias Colectividades, para una mejor adaptación deaquella a la realidad de la transformación en riego.Por el momento están formadas solamente las dosprimeras: Puente Genil y Santaella, con sus corres-pondientes órganos de gestión y gobierno.El proble-ma planteado a la hora de diseñar el sistema deriego, que es objeto de la presente comunicación, esel de conseguir una instalación moderna, que logreunos reducidos consumos de agua y permita unmanejo sencillo, tanto para los usuarios como parala comunidad de regantes.
La descripción que hacemos a continuación delesquema de riego, corresponde a las obras ejecuta-das en las 15.068 has que actualmente están equi-padas, de las cuales las últimas fueron finalizadasen el año 1.992. En la actualidad se están ejecu-tando algunas obras que han seguido el mismodiseño.
2.2.2 Esquema del sistema de riego de la zona
Los criterios que han presidido el diseño de la zonahan sido los siguientes:
- Uso del riego a la demanda, con disponi-bilidad continua durante todo el año.
- El consumo de cada agricultor se controlaindividualmente y se le factura, tambiénindividualmente, mediante tarifa binomia.
- Transporte de agua por tuberías a pre-sión, excepto las grandes obras como es elcanal principal.
- Explotación gestionada por los propiosusuarios, asociados en Comunidad deRegantes.
Enmarcada la Zona de acuerdo con las posibilidadeshidráulicas existentes en su entorno, se ha efectuado el diseño de su esquema teniendo siemprepresente la finalidad para la que ha sido concebida,cual es la de suministrar a cada agricultor indivi-dualmente caudal y presión suficientes de aguapara que pueda regar su finca por aspersión y cuan-do el cultivo lo requiera, es decir a la demanda.
Para ello el primer paso que se ha seguido ha sidoel de dividir el conjunto de la Zona en sectoreshidráulicos, entendiendo por tal la superficie a laque se dota de una red colectiva de tuberías cuyoorigen único se sitúa en el canal principal. Estossectores tienen superficie variable de acuerdo consus condiciones específicas, siendo la tendencia adiseñarlos con superficies de seis a ocho mil hectá-reas con lo que se consigue un menor número deestaciones de puesta en carga de las redes y porconsiguiente una reducción de los costes de insta-lación y explotación.
Estudiado el estado de la propiedad en cada sectorcuya transformación se acomete, se procede al pro-yecto de cada uno de los elementos que van a com-poner la red colectiva de tuberías antedicha. Estoselementos son los que a continuación describimos:
2.2.3 Tomas de parcela
Cada una de las parcelas que existen se dota de unaacometida, que individualmente suministre agua al
Toma deparcela 1
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 41
Toma de parcela 3
Toma de parcela 2
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 42
agricultor. Este "punto de agua" se sitúa en el lugarmás conveniente bien para el agricultor, cuya redinterna propia de la finca ha de diseñar con poste-rioridad y bajo su responsabilidad, bien para el tra-zado de la red colectiva. En el caso de conflicto entreambos intereses el proyectista ha de llegar a unasolución de compromiso, aunque en general se tien-de a favorecer al agricultor.
Estas tomas de parcela están formadas por:
- Una válvula de corte que permite aislarlade la red para efectuar en ella las opera-ciones de mantenimiento necesarias.
- Una válvula hidráulica cuya misión sedescribe a continuación.
- Los accesorios de conexión precisos aca-bados en una brida taladrada, donde seconsidera que termina la red colectiva.
- Una arqueta que engloba todo ese conjunto.
La válvula hidráulica tiene como misión efec-tuar el primer escalón del control de agua delsistema. Para ello va dotada de los siguienteselementos:
•• Un contador de paso total, tipo Woltman,cuyo cometido es medir el volumen total deagua que el agricultor ha consumido;
•• Un limitador de caudal, que evita quedicho agricultor saque de la red un caudalinstantáneo superior al que le correspon-de, perjudicando de esa forma al resto delos usuarios.
•• Un limitador de presión, que se instalasolamente en los puntos en que realmentese necesita en los que la presión es excesi-va y puede perjudicar a la instalación pri-vada de la parcela.
A esta válvula hidráulica no tiene acceso el agricul-tor para evitar posibles manipulaciones fraudulen-tas, solamente se dota a la arqueta que la protege de una mirilla por la que se puede leer el contador. Lalectura de estos contadores, por parte de la Comuni-dad de regantes, se efectúa directamente por unempleado de la misma sin ningún tipo de automa-tismo o sofisticación, si bien se está estudiando laposibilidad de emplear algún sistema que de mayorfiabilidad y rapidez, como puede ser mediante libre-ta electrónica, teletransmisión etc.
El conjunto de parcelas que componen el sector, sedivide en varios subconjuntos a los que llamamos"Agrupaciones", de tal forma que cada uno de ellosengloba a una o varias parcelas con sus correspon-dientes tomas.
Estas tomas se unen entre sí mediante una red ente-
Agrupación 27 y Red Secundaria
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 43
rrada de tuberías, "red secundaria", la cual se conec-ta a un punto de partida dentro de la agrupación alque llamamos "Punto de Control de Agrupación".
Todos estos puntos de control de agrupaciones seunen entre sí mediante otra red enterrada detuberías, "red primaria", que se conecta al puntoinicial del sector situado en el canal principal dela zona. Esta división en agrupa-ciones tiene una doble misión. Poruna parte desde el punto de vistahidráulico se consigue una mayorseguridad de funcionamiento delconjunto de la red al dividirla endos, así como una mayor flexibili-dad de respuesta a las situacionesque en el futuro han de presentar-se respecto a la división o agrupa-ción de fincas; y por otra parte,desde el punto de vista de gestión,cada una de dichas agrupacionespodrá tener un representante antela comunidad, que sea el portavozde la misma para las cuestionesque les sean comunes.
2.2.4 Red secundaria
Como queda dicho más arriba,denominamos de esta forma a lared de tuberías enterradas que
c o n e c t a o c a d a o u n ade las tomas de parcelade una agrupación, conel punto origen de lamisma. Su trazado per-manece dentro de loslímites de la agrupa-ción, los diámetros delas tuberías que lascomponen son en gene-ral pequeños y está pre-visto que en caso dedivisión o agrupaciónde parcelas se modifi-que para hacer frente alas nuevas necesidadesque se planteen.
Los materiales de lastuberías instaladas hansido PVC para diáme-tros hasta 250 mm yfibrocemento para lossuperiores. La juntaadoptada ha sido siem-pre del tipo flexible.
2.2.5 Punto de control de agrupaciones
Este punto, origen de la red secundaria de cadaagrupación, es el segundo escalón del control deagua del sistema. Para ello está dotado de lossiguientes elementos, descritos en el sentido de cir-culación del agua:
Punto de control de agrupaciones
Punto de control de agrupaciones
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 44
- Válvula de mariposa de accionamientomanual, que aísla toda la agrupación encaso necesario, alojada en su correspon-diente arqueta debidamente ventilada.
- Ventosa y elemento decantador de piedras.
- Caudalímetro dotado de los elementosnecesarios para conocer tanto caudalinstantáneo, como el volumen de aguaconsumido.
- Sensor de presión.
- Válvula hidráulica dotada de los siguien-tes elementos:
•• Limitador de caudal.
•• Solenoide para telemando.
•• Piloto para apertura en dos etapas.
- Válvula de mariposa que aísle el punto decontrol de la red secundaria.
- Estación remota de telecontrol y teleman-do conectada a los elementos antes descritos y unida a la estación de puesta en
carga de la red junto al canal mediantecable.
- Caseta que alberga lo antedicho.
2.2.6 Red primaria
Esta red principal es la que conecta entre sí todoslos puntos de control de agrupaciones y los une alpunto origen de la misma situado en el canal.
Su importancia es grande, ya que de su buen fun-cionamiento depende la totalidad del riego. Porello su construcción se ha hecho siguiendo las másestrictas normas de calidad y está dotada de cuan-tos mecanismos son necesarios para una correctaoperación y mantenimiento de la misma, como sonventosas para evacuación del aire y válvulas demariposa para aislar los tramos en que ello seanecesario, bien por avería, bien por operación nor-mal de funcionamiento.
Los materiales de las tuberías que se han instaladohan sido de hormigón postesado con camisa dechapa para diámetros de 600 mm y superiores, yfibrocemento para diámetros menores.La junta paraambos tipos de tubería ha sido siempre flexible deltipo Lock Joint en hormigón postesado y RK enfibrocemento.
Agrupaciones y Red Principal
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 45
2.2.7 Estaciones de puesta en carga de la red
En el punto origen de las redes sectoriales, se instalan los elementos necesarios para dar la presión
necesaria a las mismas. Este punto es el tercerescalón del control de agua del sistema.
Normalmente de dicho punto origen parten dos
Canal, Estación de bombeo y subestación
Estaciónde bombeo
sectorial
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 46
redes: una que abastece a los puntos más bajos delsector y que dada la diferencia de cota de los mismoscon la lámina de agua del canal no es necesario bom-beo alguno; y otra que por atender a los más altos sínecesita bombeo complementario.
Para ambas existe una parte común cual es la de con-trol de entrada del agua a las cántaras, microfiltradoy almacenamiento intermedio del agua filtrada.
La red que abastece a las partes bajas, a la que lla-mamos red de gravedad, solo necesita, a partir de lacántara de agua limpia, un control de salida de lamisma mediante compuerta de paramento y caudalí-metro que mida tanto caudal como gasto de agua.
La regulación de los diferentes caudales que esta redsolicita, se realiza sin necesidad de ningún elementoespecial, por el propio dimensionado de las cántaras yde los mecanismos de entrada desde el canal.
Para la red que atiende a las partes altas, se insta-la una estación de bombeo debidamente moduladaque es capaz de suministrar los caudales variablesque la red demanda.
Ello se consigue adoptando un número elevado debombas que mediante un mecanismo automáticoadecuado se conectan o desconectan de acuerdo conlas necesidades.
En alguna de las estaciones de bombeo, se han ins-talado variadores de velocidad para que la curvade bombeo se adapte mejor a la curva de demandade la red, obteniéndose resultados altamentesatisfactorios.
2.2.8 Canal principal
El canal principal, que sirve de límite a la zona porsu parte más elevada excepto en las vegas del ríoCabra y del Arroyo Salado, se encarga de transpor-tar el agua desde la estación principal de bombeo,situada en el embalse de Cordobilla, hasta cada unade las estaciones de puesta en carga sectorialesantes descritas.
En la primera fase, ya construida, tiene una longi-tud de 20 Km. en canal abierto y 2 Km. en sifón paracruzar el río Cabra. Está dividido en tres tramosiguales, separados unos de otros por una almenara con dos compuertas. Cada almenara lleva una contro-ladora local con la misión de adquirir las medidas delos sensores que tiene a su cargo: niveles aguas arribay aguas abajo de las compuertas; finales de carrera delas compuertas y posición de cada una de ellas.
La regulación de las compuertas se puede realizarde diversas formas, según las necesidades de explo-tación, para lo cual existen varios programas de losque se elige en cada momento el que las circuns-tancias aconsejen.La controladora local, antes cita-da, se comunica con el centro de cabecera del canalpara el transvase de datos, telecontrol y, eventual-mente, para la modificación de consignas y pará-metros de regulación. Dicha comunicación se reali-za mediante cable.
El conjunto de canal con sus controladoras localesconstituye el cuarto escalón de control de agua del sis-tema, cuya misión es mantener el agua a la disposi-ción de las estaciones sectoriales con la mayor efi-ciencia posible y sin que se produzca vertido alguno.
Telecontrol
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 47
Actualmente se acaba de terminar una prolongacióndel canal, con una longitud aproximada de 10 Km.,que atenderá al resto de los sectores contempladosen los planes de la zona.
2.2.9 Estación de bombeo principal
Como ya se ha dicho, está ubicada en el embalse deCordobilla y la componen por una parte seis gruposde 2 m3/seg. cada uno, de los cuales uno es de reser-va, y por otra, otros seis grupos de 6 m3/seg. cadauno, uno de ellos asimismo de reserva; de estos últi-mos solo están instalados dos. La capacidad máximade bombeo en la actualidad es de 22 m3/seg. y en elfuturo será de 40 m3/seg., cuando todos los gruposestén instalados.
Esta estación funciona automáticamente gobernadapor un autómata programable, el cual cubre los obje-tivos de atender plenamente las necesidades de aguade los sectores y de minimizar los costes de consumoenergético bombeando en lo posible en horas valle.Referencia importante para la regulación de la esta-ción, es el nivel del canal en cabecera, para cuyamedida existe un sensor de nivel en dicho punto.Enlos colectores de impulsión de la estación, se haninstalado caudalímetros de ultrasonidos que midencaudal y gasto de cada uno de ellos.
2.2.10 Sistema de telecontrol y telemando
Si bien el funcionamiento hidráulico de todas las redes, está garantizado por su propio diseño, se haconsiderado conveniente instalar un sistema de tele-control y telemando, que además de facilitar la vigi-lancia de las redes, desde los diversos centros y elsuministro de una amplia información sobre el com-portamiento de las mismas, permite la protección deellas en caso de avería, mediante telemando auto-mático o, en su caso, manual.
Recordando lo anteriormente expuesto, se ha dise-ñado la zona con cinco escalones de control de fun-cionamiento:
1.- Control de agricultor, que se realiza en latoma de parcela. En este punto se midenvolúmenes de agua consumidos y se evitanlos excesos de caudal y presión. La lectura decontador es manual y los limitadores de pre-sión y caudal son hidráulicos, no existiendoen la actualidad ningún tipo de telecontrol nitelemando.
2.- Control de Agrupación, situado en las case-tas de los puntos de control de agrupaciones.Estos puntos permiten conocer localmente el
Telecontrol
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 48
caudal instantáneo que está consumiendo la agrupación, así como la presión dinámicaque en ella existe, mediante el caudalímetroy el sensor de presión ya descritos, los cualesvan equipados con los mecanismos adecua-dos para transmitir las variables medidasmediante señales eléctricas, que serán trata-das en el terminal remoto, ubicado en lamisma caseta.
La válvula hidráulica descrita asimismo conanterioridad, además del limitador de cau-dal, va equipada con un solenoide que, obe-deciendo órdenes de control remoto, abre ocierra.
Es de señalar que, si bien el cierre se efectúade una vez con un tiempo prefijado, para evi-tar fenómenos transitorios, la apertura serealiza en dos etapas, la primera dando pasode agua a caudal reducido, pero suficiente,que permita un llenado lento de la red secun-daria y completado éste abre totalmentepara su funcionamiento normal. Este siste-ma evita el llenado rápido de las tuberíasque se puedan haber quedado vacías, elimi-nando de esta forma la rotura de las mismaspor oclusión de bolsas de aire.
El terminal remoto aquí instalado, recibe
la energía que necesita y se comunica conel siguiente escalón de control mediantecable.
3.- Control de sector, ubicado en las estacionesde puesta en carga de las redes. Este con-trol que, como hemos dicho, se comunicacon los controles de agrupación mediantecable, recibe la información de los mismos,la procesa, la exhibe y en su caso ordenadeterminadas actuaciones como a continua-ción describimos.
Asimismo recibe la información de cuanto seproduce en la estación de puesta en carga,bien de la estación de bombeo, bien de lacabecera de la red de gravedad, sin quetenga encomendada ninguna misión demando sobre las mismas, pues el controlautomático de dichas estaciones se efectúamediante mecanismos autónomos que no for-man parte del sistema de control y teleman-do que describimos. La única misión de tele-mando que efectúa el sistema, es la de orde-nar la apertura o cierre de la válvulahidráulica de la agrupación. Esta apertura o cierre por telemando, puede ser manual o automática. En todo momento, el operador através de la consola del ordenador puedeordenar el cierre o apertura de una o varias
Instalación de tuberías
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 49
válvulas si así lo cree conveniente. Por otraparte la orden de cierre automática se pro-duce por una de las dos circunstanciassiguientes:
•• Cuando en la red interna de la agru-
pación ocurra una rotura, simultá-neamente se producirá un aumentobrusco de caudal y una baja tambiénbrusca de la presión, lo cual al serdetectado por el ordenador del con-trol de sector, ordena el cierre inme-
Instalación de tuberías
Instalación de tuberías
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 50
diato de la válvula hidráulicacorrespondiente para evitar, en loposible, los daños y la pérdida deagua que toda avería produce ygenerando una alarma para que el
equipo de mantenimiento la reparea la mayor brevedad.
•• Si en la estación de bombeo se pro-duce un corte de energía eléctrica, el
Riego por goteo en invernadero
Riegopor aspersión
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 51
sistema lo detecta y como se mantie-ne activo durante un cierto tiempo,mediante una unidad da alimenta-ción permanente, dará una orden cir-cular de cierre a todas las válvulashidráulicas de las agrupaciones evitando de esta forma el vaciado de lared primaria.
El tratamiento de la información que en este controlse realiza, permite conocer en tiempo real, la situa-ción y evolución de las variables medidas, archivan-do los datos para efectuar posteriormente cuantosanálisis se consideren convenientes.
Es de destacar, que una de las aplicaciones insta-ladas, es la de facturación al conjunto de cadaagrupación, teniendo en cuenta los horarios de con-sumo y por consiguiente, los diferentes precios aaplicar de acuerdo con el valor del Kwh. según tari-fas eléctricas.
4.- Control de canal, situado en las almenarasdel mismo, con un centro en la estaciónprincipal de bombeo que las regula.
5.- Control de zona, situado en la estaciónprincipal de bombeo de Cordobilla. Este cen-tro está conectado mediante cable a todos loscontroles de sector, a todos los controles delcanal y a la estación de bombeo principal. Sumisión es la de vigilar el funcionamiento delos sectores, manejar la regulación dinámicadel canal y conocer el estado de funciona-miento de la estación principal de bombeo.
Este punto es el único en el que habrá un ope-rador responsable de la vigilancia de todo elsistema de riego de la zona, pues el resto delas estaciones de bombeo y por consiguientelos controles de sector, están solos permanen-temente salvo incidencias.
2.2.11 Costo de las inversiones
Creemos que no es posible tener un conocimientoexacto de lo que anteriormente se ha descrito, sininformar de lo que cuesta implantar un sistemacomo el descrito.
Para ello hemos tomado como base las cifras realesde lo que han costado las últimas obras finalizadas yen funcionamiento (año 1.992), según sus correspon-dientes proyectos de liquidación. Dichas cifras se handividido por el número de hectáreas que cada obraatiende, para obtener de esta forma unos valores porha lo más ajustados a la realidad actual posible.
2.2.12 Gastos de la Operación
Los gastos de explotación, que a continuación seindican, corresponden a los de la presente campa-ña de 2.004. A efectos comparativos, hemos deseñalar que la altura media total de bombeo es de65 m.
La facturación al agricultor de dichos gastos se efec-túa mediante tarifa binomia, en la que por unaparte se aplica una partida fija por ha, y por otrauna cantidad variable según el consumo real deagua de cada agricultor.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 52
La cantidad fija se desglosa en las siguientes partidas:
1. Canon de regulación 55,00 €/ha
2. Amortización de obras principales 43,27 €/ha
3. Gastos generales de la Comunidad 45,00 €/ha
TOTAL 143,27 €/HA
La cantidad variable es de 0,02 €/m3.
Los principales cultivos herbáceos han sido: Algo-dón, maíz, trigo, girasol, ajo y los hortícolas: pimien-to, alcachofa, espárrago, brócoli y cebolla. El cultivoleñoso dominante es el olivar, si bien es de señalar que está aumentando el cultivo de frutales aunquela superficie de ellos es todavía muy baja.
2.2.13 Datos técnicos de las tuberías de hormigón
Los suelos en los que se han instalado las tuberíasestán compuestos, en su mayoría, por arcillasexpansivas que presentan localmente bajas resis-tividades: 500-1.000/4.500 Ω x m y en general tie-nen un pH básico (7.7 - 9.25), por lo que el riesgode corrosión es moderadamente bajo. El contenidode sulfatos y cloruros en general es despreciable yel de carbonatos y sulfuros presentan valores queno hacen temer que se presenten problemas decorrosión.
La tubería instalada ha sido, en su mayoría, dehormigón postesado con camisa de chapa y juntaflexible del tipo Lock Joint. Los diámetros son1.800 - 1.600 - 1.300 - 1.100 - 800 y 600 mm. La lon-gitud total instalada es de 103.057 m, lo que repre-senta una cifra de 6,84 ml/ha, para las 15.068 haque, como se ha dicho más arriba, está en funcio-namiento.
Las primeras tuberías de este tipo fueron instaladasen el año 1.984 y las últimas en el 1.992, no habién-dose presentado ningún problema en todo este tiem-po. En la actualidad se está ejecutando una obra enla que asimismo va tubería del mismo tipo.
2.2.14 Conclusiones
Teniendo en cuenta los resultados que en la zona sehan producido, podemos concluir que el esquemadiseñado es correcto y se consiguen los objetivos que,a nuestro juicio, se deben de perseguir en toda zonaregable, cuales son:
- Elevada eficiencia en el transporte.
- Uso racional del riego de acuerdo con lasnecesidades del cultivo.
- Bajo consumo global de agua.
- Costo razonable de las inversiones.
- Bajo coste de explotación.
- Administración racional y muy cercanaal agricultor, al ser realizada por su pro-pia organización: La Comunidad deRegantes.
Por todo ello creemos que el modelo aquí adoptado,es recomendable par otras zonas cuyas característi-cas y condicionantes sean similares a los de ella.
2.2.15 Resumen
En la presente comunicación se describe el esquemaadoptado en la Zona Regable Genil-Cabra, de lasprovincias de Córdoba y Sevilla, en el que se haceespecial hincapié en el control del agua, para conse-guir los objetivos de racionalidad y economía deaplicación.
Dicha zona, de 40.000 ha de extensión, de las cualesestán actualmente en explotación 15.068, disponede un canal que es límite de la misma por su cotasuperior y de diversas estaciones de puesta en cargade las redes de los sectores hidráulicos en que estádividida la misma.
El control de agua referido se efectúa a cinco nive-les: Agricultor; Agrupación; Sector; Canal y por últi-mo Zona. De ellos los cuatro últimos están dirigidospor una red electrónica de teletransmisión y tele-mando que facilita las funciones de vigilancia y deprotección del sistema.
La operación, mantenimiento y administración delconjunto de la zona, incluido el canal principal ybombeo de cabecera, se realiza íntegramente por lacomunidad de regantes sin presencia de funcionarioalguno de la Administración.
La facturación de los gastos de la zona se realizamediante tarifa binomia, que contempla por unaparte un término fijo por ha para los gastos fijos ypor otra los variables de acuerdo con los m3 consu-midos por cada agricultor.
Los resultados obtenidos aconsejan la aplicación deeste esquema a otras zonas de características y con-dicionantes similares.
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2.3.1 Introducción
2.3.1.1 AAntecedentes
Construcción del Sistema de Agua de Refrigeración dela Central Térmica de Ciclo Combinado “Campo deGibraltar”, que la empresa Nueva Generadora delSur, S.A. (formada por Unión Fenosa y Cepsa) estáconstruyendo en el municipio gaditano de San Roque.
La obra consiste en la ejecución del siste-ma de captación, bombeo y vertido deagua de refrigeración, que consta de:
Dos inmisarios de una longitud aproxima-da de 450 metros en la zona submarina yunos 190 metros de la zona terrestre conuna profundidad máxima de unos 15metros bajo el nivel del mar.
Un emisario de aproximadamente 550metros en la zona submarina y de 230metros en la terrestre. La profundidad delpunto más extremo es de unos de 25metros bajo el nivel de mar.
Estación de bombeo y vertedero, son dosbalsas enterradas realizadas con muros
pantallas con una superficie en planta de unos620 m y 200 m respectivamente y una profundi-dad de unos 14 metros. En la primera se dispon-drá un sistema de impulsión compuesto por 4bombas de capacidad nominal conjunta de 41.500m3/h, y un sistema de cierre y filtrado, mientrasque en la segunda existe un aliviadero de labiofijo para el vertido del agua ya utilizada en larefrigeración.
Dos líneas de tuberías de impulsión yretorno de 330 metros y 285 metros delongitud respectivamente que conectan lacasa de bombas y el vertedero con los con-densadores de los dos grupos de potenciade la central. También se ha montado unaplanta de electro-cloración para clorar elagua de mar del circuito y evitar la for-mación de algas e incrustaciones demoluscos.
El presente artículo versará únicamentesobre las conducciones del sistema de aguade refrigeración citadas anteriormente.
2.3.1.2 DDescripción General de los tra-bajjos
La fabricación de los 2.035 m de tubería
22..33 IINNMMIISSAARRIIOO SSUUBBMMAARRIINNOO - CCAAMMPPOO DDEE GGIIBBRRAALLTTAARR
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 54
comenzó en el mes de agosto de 2002, ter-minando en julio de 2003. El montaje de latubería, empezó en diciembre de 2002finalizando en enero de 2004.
El montaje de la tubería no se realizó deforma lineal debido a condicionantesexternos de la obra que impedían ejecutartoda la zanja de manera continua.
Por este motivo se dividió el montaje de latubería en distintas fases, existiendoimportantes intervalos de tiempo entreellas.
De igual modo la fabricación de la tuberíase adaptó a los cambios surgidos en la eje-cución de obra, ampliándose por este moti-
vo el plazo de ejecución de los tubos.
Los tubos son de hormigón armado concamisa de chapa en diámetros interioresde 2.400, 2.800 y 3.000 milímetros
2.3.2. Descripción de la solución adop-tada
Los dos inmisarios de una longitudaproximada de 450 metros en la zonasubmarina y unos 190 metros de lazona terrestre están formados por tube-ría de hormigón armado con camisa dechapa (HAcCCh) de 2.400 milímetrosde diámetro interior.
El emisario de aproximadamente 550metros en la zona submarina y de 230metros en la terrestre está compuestopor tubería de hormigón armado concamisa de chapa (HAcCCh) de 3.000 y2.400 milímetros de diámetro interior.
Las dos líneas de tubería de impulsióny retorno de 330 metros y 285 metrosestán formadas por tubería de hormi-gón armado con camisa de chapa(HAcCCh) de 2.800 y 2.400 milímetrosde diámetro interior.
Se escogió como material constitutivodel tubo el hormigón armado con cami-sa de chapa, ya que los diámetros delos tubos necesarios en la obra limitanlas posibilidades de suministro en elmercado, porque los diámetros comer-
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 55
ciales en materiales habituales para emisarios,polietileno y poliéster, no llegan a estos valores.
Por otro lado, dado que las presiones interiores noson muy altas (P max diseño 4,4 atm), no fuenecesario el empleo de tubería de acero, si bien sise empleó este material en la construcción dealgunas piezas especiales como los codos, protegi-das con un recubrimiento de mortero.
La longitud de los tubos que se adoptó fue de 5,22m de longitud total y 5,12 m de longitud útil.Esta longitud se adaptaba al proceso de fabrica-ción de la propia tubería en factoría, y por otrolado aseguraba un peso de cada pieza dentro deunos límites que aseguraran la manejabilidaden el montaje.
Las uniones empleadas entre tubos fue-ron uniones rígidas a base de unionessoldadas en toda la conducción terrestrey uniones flexibles, con boquilla metáli-ca y anillo elastomérico, en el tramomarino.
El empleo de junta soldada en el tramoterrestre aseguraba la estanqueidad de latubería sin invertir excesivo tiempo en elemboquillado de los tubos, si bien penali-zaba el tiempo de montaje global al sernecesario la soldadura posterior de lasjuntas.
También resultó beneficioso el empleode junta soldada a la hora de realizarlas pruebas de estanqueidad, descritas
más adelante, puesto que permitie-ron la supresión del macizo de ancla-je del tapón de cierre.
En el tramo marino se optó por lajunta flexible, junta de goma, puestoque su montaje debía realizarse en elfondo del mar. Por otro lado la junta degoma permite, aunque pequeño, uncierto ángulo de giro, lo que da al con-junto la flexibilidad adecuada paraadaptarse, sin discontinuidades, a unenrase flexible.
Esto posibilitaba que el perfil longitu-dinal pudiera tener cierta curvaturasin necesidad de piezas especiales, loque permitió reducir la operación de
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 56
dragado en roca, que resulta dificultosa por la natu-raleza de la misma, al poder adaptarse mejor alfondo marino.
2.3.3. Descripción del sistema
El tubo de hormigón armado con camisa de chapaestá formado por una pared de hormigón en lacual se encuentran embebidos los siguientes ele-mentos:
Una camisa cilíndrica de chapa que le confiereestanqueidad, situada más próxima al paramentointerior del núcleo.
Una armadura transversal, rigidizada -mediantesoldadura o atado a otra longitudinal; ambas están
situadas más próximas al paramento exterior delnúcleo.
En el recubrimiento interior del núcleo, comprendi-do entre el paramento interior y la camisa de chapa,se puede disponer un mallazo de armadura trans-versal o longitudinal.
En la figura nº 1 puede verse la sección del tubo conlos distintos elementos que lo componen.
En la junta soldada, la estanqueidad se consigue pormedio de soldadura efectuada en el enchufe de lasboquillas extremas. En la junta de goma, se colocaun anillo tórico en la boquilla macho para posterioracoplamiento con la boquilla hembra (figuras nº 2 ynº 3 respectivamente).
Figura 1
Figura 2
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 57
2.3.3.1 Criterio de Cálculo
2.3.3.1.1 Definición de Tramos a Efecto de Cálculo
A efectos del cálculo de la tubería se ha dividido todala misma en los siguientes tramos, a efectos de aplicara cada tramo el sistema de cargas correspondiente:
TRAMO 1: Tubería de INMISARIO hasta la llegadaa la línea de costa.
TRAMO 2: Tubería de INMISARIO entre la línea decosta y la toma de las bombas.
TRAMO 3: Tubería de ENTRADA de agua de refri-geración, entre las bombas y los equiposde refrigeración.
TRAMO 4: Tubería de SALIDA del agua de refrige-ración, entre los equipos de refrigeracióny la cámara de descarga.
TRAMO 5: Tubería de EMISARIO, entre la cámara de descarga y la línea de costa.
TRAMO 6: Tubería de EMISARIO, a partir de lalínea de costa hasta el final.
2.3.3.1.2 Cargas Consideradas en la Tubería
Para cada tramo, las cargas consideradas en latubería son las siguientes:
TRAMO 1: Diámetro interior de la tubería:Ø2400 mm
•• Presión máxima de trabajo: 4.4 Atm
•• Presión mínima de cálculo:- 0.5 Atm
•• Temperatura del agua interior: 10ºC
•• Temperatura del agua exterior: 10ºC
•• Altura de tierras: 3.0 m
•• Sobrecargas: NINGUNA
•• Instalación: TERRAPLEN.
•• Cama: GRANULAR A 90 º
Figura 3
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 58
•• Tipo de junta: ELÁSTICA.
TRAMO 2: Diámetro interior de la tube-ría: Ø2400 mm
•• Presión máxima de trabajo: 4.4 Atm
•• Presión mínima de cálculo: -0.5 Atm
•• Temperatura del agua interior: 10ºC
•• Temperatura del agua exterior:10ºC
•• Altura de tierras: 6.0m
•• Sobrecargas: TANQUE DE 60Tn
•• Instalación: TERRAPLEN
•• Cama: HORMIGÓN A 120º
•• Tipo de junta: SOLDADA.
TRAMO 3: Diámetro interior de la tube-ría: Ø2800 y Ø2400 mm
•• Presión máxima de trabajo: 4.4 Atm
•• Presión mínima de cálculo: -0.7 Atm
•• Temperatura del agua interior: 10ºC
•• Temperatura del terreno: 10ºC
•• Altura de tierras: 2.8m
•• Sobrecargas: TANQUE DE 60 Tn yS.U. de 1.25 Tn/m2
•• Instalación: TERRAPLEN
•• Cama: GRANULAR A 90º
•• Tipo de junta: SOLDADA.
TRAMO 4: Diámetro interior de la tube-ría: Ø2800 y Ø2400 mm
•• Presión máxima de trabajo: 4.4 Atm
•• Presión mínima de cálculo: -0.7 Atm
•• Temperatura del agua interior: 28ºC
•• Temperatura del terreno: 10ºC
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 59
•• Altura de tierras: 2.8m
•• Sobrecargas: TANQUE DE 60 Tn yS.U. de 1.25 Tn/m2
•• Instalación: TERRAPLEN
•• Cama: GRANULAR A 90º
•• Tipo de junta: SOLDADA.
TRAMO 5: Diámetro interior de latubería: Ø3000mm
•• Presión máxima de trabajo: 4.4 Atm
•• Presión mínima de cálculo: -0.5 Atm
•• Temperatura del agua interior: 28ºC
•• Temperatura del terreno: 10ºC
•• Altura de tierras: 6.0m
•• Sobrecargas: TANQUE DE 60 Tn
•• Instalación: TERRAPLEN
•• Cama: HORMIGÓN A 120º
•• Tipo de junta: SOLDADA.
TRAMO 6: Diámetro interior de la tube-ría: Ø3000 mm
•• Presión máxima de trabajo: 4.4 Atm
•• Presión mínima de cálculo: -0.5 Atm
•• Temperatura del agua interior: 28ºC
•• Temperatura del agua exterior: 10ºC
•• Altura de tierras: 3.0m
•• Sobrecargas: NINGUNA
•• Instalación: TERRAPLEN
•• Cama: GRANULAR A 90º
•• Tipo de junta: ELÁSTICA.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 60
2.3.3.2 MMateriales
2.3.3.2.1 Cementos
Cuando la agresividad del terreno esbaja y dependiendo de la resistenciaque se quiere alcanzar:
CEM I-42,5-R
CEM I-52,5-R
Cuando la agresividad del terreno esmoderada o alta:
CEM I-42,5-SR
2.3.3.2.2 Áridos
Los áridos son de cantera y naturalezacaliza, siendo el tamaño máximo 12 mm.
2.3.3.2.3 Agua
En el amasado y curado del hormigón
se utiliza agua de la red municipal de abastecimiento.
2.3.3.2.4 Aditivos
Superfluidificantes y reductores de agua de alto ren-dimiento, de la casas Bettor y Sika.
2.3.3.2.5 Aceros
2.3.3.2.5.1 Aceros empleados para la fabricación decamisas de chapa
Para la elaboración de camisas de chapa se utilizanaceros de calidad AP-11 y AE-235-B. Los espesores autilizar dependerán del dimensionamiento estructu-ral de la tubería, siendo entre un máximo de 6 mmy un mínimo de 1,5 mm.
2.3.3.2.5.2 Aceros empleados para la fabricación delas boquillas
Para la fabricación de boquillas de junta soldada seutilizan aceros de calidad AP-11 y AE-235-B. Lasboquillas macho para junta de goma se fabrican conperfil laminado en caliente, calidad AE-235-B.
Los espesores a utilizar dependerán del dimensio-namiento estructural de la tubería, entre un máxi-mo de 12 mm y un mínimo de 5 mm.
2.3.3.2.5.3 Aceros empleados para la fabricación dearmaduras
En la armadura longitudinal se utilizan aceros lisosde calidad AE-215-L y diámetros según proyecto,oscilando entre 6 y 12 mm.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 61
En la armadura transversal se utiliza alambretrefilado (corrugado) en rollos, de calidad B-400-S, B-500-T y B-500-SD, empleándose los diáme-tros que requiere el proyecto, entre 6 y 12 mm.
2.3.3.2.5.4 Aceros empleados para la fabricación depiezas especiales
Para la fabricación de piezas especiales se utilizanaceros de calidad AP-11 y AE-235-B.
Los espesores a utilizar dependerán del dimensio-namiento estructural de la pieza.
2.3.4 Resumen de las Piezas Ejecutadas
A continuación se detallan de manera genérica lasunidades de obra ejecutadas distinguiendo por diáme-tros de las tuberías y por tipos de piezas especiales
2.3.5. Instalación de tubería en obra
2.3.5.1 Tramo terrestre
Antes del inicio de los trabajos se realizó un levan-tamiento topográfico de la traza y una campaña desondeos, con objeto de poder calcular las entibacio-nes necesarias y la maquinaria a emplear en la eje-cución de las obras.
2.3.5.1.1 Excavación y Preparación de la zanja
Del análisis de los sondeos realizados se observóla existencia del nivel freático aproximadamen-te a 2,50 m de profundidad respecto al terrenooriginal.
Dado el poco espacio que se disponía en superficiepara ejecutar los trabajos, y la importante profundi-
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 62
dad a la que iban colocados los tubos, laopción de realizar la zanja a cielo abiertoquedaba desechada prácticamente en todala traza, resultando necesaria la entiba-ción de la zanja.
Teniendo en cuenta que los niveles deexcavación a realizar en la zona terrestredel emisario e inmisarios se situaban muypor debajo de la cota del nivel freático (12m de profundidad), se decidió ejecutar laentibación por medio de muros pantallade hormigón armado. Este método salvó ladificultad de realizar la hinca de tablesta-cas en estratos de material consolidados,existentes en la traza de la conducción;permitió la creación de recintos práctica-
mente estancos que facilitaron el tra-bajo; y facilitó la excavación interiorpuesto que los muros pantalla de hor-migón permiten la excavación hastacierta profundidad en voladizo y nece-sitan menos anclajes y arriostramien-tos que otros métodos.
Los muros pantalla de hormigónarmado ofrecen además una grandurabilidad permitiendo durante lavida útil de la instalación ejecutarreexcavaciones para realizar mante-nimiento y/o reparaciones de las con-ducciones.
En parte de la traza de la conducciónterrestre del emisario e inmisarioexistía una línea de alta tensión a
una altura de tan solo 8 m sobre el terre-no, que no podía cortarse ni desviarse, porlo que no podía ejecutarse la pantalla conla maquinaria que se disponía. En estazona se optó por realizar una pantalla abase de micropilotes tangentes entre si.Las filtraciones de agua se controlaronpor medio de bombas dado que la longitudentibada con este método era de tan solo30 m en planta, y los distintos niveles dearriostramiento necesarios se ejecutaroncon anclajes activos que no entorpecíanlos trabajos posteriores a la entibación.
La zanja de la conducción de impulsión yretorno que conecta la casa de bombas y elvertedero con los condensadores de los dosgrupos de potencia de la central tenía una
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 63
profundidad de unos 6 metros por lo que se pudo eje-cutar entibando por medio de perfiles hincados ytablones de madera sin necesidad de apuntalamien-tos. La ejecución de un tablestacado se desechó debi-do a la imposibilidad de realizar la hinca en el terre-no existente, y la entrada de agua en la zanja pudosolucionarse sin problemas agotando conbombas.
2.3.5.1.2 Montaje de la Tubería
En primer lugar se preparó la solera dela zanja de forma que quedara niveladoel fondo. La solera se terminó con hormi-gón de limpieza, puesto que si bien elmaterial del fondo de la zanja resistíasin problemas la carga de los tubos, lapresencia casi continua de agua aconse-jaba ese acabado.
Posteriormente se colocaron apoyos demadera de hasta 30cm de altura para queal descender los tubos a la zanja no apo-yaran sobre toda la generatriz inferior deltubo sino solo en los apoyos situados a 1/5,del largo total del tubo, de cada cabeza.
Una vez preparada la zanja y el apoyo donde ibacolocado el tubo se descendieron los tubos al fondode la zanja por medio de grúas. Los tubos llegabanen una batea y eran cargados por la grúa directa-mente y colocados en la zanja sin realizar acopiointermedio, por no disponer de espacio suficiente.
De cualquier modo con el tiempo que seinvertía en montar cada tubo y el ritmo dellegada de tubos a obra no se producíanparadas por falta de abastecimiento detubos.
Las grúas empleadas variaban entre las60 Tn y las 160 Tn, dependiendo del tramomontado, dada la diferente anchura de lazanja según el tramo. La grúa montabatres tubos de cada alineación sin variar suposición. Según el tramo las conduccionesllevaban dos alineaciones o tres en parale-lo, por lo que la grúa montaba entre seis ynueve tubos en cada posición.
El rendimiento de montaje de tubos congrúa alcanzado era de entre nueve y doce
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 64
tubos al día.
Los tubos se cargaban empleando bragas decinta ancha y balancines de tal forma que que-daran sujetos en dos puntos, a una distanciaaproximada de cada boca correspondiente a 1/5del largo total del tubo.
Posteriormente se colocaban los tubos con sualineación correcta según su eje tanto en hori-zontal como en vertical, y se enchufaban pormedio de trácteles que aproximaban la boqui-lla macho del tubo que se estaba montando ala boquilla hembra del tubo que ya estabamontado.
El solape de las boquillas en alineaciones rec-
tas no debía ser inferior a 50 mm ni superior a78 mm.
Además para variar las alineaciones tanto enel plano vertical como horizontal se podíajugar con un ángulo en la junta de hasta 1,0º.
En uno de los tramos de la conducción debidoa la existencia de una línea de alta tensión apoca altura respecto al terreno no podía emple-arse la grúa para montar los tubos en su posi-ción definitiva, por lo que se descendían alfondo de la zanja en una zona alejada de lalínea de alta tensión y se montaban los tuboscargándolos con una carretilla elevadora. Esteprocedimiento pudo emplearse gracias a que
las dimensiones y el peso de los tubos noeran excesivas.
Posteriormente se realizaba la soldadurainterior de las boquillas, trabajo que podíasolaparse perfectamente con el enchufe detubos en esa alineación.
Después de soldar las juntas se arriño-naban los tubos con hormigón en masa ocon material granular, según las especifi-caciones de cada tramo, dejando libreslas juntas.
Se ejecutan los macizos de anclaje de hor-migón armado, según planos de proyecto,en los cambios de alineación, codos, y enlas reducciones.
Una vez montada la tubería y realizadasde manera satisfactoria las pruebas de
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 65
estanqueidad, que se describen en otro punto,se procedía a rellenar las juntas interior yexteriormente con mortero.
Finalmente se ejecutaba el relleno de lazanja, compactando por tongadas sucesivascon un grado de compactación de al menos el95% del proctor modificado.
El relleno hasta 30 cm por encima de la gene-ratriz superior del tubo se realizaba conarena, empleándose para el resto materialprocedente de la excavación o de préstamohasta alcanzar la cota del terreno original.
2.3.5.1.3 Pruebas Hidráulicas
2.3.5.1.3.1 Comprobaciones Previas
Antes de comenzar la prueba se comprobó
que, al menos los siguientes puntos estuviesencorrectos, para el tramo de tubería a probar:
•• Toda la tubería del tramo está correcta-mente instalada, habiéndose realizado lasoldadura de todas las juntas y los con-troles de soldadura especificados.
•• Se ha realizado y compactado (en el casode cama granular) la cama de todos lostubos dejando las juntas sin tapar paradetectar posibles fugas.
•• Se han realizado los muertos de anclajede los codos y de los finales de tubería.
•• Se han apretado correctamente los torni-
llos de las bridas.
•• Se ha colocado y soldado correctamente lastapas de la tubería principal.
•• Se han tapado las derivaciones que no tie-nen válvulas.
•• Se han cerrado las válvulas que aíslan eltramo de otros tramos no sujetos a la prue-ba.
•• Están abiertas las válvulas de entrada deagua y salida de aire.
•• Los manómetros están correctamente colo-cados, para poder medir la presión interioraunque las válvulas de entrada de aguaestén cerradas.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 66
2.3.5.1.3.2 Presiones de Cálculo
Se determinó la presión máxima de prueba en zanjaque podrían admitir los tubos sin sobrepasar lastensiones admisibles consideradas en el cálculo.Para la determinación de esta presión, se considera-ron las siguientes cargas actuantes (para todos lostramos):
Altura de tierras: la altura de cálculo de la tubería.
Sobrecargas: NINGUNA.
Tipo de instalación: la considerada en el dimensio-namiento de cada tubo.
Temperatura del agua interior: 10ºC (agua fría)
Con estas condiciones, se han determinado lassiguientes presiones máximas de prueba en zanjaadmitidas por cada tubo:
TRAMO 2: Ø2400 mm, Ppz,max = 4.5 Atm
TRAMO 3: Ø2400 mm, Ppz,max = 5.7 Atm
Ø2800 mm, Ppz,max = 5.6 Atm
TRAMO 4: Ø2400 mm, Ppz,max = 6.6 Atm
Ø2800 mm, Ppz,max = 6.5 Atm
TRAMO 5: Ø3000 mm, Ppz,max = 4.9 Atm
2.3.5.1.3.3 Desarrollo de la Prueba
2.3.5.1.3.3.1 Llenado de la Tubería.
La tubería se llenó lentamente desde unpunto bajo, dejando abiertas salidas deaire en las partes altas.
El caudal de llenado estaba condicionadopor:
El diámetro de la tubería de entrada.
El diámetro de las salidas de aire, de talforma que, no se debían producir presio-nes superiores a 0.5 atm durante el llena-do.
La geometría de la conducción. Cuantomás intrincada fuese la geometría (puntosaltos y bajos), más lento debía ser el llena-do, para evitar que quedaran bolsas deaire.
Cuando la tubería estuvo prácticamente llena, sedisminuyó el caudal de llenado para evitar que lallegada del agua a los puntos de salida de aire pro-dujese sobre presiones.
Durante el llenado, se cerraron las salidas de aire amedida que el agua iba saliendo por las mismas.
Una vez llenada se le dio al agua una presión de 1atm y se cerraron las válvulas, dejándose la tuberíareposar durante, al menos, 24 hrs. En este tiempo serealizó una primera comprobación de que no habíafuga de agua en ningún punto.
2.3.5.1.3.3.2 Realización de la Prueba
La prueba se realizó según la “Instrucción del Insti-tuto Eduardo Torroja para Tubos de HormigónArmado o pretensado”.
Una vez concluido el plazo de absorción con la tube-ría llena de agua se comenzó la prueba.
Para ello se aportó presión a la tubería, con un bom-bín (o bomba de pequeño caudal) de tal forma que sellegara a la presión de prueba en un plazo de aprox.15 min.
En ningún momento debía sobrepasarse la presiónde prueba especificada.
La prueba consistió en someter el tramo de tubería,durante 2 horas, a la presión de prueba en zanja,que es la máxima presión que puede producirse sinque en ninguna sección del tramo se rebase su pre-
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 67
sión máxima de trabajo, siendo ésta para la tuberíade estudio de 4,4 atm.
Durante este tiempo se controlaron:
- Las juntas de los tubos y los posibles puntos defuga, comprobando que no hay fugas visibles.
- La presión interior de la tubería. El resultado de la prueba se consideraba satisfacto-rio si:
- No había fugas visibles.
- El volumen de agua que se debía suministrar altramo de tubería, mediante un bombín tarado,para mantener la presión de prueba, no era supe-rior a V, donde V está dado por la fórmula:
V=0.40 * L * Øinterior.
V= Volumen máximo a introducir en 2 horas, enlitros
L= Longitud del tramo de prueba, en metros. Seconsiderarán las piezas especiales.
Øinterior= Diámetro interior del tubo, en metros
En caso de que en el tramo de prueba hubiesevarios diámetros de tubería, la fórmula anteriordebía sustituirse por:
V= Σi Li * Øinteriori
Las pruebas fueron superadas todas de manerasatisfactoria a lo largo de la obra.
2.3.5.2 Tramo MMarino
Antes del inicio de los trabajos se realizó un levan-tamiento batimétrico de la traza y un reconocimien-to geofísico, para determinar el espesor de los sedi-mentos no consolidados.
2.3.5.2.1 Dragado y Preparación de la zanja
Ante la previsible aparición de material consolida-do (margas) en parte de la traza de la tubería yteniendo en cuenta las profundidades a las que sedebía ejecutar la zona final de la traza (-25m), seoptó por emplear una draga de retroexcavación yuna draga de cuchara.
Los materiales dragados se depositaban en la cán-tara de los gánguiles para posteriormente ser trans-portados y vertidos en los laterales de la zanja, auna distancia lo suficientemente alejada para impe-
dir al aterramiento de la misma y a una profundidad tal que permitía su reutilización como materialde relleno, una vez fondeadas las tuberías.
Una vez realizado el dragado de la zanja y su regu-larización (relleno de los huecos producidos duranteel dragado en roca), se preparaban dos cunas pararecibir al tubo mediante sacos rellenos de balasto.
2.3.5.2.2 Montaje de Tubería
Los tubos se acopiaban temporalmente en el muelledesde donde eran cargados por medio de una grúade 60 Tn en la cántara del gánguil previamenteadaptada para tal fin con unas cunas auxiliares.
Los tubos eran trasladados en el gánguil hasta latraza, donde eran colocados mediante una pontonaflotante dotada de grúa.
El tubo se bajaba al fondo ayudado de un balancíndesde el que se colgaba el tubo por medio de bragasde cinta ancha.
Se emboquillaba el tubo con el que ya había sidocolocado anteriormente ayudándose de gatoshidráulicos submarinos, y se apoyaba sobre unascunas de balasto comprobando la correcta alineacióny nivelación de la tubería.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 68
Al emplear medios marítimos podía independizarseel montaje del acceso por tierra, limitado por la exis-tencia de edificaciones cercanas.
Posteriormente se arropaban lateralmente los tubosya colocados con material granular, siempre dejandoel último tubo sin arriñonar y sin afectar a los futu-ros tubos de las líneas paralelas.
Con objeto de reducir las maniobras de emboquilla-do submarino, más largas y complicadas que lasterrestres, se montaron algunos tramos en gruposde dos a cinco tubos unidos en tierra mediantebarras de tracción capaces de soportar los eventua-les esfuerzos longitudinales. El conjunto de tubos secargaba en el gánguil y era fondeado del mismomodo descrito anteriormente.
El rendimiento alcanzado en el montaje oscilóentre 4 tubos montando tubos individualmente, y10 tubos montando en grupos de cinco tubos conbalancín.
Finalmente se ejecutó el relleno de la zanja emple-ando para ello balasto hasta 1 m por encima de lageneratriz superior del tubo, protegido exteriormen-te por una capa de escollera hasta 30 kg, y tapadotodo ello con material granular proveniente de laexcavación hasta completar la sección del terrenonatural.
Gracias a la resistencia a los impactos de la tuberíade hormigón, los vertidos del material de rellenopudieron ejecutarse directamente desde el gánguilvertiendo por fondo.
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1ª PARTE, HASTA CONSTRUCCIÓN CANALPINYANA (INICIO, 1147)
Si hay alguna vinculación específica de Lleida a lolargo de su historia o cordón umbilical que guíe ycondicione su desarrollo y territorialidad, éste es sinduda el agua. Aquí, posiblemente como en ningúnotro sitio, la historia de la ciudad está ligada al aguadesde su propio nacimiento e implantación a orillasdel Segre, ha sido objeto de litigios y peleas por suposesión, de enfermedades y plagas por su contami-nación, de desarrollos inusitados al establecerse losriegos de Pinyana, de inundaciones y catástrofes traslas recurrentes avenidas del Segre, de prosperidad ydesarrollo a nivel territorial, de tradición y moderni-dad para adaptarse a las nuevas situaciones, y tam-bién aquí se ha tomado conciencia del recurso comobien escaso, por ello se coordina perfectamente sudistribución para los distintos usos, se parte de lacolaboración y solidaridad para la ampliación a nue-vos sectores de regadío, se cuida el tratamiento yretorno de las aguas a los cauces públicos, se evitauna contaminación que pueda destruir nuestros eco-sistemas y medio ambiente, se respetan y protegenlos caudales ecológicos, en definitiva, tradición y cul-tura del agua que va unida a la propia historia de laCiudad, nacida a orillas del río Segre pero con laposibilidad inmediata de un baluarte defensivo en la
zona dominante de un cerro o montículo próximo.Así lo entendieron desde la época prerromana, en laque la única forma de suministro era el acarreo deagua desde el río hasta las rudimentarias viviendasubicadas en las colinas.
Posteriormente, ya en la época romana, con una cul-tura muy superior y avanzada para la época, seintrodujo la cultura del aseo y el baño, lo que a suvez condujo a la realización de pequeñas obrashidráulicas, tales como presas y acequias que lleva-ban el agua a sus baños públicos, como el que setenía constancia existía en el denominado BancoVitalicio de la actual Plaza de S. Joan, según infor-mación recogida por José Rabasa Fontseré y Fran-cisco Rabasa Reimat en su libro “El suministro deagua potable a la ciudad de Lérida”, del cual toma-remos las documentadas aportaciones y datos quenos sirvan para esta primera perspectiva históricadel suministro a Lleida.
Así, entre las acequias que nuestros historiadorestienen documentadas de esta época romana, citandos cuyo trazado seguía sendas curvas de nivel. Unade ellas regaría el soto de Fontanet, en la margenizquierda del río Segre, probablemente en la peixeraenfrente del edificio de la Paheria, y finalizando en laactual Clamor del Comendador. La otra se ubicaba
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en la margen derecha con captación en la zona de lasactuales compuertas de FECSA y utilizando comocauce de reversión de las aguas el río Noguerola.
En la época visigoda la ciudad fue una continuaciónde la romana, así como los baños y obras hidráuli-cas. Se cita por los historiadores que en esta épocaestablecieron, entre otros, los riegos de la falda deGardeny, que en germánico significa jardín, median-te el trazado de otra acequia junto al Segre.
Los sistemas de riego en la época goda ya fueron muyavanzados, circunstancia ésta que, especialmente, seperfeccionó en la época árabe, mejorando las realiza-ciones de los romanos y visigodos y adoptando técni-cas asiáticas desconocidas hasta entonces.
Así durante la dominación islámica se prolongaríanpor la margen derecha del Segre, el primer cauce deGardeny, conduciendo las aguas hasta Alcarrás, ydando nacimiento a la partida rural de Rufea, nom-bre árabe equivalente también al de jardín; asímis-mo la partida rural de Balafia debe su nombre al deAl’bolafia, que en árabe es noria que sube el agua deuna clamor, probablemente la del Noguerola, cuyoscaudales serían aprovechados para el riego de aque-lla partida.
La importancia que alcanzaron los riegos en laépoca islámica, quizás fue la causa de atribuirse alos árabes el nacimiento y desarrollo de todos los rie-gos de nuestra huerta y también, por extensión, losdel Canal de Pinyana, circunstancia que, hoy en día,está desechada por nuestros historiadores.
Durante todo este periodo el suministro de aguapara usos públicos se efectuaba, asímismo, desde lasfuentes o manantiales naturales que existían endiversas partes de la ciudad, perfectamente docu-mentadas y entre las que se pueden señalar las dela fuente de Cardona o del Aguardiente (entre lacalle Carmen y la Rambla de Ferran), el manantialde la calle de Curtidores Bajos (entre las calles baja-da de la Audiencia y Capitán Masip), el manantialde la Plaza Sant Joan, etc.
2ª PARTE, DESDE INICIO CANAL PINYANA(1147) HASTA CONSTRUCCIÓN DEPÓSITOPLA DE L’AIGUA (1784)
Haremos aquí un inciso para referirnos en las pró-ximas líneas a un tema de enorme relevancia en lahistoria y devenir de Lleida como es la creación delcanal de Pinyana.
Hacia la mitad del siglo XII, en 1147, estando Léri-da todavía en poder sarraceno (fue reconquistada en
1149), los condes de Barcelona y de Urgell recon-quistan la villa de Almenar, naciendo este mismoaño la acequia del Segriá, al conceder Ramón Beren-guer IV a los cien hombres que poblaron dicha villauna acequia para regar las tierras con agua deriva-da del río Noguera Ribagorzana.
Este cauce debe entenderse como el origen del Canalde Pinyana, cuando posteriormente fue prolongadaaguas abajo llegando hasta las tierras del llano deLérida, actuaciones que se llevaron a cabo en ladécada del 1180.
Nuestros historiadores Roman Sol Clot y M.CarmenTorres Graell, autores del libro “La historia de uncanal”, son los verdaderos conocedores del canal dePinyana y, por tanto, a ellos nos remitiremos engran parte de la información que subsigue referidaa la historia y las características más relevantes deeste canal.
Esta importante y definitiva obra que con el devenirde los tiempos constituiría la riqueza de la huertaleridana, fue realizada en forma privada y a susexpensas por el leridano Pedro Raimundo de Sassa-la, al que la historia apodaría, en razón a su obra,Pedro Cavasèquies.
En el proceso de consolidación inicial de estos rie-gos del canal de Pinyana, hubo diversos momentosrepresentativos en cuanto al dominio y adminis-tración de la acequia, que terminarían en 1229,después del fallecimiento de Pedro de Sassala, conla cesión a la ciudad de Lérida por parte de su hijaNicolasa de Sassala, de cuantos derechos le corres-pondían, alcanzando así el municipio leridano elpleno dominio, posesión y administración delcanal.
Así la ciudad de Lérida devino en señora de la ace-quia y de las aguas de Pinyana, en un domino queejerció en forma ininterrumpida durante más dequinientos años, en el periodo que va desde 1229hasta 1758.
Así es como nació la grandeza de la Lérida medieval.En el largo periodo que va desde el siglo XII hastabien entrado el XIV se llevan a cabo las grandes rea-lizaciones ciudadanas. Son los siglos de expansióncontinua y de progreso. La riqueza se va acumulan-do en la ciudad y la prosperidad se manifiesta entodos los aspectos. Con su crecimiento vertiginoso,así en lo urbano como en lo económico, con el lustrede sus instituciones culturales, políticas y religiosas,se convirtió en una de las más eficaces colaborado-ras de las glorias del Principado. De la ciudad deLérida, dirá Ramón Muntaner, por su prosperidad y
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grandeza, que: Barcelona es cap de Catalunya en lamarina, e en la terra ferma, Lleida.
Como ejemplo sumamente representativo, cabeseñalar que de este periodo son o corresponden lacreación de:
a) La Paheria. La evolución de Lérida hacia suorganización municipal, dará origen a una ins-titución autóctona, enraizada en la propia tie-rra, específica de la Cataluña nueva. Será pri-mero el Consulado. Después la Paheria. El Con-sulado lo establecerá Pedro II al conceder aLérida tal privilegio en 1 de abril de 1197, querepresenta, de facto, el origen de la Paheriacomo institución municipal.
Después, en 1264, nacerá definitivamente laPaheria al otorgar Jaime I a Lérida el privilegiode su establecimiento como culminación a unaserie de reformas. El nombre de paher, derivadode paciarii, hombre de paz, aludirá siempre a sufunción de buen gobierno. Y así aún hoy, puedeverse en la pintura sobre retablo existente en elsalón del Retablo del Ayuntamiento, que sealude a sus paheres como qui facient justitia.
Desde la Paheria se gobernará la ciudad duran-te toda la Edad Media y Moderna, ejerciendo su
labor rectora hasta el reinado de Felipe V.
b) La Catedral. En los albores del siglo XIII, elobispo Gombau de Camporrells concibió laidea de levantar una auténtica Catedral, degrandes proporciones, espoleado por el granauge que la ciudad venía adquiriendo. Los pla-nos del nuevo templo fueron encargados aPedro de Coma, y la primera piedra fue colo-cada el 22 de julio de 1203 por el rey Pedro II.El templo se levantó rápidamente, caso insóli-to en las catedrales medievales, cuya cons-trucción debía durar siglos. La de Lérida, alcabo de setenta y cinco años de iniciada, fueconsagrada al culto en 31 de octubre de 1278por el obispo Guillem de Montcada, durante elreinado de Pedro III.
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c) La Universidad. Lérida desconoce el cansancioy antes de terminar la centuria se lanzó a unade las mejores y más brillantes empresas: elEstudio General o Universidad de Lérida.
La primera idea o impulso partió de una peti-ción de los pahers de la ciudad en marzo de1293, solicitando al rey la creación del Estu-dio. No hubo concesión, pero el Consejo deLérida renovó su petición y tras siete años degestiones y esperas, el 1 de septiembre de1300, fecha inolvidable del privilegio de JaimeII, Lérida es escogida como sede del EstudioGeneral.
Sin embargo, los años de esplendor fueron langui-deciendo hasta desaparecer en los inicios del sigloXVIII, cuando en 1707 se produce la capitulaciónde la ciudad frente a las tropas de Felipe V, man-dadas por el duque de Orleans. El nuevo régimensupuso para Cataluña, y para Lérida con ella, ladesaparición de las instituciones políticas y princi-pios políticos que las sustentaban. Todo se consumócon la publicación, el 16 de enero de 1716, deldecreto de Nueva planta de la Real Audiencia delprincipado de Cataluña, con el que desaparece todovestigio de la antigua organización municipal y seinicia el centralismo.
Decíamos que el Canal de Pinyana toma sus aguasdel río Noguera Ribagorzana, las cuales constitui-rán también posteriormente con el paso del tiempola base del suministro de agua potable a la ciudad, yse captan en el congosto de Pinyana, a 30 km. deLérida, en el término municipal de Castillonroy.
La captación directa del río se realizaba a través deuna presa o azud. No obstante los primeros datosfiables sobre la construcción de la obra de tomadatan de 1444 y hace referencia a una reforma com-pleta de la manera de derivarse el canal del río, peroque no afecta a la construcción primitiva de la presa.
Sin embargo la endeblez del primer tramo del canal,junto al cauce del río, expuesto a las avenidas einundaciones periódicas e incluso impetuosas eneste tramo del río, motivó que se procediera en 1581a la construcción de una mina que atravesara elmacizo del barranco de Castillonroy, gran obra parala época y que garantizaba la seguridad y constan-cia del riego al quedar el canal a salvo de las aguasen el caso de avenidas.
Las siguientes informaciones recogidas hacen refe-rencia a diversas reparaciones o reconstrucciones enla presa motivadas por las riadas, hasta que en 1847se procedió a su construcción en la forma definitivaque actualmente se conserva.
Retomando el momento en que habíamos efectuadoel inciso del Canal de Pinyana, y con el que iremosconectando en diversas fases culminantes de la evo-lución del abastecimiento a Lleida, nos encontramosque, con el paso del tiempo y el crecimiento de la ciu-dad, sus edificaciones y sus murallas, resultabainsuficiente el suministro público desde las fuentesnaturales, con lo que hubo que recurrir a otros sis-temas que complementaran el hasta entonces exis-tente. Aparte de la aparición de los denominados
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“aguadores” que transportaban el agua desde el ríoo los manantiales públicos a algunos vecinos, se ini-ciaron las construcciones de pozos, cisternas y bal-sas públicas para asegurar el suministro de perso-nas y ganado, evitar el gasto económico del pago alos aguadores o la molestia física de descender hastael río para acarrear el agua.
De los pozos se tiene información de construccionesque se remontan al año 1340 como es el pozo de l’A-reny de Ramón Çacosta (que correspondería a laactual Rambla de Ferran) y el de Cap-Pont o delSpatis, al año 1344 como es el pozo de l’Areny deSant Llorenç (cercano al antiguo Hospital de SantaMaría) y así sucesivamente en años posteriores.Conviene destacar la construcción de los denomina-dos pozos de hielo, que servían para almacenar elhielo procedente de lugares más o menos alejados dela ciudad ( Prades, Peralta de la Sal, Monasterio deNª Sª de Bellpuig de las Avellanas, etc) o, de las pro-pias balsas de hielo que se construían a tales efectospara el agua helada de los días crudos de invierno,empozarla inmediatamente y procurar aislarla tér-micamente del exterior con paja, teniendo de estamanera una limitada reserva para los periodos desequía o estiaje.
El sistema de construcción de pozos, cisternas, bal-sas para el suministro público de agua se prolongóen el tiempo hasta el siglo XVIII, del que nos quedanla información y vestigios más interesantes, comolas cisternas en el recinto amurallado del Castillo,que de las cinco que llegaron a existir se conservanactualmente : la de La Azuda y la del Claustro, y setienen documentadas: dos en la Lengua de Sierpe yde las Almas.
3ª PARTE, DESDE CONSTRUCCIÓN DEPÓSITODEL PLA (1784) HASTA LA CONSTRUCCIÓN DELA PRIMERA RED DE DISTRIBUCIÓN URBANA(187788))
No obstante, tras la terrible epidemia con se vió azo-tada la ciudad y pueblos vecinos, al acabar el invier-no de 1783, la Paheria ante la mala calidad del aguaque consumía el vecindario decidió la construcción de
un depósito, el cual tras diversasalternativas y avatares se inició el30-03-1784 en su ubicación definiti-va en la planicie denominada Pladels Gramàtics y se finalizó trasarduos trabajos en octubre de 1787.Pleyan de Porta en sus Apunteshistóricos de Lleida lo describe deesta manera: Consiste el depósitoen una grandiosa excavación de 50vares de latitud por otras tantas delongitud y 14 de profundidad. Labóveda es a prueba y se halla soste-nida por 25 robustas columnas queforman cinco calles con 38 arcos,todo de piedra de sillería así comolas paredes de su interior que sonde gran espesor y consistencia.
Las dimensiones exactas son lassiguientes: una planta en forma decuadrado de 32,20 m. de lado con25 columnas cuadradas de 0,80 m.
de lado en su interior, lo que representa una super-ficie útil de 1.020,84 m2. La altura aprovechable esde 8,50 m. y, por lo tanto, su volumen o capacidad esde 8.677,14 m3. Es una auténtica catedral sumergi-da, como gusta llamarla en Lleida tanto por la mag-nitud de la obra para la época en que se construyócomo por su belleza oculta durante muchos años yrecuperada para el disfrute de todos los estudiosos
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de nuestra historia y, en este caso, de nuestra histo-ria del agua.
La conducción de entrada de agua al depósito se rea-lizaba mediante un acueducto denominado La Mina,que tenía su origen en la Acequia Primera o Majordel canal de Pinyana, en las cercanías del camino deVallcalent, y cruzando la parte nor-occidental de laciudad llegaba al depósito por la actual calle SanCarlos.
Al mismo tiempo que las obras de construcción deldepósito comenzaron las de los acueductos que habí-an de llevar el agua a las cinco fuentes que se pro-yectaron e incluyeron en este plan que, en realidad,constituyen las primeras instalaciones y conduccio-nes urbanas para el suministro público de agua a laciudad.
Relación de fuentes:
1) fuente de la Enseñanza: estaba adosada a lafachada del convento de la Compañía deMaría y Enseñanza, en la calle La Palma (cre-ado en 1755, saqueado e incendiado en 1936 yderribado posteriormente por estar en ruina).
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La fuente fue inaugurada en 1789 y suprimi-da en 1886. En los años 70 se recupera delalmacén municipal y se sitúa en su emplaza-miento actual, en las escaleras que llevan a laplaza de San Antonio María Claret.
2) fuente de la Catedral: Fue inaugurada el año1789 y trasladada al interior del recinto de laCatedral en 1940. Finalmente desmontadaen 1948 y trasladada a los almacenes muni-cipales de la Seo Vella, donde actualmente seencuentra.
3) fuente de la Plaza San Francisco: también definales del s. XVIII, sufrió diversas modifica-ciones y parece ser que parte de esta fuentees la que se encuentra en la Cuesta del Jan.
4) fuentes de la Plaza de San Juan: la primerafuente se construyó en 1790, que en todotiempo fué la principal de la ciudad y sedenominaba de Les Sirenes o de Neptuno porlos motivos ornamentales que la decoraban.Esta fuente se desmontó en 1841 y se trasla-dó a la Plaza San Antonio, sin duda para des-pejar el centro de la plaza donde se encon-traba esta fuente monumental. Fue sustitui-da por otra también de carácter monumentaladosada o como formando pórtico a la escali-nata de la calle Fraga, la cual a su vez fuemodificada por adecuaciones urbanísticas y,más tarde, desaparecida.
5) fuente de la calle Caballeros o Font del Roser: fuente adosada a la fachada principal delantiguo convento de Santo Domingo, vinien-do el nombre de Roser, por haber radicadocanónicamente en la Iglesia de este conventola antigua cofradía del Santísimo Rosario.Esta fuente fue inutilizada en el último ter-cio del siglo pasado, conservándose algunosvestigios ornamentales.
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Conviene aclarar que tras estas cinco fuentes se fue-ron construyendo muchas más, pues en 1877 eran 8,en 1902 eran ya 25 y en 1936 llegaron a 50. Actual-mente su número supera el centenar aunque sutipología y, sobre todo, su funcionalidad son muydiferentes.
Como sea que el consumo de agua a través de lasminas derivadas del depósito comenzó a ser excesi-vo, se pensó en la posibilidad de conducir las aguaspor cañería cerrada, con el fin de que sólo se consu-ma la que salga por los grifos. Así en 1877/8 se tiene
constancia de la colocación de las primeras cañeríasde hierro colado, que saliendo del depósito general se extendían por toda una trama urbana de calles yfuentes, en lo que constituye la primera construcciónde canalización subterránea para suministro domici-liario de agua en la ciudad, elaborándose el 6 de abrilde 1878 el primer Reglamento que regulaba las peti-ciones de suministro de agua por los particulares.
4ª PARTE, DESDE LA CONSTRUCCIÓN DE LAPRIMERA RED DE DISTRIBUCIÓN URBANA(1878) HASTA LA CONSTRUCCIÓN DE LOSDEPÓSITOS DE LAS BALSAS (1920) Y OBRASCOMPLEMENTARIAS (1933)
No obstante las precarias condiciones sanitarias deeste abastecimiento y el crecimiento constante de lapoblación, llevó a la necesidad de plantear un nuevoservicio, el cual se inició o emprendió en 1900. Endicha fecha se construyeron dos depósitos cilíndricosde hormigón armado en lo que actualmente se conocecomo Las Balsas, tomándose las aguas del canal dePinyana, a través de la denominada acequia del Cap.
En 1919-1920 se amplió la capacidad de la reservacon otro depósito del mismo material, también cilín-drico; se tendió una tubería de chapa de acero asfal-tado hasta la ciudad (6 km. de longitud) y se instalóo amplió la red de distribución urbana.
De esta forma, aunque las exigencias en cuanto alcontrol sanitario eran mucho más modestas que lasactuales, la solución descrita, con la decantación enlos depósitos que un reducido consumo unitario yglobal hacía más eficaz, se obtenían aguas menosturbias y no tan peligrosas sanitaria y bacteriológi-camente como con el servicio anterior.
Sin embargo, el crecimiento extraordinario de Léri-da en el periodo comprendido entre los años 1910 y1920, en el que la población de la ciudad pasó de24.000 a 38.000 habitantes y el aumento en el con-sumo unitario, originado por las nuevas instalacio-nes sanitarias en la gran mayoría de las viviendas,junto con las inevitables y frecuentes fugas o roturasen la conducción y red de distribución de aquellosaños, movieron al Ayuntamiento a estudiar unaampliación que había de consistir en la construcciónde dos nuevos depósitos de 25.000 m3 de cabida cadauno y en la sustitución de la conducción a Lérida poruna tubería de fundición de 500 mm. de diámetrointerior del tipo de enchufe y cordón. Las obras deesta ampliación, se iniciaron en 1929 y se termina-ron en 1933, consiguiéndose una mejora tanto cuan-titativa (por la mayor capacidad de la tubería, la dis-minución de la pérdida de carga y mayores cotaspiezométricas en la red de distribución), como cuali-
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tativa (por la mayor capacidad de reserva de agua,lo que permitía una mayor autodepuración pordecantación). Casi simultáneamente, se procedió en1932, a instalar una estación de cloración para eltratamiento de las aguas.
De esta forma, la existencia en las Balsas de depósi-tos con una capacidad total en el entorno de 60.000m3, brindaban la posibilidad de establecer una reser-va, para posibles contingencias, que permitía abaste-cer la red de distribución directamente desde las Bal-sas en condiciones aceptables, durante 3 ó 4 días.
La mayor parte de estos depósitos se transforma-ron posteriormente en piscinas al convertirse lasBalsas en un parque municipal que tuvo gran rele-vancia entre los años 60-90, para ir decayendocomo complejo lúdico del agua, pero manteniendosu importancia como parque y zona verde, asícomo un centro neurálgico en el sistema de abas-tecimiento a la ciudad.
5ª PARTE, DESDE LA CONSTRUCCIÓN DE LOSDEPÓSITOS DE LAS BALSAS Y OBRAS COM-PLEMENTARIAS (1933) HASTA EL ABASTE-CIMIENTO ACTUAL (INICIO PROYECTO1946) (CONDUCCIÓN DE PINYANA Y DEPÓ-SITOS DE LA SEO) Y OBRAS COMPLEMEN-TARIAS (HASTA 1990)
Nuevamente la explosión demográfica de Lérida,juntamente con la necesidad de garantizar un sumi-nistro en las debidas condiciones de calidad y canti-dad, llevan al Ayuntamiento a plantearse en 1944 larealización de un proyecto que resulte definitivopara la época, aunque como veremos se vió supera-do por la realidad posterior.
Se parte de una población de 50.000 habitantes
(ligeramente superior a la existente) y se toma comohorizonte una población de 75.000 habitantes. Ladotación se establece en 300 litros por habitante ydía, con lo que el caudal diario es de 25.000 m3 y elgasto medio continuo de 260 litros por segundo.
De las distintas alternativas que se estudian, seadopta finalmente, en 1946, la que supone una cap-tación de las aguas del río Noguera Ribagorzana, ala altura del congosto de Pinyana y la construcciónde una conducción de 32 km. hasta los depósitos aconstruir en pleno centro dominante de la ciudad, enla meseta de la Seo Vella.
La conducción, siempre por gravedad, está constitui-da por tuberías de hormigón armado de 700/600 mm.de diámetro, con una longitud de 26.150 m. entrePinyana y las Balsas, en éste punto se conecta a latubería de fundición de 500 mm. ya existente en eltramo entre las Balsas y Lérida (con una longitud de5.100 m-.) y, ya dentro de la ciudad, se prolongahasta el emplazamiento de los depósitos reguladoresprevistos en el proyecto (longitud 600 m.).
Los depósitos reguladores son dos de 2.500 m3 decapacidad cada uno, enterrados y cubiertos en loalto del Castillo o meseta de la Seo. Se trata de doscámaras adosadas con un compartimento anejo paraalojamiento de las llaves de maniobra y desagües deambas cámaras. Éstas son de planta circular,cubiertas con cúpulas semiesféricas.
Con el esquema indicado parecía solucionado el pro-blema del abastecimiento de agua durante unamplio periodo de tiempo, pero nuevamente el granavance demográfico que experimento la ciudad enlos años 60/70, llevaron a la necesidad de plantearobras de ampliación de caudales y su almacena-miento, así como del tratamiento de las aguas.
En consecuencia, se llevan a cabo, entre otras, las
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siguientes actuaciones:
•• se procede a la construcción de un nuevo depó-sito regulador en la meseta de la Seo, en 1968,remozado y reparado en 1982, debajo de loque actualmente constituye la Plaza de laSardana. La capacidad de este depósito es de10.000 m3.
•• se construye una nueva conducción entre lasBalsas y los depósitos de la Seo, obras quefinalizan en 1971, con tubería de hormigóntipo pretensado de D600 mm.
•• se incrementan las dotaciones mediante con-cesiones del Canal de Aragón y Cataluña en300 l/s.
•• se procede al tratamiento de las aguas queacceden a las Balsas por cauce a cielo abiertoen un planta potabilizadora de nueva cons-trucción, en el propio recinto del parque muni-cipal, la cual se pone en servicio en 1984.
•• se construye la EDAR de Lleida por parte dela Generalitat de Catalunya, finalizada en elaño 1994, realizada en base a lo establecido enla llei 5/1981 de la Generalitat, por la cual seaplica un incremento de tarifa o un canon desaneamiento en función del agua consumida yque se destina a la financiación de las obrasde saneamiento en alta y depuración aguasresiduales.
•• y no debemos olvidar, por la importancia quepara la garantía definitiva del suministrorepresenta, tanto por la cantidad como por lacalidad, que durante estos años se procede ala construcción de la presa de Santa Ana en elrío Noguera Ribagorzana, ligeramente aguasarriba del azud o presa de Pinyana. Esta obraque se inició en 1953, fue puesta en servicio enagosto de 1962, aunque no fuera oficialmenteinaugurada hasta el 12/11/1970 por el enton-ces Príncipe de España.
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6ª PARTE, DÉCADA DE LOS 90. LLEIDA Y ELCICLO INTEGRAL DEL AGUA
Entrando en la década de los noventa, la ciudadsupera los 100.000 habitantes, con lo cual se sientela necesidad de acometer nuevas inversiones tantopor la garantía de un suministro de agua para con-sumo humano, zonas industriales, parques y jardi-nes etc., como por la mejora de las condicionesmedio-ambientales en el tratamiento de las aguasresiduales y su vertido a cauce público.
Llegado a este punto el Ayuntamiento decide tras-pasar la gestión del agua (abastecimiento y sanea-miento), que hasta este momento se realizaba porgestión directa municipal, a la empresa privadaespecializada mediante una concesión administrati-va. De esta forma, y tras el correspondiente concur-so, en enero de 1994 Aigües Lleida (UTE Seragua-FCC) obtiene la concesión del servicio por un perio-do de 25 años.
A partir de este momento se inicia un proceso deampliación de instalaciones y modernización del sis-tema, que nos está llevando a situar a Lleida entrelas pocas ciudades que disponen de lo que constitu-ye el objetivo último en los sistemas de abasteci-miento y saneamiento, que es el completar el ciclointegral del agua, incluyendo en el mismo el másabsoluto respeto a las condiciones sanitarias y elmedio ambiente.
Recordemos que captamos las aguas en el ríoNoguera Ribagorzana, aguas abajo de la presa deSanta Ana, a 32 km. de Lleida, que se conduce hastael recinto de las Balsas donde se complementa el
suministro con la concesión de la ConfederaciónHidrográfica del Ebro (a través del Canal de Aragóny Cataluña). En las Balsas hay una planta potabili-zadora que envía las aguas a Lleida y sus depósitosreguladores en lo alto de la meseta de la Seo.
La red de aguas residuales confluye en dos emisa-rios (uno a cada margen del río) que se unen en lasproximidades de la EDAR. Esta planta depuradorade aguas residuales tiene la línea de agua y la defangos. El agua tratada y depurada es vertida final-mente al río Segre con lo que se cierra una parte delciclo. Pero los otros subproductos procedentes de lalínea de fangos: los lodos y los gases, también tienensu tratamiento y/o aprovechamiento. Así los lodos seutilizan para su aplicación en la agricultura comoabono, ya que la analítica de los mismos nos viene ademostrar de forma constante la gran calidad quetienen estos lodos como abonos orgánicos, de acuer-do a las normativas españolas y europeas, o bien sedestinan para la elaboración de compost en la plan-ta que a tales efectos se ha construido recientemen-te en Montoliu, utilizada tanto como vertedero con-trolado de RSU de la comarca del Segriá, como parafabricación del compost utilizando los lodos y la frac-ción orgánica de los RSU.
Y finalmente los gases, que anteriormente se que-maban en la propia EDAR, actualmente se aprove-chan en la planta de cogeneración que el pasado añose construyó en el propio recinto de la EDAR y quepermite la fabricación de energía eléctrica para losconsumos propios de las instalaciones de la planta.
De esta forma se cierra el ciclo, teniendo en cuentaque los productos finales del proceso: agua, gas y
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lodos encuentran una adecuada integración medio-ambiental o un aprovechamiento con fines energéti-cos u orgánicos, lo cual insistimos debe ser el objeti-vo a conseguir en los sistemas de abastecimiento ysaneamiento.
Al propio tiempo se van modernizando las estructu-ras de gestión del servicio del agua: atención alusuario, control de consumos, control, detección ysupresión de pérdidas y/o fugas, así como aquellosaspectos más técnicos del servicio, tales como: infor-matización y digitalización de la red, telecontrol delsistema de abastecimiento, etc.
7ª PARTE, NUESTRO FUTURO ABASTECI-MIENTO
Pero hace tiempo que la ciudad está haciendo unaapuesta de futuro, que se va a convertir en una rea-lidad a corto plazo. Se trata del nuevo abastecimien-to para el siglo XXI que se ha preparado para Lleiday los pueblos del entorno de Pinyana (en total 23poblaciones de la comarca del Segriá y la Noguera).
Bajo la tutela de la Confederación Hidrográfica delEbro, con la aportación de los Fondos de CohesiónEuropeos, y con el apoyo e impulso coordinado dela Paeria/Ajuntament de Lleida, la Generalitat deCatalunya y el Consell Comarcal del Segriá, seestá llevando a cabo la realización de una de lasobras más ambiciosas en materia de abasteci-miento y que permitirá garantizar el suministro
de agua a toda la población en cantidad y en cali-dad contrastada durante buena parte del presentesiglo.
La población total actual de Lleida y los núcleosurbanos de la zona regable del canal de Pinyana esdel orden de los 150.000 habitantes y la estimaciónde población futura del proyecto, para el año hori-zonte 2.025 es del orden de los 200.000 habitantes,con una demanda global prevista de 1.235 l/s., queincluye los usos domésticos, industriales, ganaderosy zonas verdes.
El esquema general previsto en el proyecto con-siste, esencialmente, en una conducción principalque parte de un depósito de cabecera de 10.000m3 de capacidad que se construirá en las proxi-midades de la presa de Santa Ana, en el ríoNoguera Ribagorzana. Esta conducción tiene unalongitud de 28 km. hasta los nuevos depósitos deLleida, de los cuales 19 km. son de 1.200 mm. dediámetro y 13 km. de 1.000 mm. de diámetro, contuberías de hormigón postesado con camisa dechapa. De esta conducción principal derivan losramales a los núcleos urbanos o industriales queforman parte del proyecto, con tuberías de fundi-ción dúctil y diámetros comprendidos entre 350 y80 mm..
De los depósitos de Lleida, con una capacidad de75.000 m3, ubicados en el término municipal de Alpi-cat, antes de llegar a las Balsas, parte la conducción
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de 1.000 mm. que pasando por las Balsas llega hasta conectar con el casco urbano de Lleida,con una longitud de 9,6 km.
El presupuesto total de las obras es de 10.000 millo-nes de pesetas, desglosado en dos fases: la primerade 4.000 millones que ya está ejecutada en estosmomentos, y la segunda de 6.000 millones.
La financiación de las obras se realiza con la apor-tación del 50% del coste de las obras cargo a los Fon-dos de Cohesión de la Comunidad Europea, a través del Ministerio de Medio Ambiente, y el resto con lasaportaciones de la Generalitat de Catalunya, Ayun-tamiento de Lleida y Consell Comarcal del Segriá(en representación del resto de los municipios inte-
grados en el proyecto).
Somos conscientes de la importancia y dificultadesde este nuevo impulso y avance en el abastecimien-to a la Ciudad y comarca, en un proyecto que partede la idea de consolidar el aprovechamiento de unasaguas de gran calidad del río Noguera Ribagorzanay maximizando su rentabilidad económica, social yambiental al incluir a las 23 poblaciones vecinas quevoluntariamente se han incorporado al proyecto.
Pero al mismo tiempo, estamos convencidos quesabremos y podremos articular las estructuras técni-cas, administrativas y de gestión que nos permitan“disfrutar” a nosotros y, sobre todo, a las generacionesposteriores de este bien tan preciado como es el agua.
El proceso de fabricación de los tubos de hormigónarmado con camisa de chapa (HACCh) se puede sin-tetizar en las siguientes fases:
•• Elaboración de las camisas de chapa.
•• Formación y expansionado de las boquillas.
•• Formación del forro, constituido por la camisamás la boquilla.
•• Elaboración de la jaula de la armadura delrevestimiento exterior.
•• Hormigonado del tubo por colado vertical.
•• Curado del hormigón del tubo.
Para el caso de los tubos de hormigón postesado concamisa de chapa, las fases del proceso de fabricación son las siguientes:
•• Elaboración de las camisas de chapa.
•• Formación y expansionado de las boquillas.
•• Formación del forro, constituido por la camisamás la boquilla.
•• Elaboración de los núcleos.
•• Zunchado del alambre de acero dealta resistencia.
•• Elaboración del revestimiento exte-rior.
•• Curado del hormigón del tubo.
Como se puede observar, los procesos deelaboración de las camisas de chapa, deformación y expansionado de las boqui-llas y de formación del forro son comunespara las dos tipologías de tubos de hormi-gón con camisa de chapa, siendo las fasesrestantes específicas.
Debido al continuo progreso de la tecnolo-gía y a la constante modernización de los
procesos por parte de los fabricantes, los ritmos deproducción que se alcanzan son muy altos, garanti-zándose siempre un adecuado suministro de acuerdoa los plazos de entrega estipulados en cada caso.
En los diagramas de flujo siguientes se esquemati-zan los procesos de fabricación de los dos tipos detubos de hormigón con camisa de chapa.
ELABORACIÓN DDE LLAS CCAMISAS DDE CCHAPA YYDEL FFORRO ((HACCH YY HHPCCH)
El primer paso en la fabricación de los tubos es lafabricación de la camisa interior de chapa deacero.
Se trata de un proceso homologado en el que se con-sigue y garantiza crear una camisa totalmenteestanca que constituye una barrera infranqueable.Por ello, a lo largo del proceso de fabricación se rea-lizan las pruebas necesarias que ofrecen una garan-tía total en cuanto a la correcta elaboración del cilin-dro, lo que se traduce en una estanquidad absolutade la conducción.
Estos cilindros pueden elaborarse bien mediante sol-dadura helicoidal de una bobina, o bien mediantesoldaduras transversales y longitudinales de trozosde chapa de acero.
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3. EEl TTubo dde HHormigón ccon ccamisa dde aacero
33..11 PPRROOCCEESSOO DDEE FFAABBRRIICCAACCIIÓÓNN
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La soldadura se realiza por solapo, conuna resistencia a tracción mayor o igual ala del acero de la chapa, fabricándose conel menor número de soldaduras posible,consiguiendo de esta forma disminuir almáximo la longitud soldada en la camisa.
Debido a esta razón, y gracias a los avan-ces continuos en la tecnología de fabrica-ción de este producto, hoy en día el proce-dimiento más usual es la elaboración delcilindro de chapa mediante el soldado heli-coidal a solapo realizado en una máquinaautomática, a partir de bobinas de chapade acero de ancho igual o superior a unmetro.
La máquina empleada para la constitución
de los cilindros consta esencialmente de lossiguientes elementos:
a) Bancada de laminación: En ella vaninstalados un portabobina para abasteci-miento de la chapa de acero, una serie derodillos en posición horizontal para apla-nado y arrastre de la misma, y un tren derodillos en posición vertical cuyo funciónes la de laminar los bordes de la chapapara conformar la unión de la junta heli-coidal de la camisa.
Esta bancada es giratoria con respecto alconformador de la camisa, de manera quese produzca el ángulo de inclinación quepermita la fabricación de la hélice genera-triz del cilindro definitivo.
La continua modernización de los equiposmecánicos, así como la constante comproba-ción de la adecuada elaboración de las cami-sas, hacen que la estanquidad conseguida enlas mismas sea total.
b) Útil conformador de diámetro: Es unnúcleo cilíndrico donde la banda de chapa seenrolla al diámetro requerido deslizándosepor su interior, mientras que se lleva a caboel solapo de sus bordes, que ya van confor-mados en pestaña, haciendo la junta helicoi-dal.
c) Pistola de soldadura automática, conla que se consigue un soldado continuo porla parte exterior del cilindro siguiendo launión helicoidal de la chapa.
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d) Antorcha de corte transversal, que se acciona alllegar el cilindro de acero a una posición deter-minada, cortando el tubo a la longitud deseada.
Una vez formados los cilindros, en sus extremos seacoplan mediante soldadura las boquillas, macho ohembra, previamente conformadas en una prensahidráulica, tal y como se desarrolla en la siguientefase del proceso de fabricación.
Conformado el cilindro con las boquillas, cada forrose somete a una prueba hidráulica de estanquidadmediante Prueba de Presión Interior o de LíquidosPenetrantes (estas dos pruebas se describen másadelante). Se comprueban todas las camisas, y en elcaso de que se detectara algún defecto en la solda-dura, se procede a la reparación del mismo, y poste-riormente se realiza una nueva prueba, garantizán-dose de esta forma el empleo de camisas de una cali-dad total en las siguientes fases del proceso defabricación.
FORMACIÓN YY EEXPANSIONADO DDE LLASBOQUILLAS ((HACCH YY HHPCCH)
Las pletinas de acero, adecuadamente medidaspara la formación de las boquillas, se curvan en unamaquina y se sueldan en sus extremos.
A continuación se procede al expansionado de lasmismas mediante una prensa hidráulica preparadaal efecto, consiguiéndose un perfecto control dimen-sional que garantizará durante la obra el perfectoencaje en las uniones entre los distintos tubos.
El expansionado de las boquillas consiste en reali-
zar sobre las mismas un ensanchamiento de diáme-tro en uno de los bordes, de forma que se puedanacoplar tubos consecutivos (macho y hembra).
Con esta fase se garantiza la estanquidadtotal del forro, así como un montaje ypuesta en obra perfectos, ya que se tratade un proceso con unas estrictas toleran-cias.
Dependiendo del tipo de tubo, las boqui-llas podrán ser de perfil laminado parajunta de goma o de pletina para junta sol-dada en la boquilla macho y de perfil lami-nado en la boquilla hembra.
En el caso de que los cabezales sean parajunta elástica, el material que los componees previamente granallado, para una vezconformado geométricamente recibir unapintura de imprimación, y posteriormente,y una vez incorporado al tubo, un trata-miento a base de 200 micras de pintura deresina epoxi para garantizar su durabili-dad ante cualquier agente agresivo. Este
producto es de uso alimentario, y cuenta con elcorrespondiente registro en el Ministerio de Sanidady Consumo.
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ELABORACIÓN DDE LLA JJAULA DDE LLA AARMADU-RA DDEL RREVESTIMIENTO EEXTERIOR ((HACCH)
Como se ha descrito anteriormente, la jaula está for-mada por una armadura transversal compuesta poruna o varias capas de espiras, una armadura longi-tudinal que rigidiza a cada una de las capasanteriores, y una serie de separadores quepermitirán mantener la distancia adecuadaentre la jaula y el molde exterior durante lafase del hormigonado del tubo.
El acero empleado en el armado longitudinal(generatrices) y separadores es liso, mientrasque las espiras de la armadura transversalse fabrican con acero corrugado.
Para realizar las generatrices, se colocauna bobina de acero liso del diámetro fijadoen la máquina devanadora. El acero pasapor unos rodillos enderezadores hasta llegara un tope que acciona el corte automático.
Para realizar las jaulas de armadura, sesitúa en la devanadora de la maquina de
fabricación una bobina de acero corrugado del diá-metro fijado. Una vez situadas las generatrices enlos alojamientos de los platos de la máquina, éstoscomienzan a girar, desplazándose uno de ellos endirección longitudinal según avanza la espira,mientras que el otro permanece en un plano verti-cal fijo. Según van girando los platos, se va arrollan-do acero corrugado sobre las generatrices, produ-ciéndose un punto de soldadura en cada cruce deespira con generatriz, de manera que no queden dos
puntos contiguos sin soldar. Una vez completada lahélice a la longitud de las generatrices, se liberanéstas, se saca la jaula de la máquina y se colocan losseparadores. El proceso permite obtener unas jaulas de armadurade gran calidad, debido a las estrictas toleranciasdimensionales que se imponen. La hélice elaborada
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es continua, y sus empalmes están soldados a topepor resistencia eléctrica o por solapo al arco eléctrico.Para evitar que la jaula de armadura tenga unaconfiguración poligonal, se dispone el númeronecesario de generatrices en cada caso.
HORMIGONADO DDEL TTUBO PPOR CCOLADA VVER-TICAL ((HACCH)
En esta fase se lleva a cabo el hormigonado de losrevestimientos interior y exterior del tubo de hormi-gón armado con camisa de chapa.
El proceso se sintetiza en las siguientes fases:
1º.-Colocación del molde interior sobre el cen-trador inferior.
2º.-Colocación de la camisa de chapa sobre elcentrador inferior.
3º.-Colocación de la armadura exterior.
4º.-Colocación del molde exterior.
5º.-Colocación del centrador superior.
6º.-Colocación de la batea de llenado y hormigo-nado de los revestimientos.
La apertura y cierre de los moldes se realiza median-te un sistema que permite asegurar la completa
estanquidad de los mismos, evitándose así la pérdidade lechada durante la operación de hormigonado. Acontinuación se procede al vertido del hormigónhasta completar el llenado total del molde. Duranteel hormigonado, se realiza el vibrado mediantevibradores situados en el propio molde que aseguranla compacidad y la correcta distribución del hormi-gón a lo largo de todo el tubo.
El tubo permanece en el molde hasta haber alcanza-do una resistencia mínima fijada.
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Una vez alcanzada la resistencia mínima, se proce-de al desmoldeo y traslado del tubo a la zona decurado y acopio.
Durante esta fase del proceso de producción, se pres-ta especial atención al hormigonado en tiempo frío,en tiempo caluroso y bajo lluvia.
CURADO DDEL HHORMIGÓN DDEL TTUBO ((HACCH)
Para el curado de los tubos de hormigón armado concamisa de chapa se suelen utilizar métodos acelera-
dos, como es el curado por calor, y en particular elcurado al vapor saturado a la presión atmosférica.
Este segundo tipo de curado se realiza colocando lostubos en cámaras estancas que protegen al hormigónde las corrientes de aire y cuentan con un tamaño sufi-ciente para permitir una perfecta circula-ción del vapor por los paramentos interiory exterior del tubo. Cuando se utiliza esteprocedimiento, la velocidad de calenta-miento y enfriamiento se controla adecua-damente, con el fin de evitar que el hormi-gón sufra choques térmicos y desecacioneso condensaciones excesivas.
El curado del hormigón de los tubos tam-bién puede realizarse por alguno de lossiguientes procedimientos, siempre quese mantengan continuamente húmedassus superficies interior y exterior:
•• La inmersión.
•• El riego directo que no produzcadeslavado.
•• El riego indirecto a través de unmaterial adecuado capaz de retener
la humedad y que no contenga sustancias noci-vas para el hormigón.
Independientemente del proceso de curado elegido,éste se prolonga hasta que el hormigón haya alcan-zado la resistencia necesaria para su manipulación.
Una vez alcanzada dicha resistencia, el tubo, mani-pulado verticalmente mediante collares adecuadosal diámetro, se apoya en dicha posición, bien direc-tamente sobre el suelo o bien sobre bancada detablones convenientemente nivelados.
Por último se coloca en su parte superior un dispo-sitivo de riego para mantener húmedas las superfi-cies del tubo hasta su expedición a obra.
ELABORACIÓN DDE LLOS NNÚCLEOS ((HPCCH)
Como ya se comentó, se denomina núcleo al cilindrode chapa de acero revestido de hormigón.
Se distinguen dos métodos de elaboración de losnúcleos en función del tipo de tubo:
a) De camisa embebida: El núcleo se realizamediante el hormigonado del hueco que quedaentre dos moldes, uno interior y otro exterior,que contienen a la camisa de acero. El procesode hormigonado, vibrado y desmoldeo es análo-go al de elaboración de los tubos de hormigónarmado con camisa de chapa.
b) De camisa revestida: El hormigonado se realizapor el sistema de COMPRESIÓN RADIAL, quese explica a continuación.
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Verificada la total estanquidad de la cami-sa de chapa con la prueba hidráulica, éstase deposita en posición vertical sobre unaarandela base mecanizada que conformala boquilla hembra.
Exteriormente se coloca un molde metáli-co resistente que abraza la camisa y absor-be los esfuerzos que soportará esta duran-te el proceso de compresión radial.
El conjunto se deposita en la plataformarotativa inferior de la máquina, y ésta lositúa en el eje de la misma.
La parte superior del molde es abrazadapor una plataforma que lo centra con eleje de la máquina, y desciende un cilin-dro hidráulico en cuyo extremo inferiorestá situado un pistón rotativo cuyo diá-metro conforma el diámetro interior delhormigón del tubo. Este cilindro descien-
de hasta la posición de la boquilla, situa-da en el extremo inferior de la camisa.
Combinando las velocidades de rotación delpistón y la velocidad de subida del mismo,se consigue que el hormigón que se va intro-duciendo por la parte superior se vaya com-primiendo contra la camisa de chapa, que-dando compactado y con una superficie lisaen toda la longitud interior de la camisa.
Con este proceso se obtiene un hormigón dealto grado de compacidad y baja permeabi-lidad, cualidades que lo hacen óptimo pararealizar su función: aislar la camisa dechapa del agua transportada y garantizarun gradiente hidráulico débil y constante.La camisa hormigonada interiormente per-
manece en esta zona el tiempo suficiente (unas ochohoras) para que el hormigón adquiera la resistenciamínima que le permita ser transportado hasta el par-que de acopio, donde permanece en riego hasta alcan-zar la resistencia prevista (aproximadamente unasemana).
Los moldes utilizados para el hormigonado de losrevestimientos poseen una resistencia y una rigidezsuficientes para soportar, sin asientos ni deforma-ciones, las acciones de cualquier naturaleza quepuedan producirse sobre ellos como consecuenciadel proceso de hormigonado, especialmente bajo laspresiones del hormigón fresco o los efectos del méto-do de compactación utilizado.
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Asimismo, son lo suficientemente estancos paraimpedir pérdidas apreciables de lechada durante elproceso de compactación previsto.
Para facilitar el desmoldeo de los núcle-os, y nunca antes de que el hormigóntenga la madurez suficiente, se usan des-encofrantes, adoptando las precaucionesnecesarias para evitar posibles efectosperniciosos.
ZUNCHADO DDEL AALAMBRE DDE AACERODE AALTA RRESISTENCIA ((HPCCH)
Cuando el hormigón de los núcleos haalcanzado la resistencia requerida parasoportar la compresión inducida por elacero postesado, se procede a la operaciónde zunchado.
El postesado transversal se realiza median-te una maquina zunchadora que enrolla elalambre de alta resistencia en tensión enespiral sobre el núcleo, constituido, como yase comentó, por la camisa de chapa revestida interior-mente de hormigón para el caso de tubos de camisarevestida, o por la camisa de chapa revestida tanto
interior como exteriormente de hormigón para el casode tubos de camisa embebida.
Para ello se utiliza alambre de alta resistencia decarga de rotura 18.000 kg/cm2 y bajo grado de rela-jación. Normalmente, los diámetros empleados enlas espiras de acero van de 5 a 7 mm.
Para saber en todo momento la tensión a la que seencuentra el alambre, la máquina zunchadora vaprovista de un registrador gráfico de tensión quepermite verificar el valor de ésta a lo largo deltiempo.
Un sistema de variación de velocidad permite el sin-cronismo entre el avance del tubo y la alimentaciónde acero de alta resistencia, proporcionando el pasode hélice entre las espiras postesadas requerido
para cada tubo de acuerdo a las especificaciones delproyecto.
ELABORACIÓN DDEL RREVESTIMIENTO EEXTE-RIOR ((HPCCH)
Como ya se comentó anteriormente, la función delrevestimiento exterior de hormigón o mortero con-siste en proteger la armadura postesada de losagentes agresivos externos.
Hay dos formas de realizar el proceso; medianteregla vibrante y mediante gunitado.
a) Regla Vibrante
Una vez efectuado el postesado del núcleo, seprocede a la protección del acero a tensión por
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aplicación sobre el mismo de una capa de hormi-gón o mortero sobre la superficie exterior delnúcleo primario, empleándose para tal efectouna máquina de regla vibrante.
El proceso consiste en girar el tubo sobre un ejeelevado sobre el suelo en posición horizontal, altiempo que se va depositando sobre la genera-triz superior una capa de hormigón que fluyepor efecto de una vibración de alta frecuencia.La adherencia se logra por la acción combinada
de la vibración y la compresión pro-ducida al paso obligado del hormigónpor el espacio comprendido entre laregla y el tubo.
b) Gunitado
Este proceso se realiza mediante unamáquina especial que, mediante unsistema de rodillos giratorios proyectael mortero a alta velocidad contra eltubo, que previamente ha sido regadocon una lechada de cemento, lograndoasí una alta compacidad.
El tubo se toma del acopio en posiciónhorizontal y se coloca entre las rue-das tractoras, que se encuentran losuficientemente separadas. En ese
momento se aproximan, quedando situadas en elinterior del tubo y este apoyado en ellas.
Cuando empieza a girar el tubo, los rodillos proyec-tores empiezan a proyectar mortero por un extremodel tubo (que es donde comienza situándose lamáquina) y se va moviendo ésta a lo largo del tubohasta que llega al otro extremo. Justo por delante dela proyección, se aplica una lechada rica en cemento.Una vez completado el proceso se separan las ruedastractoras y se lleva el tubo, mediante eslingas
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anchas de tela que no dañen el recubrimiento reciéncolocado, a una zona protegida donde, mediante laaplicación de vapor se realiza un primer curado delrevestimiento. En ocasiones dicho curado se puederealizar mediante riegos alternativos con aguadurante ocho días
CURADO DDEL HHORMIGÓN DDEL TTUBO ((HPCCH)
Finalizado el proceso de revestimiento exterior delalambre de acero de alta resistencia, y hasta elmomento de iniciación del riego, la superficie exte-rior del tubo se protege con el fin de evitar la dese-cación superficial del hormigón.
El curado del hormigón de los tubos también puederealizarse por alguno de los siguientes procedimien-tos, siempre que se mantengan continuamentehúmedas sus superficies interior y exterior:
•• El riego directo que no produzca deslavado.
•• El riego indirecto a través de un material ade-cuado capaz de retener la humedad y que nocontenga sustancias nocivas para el hormigón.
Independientemente del proceso de curado elegido,éste se prolonga hasta que el hormigón haya alcan-zado la resistencia necesaria para su manipulación.
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3.2.1 GGeneralidades
En este apartado se describen todos los controles yensayos a los que se somete a los tubos de hormigóncon camisa de chapa para verificar que cumplen con los requisitos de calidad especificados en cada pro-yecto, desde su fabricación hasta el momento en elque la tubería queda instalada en condiciones deservicio.
Para ello se han tomado como referencia los contro-les, ensayos y frecuencias empleados en el documen-to de idoneidad técnica (DIT) del Instituto EduardoTorroja, que ampara la fabricación de este tipo detubos
Al tratarse este libro de un documento de carácterdivulgativo, se ha optado por una definición somerade los ensayos y pruebas, tratando de transmitir elconcepto y no una descripción detallada de cada unode ellos.
Se comienza describiendo los controles a los que sonsometidos los elementos que constituyen los tubosde hormigón con camisa de chapa. Así, se comentanlas pruebas y ensayos a las que se someten los com-ponentes del hormigón, el acero que forma parte delas armaduras y de las camisas y los materialesempleados en las juntas (para el caso de tubos dehormigón con camisa de chapa de junta elástica).
A continuación se describen los ensayos y métodosde control que se tienen en cuenta durante las dis-tintas fases de los procesos productivos. En estesentido, quedan definidos los controles en la elabo-ración de las camisas de chapa, de las jaulas de lasarmaduras y durante el tesado de los alambrespara los tubos de hormigón postesado, así comodurante el hormigonado de los distintos revesti-mientos.
Posteriormente se definen las pruebas y controles alas que son sometidos los tubos ya fabricados, con elfin de determinar que sus características cumplencon lo especificado en el proyecto.
Por último, y una vez fabricado el tubo de hormigóncon camisa de chapa, y habiendo superado todas las
pruebas y controles de calidad oportunos, éste selleva a la obra correspondiente para proceder a suinstalación.
Con el objeto de que los tubos no se dañen duranteel transporte y la manipulación a que se ven someti-dos hasta que son instalados, es recomendable llevara cabo un control de calidad de los mismos, asegu-rándose de que las condiciones con las que salieronde su correspondiente fábrica no se hubieran vistomodificadas.
3.2.2 CControl dde llos mmateriales
3.2.2.1 CControl dde llos ccomponentes ddel hhormigón
Con el objeto de emplear en la fabricación de lostubos con camisa de chapa un hormigón que cumplacon las condiciones establecidas en el proyecto, elprimer paso en el control de calidad consiste en com-probar que los materiales empleados para la consti-tución del mismo (cemento, áridos, agua y aditivos)son los más adecuados en cada caso, así como quecumplen con las prescripciones necesarias.
A continuación se describe este control de calidadpara cada uno de los elementos constituyentes delhormigón.
CEMENTO
De acuerdo al documento de idoneidad técnica, siste-ma de fabricación y puesta en obra de tubosAFTHAP de hormigón armado y postesado con cami-sa de chapa del I.E.T.C.C, se realizan ensayos paracontrolar la calidad del cemento que formará partedel hormigón de los tubos en los siguientes casos:
a) Al comenzar el hormigonado de una serie detubos que no presente la debida continuidad conla serie anterior, bien sea por:
•• Tratarse de la serie en la que comienza lafabricación.
•• Que se haya producido un cambio del suminis-trador del cemento o de las condiciones desuministro del mismo.
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33..22 CCOONNTTRROOLL DDEE CCAALLIIDDAADD
•• Cuando debido a alguna circunstancia, se pro-duzca el cambio del tipo, clase o categoría delcemento empleado.
b) Durante la fabricación de los tubos, con lasiguiente periodicidad:
•• Bimensualmente, si se consumen menos de1.000 t por mes.
•• Mensualmente, si se consumen más de 1.000 tpor mes.
En el caso de que los cementos utilizados cuentencon marcado CE y un distintivo de calidad AENOR,o cualquier otro sello de calidad homologado en unpaís miembro de la UE que tenga un nivel de segu-ridad equivalente, estos ensayos pueden omitirse.
La toma de muestras se realiza de acuerdo a lo espe-cificado en la vigente Instrucción de hormigónestructural.
Si algún resultado de los ensayos efectuados, unavez confirmado por el oportuno contraensayo, nocumpliera con la especificación correspondiente, seprocede al rechazo de la partida de cemento.
Si este cemento se hubiese empleado en la fabrica-ción de algún tubo, se procede además a la compro-bación de la idoneidad del mismo.
AGUA
El agua empleada para la elaboración del hormigónque formará parte de los tubos cumple con lo esta-blecido en la vigente Instrucción de hormigónestructural, siendo aceptables aquellas aguas san-cionadas por la práctica.
En general, si se trata de agua potable no es nece-sario realizar ningún tipo de ensayo .Sin embargo,en caso de no ser así, se efectúan los siguientesensayos:
ÁRIDOS
Los controles de calidad a los áridos que formaránparte del hormigón de constitución de los tubos, serealizan en los siguientes casos:
a) Al comenzar el hormigonado de una serie detubos que no presente la debida continuidad conla serie anterior, bien sea por:
•• Que estemos en la fase de comienzo de lafabricación, si no se poseen antecedentes.
•• Que se produzca un cambio en la proceden-cia de los áridos, si no se poseen antece-dentes.
•• Cuando, por alguna razón, se sospeche varia-ción en las características de los áridos.
b) Durante la fabricación del hormigón, con unaperiodicidad semestral, si bien mensualmentese comprueban las granulometrías, los finos y elequivalente de arena.
En los ensayos se determinan los valores de lascaracterísticas exigidas, y se comprueba que susresultados satisfacen los límites que se fijan en laInstrucción de hormigón estructural.
Si algún resultado, una vez confirmado por eloportuno contraensayo, no cumple la especifica-ción correspondiente, es motivo suficiente para elrechazo de la partida. Si este árido se hubieseempleado en la fabricación de algún tubo, se pro-cede a la comprobación de la idoneidad delmismo.
Los ensayos a relizar son:
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* Mensual si se trata de agua de curado procedente del reciclaje
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ÁRIDO FFINO
ÁRIDO GGRUESO
ADITIVOS
Los aditivos se ensayan antes de comenzar su utilización.Además, durante la fabricación se comprueba que semantienen esas características, las cuales deben cumplirlas especificaciones fijadas para ellas en la Instrucción dehormigón estructural Si no cumplen alguna especifica-ción, una vez confirmado este extremo mediante los opor-tunos ensayos y contraensayos, es motivo suficiente parael rechazo de la partida. Si este aditivo se hubiese emple-ado en la fabricación de algún tubo, se procede a la com-
probación de la idoneidad del mismo.
3.2.2.2 CControl ddel hhormigón
Además de los controles oportunos que se realizan a cada uno de los componentes, es necesario llevar acabo también el control de calidad del hormigón unavez haya sido elaborado.
En el caso de los tubos a presión de hormigón concamisa de chapa, se efectúa el ensayo de resistenciaa compresión a 28 días de al menos tres probetas,cilíndricas o cúbicas, por día y tipo de mezcla.Paraello, las fábricas de tubos cuentan con los laborato-rios adecuados para la realización del control de cali-dad del hormigón de constitución.
Los siguientes ensayos a realizar al hormigón, a losmorteros y a los revestimientos que formarán partede los tubos, así como la frecuencia de los mismos son:
3.2.2.3 CControl dde llas aarmaduras ppasiva yy aactiva
El control de calidad que se realiza a las partidas deacero se regula de acuerdo con la vigente Instrucciónde hormigón estructural. El nivel de control es eldenominado como intenso.
A los aceros utilizados se les exige que cuenten con
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ACEROS PPARA AARMADURAS PPASIVAS
ACEROS PPARA AARMADURAS AACTIVAS
distintivo de calidad AENOR, o cualquier otro sellode calidad homologado en un país miembro de la UEque tenga un nivel de seguridad equivalente.Asimismo, la Guía Técnica sobre tuberías para eltransporte de agua a presión establece los ensayosde las tablas anteriores a realizar a las armaduraspasiva y activa que formarán parte de los tubos, asícomo la frecuencia de los mismos.
3.2.2.4 CControl dde lla cchapa dde aacero
El control de calidad que se realiza a las partidas deacero empleadas en la fabricación de las chapas seregula de acuerdo con la vigente Instrucción de hor-migón estructural. El nivel de control es el denomi-nado como intenso.
A los aceros de las chapas utilizados se les exige quecuenten con distintivo de calidad AENOR, o cualquierotro sello de calidad homologado en un país miembrode la UE que tenga un nivel de seguridad equivalente.En caso de no disponer de sello de calidad, se proce-de, al comienzo de la fabricación, y por cada lote de100 t, a la realización de los ensayos necesarios paracomprobar las características exigidas.
3.2.2.5 CControl dde llos mmateriales eempleados ppara llasjjuntas dde ggoma
Los fabricantes exigen a las casas suministradoras de
las juntas de goma los certificados de control de calidadrelativos a las características que deben cumplir losmateriales que se van a emplear en las juntas elásticasde los tubos de hormigón con camisa de chapa.
A los materiales utilizados en las juntas se les exigeque cuenten con distintivo de calidad AENOR, ocualquier otro sello de calidad homologado en unpaís miembro de la UE que tenga un nivel de segu-ridad equivalente.
3.2.3 CControl ddurante lla ffabricación dde llos ttubos
Durante los procesos de fabricación de los tubos, ycon el objeto de que estos cumplan con los requisitosde calidad determinados en el proyecto y las exigen-cias de fabricación (DIT), se lleva a cabo un controlde calidad, a la vez que se efectúan las pruebas opor-tunas durante la fabricación de los mismos.
3.2.3.1 CControl dde llas ccamisas dde cchapa
Durante el proceso de elaboración de las camisas dechapa se efectúan los siguientes controles:
a) Comprobación del espesor de la chapa de lacamisa y de las boquillas.
b) Comprobación del diámetro y longitud de lacamisa.
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ACERO EEN BBOBINAS
ACEROS PPLETINA BBARRAS
c) Prueba de presión interior, mediante la cual secomprueba la estanquidad de la camisa dechapa. Esta prueba consiste en la introducciónde una presión hidráulica interior dentro de lacamisa que produzca en la chapa una tensiónigual al valor máximo supuesto en el cálculo,que no será superior a 130 MPa para espesoresde chapa ≤ 3,5 mm. Para espesores mayores, lapresión del ensayo será la que produciría unatensión igual a la del cálculo en una chapa de3,5 mm.
Esta presión se alcanza aumentando el valor dela misma de forma constante y gradual, hastaalcanzar el valor de prueba (130 MPa), y semantiene el tiempo suficiente para comprobartodas las soldaduras que se han efectuado a lolargo de la chapa de acero.
En caso de que apareciese algún defecto en lasoldadura, se procede a la reparación delmismo, y la camisa se prueba nuevamente hastaque no se observe ninguna fuga. La medición dela presión de prueba se realiza en el centro degravedad de la camisa de chapa de acero.
d) Prueba mediante productos detectores de poros.
Las soldaduras de todos los elementos siempre sonsometidas a alguna de estas dos últimas pruebas(presión interior y/o detectores de poros), o algunaotra equivalente que proponga el fabricante.
En el caso de piezas especiales y tubos de gran diá-metro, el ensayo de la prueba de presión interiorpuede ser sustituido o complementado por la utiliza-ción de detectores de poros o de algún otro procedi-miento equivalente.
Cuando por la disposición de las soldaduras o porel método de ejecución, puedan existir dudassobre la calidad de las mismas, se realizan ensa-yos destructivos y/o no destructivos sobre dichassoldaduras.
3.2.3.2 CControl dde llas jjaulas dde llas aarmaduras ppasivas
Los controles que se efectúan sobre las jaulas de lasarmaduras pasivas que formarán parte de los tubosde hormigón armado con camisa de chapa son lossiguientes:
•• Comprobación del diámetro de las espiras ygeneratrices, así como de su separación.
•• Comprobación del diámetro y longitud de lajaula.
•• Comprobación de la indeformabilidad de lajaula. Las soldaduras se realizan de forma queno queden dos puntos contiguos libres, biensea sobre espira o sobre generatriz.
•• Asimismo, se verifica que en las soldaduras nohaya pérdidas de material que disminuyan eldiámetro de las espiras.
•• Número de generatrices
•• Número de espiras por metro lineal
•• Altura de los separadores
3.2.3.3 CControl ddel ttesado dde llas aarmaduras aactivas
En el caso de los tubos de hormigón postesado concamisa de chapa, se lleva a cabo un control de cali-dad de las operaciones de tesado del alambre de altaresistencia que formará parte de las armaduras acti-vas de los mismos.
Los controles que se efectúan son los siguientes:
•• Comprobación del diámetro de los alambres yde la distancia entre ellos, una vez que se dis-ponen sobre el núcleo.
•• Comprobación de la tensión del alambre.
•• Comprobación de que el hormigón ha alcanza-do la resistencia exigida antes del tesado de laarmadura postesa.
Asimismo, el tarado de la tesadora se comprueba yverifica con una frecuencia de al menos un año.
3.2.3.4 CControl ddel hhormigonado
Durante esta fase, se controla que las operaciones detransporte, colocación y compactación del hormigónse efectúen correctamente, de forma que se obtengaun producto que cumpla las condiciones establecidasen el proyecto.
Asimismo, se controla el hormigonado en tiempofrío, caluroso o bajo lluvia, para asegurarse deque se alcancen las resistencias fijadas en pro-yecto.
Además, se presta especial atención a las operacio-nes de desencofrado y curado de los tubos.
También se comprueba la geometría del tubo, paraasegurarse de que su diámetro interior, espesor, ova-lización en zonas de junta, excentricidades de cami-
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sa y/o de armaduras, longitud y las juntas de losmoldes, cumplen las prescripciones fijadas con lastolerancias establecidas.
Por último, se procura que se toman las medidasadecuadas para evitar que, tanto los tubos como losnúcleos, sufran daños durante el período de acopio.
3.2.3.5 CControl dde aacabado
Una vez ha finalizado la fabricación de los tubos dehormigón con camisa de chapa, se revisa el aspectodel tubo, procediéndose a la reparación de aquellaseventuales fisuras de anchura superior a 0,30 mmque pudieran aparecer.
3.2.4 CControl ddel pproducto aacabado
3.2.4.1 CControles ddimensionales
Ya finalizado el proceso de fabricación de lostubos de hormigón con camisa de chapa, se proce-de a la comprobación, de que cumplen con lastolerancias dimensionales adecuadas, con las fre-cuencias que establece el DIT y los criterios de lanorma UNE EN 639:1995
Estas tolerancias, de acuerdo a la Norma dePrefabricados de Hormigón Estructural (ACHE),son las que se exponen a continuación:
DIÁMETRO IINTERIOR DDE LLOS TTUBOS ((Di)
El diámetro interior de los tubos suele medirsemediante calibres, plantillas u otros útiles correc-tamente calibrados, y con una precisión de almenos de 1 mm.
ESPESOR DDE PPARED DDEL TTUBO
Igualmente se comprueba que el espesor de pared nosea inferior al espesor teórico, disminuido en elmayor de los valores siguientes: 5% del valor teórico.
El fabricante establece el espesor de pared para
cada tipo de tubo.
LONGITUD
Se suele medir mediante cinta métrica con una pre-cisión de al menos 5 mm. Se siguen los criteriossiguientes:
•• La longitud teórica interior del cuerpo cilín-drico es especificada por el fabricante, y estásujeta a una tolerancia de ±10 mm para loselementos rectos y de ±20 mm para los otroselementos.
•• La longitud útil teórica especificada por elfabricante, es igual a la longitud teórica inte-rior del cuerpo cilíndrico incrementada en ladistancia existente entre el extremo macho yel fondo de la hembra. La distancia de juntatiene una tolerancia (±) especificada por elfabricante para el caso de tendido recto y parael caso de deflexión angular.
Además, se comprueba que la relación entre la lon-gitud útil teórica y el diámetro interior (expresadosen mm) de cada tubo no exceda de 21.
OVALIZACIÓN DDEL TTUBO EEN LLA ZZONA DDE JJUNTA
El fabricante cuenta con una documentación téc-nica en las que se establecen las dimensiones delas uniones (extremos de tubos), así como las tole-rancias para un adecuado cumplimiento de losrequisitos de calidad relativos a la estanquidad delas mismas.
Para juntas elásticas se comprueba que la diferenciaentre los diámetros máximo y mínimo no exceda delvalor mayor de:
- 0,5% del diámetro nominal.
- 5 mm.
Para el caso de junta soldada, se comprueba que eldesarrollo de la circunferencia de la superficie inte-rior de la boquilla hembra no exceda del desarrollode la circunferencia exterior de la boquilla macho enmás de:
- 5 mm para las juntas de estanquidad cuyodiámetro (o el lado menor del rectángulocircunscrito) es inferior a 17 mm.
- 6,5 mm para las juntas de estanquidadcuyo diámetro (o el lado menor del rec-tángulo circunscrito) es igual o superiora 17 mm.
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Para junta soldada en obra, las tolerancias sobre losdesarrollos de las boquillas terminadas se indicanen la tabla siguiente:
Las tolerancias de ovalización de la superficie inte-rior de la boquilla hembra y la superficie exterior delas boquillas macho son las indicadas en la tablasiguiente:
DIMENSIONES DDE LLA CCAMISA DDE CCHAPA YY DDELA JJAULA DDE AARMADURAS
En la camisa de chapa se mide el perímetro externo,comprobándose que la diferencia de desarrollo res-pecto a la teórica no sea superior a ± 10 mm.
Igualmente, en las jaulas de armadura se comprue-ba que la diferencia entre los diámetros máximo ymínimo de armadura no sea superior a 10 mm paratubos de diámetro nominal menor o igual a 1.000mm, y al 1% del diámetro nominal en diámetrossuperiores.
Asimismo, se comprueba que el diámetro medio delas jaulas no se diferencie del teórico en más de 5mm para tubos de diámetro nominal menor o iguala 1000 mm, y en el ± 5% del espesor nominal en losdiámetros mayores.
JUNTAS DDE MMOLDES
La tolerancia considerada para las juntas de moldeses tal que el resalto que origina en el paramento dehormigón del tubo no excede de 5 mm.
Si se sobrepasa este valor máximo, se procede alrepaso de la junta, especialmente en el caso denúcleos de tubos de hormigón postesado, para lograrla aplicación directa del alambre de postesar, entoda su longitud, sobre la superficie exterior del hor-
migón del núcleo.
ALAMBRES DDE PPOSTESAR YY DDE AARMAR
Se comprueba que los aceros de postesado cumplencon las especificaciones de la UNE 36.094, relativasa masa y sección transversal recta.
Análogamente, los aceros de armado cumplen lasespecificaciones de la UNE 36.099 relativas amasa, sección transversal, separación y altura decorrugas.
TENSIÓN DDE ZZUNCHADO
La tensión media es, al menos, igual a la tensión decálculo. Las fluctuaciones normales de tensión novarían con relación a la media en más del 10%, y nose permite que más del 5% de las espiras presentenfluctuaciones instantáneas que excedan de la des-viación permitida del 10%.
3.2.4.2 PPruebas dde eestanquidad dde llos ttubos
El control de calidad de fabricación de los tubos dehormigón con camisa de chapa finaliza con la reali-zación de ensayos de presión hidráulica interior.
Estos ensayos, así como la frecuencia de realiza-ción de los mismos, son los que se exponen a con-tinuación.
FRECUENCIA DDEL EENSAYO
En los tubos con camisa de chapa, se somete a prue-ba de presión interior un tubo de cada lote de 250. Noobstante, la Dirección de Obra puede disminuir eltamaño de estos lotes, no debiendo en cualquier casoreducirlos a menos de 1 tubo por cada lote de 100.
Si el resultado del ensayo fuera negativo, se ensayanotros dos tubos del mismo lote. Si estos dos tubosdan resultado positivo en el ensayo, el lote es acep-tado, y si uno o los dos dan resultado negativo, el lotees rechazado, o bien cada tubo del lote es probadoindividualmente.
La prueba individualizada puede efectuarse para lapresión previamente determinada o bien para otramenor fijada por el fabricante, en cuyo caso, de serpositivo el ensayo, el tubo queda sancionado paraésta nueva presión.
PRESIÓN DDE PPRUEBA PPARA TTUBOS DDE HHORMI-GÓN AARMADO CCON CCAMISA DDE CCHAPA
El valor de la presión interior de prueba es el
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siguiente:
•• Para tubos de diámetro nominal menor o igualde 1.200 mm, el mayor de los valores siguien-tes:
- La presión de timbre, definida como lapresión interior que en ausencia de ovali-zaciones da lugar a una tensión en lasarmaduras de 130 MPa.
- La presión máxima de cálculo incremen-tada en 0,2 MPa.
- La presión máxima de cálculo incremen-tada en un 20%.
•• Para tubos de diámetro nominal mayor de1.200 mm, el mayor de los valores siguientes:
- La presión de timbre.
- La presión máxima de cálculo incremen-tada en 0,1 MPa.
- La presión máxima de cálculo incremen-tada en un 20%.
La presión se mantiene al menos durante 5 minutos.Durante el ensayo se comprueba que el tubo perma-nece estanco y que no presenta ninguna fuga.
El resultado de la prueba se considera satisfactoriosi no aparecen en la superficie fisuras, sensiblemen-te longitudinales, de abertura superior a 0,5 mm enuna longitud de 0,30 m. ininterrumpidamente.
PRUEBA DDE FFISURACIÓN CCONTROLADA DDELPRIMARIO EEN TTUBOS DDE HHORMIGÓN PPOSTE-SADO CCON CCAMISA DDE CCHAPA
La prueba consiste en someter el primario en fábrica,
durante 15 minutos, a la presión de fisuración (Pfis).
La prueba se realiza entre las 50 y 100 horas poste-riores al zunchado.
El resultado de la prueba es satisfactorio si, comoconsecuencia de la misma, el primario no presentafisura alguna, sensiblemente longitudinal, superiora 0,2 mm de abertura en 0,30 m de longitud ininte-rrumpidamente.
Además de estas pruebas de presión hidráulica inte-rior, y para el caso de los tubos de hormigón postesa-do con camisa de chapa, se realizan ensayos de per-meabilidad del revestimiento.
3.2.5 CControl dde rrecepción een oobra
Una vez comprobada la idoneidad de los tubos yafabricados, se debería llevar a cabo un controldurante las fases de transporte y puesta en obra, deforma que no se alteren las características de cali-dad de los mismos.
Se recomienda que el personal encargado de lainstalación de la tubería sea lo más experimenta-do posible, además de contar con la capacitaciónadecuada.
Es conveniente realizar un nuevo examen visualuna vez haya sido instalada la tubería, a fin de com-probar su correcto montaje.
Asimismo, se debe comprobar el estado externo detodos los tubos que lleguen a obra, a fin de detectarposibles daños en los bordes ocasionados por eltransporte.
Por último, se debe comprobar que todos los tubosvienen marcados y que su clase resistente y otrascaracterísticas corresponden al Proyecto corres-pondiente.
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3.3.1 GGeneralidades
En este capítulo trataremos de dar unas ideas gene-rales sobre la manipulación, acopio, descarga, trans-porte e instalación de los tubos de hormigón armadoy postesado con camisa de chapa. En este sentido, encada apartado se recogen recomendaciones y normasde buena práctica a tener en cuenta para una correc-ta ejecución de cada una de las fases.
Se han intercalado fotografías de obras recientes,además de los oportunos gráficos aclaratorios encada caso, con el objeto de plasmar con la mayor cla-ridad todas las consideraciones a tener en cuentapara una correcta manipulación e instalación deeste tipo de tubos.Finalizado el proceso de fabrica-ción, los tubos se transportan hasta la obra corres-pondiente. La secuencia desde que el tubo de hormi-gón con camisa de chapa es fabricado, hasta quequeda montado definitivamente en su correspon-diente obra, podríamos sintetizarla en las siguien-tes fases:
•• Acopio de los tubos en la propia fábrica.•• Transporte hasta la obra correspondiente.•• Descarga y acopio en obra.•• Replanteo de la obra y montaje de la conducción.•• Relleno parcial de la zanja.•• Comprobación de la correcta instalación y
estanquidad de la tubería montada.•• Relleno final de la zanja.•• Compactación de la zanja•• Puesta en servicio de la conducción.
El correcto funcionamiento de la instalación a lolargo del tiempo depende, en gran manera, de laadecuada ejecución de estas operaciones, por loque es recomendable minimizar los tiempos deacopio de los tubos, los periodos con zanja abierta,así como evitar dañar los tubos durante su mani-pulación, a fin de garantizar la estanquidad de losmismos.
Vistas estas ideas generales, pasamos a analizar
cada unas de las fases anteriores.
3.3.2 MManipulación, ttransporte, ddescarga yy aacopio
Manipulación
Durante todas las operaciones desde que los tubosson fabricados, hasta que quedan definitivamente
33..33 TTRRAANNSSPPOORRTTEE,, DDEESSCCAARRGGAA EE IINNSSTTAALLAACCIIÓÓNN DDEE LLAA TTUUBBEERRÍÍAA.. RREENNDDIIMMIIEENNTTOOSS YY PPLLAA-ZZOOSS DDEE EEJJEECCUUCCIIÓÓNN
instalados, su manipulación se debe realizar adop-tando las precauciones necesarias para que nosufran golpes o rozaduras.
Las operaciones de carga y descarga de los tubos serealizan, debido al peso de los mismos, medianteequipos mecánicos.En estos dispositivos se empleansobre todo eslingas de cinta ancha adecuadamenteprotegidas con un revestimiento, generalmente elás-tico (caucho), de manera que se evita cualquier dañoen la superficie del tubo.
Asimismo, durante todas las operaciones de mani-pulación de los tubos se evita su rodadura o arrastresobre el terreno, a no ser que se dispongan superfi-cies preparadas a tal efecto.
Acopio en fábrica
Por razones de optimización del espacio disponi-ble, el acopio de los tubos en fábrica se realiza en
la mayoría de los casos en posición vertical, aun-que en ocasiones también se pueden disponer enhorizontal.
a) En vertical
Los tubos se depositan sobre el suelo, que seencuentra adecuadamente acondicionado alefecto.
Para ello, las fábricas disponen de superficieslo suficientemente amplias y preparadas parael acopio de los tubos que ya han sido fabrica-dos. Tal y como se puede ver en las siguientesfotografías, resulta espectacular la vista deuna zona de acopio en vertical de tubos dehormigón con camisa de chapa.
Se trata de estructuras de gran tamaño yrobustez ordenadas en distintas filas queimpresionan a la vista.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 106
b) En horizontal
Los tubos se depositan suavemente sobre apo-yos de un material adecuado (madera), de formaque el contacto directo con la superficie de des-canso no le cause desperfectos en ningún puntode su superficie. Por razones de espacio, estamodalidad es menos habitual que la anterior.
Para cualquiera de los dos tipos de acopio, las fábri-cas de tubos de hormigón con camisa de chapa dis-ponen tanto del espacio suficiente y adecuado parael acopio de una gran cantidad de tubos, como de losmedios adecuadamente acondicionados para unacorrecta manipulación de los mismos.
Transporte a obra
Para conseguir que los tubos alcancen la resistenciaproyectada, el transporte de la fábrica a la obra no
se inicia hasta que haya finalizado el período decurado del hormigón que forma parte de los mismos.Generalmente se efectúa en camiones, aunque enobras singulares también pueden trasladarse
mediante otros medios, como barcos o trenes. Loscamiones, o cualquier otro medio de transporte utili-zado, cumplen con los criterios de seguridad vialoportunos para el transporte de esta mercancía,estando acondicionados en función de las caracterís-ticas específicas de cada tipo de tubo, evitando entodo momento posibles daños que pudieran originar-se durante esta fase.
Los tubos se colocan en posición horizontal, sobreunas cunas que garantizan su inmovilidad transversal y longitudinal, así como su adecuada sujeción.Asimismo se amarran al elemento de transportepara asegurar su estabilidad y adecuada sujeciónfrente a posibles movimientos durante esta fase.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 107
Durante la misma, se evitará que los tubos entrenen contacto entre sí.
En cualquier caso, sea cual sea el medio elegido parael transporte, finalmente serán necesarios camionespara llevar los tubos a la obra correspondiente. Enmuchos casos, los accesos a dichas obras suelenencontrarse en mal estado, lo que dificulta esta fasede transporte. Por ello, debe estudiarse la posibili-dad de acondicionar estos accesos.
Descarga
La descarga de los tubos en la obra se realiza congrúas, lo más cerca posible del lugar donde vayan aser colocados.
Durante esta fase debe evitarse que los tubos se gol-peen entre sí y contra el suelo.
Asimismo, se debe evitar que el tubo quede apoyado
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 108
sobre elementos punzantes, como pueden ser pie-dras, hierros o cualquier superficie que conlleve unapoyo sobre puntos aislados.
Cuando la zanja no esté abierta en el momento de ladescarga, se debe procurar acopiar los tubos en ellado opuesto a aquél en que se vayan a depositar losproductos de la excavación.
En zanjas abiertas, la descarga es conveniente efec-tuarla al borde de la misma, dejando un resguardopara evitar su posible caída al fondo de la excavación.
De este modo se disminuyen las operaciones demanipulación de los tubos, que en realidad es conve-niente que sean las menores posibles.
Una vez suspendido el tubo, y hasta situarlo en sulugar de acopio, es conveniente tener en cuenta lassiguientes observaciones:
•• Evitar los golpes entre tubos y de éstos contrael terreno.
•• Realizar las diferentes maniobras con precau-ción y suavidad.
•• Calzarlos con útiles que garanticen un apoyocorrecto.
•• No manipularlos con cables o cadenas deacero. Como se comentó anteriormente, sedeben disponer las protecciones elásticascorrespondientes para evitar el contacto direc-to acero-tubo (eslingas de cinta ancha).
Acopio en obra
En la mayoría de las ocasiones, cuando el tubo llegaa la obra se descarga directamente desde el camióna la zanja correspondiente, por lo que no es muyhabitual el acopio intermedio en obra.
Sin embargo, hay ocasiones en que es necesario aco-piar los tubos en espera de que les llegue el momen-to de ser instalados. Como parece lógico, y siempreque las condiciones de la obra lo permitan, la zonade acopio debería quedar ubicada tan cerca como seaposible del lugar de instalación de los tubos.
Asimismo, debe comprobarse que el terreno dondedescansarán los tubos es lo suficientemente resis-tente para soportar las cargas que se le transmitan,y lo suficientemente liso para que éstos se apoyen entoda su longitud, sin presencia de piedras u otrossalientes.
El acopio en obra se debe realizar en posición hori-zontal, dado que las superficies de apoyo son en lamayoría de los casos muy irregulares, así como dis-poner calzos de madera para el apoyo de los tubos.
El tiempo de almacenamiento debe restringirse almínimo posible.
En la práctica, en el caso de que sea necesario el aco-pio en obra, éste se realiza linealmente a lo largo delas zanjas, para lo que es conveniente considerar lossiguientes aspectos:
•• Colocar los tubos lo más próximos posible a la
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zanja, siempre que la seguridad de los traba-jadores y de la zanja quede garantizada.
•• Prever el debido resguardo entre los tubos y laexcavación.
•• En caso de que las zanjas no estuvieran exca-vadas, acopiar los tubos en el lado opuesto alque se depositarán las tierras de excavación.
•• Tener en cuenta que los tubos no se hallenexpuestos al tránsito de los vehículos de laobra, zonas de voladura, etc.
•• No almacenar los tubos en el tajo de obra porun período largo de tiempo.
Por último, comentar que para el almacenamientode los elastómeros utilizados en las juntas elásticasde los tubos de hormigón con camisa de chapa, serecomienda tener en cuenta los siguientes aspectos:
•• Almacenar las juntas de goma en lugarescubiertos.
•• Durante el acopio, las juntas deben estarlibres de cualquier tipo de esfuerzo o tensiónque pudiera deformarlas.
•• Evitar que entren en contacto con materiales
líquidos o semisólidos, en especial disolventes,aceites y grasas.
•• No deben almacenarse en puntos próximos ainstalaciones eléctricas capaces de generarozono.
•• Las juntas deben mantenerse limpias.
•• Con el lubricante utilizado en las juntas dedeslizamiento, se deben adoptar las mismasprecauciones de conservación.
3.3.3 IInstalación dde ttubos eenterrados
Lo más habitual es que las tuberías de hormigón concamisa de chapa se instalen enterradas. A tal efecto,se describen en este apartado una serie de recomen-daciones tanto para la ejecución de las zanjas comopara la instalación en sí de los tubos, así como parala ejecución de los rellenos, compactaciones, basesde apoyo, drenajes, entibaciones, etc.
No obstante, es importante recordar que todas lascondiciones de instalación que se dan en la obra hansido tenidas en cuenta en el cálculo de los tubos, ypor lo tanto para su dimensionamiento, por lo que laresistencia de los mismos queda totalmente garanti-zada. Esta es una de las ventajas de la utilización deeste producto, ya que independientemente de losesfuerzos derivados de las condiciones de obra, que-
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 110
dará siempre garantizado el aguante de los tubos.
3.3.3.1 EExcavación dde lla zzanjja
La primera operación a la que se procede en la fasede excavación es el replanteo de la traza de la tube-ría. Esta fase se debe realizar con precisión, marcan-do la línea del centro de la zanja y la superficie deanchura de la misma, de forma que nos permita rea-lizar la excavación de la zanja donde irán alojadoslos tubos.
Las zanjas se realizan mediante equipos mecánicosde excavación, debiendo quedar alineadas en plantay con la rasante lo más uniforme posible, siempre deacuerdo con lo indicado en el proyecto.
En el caso de que se trabaje sobre terrenos unifor-mes, basta con excavar hasta la línea de la rasantede proyecto.
No obstante, si durante la excavación quedaran al des-cubierto elementos rígidos tales como piedras, rocas,etc., podría ser necesario excavar por debajo de larasante (entre 15 y 30 cm), para efectuar posterior-mente un relleno que mantenga la capacidad portantedel terreno y proteja a los tubos de los efectos punzan-tes de estos elementos. El relleno de esas sobre-exca-vaciones, así como el de las posibles grietas y hendidu-ras que hayan aparecido en el fondo de la zanja, sedebe efectuar, preferentemente, con el mismo materialque constituya la cama o apoyo de la tubería.
En el caso de terrenos meteorizables o erosionablespor las lluvias en los que las zanjas vayan a estar
abiertas durante un plazo y en el que su rasantepueda deteriorarse, deben dejarse sin excavar unosveinte centímetros sobre dicha rasante, ejecutándo-se éstos poco antes del montaje de la tubería.
Especial atención se debe prestar a la estabilidad dela zanja al comienzo de periodos lluviosos tras unatemporada de tiempo seco.
Si durante la excavación, y debido a la dureza extre-ma del terreno, fuera preciso efectuar voladuras, esconveniente adoptar las precauciones necesarias,siempre de acuerdo con la legislación vigente o conlas ordenanzas municipales.
Como se comentó anteriormente, el material proce-dente de la excavación se irá apilando lo suficiente-mente alejado del borde de las zanjas, con el fin deevitar su desmoronamiento o que los desprendi-mientos pongan en peligro la integridad de los tra-bajadores.
Cuando el movimiento de tierras afecte a pavimen-tos, puede resultar conveniente, desde el punto devista económico, separar los materiales que puedanser utilizados para la restauración de las condicio-nes primitivas de urbanización.
No obstante, el caso más habitual es que el materialextraído se use para el posterior relleno, por lo queun buen método es acopiarlo a lo largo de la zanja, auna distancia adecuada de uno de sus bordes. Comoregla general, y para el caso de zanjas sin entiba-ción, la tierra extraída se puede apilar a una distan-cia del borde de la zanja no menor que la mitad de
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su profundidad. Si, por el contrario, la zanja seencuentra entibada, suele ser suficiente con una dis-tancia libre de 90 cm.
La tierra amontonada en la proximidad del borde dela zanja produce una sobrecarga que afecta a suestabilidad. La capacidad de la pared de la zanjapara soportarla depende del grado de cohesión delsuelo. Dicha sobrecarga debe ser considerada alestudiar la estabilidad de los taludes de excavación,pudiendo resultar necesario en ciertas ocasionesproceder a la entibación de la zanja, como veremosmás adelante.
Además, si ésta fuera muy profunda o muy ancha, segeneraría un gran volumen de tierras extraídas,cuyo peso podría resultar excesivo para la estabili-dad del talud. En este caso, resulta necesario alejaruna parte de dichas tierras, o bien extenderlas sobreuna mayor superficie.
Como ya se ha comentado anteriormente, es muyimportante impedir los contactos puntuales o pun-zantes con los tubos de hormigón que se van a insta-lar, a fin de evitar daños en su superficie. Por ello esrecomendable inspeccionar el material de relleno,con el objeto de retirar trozos grandes de roca, peda-zos de escombro, etc.
Se pueden utilizar los diferentes equipos de excava-ción disponible. La elección del equipo más eficientepara una operación de excavación específica esimportante, considerando que todo el equipo deexcavación tiene limitaciones prácticas y económi-cas. Las consideraciones incluyen el tipo y cantidadde material para ser excavado, profundidad y anchu-ra de la excavación, las limitaciones dimensionalesestablecidas en los planos, tamaño del tubo, espaciode operación y colocación de las tierras excavadas.
Entibación de la zanja
En el caso de que los taludes de excavación seaninestables, y no sea posible tenderlos más o ban-quear, es necesario proceder a la entibación de lazanja, a fin de evitar desprendimientos de terrenosque puedan dañar a los tubos, retrasar los plazos deobra o sobre todo causar daños a los trabajadores.En cualquier caso, estas protecciones deben ser dis-puestas de forma inmediata cuando aparezcan sín-tomas de inestabilidad en la zanja. Especial aten-ción hay que prestar cuando la profundidad de éstasupere el metro y medio o dos metros a lo sumo.
Se denomina entibación a la sujeción provisional porcualquier medio de las paredes de la excavación.Mediante este sistema, se consigue apuntalar el
revestimiento de las paredes opuestas de la zanja,consiguiendo una transmisión de los empujes de lastierras a través de los puntales.
La mayor o menor complejidad de la entibacióndependerá de las mismas características de la exca-vación; dimensiones de la zanja, presencia de edifi-caciones colindantes, naturaleza del terreno, alturadel nivel freático, etc.
Teniendo en cuenta estos factores, el tamaño de lostubos a colocar y el tiempo de colocación requerido,se elegirá uno u otro sistema de entibación, median-te codales, paneles, cajones etc.
Drenaje de la zanja
La presencia de agua, como en cualquier obra, puededar lugar a una serie de problemas durante las fasesde ejecución, por lo que resulta conveniente adoptarlas medidas oportunas para llevar a cabo un correc-to drenaje de la excavación antes del montaje de lostubos, además de comprobar que los codales de enti-bación no se hayan relajado.
En general, debe procurarse excavar las zanjas en elsentido ascendente de la pendiente, a fin de dar sali-da a las aguas por el punto bajo, debiendo tomarselas precauciones necesarias para evitar que lasaguas superficiales inunden las zanjas abiertas,para lo que se deben realizar los trabajos de agota-miento y evacuación de las aguas cuando así serequiera.
En casos muy especiales en que es preciso trabajarpor debajo del nivel freático (por ejemplo zanjas enplayas) puede ser necesario recurrir a técnicas derebajamiento del nivel freático (well-point).
Siempre que se empleen métodos que puedan afectar,aunque sea temporalmente, al nivel freático de laszonas colindantes, hay que prestar especial atención enestudiar las repercusiones que nuestra acción puedatener en el entorno, cultivos, cimentaciones, etc.
Profundidad de la zanja
Los principales factores que influyen en la determi-nación de la profundidad de las zanjas se puedensintetizar en los siguientes conceptos:
•• Proteger los tubos de los efectos del tráfico yde las cargas externas.
•• Establecer las separaciones mínimas, tanto enplanta como en alzado, con los demás servi-cios.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 112
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•• Tipo de terreno sobre el que se realiza la exca-vación.
Salvo que se adopten precauciones especiales talescomo losas de reparto de cargas, tubos embebidos enhormigón, etc., el recubrimiento mínimo de los tubosde hormigón armado y postesado con camisa dechapa debe ser de al menos 1 metro sobre la genera-triz superior de los mismos en zonas de tránsito y0,60 m en zonas sin tránsito, tanto en fase finalcomo durante la ejecución.
No obstante, y dependiendo de la situación geográfi-ca de la obra, se dispone de unas tablas de separa-ciones mínimas de los servicios, tanto en plantacomo en alzado, que pueden ser facilitadas por lasempresas suministradoras.
Anchura de la zanja
El ancho a adoptar en la zanja depende, entre otros,de los siguientes aspectos:
•• De la naturaleza del terreno.
•• De la profundidad de la zanja.
•• Del talud adoptado en las paredes de la exca-vación.
•• Del diámetro de los tubos que se van a ins-talar.
•• De la maquinaria empleada en el montaje delos tubos.
•• De la necesidad de entibación de las paredesde la zanja.
Como norma práctica, conviene dejar al menos 50cm a cada lado de las generatrices laterales del tubo,aunque dependiendo de los factores anteriormentedescritos, esta medida podrá variar. En realidad, sedebe dejar la anchura necesaria para que los opera-rios trabajen en buenas condiciones y sea posiblemaniobrar con los medios mecánicos empleados parael montaje de los tubos, así como para garantizarunas adecuadas condiciones de seguridad para lostrabajadores dentro de la zanja.
Si se instalan dos tubos en una misma zanja, la dis-tancia horizontal mínima entre ambos es recomen-dable que sea de unos 70 cm. Cuando la profundi-dad de la zanja o la pendiente de la solera seangrandes, o cuando el trazado sea en curva, debe pre-verse un sobreancho de la zanja, para poder satisfa-cer las exigencias de montaje, en su caso, conmedios auxiliares especiales, tales como pórticos,carretones, etc.
En los siguientes cuadros se especifican losanchos mínimos de zanja establecidos en funcióndel diámetro del tubo y de la profundidad de lazanja:
El valor a considerar, en base al diámetro del tubo ya la profundidad de la zanja, sería el mayor de losobtenidos por estos dos criterios.
Tan importante es establecer el ancho mínimo de lazanja, como determinar el ancho máximo o real per-mitido. Si éste excediese del mínimo más de lo debi-do, se podría dar el caso de que la carga sobre latubería resultara excesiva.
Si la zanja se hubiera excavado con una anchuraexcesiva, o sus paredes se hubieran abierto en talud,una solución para evitar el consiguiente incremento
de carga podría consistir en excavar en el fondo unazanja más estrecha, cuyo borde superior quede nomenos de 30 cm por encima de la clave del tubo.
Acondicionamiento del fondo de la zanja
El material del fondo de la zanja deberá ser el esta-blecido en el proyecto. No obstante, se puede utilizarotro material para el relleno, siempre que cumplalas condiciones del mismo.
Finalizada la excavación se rasantea el fondo de lazanja, manteniendo las pendientes contempladas enproyecto. El fondo de la zanja se debe acondicionarde forma que todos los tubos puedan apoyarse sobreél. Para ello en los casos de junta soldada por el exte-rior es necesario realizar una sobre-excavación parala soldadura.
Para conseguir una distribución uniforme de tensio-nes sobre toda la superficie de apoyo de los tubos esindispensable tener una base de apoyo de rasanteuniforme. La forma de conseguirlo es rellenar elfondo de la zanja con arena suelta, grava o piedramachacada, con tamaño máximo de árido de 20 mm,compactándola para evitar asientos diferenciales.
Si la naturaleza del terreno no asegurara la estabili-dad de los tubos o piezas especiales, se debe mejorarla cimentación mediante compactación o consolida-ción, y si no fuera suficiente, se podría estudiar unanueva cimentación, o incluso la mejora del terreno desoporte.
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Cuando el material sea rocoso, podrá prepararse elfondo de la zanja con una solera de hormigón de lim-pieza, debidamente nivelada, o con una capa dematerial granular de suficiente espesor.
Preparado el material del fondo de la excavación, seprocede a la compactación del mismo. Esta compac-tación de debe realizar por tongadas de no más de 20cm de espesor.
Como ya se ha comentado, los tubos no deben apoyardirectamente sobre la rasante de la zanja, sino sobrecamas o lechos con una granulometría lo suficiente-mente baja y uniforme que proporcione un contactocontinuo de toda la superficie de apoyo de los mis-mos. Las características de estas camas, como sedesarrollará más adelante, dependen del terreno, delas dimensiones de los tubos y del tipo de tubo utili-zado, siendo conveniente utilizar materiales conresistencias superiores a 0,5 kp/cm2 y de tamañoinferior a 20 mm.
Instalación de la tubería
Se distinguen tres modalidades en la instalación detuberías a presión de hormigón con camisa de chapa;en zanja, en terraplén y en zanja terraplenada.
En todos los casos, las tuberías de abastecimientodeberán ir a cota superior a las de saneamiento, conel objeto de evitar que una eventual fuga de aguasnegras pueda afectar al suministro de agua potable.
Para ello, y dependiendo del organismo que gestionelos servicios, se dispondrá de unas tablas de separacio-nes mínimas tanto en planta como en alzado de la con-ducción con el resto de servicios. Como norma práctica,la generatriz inferior de las conducciones de abasteci-miento debe estar situada al menos 1 m sobre la gene-ratriz superior de las conducciones de saneamiento.
El caso más habitual y deseable es la instalación enzanja. De hecho, en las tuberías instaladas en terra-plén, puede resultar conveniente realizar primero elterraplén, y posteriormente abrir la zanja para colo-car la tubería, ya que aunque este procedimientoencarezca ligeramente la obra, preserva al tubo dehormigón con camisa de chapa de los riesgos de fisu-ración por un inadecuado proceso de compactacióndel terraplén.
A continuación se describe cada una de estas tipolo-gías de instalación.
a) En zanja
Es la forma más habitual de alojar los tubos. Eneste tipo de instalación, el relleno y el apoyosufren un asentamiento relativo frente al terre-no primitivo, produciéndose unas fuerzas derozamiento que originan un aligeramiento delpeso del relleno sobre la tubería.
El esquema de la tubería colocada en zanja es elsiguiente:
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Lo ideal es que la excavación de la zanja vayaalgunos días por delante de los trabajos demontaje de los tubos, con un máximo de mar-gen, debiendo reducirse este plazo tanto máscuanto mayor sea la inestabilidad de losterrenos.
Cuando las zanjas se realicen en terrenosrocosos, y debido a la dificultad de excava-ción, se debe realizar con suficiente antela-ción para no llegar a retrasar el montaje de latubería.
Si los terrenos fueran de poca cohesión, laexcavación debe ir inmediatamente pordelante del montaje de la tubería, debido alriesgo de desprendimientos que obligarían acontinuas extracciones de material, lo queretrasaría de forma considerable los tajosde obra. En este tipo de terrenos es aconse-jable, en vez de entibar, realizar un taludsuficiente que evite los riesgos de despren-dimiento.
Experiencias prácticas recomiendan que enterrenos estables se pueden adoptar taludes delorden 1/5.
b) En zanja terraplenada
Un tubo está colocado en zanja terraplenadacuando sobre la zanja que hay que rellenar seefectúa un terraplén.
El prisma central, que está limitado por los pla-nos que contienen las paredes de la zanja, es demayor altura que los prismas exteriores, y portanto, estos prismas asientan menos que el cen-tral, produciéndose sobre él unas fuerzas de
rozamiento que originan un aligeramiento delpeso del relleno sobre la tubería.
El esquema de la tubería colocada en zanjaterraplenada se muestra en la siguiente figura:
c) En terraplén
En las instalaciones en terraplén, el prisma cen-tral, que está limitado por los planos verticalestangentes a la tubería, es de menor altura quelos prismas exteriores, y por tanto estos prismasasientan más que el central y se producen unasfuerzas de rozamiento sobre este último que ori-ginan un aumento del peso del relleno sobre latubería.
Al aumentar la altura del relleno, disminuye ladiferencia de asentamiento, que se hace nula enel plano de igual asentamiento.
3.3.3.2 PPreparación dde lla ccama dde aarena
Para garantizar un reparto uniforme de tensiones,además de preservar a los tubos de hormigón de con-
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tactos con elementos punzantes, éstos deben descan-sar sobre un apoyo continuo, generalmente unacama de arena, de material granular seleccionado ode hormigón. Por ello, no deben apoyarse directa-mente sobre la rasante de la zanja, aunque hayasido adecuadamente acondicionada al efecto, sinosobre camas o lechos con un espesor mínimo bajo lageneratriz inferior del tubo de unos diez o quincecentímetros.
Como se comentó anteriormente, previamente hasido necesario acondicionar adecuadamente el fondode la excavación. Si la naturaleza del terreno nofuera la apropiada para el apoyo de los tubos, podríaser recomendable excavar en exceso y rellenar conmaterial seleccionado.
Se distinguen dos tipos de apoyos o camas; el apoyogranular y el apoyo de hormigón. El apoyo, sea deltipo que sea, debe adaptarse perfectamente a laforma del tubo, proporcionando un reparto uniformede las fuerzas de reacción a lo largo de toda susuperficie. Además, influye en gran medida en losesfuerzos que soportarán los mismos, por lo que estenido en cuenta en la fase de diseño y cálculo de lostubos de hormigón.
Cama de material granular
Consiste en una cama de arena a base de materialgranular con granulometría continua e inferior a 20mm. Basta con no compactarlas excesivamente paraque el propio peso del tubo consiga una adaptacióncorrecta.
El apoyo granular habitual es 90º, en el que la camatiene un espesor tal que sus intersección con el tubo
forma un cono de 45º de generatriz respecto a la per-pendicular que pasa por el centro del mismo.
La reacción del terreno que se considera en elcaso de cama granular es uniforme en toda lazona apoyada.
Con carácter general, se recomienda que el material granular a emplear en las camas de apoyo sea noplástico, exento de materias orgánicas y con untamaño máximo de árido de 20 mm, pudiendo utili-zarse arenas gruesas o gravas preferentementerodadas con granulometrías tales que, en cualquiercaso, el material empleado sea autoestable (condi-ción de filtro y dren).
Las camas granulares conviene realizarlas en dosetapas. En la primera se ejecuta la parte inferior dela cama, con superficie plana, sobre la que se colocanlos tubos de hormigón, acoplados y acuñados. En lasegunda etapa se realiza el resto de la cama, relle-nando a ambos lados del tubo hasta alcanzar elángulo de apoyo indicado.
En ambas etapas, los rellenos se deben realizar
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por capas compactadas mecánicamente. Unosespesores razonables para cada capa pueden serdel orden de 7 ó 10 cm, y los grados de compacta-ción se aconseja que sean tales que la densidadresulte como mínimo el 95% de la máxima delensayo próctor normal, o bien el 70% de la densi-dad relativa si se tratara de material granularlibremente drenante.
Las camas granulares simplemente vertidas no sonrecomendables en ningún caso. Además, debe pres-tarse especial cuidado en las operaciones de compac-tación para no producir movimientos ni daños en latubería.
En los puntos en los que sea posible, debe darse sali-da exterior a la cama granular para la evacuacióndel posible drenaje.
Cama de hormigón
Consiste en una cama de hormigón de espesormínimo bajo la generatriz inferior del tubo deunos 10 ó 15 cm de espesor, con una resistenciacaracterística no inferior a 150 kp/cm2, y un tama-ño máximo de árido no mayor de la cuarta partedel espesor de la cama bajo el tubo. El apoyo dehormigón más empleado en estas tuberías es lacama de hormigón de 120º.
La reacción que se considera en el caso de cama dehormigón es continua, pero su distribución no eslineal, concentrándose en los extremos del apoyo.
La cama de hormigón se debe construir con los tuboscolocados en su posición definitiva, apoyados sobrecalzos que impidan movimientos en la tubería, ydebiendo asegurar el contacto del tubo con el hormi-gón en toda la superficie de apoyo. En las zonas deuniones, la cama se debe interrumpir en un tramode unos 80 cm como mínimo y, en su caso, debe pro-fundizarse la excavación del fondo de la zanja hastadejar bajo la tubería el espacio libre suficiente para
la ejecución de las uniones.
Para la elección del tipo de apoyo, hay que tener encuenta distintos aspectos, tales como el tipo de tuboy sus dimensiones, el tipo de unión, la naturaleza delterreno, etc.
En función del tipo de apoyo, y en relación con lanaturaleza del terreno del fondo de la zanja, puedentenerse en cuenta las orientaciones siguientes:
a) Terrenos de gran resistencia y rocas. Es reco-mendable disponer camas granulares con unespesor mínimo entre 15 y 20 cm.
b) Suelos de tipo granular. El tubo podría apoyar-se directamente sobre el fondo previamentemoldeado en forma de cuna, o simplemente per-filado y compactado.
c) Suelos normales (areno-arcilloso estables).Pueden disponerse los dos tipos de camas.
d) Suelos malos (fangos, rellenos, etc.). Debe pro-fundizarse la excavación sustituyendo el terrenode mala calidad por material adecuado o unacapa de hormigón pobre.
3.3.3.3 MMontajje dde lla ttubería
Antes de proceder a la instalación de los tubos dehormigón armado o postesado con camisa de chapaen la zanja es conveniente comprobar los siguientesaspectos:
- La profundidad de la zanja.
- La anchura de la zanja.
- La pendiente del fondo de la zanja
- Las condiciones del fondo de la misma.
De hecho, y como regla general, no deberían admitir-se desviaciones superiores al 10-15% de estos valo-res respecto a lo establecido en el proyecto.
Para garantizar una correcta instalación de la tube-ría, el montaje debe ser realizado por personal expe-rimentado que, a su vez, deberá vigilar el posteriorrelleno de la zanja, así como su compactación.
Preparadas la zanja y la cama de apoyo, se fijanunos puntos de referencia mediante estacas, clavoso cualquier otro procedimiento. A partir de estospuntos, se sitúa el eje de la tubería en el fondo dela zanja.
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Otro método de replanteo de las tuberías de hormi-gón en la zanja puede ser el uso de rayos láser, queestablecen una línea recta que puede extendersehasta 300 m, y sirve de referencia para el trazadodel eje de la conducción.
En conducciones en presión, adiferencia de las conduccionesrodadas, el replanteo en alzadono suele ser crítico, salvo encasos muy especiales de tuberí-as con tramos de muy poca pen-diente que deberían ser trata-dos como una conducción porgravedad.
Replanteada la traza del eje de latubería, se bajan los tubos con losmedios adecuados a su diámetro,peso y longitud, evitando golpesdurante el descenso. Este descen-so se efectúa mediante grúas auto-móviles.
Si las pendientes de la zanja sonsuperiores al 10%, la tubería sedebe colocar en sentido ascen-dente. Si esto no es posible,
deben tomarse las precauciones necesarias para evi-tar el deslizamiento de la misma.
En el caso de los tubos de hormigón armado y poste-sado con camisa de chapa, el montaje de la tuberíase realiza en el interior de la zanja. El enchufado delos tubos se debe realizar con medios que no dañenlas boquillas, respetándose las tolerancias, el ángu-lo de deflexión admisible facilitado por el fabricantey la limpieza de las mismas.
Además, este enchufado debe efectuarse siemprerecto y, si fuera necesario, girar posteriormente eltubo para conseguir el ángulo de deflexión indicado.
En tubos de gran diámetro, se suelen emplear trácte-les que aproximan la boquilla macho a la boquillahembra, o cualquier otro sistema que no dañe al tubo.
La materialización de la unión depende del tipo detubo ante el que nos encontremos:
•• Para el caso de juntas soldadas, en primerlugar se procede in situ al soldado de lasboquillas de las camisas de chapa contiguas,para posteriormente rellenar las mismasmediante un anillo de hormigón.
•• En el caso de juntas elásticas, la goma de lasjuntas se ha de colocar procurando igualar lastensiones en toda su superficie. Una tensióndesigual a lo largo de la misma puede hacerque quede pillada y originar fugas de agua enel futuro.
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Por tanto, antes de proceder al enchufe de lostubos, es recomendable comprobar que la gomaestá en contacto con el interior de la boca machoen todo la circunferencia de su alojamiento. Hayque asegurarse de que los tubos están alineadoscorrectamente; una alineación incorrecta puededesalojar la goma, causando fugas.
En caso de que se interrumpiese la instalación de lostubos, resulta fundamental taponar los extremos delos mismos, con el fin de impedir la entrada de aguao cuerpos extraños. Además, al reanudar el trabajo,se debe examinar con cuidado su interior, para eli-minar cualquier cuerpo extraño que se hubiera podi-do introducir.
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En general, no es recomendable colocar más de cienmetros de tubería sin proceder al relleno parcial dela zanja, para evitar la posible flotación de la con-ducción. Si esto no fuera suficiente, deben tomarselas medidas necesarias para evitar esa flotación.
3.3.3.4 UUniones
Las juntas son los elementos de unión entre los dis-tintos tubos, y de éstos con las piezas especiales,cuyo fin es dar continuidad a la conducción. Es fun-damental, además de conseguir una adecuadaunión de los distintos elementos, garantizar laestanquidad de estas uniones.
Las uniones se debenmaterializar en la propiazanja, preferentementepor personal especializado,siendo recomendable pro-ceder previamente a unlimpiado de las boquillaspara eliminar la suciedadque hubiera podido cogeren la obra a lo largo de lasdistintas fases.
Entre la pieza y el tubopueden existir asientosdiferenciales, debido a quequeden asentadas sobrecamas de diferentes tipos
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de lecho, o debido a estén sometidos a diferentes car-gas verticales. Si el tubo está rígidamente unido a lapieza, esos asientos diferenciales podrían producirtensiones y fisuraciones transversales en el mismo.Para evitar la aparición de estas fisuras, se usanjuntas elásticas que absorban los mencionadosasientos diferenciales, y/o se disponen camas de hor-migón de espesor variable en los tubos más cercanosa la pieza.
Tipos de juntas
Básicamente, y como se vio anteriormente, se distin-guen dos tipos de juntas en tuberías de hormigónarmado y postesado con camisa de chapa:
a) Junta elástica
Las juntas elásticas utilizadas están provistasde un alojamiento tórico para el anillo de elastó-mero en la boquilla macho. Es precisamente eseanillo de goma el que confiere estanquidad a latubería durante toda la vida útil de la misma.
El primer paso consiste en colocar la goma enese alojamiento, de forma que se garantice unreparto uniforme de tensiones a lo largo de todosu perímetro.
A continuación, puede ser útil lubricar con jabónlíquido neutro tanto la boquilla hembra como lagoma, con el fin de evitar rozaduras a la misma
al encajar los tubos.
El enchufe se realiza mediante tráctel, hastaque la distancia entre el extremo metálico de laboca macho y el hormigón interior de la bocahembra sea inferior a 10 mm.
Es importante asegurarse de que la goma noquede pellizcada. Para ello, basta con observarque el tubo no retrocede cuando se suelta eltráctel.
La calidad de la junta debe acompañar al tubode hormigón durante su vida de servicio, por loque la elasticidad de la goma es primordial, y secomprueba con el test de relajación de esfuerzosa compresión.
La goma utilizada en una operación de enchufeno debe ser reutilizada.
Durante todas las etapas que transcurren entrela fabricación y la puesta en obra del materialelastómero, las juntas deben almacenarse deacuerdo con las recomendaciones dadas en laNorma ISO 2230.
En el momento de su montaje deben presentaruna superficie suave, exenta de fisuras, poros,burbujas o rebabas.
Es recomendable que las superficies del tubo en
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contacto con el anillo se encuentren limpias yexentas de cualquier defecto superficial o aris-tas que pudieran afectar a la estanquidad odañar al anillo.
Durante el montaje de la junta elástica, se debeefectuar el encaje correcto del anillo y compro-bar que los paramentos verticales de los extre-mos macho y hembra están debidamente sepa-rados, para poder absorber los posibles movi-mientos de la junta sin entrar en contacto nidesenchufarse. Asimismo, no debe agotarse enesta operación toda la deformación posible de lajunta, para poder absorber eventuales asientosdiferenciales posteriores.
b) Junta soldada
La unión entre tubos consecutivos se consiguemediante la soldadura de dos boquillas de chapaconsecutivas, y posterior relleno de hormigón.
En las juntas soldadas en alineación recta de lostubos, el solapo de las boquillas no debe ser infe-rior a 50 mm.
En alineaciones curvas, se podrá formar unángulo en la junta, que depende del diámetrodel tubo y de la holgura entre los elementos queforman la misma. Esta holgura deberá ser, comomínimo, la necesaria para permitir un enchufenormal de los tubos y, como máximo, la que per-mita una correcta soldadura para el cierre de lajunta.
Las juntas no se deben soldar hasta que hayaun número suficiente de tubos colocados pordelante, para permitir su correcta colocación enalineación y rasante.
En los tubos de diámetro inferior a 800 mm, lasoldadura se debe efectuar por la parte exteriorde la junta. En tubos de diámetro igual o supe-rior a 800 mm, la soldadura se podrá efectuarpor la parte interior o por la exterior, pero nuncapor ambas.
La soldadura se debe realizar en sentido ascen-dente, con una o dos pasadas. Cuando las boqui-llas tengan espesores superiores a 8 mm, sedeben realizar dos pasadas durante la fase desolapo.
El cordón de la soldadura debe tener su gargan-ta de tal forma que el solape de las boquillasquede cubierto por él.
Es recomendable soldar un tubo de cada dos; lostubos dejados sin soldar se soldarán una veztranscurridas 24 horas.
Una vez materializada la unión, las juntas sehormigonan in situ, tanto interior como exte-riormente, mediante los encofrados correspon-dientes.
A título informativo, se indica una dosificación ygranulometría para el hormigón del anillo de lajunta soldada.
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Previo al hormigonado, es recomendable daruna imprimación con una lechada formada poruna parte de cemento por cada cuatro partes deuna mezcla al 50% de sikalatex con agua, con elfin de mejorar la adherencia.
La soldadura se debe efectuar de forma que noquede ningún defecto, a fin de conseguir unacompleta estanquidad. Para ello se debe com-probar su estanquidad mediante líquidos pene-trantes.
3.3.3.5 PPruebas een oobra dde lla ttubería iinstalada
Antes de proceder al relleno de la zanja, es conve-niente que nuestra tubería de hormigón con camisade chapa haya quedado correctamente instalada, yque por lo tanto se encuentre en condiciones de serpuesta en servicio. Para asegurarnos de ello, es pre-ceptivo realizar una de las dos pruebas siguientes
para la tubería instalada:
1.- Prueba de estanquidad por tramos.
2.- Prueba de totalidad de las juntas y de estan-quidad final.
Para la elección de una de las dos, se deben tener encuenta las condiciones particulares de la obra, comoson, entre otras, el plan de trabajos, el ritmo de lle-nado de zanjas, la experiencia en obras similares, ladificultad de acceder a la junta y la dificultad deobtener agua.
Conforme vaya avanzando el montaje de la tubería,deberán ir siendo realizadas las oportunas pruebasde la tubería instalada en los distintos tramos que sehayan ejecutado, o bien, dependiendo del trazado yla longitud de la conducción, se puede probar ésta enun solo tramo.
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Los extremos del tramo en prueba deben cerrarseconvenientemente con piezas adecuadas, las cualeshan de apuntalarse para evitar deslizamientos delas mismas o fugas de agua, así como ser fácilmentedesmontables.
Antes de empezar la prueba, deben estar colocadosen su posición definitiva todos los tubos, las piezasespeciales, las válvulas y demás elementos de latubería, debiendo comprobarse que las válvulas exis-tentes en el tramo a ensayar se encuentren abiertas,que las piezas especiales están ancladas y las obrasde fábrica cuentan con la resistencia debida.
En tuberías enterradas, la zanja deberá estar par-cialmente rellena (caballones), dejando las unionesdescubiertas. Asimismo, debe comprobarse que en elinterior de la conducción no haya ningún elemento(raíces, escombros, tierras, etc.).
La bomba para introducir la presión hidráulica deprueba irá colocada en el punto más bajo del tramoque se prueba, y debe estar provista, al menos, de unmanómetro de precisión no inferior a 0,02 N/mm2.La medición del volumen, por su parte, debe reali-zarse con una precisión no menor de un litro.
Durante la prueba se deberán adoptar las medidasnecesarias para no dañar ni al personal ni a losmateriales.
De acuerdo a todo lo anterior, la prueba consta de las
dos etapas siguientes:
•• Etapa inicial o preliminar
Se comienza por llenar lentamente el tramode tubería a probar, dejando abiertas las ven-tosas. El llenado se realiza por el punto másbajo del tramo para facilitar la salida del airepor la parte alta del mismo.
En el punto más alto es conveniente colocarun grifo de purga para expulsión del aire ypara comprobar que todo el interior del tramoobjeto de prueba se encuentra comunicado dela forma debida.
La tubería, una vez llena de agua, se debemantener en esta situación al menos durante24 horas.
A continuación, se aumenta la presión hidráu-lica de forma constante y gradual hasta alcan-zar un valor comprendido entre la presiónmáxima de diseño y la presión de prueba de lared, que se calculará teniendo en cuenta elposible golpe de ariete.
Al diseñar los tramos y presión de prueba decada uno, hay que tener en cuenta no sobrepa-sar en ningún punto del mismo la presión deprueba, lo cual lleva a probar a presiones algomás bajas que ésta los puntos más altos del
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tramo. Normalmente suele admitirse una des-viación en menos de un 10%, aunque desvia-ciones algo mayores no son significativas encuanto a la validez de la prueba.
Los incrementos de presión hasta alcanzar lapresión de prueba no deberán superar 0,1N/mm2 por minuto.
Esta presión debe mantenerse durante eltiempo especificado, de forma que no aparez-can pérdidas apreciables de agua ni movi-mientos aparentes de la tubería. Caso contra-rio, deberá procederse a la despresurizaciónde la misma, a la reparación de los fallos quehaya lugar y a la repetición del ensayo.
•• Etapa final, principal o de puesta en carga.
Superada la etapa anterior, la presión hidráu-lica interior se aumenta de nuevo de formaconstante hasta alcanzar la presión de pruebade la red, de forma que el incremento de pre-sión no supere 0,1 N/mm2 por minuto.
Una vez alcanzado dicho valor, se desconectael sistema de bombeo, no admitiéndose laentrada de agua durante, al menos, una hora.Al final de este periodo, al medir mediantemanómetro el descenso de presión habidodurante dicho intervalo debe ser inferior a0,02 N/mm2.
A continuación, se eleva la presión en la tube-ría hasta alcanzar de nuevo la presión deprueba de la red, suministrando para ello can-tidades adicionales de agua y midiendo elvolumen final suministrado, debiendo ser ésteinferior al valor dado por la expresión:
DVmax = 11,2 ·· VV ·· DDp ·· ((1/Ew+D/e ·· EE)
DVmax = Pérdida admisible, en litros
V = Volumen del tramo de tubería en prueba,en litros
Dp = Caída admisible de presión durante laprueba, en N/mm2, que para el caso detubos de hormigón con camisa de chapaadquiere el valor de 0,02 N/mm2.
Ew = Módulo de compresibilidad del agua, 2,1 x103 N/mm2.
E = Módulo de elasticidad del material deltubo, en N/mm2, que para el caso de tubos
de hormigón con camisa de chapa adquie-re el valor entre 2,00 x 104 y 4,00 x 104N/mm2.
D = Diámetro interior del tubo, en mm.
e = Espesor nominal del tubo, en mm.
1,2 = Factor de corrección que tiene en cuenta elefecto del aire residual existente en latubería.
Cuando durante la realización de esta etapa,el descenso de presión y/o las pérdidas de aguasean superiores a los valores admisibles, sedeben corregir los defectos observados, repa-sando las uniones que pierdan agua o cam-biando, si es preciso, algún tubo o pieza espe-cial, para así proceder a repetir esta etapahasta superarla con éxito.
En determinadas situaciones puede admitirseque durante esta etapa se realice únicamentela comprobación de que el descenso de presiónproducido durante la misma es inferior a losvalores admisibles antes indicados.
En cualquier caso, si los resultados de la etapaprincipal no son satisfactorios, o existen dudassobre la correcta desaireación de la tubería, sepuede realizar un ensayo complementario depurga que aclare tal circunstancia.
3.3.3.6 RRelleno dde lla zzanjja
Concluido el montaje de la tubería, y efectuadas laspruebas correspondientes, se procede al relleno defi-nitivo y posterior compactación de la zanja.
Antes de iniciarse el relleno, conviene comprobarque los tubos apoyan uniformemente en la cama sinque existan huecos, a fin de garantizar un repartouniforme de tensiones a lo largo de toda su superfi-cie de apoyo, y que están correctamente nivelados,efectuándose las correcciones que fuesen necesarias.
El material de relleno debe tener las característicascontempladas en el cálculo del tubo. No son acepta-bles como relleno arcillas muy plásticas ni suelosaltamente orgánicos, ni cualquier otro material quepudiera resultar perjudicial física o químicamentepara los tubos.
Al rellenar la zanja, se deben distinguir dos zonas:hasta la clave del tubo y por encima de la clave.
Hasta la clave debe rellenarse de forma compensa-
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da, evitando el desplazamiento de los tubos, en ton-gadas de pequeño espesor, debiendo compactarsecon medios ligeros, generalmente pisones o ranas.
El material de relleno utilizado debe ser no plástico,preferentemente granular y sin materias orgánicas.El tamaño máximo de las partículas se recomiendasea de 20 mm, colocándose en capas de pequeñoespesor, compactadas mecánicamente hasta alcan-zar un grado de compactación no menor al 95% delpróctor normal, o hasta que su densidad relativa seamayor del 70% si se tratase de material no coheren-te o libremente drenante.
Por encima de la clave del tubo, el relleno puede rea-lizarse con cualquier tipo de material que no produz-ca daños en la tubería. El tamaño máximo admisiblede las partículas se recomienda que sea de 15 cm,colocándose en tongadas horizontales, compactadasmecánicamente hasta alcanzar un grado de compac-tación no menor del 100% del próctor normal, ohasta que su densidad relativa sea mayor del 75% sise tratase de material no coherente o librementedrenante.
El material de relleno para ambas zonas puedeser, en general, procedente de la excavación de lazanja, siempre que cumpla las condiciones antesdescritas.
En cualquier caso, no debe rellenarse la zanja entiempo de heladas o con material helado, salvo que
se tomen medidas para evitar que queden enterra-das proporciones de suelo congelado.
3.3.3.77 CCompactación
La compactación de la zanja es fundamental para uncorrecto funcionamiento de la tubería. Por ello, elgrado de compactación de las tierras debe ser el con-templado en las condiciones de proyecto. Para elcaso de los tubos de hormigón con camisa de chapa,estas cargas de compactación deben ser las contem-pladas en las especificaciones del proyecto.
Extendido el material del relleno, que debe contar lahumedad establecida en el proyecto, se procede a sucompactación.
Las cargas de compactación se evalúan teniendo encuenta el medio utilizado, la profundidad de la zanjay el tipo de relleno.
El relleno de las zanjas debe compactarse por tonga-das sucesivas.
Cuando el trazado de la tubería discurra por zonasno habitadas, basta con compactar hasta la cota de60 cm por encima de la generatriz superior deltubo.
A nivel informativo, se exponen las siguientes reco-mendaciones a tener en cuenta durante el proceso decompactación:
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3.3.3.8 PPuesta een sservicio dde lla ttubería
De acuerdo a lo establecido en la ReglamentaciónTécnico Sanitaria, en las conducciones de agua pota-ble (recientemente denominada agua apta para elconsumo humano), antes de la puesta en funciona-miento de la tubería, y después de cualquier actividad de mantenimiento o reparación que puedasuponer un riesgo de contaminación del agua, sedebe realizar el lavado y/o desinfección del tramoafectado.
Lavado de la conducción
Durante esta operación, la tubería se llena de agua,por el punto más bajo y a una velocidad de llenadomuy baja (0,05 m/s). Posteriormente se abren lasválvulas, y se deja salir al agua que arrastra losmateriales que había dentro de la conducción.
El lavado se lleva a cabo por sectores, mediante elcierre de las oportunas válvulas y la apertura de losdesagües correspondientes.
Una vez finalizada la limpieza, y en el caso de aguasaptas para el consumo humano, debe comprobarseque las propiedades del agua se mantienen dentrode los límites establecido en la vigente RTSAP.
Desinfección de la conducción
Tras la limpieza interior de la red, debe procederse ala desinfección de la misma. Para ello puede utilizar-se alguno de los productos incluidos en la siguientetabla.
Prueba de funcionamiento total de la tubería
Efectuadas las operaciones de limpieza y desinfec-
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* La primera pasada sobre el tubo será con un relleno mínimo de 50 cm.
ción de nuestras tuberías de hormigón con camisa dechapa, finalmente debe procederse a la prueba defuncionamiento general de la conducción. Para ello,la conducción se llena desde el punto más bajo y auna velocidad de 0,05 m/s.
Durante el llenado, deben estar abiertas todas las
válvulas y ventosas hasta que no haya ninguna fugade aire.
Una vez se llene la conducción, se procede a la prue-ba de servicio general de la tubería, comprobandoque su funcionamiento es satisfactorio.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 129
4.1.1 Propiedades del agua
Las tuberías son elementos de transporte cuya fun-ción consiste en llevar un fluido determinado desdeun punto de origen hasta otro de destino.
Para el caso de los tubos de hormigón armado ypostesado con camisa de chapa, el fluido transpor-tado en la mayoría de los casos es el agua, aunquedependiendo del lugar de ubicación de la conduc-ción en el sistema global de abastecimiento o sane-amiento, ésta podrá ser bruta, potable, residual ode lluvia:
•• Las tuberías dispuestas entre las obras decaptación (presas, pozos, manantiales, etc.),y las estaciones de tratamiento de agua pota-ble (E.T.A.P.), transportarán agua bruta o sintratar.
•• Sin embargo, aquéllas que se encuentrenentre estas E.T.A.P. y los distintos puntos deconsumo, llevarán agua ya tratada (potable oapta para el consumo humano).
•• Una vez usada, el agua residual es evacuada alas redes de alcantarillado, colectores y emisa-rios, para finalmente ser conducida a las esta-ciones depuradoras de aguas residuales(E.D.A.R.), donde es sometida a los tratamien-tos adecuados para eliminar la contaminaciónderivada de sus anteriores usos. Por tanto,estas tuberías de saneamiento transportaránagua residual.
•• Además, si esa red de saneamiento es de tiposeparativo, las aguas residuales irán directa-mente a las E.D.A.R., mientras que las aguasprocedentes de la escorrentía y del drenajeserán evacuadas a cauces naturales a travésde la red de aguas blancas o pluviales.
En resumen, toda conducción de hormigón con cami-sa de chapa utilizada para el abastecimiento y sane-amiento de poblaciones transportará agua, aunquecon características distintas según el caso.
Aparte del ciclo integral del uso del agua, existenotros usos de la misma en los que la utilización de
tubos de hormigón juega un importante papel, comoson los regadíos. En este caso, los conductos trans-portan generalmente agua bruta procedente de lascaptaciones, aunque a veces ésta puede ser tambiénpotable.
Resulta lógico, pues, comenzar este capítulo anali-zando de forma somera las principales característi-cas y propiedades del agua.
Densidad
La densidad se define como la relación entre el pesoy el volumen, o lo que es lo mismo, como la masaque posee la unidad de volumen de un cuerpodeterminado. Se expresa en gramos por centímetrocúbico (g/cm3).
La densidad del agua a una temperatura de 4ºC esde 1 g/cm3, por lo que en general siempre que hable-mos de agua, y al objeto de simplificar cualquier cál-culo, tomaremos este valor como dato.
A partir de la densidad del agua surge el concepto dedensidad relativa, que se define como la relaciónentre la masa de un volumen determinado de unasustancia a una temperatura t, y la masa de un volu-men igual de agua a 4ºC.
Compresibilidad
La compresibilidad es la medida del cambio de volu-men, y por lo tanto de densidad, que experimenta unlíquido cuando se somete a diversas presiones.
Se define el módulo de elasticidad volumétrica de unlíquido (Ev), como la relación entre el incremento depresión necesario que origina un cambio de volumeno densidad en el mismo.
Ev = - dP/(dV/V)
Viscosidad
La viscosidad de un fluido se define como su resis-tencia a fluir como resultado de la interacción y de lacohesión de sus moléculas. Representa la resistenciaal desplazamiento relativo de las distintas partesdel líquido debido a la fuerza de atracción entre las
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 131
4. Dimensionamiento de la Tubería44..11 DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMIIEENNTTOO HHIIDDRRÁÁUULLIICCOO
distintas moléculas que lo componen.
Para el agua limpia, la viscosidad cinemática tieneun valor de 1,24x10-6 m2/s, mientras que para elagua residual urbana este valor es de 1,31x10-6 m2/s.
Tensión superficial y capilaridad
Alrededor de cada molécula de un líquido en reposose desarrollan fuerzas moleculares de cohesión, lascuales actúan dentro de una pequeña zona de acciónde radio r.
Las moléculas del líquido que se encuentran a unaprofundidad mayor que r producen fuerzas de atrac-ción que se compensan; lo contrario acontece en lasmoléculas que se encuentran dentro de la capa deespesor r en la proximidad de la superficie libre.
Dentro de esta capa se ejercen fuerzas resultantesde cohesión en dirección hacia el fluido, por lo redu-cido de las fuerzas de cohesión del medio que seencuentra encima de la superficie libre (por ejemplo,el aire).
Estas fuerzas impulsan a las moléculas inferiores aun movimiento ascendente, que sólo es posible aldesarrollarse un trabajo por el movimiento de lasmoléculas equivalente al incremento de energíapotencial ganado por las mismas.
La resultante de las fuerzas de cohesión, cuya direc-ción es perpendicular a la superficie libre del líquidoo a la de contacto entre dos líquidos que no se mez-clan, se equilibra por la acción de las componentesverticales de la fuerza que se genera sobre dichassuperficies. Esta fuerza se conoce como tensiónsuperficial, y tiene la misma magnitud en todos lospuntos de la superficie frontera.
La tensión superficial hace inestable la superficieplana de frontera entre el líquido y el otro medio.
Si un líquido está limitado por una pared, sus molé-culas son atraídas no sólo por las fuerzas del mediosuperior, sino además por las de la propia pared. Silas fuerzas moleculares de la pared son mayores quelas de las moléculas vecinas de líquido, éste seextenderá sobre la pared (moja). Si acontece lo con-trario, el líquido repele la pared y entonces no lamoja.
A continuación se muestran los valores de la ten-sión superficial agua-aire en función de la tempe-ratura. Como se observa, el valor decrece alaumentar la temperatura del agua, pues aumentasu fluidez.
4.1.2 Hidrostática e hidrodinámica
En primer lugar, tendríamos que aclarar los concep-tos de hidrostática e hidrodinámica.
Se entiende por hidrostática a la parte de la hidráu-lica que analiza el comportamiento de los fluidos enreposo, estudiando sus leyes de equilibrio y las pre-siones que transmiten a las paredes de los elemen-tos que los contienen.
Se entiende por hidrodinámica a la parte de lahidráulica que analiza el comportamiento de losfluidos considerando su movimiento, principal-mente a través de canales o tuberías, determinan-do sus velocidades y las distribuciones de presiónen cada caso.
En la práctica, y para un análisis práctico del compor-tamiento hidráulico de las conducciones, se puede dejara un lado el comportamiento dinámico y considerar elproblema como un caso puramente hidrostático.
4.1.3 Principios básicos de la hidrostática y Teoremade Bernouilli
Principios básicos de la hidrostática
•• La presión ejercida sobre una porción de lasuperficie de un líquido se transmite íntegra-mente y por igual en todas las direcciones(Principio de Pascal).
•• La presión que ejerce un líquido en repososobre la superficie que lo contiene es siemprenormal a dicha superficie. Además, estasuperficie presenta una reacción igual y desentido contrario, cuya neutralización produceel equilibrio.
•• La presión en un plano horizontal de un líqui-do en reposo es idéntica en todos los puntosdel mismo, y proporcional a su profundidad.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 132
•• La presión en un punto determinado de unfluido en reposo es proporcional a la densidaddel líquido.
P = γ.g.h
siendo:
γ = Densidad del líquido
g = Aceleración de la gravedad
h = Profundidad de cada punto medida desdela superficie
Teorema de Bernouilli
Este teorema es de gran utilidad para comprender elestado energético en cualquier sistema hidráulico,permitiendo clasificar las conducciones en funcióndel mismo.
Bernouilli demostró que la energía del agua (H) encualquier punto de una conducción es siempre sumade tres factores:
- Energía potencial: Se debe a la cota topo-gráfica del punto (Z). El plano de referen-cia escogido es el nivel medio del mar, porlo que el valor de la energía potencial encualquier punto de una conducción secorresponde con la elevación de dichopunto sobre el mencionado nivel mediodel mar.
- Energía de presión: Este valor viene dadopor la presión a la que se encuentra some-tida el agua dentro de la conducción encada punto de la misma (P/γ).
- Energía cinética: Representa la energíadebida a la velocidad de la masa de aguaen cualquier punto de la conducción(v2/2g).
H = z + P/γ + v2/2g
Además, Bernouilli afirma que, en condiciones idea-les, la energía total del agua en un sistema hidráu-lico se conservaría a lo largo de todos los puntos delmismo, variando el valor de cada uno de los factoresanteriores en función del trazado vertical de la con-ducción (condicionado en gran parte por la topogra-fía) y de la velocidad de circulación del agua a lolargo de la misma.
Estas condiciones ideales o hipótesis de Bernouilli,
para las cuales se conserva la energía en cualquierpunto de la conducción, son las siguientes:
- Que no se produzca pérdida o disipaciónde energía en el sistema debido al roza-miento del agua con las paredes de losconductos o a la dificultad que determina-dos elementos presentan a su paso.
- Que en cualquier punto de la conducciónla velocidad permanezca constante y uni-forme en toda su sección.
- Que el movimiento del fluido a lo largo detodo el tubo sea paralelo a su eje.
Sin embargo, y como parece obvio, al rozar el aguacon las paredes de los conductos que la transportanse produce una disipación de energía. Son las llama-das pérdidas de carga lineales, y dependiendo delmaterial de constitución de las paredes de estos con-ductos, su valor podrá alcanzar distintos valores.
Además, al encontrarse con elementos que se opo-nen o dificultan su paso, como cambios de sección,codos, derivaciones, válvulas, etc, también se produ-ce una pérdida de energía en el sistema. Son lasdenominadas pérdidas de carga puntuales, singula-res o localizadas.
Suponiendo que las otras dos hipótesis se pudierandespreciar, al no tener demasiada relevancia para unanálisis práctico de las conducciones de agua, se llegaa la conclusión de que la energía en un punto 1 (H1),es igual a la energía en un punto 2 (H2), más las pér-didas de carga, tanto lineales como localizadas, pro-ducidas a lo largo del camino entre 1 y 2 (J1,2).
H1 = H2 + J1,2
Podemos representar en un gráfico las distintaslíneas de energía que, consecuencia de este análisis,
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 133
aparecen en nuestro sistema hidráulico:
Cota topográfica, z (m.c.a.), es la cota de la conduc-ción con respecto al plano horizontal de referencia(normalmente el nivel medio del mar), y representala energía potencial gravitatoria que tiene el aguaen cada punto de la misma.
Altura de presión, P/γ (m.c.a.), es la energía depresión que posee el agua en cada punto de laconducción.
Altura cinética, v2/2g (m.c.a.), es la energía cinéticapara una velocidad media de circulación del agua ven cada punto de la conducción.
Altura piezométrica, Hp (m.c.a.), es la suma de lacota topográfica y de la altura de presión en cadapunto de la conducción. Uniendo el valor de la altu-ra piezométrica en cada punto de la conducción,obtenemos la línea piezométrica. Esta línea une losniveles que alcanzaría el agua en diferentes tubospiezométricos instalados a lo largo de la conducción
Altura total, H (m.c.a.), es la energía mecánica totalen cada punto de la conducción, y es suma de la altu-ra piezométrica y de la altura cinética. Uniendo elvalor de la altura total en cada punto de la conduc-ción obtenemos la línea de altura o carga total.
Pérdida de carga total, J (m.c.a.), es la disminuciónde energía total a lo largo de la conducción, y essuma de dos términos; las pérdidas de carga linealesy las pérdidas de carga localizadas.
Pérdidas de carga lineales, Jl (m.c.a.), es el trabajorealizado por las fuerzas de rozamiento que se opo-nen a la circulación del agua a través de la conduc-ción. Se obtienen multiplicando la pérdida de cargaunitaria por la longitud del tramo de conducción.
Pérdidas de carga unitarias, j (m.c.a./km), es el tra-bajo realizado por las fuerzas resistentes que se opo-nen a la circulación del agua a través de la conduc-ción por unidad de longitud. Se suelen expresar entanto por mil o en m.c.a./km. Su valor depende delmaterial de constitución de los conductos de agua.
Pérdidas de carga localizadas, Jp (m.c.a.), es la pér-dida de carga discreta correspondiente a alteracio-nes localizadas de la conducción; este es el caso deun ensanchamiento de sección, un codo, una válvu-la, etc.
Energía total disponible, E (m.c.a.), es la diferenciaentre las alturas o cargas totales de dos puntos de laconducción.
En la mayoría de los sistemas hidráulicos, los valo-res de las alturas cinéticas son despreciables respec-to a los valores de las cotas y de las alturas de pre-sión. De hecho, considerando velocidades de circula-ción del agua inferiores siempre a 2,5 m/s, las altu-ras cinéticas adoptan valores por debajo de 0,32m.c.a. Por otro lado, no todos los levantamientostopográficos tienen una precisión de este orden demagnitud. Por todo ello, es posible identificar lalínea de alturas piezométricas con la línea de altu-ras totales en las condiciones normales de flujo.
Clasificación de los flujos
Los diferentes tipos de flujo a presión pueden clasi-ficarse atendiendo a las variaciones de las magnitu-des hidráulicas (velocidad media y presión) en eltiempo y en el espacio. En el caso del agua, las varia-ciones en el espacio serán a lo largo del eje de la con-ducción.
TIPOS DE FLUJOS A PRESIÓN
- PERMANENTE (constante en el tiempo)
UNIFORME (constante en el espacio)VARIADO (variable en el espacio)
- TRANSITORIO o VARIABLE (variable con el tiempo)
OSCILACIÓN EN MASA (variaciones lentas)GOLPE DE ARIETE (variaciones rápidas)
Se denomina flujo permanente a aquel que mantie-ne las variables de presión y velocidad media de cir-culación constantes en el tiempo para cada secciónde la conducción. Por contra, será flujo transitorio elque experimente variación de dichos parámetros a lolargo del tiempo.
Dentro del flujo permanente, si la presión y la velo-cidad media de circulación adquieren idéntico valorpara los distintos puntos de la conducción, será ade-más uniforme, y si no es así, variado.
En el caso de que el punto origen de la conducción yel punto final de la misma tuvieran un nivel cons-tante, estaríamos ante un flujo permanente. Estesería el caso de una tubería de unión entre unembalse y el depósito, o de dos depósitos, ya quepara el análisis podríamos suponer que la variacióndel nivel del agua en los depósitos y en el embalse esdespreciable.
Para un caudal constante a lo largo de una conduc-ción, el flujo es permanente y uniforme si la conduc-ción tiene una sección recta y constante. Sin embar-
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go, si algún tramo de la conducción fuera de seccióntroncocónica, o aun siendo recta, sobre él se realiza-ra un consumo uniformemente distribuido, estaría-mos ante un flujo permanente y variado.
Por lo tanto, para el caso de transporte de aguamediante tubos de hormigón armado y postesadocon camisa de chapa, en la mayoría de las situacio-nes, salvo situaciones especiales como sifones o tra-mos impulsados, estaremos ante flujo permanente yuniforme, ya que al ser utilizados mayoritariamenteen conducciones con diámetro considerable, suelenunir puntos a nivel constante (embalses, pozos,depósitos), y además rara vez alimentan consumosuniformemente distribuidos, al emplearse funda-mentalmente en arterias de reparto y no en red dedistribución donde sí se dan consumos uniforme-mente distribuidos.
Visto todo lo anterior, a partir de ahora centraremosel análisis hidráulico de las conducciones en el flujopermanente y uniforme.
4.1.4 Tipos de conducciones hidráulicas
De acuerdo al teorema de Bernouilli podemos clasi-ficar las conducciones hidráulicas en función de suestado energético:
a) Conducciones por gravedad: El transporte delagua se realiza por gravedad, debido a la dife-rencia de cotas entre el origen y el destino.Dentro de este grupo, y dependiendo de la pre-sión a la que se encuentre el agua transportada,se distinguen:
•• Conducciones a lámina libre, rodadas o sinpresión: El agua se desplaza por gravedadsin presión, debido a la diferencia de cotas,siendo el trazado vertical de la conducciónprácticamente coincidente con la línea piezo-métrica.
Por tanto, el agua circula a presión atmosféri-ca. La conducción del agua se puede realizar através de tubos o de canales abiertos, pues noes necesario confinarla.
•• Conducciones forzadas o a presión: El agua sedesplaza por gravedad, debido a la diferenciade cotas, aunque en este caso el trazado verti-cal de la conducción se sitúa por debajo de lalínea piezométrica.
Por tanto, el agua circula con un determinadovalor de presión. El transporte se realizarásiempre mediante tubos, debido a que el agua
transportada se encuentra a presión, por loque deberá estar confinada.
b) Conducciones por impulsión: Debido a que elorigen se sitúa a menor cota que el punto de des-tino, o que aún no siendo así, las pérdidas decarga harían imposible el transporte por grave-dad, no existe energía potencial gravitatoriasuficiente para el transporte del agua a lo largode la conducción, por lo que es preciso realizaruna aporte externo de energía.
Este aporte externo se efectúa mediante estacio-nes de bombeo. La energía suministrada propor-ciona una presión al agua, por lo que se debenutilizar siempre conductos cerrados (tubos) parasu transporte.
Los tubos de hormigón armado y postesado concamisa de chapa, como se verá más adelante, seemplean para el abastecimiento de aguamediante conducciones forzadas y por impul-sión, en las que el agua siempre tiene un deter-minado valor de presión.
Asimismo, cada vez más se están utilizandopara el transporte de aguas residuales a pre-sión. Aun siendo usual llevarlas mediante con-ducciones en lámina libre, en casos puntuales,como pueden ser la elevación a la entrada de laE.D.A.R., o en colectores que por necesidades detrazado deban separarse de la línea piezométri-ca, el uso este tipo de tuberías puede resultar lasolución más conveniente.
4.1.5 Concepto de tubo
Como hemos visto anteriormente, las conduccioneshidráulicas podrán ir con o sin presión, según su tra-zado vertical discurra por debajo o sensiblementecoincidente con la línea piezométrica.
Cuando el agua se transporta a presión atmosférica,no es necesario confinarla en conductos cerrados,pues no tiende a empujar contra las paredes de losmismos. En este caso, se pueden emplear canalesabiertos. Sin embargo, hay ocasiones en las que esobligado recurrir a conducciones cerradas, ya seapor tratarse de túneles, de tramos en los que el ajus-te a la línea piezométrica exija ir bajo rasante, o sim-plemente porque resulte más económico. No obstan-te, a pesar de disponer conductos cerrados, estos nodeberán haber sido calculados para soportar la pre-sión que ejerce el agua sobre sus paredes.
Cuando el agua transportada lleva un determinadovalor de presión, no es viable la solución de canales
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 135
abiertos. En este caso, siempre deberá confinarse, yaque ejercerá una presión sobre las paredes del con-ducto, tanto mayor cuanto más se aleje el trazado dela línea piezométrica.
Por tanto, será necesario disponer conductos conresistencias a esa presión, e imprescindible tener encuenta dicho valor a la hora de dimensionarlos.
Los conductos a adoptar deberán tener la forma másadecuada para el transporte del agua, además deresultar lo más económicos posibles.
Por un lado, la superficie que encierra una mayorárea a partir de una menor longitud es la circunfe-rencia. Por otro, la resistencia a esfuerzos proporcio-nada por estructuras cilíndricas es muy alta.
En base a estos dos criterios, aparece el concepto detubo, que es el elemento utilizado para el transportede agua a presión.
La resistencia que deberán oponer las paredes deltubo a la presión interior del agua, así como las car-gas externas a las que estará sometida la conducciónen caso de ir enterrada, condicionan el dimensiona-miento de los tubos, siendo mayor el espesor necesa-rio cuanto mayores sean las presiones a las que seencontrará sometido.
s = PD/2e
s = Resistencia característica del material del tubo
P = Presión a la que se encuentra sometida el tubo
D = Diámetro interior del tubo
e = Espesor de la pared del tubo
Analizando la fórmula, y teniendo en cuenta que s esuna característica intrínseca del material, y portanto de valor constante, llegamos a la conclusión deque para una tensión admisible dada, el espesor dela pared del tubo es proporcional a la presión y aldiámetro interior.
Por tanto, en función del material que constituya estostubos, serán necesarios mayores o menores espesores,en función de la presión que deban soportar.
Sin embargo, en el caso de tubos de hormigón arma-do y postesado con camisa de chapa, la solución noconsiste en aumentar el espesor de las paredes, sinoen aumentar el armado activo o pasivo de los mis-mos. Esta es una de las principales ventajas de estetipo de tubos, ya que se podrán fabricar para cual-
quier situación a la medida de las necesidades exis-tentes. En contraste con otros materiales empleadosen tuberías a presión, el hormigón con camisa dechapa en sus dos modalidades abarca prácticamentecualquier valor de presión, a la vez que esta soluciónno se traduce en espesores excesivamente grandesque hagan de la tubería un elemento difícilmentemanejable y por lo tanto poco práctico.
4.1.6 Cálculo de las pérdidas de carga en tuberías
Las pérdidas de carga representan la energía disipa-da durante el transporte del agua a lo largo de lasconducciones.
De acuerdo al teorema de Bernouilli, y como se des-arrolló en apartados anteriores, la energía en unpunto 1 será igual a la energía en otro punto 2, máslas pérdidas de carga producidas en el trayecto 1-2.
H1 = H2 + J1,2
Como se comentó anteriormente, se distinguen dostipos de pérdidas de carga:
1.- Lineales: Se deben al rozamiento del aguacon las paredes del conducto a través del quees transportada, ya sea un canal abierto o untubo. Su valor es proporcional al recorridorealizado, y depende del material constitu-yente de la conducción.
En este capítulo desarrollaremos las pérdi-das de carga para el caso de tuberías a pre-sión, independientemente de que ésta seadebida a la diferencia de cotas o a la aporta-ción de energía externa mediante un grupode bombeo, pues es en esta tipología donde seencuadran los tubos de hormigón con camisade chapa.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 136
En primer lugar habría que comentar quehoy día, y debido al continuo avance tecnoló-gico en el campo de la ingeniería, el cálculode las pérdidas de carga se realiza medianteun amplio abanico de programas informáti-cos, que logran resultados muy ajustados a loque ocurre en la realidad, aunque todos ellosestán basados en las teorías y conceptos tra-dicionales de la hidráulica.
En este manual analizaremos precisamenteestos conceptos y teorías tradicionales de cál-culo de pérdidas de carga, insistiendo en queactualmente estas teorías nos sirven paracomprender la esencia hidráulica del proble-ma, mientras que la informática se ha con-vertido en la herramienta adecuada paraobtener los resultados.
Existe un gran número de fórmulas empíri-cas que permiten obtener el valor de las pér-didas de carga lineales, estableciendo la rela-ción existente entre el caudal, el gradientehidráulico, el diámetro de la tubería y el coe-ficiente de rugosidad de la misma.
De todas ellas las más conocidas, ordenadascronológicamente, son las siguientes:
•• Chezy (1765)
•• Darcy-Weisbach (1775)
•• Manning (1890)
•• Ganguillet y Kutter (1896)
•• Bazin (1897)
•• Hazen-Williams (1905)
•• Scimemi (1925)
•• Scobey (Mills) (1931)
Posteriormente, en 1939 Colebrook publicósus fórmulas racionales, que fueron com-pletadas en 1944 por Moody con la apari-ción del diagrama que lleva su nombre.Esta fórmula de carácter racional es de usouniversal recomendado, tanto para tuberí-as lisas como para tuberías rugosas, desdeque así se acordó en el II Congreso de laInternacional Water Supply Association(IWSA) en 1952.
Todas las anteriores fórmulas empíricas han
sido utilizadas dentro de los campos más omenos específicos a través de los años, y auncuando la Fórmula Universal de Colebrookha venido a revelar las limitaciones de lasmismas, la ventaja que supone la simplici-dad de su aplicación ha permitido que seantodavía utilizadas y aparezcan tanto enManuales de Cálculo como en ReglamentosOficiales.
De todos modos, no debe olvidarse que lasfórmulas empíricas se establecen para deter-minar la rugosidad de la tubería desnuda, ysuponen que las características del fluidoque transporta son las que corresponden aaguas claras, filtradas, exentas de lodos y atemperaturas normales (12º C).
Para la determinación real de las pérdidasde carga deben de tenerse en cuenta, ademásde la rugosidad intrínseca de la tubería, laspérdidas producidas por los elementos singu-lares de la conducción tales como codos, vál-vulas, juntas entre tubos, etc.
Teniendo en cuenta la antigüedad de las fór-mulas empíricas, véase la relación anterior,estas no recogen el efecto positivo que lasmodernas técnicas de fabricación han tenidosobre la rugosidad de los tubos de hormigón.En este sentido puede hablarse de una equi-valencia entre materiales desde el punto devista de rugosidad siendo más determinantelas características de la conducción que elmaterial con que está realizada de modo queen la actualidad pueden emplearse coefi-cientes similares para el conjunto de la con-ducción independientemente del materialconsiderado.
A continuación se desarrolla la FórmulaUniversal de Colebrook, cuyo uso, como secomentó anteriormente, es recomendadodesde que así se acordara en 1952 en el IICongreso de la Internacional Water SupplyAssociation (IWSA).
FÓRMULA UNIVERSAL DE COLEBROOK
El estudio del comportamiento de las tuberí-as lisas fue planteado por Darcy-Weisbach, yquedó definido con las ecuaciones de resis-tencia de Karman-Prandtl, que establecieronla curva de variación del coeficiente de resis-tencia en función del número de Reynoldspara régimen laminar, turbulento o en situa-ciones intermedias.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 137
Este estudio fue ampliado con las experien-cias de Nikuradse, con la introducción delconcepto de rugosidad artificial uniforme delos granos de arena, que confirmaron la vali-dez de las fórmulas de Karman-Prandtl, queNikuradse modificó retocando ligeramentelos valores numéricos pero manteniendoíntegramente su expresión.
Colebrook demostró experimentalmente laimposibilidad de aplicar el concepto de rugo-sidad uniforme a las tuberías comerciales, ypropuso una fórmula asintótica de las de lafamilia de las ya definidas por Karman-Prandtl, introduciendo el valor k que se defi-ne como rugosidad equivalente de Nikuradsede las tuberías comerciales. La fórmula tiene carácter semi-empírico, y esde aplicación tanto a tuberías lisas comorugosas.
Por esta razón, ha recibido el nombre deFórmula Universal de Colebrook. Como yase comentó anteriormente, su utilizaciónes universal desde que en 1952, en el IICongreso de la Internacional WaterSupply Association (IWSA), celebrada enParís, se tomara el acuerdo de recomendarsu utilización.
La expresión de la fórmula universal deColebrook es:
Y permite obtener el coeficiente de pérdidade carga de la tubería o factor de fricción (f),en función del número de Reynolds y de larugosidad de la tubería.
La pérdida de carga viene definida por la fór-mula de Darcy-Weisbach:siendo:
J = pérdida de carga unitaria, en m.c.a./m
f = coeficiente de pérdida de carga (adimen-sional)
v = velocidad del agua en la conducción, enm/s.
g = aceleración de la gravedad, en m/s2.
di = diámetro interior de la tubería, en m.
k = rugosidad equivalente de Nikuradse de
la tubería, en m. Para el caso de tuberí-as de hormigón el valor de k es de 0,10mm, y considera otros factores queinfluyen en las pérdidas de carga comoson las juntas, los cambios de alinea-ción, etc.
Re = número de Reynolds (adimensional)
ν = viscosidad cinemática, en m2/s.
Las pérdidas de carga lineales se obtienenmultiplicando la pérdida de carga unitaria,obtenida preferentemente mediante laexpresión general de Colebrook, por la longi-tud del recorrido medida a lo largo de la con-ducción:
J = j x L
siendo:
J = Pérdidas de carga lineales, en m.c.a.
j = Pérdidas de carga unitarias, en m.c.a./km
L = Longitud de la conducción, en km
Por último, comentar que una de las ventajasde las tuberías a presión de hormigón consis-te en que a medida que aumenta su tiempode funcionamiento, disminuye la pérdida decarga, pues al poner la tubería en servicio lapérdida de carga es mayor que unos mesesdespués de su entrada en funcionamiento,circunstancia que no se da en tuberías deotros materiales.
Esto es debido a la formación de un gel jabo-noso que se forma en las paredes interioresde las conducciones de hormigón, y que da altubo un aislamiento espectacular con la con-siguiente disminución de la pérdida de carga,tal y como se ha comprobado experimental-mente.
2.- Localizadas: Cuando el flujo de agua atravie-sa piezas especiales de la conducción, comopueden ser válvulas, ensanchamientos o con-tracciones producidas por los cambios de sec-ción, se producen pérdidas de carga a añadira las lineales producidas por la rugosidad dela tubería.
Cuando se trata de conducciones de largadistancia, tales pérdidas reciben el nombrede pérdidas menores. Sin embargo, puedentener una mayor importancia en el cálculo
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 138
hidráulico cuando se trate de instalacionesindustriales, plantas de tratamiento o redesen las que los valores de presión estén com-prometidos. En estos casos, resulta necesariocalcular las pérdidas de carga ocasionadaspuntualmente por estos elementos singula-res de la conducción.
Se ha comprobado experimentalmente queen estos puntos se produce plenamente elrégimen turbulento, lo que permite expresarlas pérdidas mediante la siguiente fórmula:
J = kV2/2g
Siendo:
J = Pérdida de carga localizada, en m.c.a.
V = Velocidad del agua antes de producirse la perturbación, en m/s
K = Constante adimensional, cuyo valor se determina a continuación
Codos
El valor de K viene dado por la fórmula deFortier:
K = (0,13 + 1,8 (di/2R)7/2) A/90º = K1A/90
siendo:
di = Diámetro interior de la tubería, en m
R = Radio de curvatura del codo, en m
A = Ángulo del codo, en grados sexagesimales
Válvulas
Apertura total K = 0,1
¼ Cerrada K = 0,6
½ Cerrada K = 2,8
¾ Cerrada K = 12
Ensanchamientos
El valor de K viene dado por la fórmula deFliegner:
K = sen A [1 – (d i/d2) 2] 2
siendo:
A = Ángulo referido al vértice del tronco del cono
di = Diámetro de la conducción, en m
d2 =Diámetro del ensanchamiento, en m
Contracciones
Por razones de forma, las contracciones pro-ducen pérdidas de carga que se pueden eva-luar como el 50% del valor obtenido en elcaso anterior.
Orificio de salida del depósito
Con aristas vivas K = 0,5
Con aristas redondeadas K = 0,05
Orificio de entrada en depósito
En todos los casos K = 1.
Asimismo, existen numerosas publicacionesen las que podemos obtener tablas elabora-das a partir de valores experimentados de laspérdidas de carga localizadas:
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 139
4.1.7 Estados de presión en las conducciones
En las conducciones de agua sometida a presión, yasea debido a la energía potencial derivada de la dife-rencia de cotas, o al aporte de energía externamediante una impulsión, podemos distinguir básica-mente cuatro estados de presión:
a) Presión Estática: Es la que posee cualquier puntode la conducción de agua cuando no hay circulaciónde la misma. Es proporcional a la altura de cadapunto respecto a la del origen, que generalmente seráel nivel de agua de un embalse o de un depósito.
En la determinación de su valor no intervienen laspérdidas de carga, al ser un estado con velocidad cero.
b) Presión piezométrica o presión dinámica:Representa el valor de presión al que está sometidael agua que circula por la conducción.
Para evaluarla es necesario tener en cuenta las pér-didas de carga, obteniéndose como la diferenciaentre la línea piezométrica y la cota topográfica encualquier punto de la conducción.
Representa la energía en forma de presión que poseeel agua en cualquier punto del sistema hidráulico.
c) Presión manométrica: Es la presión que debeaportar el grupo de bombeo, en el caso de conduccio-nes por impulsión, para vencer la resistencia ofreci-da por el agua debido a la altura de impulsión nece-saria más las pérdidas de carga.
d) Sobrepresiones accidentales: Las sobrepresionesaccidentales son debidas a alteraciones del movi-miento del agua en el interior de las tuberías, comopueden ser en estrechamientos y ensanchamientosde la conducción, cierre de válvulas, codos, deriva-ciones, etc.
La más importante es el golpe de ariete. Este fenó-meno se da en conducciones forzadas, cuando debidoal cambio de las condiciones de funcionamiento deun aparato (bomba, válvula, etc.) instalado en latubería, se producen unas variaciones de presión ycaudal que se propagan por el interior de la mismaa una velocidad determinada, la cual sólo dependede la compresibilidad del líquido y de la rigidez de latubería.
Antes de comentar los sistemas para aliviar los efec-tos producidos por esta sobrepresión, así como lasexpresiones clásicas para determinar su valor, esimportante resaltar la ventaja de la utilización detuberías de hormigón con camisa de chapa para
amortiguar las sobrepresiones originadas por estefenómeno.
Las tuberías de hormigón armado y postesado concamisa de chapa no son sensibles a los efectos defatiga producidos por las variaciones de presióndurante el servicio de la conducción, por lo que sucomportamiento es sensiblemente mejor que el deotros materiales frente a las eventuales sobrepresio-nes y vaciados de la tubería.
Otra ventaja que presentan estos tubos es su fabri-cación a medida, por lo que siempre se habrán teni-do en cuenta las condiciones particulares pésimas decarga y las presiones de cada tramo de la conduc-ción. Los tubos de otros materiales, a diferencia delos de hormigón, se suelen fabricar por timbrajesescalonados, o a partir de un alto timbraje, lo queconlleva a un despilfarro de material resistente.
En el caso de que el golpe de ariete lo produzca unaválvula, una manera de reducir su valor, y por tantosus efectos, consiste en aumentar el tiempo de cierrede ésta.
Es importante no suponer tiempos de cierre muycortos al dimensionar la tubería, pues ello nos llevaa coeficientes de seguridad excesivos, sin relacióncon la realidad, ya que las válvulas en general seconstruyen para cierres obligatoriamente lentos, y elcierre rápido es físicamente imposible.
Otro sistema barato y eficaz de reducir la sobrepre-sión por cierre de válvula es disponer un by-pass conuna válvula de pequeño diámetro enclavada con laválvula principal, de modo que para cerrar la princi-pal sea preciso que esté abierta la secundaria, demanera que una vez cerrada totalmente la válvulagrande se cierra la pequeña.
Con este dispositivo se alarga enormemente el tiempode cierre, y se reduce muchísimo el golpe de ariete.
En el caso de impulsiones, el golpe no puede evi-tarse, aunque sus efectos sobre la tubería sí pue-den reducirse mediante el empleo de sistemasreductores, como calderines, chimeneas de equili-brio, o conexiones susceptibles de funcionar comochimeneas de equilibrio.
En cualquier caso, si hemos calculado un golpe deariete reducido, y tememos que pueda ser sobrepasa-do, podemos disponer válvulas de alivio de presión,que consisten en elementos que se abren y sueltanagua cuando la presión supera un valor prefijado.
Todos estos sistemas son más baratos y eficaces que
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 140
sobredimensionar el conjunto de la conducción.
Es importante no olvidarse nunca del golpe de arie-te negativo; las sobrepresiones por golpe de arieteson simétricas, y pueden llegar a producir presionespor debajo de la presión de vapor del agua, lo cualpuede ser nefasto para las piezas metálicas y engeneral para todos aquellos elementos que no resis-tan presiones negativas.
Aunque el golpe de ariete debe calcularse medianteprogramas informáticos capaces de modelizar conprecisión la evolución de las presiones transitorias,a continuación incluimos las fórmulas clásicas decálculo aproximado, válidas exclusivamente paratanteos iniciales, y nunca para dimensionar unaconducción.
En primer lugar, debemos calcular la celeridad de laonda de presión, que para el caso del agua se obtie-ne de la siguiente expresión:
donde:
c = celeridad de la onda, en m/s
E = módulo de elasticidad de la tubería, en MPa (Para el hormigón E = 25.000 MPa)
e = espesor de la tubería
di = diámetro interior, en la misma unidad que el espesor
El siguiente paso es calcular el periodo de la conduc-ción, que se define como el tiempo que tarda la ondaen recorrer el tramo de tubería considerado enambos sentidos.
donde:
T = periodo, en s
L = longitud total del tramo, en m
c = celeridad de la onda, en m/s
Si este periodo es menor que el tiempo de cierre de
la válvula, o de parada del fluido en el caso debomba, la conducción es corta, y en caso contrario, laconducción es larga.
La fórmula para el cálculo de sobrepresiones (positi-vas y negativas) en conducción corta es la deMichaud:
Si la conducción es larga, la fórmula a emplear es lade Allievi:
donde:
H = sobrepresión positiva y negativa
L = longitud de la conducción
V0 = velocidad en régimen anterior al cierre
g = aceleración de la gravedad
t = tiempo de cierre de válvula Io de parada deflujo en bomba
4.1.8 Velocidad máxima del agua
Otro aspecto a tener en cuenta a efectos del cálculohidráulico de tuberías a presión es la velocidadmáxima admisible de circulación del agua a lo largode la conducción.
La determinación de la velocidad de circulación delagua debe ser resultado de un ejercicio de optimiza-ción económica de la red que minimice los costestotales de la tubería, teniendo en cuenta tanto loscostes de la propia instalación, como los asociados alas pérdidas de carga.
Este sería el caso, por ejemplo, de una impulsión enla que para bombear un caudal dado, al aumentar lavelocidad admisible disminuye el diámetro, pero seincrementan las pérdidas de carga, elevándose portanto los costes energéticos.
No obstante, otro factor limitativo para la fijación dela velocidad máxima de circulación del agua sería queel valor de las sobrepresiones derivadas de los posi-bles golpes de ariete causados ante las variaciones deflujo no sea excesivo. O, por ejemplo, también podría
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 141
ser limitativo para la determinación de la velocidadmáxima el garantizar que, a causa de ella, no existariesgo de ataque físico a la tubería (erosión).
Con todo ello, unos valores habituales para las velo-cidades máximas en servicio en las tuberías a pre-sión pueden oscilar entre 1,5 y 3 m/s.Habitualmente, cuanto mayores sean los diámetros,mayores serán las velocidades admisibles.
No obstante, en instalaciones singulares como lastuberías forzadas de las centrales hidroeléctricas,pueden ser admisibles velocidades muy superiores alas anteriores, de hasta 6 ó 7 m/s.
Simplificadamente, algunos autores (Clement-Galand, 1979 ó Granados, 1986) proponen comoórdenes de magnitud de la velocidad máxima delagua en la conducción los que se indican en lasiguiente tabla.
O también, a modo de ejemplo, en ocasiones se hanpropuesto algunas expresiones para fijar la veloci-dad máxima de circulación del agua en función deldiámetro de la tubería. Ha sido clásica, si bien pocoutilizada en la actualidad, la expresión de Mougnie,que relaciona la velocidad (m/s) con el diámetro (m).
V = 1,5 (D + 0,05)1/2
Los resultados obtenidos con la fórmula anterior,claramente conservadores, habría que entenderloscomo el resultado de la optimización económicaantes mencionada.
4.1.9 Piezas especiales y elementos de maniobra ycontrol
4.1.9.1 PPiezass Esspecialess
Las conducciones son obras lineales. Sin embargo,hay ciertos puntos en las mismas que requieren lainstalación de determinadas piezas especiales parafacilitar la explotación, como son los cambios dedirección, ensanchamientos y estrechamientos desección, extremos, derivaciones, etc.
Las piezas especiales más significativas en conduc-ciones de hormigón con camisa de chapa son lassiguientes:
a) Codos
Son piezas especiales cuya función es realizar uncambio de dirección en la conducción.
Por lo tanto, se disponen cuando la conducción pre-cisa, tanto en planta como en alzado, un cambio dedirección debido a los condicionantes del trazado.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 142
Dependiendo de la inclinación del cambio de direcciónse dispondrán distintos tipos de codos, que comercial-mente se catalogan en función del ángulo formado porlas dos alineaciones rectas consecutivas.
b) Tes
Son piezas especiales cuya función es permitir unaderivación de la conducción, en previsión de futuros
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 143
enganches a la tubería principal. Su diámetro es elde la tubería de salida.
c) Conos de reducción
Son piezas especiales cuya función es realizar latransición entre secciones transversales de diferentediámetro dentro de la conducción.
d) Bridas ciegas
Son piezas especiales que se disponen en los extre-mos de los ramales de la conducción para evitar lasalida del fluido de la misma. También se utilizan enpiezas en T, en espera del acople de la conduccióndefinitiva.
Constitución y fabricación de las piezas especiales
En el caso de tuberías a presión de hormigón concamisa de chapa, las piezas especiales se fabrican en
las mismas instalaciones que los tubos, y están cons-tituidas en hormigón armado o en chapa. De estaforma se garantizan piezas robustas, fabricadas a lademanda del cliente, y que garantizan un adecuadofuncionamiento de las conducciones.
Las piezas especiales están compuestas por:
•• Un tubo intermedio de chapa de acero soldada.
•• Armaduras constituidas por espiras y gene-ratrices.
•• Un revestimiento exterior e interior de hormi-gón que forma cuerpo con las armaduras.
Asimismo, y como se comentó anteriormente, estaspiezas especiales también se fabrican en chapa,revestidas interiormente de hormigón y pintadasexteriormente con una pintura.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 144
4.1.9.2 Elementoss de Maniobrra y Contrrol
Además de las piezas especiales, a lo largo de todaconducción de agua se disponen elementos que facili-ten su maniobra y control. Se trata, sin duda, de ele-mentos fundamentales en cualquier sistema hidráuli-co, pues inciden de manera muy especial en la explo-tación del mismo; permiten aislar tramos de conduc-ción, regular caudales y presiones, proteger las tube-rías frente a sobrepresiones y/o depresiones, etc.
A continuación se comentan algunos de los principa-les elementos de maniobra y control empleados enlas conducciones de agua a presión.
a) Válvulas de compuerta
Son elementos utilizados para el seccionamiento deconducciones de agua a presión. El corte del paso delagua por la conducción se produce mediante unobturador normal al eje de la tubería, que sube obaja mediante el accionamiento de un eje de manio-bra o husillo.
A igualdad de diámetro con la tubería que se insta-lan, apenas presentan pérdida de carga cuandoestán totalmente abiertas. Por ello, y por ser unaválvula que ofrece unas buenas características en loque a estanquidad se refiere, normalmente es utili-zada como válvula para funcionar en dos posiciones;abierta o cerrada.
Es precisamente esta buena cualidad lo que la haceno excesivamente recomendable cómo válvula deregulación de caudales. En general, su cierre sólo esefectivo a partir del 50% de su recorrido. Por lotanto, las posiciones intermedias tendrán siempreun carácter provisional.
Estas válvulas, al igual que todos lo elementos demaniobra y control, deben ir siempre alojadas encámaras o registros.
Se disponen en lugares estratégicos para facilitar laexplotación de la conducción, de forma que puedanaislar tramos de la misma para operaciones de man-tenimiento o reparación, o bien porque se quieradejar ese tramo sin circulación de agua por algúnmotivo concreto.
El par necesario para mover el eje puede ser consi-derable en ocasiones, dado que la presión existenteen la conducción puede generar unos importantesesfuerzos opuestos al movimiento de la compuerta.Por ello, puede resultar conveniente colocar en para-lelo un by-pass con una válvula de menor tamaño, afin de equilibrar las presiones y poder maniobrar deforma más sencilla.
b) Válvulas de mariposa
Igualmente son elementos de seccionamiento, en losque el corte del paso del agua se realiza mediante un
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 145
obturador que gira en un eje perpendicular al movi-miento de la misma, y es accionado mediante un ejede maniobra o husillo.
Con un diseño adecuado en su disco, proporcionapérdidas de carga, a válvula abierta, casi tan peque-ñas como la válvula de compuerta.
El par que su maniobra requiere no es tan exigentecomo en otro tipo de válvulas, por existir un buenequilibrio de las presiones entre las dos caras de lamariposa. Este hecho es particularmente interesan-te cuando el número de maniobras diarias es impor-tante, ya que ello equivale, en el caso de válvulasmotorizadas, a alargar la vida del actuador de lamariposa al no tener que soportar esfuerzos excesi-vos. Los fabricantes suelen dar los valores necesa-rios del par de accionamiento.
c) Válvulas de asiento plano
Este tipo de válvulas, cuyo cuerpo exterior tienediversas geometrías (globo, ángulo, Y, etc.), es posi-blemente el más versátil del mercado en cuanto a suutilización.
En posición completamente cerrada, un disco asien-ta sobre un orificio circular situado en el cuerpo dela válvula. En posición abierta, este disco se encuen-tra a una cierta distancia del orificio, permitiendo elpaso del agua.
Es importante significar las altas pérdidas decarga a que dan lugar este tipo de válvulas cuan-do se encuentran completamente abiertas, debidoa la complicada trayectoria a la que es sometidael agua al atravesarlas. En este aspecto, sonmucho más desfavorables que las válvulas demariposa y de compuerta, por lo que no se suelenutilizar como válvulas de seccionamiento (abier-tas o cerradas).
De hecho, normalmente se utilizan como válvulasreguladoras o de control, en las que el objetivo esproducir una determinada pérdida de carga.
d) Válvulas de diafragma
Se utilizan principalmente como válvulas de controlautomático en sistemas de abastecimiento. El cierreo apertura lo realiza un elastómero (diafragma) con-tra el cuerpo de la válvula.
e) Válvulas reductoras de presión
Las válvulas reductoras de presión tienen comomisión mantener constante la presión aguas abajo
del punto de instalación. Normalmente se utilizanpara limitar la presión en las conducciones, demanera que puedan disminuirse timbrajes en laszonas donde la presión estática es elevada.Asimismo permiten, al limitar el valor de la presión,acotar el caudal instantáneo a suministrar hacia lazona situada aguas abajo de las mismas y el volu-men de fugas. El número de averías de la red se limi-ta considerablemente al trabajar con niveles de pre-sión más adecuados.
La regulación de presión se hace efectiva a través dela pérdida de carga que introduce la válvula.
f) Válvulas sostenedoras de presión
Son aquellas que mantienen la presión aguas arribade un punto de instalación en un valor igual o supe-rior al de su tarado.
La regulación de presión, al igual que en las reduc-toras, se obtiene gracias a la acción de un pilotoque actúa sobre la válvula hidráulica, abriendo ocerrando en mayor o menor medida el paso de lamisma.
Se instalan en aquellos puntos en los que se preten-de que la presión no caiga por debajo de un determi-nado valor. Con el aumento del caudal aguas abajo,la válvula va cerrando progresivamente a fin demantener la presión de aguas arriba.
g) Válvulas limitadoras de caudal
Son válvulas que impiden que el caudal que las atra-viesa supere un determinado valor máximo. Por elcontrario, cuando el caudal es inferior al valor detarado, están completamente abiertas. Se suelenutilizar en redes de riego.
h) Válvulas de retención
Son válvulas que permiten el paso del agua en unsolo sentido. Sus aplicaciones son múltiples, tantoen sistemas por gravedad como en estaciones debombeo, siempre que por cualquier causa se preten-da evitar el flujo en un sentido.
De hecho, su empleo aguas arriba y aguas debajo delas estaciones de bombeo permite mantener las bom-bas cebadas, así como prevenir los efectos del golpede ariete.
Asimismo, se suelen disponer en la tubería de entra-da a los depósitos para el llenado de los mismos, evi-tando su vaciado al no permitir la circulación delagua en este sentido.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 146
i) Desagües
Son válvulas de seccionamiento, de diámetro infe-rior al de la tubería, que permiten el vaciado de ter-minados tramos.
Se colocan en los puntos más bajos de cadatramo de la red, disponiendo una acometida alalcantarillado o vertiendo directamente a caucesnaturales.
Es norma de buena práctica hacer coincidir la ubi-cación de los desagües con la de las entradas dehombre, de manera que se facilite la explotacióndel sistema.
j) Ventosas
Son elementos ubicados en las conduc-ciones con dos objetivos fundamenta-les: la ventilación del sistema, y comodispositivo de protección frente al golpede ariete.
Habría que resaltar la importancia deestos elementos en el adecuado funcio-namiento de las conducciones de aguaa presión. De hecho, una adecuadadisposición de las mismas reduce engran medida los valores de presión alas que se ven sometidas las tuberíastanto en los procesos de llenado yvaciado, como durante el régimen nor-mal de funcionamiento.
La presencia de aire en las conduccio-nes provoca una disminución de lasección útil de la conducción, por loque cuando el caudal circulante seaproxime al caudal de sección llena, ydebido a la incompresibilidad tantodel agua como del aire, puede originarunas presiones internas de valoresmuy elevados.
Por lo tanto, siempre es recomendable realizar unestudio detallado de la correcta ubicación de las ven-tosas a lo largo de la tubería, teniendo en cuenta loscondicionantes topográficos y el valor de la línea pie-zométrica en cada punto.
Como elemento de ventilación, las ventosas tienenlos siguientes objetivos:
•• Evacuación del aire en el proceso de llenado dela tubería para evitar presiones durante elmismo.
•• Admisión de aire en el proceso de vaciado de latubería.
•• Expulsión del aire liberado en el transcursodel funcionamiento normal del sistema, impi-diendo que el mismo permanezca acumuladoen algunos puntos altos de la tubería.
Se disponen en los puntos más altos del trazadode la conducción, así como en instalaciones debombeo.
Asimismo, es norma de buena práctica hacer coinci-dir la ubicación de las ventosas con la de los codosverticales localizados en los puntos altos de cadatramo de la conducción.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 147
k) Entradas de hombre
Se trata de piezas en T con una brida, para inspec-ción de tuberías de gran diámetro. Por lo tanto, el
diámetro de la parte de la tubería en brida deberáser suficiente para permitir la visita, siendo reco-mendable que nunca sea inferior a 600 mm.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 148
Aunque trataremos de definir los conceptos básicos,el cálculo mecánico de los tubos de hormigón arma-do y postesado con camisa de chapa viene perfecta-mente desarrollado en el programa de la AFTHAP.
No obstante, y antes de desarrollar los conceptosteóricos del cálculo mecánico, es importante resaltarque estos tubos se dimensionan para la hipótesispésima de carga, difícilmente alcanzable, y con loscorrespondientes coeficientes de seguridad, sin queen ningún momento alcancen los estados límites defisuración ni de rotura.
A este respecto, exponemos el siguiente ejemplo decálculo:
Tubo de Hormigón Armado con Camisa de Chapa dediámetro 2.000 mm
Altura de relleno = 3 m
Eje de 13 toneladas
Presión Máxima de Trabajo (PMT) = 10 atm
Presión de Prueba de Fisuración (Pfis) = 16,77 atm
Presión de la Prueba de Rotura (Prot) = 1,85 x 16,77== 31,02 atm
Como se puede ver, la presión de rotura resultamás de tres veces superior a la presión máxima detrabajo, alcanzable en contadas ocasiones, lo que setraduce en un elevado coeficiente de seguridad enel diseño de este tipo de tubos.
Además, cabe recordar que la presión de rotura sedefine como aquella por la que las armadurasalcanzan una tensión de 1.300 kg/cm2, muy lejanadel agotamiento del tubo, y que en cualquier casosólo produciría pequeñas fisuras que no afectaríanal comportamiento estructural.
Para todas las disposiciones de la tubería, y en cadauna de sus secciones más desfavorables, se realiza elcorrespondiente cálculo mecánico de la misma, alobjeto de lograr un correcto dimensionamiento.
En primer lugar, habría que comentar que los tubos
en general se dividen en rígidos y flexibles, segúnsea su comportamiento mecánico ante las solicitacio-nes ante las que están expuestos.
Los criterios tradicionales de clasificación entiendenque la flexibilidad o la rigidez de un tubo es una pro-piedad intrínseca del mismo, relacionada con sucapacidad para deformarse ante la acción de las car-gas externas sin sufrir daños irrecuperables.
De acuerdo a estos criterios tradicionales, se puedeestablecer que un tubo es rígido si no puede soportarsin daños deformaciones de su diámetro superiores aun valor (uno por mil, según Liria), y es flexible sipuede soportar, sin daños, deformaciones de su diá-metro superiores a otro valor (tres por ciento, segúnLiria).
Los nuevos enfoques en materia de clasificación detuberías, a diferencia de los criterios tradicionales,consideran la rigidez o flexibilidad del tubo no comouna propiedad del tubo analizado de forma indivi-dual, sino del conjunto que forman el propio tubojunto a las características del terreno que lo rodea,las condiciones de instalación, relleno, compacta-ción, etc.
De este modo, los tubos flexibles se definen comoaquellos que admiten ciertas deformaciones por laacción de las cargas verticales.
Estos tubos quedarían fuera de servicio (las tensio-nes en la pared superarían las admisibles), si sealcanzasen deformaciones circunferenciales muyelevadas, no siendo recomendable que superen el 3%de su diámetro.
En el extremo opuesto estarían los tubos rígidos,dentro de los cuales se engloban los tubos de hor-migón armado y postesado con camisa de chapa, enlos que la deformación por la acción de cargas ova-lizantes es tan pequeña, que el propio tubo absor-be todas las solicitaciones a las que se encuentrasometido.
En este libro desarrollaremos el cálculo mecánico delos tubos rígidos, particularizando en todo momentopara el caso de los tubos de hormigón armado y pos-
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 149
44..22 DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMIIEENNTTOO MMEECCÁÁNNIICCOO
tesado con camisa de chapa.
ACCIONES A CONSIDERAR
Las acciones básicas que se consideran en el diseñode los tubos de hormigón con camisa de chapa, dadoel tipo de elemento estructural que es el tubo, y suforma de fabricación y colocación, son las accionesdirectas, a las que hay que añadir las acciones debi-das al postesado, cuando se trate de tubos de estetipo, o de compresión longitudinal cuando seantubos para hincar.
Las acciones indirectas, con una cuidadosa fabrica-ción y colocación de los tubos, son muy secundariasfrente a las anteriores, y normalmente no se consi-deran en el cálculo (salvo las acciones reológicas, aefectos de postesado).
En general, las acciones directas que se tienen encuenta, en función del tipo de tubo y del método dedimensionamiento, son las siguientes:
- Peso propio.
- Carga de fluido.
- Cargas verticales del relleno.
- Cargas concentradas.
- Empuje lateral del terreno.
- Presión máxima de trabajo.
En la determinación de las cargas verticales delrelleno se diferencia entre la tubería situada:
- en zanja, cuando el tubo esta instalado deforma que la cota de la generatriz supe-rior del mismo esté situada por debajo dela rasante del terreno natural.
- en zanja terraplenada, cuando sobre lazanja que hay que rellenar se efectúa unterraplén
- en terraplén, cuando la cota de la genera-triz superior del tubo esté situada porencima de la rasante del terreno natural.
El empuje lateral del terreno considerado es de tipoactivo, siempre que se garantice la compactación dela zanja.
Las reacciones de apoyo consideradas son de tiporadial, uniformes en el caso de cama granular, y
triangulares, con valor nulo en la sección de base, enel caso de cama de hormigón.
Se considera como presión interna la presión máxi-ma de trabajo a la que se encuentra sometido elfluido transportado, y cuya determinación se des-arrolló en el apartado anterior Dimensionamientohidráulico.
Como ya se comentó, para su determinación se tie-nen en cuenta tanto el término de presión a la que seencuentra sometida el agua dentro de la conducción,como las sobrepresiones accidentales producidasdurante el régimen normal de funcionamiento de latubería.
En cuanto a la determinación de las cargas concen-tradas, se admite que una carga concentrada, Q,aplicada en la superficie del terreno, se transmiteuniformemente en profundidad en el interior de untronco de pirámide de igual pendiente, cuyas aristasestán redondeadas y cuyas caras laterales formanun ángulo de 35º con la vertical.
En el caso de cargas móviles susceptibles de provo-car un efecto de impacto, éste se tiene en cuentacon un coeficiente de mayoración, tanto mayorcuanto menor sea la distancia entre la generatrizsuperior del tubo y la superficie de aplicación de lacarga.
Asimismo, y dependiendo de las condiciones propiasde cada proyecto, en el dimensionamiento de lostubos de hormigón con camisa de chapa se tienen encuenta, en caso de producirse, las cargas derivadasdel tráfico vial, ferroviario e incluso aéreo.
Como se ha comentado anteriormente, el desarrollodel cálculo y las fórmulas empleadas para el dimen-sionamiento de los tubos vienen detallados en lacitada Instrucción, que, con autorización delInstituto Eduardo Torroja, se incluye como anexo enla documentación del programa de cálculo de laA.F.T.H.A.P.
A continuación pasaremos a describir muy breve-mente los distintos tipos de colocación de tuberíaque dan lugar a diferentes cálculos de cargas delrelleno y empujes laterales.
Instalación en zanja
En la instalación en zanja, el relleno y el apoyosufren un asentamiento relativo frente al terrenoprimitivo, y se producen unas fuerzas de rozamientoque originan un aligeramiento del peso del rellenosobre la tubería.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 150
Este efecto favorable disminuye a medida queaumenta la anchura de la zanja, lo que obliga a cal-cular también el peso del relleno como si la tuberíaestuviera colocada en terraplén, y considerar comoreal el menor de ambos, ya que la carga para el casode instalación en terraplén es la mayor que se puedeproducir para una altura de relleno determinada.
Instalación en zanja
Instalación en zanja terraplenada
En la instalación en zanja terraplenada, el prismacentral, que está limitado por los planos que contie-nen las paredes de la zanja, es de mayor altura quelos prismas exteriores, y por tanto, estos prismasasientan menos que el prisma central, produciéndo-se unas fuerzas de rozamiento sobre este último queoriginan un aligeramiento del peso del relleno sobre
la tubería.
Al aumentar la altura del relleno, disminuye la dife-rencia de asentamiento, que se hace nula en el lla-mado plano de igual asentamiento.
Instalación en terraplén
En las instalaciones en terraplén el prisma central,que está limitado por los planos verticales tangentesa la tubería, es de menor altura que los prismasexteriores, y por tanto, estos prismas asientan másque el prisma central y se producen unas fuerzas derozamiento, sobre este último, que originan unaumento del peso del relleno sobre la tubería.
Al aumentar la altura del relleno disminuye la dife-rencia de asentamiento, que se hace nula en el planode igual asentamiento.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 151
Instalación en zanja terraplenada
Instalación en terraplen
En el dimensionamiento de los tubos de hormigónarmado y postesado con camisa de chapa podemosdistinguir las siguientes fases:
1.- Determinación de las acciones a la que va aestar sometida la tubería, tanto directascomo indirectas.
2.- Obtención de las solicitaciones producidaspor dichas acciones. Estas solicitaciones sonfundamentalmente esfuerzos transversalesaxiles y momentos flectores ovalizantes.
3.- Cálculo de las secciones resistentes necesa-rias y de las tensiones de trabajo de los mate-riales, o dimensionamiento propiamentedicho, en función de las solicitaciones obteni-das anteriormente.
A continuación se desarrollan brevemente cada unade estas fases de dimensionamiento, insistiendo denuevo en que para un análisis más profundo seadjunta un CD con el programa de cálculo.
4.3.1 Determinación de las acciones a las que seencuentra sometida la tubería
Esta fase ya ha sido desarrollada en los dos capítu-los anteriores, Dimensionamiento hidráulico yDimensionamiento mecánico, en los que se estable-cieron los métodos para determinar el valor de lasacciones a las que puede estar sometido el tubo dehormigón armado y postesado con camisa de chapa.Para un caso general, estas acciones eran:
- Peso propio.
- Carga de fluido.
- Cargas verticales del relleno.
- Cargas concentradas.
- Empuje lateral del terreno.
- Presión máxima de trabajo.
4.3.2 Obtención de las solicitaciones producidas pordichas acciones
Como esquema estructural, se asimila la sección
transversal del tubo a un arco elástico. Se consideramedia sección transversal del tubo, supuesta empo-trada en la base y con empotramiento deslizante enla clave.
Los esfuerzos transversales producidos por cada unade las acciones que actúan sobre el tubo se obtienenpor superposición de dos estados: el de esa acción, yel de su reacción sobre el apoyo.
El apoyo de la tubería se supone continuo en sentidolongitudinal y en sentido transversal sobre camagranular o de hormigón.
La presión interna produce un esfuerzo axil de trac-ción. Para el cálculo de dicho esfuerzo se admitecomo simplificación utilizar la expresión correspon-diente a los tubos de pared delgada.
Insistir de nuevo en que el programa de cálculo de laA.F.T.H.A.P. realiza estos cálculos siguiendo laInstrucción del Instituto Eduardo Torroja. Una vezmás, remitimos al lector a dicha Instrucción paraconocer al detalle las fórmulas empleadas.
4.3.3 Dimensionamiento de los tubos de hormigónarmado y postesado con camisa de chapa
Criterios hidráulicos
En general, no se adoptan velocidades permanentessuperiores a 3 m/s, a fin de evitar la posibilidad deque se produzcan erosiones, tanto más importantescuanto mayor sea el contenido de partículas sólidastransportadas, requiriéndose un estudio específicode durabilidad.
La pérdida de carga por unidad de longitud en unatubería, y como se vio en el apartado deDimensionamiento hidráulico, se pueden obtener dela fórmula teórica de Colebrook.
El cálculo del tubo se realiza para que soporte lahipótesis pésima de carga, que se define como lacombinación de las acciones de tipo gravitatorio conla presión máxima de trabajo.
Como la presión máxima de trabajo es la suma de lapresión de servicio más las sobrepresiones produci-
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44..33 DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMIIEENNTTOO DDEE LLOOSS TTUUBBOOSS DDEE HHOORRMMIIGGÓÓNN AARRMMAADDOO YY PPOOSSTTEESSAADDOO CCOONNCCAAMMIISSAA DDEE CCHHAAPPAA
das en la tubería, conviene destacar la importanciade considerar los valores de estas sobrepresionespara el correcto cálculo de la conducción, de maneraque el margen de seguridad utilizado en el dimensio-namiento del tubo no se diferencie sensiblemente delreal de la tubería.
Criterios mecánicos de dimensionamiento
Los esfuerzos transversales de momento flector yesfuerzo axil se obtienen a partir de las accionesdeterminadas en la fase anterior, y de las reaccionescorrespondientes a los dos apoyos tipificados posi-bles de las tuberías; sobre cama de arena o sobrecama de hormigón.
Dimensionamiento transversal de los tubos
Aunque en este apartado se comentan aspectosgenerales sobre el dimensionamiento transversal delos tubos de hormigón armado y postesado con cami-sa de chapa, para estudios más detallados y para uncorrecto análisis del método de dimensionamientonuevamente se recomienda consultar el programade cálculo de la AFTHAP.
Sin embargo, es importante resaltar que los tubos sedimensionan para la hipótesis pésima de carga, difí-cilmente alcanzable, y con los correspondientes coe-ficientes de seguridad, de manera que estén siempreen condiciones óptimas, y en ningún momento alcan-cen los estados límites de fisuración ni de rotura,siempre de acuerdo a lo indicado en la vigenteInstrucción de hormigón estructural.
Como ya ha quedado definida, la hipótesis pésima decarga en una sección de la tubería se define como lacombinación de acciones (presión máxima de traba-jo, peso propio, carga del fluido, cargas verticales delrelleno, cargas concentradas y empuje lateral delterreno) que durante el servicio de la tubería produ-ce la máxima solicitación en esa sección, habidacuenta del tipo de apoyo.
Los coeficientes de seguridad adoptados son los
correspondientes a un nivel de control intenso parael acero, el hormigón y la ejecución, ya que se tratade una fabricación industrial controlada.
a) Dimensionamiento transversal de tubos de hor-migón armado con camisa de chapa.
El estado límite de fisuración controlada se definepor la aparición de la primera fisura, de 0,5 mm deabertura y 0,30 m de longitud ininterrumpida, taly como se expone en el procedimiento de diseñotípico de la norma UNE-EN 640.
Los estados límite de rotura y de fisuración con-trolada se comprueban en las secciones de base,riñones y clave, de acuerdo con sus respectivassolicitaciones.
Se adoptan, como cuantías de chapa de acero yde armadura transversal, los valores máximosobtenidos para el interior y el exterior de lasmencionadas secciones respectivamente.
Con el fin de estar en buenas condiciones res-pecto al estado límite de fisuración controlada,se limita:
a) La tensión de trabajo del acero en servicio a130 Mpa, con independencia del valor del lími-te elástico del acero.
b) Los diámetros de las armaduras, los espesoresde chapa y las cuantías cumplirán lo establecidoen la instrucción del IETCC (anejo de cálculo).
b) Dimensionamiento transversal de tubos de hor-migón postesado con camisa de chapa.
Los tubos se dimensionan para que, en cualquierade sus secciones, y bajo la hipótesis pésima de carga,se cumplan, una vez que han tenido lugar todas laspérdidas, las condiciones siguientes:
•• El hormigón del primario esté sometido a unacompresión igual o superior a 0,5 MPa.
•• La tensión en el alambre de pretensar nosupere su tensión de zunchado.
•• El hormigón del revestimiento no esté someti-do a una tracción superior a la máxima admi-sible (fct).
En el proceso de zunchado del núcleo se tienen encuenta, además, las condiciones siguientes:
•• Que durante el zunchado, la tensión del alam-
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bre no supere el 80% del valor característicode la carga unitaria de rotura del acero(fmax,k).
•• Que inmediatamente después de terminado elzunchado, la fuerza de tesado proporcione alas armaduras activas una tensión no mayorque el 75% del valor de la fmax,k.
•• Que la compresión del hormigón del primariono supere el 60% de la resistencia caracterís-tica a compresión del hormigón en esemomento.
•• Que en la chapa no se supere el 80% del lími-te elástico característico del acero (fyk).
•• Que la tracción longitudinal transitoria, pro-ducida durante el postesado transversal, yque no es absorbida por la resistencia admisi-ble del hormigón del núcleo, lo sea mediante lachapa.
En el estado final de postesado, y a efectos de cálcu-lo, se cumple además:
•• Que el valor característico final de postesadoadoptado (el obtenido una vez deducidas todaslas pérdidas) no sea superior al que correspon-de a una tensión en las armaduras activasigual al 60% del valor característico de lacarga unitaria de rotura del acero (fmax,k).
•• Que la compresión del hormigón no supereel 60% de la resistencia característica acompresión del hormigón (fck), después depérdidas, sin presión interior y con carga detierras.
Dimensionamiento longitudinal de los tubos
Los tubos de hormigón armado apoyados de formacontinua no precisan ser calculados longitudinal-mente, debido a que este tipo de tubos ofrecen unexcelente comportamiento a flexión, además de serel valor de esta flexión longitudinal despreciable encondiciones normales.
En realidad, sólo es necesario y recomendable calcu-lar y comprobar la armadura longitudinal en el casode que se trate de conducciones autoportantes, enlos que la flexión longitudinal puede alcanzar valo-res considerables. Por ello, y para el caso tubos dehormigón con camisa de chapa, esta armadura sedispone de acuerdo a criterios constructivos, ya quesu principal fin es servir de soporte a las espiraspara impedir la deformación de éstas.
Las armaduras longitudinales van soldadas con lastransversales, para mantener la forma y la separa-ción deseadas entre redondos, siendo la separaciónmáxima de la armadura transversal dependiente dela maquinaria empleada en la fabricación de laarmadura correspondiente, como se vio en elCapítulo Proceso de fabricación.
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No es habitual hablar de coeficientes de seguridaden tuberías, y menos frecuente aún disponer deinformación que nos permita comparar coeficientesde seguridad entre tuberías fabricadas con diferen-tes materiales.
En este capítulo trataremos de enumerar los con-ceptos considerados a la hora de diseñar y calcu-lar una tubería, con el objeto de poder compararentre los distintos materiales con unos criteriosanálogos.
En este sentido, y como referencia de todo cuantovamos a exponer, hacemos una especial mención a laGuía Técnica sobre tuberías para el transporte deagua a presión del CEDEX, documento que ha trata-do de recoger los distintos tipos de tubos a presiónexistentes.
Comenzaremos explicando las diferencias entrepresión de servicio (PS), presión máxima de traba-jo (PT ó PMT) y presión nominal (PN), incidiendoen la equivalencia que existe entre algunas deellas dependiendo del material del que estemoshablando.
A continuación, hablaremos sobre las hipótesis dediseño y cálculo de los tubos de hormigón con cami-sa de chapa, y su influencia en los coeficientes deseguridad frente a rotura de los mismos.
Finalmente, trataremos de comparar los conceptosanteriormente expuestos para los diferentes mate-riales empleados en la fabricación de tubos para con-ducciones de agua a presión.
Definiciones
Los términos usados para referirse a las distintaspresiones hidráulicas son muy distintos, lo que hacontribuido a que exista una cierta confusión. Hayque distinguir entre las presiones hidráulicas quesolicitan a la tubería, y las presiones que cada com-ponente es capaz de resistir.
Dentro de las presiones hidráulicas definimos lassiguientes:
Presión de servicio (PS): Es la presión que indicaría
un tubo piezométrico en régimen hidráulico estable,es decir, excluidas las fases transitorias producidaspor un posible golpe de ariete.
Presión máxima de trabajo (PT ó PMT): Es la pre-sión máxima que puede llegar a alcanzarse duran-te el funcionamiento de la tubería, incluidas lasfases transitorias producidas por un posible golpede ariete.
Dentro de las presiones que cada componente escapaz de resistir, tenemos:
Presión nominal (PN): Es un valor numérico de unaserie convencional que se adopta para caracterizar alos tubos. La relación entre los valores de la PN y lapresión hidráulica interior depende del tipo de mate-rial. Así, por ejemplo en la valvulería y en los tubosde fundición con bridas, la PN es la presión que uncomponente es capaz de aguantar en servicio sinconsiderar el golpe de ariete (PS), y en los tubos depoliéster reforzado con fibra de vidrio (en adelantePRFV) se entiende que es la presión que el tubo escapaz de aguantar, incluyendo las sobrepresionesdebidas al golpe de ariete (PT ó PMT).
Presión equivalente: Se entiende por presión equi-valente en una sección de la tubería a la presióninterior teórica que, por sí sola, produce el mismodimensionamiento en esa sección que el correspon-diente a la hipótesis pésima de carga.
La relación entre esta presión equivalente y la pre-sión máxima de trabajo es variable, ya que depen-de de muchos factores tales como el relleno de tie-rras considerado, el tipo de apoyo, la misma pre-sión máxima de trabajo de cálculo, etc. Así, y atítulo orientativo, para tubos de hormigón concamisa de chapa, podríamos estimar dicho valor en1,5 veces la presión máxima de trabajo para valo-res medios de ésta (hasta 9 ó 10 atm) y unas hipó-tesis de 3 metros de relleno de tierras con apoyogranular a 90º, quedándose el mismo en valoresdel orden de 1,25 si hablamos de presiones máxi-mas de trabajo del orden de las 20 atm y apoyo dehormigón a 120º.
La relación entre la presión equivalente y la máxi-ma de trabajo no es un coeficiente de seguridad,
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44..44 CCOOEEFFIICCIIEENNTTEE DDEE SSEEGGUURRIIDDAADD EENN EELL DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMIIEENNTTOO DDEE LLOOSS TTUUBBOOSS DDEEHHOORRMMIIGGÓÓNN CCOONN CCAAMMIISSAA DDEE CCHHAAPPAA
sino que tan sólo aporta un valor de referencia quepermite ver la mayor o menor incidencia de lascargas ovalizantes en el dimensionamiento de latubería. Lo importante es definir correctamenteestas cargas.
Dimensionamiento de los tubos de hormigón concamisa de chapa
Como ya se vio anteriormente, para el dimensiona-miento de los tubos de hormigón con camisa dechapa se adopta siempre la hipótesis pésima decarga, entendida como la combinación de acciones(presión máxima de trabajo, peso propio, carga delfluido, cargas verticales del relleno, cargas concen-tradas y empuje lateral del terreno) que, durante elservicio de la tubería, produce la máxima solicita-ción de la sección estudiada, habida cuenta del tipode apoyo.
Es decir, la tubería se dimensiona para que durantetoda su vida útil esté soportando simultáneamentela presión máxima de trabajo (presión de serviciomás el golpe de ariete), las cargas completas delrelleno de tierras y las sobrecargas que se haya con-siderado, y en estas condiciones no se superen unastensiones admisibles determinadas en función deque estemos hablando de tubería de hormigón arma-do o postesado.
a) Tubos de hormigón armado con camisa dechapa: En este caso, la tensión de trabajo delacero se limita a 1.300 kp/cm2, tal y como sedefinió en apartados anteriores, con el fin deestar en buenas condiciones respecto al estadolímite de fisuración controlada.
Para ver el coeficiente de seguridad con el quese trabaja en este tipo de tubos en condicionesreales de servicio, necesitamos definir la presiónde timbre, que es aquella que aplicada al tuboen ausencia de ovalizaciones, y sin considerar lacolaboración del hormigón, produce en la sec-ción de armadura real del tubo la tensión de cál-culo. Vemos, por tanto, que en este tipo de tubospodemos asimilar la presión de timbre a la pre-sión equivalente que hemos definido anterior-mente.
Pues bien, la presión de rotura para los tubos dehormigón armado con camisa de chapa es 1,85veces la presión de timbre; es decir, el coeficien-te de seguridad a rotura de la tubería en condi-ciones de servicio es 1,85.
Es interesante recalcar en este momento dosaspectos: En primer lugar, recordar que como
hipótesis de partida estamos adoptando laactuación simultánea de todas las acciones, esdecir, no sólo la presión de servicio y las cargasde tierras, sino además la sobrepresión porgolpe de ariete y la sobrecarga móvil, y que conrespecto a esta combinación pésima de accionesel coeficiente de seguridad es de 1,85.
En segundo lugar, si observamos la tensión decálculo del acero (1.300 kp/cm2), y el coeficien-te de seguridad (1,85), la condición de roturade la tubería viene dada cuando se alcanza enel acero una tensión de aproximadamente2.400 kp/cm2. Normalmente, para la fabrica-ción de la tubería de hormigón armado concamisa de chapa se utiliza chapa con un límiteelástico de 2.400 kp/cm2 y acero corrugado B-400 con límite elástico 4.000 kp/cm2, con lo queel criterio de rotura adoptado está muy del ladode la seguridad.
De hecho, las normas AWWA admiten tensionesde cálculo distintas para el acero corrugado ypara la chapa. Es más, en ciertos diseños detubería, como son los casos de armadura arrolla-da a la camisa, permiten incrementar la tensiónde cálculo de la chapa.
Por tanto, dependiendo del balance de armadu-ra en chapa o acero corrugado, el coeficiente deseguridad se verá en mayor o menor medidaincrementado respecto al valor mínimo que seha adoptado de 1,85.
b) Tubos de hormigón postesado con camisa dechapa: Como vimos en apartados anteriores, lostubos se dimensionan para que en cualquiera desus secciones, y bajo la hipótesis pésima decarga, se cumplan, una vez que han tenido lugartodas las pérdidas, las condiciones siguientes:
•• El hormigón del primario esté sometido a unacompresión igual o superior a 5 kp/cm2.
•• La tensión en el alambre de pretensar nosupere su tensión de zunchado.
•• El hormigón del revestimiento no esté sometido auna tracción superior a la máxima admisible, fct.
Al igual que en los tubos de hormigón armadohemos definido la presión de timbre, en los dehormigón postesado con camisa de chapa hay unconcepto similar; la presión de prueba de fisura-ción controlada, que es aquella presión internaque en ausencia de ovalizaciones, al oponerse a laprecompresión, determina en la fibra interior del
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hormigón una compresión residual de 5 kp/cm2.
Vemos que, al igual que antes, y teniendo encuenta los criterios para el dimensionamientode este tipo de tubos, estamos hablando nueva-mente de la presión equivalente.
La presión de la prueba de agotamiento (rotu-ra), es aquella presión interna que, en ausen-cia de ovalizaciones, solicita al acero de pre-tensar a una tensión igual al 85 % de su cargade rotura. En este caso, no existe una relaciónfija entre la presión de agotamiento y la pre-sión de fisuración controlada, ya que el valorde la presión de agotamiento depende del esta-do tensional del acero de pretensar en condi-ciones de servicio.
No obstante, con el método de cálculo adopta-do es posible fijar a priori la presión de prue-ba del primario (presión de fisuración contro-lada, según hemos definido anteriormente),de tal forma que se añada una condición adi-cional que puede ser determinante o no enfunción de la presión máxima de trabajo queestemos considerando y de las cargas ovali-zantes adoptadas.
En este caso, este coeficiente sí actúa como coefi-ciente de seguridad, ya que al aumentar la pre-sión de fisuración por encima del valor corres-pondiente al determinado por el cálculo, aumen-tamos por ende la presión de agotamiento.
Lo habitual, como norma de buena práctica, esfijar la presión de prueba del primario como 1,6veces la presión máxima de trabajo. Con estacondición el coeficiente de seguridad a rotura deeste tipo de tubería en diámetros por debajo de1.000 mm varía entre 2,15 y 1,7 dependiendo delas presiones consideradas, y entre 1,9 y 1,5para diámetros superiores a 1.000 mm con idén-ticas consideraciones.
En los tubos de hormigón postesado con camisade chapa podemos hacer las mismas considera-ciones que hemos hecho con los de hormigónarmado. Por una parte, recordar nuevamenteque estamos considerando todas las cargasactuando simultáneamente, incluido el golpe deariete. Por otra, hay que tener presente que lapresión de agotamiento que hemos definido esaquella que lleva al acero de pretensar a un 85% de su carga de rotura, es decir, a su límiteelástico garantizado; pero normalmente, el lími-te elástico suele ser del orden del 90 % de lacarga de rotura o mayor.
Comparativo entre tubos de distintos materiales
Con el objeto de realizar un estudio homogéneo delos coeficientes de seguridad a rotura de distintostipos de tubos, sólo expondremos el caso de tubossometidos a cargas de aplastamiento (tubos ente-rrados).
En primer lugar, hay que tener claro que fijar uncoeficiente sobre la presión nominal (PN) y/o sobre lapresión máxima de trabajo (PT ó PMT) no es repre-sentativo del coeficiente de seguridad en condicionesde servicio, ya que no estamos teniendo en cuentalas tensiones adicionales generadas por las cargasovalizantes, con lo que por ejemplo un coeficiente de2 sobre la presión máxima de trabajo, si estimamosla repercusión de las cargas de tierras y demás car-gas externas en un 50% de los esfuerzos que provo-ca la presión interior, es en realidad un coeficientede 1,33 para la carga combinada.
Aclarado este punto, pasamos a ver los distintostipos de tubos que se emplean en conducciones a pre-sión.
a) Tubos de hormigón armado y postesado concamisa de chapa.
Con respecto a estos tipos creemos que haquedado claro en la exposición anteriormenterealizada cuales son los coeficientes de segu-ridad:
- Tubos de hormigón armado con camisa dechapa: 1,85
- Tubos de hormigón postesado con camisade chapa: Variable entre 2,15 y 1,5,dependiendo del diámetro y las presionesconsideradas.
b) Tubos de poliéster reforzado con fibra de vidrio
En el dimensionamiento de este tipo de tuboshay que hacer una comprobación conjunta apresión interna y cargas externas. En estecaso, el coeficiente de seguridad fijado es de1,5.
Por otra parte, en la hipótesis de actuaciónúnica de la presión interna debe comprobarseque la presión máxima de trabajo es inferior a laPN. En este caso (teórico, no práctico) el coefi-ciente de seguridad es de 1,5 a 2,0 sobre la pre-sión máxima de trabajo, dependiendo de queestemos hablando de las características mecáni-cas del tubo o de las juntas.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 159
En el dimensionamiento de este tipo de tubos sehacen otras comprobaciones, como son: tensio-nes y deformaciones para cargas externas, fle-xión longitudinal, pandeo transversal, flexiónlongitudinal y tracción longitudinal, con dife-rentes coeficientes de seguridad para cada hipó-tesis actuando independientemente.
c) Tubos de fundición
En este tipo de tubo el dimensionamiento serealiza independientemente para presión inte-rior, flexión transversal y flexión longitudinal,pero no se contempla como hipótesis pésima decarga la combinación de esfuerzos.
Con estos parámetros, el coeficiente de seguri-dad frente a la presión de servicio (PS) es 3, y2,5 frente a la presión máxima de trabajo. Sinembargo, estos coeficientes no consideran másesfuerzos que las presiones hidráulicas.
d) Tubos de acero
El dimensionamiento de estos tubos es similar alos de fundición, con un coeficiente de seguridad
de 2 frente a la presión máxima de trabajo.
Conclusión.
Como hemos podido ver, no es fácil comparar los coe-ficientes de seguridad de los distintos tipos de tubos,ya que no en todos los casos se contempla la compro-bación del dimensionamiento del tubo para una com-binación de presión interior y cargas exteriores.
Esto sí sucede en los tubos de hormigón armado o pos-tesado con camisa de chapa y en los de poliéster refor-zado con fibra de vidrio. Por el contrario, en los tubosde fundición y acero no se contempla tal posibilidad.
Lo importante, a la hora de comparar diferentessoluciones, es definir claramente unas hipótesis decálculo homogéneas, que deben ser las mismas inde-pendientemente del tipo de tubo a emplear, de talforma que fijadas la presión de servicio (o presión dediseño, DP, según la nuevo terminología), la presiónmáxima de trabajo (presión máxima de diseño,MDP) y las cargas externas, sea posible el dimensio-namiento homogéneo de los distintos tipos de tubosy a partir de aquí comprobar los coeficientes de segu-ridad de cada uno de ellos.
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4.4.1 Cuadro comparativo de condiciones de cálculo en hormigón armado con camisa de chapa de acero
(**) En el cálculo mecánico de la tubería se aplica la teoría de Marston ampliada por Schilk y Spangler para las cargas verticales queproducen los rellenos.
(*) La Norma UNE tiene en cuenta lo improbable que es la simultaneidad del golpe de ariete con la aplicación de una sobrecargamóvil y el efecto de sobredimensionado que esta hipótesis provoca.
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4.4.2 Cuadro comparativo de condiciones de cálculo en hormigón postesado con camisa de chapa de acero
(**) En el cálculo mecánico de la tubería se aplica la teoría de Marston ampliada por Schilk y Spangler para las cargas verticales queproducen los rellenos.
(*) La Norma UNE tiene en cuenta lo improbable que es la simultaneidad del golpe de ariete con la aplicación de una sobrecargamóvil y el efecto de sobredimensionado que esta hipótesis provoca.
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44..55 PPRRUUEEBBAASS EENN FFÁÁBBRRIICCAA DDEE TTUUBBOO TTEERRMMIINNAADDOO ((CCOOMMPPAARRAACCIIÓÓNN DDEE NNOORRMMAASS))
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 165
44..66 PPRRUUEEBBAASS EENN OOBBRRAA ((CCOOMMPPAARRAACCIIÓÓNN DDEE NNOORRMMAASS))
(*) En 30 minutos la presión no bajará más de ((1,4 x Pt ) / 5)½
(**) En 1 hora el agua aportada para mantener la presión no superará:
V = K x L x D K = 0,40 hormigón armado con camisaK = 0,25 hormigón pretensado con camisaL = longitud del tramo probado en metrosD = diámetro interior de la tubería en metrosV = volumen de agua aportada en litros
(***) En 2 horas el agua aportada para mantener la presión no superará:
V = K x L x D K = 0,35L = longitud del tramo probado en metrosD = diámetro interior de la tubería en metrosV = volumen de agua aportada en litros
(****) a) Método de la pérdida de agua: en 1 hora el agua aportada para mantener la presión no superará:
1,2 x V x ∆P x (1/EW + D/(e x ER))
V = volumen del tramo de tubería en prueba en litros
∆P = Descenso admisible de presión 0,02 MPa
EW = Módulo de compresibilidad del agua 2,1x103 MPa
ER = Módulo de elasticidad de material, de 2 a 4x104 MPa para el hormigón
D = diámetro interior del tubo en milímetros
e = espesor de la pared del tubo en milímetros
b) Método de la pérdida de presión. En 1 hora la presión no bajará más de 0,02 MPa (0,2Kp/cm2)
A continuación se describen las causas más fre-cuentes de mal uso en conducciones de hormigóncon camisa de chapa, que quedan agrupadas enlas siguientes familias con características comu-nes. Asimismo, a parte de la descripción del maluso en sí, se describen sus causas, así como lassoluciones y medidas a adoptar en caso de queaparezcan.
4.7.1 Cargas excesivas
Este mal uso se caracteriza por la aparición de fisu-ras longitudinales en la clave y en la solera de lostubos, y puede producirse por alguna de las siguien-tes causas:
•• Altura de tierras de relleno y/o cargas detráfico mayores que las contempladas en elcálculo.
•• Compactación excesiva en la parte de rellenosituada sobre el tubo. De hecho, no es reco-mendable compactar directamente con vibra-dor sobre el tubo hasta tener al menos 1 m decobertura.
•• Material de relleno de los laterales inadecua-do o falto de compactación.
•• Que se opte por un tipo de instalación distintodel calculado (zanja - terraplén - zanja terra-plenada).
•• Que el fondo de la zanja se encuentre mal pre-parado.
4.7.2 Defectos en los apoyos
Se manifiesta mediante la aparición de fisuracioneslongitudinales o transversales, debidas a alguna delas siguientes causas:
•• Que el ángulo de apoyo sea distinto que el con-siderado en el cálculo.
•• Que el tipo de apoyo sea distinto del conside-rado en cálculo (p.e. apoyo granular en lugarde hormigón).
•• Una mayor rigidez que la considerada en el cál-culo. De hecho, las camas granulares no debencompactarse, ya que se supone que han de serflexibles y proporcionar un apoyo uniforme.
•• Que se presente una discontinuidad diferen-cial en el asiento. Si se producen cambios derigidez de la cama a lo largo de la tubería, sepueden provocar asientos diferenciales. Debencuidarse especialmente las transiciones conpiezas de cimentación rígida como anclajes,arquetas, etc.
4.7.3 Defectos en las juntas
El desplazamiento por relleno incorrecto de los late-rales de los tubos puede provocar daños en juntas,sobre todo en las elásticas. Por lo tanto, debe relle-narse y compactarse por tongadas alternativas aambos lados de la tubería, nunca primero un lado yluego el otro.
Juntas soldadas
Se distinguen las siguientes causas:
•• Efectos térmicos. Pueden aparecer fisuracio-nes por soldar tubos a temperatura muy dife-rente de la de su estado final. El error más fre-cuente es soldar tubos a temperatura elevada,lo cual origina posteriormente tensiones muyaltas en la junta y en los tubos.
•• Soldar por ambos lados. Produce tensionesimportantes en las juntas. Debe soldarse eltubo a ser posible por dentro. Si el diámetro nolo permite se soldará por fuera, pero nuncapor ambos lados.
Se cuidará dejar de soldar un tubo de cadados, a fin de eliminar las tensiones provocadaspor las soldaduras. El tubo que se deje sin sol-dar se soldará transcurridas 24 horas.
•• Rejuntado de protección incorrecto o inexis-tente. En este caso, posteriormente se puedeproducir corrosión en la junta, ya que ésta nopuede llevar una protección previa, puesto quese destruiría en el proceso de soldadura.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 167
44..77 CCOONNDDIICCIIOONNEESS DDEE UUSSOO.. AASSPPEECCTTOOSS NNOO CCOONNSSIIDDEERRAADDOOSS EENN EELL DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMIIEENNTTOO
Juntas elásticas
Se distinguen las siguientes causas.
•• Falta de limpieza o de lubricante. La juntadebe estar limpia y lubricada antes de colocarla goma en su alojamiento, así como duranteel proceso de enchufado.
•• Junta pellizcada, cortada o arrollada. La juntadebe estar bien alojada, sin tensiones diferen-ciales a lo largo del desarrollo. Durante elenchufe debe comprobarse visualmente que nose produce el pellizcado. Una vez enchufado eltubo, debe comprobarse que la goma estácorrectamente alojada.
•• Ángulo de deflexión mayor que el admisible.El ángulo máximo depende del diámetro deltubo y del diseño de la junta, debiéndose pediral fabricante el valor máximo admisible y cui-dar que no se supere. El ángulo debe medirseen el espacio, es decir, si hay ángulo vertical yhorizontal, sus valores deben componerse vec-torialmente para obtener el ángulo en el espa-cio el cual no debe superar el admisible.
•• Enchufe de tubos de ejes no coincidentes. Estamaniobra daña la junta, ya que los tubosdeben enchufarse siempre en alineación recta.Cuando deban formar ángulo, se enchufan enrecta, y se deflectan una vez enchufadoscorrectamente.
•• Rejuntado exterior inadecuado. Las juntaselásticas no suelen llevar rejuntado exterior, ycon determinados niveles de protección podríaprescindirse del interior, pero si el perfil dejunta no está preparado para ser durable en elmedio en que está colocada la tubería, debehacerse el rejuntado exterior.
4.7.4 Efectos térmicos
Se distinguen las siguientes causas:
•• Deformación diferencial por soleamiento deuna cara, en junta soldada.
•• Deformaciones rápidas por llenado en pruebade tuberías descubiertas si la temperatura deéstas es excesiva.
4.7.5 Sobrepresiones negativas o positivas
Se distinguen las siguientes causas:
•• Presión mayor que la considerada en el diseño.
•• Falta o mal funcionamiento de elementos deprotección, calderines, válvulas de alivio de pre-sión o chimeneas de equilibrio, que se traduceen unas sobrepresiones accidentales que pudie-ron no ser consideradas en la fase de diseño.
•• Golpe de ariete negativo, que puede llegar aproducir depresiones. Éstas dan lugar a cavi-tación y a posibles aplastamientos en piezasde chapa. Es un error de diseño relativamentefrecuente el sobrevalorar el golpe positivo yolvidar el negativo.
4.7.6 Errores durante la colocación
Podemos distinguir las siguientes causas:
•• Flotabilidad. Si la zanja se inunda accidental-mente durante la fase de montaje, en los pun-tos bajos la tubería puede flotar y dañar lasjuntas, tanto si son elásticas como si son sol-dadas. Por tanto, es preciso mantener siempresalida de agua en los puntos bajos.
•• Mala colocación en terraplenes. Es más difícilcompactar adecuadamente un terraplén quelleva instalada una tubería. Se recomiendacompactar primero el terraplén y posterior-mente excavar y rellenar la zanja, al menos enla cobertura de 1 m sobre la clave.
•• Fondo de zanja irregular con espesor de camaescaso. Para regularizar la reacción de apoyo,el espesor de la cama ha de ser al menos de 15cm si el terreno es roca, y 10 cm si está com-puesto por suelos.
4.7.7 Anclajes
En los anclajes se distinguen las siguientes causas:
•• Movimientos de los macizos de anclajedurante la prueba o en servicio. La presiónde prueba no debe ser mayor que la conside-rara en el dimensionamiento, y si se ejecutacon tubería parcialmente descubierta, lascondiciones son mucho más desfavorables encuanto a movimientos que las de servicio.Durante la prueba es normal que se produz-can pequeños movimientos en los macizos deanclaje, aunque estos no deben superar losvalores admisibles según el tipo de tubería yjunta empleada. Deben controlarse los movi-mientos durante la prueba, y si se apreciandesplazamientos, quitar inmediatamente
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presión y reforzar el anclaje antes de reanu-dar la prueba.
•• Anclaje insuficiente o inadecuado de válvulasy piezas especiales. Debe prestarse especialatención al diseño y ejecución de los anclajes,así como vigilar su comportamiento durantelas pruebas de presión.
4.7.8 Aire ocluido
Un diseño inadecuado de la rasante, falta de vento-sas en los puntos altos o un llenado incorrecto en laprueba puede provocar la presencia de aire en latubería, reduciendo su capacidad hidráulica ypudiendo ocasionar desperfectos en piezas delicadascomo válvulas.
•• En prueba debe llenarse la tubería de aguasabajo a aguas arriba. Las ventosas debenestar colocadas en los puntos altos de cadatramo y encontrarse en perfecto estado de fun-cionamiento.
•• Asimismo, durante el uso normal la tuberíadebe contar con ventosas en buen estado defuncionamiento en los puntos altos.
•• Además, para una correcta explotación la tube-ría, debe contar con desagües en los puntosbajos. No es necesario, pero sí muy convenien-te, dejar entradas de hombre permanentes endiámetros mayores o iguales de 800 mm.
4.7.9 Reparación
Cuando se detectan fisuras en las tuberías, en pri-
mer lugar debe averiguarse la causa que las ha pro-ducido.
Si las fisuras son activas, es decir, siguen creciendo,debe actuarse sobre las causas que las producenhasta conseguir que dejen de progresar. Los métodosmás usuales son:
•• Estabilizar el terreno con inyecciones.
•• Eliminar o reducir cargas.
•• Reforzar interiormente con cerchas.
•• Instalar refuerzos puntuales como macizadosde hormigón, o zunchos pretensados.
Una vez estabilizadas las fisuras, puede procedersea su reparación. El método a emplear depende delancho de fisura.
•• Cuando las fisuras tienen un espesor inferiora 0,3 mm, lo mejor es no efectuar ningún tipode actuación, ya que éstas se autosellan porcolmatación en un plazo muy breve.
•• Cuando las fisuras tienen espesores compren-didos entre 0,3 y 1 mm, deben limpiarse concepillo y tratarse con un producto sellante.
•• Cuando las fisuras son de un espesor mayorde 1 mm, pueden sellarse con mástic que per-mita desplazamientos, como puede ser el sul-furo de thiokol. Este tipo de sellado requiere elcajeado de la fisura con radial para ajustarsea las dimensiones de junta especificadas por elfabricante del producto.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 169
4.8.1 Introducción
La corrosión es un factor a tener en cuenta a la horade proyectar abastecimientos y saneamientos deagua. De hecho, en tuberías enterradas, la presenciade humedad o la propia agresividad del terrenorepresentan un riesgo de corrosión para las partesmetálicas de las conducciones.
Sin embargo, para el caso de los tubos de hormigóncon camisa de chapa, el efecto de la corrosión noadquiere tanta importancia como en otros materia-les, debido al proceso denominado de pasivación delhormigón.
Gracias a esta pasivación, el propio recubrimiento dehormigón crea una barrera muy eficaz en la granmayoría de los casos para la protección frente a lacorrosión de los elementos de acero de estas conduccio-nes.De hecho, estadísticamente puede afirmarse queel mismo hormigón de los tubos constituye una protec-ción adecuada del acero de las armaduras y de la cami-sa, y así se confirma por la experiencia de los más de3.500 km de tuberías instaladas en nuestro país.
A partir de estas cifras, los pocos casos detectados nosólo se debieron a problemas de corrosión directa,siempre en ambientes de una gran agresividad, sinoque su origen radicó, en la mayoría de las ocasiones,en otras causas que desembocaron en algún tipo decorrosión, como:
- instalación inadecuada.
- golpes o mala colocación de la tubería.
- averías mecánicas de las tuberías duran-te o después de su instalación.
- sobrepresiones en las conducciones de lascuales no sé informó en la fase de diseño ycálculo, y por lo tanto no fueron tenidasen cuenta para el dimensionamiento delos tubos.
Toda esta casuística demuestra la gran seguridad de estetipo de tuberías frente a la corrosión. De hecho, y en basea la experiencia, en la mayoría de los casos no es necesa-rio tomar medidas adicionales al propio recubrimientopara conseguir una eficaz protección de los tubos, siem-
pre que se adopten las adecuadas precauciones duranteel proceso de producción, transporte y colocación.
4.8.2 Criterios de protección de tuberías de hormi-gón armado y postesado con camisa de acero
El acero que constituye la camisa y las armaduras, yasean activas o pasivas, de los tubos de hormigón seencuentra sólidamente protegido, tanto frente adaños físicos como frente a daños químicos. Las eleva-das dosificaciones de cemento empleadas en la fabri-cación de los hormigones propician la precipitación decristales de cal procedentes de las reacciones dehidratación del propio cemento. Esto hace que elacero se encuentre en un medio con un pH claramen-te alcalino, aproximadamente de 12,5, teniendo enestas condiciones un potencial respecto al electrodo dereferencia Cu-SO4Cu saturado del orden de –300 mV,potencial en el que el acero se encuentra en estado depasivación, es decir, totalmente estable y sin corro-sión (protegido por una capa resistente de hidróxidoferroso). La protección catódica puede emplearsecomo complemento a una protección por revestimien-to únicamente cuando sean previsibles problemas sig-nificativos de corrosión. Esto es en casos excepciona-les, puesto que la aplicación inadecuada de la protec-ción catódica puede provocar el efecto contrario aldeseado degradando la protección natural que propor-ciona la película estable de oxido hidróxido ferroso.
Esta circunstancia desaconseja el empleo de la pro-tección catódica, salvo para rehabilitar conduccionesenterradas con problemas localizados de corrosióncuando se constate que la protección del hormigón esinsuficiente, siendo inadecuado asimilar este tipo detubería, a efectos de la protección catódica, a las con-ducciones metálicas en contacto directo con el suelo oprovistas de revestimiento aislante.La protección delacero por el hormigón es suficiente en la mayoría delos casos, aunque en las circunstancias especialessiguientes puede ser necesario adoptar medidas com-plementarias distintas de la protección catódica:
1. Zonas con alto contenido en sulfatos.2. Zonas con alto contenido en cloruros.3. Suelos con carácter marcadamente ácido4. Suelos con resistividad baja.5. Existencia de corrientes vagabundas.6. Conexión a otras conducciones.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 171
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1. Zonas con alto contenido en sulfatos
Concentraciones elevadas de sulfato de sodio, magne-sio o calcio pueden atacar químicamente al hormigónde forma ocasional.Los límites considerados a partirde los cuales hay que tomar medidas adicionales, asícomo las medidas a tomar, son las de la tabla anterior:
2. Zonas con alto contenido en cloruros
Concentraciones elevadas de iones cloruro pueden
destruir la pasivación del acero y provocar corrosión,siempre que exista renovación de oxígeno.
En condiciones de no aireación (tubos sumergidos enagua de mar) con concentraciones de 20.000mg/litro, el acero embebido en hormigón no sufrecorrosión. Los límites considerados a partir de loscuales hay que tomar medidas adicionales, así comolas medidas a tomar, son las siguientes:
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 172
Manual de Corrosión y Protección de Tuberías de la Asociación Española de Abastecimiento de Agua y Saneamiento (AEAS), Instrucción del Instituto Eduardo Torroja para tubos de hormigón armado o pretensado. Junio 1980.
3. Suelos con carácter marcadamente ácido
Los límites considerados a partir de los cuales hayque tomar medidas adicionales, así como las medi-das a tomar, son las siguientes:
4. Suelos con baja resistividad
Los límites considerados a partir de los cuales hayque tomar medidas adicionales, así como las medi-das a tomar, son las siguientes:
5. Existencia de corrientes vagabundas
El efecto corrosivo de las corrientes vagabundas seve mitigado en la tubería de hormigón. De hecho, no
se produce corrosión inicialmente, ya que la reacciónanódica producida no afecta al acero al consumiriones hidróxido aportados por la elevada alcalinidad del hormigón. Los límites considerados a partir delos cuales hay que tomar medidas adicionales, así
como las medidas a tomar, son las de la tabla de lapágina siguiente.
6. Conexión a otras conducciones.
Cuando una tubería de hormigón con camisa de
acero se conecta a una conducción metálica conrevestimientos orgánicos o protegida catódicamente,es necesario garantizar el aislamiento eléctrico de laconexión entre las conducciones.
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 173
AFTHAP - TUBERÍA DE HORMIGÓN PARA PRESIÓN 174
Guía técnica sobre tuberías para el transporte de agua a presión.
5. Anexos
5.1. Normativa
NORMATIVA 179
Instrucción del Instituto Eduardo Torroja para Tubos de Hormigón Armado o Pretensado
Normativa Europea, normas UNE – EN – ISO
639 – 1995 Prescripciones comunes para tubos de presión de hormigón incluyendo juntas y acce-sorios
641 – 1995 Tubos de presión de hormigón armado, con camisa de chapa, incluyendo juntas y acce-sorios
642 – 1995 Tubos de presión de hormigón pretensado, con y sin camisa de chapa, incluyendo jun-tas, accesorios y prescripciones particulares relativos al acero de pretensar en tubos.
681 – 1996, 1999, 2000, 2001 y 2002 Juntas elastoméricas. Requisitos de los materiales para jun-tas de estanquidad de tuberías empleadas en canalizacio-nes de agua y drenaje
Normativa estadounidense, aunque no es de estricta aplicación en España la citamos como ele-mento de consulta, normas AWWA
C300 – 97 Reinforced concrete pressure pipe, steel – cylinder type, for water and others liquids
C301 – 99 Prestressed concrete pressure pipe, steel – cylinder type, for water and others liquids
5.2. Referencias de obras realizadas
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5.3. Bibliografía
BIBLIOGRAFÍA 247
Tuberías de Hormigón de Gran Diámetro, de Carlos Carril Carvajal – Editores Técnicos Asocia-dos, S.A. - Barcelona 1969.
Ingeniería Hidráulica Romana, de Carlos Fernández Casado – Colección Escuelas del C.I.C.C.P.,Ediciones Turner - Madrid 1983.
Saltos de agua y presas de embalse (Tercera Edición), de José Luis Gómez Navarro y José JuanAracil - Tipografía Artística - Madrid 1952.
Historia de las Obras Públicas en España, de Pablo Alzota y Minando – Ediciones Turner.C.I.C.C.P.-
Estudios y Tanteos. Tomo I: Edificios, Alumbramiento, Abastecimiento de Aguas, Saltos deAgua (Segunda Edición), de Eduardo Gallego Ramos – Biblioteca de la Construcción Moderna- 1914.
Estudios y Tanteos. Tomo I: Abastecimiento de Aguas, Saltos de Agua (Tercera Edición), deEduardo Gallego Ramos – Biblioteca de la Construcción Moderna - 1923.
Estudios y Tanteos. Tomo VII: Cemento Armado (Aplicaciones Corrientes) (Segunda Edición), deEduardo Gallego Ramos – Biblioteca de la Construcción Moderna - 1914.
Hormigón, de Manuel Fernández Cánovas – Colección Escuelas del C.I.C.C.P. – 1993.
Materiales Metálicos de Construcción, de Aurelio Alaman Simón – Colección Escuelas delC.I.C.C.P.Norma de Prefabricados de Hormigón Estructural (ACHE).
Instrucción del Instituto Eduardo Torroja para tubos de hormigón armado o pretensado, del Ins-tituto Eduardo Torroja del C.S.I.C - 1980.
Manual de Corrosión y Protección de Tuberías, de la Asociación Española de Abastecimiento deAguas (AEAS).
Guía Técnica sobre tuberías para el transporte de agua a presión, del Centro de Estudios y Expe-rimentación (CEDEX).
Hidráulica. Hidráulica Técnica y Mecánica de Fluidos, de Antonio Osuna – Colección Escuelas delC.I.C.C.P.
Edición de la Conmemoración del Centenario del Canal de Aragón y Cataluña, de la ComunidadGeneral de Regantes del Canal de Aragón y Cataluña – 2004.
Artículos y publicaciones varias de la Biblioteca de la E.T.S. de Ingenieros de Caminos,Caminos y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid.
Artículos y publicaciones varias de la Biblioteca del Colegio de Ingenieros de Caminos, Cana-les y Puertos.
Artículos, publicaciones y material fotográfico de la Biblioteca de la A.F.T.H.A.P.
Con la publicación del presente libro AFTHAP hapretendido acercar el mundo de la tubería de pre-sión de hormigón armado o postesado a técnicos yusuarios.
La presentación del libro coincide con la cuarta edi-ción de la jornada CEDEX - AFTHAP y con la con-cesión de certificaciones, amparadas por el docu-mento de idoneidad técnica (DIT) del InstitutoEduardo Torroja, correspondiente al sistema defabricación y puesta en obra de tubos AFTHAP dehormigón armado y postesado con camisa dechapa.
No hemos intentado realizar un tratado magistralque desplace a los ya existentes, sino una obra dedivulgación, donde se tratan muy diversos temas,no solo de diseño y cálculo, sino también de ejem-plos de aplicación, anecdotario e historia.
Intencionadamente hemos evitado los temas másfarragosos de cálculo, remitiendo a ayudas infor-máticas de libre acceso, como el programa de tubosde AFTHAP, o a tratados especializados, sin perder,en ningún momento, el rigor científico en aras de lasencillez.
Se ha procurado dotar al libro de un amplio soportegráfico, para ayudar a entender diversos temas defabricación o puesta en obra, difícilmente explica-bles en palabras.
Los autores, José Rubió Bosch y Antonio RamírezMontoto se han encargado de plasmar esta idea ini-cial y convertirla en el tomo que aquí presentamos.
En un futuro no muy lejano, esperamos poder ofre-cer nuevas publicaciones similares a esta, que tra-ten temas diferentes, relacionados con la tubería dehormigón armado o postesado con camisa dechapa, sus aplicaciones, y las repercusiones en elmedio ambiente y la economía, de las obras rea-lizadas con ella.
La Asociación de Fabricantes de Tubería deHormigón Armado y Postesado se constituye en1982, pudiendo pertenecer a ella las empresas consede social en España titulares de una planta fija defabricación de dicha tubería.La asociación tiene carácter no lucrativo y entre susfines se encuentran:- Prestar asesoramiento a administraciones, usua -rios o proyectistas en cuanto se refiere a la regu-lación técnica de la fabricación y empleo detuberías de hormigón armado o postesado.- Promover la investigación, así como el perfec-cionamiento técnico y profesional de las empresasasociadas.- Intervenir en asuntos que afecten de forma gene -ral a todos los asociados.Tenemos referencias contrastadas de empleo denuestros tubos desde 1958, con un total de más de3,700 kilómetros instalados, aproximadamente ladistancia entre Sevilla y Moscú.En nuestra página WEB pueden descargarse, deforma gratuita, programas de ayuda y documentaciónde apoyo para cálculo y empleo de nuestros tubos.También pueden encontrarse artículos, referencias,noticias, direcciones de contacto, ejemplos de obrasetc.Para cualquier duda relativa a nuestros productos,su diseño o su empleo, no duden en ponerse encontacto con nosotros, que estaremos encantadosde atenderla.
Dr. Esquerdo, 105 - 28007 - MadridTel.: 914 009 604- Fax: 914 009 604
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GRUPO CORSAN - CORVIAMZurbano, 76 - 28010 Madrid
Tel.: 914 427 500 Fax: 914 429 676
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La presentación del libro coincide con la cuarta edi-ción de la jornada CEDEX - AFTHAP y con la con-cesión de certificaciones, amparadas por el docu-mento de idoneidad técnica (DIT) del InstitutoEduardo Torroja, correspondiente al sistema defabricación y puesta en obra de tubos AFTHAP dehormigón armado y postesado con camisa dechapa.
No hemos intentado realizar un tratado magistralque desplace a los ya existentes, sino una obra dedivulgación, donde se tratan muy diversos temas,no solo de diseño y cálculo, sino también de ejem-plos de aplicación, anecdotario e historia.
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Se ha procurado dotar al libro de un amplio soportegráfico, para ayudar a entender diversos temas defabricación o puesta en obra, difícilmente explica-bles en palabras.
Los autores, José Rubió Bosch y Antonio RamírezMontoto se han encargado de plasmar esta idea ini-cial y convertirla en el tomo que aquí presentamos.
En un futuro no muy lejano, esperamos poder ofre-cer nuevas publicaciones similares a esta, que tra-ten temas diferentes, relacionados con la tubería dehormigón armado o postesado con camisa dechapa, sus aplicaciones, y las repercusiones en elmedio ambiente y la economía, de las obras rea-lizadas con ella.
La Asociación de Fabricantes de Tubería deHormigón Armado y Postesado se constituye en1982, pudiendo pertenecer a ella las empresas consede social en España titulares de una planta fija defabricación de dicha tubería.La asociación tiene carácter no lucrativo y entre susfines se encuentran:- Prestar asesoramiento a administraciones, usua -rios o proyectistas en cuanto se refiere a la regu-lación técnica de la fabricación y empleo detuberías de hormigón armado o postesado.- Promover la investigación, así como el perfec-cionamiento técnico y profesional de las empresasasociadas.- Intervenir en asuntos que afecten de forma gene -ral a todos los asociados.Tenemos referencias contrastadas de empleo denuestros tubos desde 1958, con un total de más de3,700 kilómetros instalados, aproximadamente ladistancia entre Sevilla y Moscú.En nuestra página WEB pueden descargarse, deforma gratuita, programas de ayuda y documentaciónde apoyo para cálculo y empleo de nuestros tubos.También pueden encontrarse artículos, referencias,noticias, direcciones de contacto, ejemplos de obrasetc.Para cualquier duda relativa a nuestros productos,su diseño o su empleo, no duden en ponerse encontacto con nosotros, que estaremos encantadosde atenderla.
Dr. Esquerdo, 105 - 28007 - MadridTel.: 914 009 604- Fax: 914 009 604
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