sistemas avanzados de depuración de aguas durante las fases de

SISTEMAS AVANZADOS DE DEPURACIÓN DE AGUAS DURANTE LAS FASES DE
CONSTRUCCIÓN Y EXPLOTACIÓN DE LOS TÚNELES DE CARRETERAS:
EXPERIENCIAS EN LA AUTOVÍA CANTABRIA - MESETA
TRAMOS MOLLEDO - PESQUERA Y PESQUERA - REINOSA
DAVID LLAMAS ALONSO
Responsable Dpto.
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RAQUEL GÓMEZ DE BARREDA SANTIAGO
Departamento de Medio Ambiente
Grupo APIA XXI
C/ Luis Martínez, 21
39005 / Santander. Cantabria
Tlfn: 942290260 / Fax: 942274613
[email protected]
RESUMEN
En la presente comunicación se describen y explican una serie de medidas avanzadas diseñadas para la protección
de las afecciones a la hidrología en obras de construcción de túneles de carreteras. Más concretamente se describen
las experiencias obtenidas en las obras de construcción de la Autovía A-67, Cantabria – Meseta, tramos Molledo –
Pesquera y Pesquera - Reinosa. En la ejecución de estos tramos se han diseñado, construido y explotado sistemas
complejos de depuración de las aguas residuales generadas como consecuencia de la excavación de los túneles en
sendos tramos. Ambos sistemas han incluido una parte de separación física (balsas de decantación, decantadores
circulares o lamelares) y una componente de separación química (coagulación – floculación y corrección de pH). La
combinación de dichas técnicas ha proporcionado la obtención de efluentes clarificados de gran calidad, que han
permitido asegurar el cumplimiento de los valores de vertido fijados por la autoridad competente.
1. INTRODUCCIÓN
La creciente concienciación social sobre la importancia de la preservación y cuidado del medio
ambiente que se está experimentando en nuestra sociedad en los últimos años, tiene reflejo en
innumerables actividades y actuaciones. Como no podía ser de otra forma, esta concienciación
ambiental también está teniendo un claro reflejo en el diseño y ejecución de infraestructuras.
La presente ponencia trata de describir una serie de medidas avanzadas para la protección de las
afecciones a la hidrología. Más concretamente recoge las medidas preventivas más destacadas
llevadas a cabo durante la construcción de las obras de la Autovía A-67, Cantabria – Meseta,
tramos Molledo – Pesquera (ejecutándose en la actualidad) y Pesquera – Reinosa (prácticamente
finalizado). Dichas medidas se corresponden con sistemas complejos para la depuración de las
aguas efluentes generadas como consecuencia de la excavación de los túneles de estos tramos.
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El área sobre el que se asientan las obras se encuentra surcada por numerosos cursos de agua de
gran calidad y valor ambiental, que propician la existencia de una vegetación y fauna muy
interesante. Además, la naturaleza cárstica de la zona, la hace especialmente valiosa en lo que
respecta a la hidrología, tanto superficial como subterránea, por lo que resultaba de especial
importancia la aplicación de sistemas de clarificación de los efluentes para minimizar las
afecciones. A continuación se describe someramente cada uno de los sistemas diseñados y
ejecutados en cada túnel.
2. TÚNEL DE LANTUENO. TRAMO PESQUERA - REINOSA
Este túnel perfora el saliente montañoso que se encuentra frente al núcleo del mismo nombre. Se
trata de un túnel doble, con dos carriles de circulación por sentido, y cuyos tubos presentan un
longitud de 655 y 675 m respectivamente.
La alta carstificación de los materiales, junto con la gran cantidad de gunita necesaria para su
construcción y la alta calidad de las aguas de los arroyos y manantiales cercanos, hizo que desde
la Asistencia Técnica Ambiental se propusiera a la Dirección de la Obra y al Contratista la
disposición de algún sistema avanzado para clarificar las aguas que se generaban durante la
excavación del mismo.
2.1 Descripción del sistema
Tras el cálculo de los caudales máximos y mínimos generados y el análisis de la naturaleza de las
aguas a depurar (pH ≈ 12, alta conductividad eléctrica, gran cantidad de sólidos en suspensión,
alta turbidez, ausencia de metales pesados y de materia orgánica) se diseñó un sistema de
depuración compuesto por los siguientes elementos:
•
Red de drenaje de las aguas generadas en el túnel y balsas de decantación, cuya función
era la recogida de las aguas del túnel y la decantación inicial de los sólidos más gruesos.
•
Decantador de tipo lamelar en el que se producía la decantación de los sólidos en
suspensión. Esta decantación se favorecía mediante la inyección de coagulante y
floculante lo que, conjuntamente con el sistema de lamelas del decantador permitía una
gran eficacia.
Figura 1.Vista frontal del sistema
Figura 2. Vista lateral del decantador lamelar
2
Figura 3. Esquema del sistema de depuración
•
Además, a este sistema se acopló un sistema de corrección de pH automático, que
mantenía el pH en el rango establecido mediante la adición de ácido. En caso de que el
agua no cumpliera los parámetros requeridos se producía su recirculación al comienzo
del sistema para su tratamiento.
Figura 4. Vista del sistema automático de corrección de pH y registro continuo de datos
2.2 Funcionamiento
Los lodos procedentes de las dos bocas del túnel (zona norte) eran conducidos mediante cunetas
a unas primeras balsas de decantación, cuyo contenido se bombeaba casi en su totalidad hacia la
balsa de decantación principal, donde precipitaban parte de los sólidos.
Cuando esta balsa adquiría cierto volumen de lodos, una bomba se ponía en marcha e introducía
el lodo en el decantador.
En la tubería de entrada se llevaba a cabo la adición de coagulante (favoreciendo la precipitación
de los sólidos).
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Posteriormente, en un primer depósito se procedía a la medición automática de pH y su
corrección mediante ácido, asimismo se producía la precipitación de algunos sólidos
sedimentables.
En el segundo compartimento se añade el floculante (favorece la decantación de sólidos). A
continuación el lodo pasa por la zona lamelar y se produce la precipitación total de los sólidos,
que se conducen mediante bombeo hasta la balsa de lodos.
El agua limpia es extraída por la parte superior del decantador y depositada en la arqueta final
donde un sistema de medición y registro de pH comprueba su valor y la recircula a la balsa
principal, en caso de que este no se encuentre dentro de los rangos establecidos.
Figura 5. Esquema de funcionamiento del sistema
De este modo, se obtiene, por un lado, un agua perfectamente clarificada que cumple todos los
requisitos de vertido fijados por la autoridad competente y por la legislación vigente
correspondiente, y por otro, unos lodos que tras su análisis, se ha determinado que no
constituyen residuo peligroso. Por ello, dichos lodos se derivan a eras de secado para garantizar
su pérdida de humedad y poder asegurar su reutilizaron en la construcción de la propia autovía.
3. TÚNEL DE SOMACONCHA. TRAMO MOLLEDO - PESQUERA
Este túnel discurre bajo la elevación montañosa que separa los valles de los ríos Bisueña y
Rumardero, ambos de gran valor ambiental y afluentes del río Besaya.
Se trata de un túnel doble, con dos carriles de circulación por sentido y una longitud aproximada
de 1.500 metros que atraviesa terrenos constituidos fundamentalmente por areniscas y lutitas de
la facies Buntsandstein. Desde el punto de vista hidrogeológico se trata de un macizo rocoso de
baja permeabilidad, en el que la circulación subterránea se restringe al sistema de juntas.
Por prescripción de la D.I.A., ha de ser excavado exclusivamente desde su boca sur, lo que
permite minimizar la afección que causaría la excavación desde la boca norte ubicada en el valle
del Bisueña a escasos metros del valioso bosque de Montabliz.
Además, este túnel discurre bajo la calzada romana Pisoraca – Portus Blendium de indudable
valor cultural, sin afectarla en lo más mínimo.
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3.1 Descripción del sistema
Al igual que en el caso anterior, tras la determinación de los parámetros de caudal y naturaleza
de los efluentes a tratar, se procedió al diseño del sistema de depuración, conformado en este
caso por los siguientes elementos:
•
Red de drenaje de las aguas generadas en el túnel y sistema de desbaste mediante balsas
de decantación.
•
Decantador circular en el que, al igual que en el caso anterior, se produce una
decantación de los sólidos en suspensión ayudada por la inyección de floculante.
Figura 6. Vista general del sistema de depuración de las aguas generadas en el túnel de Somaconcha
•
Corrección automática del pH al rango programado. Igualmente, en este caso existe un
sistema de seguridad que recircula el agua en caso de que el efluente no posea los
parámetros de calidad requeridos para ser nuevamente tratado.
3.2 Funcionamiento
Las aguas residuales y lodos generados en el frente de excavación de los dos túneles se recogen y
bombean hasta el sistema de desbaste y decantación inicial. Este sistema está conformado por
una balsa donde se realiza una primera decantación de los sólidos. Desde esta primera balsa pasa
a una segunda y de ahí, mediante canalización enterrada, se conducen las aguas hasta una tercera
balsa.
Desde ella se bombean las aguas a tratar hasta el decantador circular. En este elemento se
produce una decantación de los sólidos, utilizándose un polímero aniónico como floculante, lo
que hace aumentar considerablemente la eficacia de la decantación.
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El agua clarificada resultante pasa a un depósito secundario donde se produce, en caso de ser
necesario, la corrección del pH mediante la adición de ácido clorhídrico.
Tras la neutralización del agua, esta se vierte con un pH comprendido entre 6 y 9. En caso de que
el pH se encuentre fuera del intervalo definido anteriormente, se procede de forma automática a
la reincorporación del agua a la balsa de entrada para su recirculación.
Por otro lado, los lodos obtenidos se conducen a una balsa de almacenamiento, desde donde se
extraen y llevan a una era de secado.
Figura 7. Esquema de funcionamiento del sistema de depuración de las aguas generadas en el túnel de Somaconcha
4. TRATAMIENTO DE LOS LODOS
El procedimiento de ejecución de los túneles citados se ha realizado en dos fases, avance y
destroza. En ambos túneles se ha seguido el método de excavación por una sola boca, mediante
perforación y voladura. Posteriormente, se ejecuta el revestimiento de las paredes del mismo con
gunita, así como la adición de agua durante la fase de barrenado para la posterior introducción de
explosivos.
Por tanto, las aguas residuales generadas dentro de los túneles presentan una alta cantidad de
gunita. La gunita consiste en una mezcla de cemento, con agua, áridos y aditivos
(superfluidificante y acelerante) que posee un elevado pH, básico de alrededor de 12, por lo que,
en contacto con el agua provoca la alteración del pH de la misma.
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De este modo, los lodos obtenidos en la depuración de las aguas residuales generadas poseen una
alta concentración de gunita. Para conocer las características químicas de estos lodos y su
potencial contaminante, se han llevado a cabo analíticas en laboratorios especializados. De los
resultados analíticos obtenidos se ha concluido que dichos lodos no son residuos peligrosos y
que tienen una muy baja toxicidad.
Tabla 1. Resultados obtenidos en una de las analíticas de los lodos del túnel de Lantueno
ANÁLISIS SOBRE EL ELUATO
PH
10,69
Conductividad (uS/cm)
413
Cobre (mg/l)
<0,01
Zinc (mg/l)
<0,20
Cadmio (mg/l)
<0,002
Cromo (mg/l)
<0,01
Cromo IV (mg/l)
<0,05
Mercurio (mg/l)
<0,002
Níquel (mg/l)
<0,01
Cloruros (mg/l)
7,10
Plomo (mg/l)
<0,01
Sulfatos (mg/l)
67,49
Nitritos (mg/l)
0,12
Amonio (mg/l)
<0,05
Sodio (mg/l)
5,20
Aluminio (mg/l)
0,04
BIOTOXICIDAD EC50 (mg/l)
90909
A la vista de estas analíticas, se determinó que dichos lodos presentaban concentraciones de
contaminantes inferiores a los límites legales establecidos y que, por tanto, no constituían
residuos de carácter tóxico o peligroso.
Por ello, el tratamiento dado a los lodos consiste en la extracción y traslado de los mismos a unas
eras de secado, para la eliminación por evaporación del exceso de humedad. Tras el secado, estos
lodos se han reutilizado en la ejecución de la propia obra, siendo empleados en la ejecución de
terraplenes o en el relleno de trasdoses de estribos o muros.
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5. OTROS SISTEMAS DE DEPURACIÓN
Además de los elementos descritos anteriormente, dentro de las obras citadas, se han incluido
otras medidas protectoras de la hidrología que cabe mencionar. Estas son:
•
•
Sistemas de depuración de las aguas de las zonas de instalaciones auxiliares
Balsas de dilución para la fase de explotación.
5.1 Sistemas de depuración de las aguas de las zonas de instalaciones auxiliares
En cada uno de los tramos de obra existe un área de instalaciones auxiliares con plantas de
trituración de áridos, fabricación de hormigones y de aglomerados asfálticos.
Para la depuración de las aguas residuales que se generan en estas plantas, se ha diseñado y
construido sendos dispositivos de naturaleza similar, consistentes en un sistema de balsas de
decantación con un sistema de desengrasado y eliminación de hidrocarburos y un sistema
automático de corrección del pH, que permite cumplir los objetivos de vertido más estrictos,
establecidos por el Organismo Competente.
Figura 8. Vista del sistema de depuración de la zona de instalaciones auxiliares del tramo Pesquera – Reinosa
Estos sistemas se basan en varias balsas de decantación colocadas en serie, de modo que se van
produciendo decantaciones sucesivas.
Además, en la separación entre dos de ellas se instala una placa deflectora de grasas que impide
el paso de hidrocarburos, grasas u otras substancias no miscibles y de densidad inferior al agua.
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Figura 9. Esquema de funcionamiento del sistema de depuración de las aguas de las instalaciones auxiliares
Finalmente y antes del vertido, se efectúa una corrección del pH mediante un sistema automático
formado por un analizador en continuo y una bomba dosificadora de ácido que permite situar el
pH del agua en el rango determinado por la autoridad competente.
5.2 Balsa de dilución para la fase de explotación
Todo el área sobre el que se desarrollan estos tramos de la autovía Cantabria - Meseta presenta
unas aguas superficiales y subterráneas de alta calidad. Por ello, las medidas de prevención de la
contaminación no se limitan únicamente a la fase de obras, incluyendo a lo largo del trazado un
total de 33 balsas de dilución de entre 40 y 100 m3 de capacidad (22 en el tramo Molledo –
Pesquera y 11 en el tramo Pesquera – Reinosa).
La función de estos elementos es la de contener los potenciales vertidos contaminantes que se
pudieran producir durante la fase de explotación de la vía.
De este modo, estas balsas de dilución se han diseñado para recoger las aguas de escorrentía de
la calzada, de forma que en condiciones normales, actúan como balsas de decantación, pero en
caso de existir un vertido contaminante por accidente de su transporte, poseen capacidad
suficiente para retener y diluir el vertido evitando la eventual contaminación de las aguas o del
suelo.
Concretamente, en el tramo Molledo – Pesquera se ha previsto el empleo de balsas rectangulares
de hormigón, de 100 m3 de capacidad y ejecutadas in-situ. Estos elementos permiten la
decantación y desengrasado así como una dilución aproximada de 4:1 en caso de vertido
accidental.
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Figura 10. Imagen de una de las balsas de dilución durante su construcción
Por otro lado, en el tramo Pesquera - Reinosa se han instalado 11 balsas de dilución de 40 m3,
configuradas por una cámara inicial de desarenado seguida de dos cámaras. Estos elementos
también permiten la retención de grasas e hidrocarburos. Están fabricadas en poliéster y permiten
acoger un potencial vertido contaminante accidental.
Figura 11. Imagen de una de las balsas de dilución de poliéster durante su colocación
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BIBLIOGRAFÍA
(1) Dirección General de Carreteras, octubre 1992, Autovía Cantabria - Meseta. Tramo: Torrelavega - Aguilar de Campoo:
Estudio Informativo, EI-I-E-44. inédito.
(2) Dirección General de Carreteras, noviembre 2001, Autovía Cantabria - Meseta. Tramo: Pesquera - Reinosa: Proyecto
de Construcción, 12-S-4520. inédito.
(3) Dirección General de Carreteras. Abril 2002. Estudio de alternativas: Autovía Cantabria-Meseta, CN-611 de Palencia a
Santander. Tramo: Arenas de Iguña-Reinosa. Subtramo: Molledo-Pesquera. T2-S-4510. inédito.
(4) Dirección General de Carreteras. Diciembre 2002. Proyecto de Construcción: Autovía Cantabria-Meseta, CN-611 de
Palencia a Santander. Subtramo: Molledo-Pesquera. T2-S-4510. Inédito.
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