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EMBALSE DE “LA LOTETA” Y CONDUCCIÓN DESDE LA
LOTETA HASTA EL CANAL IMPERIAL DE ARAGÓN
JUAN PABLO GUERRERO PASQUAU
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Prefabricados Delta S.A.
1.
INTRODUCCIÓN.
Las obras de la “Presa de La Loteta” ubicada en el término municipal de Gallur provincia de Zaragoza, consisten
en la construcción de dos obras claramente diferenciadas, la que corresponde a la creación del embalse y la que se
refiere a la conducción reversible hasta el Canal Imperial de Aragón.
La construcción del Embalse de La Loteta tiene un doble objetivo (Foto 1):
Ø
Originariamente el objetivo principal era la regulación del Canal Imperial de Aragón.
Ø
El posterior desarrollo del Plan de Abastecimiento de Agua a Zaragoza capital y su entorno, ha
convertido a La Loteta en un gran depósito de regulación de dicho sistema, donde se almacenarán en un
futuro próximo el agua proveniente del embalse de Yesa o del Canal Imperial de Aragón.
La capacidad de la Loteta de 97 Hm3 le dotan de una capacidad de demanda para mejorar una superficie regable
de unos 28.000 Ha y el abastecimiento de unos 650.000 habitantes.
La conducción proyectada será de uso reversible pues se utilizará para llenar el embalse bombeando desde el
Canal Imperial de Aragón, en los periodos de aguas altas del Ebro y para entregar al Canal el agua depositada en La
Loteta, en épocas de riegos. (Foto 2)
2.
JUSTIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA.
La conducción desde Embalse de La Loteta al Canal Imperial de Aragón está constituida por varios tramos:
1) Debajo de la presa la tubería es de acero (118 metros) en una galería visitable, construida en chapa de
palastro, de 2500 mm de diámetro y 12 mm de espesor. (Foto 3)
2) A la salida de la galería la tubería de 2500 mm se bifurca por medio de un pieza metálica “pantalón” en
una doble conducción de tubería de hormigón postesado con camisa de chapa y junta elástica con un
diámetro de 1800 mm con una longitud de 2660 ml, con excepción de los pasos bajo la carretera N-232
y la autopista A-68, en que la conducción se realizará con una tubería de hinca en hormigón armado con
camisa de chapa y junta soldada (115 metros). La doble conducción te permite una mejor optimización
del bombeo en función de las variaciones del caudal de bombeo, al poder emplear las dos conducciones
o sólo una, así como, un menor riesgo de paralización del bombeo o reposición al canal porque ante la
avería de una conducción siempre queda la otra. (Foto 4)
3) Para la “central de bombeo” antes de la entrada a la casa de bombas se incluyen un tramo de tubería
metálica totalmente hormigonada de diámetro 1800 mm (30 metros).
Se analizaron los pros y contras de varios tipos de materiales para la conducción principal (tramo central), pero
finalmente, el estudio se centró en el tubo de hormigón con camisa de chapa y junta elástica.
La denominación de la tubería elegida es la de tubería de hormigón postesado con camisa de chapa revestida y
junta elástica y como ventajas se consideraron (Foto 5):
·
El comportamiento de este tipo de tubería es inmejorable frente a cualquier esfuerzo, tanto interior
como exterior. En cuanto a los exteriores los esfuerzos ovalizantes son absorbidos mejor que cualquier
material, por tanto su tapado es fácil y seguro. En cuanto a las presiones ó depresiones interiores su
comportamiento es excelente.
·
El hormigón de que está realizado el núcleo, no modifica las características organolépticas del agua
transportada, por lo que ésta no ve alteradas sus condiciones.
·
Material prefabricado producido en serie, por lo que la uniformidad de todos los tubos es muy elevada
en diámetros y espesores.
·
Junta muy sencilla, evitando las soldaduras a tope. De esta forma se evitan muchos riesgos técnicos de
montaje.
·
Mayor rapidez en el montaje de la junta elástica, simplemente enchufando.
·
El hormigón mantiene en un ambiente básico la chapa y las armaduras activas, lo que hace que su
“PASIVACION” proteja eficazmente a estos materiales y no sea necesario ninguna conservación en
este aspecto ya que es una protección “QUIMICA” no orgánica, dando una garantía de conservación
muy superior a la chapa simplemente protegida por pintura.
·
En cuanto al uso de junta elástica, garantiza la no continuidad eléctrica de la conducción evitando así
la preparación de la conducción para protección catódica.
·
El hormigón de la protección exterior de la tubería está fabricado con cemento sulforresistente.
·
Alta experiencia en este tipo de tubos.
·
La tubería, una vez montada sobre apoyo granular y rellena hasta riñones es prácticamente inamovible.
Los asientos diferenciales que puedan ocurrir son perfectamente absorbidos por la estructura del tubo.
·
La flotabilidad de la conducción, en caso de inundaciones, es minimizada por el superior peso
estructural de la tubería.
·
La tubería no es sensible al efecto de fatiga producidos por las variaciones de presión durante su puesta
en marcha y servicio continuado de la conducción.
·
El peligro de pequeños golpes ó deterioros durante el transporte, acopios y montaje son mínimos,
incluso se pueden reparar en obra.
·
Las características resistentes del hormigón mejoran con el tiempo.
·
Al estar compuestas las juntas por elementos metálicos, las piezas especiales (codos, carretes, T...) se
realiza en calderería uniéndose a la conducción mediante soldadura. Estas piezas irán revestidas
interiormente con una pintura epoxi alimentaría y exteriormente deberán estar embebidas por macizos
de hormigón que sirvan como anclaje, en el caso de codos, tés con salida horizontal y como base de las
correspondientes casetas de registro en el caso de ventosas, entradas de hombre, etc.
·
Los posibles defectos en el proceso de relleno final apenas si afectan al comportamiento del tubo
3.
LAS OBRAS.
La construcción de la conducción, objeto de este artículo, fue adjudicada a la U.T.E. La Loteta, formada por
FCC Construcción S.A., Fomento de Construcciones y Contratas S.A. y Aldesa Construcciones S.A.
El total de la obra, conducción y presa, contó con un presupuesto de unos 40 millones de euros. La presa se
encuentra finalizada y la conducción y estación de impulsión esta prevista su terminación total en el año 2006.
Las obras son gestionadas por la Confederación Hidrográfica del Ebro, y el contrato de asistencia técnica para el
Control y Vigilancia fue adjudicado las empresas (INITEC) e (INTECSA).
·
Datos del Embalse (Foto 6):
Superficie de la cuenca: 25,00 Km2
Capacidad total: 104,85 Hm3
Capacidad útil: 96,73 Hm3
Aportación media anual: 2,84 Hm3
Superficie inundada: 1.086,70 Ha
Cota máximo embalse normal: 288,00 m
·
Datos de la Presa:
Altura sobre cauce: 29,00 m
Altura sobre cimientos: 34,00 m
Longitud de coronación: 1.469,80 m
Tipología: Materiales sueltos
Cota de coronación: 292,00 m
Aliviadero: De labio fijo de 1 m (0,17 m3/s)
Desagüe de fondo: Conducción del trasvase (25,25 m3/s)
Volumen de materiales: 2.956.840,00 m3
·
Datos del bombeo (Foto 7):
Bombeo: caudal nominal 13 m3/s
Altura manométrica: 49,5 m
Energía anual: 15,49 GWh
Tubería: Conducción doble 2.660 metros de tubería de hormigón con camisa de chapa y diámetro 1800 mm.
La fabricación de los 833 tubos de que consistía la conducción se realizó durante dos meses, habiendo
comenzado ésta en Enero del 2005. El montaje de la tubería comenzó a mediados de Marzo del 2005 y finalizó en
Mayo del 2005. Por último, el montaje de la tubería para hinca, la colocación de las piezas especiales, realización de
todas las pruebas de presión, relleno, tapado de la zanja y remates finales prolongó la finalización de la obra a
Diciembre del 2005.
Los rendimientos medios que se alcanzaron tanto de fabricación como de suministro y montaje de la tubería fue
de 20-22 tubos/ día, es decir, 120-132 ml de tubería al día. (Foto 8)
4.
DESCRIPCIÓN DE LA TUBERÍA Y PIEZAS ESPECIALES
El sistema de explotación debe permitir la toma en el Canal Imperial para el llenado del embalse mediante
bombeo y también ha de ser posible la restitución al Canal del agua depositada en La Loteta.
La conducción está constituida por una tubería de longitud 2.894,35 m., mediante una conducción doble en
tubería de hormigón postesado de diámetro 1800 mm., que es un tubo de 6 m. de longitud útil, constituido por un
núcleo de hormigón revestido con una camisa de chapa de 1,5 mm. que le confiere estanqueidad, y una armadura
activa formada por un alambre de 5 mm. de diámetro arrollado helicoidalmente alrededor del núcleo. A este
conjunto, denominado primario (elemento resistente), se le reviste en último lugar de una capa exterior de hormigón
cuya misión es proteger la armadura activa.
La junta elástica de este tubo se realiza mediante unos cabezales metálicos. El cabezal macho consta de una
acanaladura en la que se alojará durante el proceso de montaje un anillo elastomérico de diámetro 20 mm. que
consiste en una goma tórica. El cabezal hembra tiene una forma acampanada. Ambos son perfiles de 6 mm. de
espesor situados en los extremos del tubo. Ésta es una junta fácil de montar y, debido a las estrictas tolerancias de
fabricación, una junta estanca de gran garantía.
La unidad de tubo (hormigón y acero) pesa aproximadamente 13.500 Kg.
Los tubos están calculados según las siguientes hipótesis:
Ø
Tipo de tubo: Hormigón postesado con camisa de acero (Fig. 1)
Ø
Cálculo mecánico: Instrucción del Inst. Eduardo Torroja para tubos de hormigón armado y
pretensado
Ø
Diámetro interior: 1.800 mm.
Ø
Tipo de colocación: Zanja. (Fig 2)
Ø
Tipo de cama de siento: Granular a 90º
Ø
Relleno: Compactado.
Ø
Altura del relleno: 3 m. sobre generatriz superior del tubo
Ø
Sobrecarga de tráfico: Eje de 13 tn.
Ø
Presión Máxima de Trabajo: 5-6 atm.
El hormigón utilizado en el núcleo del tubo es de 45 N/mm2 de resistencia con cemento CEM I 42,5 R, con la
particularidad de que a los siete días de curado debe alcanzar una resistencia de 40 N/mm2 para poder realizar el
zunchado del núcleo del tubo. Para el revestido de hormigón, cuya única misión es la de proteger la armadura activa,
se utilizó un hormigón de 35 N/mm2 de resistencia con cemento resistente a los sulfatos tipo CEM I 42,5 R/SR. En
la ejecución de ambos hormigones se utilizaron tanto áridos silíceos como calizos.
Para la armadura activa se utilizaron unos alambres de pretensado del tipo UNE 36094-97 Y 1770 C 5,0.
Los cruces con la autopista A-68 y la carretera N-232 se resuelven con el hincado de tubería, empleando tubería
reforzada de hormigón con camisa de chapa y junta soldada, de 1800 mm de diámetro. (Foto 9)
En lo referente a las piezas especiales como tes para desagües y ventosas, codos y válvulas de seccionamiento se
ejecutaron en chapa de acero. Las piezas especiales tenían como características fundamentales las que se presentan a
continuación (Foto 10):
5.
Ø
Calidad del acero: S 275 JR.
Ø
Tratamiento interior: Chorreo de arena grado Sa 2 ½ y posterior pintado con resina epoxi
alimentaría espesor mínimo 200 micras.
Ø
Espesor de chapa: Conducción Principal y Derivación 10 mm
Ø
Codos: según AWWA C208-83
Ø
Bridas según norma DIN 2576-PN-6
Ø
Tornillería galvanizada según definición DIN
Ø
Junta plana de goma para bridas
Ø
Ensayos con líquidos penetrantes realizados en fase de fabricación y obra (100% de las
soldaduras)
INSTALACIÓN DE LA TUBERÍA
Para la explicación de este proceso se pueden distinguir los tres capítulos siguientes:
Ø
Excavación y preparación de la zanja.
Ø
Montaje de la tubería.
Ø
Pruebas hidráulicas.
5.1. EXCAVACIÓN Y PREPARACIÓN DE LA ZANJA.
El replanteo de la traza se realizó mediante estacas cada 20 m., señalando los puntos singulares de la misma,
tales como ventosas, desagües, válvulas de corte, pasos de caminos y cruces de carretera.
Para la excavación de la zanja se procedió en primer lugar a hacer el desbroce de la tierra vegetal teniendo en
cuenta el ancho de ambas zanjas y además del acondicionamiento del camino intermedio de acceso para el montaje
de la tubería.
En segundo lugar se procedió a realizar la excavación de la zanja de alojamiento, el terreno que se encontró fue
un material de arenas muy finas con gravas pluviales. La zanja de esta obra debía garantizar una adecuada solera
para el suministro y rasanteo del material granular de la cama de apoyo de 25 a 50 cm. de espesor, así como, las
dimensiones de la zanja con una altura de relleno de tierras de 1 a 3 m. sobre la clave del tubo y un ancho de zanja
de aproximadamente 7,50 m. con los taludes H=2:V=3. (Foto 11)
Es importante hacer hincapié a la seguridad de las excavaciones que se realizaron, ya que no se produjo durante
toda la obra ningún desprendimiento que ocasionará daños materiales o físicos.
5.2. MONTAJE DE LA TUBERÍA.
El montaje de la tubería se hizo directamente desde el camión trailer que transportaba los tubos a la zanja con el
siguiente equipo de montaje: un oficial montador, dos peones y una grúa de 100 toneladas que permitiera montar 5
tubos en una posición.
Tras ser realizado un buen rasanteo de la zanja y con un buen apoyo granular que arriñone al tubo, el montaje de
éste es relativamente sencillo: se limpian los cabezales perfectamente; se monta la junta elástica en su alojamiento
en el cabezal macho repartiendo la tensión a toda la goma para evitar arrollamientos; se impregna con jabón neutro
toda la junta, y se hace penetrar el tubo que tiene suspendido la grúa en la hembra del tubo anterior ayudado por un
tráctel, hasta que el cabezal hembra quede enfrentada con el borde exterior del hormigón del cabezal macho. (Foto
12)
Para el relleno de la zanja se utilizó el material procedente de la excavación, vertiéndolo de manera uniforme a
ambos lados del tubo y compactándolo mediante la humectación con agua. Debido al tipo de junta empleada desde
el principio se hizo un tapado parcial mediante caballones de material que dejaban parcialmente las juntas
descubiertas, para detectar las posibles fugas en las pruebas de presión y estanqueidad. Para posteriormente una vez
superadas las pruebas, realizar el relleno completo. (Foto 13 y 14)
Para las piezas especiales de chapa se pensó en montarlas mediante junta soldada con una entrada de hombre de
800 mm. que permitiera a los soldadores entrar en las piezas para ejecutar la soldadura por su cara interior. La pieza
consistía en dos partes: la que se enchufaba al cabezal hembra del tubo y una virola telescópica de cierre que unía la
pieza metálica con el cabezal macho del tubo siguiente. Por tanto había que ejecutar tres cordones de soldadura en
obra para montar la pieza. (Foto 15)
La tubería de hormigón armado con camisa de chapa y junta soldada para hinca para cruzar la N-232 (24 ml) y la
A-68 (100 ml) se monto durante los meses de Junio, Julio y Agosto a razón de 4-5 metros diarios, es decir un tubo
diario ya que estos tubos son de menor longitud. El empuje máximo con el que se dimensionaron tanto los tubos
como los elementos de empuje fueron para una carga de 1000 Tn. Para las Hincas de la A-68 se dispuso una
estación intermedia para facilitar el montaje. (Foto 16)
5.3. PRUEBAS HIDRÁULICAS.
Una vez finalizado el montaje de toda la conducción, se probó la conducción doble por tramos, dividiendo ésta
en cuatro tramos con longitudes de 1200 y 1400 ml.
Todos los elementos de la red deben cumplir las pruebas de tubería en zanja, para ello, piezas especiales y
valvulería estaban instalados antes de su ejecución, con sus correspondientes anclajes y en perfecto estado de
funcionamiento.
Para la realización de la prueba se cerraron los extremos con los tapones de prueba unidos a los tubos mediante
junta elástica (Plano 3), para evitar que la tubería sufriese esfuerzos longitudinales. Éstos se anclaron con los muros
de reacción para la ejecución de las Hincas y a unas arquetas de piezas especiales que se reforzaron. (Foto 17)
Se realizaron en esta obra la prueba de tubería instalada como marca la norma UNE-EN 805:2000 a unas
presiones de 6,70 atm para el tramo de PMT-6 y a 5,60 atm para el tramo de PMT-5.
Una vez mantenida la tubería durante aproximadamente 48-72 horas en carga (punto muy importante en este tipo
de tubería), a más de la mitad de la presión de prueba, para que el hormigón interior se saturara de agua y se
procedía a realizar la Prueba de Presión.
Las pruebas comenzaron en Octubre del 2005 y se finalizaron en Diciembre del 2005, todas ellas superándose de
forma muy satisfactoria.