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INFORME TÉCNICO Nº 14
TUBOS DE POLIETILENO (PE) DE GRAN DIÁMETRO
PARA EMISARIOS SUBMARINOS
Antonio Mendonça - Ingeniero Civil – e-mail: [email protected]
Rodolfo Vegas – Ingeniero Técnico – e-mail: [email protected]
1.- INTRODUCCIÓN
Los Emisarios Submarinos son conducciones subacuáticas, en general de gran diámetro y
longitud, que funcionan a presión y se utilizan para la conducción final de aguas residuales
previamente tratadas, para la conducción de aguas saladas (salmueras) y también como
medio de captación (toma) de agua de mar.
En la Península Ibérica, a lo largo de las últimas décadas se han construido una gran
diversidad de emisarios de gran diámetro y longitud, en los que se han utilizado tuberías de
Polietileno de Alta Densidad (PEAD).
Para su ejecución se utilizó la técnica de construcción de tramos largos en la orilla,
transportándolos por superficie (flotando) y su hundimiento controlado en forma de una “S”.
Fig. 1 – Remolque de un tramo de tubería de PE
2.- UTILIZACIÓN DE TUBERÍAS FLEXIBLES EN CONDUCCIONES SUBACUÁTICAS
La utilización de tuberías de PE en la ejecución de conductos subacuáticos se ha
incrementado considerablemente, superando con indudables beneficios la utilización de
materiales tradicionales.
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1/17
Los tubos de PE, cuando son utilizados en emisarios submarinos, tienen como principal
ventaja la posibilidad de ejecución y fondeo de tramos largos de tuberías, instalados en
zanjas, previamente abiertas y después recubiertas o colocados directamente sobre los
fondos marinos sin preparación previa especial. La utilización de tramos largos permite una
reducción importante en el número de operaciones de fondeo con reducción de los costes
añadidos y, por tanto, una reducción de los riesgos en las operaciones de hundimientos.
3.- TUBERÍAS DE POLIETILENO
El polietileno (PE) es un material termoplástico producido por la polimerización del
3
monómero etileno. Su densidad está entre 0,93 y 0,96 g/cm , según los distintos procesos
de fabricación utilizados.
El comportamiento del polietileno, llamado viscoelástico, es totalmente distinto de los
materiales elásticos. En los materiales elásticos, la relación entre tensiones y
deformaciones (dentro de determinados límites) es lineal e independiente del tiempo
(cuando se anula la tensión, el material recupera su forma inicial). En los materiales
termoplásticos no es así, quedan afectados por fenómenos de plastodeformación,
caracterizados por deformaciones no proporcionales a las tensiones, dependientes del
tiempo y la temperatura. Con la permanencia de tensiones, se incrementa la deformación
por fluencia (creep) del material, que puede llegar a romper como consecuencia de la
progresiva disminución de su resistencia mecánica. Con el tiempo las tensiones
desaparecen debido al fenómeno llamado relajación, manteniéndose las deformaciones,
Las tuberías de PE tienen propiedades que las hacen especialmente indicadas para
utilización en conducciones subacuáticas, con capacidad para transporte de los más
variados tipos de fluidos. Son flexibles, tienen bajo peso, larga duración, inertes, inodoros,
insípidos, inoxidables, atóxicos, insolubles, resistentes a la mayoría de los agentes
químicos y con excelentes resistencias al impacto y a la abrasión.
Los dos tipos de tuberías de PE más utilizadas en emisarios submarinos son designadas
por PE 80 y por PE 100, teniendo en cuenta la resinas utilizada en la fabricación de los
tubos (MRS 8.0MPa o MRS 10.0MPa).
Rango σLCL
MPa
MRS
MPa
Tipo de PE
8.00 – 9.99
8
PE 80
10.00 – 11.19
10
PE 100
PE
100
80
Resistencia mínima
requerida
MRS (MPa)
10
8
Tensión de diseño
σs (MPa)
Coeficiente de
seguridad, C
Fig. 2 – Clasificación tubos PE
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2/17
8
1.25
6.3
1.6
1.25
5
2
1.6
MRS
C = -----------
σs
En la actualidad se están fabricando en España, tubos de PE hasta DN 1600 mm según las
normas UNE-EN 12201 para agua potable y UNE-EN 13244 para agua no potable según la
tabla siguiente.
Tabla 1 - Gama tubos de PE
SDR
33
26
21
17
13,6
11
9
7,4
S
16
12,5
10
8
6,3
5
4
3,2
Presión Nominal (bar)
Tipo
PE 80
4
6
10
16
20
5
8
12,5
PE 100
6
10
16
20
25
5
8
12,5
Espesor Nominal (mm)
DN
Dext.
e
e
e
e
e
e
e
e
32
40
50
63
75
90
110
125
140
160
180
200
225
250
280
315
355
400
450
500
560
630
710
800
900
1000
1200
1400
1600
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9.7
10.9
12.3
13.8
15.3
17.2
19.3
21.8
24.5
27.6
30.6
36.7
42.9
49.0
2.0
2.5
2.9
3.5
4.2
4.8
5.4
6.2
6.9
7.7
8.6
9.6
10.7
12.1
13.6
15.3
17.2
19.1
21.4
24.1
27.2
30.6
34.4
38.2
45.9
53.5
61.2
2.0
2.4
3.0
3.6
4.3
5.3
6.0
6.7
7.7
8.6
9.6
10.8
11.9
13.4
15.0
16.9
19.1
21.5
23.9
26.7
30.0
33.9
38.1
42.9
47.7
57.2
2.0
2.4
3.0
3.8
4.5
5.4
6.6
7.4
8.3
9.5
10.7
11.9
13.4
14.8
16.6
18.7
21.1
23.7
26.7
29.7
33.2
37.4
42.1
47.4
53.3
59.3
3/17
2.4
3.0
3.7
4.7
5.6
6.7
8.1
9.2
10.3
11.8
13.3
14.7
16.6
18.4
20.6
23.2
26.1
29.4
33.1
36.8
41.2
46.3
52.2
58.8
3.0
3.7
4.6
5.8
6.8
8.2
10.0
11.4
12.7
14.6
16.4
18.2
20.5
22.7
25.4
28.6
32.2
36.3
40.9
45.4
50.8
57.2
3.6
4.5
5.6
7.1
8.4
10.1
12.3
14.0
15.7
17.9
20.1
22.4
25.2
27.9
31.3
35.2
39.7
44.7
50.3
55.8
4.4
5.5
6.9
8.6
10.3
12.3
15.1
17.1
19.2
21.9
24.6
27.4
30.8
34.2
38.3
43.1
48.5
54.7
61.5
Fig. 3 – Fabricación y carga de tubos PLOMYLEN de PE de diámetro 1600 mm
(Septiembre 2005)
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4/17
4.- CONSTRUCCIÓN DE EMISARIOS SUBMARINOS
4.1 ASPECTOS RELATIVOS AL PROYECTO
En general, las cuestiones específicas en que se basa un emisario submarino son de carácter:
•
•
•
Estructural
Hidráulico
Sanitario
La ejecución de un proyecto de emisario submarino deberá ser precedida de una búsqueda de
información base por intermedio de tareas oceanográficas de amplia duración y extensión.
Dichas tareas abarcan las áreas biológica, física, geológica, química y meteorológica, para la
obtención de datos sobre vientos, corrientes marítimas, oleajes, mareas, batimetría y
naturaleza de los fondos marinos.
El conocimiento de la naturaleza de los fondos marinos es un de los aspectos mas importantes
por lo que respecta a tuberías en zanja, directamente apoyadas en el fondo marino o una
solución compuesta de las dos anteriores, en general la mas usual.
4.1.1 - Cuestiones estructurales
Las principales fuerzas actuantes en conducciones subacuaticas son las resultantes de oleajes
y de corrientes marítimas. Tuberías instaladas a lo largo de los bordes o cruces de ríos, sufren
el efecto de las corrientes. En el caso de un emisario submarino, además de los efectos de
oleaje y corrientes marítimas, también habrá que tener en cuenta las fuerzas resultantes de la
inestabilidad de los fondos.
La evaluación de las distintas fuerzas actuantes es particularmente difícil y muchas veces poco
rigurosa.
Se tendrá que obtener respuesta a los siguientes aspectos;
•
•
•
•
•
•
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Resistencia en la zona de rompientes
Resistencia en la zona de corrientes
Resistencia a la inestabilidad de los fondos marinos
Definición de la longitud de los tramos, de acuerdo con las características de
implantación
Capacidad de utilización de uniones mecánicas para conectar los distintos tramos y
mantener la continuidad estructural del emisario en la dirección longitudinal
Capacidad de adaptar “lastres” según la profundidad y las características del lecho
submarino
5/17
4.1.2 - Cuestiones hidráulicas
En resumen, se identifican las siguientes:
•
•
•
Definición de caudales y velocidades
Determinación de pérdidas de carga
Disposición y cálculo de los órganos hidráulicos
Fig. 4 – Pozo de conexión y carga
4.1.3 - Cuestiones sanitarias
La componente biológica en los estudios oceanográficos se subdivide en distintas partes. Una
de ellas consiste en determinar el parámetro T90 (decaimiento bacteriano), con base a lo cual –
tomando en consideración los efectos de corrientes, oleaje y vientos – se calcula la longitud de
un emisario submarino de residuales.
También estudios de oceanografía química (calidad del agua) permiten caracterizar el medio
receptor antes de iniciar el proceso de vertido o de toma.
Todos los datos de base obtenidos constituyen referencias para evaluar impactos
medioambientales con el funcionamiento del sistema y su control por monitorización, a saber:
•
•
•
•
•
•
Interacción de corrientes marítimas
Vientos
Fauna marítima
Conocimiento de los perfiles de temperatura y salinidad en el punto de vertido / toma
Coeficiente de dispersión y de auto depuración
Capacidad del medio receptor, entre otros, para permitir definir la longitud del emisario y
características del difusor.
Fig. 5 – Dispersión del agua residual en el mar
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6/17
4.2 – CONCEPTO DE EMISARIO SUBMARINO FLEXIBLE
El concepto de emisario submarino flexible, se fundamenta en la elevada capacidad de
deformación, añadida a su capacidad de relajación de tensiones, características propias de los
materiales del rango de las poliolefinas (PE y PP).
Por eso, las tuberías de PE garantizan un buen comportamiento a las acciones excepcionales
provocadas por;
•
oleaje
•
corrientes marítimas
•
inestabilidad del lecho submarino
La gran flexibilidad y el bajo peso de las tuberías de PE; la posibilidad de ejecutar tramos
largos; la posibilidad de conectar tramos largos con uniones mecánicas, que garantizan la
continuidad estructural del emisario en la dirección longitudinal; la facilidad de acopio y
transporte de tramos largos en flotación hasta el punto de fondeo; la rapidez de los trabajos de
fondeo controlado en forma de “S”, a gran profundidad, sin necesidad de preparación previa del
lecho submarino; y la notable capacidad de adaptación de las tuberías a los cambios del lecho
marino, hacen que sea posible la instalación de tubos de PE en puntos y en condiciones en
que los materiales convencionales no podrían, técnica y económicamente diseñarse.
4.3 – Preparación y ejecución de tramos largos
4.3.1 – Ubicación de la obra
El espacio de obra en que se va a construir los tramos largos de un emisario deberán situarse
cerca del agua, suficientemente protegido de las condiciones del mar y lo más cercano posible
de la zona de instalación final.
Tendrán que tener espacio para acopio de tubos y, si es posible, acopio de los lastres de
hormigón.
Normalmente se utilizan rampas para la conducción de los tramos al mar (tubería soldada y
con lastres apoyada en carriles metálicos para facilitar la operación de colocar el tramo en el
mar).
La utilización de rampas con curvaturas de pequeño radio o en forma de una “S” no son
recomendables por los daños irreversibles que pueden provocar en los tubos.
Fig. 6 – Rampa para colocación de tramos largos en el mar
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7/17
Por último, los tramos largos necesitan una zona protegida para aparcamiento, en el agua,
antes de tener las condiciones propias del mar para empezar el hundimiento.
Fig. 7 – Campa para la preparación de tramos largos con la caseta de protección a las
operaciones de soldadura a tope, acopio de tubos en tierra y en el mar y acopio de lastres.
4.3.2 – Acopio de tuberías en obra
El suministro de tubos de PE se hace, en general,
en tramos de 12 hasta 15 metros de longitud, por
cuestiones de capacidad de transporte terrestre.
Los tubos no deberán sujetarse por los extremos
para manipularlos, como mínimo se deberá sujetar
el 50% de su longitud en la zona central. No
manipular tubos utilizando cables o cadenas
metálicas.
Fig. 8 – Manipulación de tubos
Respecto al almacenamiento, habrá que limpiar el terreno de acopio y evitar contacto con
piedras o elementos punzantes. Se recomienda una altura de acopio en función de la relación
diámetro/espesor – SDR.
Tabla 2 – Alturas de acopio recomendadas (h)
SDR 33
h < 2,1 m
SDR 26
h < 2,8 m
SDR < 26
h < 3,0 m
Fig. 9 – Acopio de tubos en obra
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8/17
4.3.3
- Soldadura a tope
El método utilizado para la unión de tubos y de valonas en la extremidad de tubo para retención
de la brida, es el de soldadura a tope por fusión.
Para garantizar un elevado nivel de calidad de las soldaduras – adecuado a los esfuerzos que
la tubería tendrá en las distintas fases de construcción (en especial, durante las operaciones de
transporte en flotación y hundimiento) – habrá que garantizar el riguroso cumplimiento de los
parámetros de soldadura, indicados en las correspondientes normas y tablas de cada máquina
de soldar. Además los medios humanos y técnicos deberán ser los adecuados.
Fig. 10 – Soldadura a tope
4.3.3
Lastres de hormigón
Como los tubos de PE flotan, incluso llenos de agua, para hundirlos habrá que incorporar
lastres de hormigón, en general, constituidos por dos piezas de hormigón armado, con
dimensiones y formas geométricas distintas, y que se abrazan a la tubería por medio de
tornillos y tuercas. En su parte interior disponen normalmente de dos gomas sintéticas tipo
EPDM para impedir daños de los lastres de hormigón a las tuberías.
La protección de los elementos metálicos, así como de las bridas para conexión de tramos de
tubería, se garantiza con ánodos de sacrificio, en principio de zinc ó de aluminio.
Los lastres deberán disponerse con intervalos equidistantes – no más de 10 veces el diámetro
nominal de la tubería, sin exceder 5 metros - para que se alcancen coeficientes de esbeltez
bajos.
Por “cargamento” se puede definir como el cociente, representado en porcentaje, entre la suma
de todas las cargas de hundimiento y las fuerzas de empuje del sistema, considerando la
tubería llena de aire.
Durante la operación de hundimiento la tubería no deberá cargarse más del 65% de la
capacidad de flotación, disminuyendo este porcentaje en función de las características del tubo
(espesor) y de la profundidad del mar.
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4.3.3.1 Cálculo de los lastres de hormigón
Para la definición de los lastres se deberán tener en cuenta las siguientes condiciones:
•
Condiciones de equilibrio (flotabilidad de la tubería durante el transporte/remolque)
Pt + PL= ρm (Vt + VL)
Siendo:
Pt
= Peso del tubo de PE (kg/m)
Plm
= Peso del lastre (kg/m)
3
ρm
= Densidad del agua de mar (1030 kg/m )
3
Vt
= Volumen del tubo de PE (m )
3
VL
= volumen del lastre de hormigón (m )
•
Condiciones de hundimiento de la tubería
Pt + Pa + PL = ρm (Vt + VL)
Siendo:
Pa
= Peso del agua correspondiente al volumen interior del tubo (kg/m)
Como regla práctica el “cargamento” de una tubería de PE deberá corresponder a un peso
situado entre el 30 y 65% del peso del agua desplazada.
Ejemplo:
DATOS DE PARTIDA:
- Tubo PE 100 –– SDR 26
- DN 800 mm
- e = 30,6 mm
- Di = 738,8 mm = 0,7388 m
3
- Vt = 0,503 m /m (con el DN)
- Pt = 74,9 kg/m
3
- ρm = 1030 kg/m (densidad del agua de mar)
3
- ρh = 2450 kg/m (densidad del hormigón armado)
a) Condiciones de flotabilidad de la tubería durante el transporte/remolque
Pt + PL≤ ρm (Vt + VL)
Siendo:
Pt
= Peso del tubo de PE (kg/m)
PL
= Peso del lastre (kg/m)
3
= Densidad del agua de mar (1030 kg/m )
ρm
3
Vt
= Volumen del tubo de PE (m )
3
VL
= volumen del lastre de hormigón (m )
Pa
= Peso del agua correspondiente al volumen interior del tubo (kg/m)
74,9 + (2450 . VL) ≤ 1030 (0,503 + VL)
Peso lastre fuera del agua: PL ≤ VL . ρh
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3
; de donde VL ≤ 0,312 m /m
10/17
PL ≤ 764,4 kg/m
b) Condiciones de hundimiento de la tubería
Pt + Pa + PL ≥ ρm (Vt + VL)
carga
≥ empuje
2
2
-
Pa = (π . Di / 4) . ρm = (π . 0,7388 / 4 ). 1,030 = 441,55 kg
-
PL = 2450 . VL
-
Pt + Pa + PL ≥ ρm (Vt + VL)
74,9 + 441,55 + (2450 . VL) ≥ 1030 (0,503 + VL)
de donde para que se produzca el hundimiento
3
VL ≥ 0,00115 m /m
y el peso del lastre
PL ≥ 2,82 kg/m
A continuación tenemos:
- Peso del agua desplazada = ρm Vt
- Peso del lastre sumergido = (ρm – ρa) . VL = 1420 . VL
Para un porcentaje de “cargamento” del 40%, tenemos: (ρm Vt) . 0,40
Siguiendo el ejemplo anterior:
ρm Vt = 1030 . 0,503 = 518,09 Kg/m
Peso del lastre sumergido: (2450-1030) . VL = 1420 VL
El 40% del peso del agua desplazada es: 518,09 x 0,4 = 207,24 kg/m
3
al que corresponde un volumen del lastre de: 0,146 m /m
y un peso fuera del agua de: 358 kg/m
Resultados que están de acuerdo con las condiciones a) y b) indicadas
anteriormente.
4.3.3.2 Características constructivas de los lastres
El cemento utilizado en el hormigón deberá resistir a la agresividad química del agua y el acero
empleado deberá estar recubierto con un mínimo de 40 mm.
La superficie de contacto de los lastres con los tubos deberá estar revestida con bandas de
elastómero en EPDM o Neopreno de 5 á 10 mm de espesor como mínimo.
El lastre inferior y el superior están unidos con tornillos de acero galvanizado y protegidos con
ánodos de sacrificio.
Detalle de las bandas de
elastómero
Protección del tornillo
con ánodo de sacrificio
de Zn
Comprobación de la sujeción
de los lastres
Fig. 11 – Características de los lastres
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11/17
4.4
Remolque y hundimiento
Durante las operaciones de transporte (remolque) de los tramos y, en particular, en la fase de
hundimiento, se recomienda no someter las tuberías a radios de curvatura próximos a los
radios críticos y reducir al mínimo posible el tiempo en que una determinada sección de tubería
queda solicitada a determinados esfuerzos (abolladura). La tubería se deberá mantener
sometida a presión de aire durante el remolque hasta el punto de fondeo y hundimiento.
La presión interior de aire en la tubería depende de la profundidad de hundimiento y el
porcentaje de carga de la misma, siendo independiente del diámetro nominal.
4.4.1 – Remolque
El método más corriente es remolcar la tubería flotando en la superficie del agua. La tubería se
remolca (cargada con lastres, llena de aire y flotando) hasta el punto de hundimiento tirando
por una extremidad.
Fig. 12 – Remolque de tubos de PE
De acuerdo con la longitud del tramo a fondear se deberá utilizar uno, dos ó más barcos de
apoyo a las operaciones de conducción hasta su destino final.
4.4.2 – Hundimiento de tuberías
4.4.2.1 – Trabajos preliminares
La zona de hundimiento tendrá que estar señalizada, previamente se habrá inspeccionado el
lecho submarino y se habrán colocado dispositivos que permitan fijar y amarrar la tubería.
4.4.2.2 – Operación de hundimiento
El método de fondeo controlado por inundación progresiva de la tubería consiste en introducir
agua por las válvulas colocadas en la brida ciega de la extremidad del tramo a hundir al mismo
tiempo que el aire sale por la otra extremidad.
Fig. 13 – Extremidad preparada para el hundimiento
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12/17
La introducción de agua deberá hacerse de forma controlada. Hay que tener en cuenta que con
la válvula de salida de aire cerrada, el hundimiento proseguirá siempre que se pueda introducir
agua. Solo se podrá parar el fondeo cuando se interrumpa la admisión de agua.
El peso de la agua hace que la tubería empiece a flexionarse por la extremidad en proceso de
hundimiento. El tramo de tubería presenta una forma de “S” – método también llamado de
fondeo en forma de “S”.
Nivel de llenado
Aire a presión
H
Tubo PE
Lastre de hormigón
Tubo lleno de agua
Fondo marino
Fig. 14 – Hundimiento en forma de “S”
El hundimiento puede hacerse en el sentido tierra-mar ó al revés, aunque es preferible hacer el
fondeo de tierra al mar, debido a los esfuerzos que se producen en la fase inicial de las
operaciones, en especial en los casos de tramos pesados, de gran longitud y colocados a gran
profundidad.
Se consideran fondeos o hundimientos a gran profundidad los que tienen una profundidad de
agua de H > 15 DN.
Durante la operación de hundimiento en forma de una “S”, la tubería sufre esfuerzos muy
grandes, en especial provocados por los momentos flectores y por las deformaciones. El aire
comprimido utilizado en el proceso de fondeo, reduce el riesgo de “abolladura” en la sección de
tubería sin agua. Igualmente, los lastres de hormigón, siempre que se hayan colocado
correctamente, ayudan a reducir el riesgo de “abolladura”.
Aplicando una fuerza axial en la extremidad del tramo de tubería flotante, se puede suavizar la
forma de “S” del tramo y así disminuir los esfuerzos actuantes, controlando la operación. La
fuerza axial aplicada en la extremidad del tubo reduce el radio de curvatura. Normalmente la
curvatura del tubo es más crítica en la superficie del agua (R1) que en el fondo (R2).
Utilizando un coeficiente de seguridad (Cs) igual a 2 se podrán aceptar radios de curvatura de
la tubería en la fase de hundimiento de acuerdo con la tabla siguiente:
Tabla 3 – Radios de curvatura
Radio de curvatura
SDR
(Cs = 2)
33
56 DN
26
44 DN
21
35 DN
17
28 DN
13,6
22 DN
11
17 DN
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13/17
Para profundidades reducidas – donde H < 15
veces el DN – no se utiliza esfuerzo axial.
En los casos de gran profundidad hay que
calcular el esfuerzo axial, además se deberá
realizar el cálculo de todo el fondeo.
Todos los cálculos detallados del proceso
de fondeo deberán ser realizados por
expertos reconocidos en dichos trabajos y
utilizar
los
programas
informáticos
adecuados.
El proceso de fondeo se deberá realizar con
una velocidad de hundimiento lo más
constante posible.
Como regla práctica y para reducir el tiempo de
actuación de los esfuerzos/deformaciones, la
velocidad de hundimiento deberá ser
relativamente elevada – 500 / 600 m/hora – no
deberá superar los 900 á 1000 m/h y nunca
deberá ser menor de 250 m/hora,
En resumen, se puede concluir que por
aplicación de una fuerza de tracción axial en
conjugación con el control de presión de aire
dentro de la tubería y utilización de velocidades
de hundimiento relativamente elevadas, se
podrán fondear emisarios submarinos de PE,
prácticamente a cualquier profundidad, sin
exceder los datos de resistencia e los limites
de deformación permitidos.
Fig. 15 – Proceso de hundimiento
La principal ventaja de dicho método de hundimiento es la rapidez de ejecución. Así se podrán
hundir tramos largos en espacios de tiempo muy reducidos y hacer una planificación de las
operaciones de instalación en total seguridad y en conformidad con las condiciones
meteorológicas y de mar favorables.
4.4.2.3 – Hundimiento con ayuda de “stinger”
Dicho método utiliza un barco (o pontona) con una rampa extensible – “stinger” – en forma de
“S”. El “stinger” se ajusta a la profundidad del fondo, de tal forma que se sitúa lo mas cerca del
fondo y sirve para bajar los tramos de tubería hasta el lecho submarino.
Como ventajas de dicho método se destaca la reducción de los momentos flectores y la
eliminación del riesgo de “abolladura”, evitando doblarse tanto por la suavidad de las curvas de
la rampa, como por la presión exterior en la tubería, una vez que el nivel de agua dentro de la
tubería llega hasta el nivel del mar y así, no será necesario utilizar aire comprimido ni
aplicación de fuerzas de tracción axiales.
El inconveniente del método se traduce en la lentitud del proceso y su dependencia de
condiciones meteorológicas y de mar favorables. Además el coste de este método es muy
elevado, teniendo en cuenta los medios utilizados.
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14/17
4.5
– Unión de los tramos
La mayoría de los emisarios son constituidos por múltiples tramos de tubería de longitud
variable, fondeados de una forma secuencial y después unidos entre ellos. Las uniones se
podrán hacer en la superficie o en el fondo del mar.
En algunos casos, en particular cuando se utilizan grandes diámetros, se unen dos tramos en
el fondo utilizando un tramo de tubo de longitud reducida – “carrete”. Dicha pieza se coloca
entre los dos tramos y su conexión se hace por medio de bridas y portabridas.
Fig. 16 – Carrete de PE
5.- Difusores
Los líquidos transportados por el emisario se descargan por medio de difusores, localizados en
el tramo final. Desde el punto de vista hidráulico/sanitario, los difusores son los elementos más
importantes de deposición de cualquier líquido en un medio acuático. Su diseño y
características deberán seguir las recomendaciones medioambientales.
5.1 – Funcionamiento de los difusores
Los difusores son, en general, están constituidos por una serie de salidas circulares,
localizados en la parte final del emisario y abiertos, sobre la generatriz superior de la tubería.
Como principales funciones, los difusores tendrán que tener capacidad de descarga máxima
con la menor pérdida de carga posible e impedir en lo posible la intrusión elementos marinos como sedimentos y organismos (animales y plantas). Dichos elementos pueden reducir el
caudal del emisario por acumulación en su parte final y dificultar la limpieza. Por otro lado,
siempre que ocurra una disminución del caudal en el emisario, pueden ocurrir intrusiones de
agua salada al interior del emisario, afectando la capacidad inicial de dilución.
Para minimizar dichos efectos, se están utilizando cada vez más, válvulas llamadas de pico de
pato (duckbill valves), que están fabricadas con materiales elastómeros reforzados con telas de
nylon ó poliéster, por medio de un proceso similar a los neumáticos para coches y son muy
resistentes y flexibles.
Fig. 17 – Difusor “pico de pato”
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Su principal ventaja es abrir y cerrar de modo gradual y constante, en función del aumento o
disminución del caudal, garantizando una dilución eficiente y sin intrusión de agua de mar.
Además de los difusores tipo “pico de pato” se utilizan también difusores ejecutados con tes
reducidas de PE.
Fig. 18 – Tes reducidas para difusores
Una solución más sencilla de difusores es realizar agujeros en la mitad superior del emisario
para la dilución del vertido. En este caso el emisario no puede estar instalado en zanja y tendrá
que estar apoyado en el fondo marino.
Las ventajas de este tipo de difusores son los reducidos costes de ejecución y el control que se
puede ir haciendo a lo largo del tiempo, incrementando el número de agujeros en caso de
incrementarse el caudal. El principal inconveniente es la facilidad con que se introduce el agua
de mar en el emisario y consecuentemente la formación de sedimentos y organismos marinos.
5.2 Instalación de tramos con difusores
La instalación de los tramos de los difusores no debe realizarse de la misma forma que el resto
del emisario. De acuerdo con el tipo de difusor utilizado se deberá reducir lo más posible la
curvatura del tramo para no introducir tensiones en las salidas de los difusores que puedan
dañar al conjunto.
Algunas veces se utilizan estructuras metálicas que proporcionan rigidez al tramo de los
difusores y así hundirlos como sin provocar curvaturas, de acuerdo con la secuencia indicada a
continuación.
Fig. 19 – Instalación de tramos con difusores
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6.- Anomalías en emisarios submarinos
Las anomalías o fallos en emisarios submarinos se producen, en su mayoría, por deficiencias
del proyecto y/o construcción/ejecución. También pueden tener origen en factores externos –
anclas de barcos, dragas, aparatos de pesca, etc. – o situaciones anómalas como fenómenos
sísmicos.
En caso de que sea necesario realizar una reparación hay que tener en cuenta las
particularidades del emisario y de que no se pueden realizar soldaduras bajo el agua. Los
trabajos de reparación consisten en la utilización de abrazaderas metálicas que comprimen una
banda de material elastómero –EPDM, neopreno- contra los extremos de los tubos a reparar.
Fig. 20 – Abrazadera de reparación
Bibliografía:
•
“Plastics Pipes for Water Supply and Sewage Disposal “ – 4th edition- Borealis 2003.
•
“Instrucción para proyectos de conducciones para vertidos de tierra a mar” –
normativa estatal.
•
“Emisario submarino de Peñarrubia” – Eloy Pita Olalla (revista Cauce 2000, ed. Nov.dic. 99).
•
“Disposição oceânica de esgotos sanitários” – A. P. Gonçalves
•
Pereira, A. Soares – “Emissário Submarino da Guía. Preparação e afundamento da
tubagem flexível”, in Informação APESB, Nº 38, 1989.
•
ETERMAR Empresa de Obras Terrestres y Marítimas – Emisario submarino de S.
Jacinto (Aveiro – Portugal)
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