Tomás Hernández Giraldo; Ingeniero de C.C. y P. ACCIONA INGENIERIA.

DescripciónConsiste en dos (2) emisarios para el vertido

por gravedad del agua de refrigeración de laplanta indicada a una distancia de la costa de300 m. y a la cota -9,70 m.s.n.m. La longitudtotal de los emisarios es de 478 m en elEmisario Norte y 508 m en el Emisario Sur.

Las características de los emisarios (tabla 1)y sus tramos son:

a) Primer tramo (Ejecución en hinca). 340 m.Compuesto por 2 conducciones, parten a lacota -8,50 del pozo de rotura de agua. Lasparedes del pozo son pantallas de hormigónde 80 cm de espesor. El trazado de losemisarios discurre bajo el parque marítimoparalelo a la costa, playa de bañistas,espigones de protección río Besos, cauce delpropio río y servicios existentes: colectores

La obra fue realizada por ACCIONA Infraestructuras para laempresa ENDESA Generación en la localidad de San Adriá delBesós (Barcelona) (figuras 1 y 2). Este sistema de refrigeraciónse ha realizado para la planta (850 MW). El diseño fuerealizado por Acciona Ingeniería en 2008, y la ejecución tuvolugar desde el 2008 al 2010. ACCIONA Ingeniería realizó laDirección de Obra y Asistencia Técnica.

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Conducción devertido de aguaslimpias del sistema derefrigeración de laC.T.C.C. Besós 5. Casopráctico

Figura 1.Localización

Figura 2.Vista aérea

del lugar

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de saneamiento, suministro eléctrico,abastecimiento, etc. Las conducciones son dehormigón armado Dint-2500 mm 2,5 at(espesor de pared: 20 cm hormigón armado+ 5 mm camisa de chapa + 50 mm demortero con fibras).

b) Segundo tramo (ejecución mediante fondeo tuboa tubo), los tubos fondeados se colocaron enla zanja que previamente se dragó. Los tubosson de PRFV, diámetro interior de 2400 mmy presión nominal de 6 at. Este tramo conectacon el tramo anterior mediante una piezaespecial y finaliza al comienzo del tramo dedifusores.

c) Tramo difusor, ocupa los 40 m últimos de cadauno de los emisarios. Cada emisario tiene untotal de 4 difusores de diámetro interior de1400 mm. La entrada de los difusores estáprotegida con rejas de PRFV y la separaciónentre difusores es de 8 m. Los difusoressobresalen del fondo marinoaproximadamente 1 m, la alineación de losdifusores forman con el fondo marino unángulo de 45º.

En el trazado submarino los emisarios estánenterrados y tienen una distancia entre el lechomarino y la clave de los tubos superior a los 6 m.

CondicionantesLos condicionantes en el diseño y ejecución

de la obra fueron los siguientes:

n Aspectos medioambientales, establecidos enla Declaración de Impacto Ambiental, BOE(30-7-2007):

- Preservar las playas del Parque Litoral y laPlaya del Forum.

- Evitar no dañar geomorfología del al ríoBesós y los espigones de protección

- Producir un volumen de dragado reducido.

n No dañar y mantener el funcionamiento delos servicios existentes: calle urbana, parquelitoral, colectores e instalaciones de alumbra-do (figura 3 y 4).

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Tabla 1. Datos generales, emisarios, terreno y ratios de mareas

Figura 3. Vista aéreadel lugar de la parcelaterrestre de situación

del pozo de ataque.

(6) Diámetro interior del emisario

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n Los materiales a atravesar por la traza de losemisarios son arenas limosas.

Diseño de la obraPara la realización de la obra se actuó en los

siguientes aspectos:n Empuje mínimo en cabeza de tuneladoran Empuje máximo en junta de tubon Distancia entre estaciones intermediasn Equipo de dragado mediante succión con

taludes de dragado (1 vertical : 5 a 8 hori-zontal)

n Clima marítimo

Empuje mínimoEl empuje mínimo garantiza el sostenimiento

del frente en el proceso de excavación de laarena limosa por el escudo de la tuneladora.

Si el volumen del material excavado essuperior al que realmente debería de generarsepor el avance de la tuneladora, se producirándescompresiones en el terreno pudiendo llegara ocasionar oquedades y/o socavaciones. Estopuede llevar al colapso de estructuras(colectores, espigones, viales, etc.) y/osocavones en la superficie que pongan en

peligro al tráfico rodado y a los propiosviandantes.

El cálculo del empuje mínimo se hizo con laaplicación de la ecuación de Kim (2003) y lasgráficas de estabilidad de frente de túnel deAtkinson and Mair 1981.

(1) Ecuación de Kim (2003)

Donde los parámetros son:

Fs : Factor de seguridad de valor 3Tc : Parámetro adimensional, a obtener de

gráficas de Atkinson and Mair (1981)γt : Densidad del terrenoγa : Densidad del aguacu : Cohesión del terrenoDe : Diámetro de cabeza de corte de

tuneladorahw: Altura del agua sobre el lecho marinoH: Espesor de arenas sobre la clave de la

tuneladoraDe: Diámetro exterior de la tuneladoraL : Longitud de tuneladora

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Figura 4. Perfil Longitudinal del trazado terrestre de los emisarios.

Figura 5. Gráficas de estabilidad de frente de túnel (Atkinsonand Mair 1981)

Figura 6. Esquema de tuneladora bajo terreno

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Sustituyendo los parámetros anteriores por,Fs = 3Tc = 3,76γt = 19 kN/m3 = 1,94 t/m3.γa = 10,055 kN/m3 = 1,025 t/m3.cu = 55,56 kPa = 3,05 t/m2.hw = 6 mH = 14 mDe = 3 mL = 9 m

la tensión mínima para el sostenimiento delfrente es:

σT ≥ 269,8 kPa = 27,5 t/m2. Pmin ≈200 t (empuje mínimo en el frente)

Empuje máximoLas arenas limosas después de ser perforadas

por la tuneladora no mantienen el diámetro deperforación (3020 mm), quedan en contactocon el tubo (Dext=3000 mm). El contacto de laarena limosa y la superficie del tubo da lugar aun efecto agarre que se incrementa en lasparadas de la hinca. Debido a esto el rozamientoestático llega a ser casi doble que el rozamientodinámico.

La porosidad de la arena limosa hace que elefecto de lubricación se vea muy reducido dadoque la inyección del producto migra fuera de lasuperficie de contacto con el tubo.

El empuje máximo a aplicar se limita a lamáxima tensión de contacto que es soportadaen la superficie del hormigón de las juntas. Laformulación utilizada es de la AmericanConcrete Association de 2007 (ecuaciones: 2 y3):

(2)

(3)

dondefmax : Tensión máxima contacto de hormigónf’c : Resistencia característica del hormigón =

400 kp/cm2

ϕ : 0.9, factor reductor de empuje axialLFJ : 1.2, factor de carga por hinca excéntricaAp : Área de contacto sufridera con hormigón

= 17357 cm2

Protura: Empuje de rotura del hormigón

Dext = 298 cm, diámetro exterior sección deconducción armada en junta

Dint = 260 cm, diámetro interior sección deconducción armada en junta

El empuje de rotura del hormigón esProtura=2213 t, si se aplica un coeficiente deseguridad de 1,5 el empuje máximo es:Pmax≤1475 t,

Distancia entre estacionesintermedias

Las estaciones intermedias se colocan eneste tipo de obras para no superar el empujemáximo calculado en las juntas de los tubos.Para su determinación se tiene en cuenta elrozamiento entre el terreno (tabla 2) y lasuperficie de contacto con el total de los tubosempujados de una vez.

Para la obra se utilizaron los siguientesvalores:Terreno φ = 34º, rozamiento de 1,47 t/m2 (conlubricación) a 2,5 t/m2 (sin lubricación (tabla 2)

Dext = 3 m ;Pmax = 1475 t

Las distancias de las estaciones intermedias alo largo de la hinca son:n La distancia entre estaciones intermedias

obtenida debe ser ≤ 62 m ó 108 m (roza-miento 2,5 a 1,47 t/m2), en obra se adoptaron

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Tabla 2. Rozamiento esperado entre conducción de hormigón y terreno

Figura 7. Gráfica de rozamiento medido enobra entre superficie de tubos y terreno

atravesado, el gráfico abarca desde el iniciode la hinca hasta su final.

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valores de entre de 93 y 108 m se alcanzaronrozamientos en obra > 1,8 t/m2 (figura 7).

n Para la obtención de la distancia entre la cabezay la primera estación intermedia se tiene encuenta el empuje mínimo en el disco de corte >103 t. La distancia obtenida es ≤ 54 m (el roza-miento de 2,5 t/m2). En obra se adoptó 41 m yse obtuvieron resistencias > 2,9 t/m2 (figura 7).

Clima marítimoEl periodo de retorno de cálculo fueron de

T= 1 año (durante la construcción) y de T: 100años (vida útil).

Para el cálculo se utilizaron las siguientesformulaciones de obtención de fuerzas:

Fuerza de dragado:

Fuerza de elevación:

Fuerza de inercia:

Donde, ua es la velocidad horizontal de laspartículas del agua en contacto con el emisario,ar es la aceleración relativa de las partículas, Des el diámetro del emisario, ρa la densidad delagua del mar y Ca, Ce y Ci son coeficientes dedragado, elevación e inercia.

Proceso constructivoEn la construcción se siguió el esquema

reflejado en la tabla siguiente:

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1. Ejecución pozo de ataque

2. Instalación medios auxiliares y tuneladora3. Empuje de tuneladora y piezas especiales

4. Hinca general de de tubos y estaciones intermedias

5.1. Rescate tuneladora. Lastrado emisario 5.2. Rescate de tuneladora. Dragado

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5.3. Rescate tuneladora. Instalación sumergible 5.4. Rescate tuneladora. Traslado a puerto

www.acciona.es n

6. Instalación de tubos PRFV, difusores y lastres 7. Relleno de zanja y colocación de antiarrastreros

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