Depósitos de tormenta y balsas de laminación en el Área Metropolitana de Barcelona

Artculos Tcnicos: Depsitos de tormenta

54 CCiimmbbrraa JULIO-AGOSTO-SEPTIEMBRE 2010

Depsitos de tormentay balsas de laminacin enel rea Metropolitana deBarcelona

MIGUEL NGEL GAGO LARA. INGENIERO TCNICO DE OBRAS PBLICAS (*)

Hace unos siete aos que vio la luz el Plan Director de Aguas Pluviales del rea Metropolitana deBarcelona (ACA, EMSHTR). Este documento era la culminacin de un proceso llevado desde el2001 que pretenda analizar las insuficiencias de drenaje del conjunto de rieras y colectores enuna de las mayores conurbaciones urbanas del rea Mediterrnea, donde el proceso urbanizadoramenazaba con engullir el territorio metropolitano sin establecer una serie de infraestructurasque resultaban imprescindibles para la sostenibilidad territorial. Desde el ao 2003, la fiebre urba-nizadora tuvo que tener en cuenta gracias al mencionado Plan, una serie de infraestructuras comolos depsitos de tormenta (con misin anti-inundacin y/o anti-contaminacin de los mediosreceptores) o las balsas de laminacin que a partir del ao 2005-2006 empezaron a construirse.Este artculo quiere dar un repaso a estas instalaciones desde el punto de vista de su diseo,construccin o explotacin, aportando en cada caso una reflexin sobre aquel aspecto de especialrelevancia que el autor ha pensado que es de especial inters para el lector.Tambin quiere dar aconocer las ltimas fuentes de documentacin sobre estas infraestructuras en la bibliografa situa-da al final del presente artculo.

La diversidad del territorio y las diferentes tipo-logas y funciones posibles para los depsitos detormenta y balsas de laminacin han hecho quehasta el momento se hayan realizado un abanicode obras realizadas y en curso muy interesante quese expondrn al lector a continuacin.

(*) Director de Explotacin del Depsito de Tormentas de la Ciudad Deportiva Joan Gamper (Sant Joan Desp). TYPSA

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Infografia VistaGeneral DepsitoJoan Gamper.

El marco de referencia de estas obras es elrea Metropolitana de Barcelona, un mbito deunos 600 km2, que situada en la costa mediterr-nea con una orografa bastante conflictiva desde elpunto de vista del drenaje, ya que se suceden lasdesembocaduras de dos grandes ros catalanes: ElLlobregat y el Besos; la cordillera pre-litoral y lazona del valle bajo del Llobregat y su Delta. Endicho territorio conviven, aunque con grandes ten-siones, 33 municipios con ambiciosos planes deexpansin urbanstica y numerosos espacios degran valor medio ambiental como las lagunas delDelta o los macizos del Garraf o Collserola.

El tipo de infraestructuras que comentaremospueden dividirse en tres grandes grupos:- Depsitos de tormenta (funciones anti-inundacin ianti-DSU) normalmente situados en zonas muyurbanizadas donde el espaci es un bien muy va-lioso econmicamente. Normalmente se disean pa-ra periodos de retorno de 10 aos y para reducir losvertidos de sistemas unitarios en tiempo de lluvia.- Balsas de laminacin, construidas a cielo abiertoaguas arriba o aguas debajo de las ciudades, de talmanera que sus funciones pueden ser de lamina-cin de caudales antes de pasar por zonas conlimitaciones de drenaje o para compensar la infiltra-cin perdida por el proceso de urbanizacin (nor-malmente ubicadas aguas debajo de los procesosurbanizadores) con lo que en algunos pases son

llamadas balsas de compensacin con el objetivode no provocar aguas abajo situaciones de insufi-ciencia drenante.- Depsitos anti-DSU (DSU: Descarga sistema uni-tario). Normalmente construidos en la proximidadde la entrega de los colectores unitarios a los colec-tores interceptores en alta que llevan las aguasresiduales hacia las depuradoras. Su objetivo esminorar el numero de vertidos y la cantidad de con-taminantes que desde los colectores unitarios seenvan a los medios receptores en tiempo de lluviacuando estos ltimos son sobrepasados por lluviaspequeas. Obviamente estas infraestructuras encaso de lluvias grandes no podrn evitar el vertidopero s minorarlo.

ELEMENTOS BSICOS EN DEPSITOS DE TORMENTA YBALSAS

Normalmente el valor de diseo esencial es elvolumen de acumulacin en el depsito o balsa.Los mtodos de clculo estn relacionados con elclculo de redes de drenaje y saneamiento en rgi-men no permanente, ya que es evidente que aun-que existen sistemas ms tradicionales, unainfraestructura con el coste econmico que puedealcanzar un depsito (desde 200 a 800 /m3 alma-cenado) debe proyectarse utilizando los sistemasms avanzados de clculo numrico para redes desaneamiento. >>



Uno de los puntos ms importantes es que aligual que en una depuradora, es importante pensaren un depsito o balsa como en una infraestructu-ra que se ha de explotar o gestionar, con lo cual lasectorizacin de los espacios, puede ser un temade diseo de vital importancia. Esto hace que lasmedidas principales puedan venir condicionadaspor la instalacin de los sistemas de limpieza auto-matizados.

Dentro de los elementos ms significativos des-tacan:

- Colectores y canales de conexin al depsito:En la medida de lo posible es interesante que lasaguas residuales en tiempo seco no pasen por elinterior del depsito.

Los colectores de entrada han de ser visitablesen las proximidades del depsito para facilitar elmantenimiento.

Alejar el punto de salida del depsito respecto ala entrada para evitar flujos que ayuden a la resus-pensin de sedimentos en el caso de que el dep-sito tenga funcin anticontaminacin.

En el caso de balsas de laminacin suele tenerque disponerse de elementos de disipacin deenerga, as como un sistema para la retencin degrandes slidos.

Obviamente el canal o colector de salida sueletener menos capacidad, en situacin normal, que elde entrada, sin embargo la evacuacin de los sedi-mentos finales sigue siendo, sobre todo en depsi-tos que evacuan por bombeo, un problema de difcilsolucin y que se ha de estudiar con detenimiento.

- Compuertas de entrada y salida: Existen mul-titud de tipologas de compuertas, la eleccin msadecuada depende de la posicin de seguridadque se requiera. El concepto de posicin de segu-ridad estipula cul es la posicin que de formanatural se quiere que adapte la compuerta en casode que el sistema falle por completo. Tambin esinteresante el duplicar las compuertas (sobre todoen el caso de las de salida) para mejorar la gestino superar emergencias.

- Aliviaderos de seguridad: Se deben dimensio-nar para el mximo caudal de entrada que puedallegar a entrar al depsito.

- Bombas de vaciado: Normalmente el vaciadode depsitos y balsas tienen un porcentaje quedeber ser evacuado por bombeo. Los bombeosen estas infraestructuras han de tender a ser bajos,ya que el gasto elctrico puede ser grande, notanto por el consumo como por el coste por dispo-sicin de energa, que puede llegar a ser de hastael 40 % de este coste.

El bombeo de las ltimas aguas de los depsi-tos puede presentar la problemtica de la gran can-

tidad de sedimentos que pueden encontrarse enestas ltimas.

-Suministro elctrico y de agua: En cuanto alsuministro elctrico es normal en depsitos media-nos y grandes el disponer de grupos electrgenosante la eventualidad de superar un fallo elctrico,adems de ser necesaria estaciones de transfor-maciones propias.

El agua que se utiliza para las limpiezas sueleser de origen fretico o procedente de reutilizacin,para evitar los dilemas sobre el uso de agua pota-ble en tareas de saneamiento.

- Sistemas de limpieza: Los sistemas de limpie-za de depsitos ms usados son los de tolvas bas-culantes o de tanques de descarga por clapetas.Los primeros son ms econmicos pero difcilmen-te pasan los 70 m de longitud de barrido, mientrasque en los segundos la longitud de barrido puedesuperar el doble de esta longitud.

- Telecontrol: Los depsitos enterrados son msuna instalacin que una infraestructura pasiva(incluso cuando as lo sean) por lo cual existen unaserie de elementos que deben poder supervisarseen tiempo real. Ya hemos visto parcialmente estoselementos, pero podramos aadir los sensores(limnmetros, boyas, etc). La red de comunica-ciones puede llegar a ser de gran complejidad, sinembargo tambin pueden ser simples, y basarsesimplemente en una red de ADSL o de GPRS.

DEPSITOS DE LA CIUDAD DEPORTIVA JOAN GAMPEREn funcionamiento desde el ao 2006, este

depsito esta situado bajo una calle del municipiode Sant Joan Desp paralela a la Autopista A-2.

Vista 3D del interior del Depsito de la C.D. Joan Gamper.


Planta e interior del Depsito de Camp de lEmpedrat (zona de bombas).

Entre sus caractersticas principales se encuentrasu exagerada dimensin principal, prxima a 200m, que supuso crear unos tanques de limpiezascon una volumen extra para garantizar la limpiezade su solera. Este depsito cuyas dimensiones son(200x8.6x 9) recoge en su totalidad una cuencaurbana de carcter separativo de unas 30 ha.

Todo la evacuacin se realiza por bombeo debi-do a la especial situacin de la urbanizacin congrandes infraestructuras subterrneas (cercanas,canales de riego, pasos subterrneos) rodeando laurbanizacin.

El coste de esta infraestructura fue de 4.5 M con una ejecucin de aproximadamente 9 meses.

Los locales tcnicos suelen ocupar una superfi-cie no despreciable ya que han de albergar elgrupo electrgeno, los polipastos para subir y bajarlas grandes bombas que acostumbran a montar,los grupos oleohidrulicos para activar las com-puertas, los armarios elctricos, el centro de controllocal y los servicios auxiliares.

DEPSITO DE CAMP DE LEMPEDRATEs tambin uno de los primeros construidos en

el rea Metropolitana de Barcelona. Situado enCornell de Llobregat est diseado para resolveruna insuficiencia hidrulica de una zona de la ciu-dad situada ya en el Delta del Llobregat, donde laspendientes son muy bajas.

Diseado para un periodo de retorno de 10aos, tuvo un presupuesto similar al depsito ante-rior 5.13 M y un coste unitario tambin similar(302 /m2).

Esta semejanza puede explicarse por la simili-tud de los procesos constructivos de ambos dep-sitos, realizados con una pantalla in situ, de unaprofundidad semejante.

Uno de los aspectos que destacan en los dep-sitos es la necesaria compatibilidad con otros usosen la superficie viaria que ocupan, de este modo enla zona superior del depsito se ubica un patindro-mo y un parking en superficie. Es importante ladefinicin de estos usos, ya que sus sobrecargasno deben repercutir en un sobrecoste importante ala estructura del techo. Por ejemplo hacer una zonaajardinada con posibilidad de plantar arboles puedesuponer una sobrecarga adicional de 2.5 t/m2.

DEPSITO DEL CANAL DE LA BUNYOLAEste depsito, al contrario que los anteriores

tiene como nica funcin la de proteger un medioreceptor doble: el rio Llobregat y el MarMediterrneo. Es un depsito anti-DSU, como yase ha dicho, y evita que parte de las aguas queiran al medio receptor al superar los aliviaderos enlas intercepciones lleguen a l.

Esta obra est realizndose en este momento yest prevista su finalizacin a finales de este ao.

Uno de los aspectos ms destacados de esteproyecto es la gran dificultad de ejecucin debido alalto nivel fretico existente en la zona, prctica-mente a un metro de la superficie. Esta mismasituacin excepcional, obliga a bombear prctica-mente toda su volumen.

Otro de los aspectos innovadores es que sudiseo est pensado para ser ejecutado por >>



fases, en la primera entraran en operacin 15.000m3, la mitad de su capacidad total. Esto obedece adiversos factores, entre ellos la falta de conexinaguas arriba de todos los sectores que verteran ala cuenca final (momento en el cual se construir lasegunda fase).

El criterio de dimensionamiento del depsito dela Bunyola, al ser solo de anti-contaminacin noest referido a periodos de retorno, sino que serealiz de una forma ms emprica: no usando unalluvia sinttica sino una modelizacin de un ao delluvias promedio. El objetivo bsico es reducir elnmero de eventos que producen vertido al medioa un tercio de su valor, siendo otro de sus objetivosfinales, conseguir reducir a 1/3 el volumen de lacontaminacin (MES, Pb, Zn). Esta manera dedimensionar es una metodologa no estndar perousada para decidir el volumen en aspecto an nonormalizado. Por otra parte es difcil de establecer,por falta de datos, la cantidad de contaminacinque evita la consecucin del buen estado ecolgi-co del medio receptor, criterio difcil de parametri-zar en esta localizacin.

El coste de esta infraestructura es de 8.2 M loque supone ms de 600 /m3 de agua almacena-da.

BALSA DE LAMINACIN DE LA RIERA DE CAN CANALSSituada en el municipio de Sant Andreu de la

Barca funciona desde el ao 2007, es una balsamuy sencilla situada aguas arriba del nucleo urba-no del citado municipio, su objetivo principal erasolucionar una insuficiencia grave en un puntosituado en una zona muy urbanizada aguas abajo.

En las balsas de laminacin el periodo de retor-no que se tiene en cuenta es de 100 o 500 aos

Esquema de la Fase I deldepsito de la Bunyola

Vista de la ejecucin de las pantallas perimetrales del depsito

Uno de los aspectos que destacan en los depsitos es la necesaria

compatibilidad con otros usos en lasuperficie viaria que ocupan


dependiendo de posibilidad de espacio para lainfraestructura.

El volumen era de 33.000 m3 y su coste deescasamente 600.000 , este coste tan bajo es enparte debido a la sencillez de ejecucin (bsica-mente es una excavacin en una zona prxima alro) y a la inexistencia de centros de control o deexplotacin. Esta forma de balsa solo debe utilizar-se en cuencas con pocos km2 de superficie.

BALSA DE LAMINACIN DE LA RIERA SANT LLORENSituada entre los municipios de Viladecans y

Gav, lamina una cuenca rural antes de convertir-se en un gran colector dentro del municipio, an asel caudal de entrada era superior a las posibilida-des del colector cuando este llegaba a las zonasdel Delta del Llobregat, donde sus pendientes cam-biaban desde ms del 3-4 % a el 0,1%.

Su objetivo es laminar los caudales para unperiodo de retorno de 100 aos. Este periodo esta-ba justificado por el gran volumen necesario parallegar a la laminacin de 500 aos, que aunque ori-ginariamente fueron calculados, provocaban unaexcavacin de tan gran dimensin que provocabanla imposibilidad del proyecto.

Ejecutado para almacenar 160.000 m3 su costeascendi a los 12.18 M, con un coste unitario deunos 76 /m3. Este coste muy superior al del ejem-plo anterior, esto es debido a la gran diferenciaentre las instalaciones de una y otra balsa. Ascomo los acabados realizados para poder conse-guir unos usos ms urbanos que en el caso ante-rior.

Un suceso de especial relevancia econmica enla ejecucin del proyecto fue la aparicin de ele-mentos paleohistricos, con el hallazgo de diversoscolmillos de mamuts y otros animales de pocasprehistricas que aparte de retrasar la ejecucin delas obras aumentaron su coste.

Un detalle importante en este tipo de proyectocon un gran movimiento de tierras (250.000 m3) esla de supervisar la existencia de obras o depsitosdonde puedan depositarse el exceso de tierras quegeneran.

BALSA INUNDACIN CAMPUS UPC CASTELLDEFELLSEsta Balsa de laminacin situada en el munici-

pio de Castelldefells permite un volumen adicionaldentro del sistema de drenaje urbano del municipio,realizado para un periodo de retorno de 25 aos, elsistema se compone de un gran canal de evacua-cin de unos 1000 m de longitud que recoge lascuencas centrales del municipio, la citada balsa delaminacin de 15.000 m3 y de una estacin debombeo (aun no realizada) de 5 m3/s.

Vista general y de la obra de entrada de Can Canals.

Vista general Balsa de Sant Lloren.>>



ZONA DE INUNDACIN CONTROLADA PARC DEMARINA

Otro ejemplo algo distinto del concepto de lami-nacin, son las llamadas zonas de inundacin con-trolada o zonas de inundacin preferente, donde seunen los conceptos de infraestructura, con la ges-tin del riesgo, as se definen una serie de zonasinundables, con unos usos compatibles en tiemposeco. De esta manera el 95 % del tiempo este par-que permanece utilizable para el pblico al lado deuna rambla que como se observa en las fotograf-as permanece seca salvo en los momentos de llu-vias intensas, de esta manera, manteniendo laseparacin fsica de la riera con la zona inundable,se obtiene un volumen de laminacin cuando elcalado del agua supera el muro de la canalizaciny esto mejora la situacin en la zona situada msabajo, donde la existencia de una infraestructuramuy rgida (ferrocarril) combinada con una bajapendiente, impide mejorar la canalizacin.

El periodo de retorno de diseo es de 100 aosy el volumen conseguido prximo a los 15.000 m3

en diferentes espacios del parque.

BALSA DE LAMINACIN DE TORRENTE FONDOEsta balsa de laminacin puede considerarse

como de compensacin por la zona que se urbani-za aguas arriba en el municipio de Viladecans yque generara unos caudales que la red aguasabajo, situada en pleno Delta, ya no puede absor-ber. El periodo de retorno fue de 500 aos, (volu-men til de 80.000 m3) aunque la red de colectoresmunicipales no es capaza de asumir tal caudal(max. 25 aos), se realizaron una serie de elemen-tos auxiliares en la zona final de los colectores,permitiendo que los caudales circulantes por losviales pudieran llegar hasta la balsa de laminacin.

El sistema urbano de este municipio es separa-tivo, lo que ha llevado a plantear una balsa de lami-nacin que permite la filtracin de parte de lasaguas. Esto, sin embargo, ha planteado reciente-mente un debate sobre si un sistema separativourbano puede considerarse tan descontaminadocomo para verter a medio receptor en cualquier cir-cunstancia. El presupuesto es de 3.25 M, es decir406 /m3, este valor es debido en parte a que den-tro de las obras de la balsa se incluye un canal de1000 m de longitud que sirve de elemento de des-age. La obra acabar antes de finales de 2010.

BALSA DE LAMINACIN DE LA TORRE GRANEsta balsa (llamada originalmente del

Interceptor de la Zona Franca) laminacin estsituada en el municipio de lHospitalet de Llobregat,con un volumen de 300.000 m3 es la ms grande

Vista de una de las zonas inundables.

Otra de las zonas deprimidas del parque.

Sealizacin de zona inundable en periodos de lluvia.


Vista general de la Balsa de Torrente Fondo.

Detalle de elemento especial para el captacin drenaje superfi-cial.

Aliviadero entrada a la Balsa de la Torre Gran. Hospitalet deLlobregat.

de las construidas en el rea Metropolitana deBarcelona. Diseada para almacenar el 100 % dela lluvia de 24 horas de una gran parte de la cuen-ca urbana de lHospitalet (T=10) que se dirige a lazona portuaria de Barcelona, lo que en el pasadohaba producido grandes inundaciones urbanas,debido a la poca pendiente de la zona, en granparte ganada al mar en tiempos histricos.

Dispone de un sistema de compuertas telecon-troladas que permiten en caso necesario el des-age por gravedad hacia el Rio Llobregat, cerca delcual esta situada. Comenzada en el 2008, y afecta-da por algunas obras de la alta velocidad en su lle-gada a Barcelona, su puesta en servicio se prevpara finales del ao 2010.

CUNETAS DE LAMINACIN DE PROLOGIS Y DE CANALEMANY

Finalmente como elemento dentro del drenajeurbano sostenible, se han realizado en el mbitometropolitano soluciones donde se combina las redde colectores tradicionales, pequeas zonas delaminacin con formato de grandes cunetas, quepermiten adems de un ahorro econmico, un dre-naje ms sostenible. Esta solucin ya se ha realiza-do con xito en los municipios de Sant Boi deLlobregat y Viladecans. Ambos sistemas son sepa-rativos.

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