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Mejora y acondicionamiento para el ciclo integral del agua. Abastecimiento a Puertollano
Nicolás Gutiérrez Carmona
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
Director de Obras y Proyectos de la Sociedad Estatal Aguas de las Cuencas del Sur (ACUASUR) y Profesor Asociado de la Universidad de Castilla – La Mancha (ETS. Ingenieros de Caminos
Canales y Puertos de Ciudad Real)
Introducción
Puertollano es una ciudad que ha crecido a base de impulsos industriales: la extracción de betún de la pizarra bituminosa (1912-1960), la minería del carbón o la implantación del Complejo petroquímico de la Empresa Nacional Calvo Sotelo, actual Repsol-YPF en 1942) han dado lugar a importantes, rápidos e inconexos desarrollos urbanísticos que han dado lugar a una ciudad desplanificada y con una infraestructura hidráulica anticuada y deficiente.
La necesidad de eficiencia en la gestión, de optimización de los recursos y de adaptación de la infraestructura a las importantes necesidades futuras, producto de un, ahora sí, planificado y sostenible desarrollo, ha hecho que sea necesaria una importante actuación para la mejora y acondicionamiento de la infraestructura del ciclo integral del agua de Puertollano.
Puertollano se ha convertido en capital industrial de Castilla - La Mancha, no solo por la presencia de la refinería de Repsol, gran motor socioeconómico de la comarca, sino también por el aumento de la actividad industrial con la creación de grandes polígonos industriales, entre los que destaca el de La Nava, donde se han instalado importantes fábricas, muchas de ellas vinculadas a la energía solar. Esto ha provocado un importante incremento de población así como una perspectiva de desarrollo que se vería coartada si no se adaptaran y mejoraran las infraestructuras de abastecimiento y saneamiento del ciclo del agua.
Antecedentes
La comarca tiene como fuente de suministro de agua el embalse de Montoro, situado sobre el río del mismo nombre, a unos 20 km al sur de Puertollano. La presa, la captación y la red de tuberías para el transporte de agua bruta eran propiedad y responsabilidad de REPSOL.
El embalse de Montoro, de 38 Hm3 de capacidad, no disponía de suficiente garantía de suministro ante el consumo actual (26 Hm3/año) y mucho menos para el previsto en un futuro (de aprox. 40 Hm3/año). En base a dicha necesidad de incrementar la garantía de suministro, en el año 2.000 el Ministerio de Medio Ambiente encomendó a la Sociedad Estatal AQUAVIR, actual ACUASUR, la actuación Abastecimiento a Puertollano (Ciudad Real) cuya obra principal consistió en el recrecimiento del embalse de Montoro mediante la construcción de una nueva presa 150 m. aguas abajo de la antigua y con una altura de 60 m. sobre cimientos, lo que suponía una elevación de la cota del nivel máximo normal del embalse de 15 m, o lo que es lo mismo, una nueva capacidad del embalse de 105 Hm3. El Proyecto se redactó en el año 2001 y fue aprobado en agosto de 2003 iniciándose las obras a mediados del año 2004 y finalizándose en el 2008.
Construcción de la nueva presa, 150 m. aguas abajo de la antigua presa de Repsol
La concesión original de esta captación proviene del año 1.946 por la que se autorizaba una concesión de 500 l/s a la “Empresa Nacional Calvo Sotelo”, de los que 370 l/s correspondían a la Factoría Petroquímica y 130 l/s correspondían a la población de Puertollano y las Poblaciones comprendidas dentro de la zona de influencia social y económica de la Factoría de la “Empresa Nacional Calvo Sotelo”, actualmente REPSOL.
Posteriormente, en 1.973, se aprobó por la Dirección General de Obras Hidráulicas una ampliación de la concesión otorgada hasta un caudal total de 1.070 l/s de los que 250 l/s corresponden a las poblaciones de la zona de influencia, de los cuales 208 l/s ó 750 m3/h son para la población de Puertollano, por tanto a esta Población le corresponde un caudal de 17.970 m3/día ó 6,56 hm3/año.
El Ayuntamiento de Puertollano tiene solicitado un aumento de la concesión actual de 250 l/s a un caudal de 360 l/s, ampliables a un caudal de futuro de 450 l/s.
Con objeto de adecuar la infraestructura a las necesidades actuales y futuras y conseguir la independencia en el abastecimiento de agua de la ciudad de Puertollano respecto a las infraestructuras propiedad de la empresa Repsol, se estableció un Convenio de Colaboración entre el Ministerio de Medio Ambiente, a través de la Empresa Pública ACUASUR y el Ayuntamiento de Puertollano para la gestión de las obras de renovación, mejora y adaptación del ciclo integral del agua.
El 24 de Julio de 2006 la UTE formada por las empresas INCISA e INZAMAC resultó adjudicataria del contrato para la redacción del proyecto que fue aprobado por la Dirección General del Agua del Ministerio de Medio Ambiente en octubre de 2007.
Las obras se licitaron en abril de dicho año siendo adjudicadas a la UTE formada por las empresas Sacyr y Sadyt. Se iniciaron a mediados del año 2008 estando actualmente en su fase final.
Situación previa y necesidades a resolver
En la actualidad Puertollano tiene como captación de agua bruta la toma y estación de bombeo a pie de la nueva presa construida y explotada por Acuasur. Esta captación es compartida con la empresa Repsol YPF que es la que gestiona y explota todas las instalaciones de captación, impulsión y conducción hasta la estación clarificadora situada a escasos kilómetros del núcleo urbano. Desde la clarificadora parte una conducción hasta la actual ETAP de Puertollano, situada al sur del municipio, desde la que se bombea a la red de abastecimiento de la localidad.
A unos 10 kilómetros de la presa se produce la derivación que permite abastecer de agua bruta las localidades de Mestanza, Hinojosas de Calatrava y Cabezarrubias del Puerto.
La Estación de Tratamiento de Agua Potable de Puertollano se encuentra al límite de su capacidad de tratamiento, llegando a tratar 210 l/s en la época de mayor consumo. Además tiene algunos problemas de asentamiento diferenciales que preocupan al explotador
Existen tres depósitos de regulación, cuya capacidad conjunta es insuficiente para mantener una garantía de suministro. Dos de ellos, el depósito de El Tomillar (8.500 m³) y Santa Ana (8.000 m³), ubicados sobre la población, se encuentran en mal estado, habiendo sufrido diversos problemas a lo largo de su historia, tanto de estanqueidad como de resistencia. El otro depósito de Puertollano es el de La Rincona, con una capacidad de 5.000 m³, construido en el año 1995.
En relación con el sistema de saneamiento hay que señalar que la población de Puertollano se asienta sobre dos cuencas hidrográficas distintas. Al norte la cuenca del río Guadiana a través del río Tirteafuera y al sur la del Guadalquivir, vertiendo en el río Ojailén. Este hecho hace necesario, en la actualidad, que algunas aguas sean bombeadas mediante siete estaciones de bombeo desde una cuenca a otra para su tratamiento en la única Estación Depuradora de Aguas Residuales (E.D.A.R.) existente, de 20.000 m3 de capacidad, situada en la carretera del Villar junto al río Ojailén, que recibe sus vertidos.
Todas las aguas recogidas en la cuenca del río Tirteafuera (cuenca del río Guadiana) son bombeadas a un colector de la cuenca del Ojailén (cuenca del río Guadalquivir). La estación de bombeo de Tirteafuera, ya insuficiente en la actualidad, no permite asumir futuros desarrollos previstos. Los colectores de la cuenca del Ojailén, se concentran en una estación de bombeo hasta la EDAR, con una capacidad de bombeo máxima de 1.350 m³/hora, que resulta superior a la capacidad máxima de tratamiento actual (833 m³/hora) de dicha planta, pudiendo provocar inundaciones en la EDAR.
La planta depuradora de Puertollano tiene una serie de problemas funcionales y estructurales, como consecuencia del paso del tiempo, y el consecuente deterioro de equipos y estructuras. Además, se encuentra al límite de su capacidad de tratamiento (20.000 m³/día), ya que el caudal actual tratado es de 19.000 m³/día. Además, no se produce eliminación de nitrógeno ni fósforo, lo cual es exigido por la Consejería de Obras Públicas de la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha al definir la zona como protegible en su “Mapa de zonas sensibles y protegibles con zonas de baño y tramos hidrográficos según objetivos de calidad”.
La pedanía de Puertollano, El Villar, actualmente no tiene ningún sistema de depuración de aguas residuales.
Estudio de demandas de agua
Para el dimensionamiento de cualquier infraestructura, y en especial una de abastecimiento, debe tenerse en cuenta el periodo de vigencia o de vida útil para el que se plantea la misma, de modo que sus características permitan la completa satisfacción de las demandas, que de ella dependen, durante al menos dicho periodo. En el caso en estudio, y como resulta habitual por otra parte en infraestructuras hidráulicas de abastecimiento, el periodo de vida útil considerado corresponde a 25 años, ello supone que el nuevo sistema deberá cubrir las demandas de agua potable generadas por la población hasta al menos el año 2.030, considerado año horizonte del estudio.
Por lo tanto deben ser conocidas tanto la demanda de agua potable como su distribución en dicha fecha, para lo que obviamente resultará imprescindible realizar extrapolaciones o proyecciones a partir de los valores actuales e históricos.
Se tienen que determinar las demandas actuales y futuras de Puertollano y su comarca, que incluye los pueblos de Cabezarrubias del Puerto, Hinojosas de Calatrava, Mestanza y Almodóvar del Campo, para poder dimensionar las infraestructuras de abastecimiento precisas.
Se ha partido de los caudales demandados en la actualidad por Puertollano, así como las variaciones estacionales de los mismos. Con los últimos datos disponibles se ha determinado la dotación por habitante correspondiente a dichos caudales. Esta dotación de Puertollano se ha hecho extensiva al resto de los municipios del estudio, pues aunque en realidad sus dotaciones son inferiores, se puede suponer un rápido crecimiento en los mismos, a medida que dichos municipios participen de las dinámicas urbanas y de los modelos de crecimiento de Puertollano.
Se parte de las cifras de población correspondientes al censo de 2005, publicadas por el Instituto Nacional de Estadística, que son:
Municipios 2005
Almodóvar del Campo 6.952
Cabezarrubias del Puerto 589
Hinojosas de Calatrava 679
Mestanza 823
Puertollano 50.082
TOTAL 59.125
El valor medio del consumo de Puertollano es de 13.310 m³/día, lo que equivale a una dotación de unos 267 l / hab. y día, a partir de la cual se determina la demanda actual de los distintos núcleos intervinientes en el estudio.
La estimación de la población futura de Puertollano se realiza a partir de los datos del Plan de Ordenación Municipal. Según éste, a lo largo del periodo considerado, se construirán 10.656 viviendas nueva, lo que conlleva, considerando 3 hab/viv, un aumento de la población de Puertollano de 39.968 habitantes.
La estimación de la población futura del resto de municipios analizados se ha realizado a partir de un modelo geométrico de crecimiento empleando una tasa del 0,55% anual acumulativo (modelo del MOPU):
2520052030 )1( PP
Así, resultan las siguientes cifras de población para el año horizonte (2030):
Municipios 2030
Almodóvar del Campo 7.974
Cabezarrubias del Puerto 676
Hinojosas de Calatrava 779
Mestanza 944
Puertollano 90.050
TOTAL 100.422
Para la evolución de la dotación se ha empleado el mismo modelo geométrico de crecimiento, con una tasa de 0,7% anual acumulativo. Para la determinación de este valor se han contemplado los crecimientos industriales previstos en la zona.
díahablDD /320)007,01(267)1( 252520052030
Con esta dotación y las poblaciones del año horizonte se determinan los consumos medios en el año horizonte.
Para obtener los datos del día de consumo medio del año se han empleado unas dotaciones de 267 litros por habitante y día para la demanda actual y de 320 litros por habitante y día para la demanda futura.
Para obtener los datos del día de máximo consumo del año, se han empleado unos coeficientes mensual y semanal, de 1,07 y 1,08 respectivamente. Así, se han determinado las poblaciones en cada núcleo que interviene en el estudio, tanto para el año actual como para el año horizonte (2030). Se ha calculado la población permanente y la población estacional, ya que esta población en sus periodos de estancia en el núcleo representa una demanda adicional que debe satisfacerse.
Se incluyen a continuación los datos de consumos actuales y futuros de los distintos núcleos, obtenidos en base a los criterios anteriores:
Año actual
Demanda actual
día medio día máximo Municipios Población
(hab) m³/día l/s m³/día l/s
Almodóvar del Campo 6.952 1.856 21,5 2.145 24,8
Cabezarrubias del Puerto 589 157 1,8 182 2,1
Hinojosas de Calatrava 679 181 2,1 210 2,4
Mestanza 823 220 2,5 254 2,9
Puertollano 50.082 13.372 154,8 15.453 178,8
TOTAL 59.125 15.786 182,7 18.243 211,1
Año horizonte (2030)
Demanda futura
día medio día máximo Municipios Población
(hab) m³/día l/s m³/día l/s
Almodóvar del Campo 7.974 2.552 29,5 2.949 34,1
Cabezarrubias del Puerto 676 216 2,5 250 2,9
Hinojosas de Calatrava 779 249 2,9 288 3,3
Mestanza 944 302 3,5 349 4,0
Puertollano 90.050 28.816 333,5 33.300 385,4
TOTAL 100.422 32.135 371,9 37.135 429,8
Los datos incluidos en las tablas anteriores corresponden a caudales continuos en 24 horas, siendo habitual el dimensionamiento de las infraestructuras de abastecimiento asociadas el correspondiente a la demanda diaria repartida en unas 16 horas diarias.
Se ha realizado un estudio económico para diversas hipótesis en función de considerar el caudal diario medio o punta y el bombeo durante 8, 12, 16 y 20 horas. De él se deduce que el caudal óptimo de bombeo es de 516 l/s lo que equivale a bombear durante 17,3 horas del día medio.
Las bombas comerciales más adecuadas para este caudal y altura de bombeo son de 110 l/s, por lo que se propone que el equipo de bombeo esté formado por 5 unidades más una de reserva (5+1). Esto equivale a bombear un caudal de 550 l/s. El número de horas de funcionamiento con estas bombas es de 14,28 horas en el día medio y 16,51 horas en el día de consumo máximo.
Analizando las distintas capacidades de almacenamiento de agua bruta y los diámetros de conducción se llegó ala conclusión de que el diámetro óptimo para el tramo de impulsión es de Ø 700 mm. El diámetro óptimo para la conducción por gravedad es también Ø 700 mm. Esta última, por razones de plazo se ha decidido instalar de fundición tipo K9 pues las presiones a soportar eran inferiores a las que soporta el tramo de impulsión.
Así, se propone el dimensionamiento de las infraestructuras para un caudal punta de 550 l/s, lo que supone, para el año horizonte, la necesidad de funcionamiento en 14,3 horas el día de consumo medio y 16,5 horas el día de máximo consumo.
Descripción de las obras
Las actuaciones que se están ejecutando para mejorar el ciclo integral del agua en la localidad de Puertollano, tanto en su sistema de abastecimiento como en el de saneamiento son las siguientes:
Abastecimiento: Nueva captación y bombeo desde el embalse de Montoro. Conducciones bombeo – ETAP (550 l7sg) Nueva ETAP de Puertollano (550 l/sg) Nuevos depósitos de agua tratada (10.000 m3) Nueva conducción de agua tratada (550 l/sg) y sus conexiones a la red de
distribución Saneamiento:
Nuevos colectores y bombeos tanto en la cuenca del Ojailén como en la del Tirteafuera.
Nueva EDAR de Puertollano (30.000 m3/día ampliable a 45.000). Nueva EDAR compacta de El Villar.
Captación, toma y estación de bombeo
Captación y tomas en el embalse
Después de estudiar diferentes ubicaciones y tipologías de captación y bombeo desde el embalse de Montoro, se optó por realizar la captación en la zona del embalse más cercana a Puertollano, aprovechando las antiguas instalaciones de bombeo de Repsol, con el consiguiente abaratamiento en conducción y con el beneficio medioambiental que suponía.
Para ello se han realizado dos bombeos independientes, uno situado en el palafito existente del antiguo bombeo de Repsol, que funcionará cuando las aguas del embalse estén por debajo de la cota 549 y la otra en una nueva torre de toma que se ha construido a unos 200 metros al norte del palafito y que tendrá dos captaciones a distinta altura que permitirán bombear el agua cundo la cota del nivel del embalse esté comprendida entre la 549 y la 565.75 (cota de nivel máximo normal).
En el caso del primer bombeo, utiliza el palafito existente para apoyo del grupo de motobombas sumergibles.
Palafito reutilizado
El segundo bombeo se ha dotado de grupos motobombas verticales (3+1R) ubicadas en el interior de la torre de toma. Esta torre de toma se ubica dentro del vaso del embalse y tendrá acceso a través de una pasarela de 34 metros de longitud ubicada a a la cota 571,4, superior al NAE (569,7).
Captación: Torre de toma
Tanto el Bombeo-1 como el Bombeo-2 se han dimensionado para la elevación del caudal de diseño (550 l/sg) hasta la EB principal. Esto confiere al sistema doble garantía cuando el volumen del embalse permite bombear desde la torre de toma. Las previsiones de caudales, Hm y número de bombas son:
EB Palafito: 3+1 bombas, caudal unitario 183,3l/s y Hm de 105,4 mca, potencia de 240 Kw.
EB Torre de Toma: 3+1 bombas, caudal unitario 183,3 l/sg y Hm de 84 mca, potencia 190 Kw
La selección de niveles, dentro de la T. de Toma se ha previsto con la utilización de 2 válvulas de mariposa con accionamiento hidráulico, que toman a través de unas tuberías de toma de 1500 mm.
PF+TT+EBP: planta de ubicación de captaciones y bombeos
Desde los bombeos ubicados en la captación el agua es impulsada por una conducción de acero helicosoldado de 700 mm de diámetro hasta la Estación de Bombeo Principal, ubicada en la cota 627. Es en ésta donde se disponen las bombas necesarias para impulsar el agua hasta la cota del puerto de Mestanza, (cota 868) punto más alto a salvar con la conducción, y en el cual se ha habilitado un depósito donde se produce la rotura de carga y desde donde el agua transcurrirá por gravedad hasta la entrada a la ETAP. (Cota 835)
Captación: Bombas verticales en torre de toma
Estación de bombeo principal
La estación de bombeo se sitúa en una nave con estructura de hormigón armado con unas dimensiones exteriores de 30,00*18,45 m².
En planta se pueden distinguir claramente dos áreas diferenciadas, la primera formada por la cántara donde se ubican los equipos hidráulicos y electromecánicos situada a cota , esto es, a 3 m por debajo del nivel del terreno, y la segunda situada a cota del terreno, donde se sitúan la sala de control y la zona de entrada de camiones.
EBP: Vista de los tres cuerpos de la estación de bombeo principal
Los equipos hidráulicos se colocan en una fosa de hormigón con dimensiones interiores de 24,50*12,35 m² y una profundidad de 3 m. Este foso esta construido en hormigón HA-25, con una solera de 0,70 m. de espesor y unos muros de 0,30 m. El trasdós de los muros va provisto de su respectivo dren para evacuación de agua y de una membrana drenante para evitar problemas de filtración de humedades.
En la estación de bombeo principal se disponen 5+1 bombas, con un caudal unitario de 110 l/s y Hm de 263,4 mca, potencia 380 Kw.
EBP: Grupos de bombeo
EBP: detalle de la motobomba de cámara partida
La tubería de impulsión también se dispone con tubería de acero helicosoldado. Al comienzo de la impulsión se dispone un caudalímetro.
Conducción de agua bruta
La conducción de agua bruta se ha dividido en dos tramos: el de impulsión y el de gravedad.
Ninguno de los diversos trazados previstos afecta espacios protegidos, no apareciendo diferenciación medioambiental entre los trazados planteados
Tramo de impulsión (Pk 0+000 al 8+345)
El trazado de la conducción se puede dividir en dos tramos independientes:
Tramo I: P.K. 0+000 – 0+800.
Este tramo parte desde la captación hasta la estación de bombeo principal.
Se divide a su vez en dos partes:
Subtramo 1: Palafito – Torre de Toma
Las conducciones son de PEAD de diámetro 400 mm que se ha ejecutado sobre el terreno insertada en un prisma de hormigón. Se unen en un colector de acero helicosoldado de 700 mm de diámetro al llegara ala torre de toma
Subtramo 2: Torre de Toma: Estación de bombeo principal (0+800)
En el segundo tramo, entre la torre de toma y el bombeo principal, la tubería es de acero helicosoldado abocardada, de diámetro 700 mm y discurre enterrada.
Tramo II: P.K. 0+800 al 8+345
Este tramo discurre entre la estación de bombeo principal y el puerto de Mestanza, donde se rompe carga y empieza el tramo de gravedad. En este tramo se llegan a tener presiones de hasta 35 atm. Por ello se ha optado por utilizar tubería de acero helicosoldado y abocardada de diámetro 700 mm que es el óptimo desde el punto de vista técnico–económico (estudio global caudal bombeado- depósito de agua bruta - diámetro conducción). La tubería abocardada permite no tener que soldar por dentro con la consiguiente ventaja económica y en materia de seguridad y salud.
La impulsión cuenta con unos calderines antiariete de 25 m3 cada uno que permiten absorber la presión en caso de sobrepresiones por cierres rápidos o roturas severas de la conducción.
CAB: Instalación de tubería de acero helicosoldado en tramo de impulsión
En función de las distintas presiones a la que es sometida la tubería se ha tramificado existiendo tramos de espesores entre 5 y 11 mm.
El revestimiento para toda la tubería de acero helicosoldado es de 625 micras exterior y 500 micras interior de poliuretano.
CAB: instalación de tubería de acero helicosoldado
CAB: Zanjadora utilizada en parte de la excavación del tramo de impulsión.
CAT: Tramo excavado. Detalle de la protección de seguridad
CAB: arqueta para válvula de corte. Tubería apeada a la espera de la colocación de la válvula. By-pass para equilibrar presiones
Tramo por gravedad (P.K. 8+345 al 19+360.)
Este tramo de conducción parte del depósito de rotura de carga ubicado en el puerto de Mestanza hasta la ETAP. El material utilizado es fundición dúctil tipo K9 y diámetro 700 mm. Este tramo está condicionado en plazo por la necesidad de suministrar 60 l/s a las nuevas industrias que están radicándose en el Polígono Industrial de La Nava, para facilitar el desarrollo socioeconómico de toda la zona de Puertollano. En este sentido, el cambio de la tubería a fundición dúctil facilitará el cumplimiento del plazo al disminuir los tiempos de suministro y de instalación respecto de la tubería de acero.
CAB: descarga de los tubos de fundición
Este tramo trascurre paralelo a las carreteras CR-502 y a la carretera de Circunvalación Sur-Oeste de Puertollano. Tras cruzar la N-420 la conducción se desarrolla por los futuros viales del PAU Puerta de Alcudia hasta llegara a la nueva ETAP.
CAT: Pieza especial de fundición para colocación de ventosa
CAB: Tubería de fundición a colocar bajo cruce de carretera de Diputación. Detalle de separadores para encajar en interior de tubería de hinca
Protección contra la corrosión en la tubería de agua bruta
Un aspecto fundamental es el estudió de la necesidad de protección frente a la corrosión de la conducción de abastecimiento de agua bruta.
Las situaciones con riesgo elevado de corrosión encontradas han sido las siguientes:
Cercanía a líneas electrificadas o a otros elementos protegidos catódicamente.
Suelos agresivos por su resistividad eléctrica.
Elevada acidez o alto contenido de sulfatos y cloruros.
La actividad minera existente al sur de Puertollano puede dar lugar a aguas ácidas cargadas de metales pesados con un alto potencial corrosivo. Durante la redacción del proyecto se realizaron perfiles geofísicos mediante la técnica de tomografía eléctrica. El análisis de los perfiles de tomografía eléctrica constató que los materiales existentes en el sector analizado presentaba una resistividad muy baja, típica de materiales de granulometría fina (limos-arcillas) o media (arenas arcillosas, arenas) con cierto grado de humedad, que se definen como corrosivos o muy corrosivos. Los problemas relacionados con la presencia de aguas ácidas afectan al tramo de la conducción principal comprendido entre los PK 9+300 y 15+000
Durante la ejecución de la obra se realizó una campaña de ensayos a lo largo de la traza de la conducción de agua consistente en:
Determinación del PH
Determinación de contenido de sulfatos solubles
Determinación de cloruros totales
Determinación de la resistividad
Analizados los resultados de la campaña de ensayos realizados para la determinación de la resistividad del terreno, se detectaron niveles bajos de resistividad por debajo de 1500 Ωxcm en los PKs 14+120, 15+280, 15+540 y valores cercanos a 1500 Ωxcm en el PK 16+060.
Además el tramo de conducción de agua bruta comprendido entre el PK 14+080 y 14+780, la conducción puede quedar por debajo del nivel freático debido al cruce del río Ojailén y que se detectan valores de la resistividad del terreno menores a 2500 Ωxcm, con el consiguiente riesgo de corrosión.
El paralelismo de la conducción de agua bruta en el tramo comprendido entre el PK 15+080 y el 16+180 con el ramal de línea ferroviaria convencional electrificada Puertollano-Puertollano Refinería y el cruce
mediante hinca de la tubería de agua bruta bajo las plataformas ferroviarias de la línea AVE Madrid-Sevilla y línea RENFE Ciudad Real-Badajoz en el tramo comprendido entre el PK 17+180 y 17+280, constituye un riesgo de existencia de corrientes vagabundas. Este riesgo se repite en el tramo de conducción de agua tratada de diámetro 800 mm comprendido entre los PKs 2+440 y 3+190.
Inicialmente se planteó el uso de la tubería con recubrimiento exterior bituminoso con protección suplementaria mediante manga de polietileno. Sin embargo, debido a que el proceso de colocación de la manga de polietileno disminuye considerablemente los rendimientos de los equipos de obra y precisa de un mayor cuidado en el relleno alrededor de la conducción para no dañar el revestimiento protector, la colocación de la manga de polietileno podría prolongar el plazo de obra incumpliéndose el hito parcial comprometido para el abastecimiento de agua bruta al polígono de La Nava.
En base a ello, en los tramos que era necesaria la protección se ha colocado de “tubería azul”, es decir, tubos de fundición dúctil provistos de un revestimiento exterior de zinc-aluminio (85Zn-15Al) con una masa de 400 g/m² con capa de acabado epoxi, y racores de fundición dúctil dotados de revestimiento electro depositado con un espesor mínimo de 50 μm y aplicados sobre una superficie granallada y tratada con fosfatación, o revestida con revestimiento epoxi de espesor mínimo de 150 μm.
CAB: Tubería con protección adiciponal en terrenos agresivos
CAB y CAT: Tubos de fundición azul (con protección adicional)
Nueva ETAP de puertollano
Tras el estudio de demandas actuales y futuras realizado, se dimensiona la ETAP de esta manera, que su capacidad será de 550 l/sg y satisfaría la demanda máxima del año horizonte en 16 horas diarias de funcionamiento.
La nueva planta potabilizadora se ha proyectado en dos módulos de tratamiento de 275 l/s cada uno.
Se ha ejecutado una nueva ETAP junto a los depósitos, aprovechando que el pto. De Mestanza tiene cota suficiente para que el agua llegue a la ETAP uy de esta pase por gravedad a los depósitos y de estos a la ciudad de Puertollano.
El tratamiento propuesto consta de los siguientes procesos unitarios:
Preozonización del agua bruta. Ajuste de pH con Hidróxido sódico. Oxidación del agua bruta con cloro. Mezcla rápida del agua con los siguientes reactivos:
o Policloruro Básico de alúmina (PCBA) o Carbón activo en polvo
Floculación con dosificación de Polielectrolito. Decantación-clarifloculación mediante decantadores lamelares. Filtración mediante filtros de arena cerrados. Esterilización del agua tratada con cloro. Recuperación del agua procedente del lavado de los filtros. Espesamiento y secado de los fangos producidos por el tratamiento.
Planta compacta: Vista de la obra de llegada y cámara de reparto
ETAP: Cámara de mezcla y cámara de floculación
ETAP: Cámaras de floculación y Decantador Lamelar
ETAP: Filtros de arena y edificio de explotación
Depósito regulador
El agua tratada se almacena en un depósito de 30.000 m³ dividido en 3 vasos de 30x40 m interiores y una altura de lámina de agua de 6,5 m con la solera situada a la cota 820.
El depósito se proyecta de hormigón armado in-situ, cubierto. Su disposición en la ladera de la montaña hace que tenga diversos tipos de muros.
Los muros perimetrales delanteros tienen una altura de 7,75 m y un espesor de 1 m con un peto superior de 0,80 m de alto y 0,25 m de ancho, con todos los paramentos verticales. La zapata de estos muros tiene un canto de 1,25 m, un talón en el interior del depósito de 3,5 m y una puntera de 2,5 m.
Los muros perimetrales traseros tienen una altura de 15,05 m con un escalón horizontal de 0,50 m a los 7,75 m medidos desde la zapata, con el paramento interior vertical y el exterior inclinado, dejando un ancho en la parte superior de 0,25 m y en la parte inferior de 2,50 m. Su zapata tiene un talón bajo el depósito de 5 m y una puntera de 0,5 m.
Los muros del pasillo de instalaciones tienen una altura de 7,75 m y un espesor de 1 m con un peto superior de 0,80 m de alto y 0,25 m de ancho, con todos los paramentos verticales. La zapata de estos muros tiene un canto de 1,25 m, un talón en el interior del depósito de 5 m y sin puntera.
Los pilares cuadrados de 50x50 cm se cimentan sobre zapatas aisladas de 2x2 m en planta y 1,25 m de canto.
El resto de la solera está formada por placas más o menos cuadradas de entre 4 y 5 m de lado, de 0,20 m de canto y refuerzos en los bordes.
El pórtico formado por los muros y los pilares, de dimensiones 6,5-9-9-9-6,5 m, dispone de una viga que se hormigonará en dos fases: 0,60x0,70 m en la primera fase y 0,40x0,30 m en la segunda, junto al forjado, para conseguir un canto total de viga de 1 m.
Los vasos se han cubierto con un forjado de placa alveolar 25+6 sobre el que se dispone el hormigón ligero para formación de pendientes, la lámina de impermeabilización y la gravilla. La cubierta se ha proyectado con una pendiente del 1% hacia los laterales y la zona delantera, recogiendo el agua mediante unas bajantes de PVC de 90 mm y una red de pluviales de PVC de 315 mm de diámetro.
Se dispone una red de drenaje perimetral de PVC de 200 mm de diámetro y otra red bajo solera de cada vaso de PVC de 100 mm de diámetro con el 1% de pendiente que se recoge en la arqueta corrida dispuesta en el pasillo entre los vasos.
En el pasillo se disponen las tuberías y demás elementos de la instalación, por lo que se ha cubierto con un forjado de iguales características que el vaso. La cubierta se ha proyectado con una pendiente del 1% hacia el vial principal, recogiendo el agua mediante unas bajantes de PVC de 90 mm y una red de pluviales de PVD de 315 mm de diámetro.
La tubería de acero de entrada desde la ETAP se reduce a otra de 500 mm dentro del depósito, con sus correspondientes válvulas de mariposa, una por vaso, para acometer al vaso sobre el muro.
Las tuberías de salida, una por vaso, también se proyectan en acero de 500 mm de diámetro saliendo bajo la solera mediante una alcachofa situada sobre la misma. Posteriormente acometen a la tubería principal de abastecimiento en acero de 800 mm de diámetro.
El desagüe de cada vaso con tubería de 200 mm y el aliviadero de los mismos mediante tubería de 400 mm se recoge en otra tubería de 400 mm que sale del depósito.
Tubería de agua tratada
La ubicación de la nueva ETAP obliga a transportar el agua tratada desde los nuevos depósitos a la red de distribución. Para ello se ha ejecutado una nueva tubería de 6 km. de longitud que conecta con los antiguos nudos de conexión a los antiguos depósitos.
TAT: relleno de zanja con arena
La tubería utilizada es de fundición tipo K9 de diámetro 800 mm. Algunos tramos de esta tubería se han tenido que proteger adicionalemente frente acorrosión.
AT: Compactado de arriñonamiento de tubos (cama de arena)
Actuaciones en la red de saneamiento y estaciones de bombeo asociadas
Puertollano se asienta sobre dos cuencas hidrográficas distintas: al norte la cuenca del río Guadiana a través del río Tirteafuera y al sur la del Guadalquivir, vertiendo en el río Ojailén.
Actuaciones en la cuenca del Tirteafuera.
En la actualidad, algunas aguas residuales son bombeadas hasta en siete ocasiones desde una cuenca a otra para su tratamiento en la única Estación Depuradora de Aguas Residuales existente, de 20.000 m3 de capacidad, situada en la carretera de El Villar junto al río Ojailén, que recibe sus vertidos.
Las aguas vertidas en la cuenca del río Tirteafuera son recogidas por los colectores que discurren por las calles de esta zona y transportadas hacia el punto mas bajo donde son bombeadas hacia la divisoria de aguas, a unos 1.500 m al sur.
Los nuevos desarrollos urbanísticos así como los previstos para un futuro inmediato supondrán un importante aumento del caudal de aguas residuales. La precaria situación tanto de los colectores como de la estación de bombeo, así como la necesidad de adaptarlos a los nuevos caudales, hace precisa la sustitución de los colectores por unos nuevos y de mayor capacidad y la construcción de un nuevo tanque de tormentas y de un nuevo bombeo.
Actuaciones en la cuenca del Ojailén
En cuanto a la cuenca del Ojailén, las aguas residuales acaban concentrándose en una estación de bombeo al Sur de Puertollano que las impulsa hasta la EDAR,
Dicho bombeo carece de tanque de tormentas previo. Con el objeto de optimizar la cantidad de agua a impulsar y mejorar los vertidos directos al cauce del Ojailén, se ha proyectado y construido un nuevo tanque de tormentas. Igualmente se ha construido un nuevo bombeo aledaño al existente que sustituye a éste pues se encuentra en muy mal estado.
En dicho bombeo también se van a recoger las aguas fecales del polígono industrial de La Nava (que supondrán en un futuro un volumen de 15,000 m3). Así pues se ha construido una nuevo bombeo para 30.000 m3 pero preparado para ubicar las bombas necesarias para poder bombear los 45.000 m3 futuros.
Bombeo del Ojailén: Cámara de bombas
Igualmente se ha construido un colector para 45.000 m3/día, desde el bombeo del Ojailén hasta la nueva EDAR que sustituye al existente, de poca capacidad y muy deteriorado. El nuevo colector se ha dimensionado para poder admitir el caudal del año horizonte mas los 15.000 m3 máximos que en un futuro proporcionará el polígono de La Nava. Se trata de una tubería de PEAD de 800 mm de diámetro
que dispone de ventosas en sus puntos altos y desagües en los bajos. Debido a la escasa pendiente del terreno su perfil longitudinal se ha tenido que forzar para facilitar los punto de admisión y evaciación de aire así como los puntos de desagüe
Colector Ojailén: Colocación de la tubería de PEAD 800 mm
Colector del Ojailén: uniones soldadas tubo de PEAD
Igualmente se desarrolla un nuevo colector parta transportar las aguas negras desde el actual bombeo ubicado en la Nava al bombeo del Oajilén. Se a proyectado para una capacidad máxima de 15.000 m3/día. A él se conectarán las aguas fecales del futuro PAU del Puerta de Alcudia así como de los PAU del Terry y del nuevo Palacio de Congresos.
El nuevo colector de La Nava sustituye a uno existente que dirige las aguas hacia el centro del pueblo. Tiene una longitud de cinco kilómetros y medio de los que 3,2 km son en impulsión mediante una tubería de PEAD de 500 mm y el resto, por gravedad consiste en una tubería de PVC de doble pared de 1200 mm de diámetro.
Ampliación y mejora de la estación de tratamiento de agua
La planta depuradora de Puertollano tiene una serie de problemas funcionales y estructurales, como consecuencia del paso del tiempo, y el consecuente deterioro de equipos y estructuras. Además, se encuentra al límite de su capacidad de tratamiento (20.000 m³/día), ya que el caudal actual tratado es de 19.000 m³/día. Según las estimaciones realizadas la planta pasará a recibir 30.000 m3/día. Es decir se producirá un incremento de caudal de 10.000 m3/día.
Además, no se produce eliminación de nitrógeno ni fósforo, lo cual es exigido por la Consejería de Obras Públicas de la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha al definir la zona como protegible en su “Mapa de zonas sensibles y protegibles con zonas de baño y tramos hidrográficos según objetivos de calidad”.
Por tanto, la planta depuradora existente no tiene ni la capacidad ni los sistemas que son necesarios para la eliminación de nutrientes. Al ampliar la planta, por lo tanto, los límites de descarga del nuevo permiso de vertido obligarán la necesidad de bio-oxidar los productos nitrogenados a nitratos (nitrificación) y su desnitrificación posterior a nitrógeno elemental (gas) que se dispersará en el aire atmosférico. Estas nuevas exigencias reducirán la capacidad aparente de las líneas de tratamiento actuales, por lo que las instalaciones nuevas de ampliación, además de los 10.000 m³/día de incremento en el volumen de aguas residuales, tendrán que aceptar el caudal de diferencia entre el caudal diario de diseño original (20.000 m³/día) y el caudal diario que la planta puede realmente aceptar bajo las condiciones nuevas de vertido.
EDAR:Vista aerea de la nueva edar junto a la antigua
Visto el estado en el que se encuentra la Estación Depuradora de Puertollano se propone demoler dichas instalaciones y construir una nueva planta que sea capaz de depurar 30.000 m3/día. Esta planta está basada en el proceso BIOCOS. Esta alternativa permite la ejecución de la obra independientemente del funcionamiento de la EDAR actual, con lo que no se interferirá en el proceso de depuración hasta la puesta en marcha de las nuevas instalaciones, además de reducir los costes de explotación.
Los depósitos de la actual estación de tratamiento se reutilizarán para agua tratada.
A continuación se describen de manera sucinta los distintos elementos de la nueva EDAR
Obra de llegada
La obra de llegada se ha ejecutado junto al bombeo del Ojailén. El colector de entrada llega a un pozo de gruesos donde mediante una cuchara bivalva se recogen las arenas y sólidos decantados en el mismo. Existe en el mismo una obra de by-pass general de toda la planta.
Posteriormente el agua pasa al pozo de bombeo a través de una reja de 50mm de paso que protege las 5 bombas sumergibles, una en reserva, de 1.284 m3/h de caudal unitario ubicadas en el mismo, que cubrirán los caudales necesarios tanto en tiempo seco como en tiempo húmedo.
Desbaste de finos
Existe un pretratamiento que será puesto fuera de servicio y sustituido por un nuevo conjunto de desbaste y desarenado común, capaz de tratar la totalidad de los 45.000 m3/día.
Se han proyectado tres canales de 1,0 m de anchura dotados, dos de ellos, con tamices tipo escalera o banda continua de 3 mm de luz libre de paso y el tercero ( de reserva o emergencia) con una reja de barrotes de limpieza manual y 30 mm de lúz de paso.
Los residuos sólidos vierten a un tornillo transportador compactador de 2 m3/h de capacidad que a su vez descarga en un contenedor de 5 m3 de capacidad.
Los canales de desbaste se encuentran aislados mediante compuertas de accionamiento manual.
Desarenado-desengrase
El desarenador/desengrasador es del tipo aireado, de flujo helicoidal en una sección transversal trapezoidal. La unidad es rectangular en planta. Se construirán dos desarenadores.
Las aguas residuales, con un caudal máximo de 5.000 m3/h, entran en las unidades, por debajo del nivel de agua, y salen por vertedero plano en el extremo opuesto. Cada entrada está dotada de una compuerta mural de cierre a 4-aristas. Los citados rebosaderos están protegidos por pantallas deflectoras transversales, que retienen los flotantes grandes y las grasas, las que se aglomeran por la aireación. Cada desarenador está provisto, también, de una pantalla deflectora longitudinal, en un lateral del depósito, que permite la acumulación de grasas y flotantes en una zona tranquila en toda la longitud. Las superficies horizontal y transversal de cada desarenador son de 80 m2 y de 10 m2, respectivamente, con las que las velocidades ascensional y horizontal máximas de las aguas residuales se reducen por debajo de 30 m/h y 0,15 m/s, respectivamente. Con dichas velocidades se sedimentan y depositan todas las partículas sólidas densas (arenas, etc.) cuyo tamaño es igual o mayor que 0,18 mm. Las arenas separadas se depositan y acumulan en un canal longitudinal inferior.
El aire necesario para el proceso, tanto para la aglomeración de las grasas como para la liberación de la suciedad de las partículas de arena, se suministra por una soplante. Se instalarán tres soplantes, una de las cuales es de reserva. Su caudal unitario es de 650 m3/h. La aireación se produce por difusores de burbuja gruesa que se montan en el lateral opuesto a la pantalla deflectora tranquilizante de grasas. El caudal de aire a suministrar está calculado para mantener una velocidad helicoidal de agua entre 0,30 y 0,40 m/s, independiente del caudal de vertidos entrantes.
Cada desarenador está provisto de un puente transversal, de traslación horizontal y longitudinal, vaivén, en el que se monta una bomba para la extracción de las arenas acumuladas y un barredor superficial para
las grasas y flotantes. Dicha traslación horizontal se invierte por interruptores finales de carrera y el puente está en marcha de forma continua.
En la traslación desde la entrada hasta la salida, el barredor superficial empuja las grasas acumuladas hacia una tolva semisumergida de recogida; dicha tolva está montada en la pantalla deflectora transversal, mencionada anteriormente. La salida inferior de la citada tolva está protegida por una válvula de manguito elástico de accionamiento neumático. Dicha válvula se abre por un interruptor, accionado por el puente en su acercamiento a la tolva; el tiempo de apertura de la válvula se controla por un temporizador programable y la mezcla de grasas y flotantes se conduce al sistema de separación y concentración de grasas, a describir más adelante. El barredor se levanta de forma mecánica al final de esta primera carrera, y no barre en la traslación de vuelta.
En la traslación desde la salida hasta la entrada, la bomba de arenas aspira una mezcla de agua y arena del canal inferior y la conduce a una canaleta longitudinal superior, a un lado del depósito. Dicha mezcla se conduce por gravedad al lavadero de arena, a describir más adelante. La citada bomba es del tipo vertical con aspiración alargada e impulsor vórtex; el interior de la bomba está revestido de poliuretano, de protección antiabrasiva. Su caudal es de 50 m3/h.
El efluente del desarenador se conduce al sistema de medición de caudal.
Separador de Grasas y Flotantes
Este elemento recibe grasas y flotantes eliminados en el desarenador, también le llegan las espumas y flotantes eliminados posteriormente en los decantadores primarios y secundarios. Por tanto, se construirán dos unidades separadoras de grasas, uno para las grasas del pretratamiento y otro para las procedentes de la decantación.
Cada separador de grasas consiste, básicamente, en un depósito rectangular en planta, cuya velocidad ascensional es lo suficientemente baja como para permitir la acumulación de dichas grasas y flotantes en la superficie. Dicha acumulación forma una costra flotante, la que se mantiene dentro del separador y que es retenida por una pantalla deflectora transversal. Las aguas, libres de grasas y flotantes, pasan por debajo de la citada pantalla y salen del separador por rebose; dichas aguas se conducen, por gravedad, al sistema de manejo de drenajes y vaciados.
La costra formada por las grasas y flotantes acumulados, sin agua, se extrae del separador por medio de un barredor superficial transversal, a través de una rampa. Dicho barredor, que está compuesto de cadenas con rasquetas sobre un bastidor, se monta justo delante de la citada pantalla deflectora. El accionamiento del barredor es por motorreductor a través de piñones. Su marcha es intermitente, y está controlada de forma automática por un programa de temporización comandado por un PLC, para asegurar que el espesor de la costra flotante sea suficiente para permitir su extracción libre de agua.
Las grasas y flotantes eliminados como una costra se conducen a un contenedor para su transporte posterior al vertedero.
Lavadero de Arenas
La mezcla de agua y arena extraída de los desarenadores por bombeo se conduce a un clasificador de arena del tipo de tornillo. Las arenas se acumulan en el fondo de la arqueta, de donde se extraen, sin agua libre, por el tornillo. La velocidad del clasificador es muy lenta, por lo que las aguas que pueden ser arrastradas con las arenas se drenan en contracorriente, terminando así el lavado de dichas arenas.
Las arenas limpias se conducen a un contenedor para su transporte posterior al vertedero. El agua sobrenadante en la arqueta sale sobre un rebosadero plano y se conduce, por gravedad, al sistema de manejo de drenajes y vaciados.
Medición del caudal
Se proyecta un nuevo medidor de canal tipo Parshal Flume.
El medidor de caudal es del tipo canal Parshall Flume, con medidor de nivel de agua por ultrasonidos; la anchura de la garganta del flume es de 24"; el citado nivel de agua está convertido en caudal por un microprocesador. Las señales generadas por el instrumento son analógicas, de 4 a 20 mA. Además de un indicador local del caudal, el instrumento está dotado de un transmisor de las señales, que alimenta a un indicador, un registrador y un totalizador de caudal montados en panel.
En la salida del Parshall Flume, los vertidos se conducen por gravedad a un repartidor de caudales. En este repartidor la totalidad del caudal (30.000 m3/dia) se dividirá mediante vertederos regulables en la
siguiente proporción: 10.000 m3/día se conducirán a los decantadores primarios existentes y 20.000 m3/día se conducirán al sistema de decantación primaria de la ampliación
Reactor biológico
Aplicaremos la tecnología por medio del procedimiento llamado “BIOCOS” que por una parte permite tratar todo el caudal y contaminación por una sola planta y por otra no es necesario realizar la estabilización de fangos mediante digestión, ya que en la planta nueva se diseña en aireación prolongada sin decantación primaria y permite por lo tanto estabilizar los fangos producidos en el propio reactor.
El diseño propuesto es para:
- Una carga de 10.500 kg de DBO5/día
- Un caudal de diseño es de: 1.250 m3/h
- Un caudal punta: 1.975 m3/h
Las medidas del reactor biológico que proponemos es el siguiente:
Dos (2) Tanques de Aireación de 54,00 m largo x 33,00 m Ancho x 7,00 m de profundidad = 12.474 m³/unidad, formando dos líneas de proceso, total reactor biológico 24.948 m³.
En sustitución de la decantación secundaria, se utilizan dos tanques de sedimentación/anoxia de dimensiones por cada uno de los reactores de: 19,00 m lancho x 27,00 m largo x 7,00 m de profundidad de lámina de agua
El volumen total de estos tanque son: 3.591 m³ x 4 = 14.364 m³
Total reactores biológicos más tanques de sedimentación 39.312 m³
La calidad en el agua tratada está garantizada según el RD 506/1996, respecto a la contaminación orgánica, así como la eliminación de nutrientes.
Las ventajas de este proceso las podemos enumerar en:
- Mejoras de la implantación de la instalación,
- Simplicidad en el funcionamiento de la instalación
- Tratamiento completo en una planta solamente
- Eliminación de la decantación primaria y secundaria, el sistema “Biocos” incorpora los sedimentadotes especializados para eliminación de nitrógeno
- Eliminación de la línea de digestión
- Eliminación de la calefacción de fangos
- Eliminación del almacenamiento de biogás
- Proceso único de espesamiento, eliminación del actual espesador
El sistema de aireación adoptado es mediante 4+1 soplantes de émbolos rotativos, cada uno de 132 kW. de potencia unitaria; y suponen una transferencia horaria máxima de oxígeno de unos 832 kg O2/h, suficiente para cargas instantáneas puntuales de un 150% de la carga promedio.
Las carga másica prevista de 0,08 kg DBO/kg MLSS/día es lo suficiente para conseguir un efluente de la calidad requerida. La edad del fango resultante será de 15 días, la cual permitirá una nitrificación total, con la consiguiente desnitrificación, durante todo el año.
Los tanques de aireación se equiparán con medidores de O2 disuelto que sirven para regular el funcionamiento de los equipos de aeración.
Nueva EDAR de El Villar
Conviene reseñar que la pedanía de Puertollano, El Villar, actualmente no tiene ningún sistema de depuración de aguas residuales, por lo que una vez analizada la posibilidad de conectar los colectores de dicha pedanía mediante bombeo a la EDAR de Puertollano o construir una pequeña EDAR propia para dicho núcleo, se opta por esta última alternativa, que con un coste inicial ligeramente superior, evita posteriores costes energéticos y facilita su explotación.
