Rehabilitación de conducciones mediante manga autoportante Insituform® entre Portugalete y Getxo
La rehabilitación de conducciones sin apertura de zanja con curado in situ es un sistema de renovación de tuberías ampliamente aplicado en todo el mundo, con gran presencia sobre todo en tuberías cuyo fluido discurre por gravedad. Pero día a día, con la aplicación de fibra de vidrio en la estructura de las mangas y el desarrollo de resinas aptas para estar en contacto con agua de consumo humano, se está haciendo cada vez más presente en el mercado la renovación de tuberías de suministro de agua potable.
Gracias a la gran versatilidad y capacidad de adaptación de la rehabilitación mediante manga autoportante Insituform®, fue posible la rehabilitación del tramo subfluvial de la tubería de abastecimiento de agua potable bajo la ría Nervión.
A escasos metros del Puente Vizcaya, uno de los mayores éxitos de la ingeniería de finales del siglo XIX y una autentica innovación para la época, se desarrolló el pasado año otra innovación, esta vez del siglo XXI: la rehabilitación sin apertura de zanja de la tubería de DN620 de abastecimiento de agua potable y 175 metros de longitud bajo la ría del Nervión entre Portugalete y el barrio guechotarra de Las Arenas, perteneciente a la red primaria de abastecimiento del Consorcio de Aguas de Bilbao Bizkaia.
En 1970, se acometen los trabajos de construcción de una tubería de abastecimiento de agua potable de acero con recubrimiento bituminoso que cruza la ría desde el vecino Portugalete, conectando ambos márgenes de la ría, asegurando el abastecimiento de una población de más de 75.000 habitantes.
Mediante el encamisado Insituform®, se consigue que la manga sea una nueva tubería dentro de la existente, con un correcto funcionamiento
La conducción estuvo funcionando desde su instalación, pero con el paso de los años, más allá de su vida útil, se produjeron desperfectos y averías. Debido a su peculiar ubicación, reparaciones desde el exterior de la conducción en las zonas de carrera de mareas, o mediante buzos profesionales eran las únicas alternativas hasta que se acometiese una rehabilitación integral.
El Consorcio de Aguas de Bilbao-Bizkaia detectó la necesidad de realizar una actuación definitiva. La Subdirección de Proyectos y Obras de Abastecimiento realizó un estudio de alternativas para acometer la reparación o sustitución de la tubería deteriorada.
Las prioridades eran realizar una actuación integral y definitiva; minimizar la afección a las personas, ya que se trata de una zona urbana; minimizar la afección al tráfico rodado; y no afectar al tráfico fluvial de la ría, puerta de entrada al puerto de Bilbao.
Las alternativas analizadas fueron:
- Ejecución de una tubería mediante obra tradicional.
- Reparación por métodos subacuáticos (buzos).
- Rehabilitación integral de la tubería existente, de la cual se analizaron los diferentes sistemas de rehabilitación disponibles.
- Rehabilitación con tubo flexible.
- Rehabilitación con manga.
Se descartaron alternativas debido a su gran afección, como el procedimiento constructivo original o mediante hinca dirigida; debido a la poca fiabilidad de una actuación integral, como es el caso de reparación con buzos; o debido a la imposibilidad material de realizar la rehabilitación, como la rehabilitación con tubo flexible.
La alternativa elegida fue la rehabilitación con manga. Es una rehabilitación integral y definitiva del tramo. Mediante el encamisado Insituform®, se consigue que la manga sea una nueva tubería dentro de la existente, con las características necesarias para su correcto funcionamiento, así como un aumento de la capacidad hidráulica, reduciendo la pérdida de carga, gracias a la mejora de la rugosidad absoluta de la superficie de la manga frente a la de la tubería existente.
Los trabajos para rehabilitar la tubería comenzaron en 2018 con la prospección geofísica para localizar el lugar por el que discurre
Además, la afección al entorno es mínima. La adaptabilidad de los equipos de trabajo y del sistema minimizan las afecciones, con una ejecución muy rápida comparada con otros sistemas. Las ocupaciones se limitan a los extremos, sin afección a lo largo de su longitud, especialmente importante para el tráfico fluvial de la ría.
Los trabajos para rehabilitar la tubería comenzaron en noviembre de 2018 con la campaña de prospección geofísica mediante técnica no invasiva para localizar el lugar exacto por el que discurre la tubería.
Para el diseño y cálculo estructural de la manga se tuvieron en cuenta los siguientes condicionantes:
- Diámetro de la tubería existente: 620 mm.
- Presión de prueba (STP): 17 bares.
- Máxima presión negativa: -0,9 bares.
El estudio de ingeniería realizado dio como resultado la rehabilitación de la conducción mediante manga Insituform ®, compuesta por dos capas de fibra de vidrio y con recubrimiento de PP, impregnado con resina desarrollada específicamente para estar en contacto con agua potable, cumpliendo así los requisitos marcados por el Real Decreto 140/2003, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano.
Composición de la manga (17 mm de espesor nominal total):
- 9 mm de fieltro.
- 2,5 mm de fibra de vidrio 1.900 gr/cm².
- 2,5 mm de fibra de vidrio 1.900 gr/cm².
- 3,0 mm de recubrimiento de PP.
La manga diseñada no solo aguanta por sí misma las presiones externas debidas al terreno en los tramos enterrados, sino que también soporta las presiones hidrostáticas producto de la profundidad bajo la ría. Por otro lado, el diseño interactivo considerado para las fuerzas internas, refuerza la capacidad estructural de la tubería huésped, eliminando las fisuras y grietas existentes.
La rehabilitación del tramo subfluvial ser realizó principalmente de tres fases:
1. Preparación de la tubería huésped
Dado las múltiples fisuras, su localización bajo la ría y el perfil en sifón que tenía la tubería, esta permanecía anegada de agua una vez que estaba fuera de servicio, sin posibilidad de desaguar el tramo. Mediante camiones de agua a presión, impulsión-succión de gran capacidad, se realizaron las tareas de limpieza y vaciado de agua, para posteriormente, con un equipo robotizado con cámara CCTV, eliminar desperfectos e inspeccionar el interior de la tubería a lo largo de sus 175 metros.
2. Impregnación de la manga
La impregnación de la manga se lleva a cabo en fábrica. El proceso de fabricación se somete a rigurosos controles de calidad, solo alcanzables en un ambiente controlado en tiempo y temperatura propios de una producción en cadena.
La impregnación consiste en saturar las capas de fibra de vidrio de la manga con la mezcla de resina y catalizadores, causantes de la posterior polimerización y endurecimiento de la manga.
El estudio dio como resultado la rehabilitación mediante manga Insituform®, compuesta por dos capas de fibra de vidrio y con recubrimiento de PP
Gracias al proceso de vacío se asegura que todos los huecos con aire ocluido que pudieran existir sean eliminados y rellenados por resina, evitando así burbujas de aire en el interior que pudieran ocasionar una reducción de sus propiedades mecánicas.
Concluida la fabricación, se realiza el transporte en condiciones controladas de temperatura hasta el lugar de instalación.
La impregnación de la manga instalada en el tramo subfluvial en la ría de Bilbao se realizó el 8 de noviembre de 2021. Esta duró catorce horas, y una vez terminada, se realizó el trayecto de 450 km que separan Portugalete de las instalaciones de Insituform en Valdemoro.
3. Instalación y curado en obra
En la rehabilitación de tuberías sin apertura de zanja con curado in situ, existen cuatro procesos de instalación y curado en obra.
- Sistemas que provocan la reacción, polimerización y endurecimiento de la resina mediante calor: Instalación con aire comprimido y curado mediante vapor e instalación y curado con agua.
- Sistemas que provocan la reacción, polimerización y endurecimiento de la resina mediante haz de luz: instalación con aire comprimido y curado mediante luz ultravioleta e instalación con aire comprimido y curado mediante luz led.
Tras el análisis, por un lado, de las características, de las necesidades y de las condiciones a las que estará sometida la tubería en su vida útil; y por otro, de los condicionantes de cada proceso de instalación y curado, el departamento técnico de Insituform concluyó que el método más adecuado para la rehabilitación del tramo subfluvial entre Portugalete y Las Arenas era la instalación y curado con agua.
Instalación del tubo curado "in situ".
Instalación de junta interna de PEAD.
La presión externa debida al empuje de las aguas de la ría se contrarresta con la presión hidrostática interior de la manga gracias al agua necesaria para su instalación. El calentamiento del agua interior supone el foco caliente que produce la reacción, polimerización y endurecimiento de la resina, contrarrestando el foco frío y continuo que supone el agua salobre que discurre por la ría. La polimerización y endurecimiento de la resina está controlado mediante el calentamiento del agua que sirvió para la instalación. Se aumenta la temperatura hasta alcanzar la polimerización, manteniéndose esta hasta lograr el endurecimiento completo de la resina. El proceso es monitorizado en tiempo real por diferentes sistemas de control de caudal y temperatura del agua, de la manga y de la tubería huésped. Mediante una sonda de fibra de vidrio, instalada entre la manga y la tubería, se registran las temperaturas a lo largo de toda su longitud, actuando sobre la temperatura y el tiempo acorde a las necesidades requeridas.
Insituform concluyó que el método para rehabilitar el tramo subfluvial entre Portugalete y Las Arenas era la instalación y curado con agua
Una vez asegurado el correcto curado de la resina, se consigue un tubo completamente nuevo dentro de la tubería existente, con las propiedades y capacidades mecánicas para la que fue diseñado. Se alarga la vida útil igual que si se tratase de una tubería de nueva construcción, pero con propiedades mejoradas como la inexistencia de juntas o discontinuidades en toda su longitud, dando como resultado una tubería completamente nueva de 175 metros de longitud.
La instalación de la manga se realizó el 10 de noviembre de 2021, iniciándose ese mismo día el calentamiento del agua interior que produce el curado de la resina, completándose el proceso al día siguiente. Posteriormente se realizaron los remates y la instalación de las juntas internas de PEAD que aseguran la estanqueidad del conjunto manga-tubería.
De acuerdo a la norma UNE-EN 805:2000 para tuberías plásticas, se realizaron satisfactoriamente las pruebas de presión y estanqueidad, dando su conformidad el Consorcio de Aguas de Bilbao-Bizkaia y concluyéndose así los trabajos.
Con la instalación de la manga en el tramo subfluvial entre Portugalete y Las Arenas se redujo en gran medida los tiempos de ejecución. El tiempo transcurrido desde la preparación de la tubería huésped hasta los remates finales fue de dos semanas, rendimientos y plazos imposibles de alcanzar por las alternativas estudiadas.