Este artículo técnico forma parte del acuerdo que Solagro Ingenieros Asociados, en adelante Solagro (www.solagro.es), como empresa experta en desarrollo de proyectos de ingeniería y direcciones de obra, mantiene con la Universidad A Distancia de Madrid, en adelante, UDIMA para la publicación en la web de UDIMA de artículos técnicos editados y redactados por Solagro sobre las temáticas de proyectos de ingenieria y eficiencia energética.
Como primer artículo, hemos redactado un artículo que expresa las condiciones de proyecto de una balsa de agua, al igual que su ejecución, analizando los inconvenientes en ambas fases; y que el lector pueda enjuiciar como la labor del proyectista y director de obra son fundamentales para una ejecución de calidad. El equipo humano de Solagro Ingenieros Asociados en este caso ejerció de proyectista y de dirección de obra.
El objeto de esta noticia es que estudiantes de ingeniería puedan acercarse a su futuro dentro del mundo real de la ingeniería; mediante un caso concreto y poder conocer técnicas y detalles de la ejecución de una obra hidráulica de importancia, como es el caso de esta balsa de almacenamiento de agua de 65.000 m3.
Como complemento al presente artículo, aunque se describe más adelante, presentamos el enlace al video de youtube, que hemos creado para este artículo, aportando información más visual, y cómoda:
– Enlace al video (youtube) de ejecución de balsa: Aquí os mostramos en enlace al video de youtube
https://www.youtube.com/watch?v=4Yr-6eqLp-s
Fotografía de la balsa ejecutada para capacidad de 65.000 m3.
El índice para desarrollar esta noticia es:
➨ Objetivos del cliente.
➨ Objeto del proyecto.
➨ Proyecto.
➮ Definicion de las obras proyectadas.
➮ Fases de tramitación de proyecto.
➨ Inconvenientes encontradas durante la fase de proyecto.
➨ Dirección de obra.
➮ Topográfia.
➮ Analisis de ofertas.
➮ Supervición y control de obra.
➮ Enlace al video de youtube que mostrará la ejecución de esta obra de ingenieria, balsa de almacenamiento de agua de 65.000 m3.
➨ OBJETIVOS DEL CLIENTE.
Los objetivos del cliente al encargarnos las labores de proyecto y dirección de obra sobre la balsa que se pretendía ejecutar fueron:
– Tramitar y obtener todos los permisos que fueran necesarios previamente, en base a la normativa y procedimientos que son vigentes en la Comunidad Autónoma de Castilla La Mancha.
– Proyectar una balsa para la capacidad de 65.000 m3, capacidad impuesta por Confederación Hidrográfica Del Tajo, como condición para la aprobación de una concesión de aguas, optimizando su coste de ejecución.
– Dirección de obra de la balsa a ejecutar. En esta dirección de obra, se incluyen trabajos topográficos, control y supervisión de las obras, y estudio de las ofertas solicitadas, y apoyo a la propiedad en la decisión de las contratas seleccionadas, además de realizar las certificaciones necesarias.
La práctica común y más recomendable es redactar un proyecto básico que defina el alcance de las obras, y aunque se realice memoria, planos, pliego de condiciones y presupuesto, no tendrá un alto grado de detalle, sirviendo este para obtener los permisos necesarios previos a la ejecución de la obra.
A posteriori, se deberá realizar un proyecto de ejecución, con mayor grado de definición, el cual sirva para solicitar ofertas a distintos participantes, y contratas, y a su vez ejecutar las obras. Este proyecto de ejecución se irá modificando durante la ejecución de las obras, con la finalizar de tener un final de proyecto, plasmado en planos ASBUILT. Estos planos ASBUILT deben ser entregados a la propiedad con la finalidad de que se conozca con detalle lo realmente ejecutado, y además sirva para averias, reparaciones, etc. Esta fórmula fue la realizada en dicho caso.
➨ OBJETO DEL PROYECTO.
Es muy importante definir el objeto del proyecto, a fin de satisfacer las necesidades del cliente. Analizando los objetivos del cliente, englobamos el objeto del proyecto en la construcción de una balsa de capacidad de 65.000 m3, dotando a las obras de una calidad adecuada al uso propuesto y garantizando una elevada vida útil. Es necesario definir la calidad de las obras, a fin de que el cliente comprenda los costes, pero también la contraprestación de los costes de ejecución sobre la vida útil del proyecto. Es decir, si el cliente se gasta dinero en control de calidad, impermeabilización, red de drenaje, etc; debe saber que es bajo la finalidad de ejecutar una obra que cumpla la normativa vigente, y además de que las obras tengan una gran vida útil.
Aunque es necesario siempre velar por el cumplimiento de la normativa, el estar por encima de la misma, puede ser a veces necesario siempre que el cliente este de acuerdo y comprenda que esto repercutirá en una mayor vida útil, y costes menores de reparación y mantenimiento.
En las balsas de almacenamiento de agua hay puntos críticos que si se ejecutan mal, puede dar lugar a una disminución de la vida útil de las mismas. Estos puntos críticos a nuestro entender son:
– Ubicación de la balsa.
– Diseño de taludes, y control de calidad sobre ellos.
– Levantamiento y control topográfico.
– Ejecución necesaria de red de drenaje, para el control de filtraciones.
– Elección e instalación adecuada de geotextil y geomembrana.
– Diseño adecuado de desagüe de fondo, toma, y aliviadero.
➨ PROYECTO.
➮ Definición de las obras proyectadas.
El análisis de la normativa es de siempre de carácter obligado en fase de proyecto, no sólo para ser justificada en proyecto, sino para advertirnos de posibles requisitos futuros. En nuestro caso, a parte de otras normativas era importante estudiar y analizar el Real Decreto 9/2008, de 11 de enero, por el que se modifica el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, aprobado por el Real Decreto 849/1986, de 11 de abril.
Aquí os muestro algunas fotografía de las obras:
Movimiento de tierras. Desmonte y formación de taludes.
Formación de taludes.
Apero para el refino de taludes y fondo.
Extensión de geotextil.
Extensión de geomembrana (PEAD de 2,5 mm) sobre geotextil.
Balsa prácticamente finalizada, en prueba de llenado.
Los datos característicos de la obra proyectada, en fase de proyecto fueron:
➡ Agua embalsada (m3) 65 000 Capacidad útil.
➡ Desbroce (m2) 17 924 m2
➡ Desmonte (m3) 179 996 m3
➡ Terraplén (m3): 3 701 m3
➡ Resguardo en el talud* (m) 0,5 m.
➡ Altura de terraplenado: 4,90 m.
➡ Geometría: Ver planos.
➡ Talud interior y exterior: 3H/1V.
➡ Cota coronación (m) 400
➡ Cota fondo (m) 391
➡ Máximo desnivel fondo (m) 0,30 metros.
➡ Perímetro fondo (m) 384,00 metros.
➡ Perímetro coronación (m) 537,00 metros.
La ubicación fue seleccionada por el cliente, y aprobada por nuestro criterio. Fue un punto crítico a analizar con detalle, puesto que la ubicación desde el punto de vista económico era apropiada, puesto que tenía ciertos taludes que harían que el volumen de tierra a mover fuera y por tanto su ejecución fuera inferior. Como inconveniente surgío que sin ser cauce, recogía muchas aguas pluviales y por tanto hubo que estudiar la pluviometria de la zona, y realizar estudios hidrológicos que aportarán datos sobre el caudal máximo de avenida en el periodo de retorno de al menos 100 años. El caudal era importante pero se diseñó la balsa de tal manera que el talud resistiría como presa y al ser rebosado funcionaría como aliviadero.
Es importante analizar siempre la ubicación en cuanto a volumen de tierras de desmontes y terraplenados a realizar, y la ubicación por posibles problemas de geotecnia e hidrología. En nuestro caso, el cliente estableció como condicionante necesario la ejecución de la balsa en dicho lugar; ratificado por nuestra parte, al realizar dicho estudio hidrológico, y pruebas de control de calidad sobre los terrenos de forma previa.
Previamente al inicio de la redacción del proyecto se realizó un levantamiento topográfico para obtener el estado tridimensional del terreno, a fin de realizar simulaciones de movimientos de tierras, y otras cuestiones.
En cuanto al diseño de la balsa y su forma, en este caso a ser un terreno en forma de cuña, con elevadas y cambiantes pendientes no fue fácil su ubicación, ni su optimización. Por ello se desarrolló un módulo computacional específicamente orientado a definir la ubicación óptima de una balsa de planta trapezoidal irregular.
La balsa estaría catalogada (Real Decreto 9/2008), de 11 de enero como pequeña PRESA por tener menos de 10 metros de altura (en el caso en proyecto 4,9 m) de BALSA, y menos de 1 Hectómetro cúbico; Por su riesgo estaría clasificada como de categoría C.
Según el artículo 367 y dado que la altura superior de la balsa según se ha comentado en antecedentes es menor de 5 metros no estará obligado a solicitar su clasificación y registro. Ni a elaborar un plan de emergencia.
La impermeabilización proyectada fue polietileno de Alta Densidad (PEAD) de 2 mm de espesor, que descansaba sobre una manta de geotextil de 325 g/m2. El objetivo de la manta es doble. En primer lugar, cumple la clásica función de proteger la geomembrana. En segundo lugar, funciona como elemento drenante. El drenaje de la pantalla se consigue mediante zanjas drenantes localizadas en las limahoyas del fondo de la balsa. Debe destacarse que el fondo de las balsa se conforma mediante planos de buzamiento opuesto a fin de asegurar su correcto drenaje en operaciones de vaciado. Los paramentos de los diques tienen pendientes siempre más tendidas del 3H:1V.
El vaciado de la balsa y el llenado se diseñó bajo la misma tubería de llenado, de 250 mm de PVC, anclada mediante hormigón armado al talud construido; procediéndose el vaciado al mismo cauce. La balsa dispondrá de un aliviadero de 2,5 metros de ancho y 0,4 de profundidad, el cual poseerá después un cuenco disipador y un canal de desagüe que en caso de crecida por exceso de aguas pluviales verterá al terreno natural, sin causar daños. La zona donde será descargado el agua, mediante la tubería o toma de entrada estará constituido por una doble membrana de PEAD que lo protegerá de la acción erosiva del flujo.
La red de drenaje diseñada fue de PVC de 250 mm perforado, para controlar posibles fugas, el cual será conectado con la toma de salida, por si se dieran las mismas, fuese vaciando a través de la caseta de control.
La escorrentía exterior a la balsa se diseño mediante cunetas. Estás cunetas verterán el agua al terreno de forma directa, alejándolo de los taludes de la balsa para no afectarla.
La electrificación de la balsa, se llevará a cabo a través de una línea subterránea de baja tensión la cual colgará del cuadro de baja tensión de la toma 4; previamente este deberá sufrir varios cambios en cuanto a la protección magnetotérmicas y diferenciales se refiere y deberá instalarse un nuevo conductor de 240 mm2 Al por fase a fin de conseguir que la caída de tensión sea menor del 6,5 % que cita el REBT, para instalaciones que cuentan con un centro de transformación propio.
Obviamente también fueron diseñados otros elementos; como caseta de bombeo y de rebombeo desde la balsa a las zonas de riego, pero dado que la temática central de este artículo es la balsa se ha preferido obviarlos para no hacer demasiado extenso el artículo.
➮ Fases de tramitación de proyecto.
La fase de tramitación de permisos, o permitting es clave para evitar sorpresas, y además muy tediosa.
En este proyecto fue necesario, tramitar:
– Modificación de características de concesión de aguas.
– Licencia de obras.
– Evaluación de impacto ambiental.
– Permiso para el descuaje de encinas.
– Autorización de cultura, por temas de patrimonio y arqueología.
A la hora de planificar la tramitación de permisos, es necesario tener en cuenta:
– Donde se incluye (anexo) dentro de la ley de evaluación de impacto ambiental.
– Si el municipio posee carta arqueológica, analizarla para ver que estamos dentro de una zona excluida de valor arqueológico.
– Si nos encontramos cerca (menos de 100 metros) de carreteras, cauces, líneas eléctricas, etc; es conveniente solicitar autorización de no afección a estas por las obras a ejecutar. Obviamente cada una tiene su zona de dominio o afección pero no es mala pauta realizar esto, a fin de evitar sorpresas.
– Hablar previamente con el Ayuntamiento, a fin de intentar aligerar el procedimiento de licencia de obra. No se consideró necesario por el ayuntamiento iniciar procedimiento de licencia de actividad para la balsa, por carecer de sentido.
– Visualizar si el terreno a ocupar tiene alguna naturaleza de protección; como zona ZEPA, LIC, o cualquier otra.
En este caso, la obtención de licencia de obra, fue recibida en 5 meses.
➨ Inconvenientes encontradas durante la fase de proyecto.
Aunque en nuestro caso, ya contábamos con experiencia en este campo hubo algún inconveniente como:
– La falta de claridad de que pruebas de geotecnia o control de calidad erán necesarias a ejecutar.
– La falta de bibliografía sobre este campo.
El primero de los inconvenientes se solventó y definió mediante el análisis de la normativa de carreteras y su aplicación sobre nuestro caso. Antes del comienzo de los trabajos será necesario realizar un ensayo por un laboratorio acreditado la identificación del suelo, incluyendo proctor y CBR. Durante la ejecución de la balsa se realizaron lotes de ensayos in situ, para saber si la compactación conseguida cumple con lo proyectado, al igual que todos los controles de calidad indicados en el pliego adjunto.
El segundo fue a través de busqueda de publicaciones o guías. Se analizó con detalle el documento “Guías para el proyecto, construcción, explotación, mantenimiento, vigilancia y planes de emergencia de las balsas de riego con vistas a la seguridad” editado por la Generalitat Valenciana (2009).
➨ DIRECCIÓN DE OBRA.
Debido a que el promotor nos trasladó que había que realizar un cambio en la planta ocupada, reduciendola, hubo que rediseñar la balsa. Esto se concretó en que el talud y la altura máxima de este se aumentó, pasando a 9 metros. Para seguir contando con un volumen de 65.000 m3. El tener un talud cuya altura era de 9 metros hizo tener que recalcular la estabilidad de los taludes; al igual que hizo que fuera necesario la clasificación y registro como presa al superar los 5 metros de altura. Nuestra ingeniería siempre en fase de dirección de obra, realiza una optimización de los cálculos de fase de proyecto. A pesar del incremento de la altura, toda vez que teníamos los resultados de los ensayos del suelo, decidimos dejar como pendiente los taludes interiores y exteriores de 2,5 H / 1 V; lo cual redundo en un menor coste de ejecución.
Plano de curvado de balsa sobre ortofoto.
➮ Topográfia.
Solagro Ingenieros Asociados asumió el roll de control topográfico, al disponer de medios para ello, y dada la gran confianza del cliente. Este control topográfico, haría que el contratista ejecutará la balsa según el último modelo desarrollado y aporta confianza al cliente de que se ejecuta lo que se proyecta. Semanalmente se replanteará el modelo desarrollado sobre el terreno, haciendo que el contratista corrigiera las desviaciones.
➮ Analisis de ofertas.
El promotor solicito varias ofertas; y Solagro Ingenieros Asociados analizó las mismas, aportando datos para su mejor verificación y decidir por la empresas mas economica y que aportará mayor calidad al proceso de construcción. Se valoró experiencia, precio, y calidad ofertada. A cada empresa se le aportó el proyecto definitivo, haciendo especial hincapié en los planos y en el pliego de condiciones, al igual que en el presupuesto; además de hacerle firmar el compromiso de aceptar el estudio y plan de seguridad y salud.
➮ Supervición y control de obra.
La dirección de obra de Solagro Ingenieros Asociados consistió en verificar el cumplimiento de ejecutar lo proyectado y aportar soluciones a los inconvenientes surgidos. Mediante visitas semanales por el director de las obras de Solagro, y a su vez el control topográfico hizo que el proceso de ejecución fuera de calidad, y dara confianza al cliente de que la obra tendrá una elevada vida útil.
Por último Solagro Ingenieros Asociados diseñó un plan de llenado, y un plan de mantenimiento; ambos de vital importancia para evitar errores, y garantizar la vida útil de la balsa ejecutada.
Estando en los albores de esta noticia, aportó ideas y conceptos muy importantes, sobre la ejecución de una balsa de agua, aunque pueden ser trasladables a cualquier otro proyecto, muy útiles para estudiantes que en breve inicien su carrera profesional:
– De vital importancia, analizar la normativa que afecte a nuestro proyecto.
– Documentarse con guías, o artículos técnicos modernos hará que nuestro proyecto este basado en últimas experiencias y aporte el empleo de materiales y diseños vigentes.
– Visitar obras de la misma naturaleza, nos hará tener el sentido de la realidad.
– Realizar un plan que defina las fases de proyecto y de dirección de obra, hará que tengamos una mayor calidad en nuestras funciones.
➮ Enlace al video de youtube que mostrará la ejecución de esta obra de ingeniería, balsa de almacenamiento de agua de 65.000 m3. Os mostramos el enlace al contenido del video realizado:
https://www.youtube.com/watch?v=4Yr-6eqLp-s
Todo el equipo humano de Solagro Ingenieros Asociados desea que este artículo, y el video creado, a través de este ejemplo de obra de ingeniería e hidráulica, como es una balsa de almacenamiento de agua, haya colmado sus expectativas, sirviendo a estudiantes y participantes del mundo de la ingeniería y proyectos, como fórmula para visionar y conocer su esperado y futuro mundo profesional.
A 28 de noviembre de 2013, como autor y editor del presente artículo técnico, doy las gracias por esta oportunidad a UDIMA especialmente, y a mis compañeros por su colaboración.
Ernesto Tardio Boo
Ingeniero Técnico agrícola e Ingeniero Agrónomo
Técnico especialista en eficiencia energética
Jefe de proyectos y director de las obras.
Director Gerente de Solagro Ingenieros Asociados
Debido a que esta publicación es sólo un extracto del artículo redactado por Solagro Ingenieros Asociados, si deseas leer su contenido íntegro visita el siguiente enlace:
http://www.solagro.es/riegos-y-balsas/articulo-tecnico-sobre-proyecto-de-ingenieria-de-balsa-de-agua-y-su-ejecucion/
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