Aspectos de diseño, construcción y operación del “emisario Aspectos de diseño, construcción y operación del “emisario subacuático de ciudad de la costa”

Presentadores: Carlos Viñas, Eduardo Falero (Gerencia de Saneamiento)/

Carolina Leao, Tania Assanelli (Gerencia de Obras)

Institución: OSE

INTRODUCCIÓN

EMISARIO DE CIUDAD DE LA COSTA

Conduce el efluente de la

Planta de Tratamiento ubicada

al Norte de la Ruta

Interbalnearia a la altura del

Su longitud, orientación y diseño pretenden minimizar la afectación

de las playas, aún en situaciones de falla del sistema de desinfección.

Caudal de diseño: 1350 l/s (horizonte de proyecto: año 2035)

Interbalnearia a la altura del

Km. 22,5 (Solymar)

DISPOSICIÓN FINALCOMPONENTES

EMISARIO TERRESTRE

�Longitud total: 3690 m

�Material: PRFV

�Hasta prog. 973:

EMISARIO SUBACUÁTICO

�Disposición final al Río de la Plata

�Longitud total: 1053 m

�Material: PEAD�Hasta prog. 973:

PRFV 700 mm

PRFV 1000 mm

�Prog. 973 al final:

PRFV 1000 mm

�Desnivel: 23 m

TRAMO DE DIFUSORES

�Material: PEAD

�Diámetro: 1000

�Longitud: 106m

�8 Riser de 500 mm

�2 toberas de 200 mm

�Válvulas tipo tide flex (pico de pato)

DESCRIPCIÓN GENERAL

� Separación:

Pk. 0,00- 450: 5 m

Pk.450-final: 2,7 m

� Ancho lastre: 1 m

� Peso seco: 2,72 Ton

LASTRES Y SOBRELASTRES

� En zona de rompiente y transición lodo- arena

� Intercalados entre lastres

� Peso seco: 1,5 Ton

INSTALACIÓN DE DIFUSORES

� Conexión de tronera

abulonada con opción de

extensión.

� Válvulas tide flex� Válvulas tide flex

ASPECTOS DE DISEÑO

PARTICULARIDADES DEL PROYECTO

Viabilidad de emisario apoyado sobre el lecho?

� capacidad soporte.

� comportamiento de un prototipo.

Lanzamiento de un prototipo:

�Longitud: 12 metros.

�Diámetro, material y espaciamiento entre lastres

iguales a los del proyecto.

�Fondeado sobre el lecho fangoso, fuera de la zona

de rompiente

ABORDAJE DE DISEÑO

ESTUDIO DE FUNDACION ESTUDIO DE ESTABILIDAD

�Solicitaciones, con

oleaje y corrientes� Se realizaron estudios

geotécnicos.oleaje y corrientes

locales.

�Estabilidad lateral y

vertical según distintos

embebimientos.

geotécnicos.

�Modelos computacionales.

�Se calibró con registros en

el testigo fondeado.

CONSIDERACIONES DE LA GUÍA DE CÁLCULO

ESTUDIO DE ESTABILIDAD

�Guía de diseño: Recommended Practice, DNV-RP-F-109.

�Se adoptó el método de estabilidad absoluta (la Guía�Se adoptó el método de estabilidad absoluta (la Guía

plantea 3 métodos distintos)

�Estabilidad absoluta verifica el no desplazamiento ante

acciones extremales.

�La guía de diseño no cuantifica comportamiento ante

erosión.

CRITERIOS ADOPTADOS

ESTUDIO DE ESTABILIDAD

�Se estableció combinación de cargas para un periodo

de retorno de 100 años, para Oleaje y corriente (más

exigente que lo establecido en la guía)exigente que lo establecido en la guía)

�Ola extremal H 1/1000 (levemente menor a lo exigido

en la guía, que establece 1,99 Hsig)

�Tormenta de diseño bajo hipótesis más exigentes en

duración y comportamiento que los efectos de la

realidad.

ENSAYOS Y ESTUDIOS

�Se realizaron ensayos de campo para determinar el lecho:

�CPTU

�Box Core (extracción de muestras superficiales)

�Se modeló el comportamiento de la fundación, mediante el

software específico (FLAC, 2D y 3D), determinandosoftware específico (FLAC, 2D y 3D), determinando

condiciones de hundimiento.

�El hundimiento estimado en el modelo es del orden de

estimaciones preliminares del proyectista, basado en el

comportamiento de lechos arenosos.

RESULTADOS NUMÉRICOS

W/D 0.5

U* V* Fy Fz γ SC Y γ SC Z

(m/s) (m/s) (N/m) (N/m)

H max 1.99xHsig 1.43 1.02 2591 3350 1.27 1.17

H 1/1000 1.86 xHsig 1.34 1.02 2392 2801 1.41 1.39

H sig 1x H sig 0.72 1.02 1198 1072 2.94 3.64H sig 1x H sig 0.72 1.02 1198 1072 2.94 3.64

W/D 0.6

U* V* Fy Fz γ SC Y γ SC Z

(m/s) (m/s) (N/m) (N/m)

H 1/1000 1.86 xHsig 1.34 1.02 2392 2042 1.64 2.02

La modelación numérica de fundación, obtiene un factor de seguridad de 1.25,

para las solicitaciones hidrodinámicas adoptadas en el diseño.

PROCESOS EROSIVOS

�No se dispone de cálculos específicos, en los programas

geotécnicos, ni hidrodinámicos utilizados. Pueden existir

aproximaciones, bajo hipótesis de estudios principalmente

en suelos no cohesivos (arenas)

�Pocas investigaciones en tipo de suelo existente en la zona.�Pocas investigaciones en tipo de suelo existente en la zona.

�Se analizó el fenómeno con los registros del prototipo,

concluyendo que puede contribuir en el proceso de

autohundimiento.

�Concluyó necesidad de control y medidas correctivas (Plan

de Monitoreo).

PLAN DE MONITOREO

PLAN DE MONITOREO

Objetivos:

� Verificar el auto hundimiento de la tubería.

� Medir posibles desplazamientos horizontales significativos.� Medir posibles desplazamientos horizontales significativos.

�Conocer la magnitud de los fenómenos de socavación.

Evaluar la pertinencia de aplicación de medidas de

protección complementarias (mantas de gaviones)

Hito 1- Autohundimiento inicial (0,5 a 0,6 D).

Plazo máximo 6 meses.

Hito 2 – Autohundimiento por debajo del nivel del lecho.

HITOS DE CONTROL

Hito 2 – Autohundimiento por debajo del nivel del lecho.

Plazo máximo 18 meses.

Hito 3 – Mantenimiento del hito 2 en el tiempo.

Plazo mínimo 12 meses.

MONITOREO TOPOGRÁFICOEVOLUCIÓN DE LA TRAZA (lateral)

EVOLUCIÓN ALTIMÉTRICA MONITOREO TOPOGRÁFICO

MONITOREO TOPOGRÁFICOPERFILES TRANSVERSALES

ASPECTOS OPERATIVOS

OPERACIÓN DEL SISTEMA

� Caudal inicial: 35 a 100 L/s

� Caudal inicial nocturno: casi nulo

� Caudal diseño al 2035: 1350 L/s

ETAPA INICIAL

Tramo Terrestre

� Conducción parcialmente llena

� Flujo gravitacional aireado

� Velocidades por tramo:

1m/s 3.7m/s

� Sin problemas (aire/gas;

sedimentación)

Tramo Subfluvial

� Conducción sección llena

� Velocidad: 0,053 m/s

� Decantación

� Dificultad de resuspensión

� Dificultad de arrastre de aire/gas

Flushing

Producir descargas repentinas de flujo a velocidades muy

superiores a las usuales de operación

OPERACIÓN DEL SISTEMA

superiores a las usuales de operación

Implementación de la solución

� Embalse con capacidad y carga suficiente

� Válvula de compuerta + válvula de mariposa + by-pass

Opciones de Embalse:

� Almacenamiento en la PTAR

� Embalse a construir en la PTAR

� Almacenamiento en la conducción.

OPERACIÓN DEL SISTEMA

Se optó por generar el embalse desde el tramo terrestre, Se optó por generar el embalse desde el tramo terrestre,

almacenando hasta la Ruta Interbalnearia, desde cámara

de inicio del tramo subfluvial.

Caudal objetivo: 650 l/s

Velocidad promedio: 1 m/s

Tensión tractiva: 4 Pa

Tiempo operativo: 16 min

CAMARA DE TRANSICIÓN

CAMARA DE TRANSICIÓN

01 02

0403

COMENTARIOS FINALES

COMENTARIOS FINALES

� Emisario apoyado en lecho

� Lecho principalmente limosos, de bajo poder soportepoder soporte

� Requisito de autohundimiento al menos a la mitad de su diámetro.

� Solución sujeta al monitoreo, hasta alcanzar condiciones de equilibrio.