la 2ª fase del metro centro comprende la prolongación del...

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS

UNIVERSIDAD DE SEVILLA

PROYECTO FIN DE CARRERA:

INSTALACIÓN PARA PUENTE DE LAVADO DE TRANVÍAS DE

HASTA 45 M DE LONGITUD

I. MEMORIA

Alumna: CONCEPCIÓN ROVAYO MURIEL Tutor: D. FERNANDO DELGADO RUIZ Titulación: Ingeniero Industrial

HOJA DE IDENTIFICACIÓN TÍTULO DEL PROYECTO:

“Instalación para puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud” Proyecto Fin de Carrera para la obtención del título de Ingeniero Industrial por la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla.

AUTORA: Concepción Rovayo Muriel

Estudiante de Ingeniería Industrial de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla

DNI: 28775547-V TUTOR:

Fernando Delgado Ruiz Ingeniero Industrial Profesor asociado. Departamento de Ingeniería del Diseño Sevilla, julio de 2011

Fdo. Concepción Rovayo Muriel

Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria

ÍNDICE 1. OBJETO................................................................................................................................3

2. ALCANCE .............................................................................................................................3

3. ANTECEDENTES .................................................................................................................3

4. NORMAS Y REFERENCIAS ................................................................................................4

5. LOCALIZACIÓN....................................................................................................................6

6. REQUISITOS DE DISEÑO....................................................................................................7

6.1. CARACTERÍSTICAS DEL VEHÍCULO........................................................................7

6.2. CARACTERÍSTICAS DE LA UNIDAD DE LAVADO ...................................................8

6.2.1. Descripción del proceso de lavado................................................................8

6.3. CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA ........................9

6.3.1. Reciclador físico.............................................................................................9 6.3.2. Decantador de lodos y arenas.....................................................................10 6.3.3. Separador de hidrocarburos ........................................................................11 6.3.4. Depósito de agua pretratada .......................................................................12 6.3.5. Arqueta de vertido y toma de muestras......................................................12

6.4. CARACTERÍSTICAS DEL DESMINERALIZADOR ...................................................12

6.4.1. Filtro declorador ...........................................................................................14

7. ESQUEMA DE PLANTA.....................................................................................................15

8. OBRA CIVIL ........................................................................................................................15

8.1. ELECCIÓN DEL TIPO DE VÍA ..................................................................................15

8.2. MOVIMIENTOS DE TIERRAS...................................................................................18

8.3. PLATAFORMA TRANVIARIA: PROCESO CONSTRUCTIVO, SECCIÓN TIPO......19

8.4. ALOJAMIENTO DE LOS DEPÓSITOS ENTERRADOS ...........................................20

8.4.1. Placas apoyadas..........................................................................................20 8.4.2. Muros de contención....................................................................................23 8.4.3. Losa de cimentación ....................................................................................25

8.5. SISTEMAS DE DESPLAZAMIENTO Y ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD BASE ....26

9. INSTALACIÓN DE ABASTECIMIENTO ............................................................................26

9.1. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN. CRITERIOS DE DISEÑO...........................27

9.1.1. Requisitos de suministro..............................................................................27 9.1.2. Descripción de la instalación .......................................................................27

9.2. MODO DE CÁLCULO................................................................................................28

9.2.1. Dimensionado de las redes de distribución .................................................29 9.2.2. Dimensionado de los sistemas de sobreelevación......................................30

9.3. RESULTADOS Y CONCLUSIONES .........................................................................31

Concepción Rovayo Muriel 1/56

Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 10. INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO ..................................................................................35


10.2. MODO DE CÁLCULO................................................................................................36

10.2.1. Teoría de cálculo .........................................................................................37 10.2.2. Dimensionado de la red de evacuación de aguas residuales .....................38 10.2.3. Dimensionado de la red de evacuación de aguas pluviales........................38 10.2.4. Dimensionado de los colectores de tipo mixto ............................................39 10.2.5. Dimensionado de las arquetas ....................................................................39 10.2.6. Dimensionado del sistema de bombeo y elevación ....................................39


11. INSTALACIÓN ELÉCTRICA ..............................................................................................42


11.1.1. Métodos de instalación empleados .............................................................44 11.1.2. Protección frente a sobreintensidades y sobretensiones ............................46

11.2. MODO DE CÁLCULO................................................................................................46

11.2.1. Potencia de cálculo......................................................................................46 11.2.2. Intensidad de cálculo ...................................................................................47 11.2.3. Sección de los conductores .........................................................................47


11.4. DESCONEXIÓN Y PUESTA A TIERRA DE LA CATENARIA...................................50

11.4.1. Aparellaje .....................................................................................................51

12. INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO............................................................................52


12.2. MODO DE CÁLCULO................................................................................................52

12.2.1. Caudal máximo previsible............................................................................53 12.2.2. Diámetro de tuberías ...................................................................................53 12.2.3. Velocidad de circulación del aire .................................................................53 12.2.4. Pérdida de carga..........................................................................................53 12.2.5. Cálculo del compresor .................................................................................54


13. PLANIFICACIÓN DE LAS OBRAS ....................................................................................55


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 1. OBJETO

Debido a la prolongación del recorrido del Metro_Centro que presta servicio a la ciudad de Sevilla, desde el Prado de San Sebastián hasta la Estación de F.F.C.C. de Santa Justa, se prevé construir en las inmediaciones de ésta un espacio destinado a la guarda de tranvías. Con el fin de ampliar las prestaciones de dicho espacio se planea dotarlo de un puente de lavado para vehículos de hasta 45 m de longitud.

El objetivo del presente Proyecto consiste en diseñar las instalaciones necesarias para

satisfacer los requerimientos de este sistema de limpieza así como cualquier otro aspecto que afecte a su correcto funcionamiento, atendiendo a las peculiaridades tanto del pórtico como del material móvil. 2. ALCANCE

Este Documento recoge y desarrolla, hasta el nivel de detalle que se indica, los siguientes aspectos:

- Localización de las cocheras, justificando la opción escogida y argumentando su viabilidad.

- Determinación de los parámetros de diseño a partir de las características de las unidades tranviarias por un lado y de los equipos de limpieza por otro.

- Distribución en planta de los componentes más significativos del complejo, enfocada a establecer la ubicación de la vía de lavado y de dichos equipos.

- Obra civil asociada, desde la elección y descripción del tipo de vía más adecuado, hasta el cálculo de las estructuras de apoyo de los depósitos asociados al tratamiento del agua, pasando por los ineludibles trabajos de acondicionamiento del terreno.

- Planteamiento de la red de abastecimiento de agua como una instalación independiente y completa modelando la actuación de algunos aparatos, dimensionado de la misma en las condiciones más desfavorables y verificación del cumplimiento de los requisitos establecidos.

- Definición y cálculo de la instalación de saneamiento con origen en los puntos de vertido y final en la acometida con la red pública, estimando el número de unidades de desagüe asociado a cada caudal de descarga y simulando el comportamiento de ciertos elementos.

- Diseño del circuito eléctrico que alimenta al área de lavado suponiendo una acometida convencional en baja tensión, calibrado de las líneas y las protecciones. Análisis del sistema de desconexión y puesta a tierra de la catenaria y elección del aparellaje más adecuado.

- Evaluación de la red de aire comprimido de acuerdo con los consumos asociados a los aparatos de limpieza y según parámetros habituales de desempeño de este tipo de instalaciones.

3. ANTECEDENTES

El Plan de Transporte Metropolitano del Área de Sevilla apuesta por un transporte público de calidad y el fomento de la intermodalidad para resolver los problemas de movilidad que presenta la capital y su corona metropolitana. Dentro de este marco, la segunda fase del Metrocentro contempla ampliar el trazado del tranvía desde el Prado de San Sebastián hasta Santa Justa con objeto de conectar el centro histórico de la ciudad con uno de sus principales intercambiadores.



Las cocheras asociadas a la primera fase de la línea de metro en superficie situadas en la Avenida de Málaga pueden realizar el mantenimiento completo de las unidades móviles, exceptuando el pintado de las mismas. Sin embargo, la suma de 2865 m de plataforma con doble vía a los 1317 m ya existentes hace prever la necesidad de construir de un recinto con capacidades iguales o superiores a las de aquéllas dentro del casco urbano.

Durante el año 2010 y coincidiendo con la elaboración de este Proyecto, se han

ejecutado las obras de la primera parte de la segunda fase del Metrocentro, prolongando su recorrido desde el Prado de San Sebastián hasta el Apeadero de San Bernardo, aumentando éste en 820 m y alcanzando un total de 2137 m de servicio comercial. Dicho tramo fue puesto en servicio el 15 de Abril de 2011. 4. NORMAS Y REFERENCIAS • Normativa:

- UNE 157001 -febrero 2002-. Criterios generales para la elaboración de proyectos

- Plan General de Ordenación Urbanística de Sevilla

- UNE-EN ISO 7200. Documentación técnica de productos. Campos de datos en bloques de títulos y en cabeceras de documentos.

- ISO 5457. Documentación técnica de productos. Formatos y presentación de los elementos gráficos de las hojas de dibujo.

- Normas 6.1 y 6.2-IC. Secciones de firme

- Código Técnico de la Edificación:

Documento Básico SE: Seguridad estructural Documento Básico SE-AE: Acciones en la edificación Documento Básico SE-C: Cimientos Documento Básico HS: Salubridad

- EHE 98

- EMASESA. Instrucciones técnicas para redes de abastecimiento (PD 005 02). Revisión 2

- EMASESA. Instrucciones técnicas para redes de saneamiento (PD 005 12). Revisión 3

- Reglamento electrotécnico para baja tensión e Instrucciones técnicas complementarias

- UNE 20460-5-523:2004. Instalaciones eléctricas en edificios. Parte 5: Selección e instalación de los materiales eléctricos. Sección 523: Intensidades admisibles en sistemas de conducción de cables.

• Bibliografía:

- SEVILLA. AYUNTAMIENTO. EMPRESAS MUNICIPALES DE SEVILLA A.I.E. Metro_Centro AVANZA: El tranvía, ahora a santa justa. Mayo 2008.

- ISTOBAL S.A. Guía de uso y mantenimiento. Puente de lavado para trenes y tranvías 4PK. Junio 2006.

- ISTOBAL S.A. Reciclador 4RA para el agua procedente del lavado de vehículos Guía de usuario. Departamento de Marketing. Marzo 2008. Ref. 31NK400.

- ISTOBAL S.A. Desmineralizador. Ósmosis inversa. Guía de usuario. Departamento de Formación y Documentación. Enero 2006. Ref. 31ET100.

- ISTOBAL S.A. Filtros pretratamiento desmineralizadores. Guía de usuario. Departamento de Formación y Documentación. Septiembre 2007. Ref. 31RK800.



- MELIS MAYNAR, MANUEL; GONZÁLEZ FERNÁNDEZ, FCO. JAVIER. Ferrocarriles metropolitanos: tranvías, metros ligeros y metros convencionales. 3ª edición. Madrid: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. 2008.

- CYPE INGENIEROS S.A. Elementos Estructurales. Manual del Usuario. 1ª Edición. Alicante.

- CYPE INGENIEROS S.A. Elementos de contención. Cálculo de empujes. 1ª Edición. Alicante.

- PROCEDIMIENTOS-UNO S.L. TeKton3D Edificación e Instalaciones. Manual de usuario.

• Programas de cálculo:

- CYPE 2011.b. Versión After Hours:

Elementos estructurales. Losas macizas apoyadas Elementos de contención. Muros en ménsula de hormigón armado

- TEKTON 3D: Edificación e instalaciones. Versión 1.1.2.8

TK-HS4: Suministro de agua TK-HS5: Evacuación de aguas

- BTwin: Baja Tensión. Versión 2.8.5.8

- ACwin: Aire comprimido. Versión 1.1.1.8

• Otras referencias:

- JUNTA DE ANDALUCÍA. CONSEJERÍA DE OBRAS PÚBLICAS Y VIVIENDA. Plan de Transporte Metropolitano del Área de Sevilla: Plan de Movilidad Sostenible [pdf]. [Consulta: febrero 2009]. <http://www.juntadeandalucia.es/obraspublicasyvivienda/ portal-web/web/areas/transportes_infraestructuras/texto/e1f1cf92-ee41-11df-b3d321796ae5a548>

- SEVILLA. AYUNTAMIENTO. GERENCIA DE URBANISMO. Plan General Vigente. Planos de Ordenación general [pdf]. [Consulta: marzo 2009]. Actuaciones integradas en el suelo urbano no consolidado y áreas de transferencias urbanísticas. <http://www.sevilla.org/plandesevilla/adef/doc/AD_o_g_06.pdf>

- SEVILLA. AYUNTAMIENTO. GERENCIA DE URBANISMO. Plan General Vigente. Planos de Ordenación pormenorizada [pdf]. [Consulta: marzo 2009]. Hoja 13-13. <http://www.sevilla.org/plandesevilla/adef/doc/AD_13-13.pdf>

- SEVILLA. AYUNTAMIENTO. GERENCIA DE URBANISMO. [en línea]. Servidor de mapas de la G.U. de Sevilla. Aplicación para Internet. [Consulta: febrero 2009]. Sistema de Información Geográfica. <http://213.97.133.135/ sevillaweb/>

- DONAIRE, GINÉS. Santana Motor se sube al tren. El País.com [en línea]. 29 enero 2006. [Consulta: febrero 2009]. <http://www.elpais.com/articulo/empresas/Santana/ Motor/sube/tren/elpepueconeg/20060129elpnegemp_14/Tes>

- CAF desarrolla el tranvía sin catenaria y espera implantarlo en marzo de 2010. Diario de Sevilla [en línea]. 20 enero 2009. [Consulta: febrero 2009]. <http://www.diariodesevilla.es/article/sevilla/329506/caf/desarrolla/tranvia/sin/catenarias /y/espera/implantarlo/sevilla/marzo.html>

- TRANSPORTES URBANOS DE SEVILLA S.A.M. Metro_Centro: El tranvía [en línea]. [Consulta: febrero 2009]. Características del tranvía. <http://www.tussam.es/ index.php?id=166>

- METRO SEVILLA. Línea 1 interurbana de metro de Sevilla [pdf]. Asociación Latinoamericana de Metros y Subterráneos. Buenos Aires: noviembre 2006. [Consulta: febrero 2009]. <http://www.alamys.org/documentos/asamb_xx_b_aires/ presentaciones/Alamys%20PRES_CORPORATIVA_M_SEVILLA_NOV_06.pdf>



- ISTOBAL S.A. Puentes de lavado para camiones y autobuses [pdf]. 17 octubre 2005. [Consulta: enero 2009]. <http://www.istobal.com/data/descargas/img/ esp_camiones.pdf>

- ISTOBAL S.A. Reciclador físico [pdf]. División Tratamiento de Aguas. [Consulta: febrero 2009]. <http://www.istobalwt.com/archivos/productos/ficheros/Reciclador%20 Fisico.pdf>

- ISTOBAL S.A. Tratamiento de aguas. [pdf]. [Consulta: enero 2009]. <http://www.istobal.com/data/descargas/img/Triptico_Trat_Aguas_SP_.pdf>

- ISTOBAL S.A. Decantador de lodos y arenas [pdf]. División Tratamiento de Aguas. [Consulta: marzo 2009]. <http://www.istobalwt.com/archivos/productos/ficheros/ Decantador_5060400_5060500_y_5WDL7500.pdf>

- ISTOBAL S.A. Separador de hidrocarburos clase I [pdf]. División Tratamiento de Aguas. [Consulta: febrero 2009]. <http://www.istobalwt.com/archivos/productos/ ficheros/Separador%20Hidrocarburos%205060200%20y%205060300.pdf>

- ISTOBAL S.A. Depósito [pdf]. División Tratamiento de Aguas. [Consulta: febrero 2009]. <http://www.istobalwt.com/archivos/productos/ficheros/ Deposito.pdf>

- ISTOBAL S.A. Arqueta toma de muestras [pdf]. División Tratamiento de Aguas. [Consulta: febrero 2009]. <http://www.istobalwt.com/archivos/productos/ficheros/ Arqueta%20Toma%20de%20Muestras.pdf>

- ISTOBAL S.A. Desmineralizador [pdf]. División Tratamiento de Aguas. [Consulta: febrero 2009]. <http://www.istobalwt.com/archivos/productos/ficheros/ Desmineralizador%20Caudales%20Medios%20(Blanco%20Composite).pdf>

- ISTOBAL S.A. Productos: Tratamiento de aguas [en línea]. [Consulta: febrero 2009]. Desmineralizador. <http://www.istobal.com/espanyol.asp>

- INSA FRANCO, RICARDO; REAL HERRAIZ, JULIA I. Estado del arte y análisis de la tecnología de sistemas de “carril embebido” en el año 2008. Vía Libre. [pdf]. 23 septiembre 2008. [Consulta: agosto 2009]. <http://www.vialibre-ffe.com/PDF/ ERS_23_09_2008 def.pdf>

- PAÑERO HUERGA, JOSÉ ANTONIO. Vía en placa: Aplicación a entornos metropolitanos [pdf]. Madrid: Colegio de Ingenieros de Caminos Canales y Puertos, 3 febrero 2006. [Consulta: agosto 2009]. <http://www.ciccp.es/biblio_digital/Urbanismo_I/ congreso/pdf/ 030206.pdf>

- SAER. Electrobombas autocebantes Jet. Diagrama de las características hidráulicas [pdf]. [Consulta: diciembre 2010]. <http://www.saerelettropompe.com/pict/download/ M.pdf>

- SAER. Electrobombas sumergidas con impulsor flotante [pdf]. [Consulta: diciembre 2010]. <http://www.saerelettropompe.com/pict/download/M.pdf>

- WILO. Ficha técnica MTC40 F 16.15. 3~ [pdf]. [Consulta: diciembre 2010] <http://wilo-select.com/L2006/inner.asp?AW__MAKE=WILO&P__MAKE=WILO&TP__INETAPPL=WILO&IS__NEXTPAGE=winPumpDetailFromArtnr&TP__CHRS=*&L__LGG=SPANISH&TP__ARTNR=2081261>

- MANUFACTURAS ELÉCTRICAS S.A. Aparellaje de MT/AT para ferrocarriles, metros y tranvías [pdf]. [Consulta: enero 2011]. <http://www.mesa.es/me-sa/default.htm>

5. LOCALIZACIÓN

La segunda parte de las obras de la segunda fase del Metrocentro parte del Apeadero

de San Bernardo y llega a la estación de Santa Justa, pasando por las Avdas. de Carlos V, Ramón y Cajal y Eduardo Dato, la calle Luís de Morales y la Avda. de Kansas City. Así pues la ampliación del recorrido transcurre por una de las zonas de la ciudad con mayor nivel de ocupación del suelo.


http://www.istobal.com/espanyol.asp


Esta circunstancia unida a que el Nuevo Plan de General de Ordenación Urbanística contempla la recualificación del entorno de Santa Justa (ARI-DSP-02) mediante actuaciones integradas en suelo urbano no consolidado, hace que los alrededores de la estación de ferrocarril sean el emplazamiento idóneo de las nuevas cocheras.

Figura 1: Área de Reforma Interior DSP-02 Santa Justa

Por su situación, dimensiones (249,3 m×28,6 m) y utilización, la parcela elegida para acoger estas instalaciones corresponde a la manzana 69280, que limita al noroeste con el aparcamiento de la estación y al sureste con la vía de servicio de la Avda. Kansas City.

Aunque actualmente este solar está calificado como Uso Residencial, es posible

recalificarlo como Uso Dotacional de Servicios Infraestructurales a través de un Plan Especial de Reforma Interior, lo que permitiría construir las cocheras en este terreno. 6. REQUISITOS DE DISEÑO 6.1. CARACTERÍSTICAS DEL VEHÍCULO

El tranvía que circula por las calles de Sevilla es un metro ligero fabricado por la sociedad CAF-SANTANA, en particular se trata de la tercera generación del modelo URBOS que comenzó su servicio comercial el 22 de Marzo de 2011, sustituyendo al anterior URBOS 2 de mayor gálibo (2650mm) y sin sistema de autonomía incorporado que le permite circular sin catenaria entre paradas.



Las características más relevantes de la unidad tranviaria para el desarrollo de este Proyecto son las que figuran a continuación:

• Características del metro ligero URBOS 3:

- Ancho de vía: 1435 mm (ancho internacional) - Altura de piso: 350 mm - Altura del vehículo: 3685 mm, con el pantógrafo plegado - Ancho del vehículo: 2400 mm - Longitud del vehículo: hasta 45000 mm - Alimentación (catenaria): 750 V (CC) - Peso: 46,26 Tm - Dotado con sistema de autonomía ACR (Acumulador de Carga Rápida)

6.2. CARACTERÍSTICAS DE LA UNIDAD DE LAVADO

Del conjunto de puentes concebidos para la limpieza automática de tranvías o que pueden adaptarse a tal fin, se toma como referencia para el diseño de la instalación el modelo 4PK de la empresa ISTOBAL S.A., que ya opera satisfactoriamente en las dependencias de TUSSAM sitas en la Avenida de Málaga. El motivo principal de esta elección es la falta de información técnica suficiente de otros puentes de lavado disponibles en el mercado.

• Dimensiones:

Paso vehículos(m)

Dimensiones pista mínimas (m) GAMA Nº Cepillos

Alto Ancho Alto Ancho Largo vehículo Vehículos/h

PK 3 4,50 2,70 5,38 6,00 +5,00 6-10

• Potencia instalada:

Mods 380 V, 50 Hz kW

Unidad base (4 motorreductores) 5,8 OPCIONALES Electrobomba centrífuga para lavado 2 C.V. 1,50Electrobomba agua desmineralizada 2 C.V. 1,50

6.2.1. Descripción del proceso de lavado

Antes de que se ponga en funcionamiento el puente es imprescindible cortar la corriente eléctrica de la catenaria, asegurar la ausencia de tensión con el correspondiente sistema de puesta a tierra y retirar el pantógrafo de la línea de alimentación.

El proceso de lavado comienza con la limpieza del frontal del vehículo con ayuda del

cepillo horizontal. Una vez que éste ha terminado se eleva hasta el punto más alto permaneciendo allí durante la siguiente fase para salvaguardar la parte superior del tranvía.

A continuación se efectúa una primera pasada en la que se rocía el vehículo con

champú o producto químico, actuando los cepillos verticales inmediatamente después. Hasta el 85% del agua empleada en esta etapa procede del reciclado de lavados anteriores, lo que contribuye a una explotación más eficiente de la instalación.

Cuando la máquina detecta el final del tranvía el cepillo horizontal desciende para

limpiar la parte trasera del mismo, elevándose de nuevo al terminar. Existe la posibilidad de realizar un prelavado de ambos extremos en el caso de que la suciedad sea más acusada.



Por último se procede a una segunda pasada de aclarado con agua desmineralizada, que evita la aparición de manchas y no necesita secado, de manera que la unidad base vuelve a su posición inicial.

• Valores de consumo:

Para un vehículo de 45 m de longitud, se tiene:

Energía Eléctrica Agua Agua Desmineralizada Aire Tiempo

Ud. Base (kW·h·Vehíc.)

Prelavado (kW·h·Vehíc.)

Ud. Base (l/Vehíc.)

Prelavado (l/Vehíc.)

Encerado (l/Vehíc.)

Ud. Base (l/Vehíc.)

Prelavado (l/Vehíc.)

Ud. Base (s)

Prelavado (s)

1,395 0,245 886 67,5 231,5 337,5 870,5 815,5 581,5 6.3. CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA

Como puede deducirse de lo expuesto anteriormente se precisa un sistema de tratamiento que acondicione el agua de lavado para su reutilización o vertido a la red. Dicho sistema está formado por los siguientes equipos:

- Reciclador físico - Decantador de lodos y arenas - Separador de hidrocarburos - Depósito de agua pretratada - Arqueta de vertido y toma de muestras

Figura 2: Esquema de funcionamiento del sistema de tratamiento de agua Todos estos equipos se suponen suministrados también por la empresa Istobal S.A.,

de manera que la compatibilidad entre los distintos elementos de la instalación está asegurada. 6.3.1. Reciclador físico

El reciclador físico es el encargado de filtrar el agua procedente del lavado de vehículos haciéndola circular de forma continua a través de un lecho de sílex-antracita. Viene acompañado de una bomba sumergible (M1) y un depósito de acumulación (D1) de polietileno rotomoldeado de 750 l de capacidad. Como se observa en el esquema de la Figura 2, además está provisto de un sistema de ventilación que inyecta aire en el interior del depósito de agua pretratada (D5) con el fin de prevenir malos olores.



Para satisfacer los requerimientos de agua reciclada el equipo debe suministrar al menos el siguiente caudal:

hlsls

lQ /2,3911/086,15,815

886===

Por lo tanto es necesario disponer de dos módulos de filtración, ya que cada uno de

ellos proporciona 2500 l/h de agua tratada.

Caudal agua reciclada

Peso equipo

Caudal mín. aire

comprimido

Potencia eléctrica

380 V 50 Hz

Consumo eléctrico

380 V 50 Hz D5 D3Modelo

l/h kg l/min. kW kW/h·m3 m3 m3

4RA3200 5000 370 60 2,20 0,40 3 5 En este caso, la potencia eléctrica de la bomba M1 que abastece ambos módulos es

3,5 kW, a 380 V y 50 Hz.

• Dimensiones:

H ØHS D HS 2020 457 1650 730Cotas en mm

Por indicación expresa del fabricante el reciclador ha de estar nivelado, en un lugar

ventilado y protegido contra el riesgo de heladas. La bomba sumergible por su parte debe instalarse a una distancia aproximada de unos 70 cm del fondo del depósito D5, no muy cerca de las paredes de éste, suspendida de una cuerda de nylon y de modo que quede totalmente cubierta de agua para obtener una buena refrigeración. 6.3.2. Decantador de lodos y arenas

En el decantador de lodos y arenas (D3) se acumula el agua de vertido y se depositan las partículas más pesadas contenidas en ella. Tal como se recoge en el apartado anterior, su volumen está condicionado por el caudal de agua que procesa el reciclador.

Modelo Volumen(l)

Peso(Kg)

Espesor de pared(mm)

5060500 5000 158 5-7



• Dimensiones:

H ØD HE HS ØEnt. ØSal. ØTapa2104,5 2000 1650 1600 160 160 640 Cotas en mm

6.3.3. Separador de hidrocarburos

Tras la eliminación de las partículas sólidas, el agua de vertido pasa al separador de hidrocarburos (D4) donde éstos quedan retenidos por coalescencia y diferencia de densidades. Teniendo en cuenta la cantidad de agua entregada por el reciclador se elige un separador capaz de acondicionar 6 l/s de agua.

Modelo Caudal(l/s)

Peso(kg)

5060200 6 115

Este equipo incluye un obturador automático que bloquea la salida del agua cuando está lleno de hidrocarburos.

• Dimensiones:

LE LI A H HE HS ØE ØS ØTR TC 2448 2300 1180 1271 780 715 160 160 540 965×465 Cotas en mm


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 6.3.4. Depósito de agua pretratada

Ya sin sólidos ni hidrocarburos, el agua se almacena en un depósito pulmón (D5) cuya capacidad la determina de nuevo el caudal de agua tratada por el reciclador. Éste es en todo análogo al sedimentador de lodos y arenas.

Modelo Volumen(l)

Peso(Kg)

Espesor de pared(mm)

5060400 3000 130 5-7

• Dimensiones:

H ØD HE HS ØEnt. ØSal. ØTapa1704,5 1600 1300 1250 160 160 640 Cotas en mm

Tanto el mencionado decantador de lodos y arenas como el separador de

hidrocarburos y el propio depósito de agua pretratada se entierran para facilitar el flujo del agua y evitar que se propaguen los malos olores. 6.3.5. Arqueta de vertido y toma de muestras

Para poder comprobar la calidad del agua residual vertida al alcantarillado es necesario instalar una arqueta de toma de muestras. Una opción más sencilla y económica frente a las tradicionales de obra son las arquetas desmontables modulares con tapa.

Modelo Peso (kg) Tapa Carga de Rotura

(Tm) Circulación

5060600 9 B-125 12,5 Ligera

• Dimensiones:

- Alzado:

- Planta:

AM HM AT HT HA HE HI ØS ØE LA LAI AA 503 60 383 24 427 260 400 160 160 550 450 550 Cotas en mm

6.4. CARACTERÍSTICAS DEL DESMINERALIZADOR

Con objeto de lograr un buen acabado libre de huellas se emplea agua desmineralizada en la etapa de enjuague. Ésta se obtiene sometiendo al agua de red a un proceso de ósmosis inversa mediante un desmineralizador. Entre los equipos que suministra la empresa Istobal S.A. para tratar agua de baja salinidad (hasta 2500 ppm TDS) el más


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria adecuado es el modelo 4DA1100, con capacidad para producir entre 4 y 6 m3 de agua desmineralizada al día. Todos ellos cuentan con un dosificador de producto antiincrustante que evita la acumulación de sales en las membranas.

Producción Conversión Peso aprox. Potencia eléctrica380V,50 Hz Modelo

(m3/día) (%) (kg) (kw) Nº membranas

4DA1100 4-6 20-40 70 4,00 1

El correcto funcionamiento del desmineralizador exige que el agua de alimentación cumpla los siguientes requisitos:

• Características del agua de alimentación:

PARÁMETRO LÍMITES Hierro < 0,2 mg/l

Manganeso < 0,05 mg/l Sulfuro de hidrógeno Ninguno admisible

Cloro Ninguno admisible Turbiedad < 1 NTU

Materia orgánica < 18 mg/l DQO ó < 5 mg/l TOC Sólidos en suspensión < 5 mg/l

Aerobios totales Ninguno admisible Anaerobios Ninguno admisible

Temperatura < 35º C

De no ser así hay que añadir los dispositivos de pretratamiento necesarios hasta que se satisfagan estas condiciones. En cualquier caso si el equipo se abastece con agua de red o está prevista su utilización es indispensable la instalación de un declorador.

• Dimensiones:

A B C D E F 900 2000 500 900 320 320Cotas en mm

El desmineralizador debe emplazarse en un lugar convenientemente ventilado y

protegido contra riesgo de heladas.



• Acometidas:

ACOMETIDA 4DA1100 Eléctrica kw 4,00 Presión entrada agua bar 1,0-4,5 Caudal m3/día 1,3 Desagüe Máximo a 2,5 m del desmineralizador

El equipo incorpora tres depósitos de polietileno rotomoldeado de 750 l cada uno

conectados en serie para almacenar el agua osmotizada.

Figura 3: Esquema de funcionamiento del desmineralizador y sus dispositivos asociados 6.4.1. Filtro declorador

Puesto que el desmineralizador se alimenta a partir de agua de red y dados los parámetros habituales del agua suministrada por EMASESA sólo hay que considerar la presencia de un filtro declorador que garantice la ausencia de cloro a la entrada de aquél.

Material filtrante Medidas Regulador

de lavado

Vol. lavado

15+9 min

Vol. útil

Vol. relleno Grava o

basalto Carbón activo Modelo

pulgadas gpm l l l kg l kg l 4041100 12×48 8 726 76 51 15 10 22 41

• Acometidas:

Válvula Performa Logix 742 Eléctrica 230 V, 50 Hz Presión entrada agua bar 2,0-8,0 Caudal m3/día 1,8 Desagüe Asegurar que no existe posibilidad de retorno al filtro. El

nivel de desagüe quedará por debajo de la salida de la válvula y a menos de 6 m del filtro.

El equipo se instalará en un lugar convenientemente ventilado y protegido contra riesgo

de heladas. No debe exponerse a la acción directa de la luz solar, lluvia, humedad y temperaturas extremas (0-45º C).

Según lo expuesto anteriormente la necesidad de preservar el filtro de las inclemencias

del tiempo es común a otros dispositivos que forman parte del sistema de limpieza por lo que todos ellos se instalarán en un armario cerca de la zona de lavado.


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 7. ESQUEMA DE PLANTA

Teniendo en cuenta la forma de la parcela seleccionada, se propone una distribución longitudinal de los elementos de la construcción con la que se pretende aprovechar al máximo el espacio disponible.

En primer lugar destacan cuatro playas de estacionamiento con capacidad para

albergar dos tranvías de hasta 45 m de longitud cada una. Para garantizar la maniobrabilidad en el interior de las cocheras el radio de giro de todas las curvas es de 20 m y los cambios de vía son sólo dobles. La vía de lavado se encuentra a continuación de la de entrada, desde la cual es accesible cualquiera de las vías de estacionamiento. De este modo es posible limpiar los vehículos y estacionarlos sin que éstos salgan del recinto.

La esquina sureste del solar se reserva a un edificio de oficinas, cuya fachada principal

mira a la Avenida de Kansas City. La esquina opuesta está dedicada a un edificio de talleres y servicios auxiliares; en este caso la fachada principal da hacia los aparcamientos de la estación.

Siguiendo el principio de máximo aprovechamiento del espacio y buscando también la

funcionalidad de la instalación el lugar elegido para albergar los depósitos enterrados se sitúa entre la vía de lavado y las playas de estacionamiento. Este emplazamiento presenta la ventaja adicional de que está próximo al perímetro de la parcela, por lo que se recomienda habilitar un acceso en esta zona con el fin de favorecer la recogida de fangos e hidrocarburos cuando sea preciso.

Entre la vía de lavado y los talleres se localiza el armario con los equipos de limpieza.

Dicho armario se destina exclusivamente a guardar estos aparatos y productos tales como jabones, líquidos desincrustantes, etc. necesarios para su funcionamiento y el de la unidad base. 8. OBRA CIVIL 8.1. ELECCIÓN DEL TIPO DE VÍA

A pesar de que la tradicional vía sobre balasto es la menos ruidosa y la más económica de todas las soluciones posibles, sus elevadas exigencias de mantenimiento desaconsejan su aplicación en entornos urbanos. La atención recae entonces sobre los diversos tipos de vía en placa presentes en el mercado. Entre ellos, el carril embebido es el tendido más adecuado ya que es el único que no supone ningún obstáculo para el tránsito de personas y permite el tráfico rodado.

Al igual que el resto de tipologías, el carril embebido ha evolucionado a lo largo del

tiempo. Las características más relevantes de cada etapa de este proceso se resumen a continuación. • Primera generación de carril embebido:

- Descripción: Apoyo discreto del carril sobre bloques o traviesas de hormigón

- Flexibilidad del apoyo: Suela elástica bajo el patín - Sujeción del carril: Mecánica. Las fijaciones se protegen mediante

capuchones - Protección del carril: Elementos elásticos de relleno, bordes rectos - Naturaleza de la infraestructura: Losa de hormigón armado - Proceso constructivo: De abajo hacia arriba - Mantenimiento: Principalmente de sujeciones; complicado si

revestimiento rígido



- Coste aproximado: 1202 €/m lineal - Ventajas: Mayor capacidad portante que vía sobre balasto

Cierto nivel de aislamiento frente a vibraciones - Inconvenientes: Deformación rápida del carril lo que implica incremento

del mantenimiento y aumento del nivel de vibraciones y ruido

• Segunda generación de carril embebido:

- Descripción: Apoyo continuo del carril sobre losa de hormigón. Ancho de vía garantizado por riostras transversales fijadas al alma

- Flexibilidad del apoyo: Banda elástica continua; en la práctica elasticidad no homogénea (puntos de anclaje)

- Sujeción del carril: Mecánica. Las fijaciones se protegen mediante capuchones. Placa metálica de asiento sobre la placa

- Protección del carril y las riostras: Elementos elásticos de relleno, bordes rectos - Naturaleza de la infraestructura: Losa de hormigón armado bajo el carril - Proceso constructivo: De abajo hacia arriba - Mantenimiento: Principalmente de sujeciones; complicado si

revestimiento rígido - Coste aproximado: 1080 €/m lineal - Ventajas: Aumento significativo de la vida útil del carril

Reducción notoria de vibraciones y ruido - Inconvenientes: Degradación de la superficie sobre las riostras debido

a su escasa resistencia frente al tráfico rodado

• Tercera generación de carril embebido:

- Descripción: Carril alojado en acanaladura y encapsulado mediante solución elastomérica solidificada Apoyo continuo. Sin riostras transversales

- Flexibilidad del apoyo: Depende del material que envuelve al carril. Elasticidad no homogénea por la presencia de elementos de posicionamiento

- Sujeción del carril: Elastómero vertido - Protección del carril: Elastómero, bordes rectos (funciones de relleno y

fijación) - Naturaleza de la infraestructura: Losa de hormigón armado, carril integrado - Proceso constructivo: De abajo hacia arriba - Mantenimiento Muy dilatado en el tiempo. Necesario picar la losa - Coste aproximado: 960 €/m lineal



- Ventajas: Reducción del espesor de la placa - Inconvenientes: Corrección geométrica difícil una vez vertido el

elastómero Los elementos de posicionamiento perjudican la vida útil del carril y dificultan la atenuación de vibraciones

• Cuarta generación de carril embebido:

- Descripción: Carril encapsulado previamente (pre-chaqueteado) Apoyo continuo. Sin riostras transversales

- Flexibilidad del apoyo: Depende del material que envuelve al carril. Elasticidad homogénea

- Sujeción del carril: Elastómero prefabricado - Protección del carril: Elastómero, bordes con forma (funciones de relleno y

fijación) - Naturaleza de la infraestructura: Losa de hormigón armado, carril integrado - Proceso constructivo: De arriba hacia abajo - Mantenimiento Muy dilatado en el tiempo. Necesario picar la losa - Coste aproximado: 1680 €/m lineal - Ventajas: Montaje muy rápido

Confinamiento del carril garantizado en mayor medida - Inconvenientes: Necesario sistema de apeo-guías para posicionar el

carril

• Quinta generación de carril embebido:

- Descripción: Placa prefabricada que integra los carriles y sus elementos de soporte y fijación Apoyo continuo. Sin riostras transversales

- Flexibilidad del apoyo: Depende del material de encapsulamiento del carril. Elasticidad homogénea

- Sujeción del carril: Elastómero prefabricado que envuelve al carril - Protección del carril: Elastómero, bordes con forma (funciones de relleno y

fijación) - Naturaleza de la infraestructura: Losa de hormigón armado, carril integrado - Proceso constructivo: De arriba hacia abajo - Mantenimiento: Muy dilatado en el tiempo - Coste aproximado: 2165 €/m lineal - Ventajas: Menor afección del proceso constructivo al entorno en

tiempo y extensión Acabado superficial integrado Niveles mínimos de ruido y vibraciones

- Inconvenientes: Nivelación y alineación de paneles de losa



Figura 4: Quinta generación de carril embebido (losa prefabricada)

Teniendo en cuenta lo anterior el tipo de vía elegido corresponde a la tercera generación de carril embebido. Esta decisión atiende tanto a criterios económicos como medioambientales, ya que por una parte es una opción poco costosa y por otra es posible adaptar la atenuación de ruidos y vibraciones a las exigencias del entorno sin más que seleccionar el elastómero adecuado.

Es preciso señalar que en este caso la alineación y nivelación del carril requieren

especial atención para evitar que se produzcan errores de posicionamiento, que resultan difíciles y caros de reparar. 8.2. MOVIMIENTOS DE TIERRAS

Actualmente la parcela elegida para alojar las cocheras del tranvía se utiliza como aparcamiento de coches y autobuses, por lo que antes de iniciar las obras es necesario quitar una capa de 30 cm de espesor de suelo del solar con el fin de eliminar el pavimento existente, compuesto por aglomerado y adoquín.

Según las Normas 6.1 y 6.2-IC: Secciones de firme, la explanada sobre la que se asiente la plataforma tranviaria debe ser categoría E3 y de acuerdo con el Estudio Geotécnico, para obtener tal categoría es preciso sanear el terreno situado bajo ésta sustituyéndolo por un material homogéneo tipo QS3. Por este motivo se extrae 1 m de suelo adicional por debajo de la cota prevista para la infraestructura de vía y una vez compactado el fondo, se rellena la excavación con dicho material dispuesto en tongadas de 25 cm.

Por otra parte, se cava un foso de al menos 8,3 m de largo, 3 m de ancho y 4 m de

profundidad para albergar el decantador de lodos y arenas, el separador de hidrocarburos y el depósito de agua pretratada. Estas medidas responden tanto a las dimensiones de los depósitos como a la recomendación del citado Estudio Geotécnico de sustituir 1 m de arcillas bajo la cimentación del foso por suelo seleccionado QS3.

Los arriba descritos son los movimientos de tierras más relevantes, sin embargo

también se hacen pozos y zanjas para instalar pequeñas cimentaciones, tuberías, canalizaciones y otros elementos.


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 8.3. PLATAFORMA TRANVIARIA: PROCESO CONSTRUCTIVO, SECCIÓN TIPO

El proceso constructivo de la plataforma tranviaria comprende varias fases, comunes a todos los tipos de carril embebido, siendo la forma y el orden en que éstas se llevan a cabo lo que los diferencia unos de otros. En este caso se tiene:

1) Ejecución de la cimentación. Sobre la explanada mencionada anteriormente, se extiende una base de zahorra artificial de regulación de 25 cm de espesor, seguida de una capa de 10 cm de hormigón en masa HM-15, que constituyen la base de la placa.

2) Construcción de la losa. Se construye una placa de hormigón armado HA-25 de 27 cm

de espesor dejando en ella dos acanaladuras de 21×7 cm de sección transversal que sirven de apoyo a los carriles.

3) Montaje de la superestructura. Una vez posicionados los carriles en las canaletas (con

ayuda de pequeñas cuñas o elementos cónicos) se procede al vertido del elastómero en su interior. Al solidificar, éste encapsula los raíles fijándolos a la losa.

4) Confección del acabado. Finalmente se añade una capa de hormigón en masa HM-20

de revestimiento y a continuación otra de 3 cm de aglomerado como acabado superficial, ambas con cierta pendiente para favorecer la evacuación del agua.

Figura 5: Proceso constructivo

Este procedimiento de tendido de vías pertenece a los llamados sistemas “bottom-up”, de abajo hacia arriba, ya que es necesario que la losa se encuentre conformada en su espesor completo y a la cota prevista para materializar el posicionamiento y la adherencia del carril.


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 8.4. ALOJAMIENTO DE LOS DEPÓSITOS ENTERRADOS La estructura que acogerá los depósitos enterrados, esto es, el decantador de lodos y arenas, el separador de hidrocarburos y el depósito de agua pretratada, se compone principalmente de una losa de cimentación, cuatro muros perimetrales empotrados en ella y tres placas apoyadas sobre la coronación de éstos a modo de cierre.

Figura 6: Esquema de la estructura. Cotas en mm 8.4.1. Placas apoyadas

La forma y las dimensiones de las placas que rematan la estructura son comunes, por lo que se considera más conveniente instalar losas prefabricadas que presentan menor nivel de incertidumbre, reducen el control en obra necesario y minimizan el tiempo de ejecución, respecto a las fabricadas in situ.

A pesar de esto, a continuación se procede al dimensionado de la más desfavorable

con objeto de estimar sus características y los esfuerzos transmitidos a los muros. Tal como se observa en la figura anterior, la losa que se encuentra en la situación más

adversa es la ubicada sobre el separador de hidrocarburos, ya que es la más grande y la que cuenta con menos superficie de apoyo.

• Cargas actuantes:

a) Peso propio

b) Sobrecargas de uso: El tránsito de vehículos ligeros (menos de 30 kN), que podrían ser necesarios para realizar tareas de mantenimiento, limpieza u otras labores, se modelan mediante una carga uniforme de 2 kN/m2.



c) Nieve

El valor de la sobrecarga de nieve sobre una superficie horizontal en la ciudad de Sevilla es de 0,2 kN/m2.

d) Acciones accidentales

Para que en caso necesario los vehículos de protección contra incendios puedan

circular libremente por el recinto, la losa debe ser capaz de soportar una carga de 20 kN/m2 y una carga de 100 kN aplicada sobre una superficie circular de 20 cm de diámetro, no simultáneas.

• Modo de cálculo:

El programa utilizado para el cálculo de la placa se denomina Losas macizas apoyadas (versión After Hours 2011.b) y pertenece al conjunto de programas Elementos Estructurales desarrollado por CYPE Ingenieros S.A.

Éste determina los esfuerzos a los que la losa está sometida resolviendo la ecuación

de placa correspondiente mediante el método de las diferencias finitas. A partir de dichos esfuerzos se deducen los momentos flectores y el cortante de cálculo empleados en el dimensionado de las armaduras. Los primeros se obtienen según el método propuesto por Wood y Armer y el segundo como combinación cuadrática de los cortantes en las dos direcciones de referencia, es decir:

22yx qqQ +=

Respecto a esto último es preciso indicar que si bien la losa no se arma con armadura

de cortante, sí se comprueba que con el espesor y las armaduras de flexión resultantes es capaz de resistir el cortante de cálculo.

Las combinaciones de acciones consideradas y las comprobaciones efectuadas

responden a la normativa vigente, CTE y EHE 08. Dado que el programa no permite introducir cargas superficiales aplicadas en una

región de la placa, se admitirá que los 100 kN ligados al tránsito de vehículos de protección contra incendios es una carga puntual, lo cual está claramente del lado de la seguridad.

• Resultados obtenidos:

En cuanto a las características de la losa, los parámetros más relevantes que la definen son los siguientes:

ESPESOR: 20 cm ARMADO:

Armado base X: - Inferior: Ø12c/25 - Superior: Ø8c/25

Armado base Y: - Inferior: Ø16c/30 - Superior: Ø8c/25

Refuerzo X: - Inicial superior: Ø8 L(51) - Central inferior: Ø12 L(161) - Final superior: Ø8 L(51)

Refuerzo Y: - Inicial superior: Ø8 L(70) - Central inferior: Ø16 L(120) - Final superior: Ø8 L(70)

El listado completo de los valores obtenidos puede consultarse en el Anexo C del

documento básico Anexos.

En relación con las cargas transmitidas a los muros, sólo se tienen en cuenta los esfuerzos cortantes, puesto que la placa está apoyada en todo su contorno. El máximo cortante


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria de cálculo originado por las acciones permanentes es igual a 4,27 kN/m. El mayor de estos esfuerzos que se producen en los bordes de la losa motivados por las acciones variables y accidentales tiene un valor de 17,42 kN/m y está asociado a la carga superficial que representa el tráfico de vehículos de protección contra incendios (Q2).

a) Acciones permanentes

b) Acciones variables y accidentales

Figura 7: Cortantes de cálculo máximos


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 8.4.2. Muros de contención

Los muros se calculan como muros en ménsula apoyados sobre zapatas corridas; es así como trabajan principalmente debido al empuje activo del terreno.

• Cargas actuantes:

a) Peso propio

b) Empujes del terreno

Las cargas que el terreno traslada a los muros dependen de los parámetros geotécnicos del suelo, recogidos en el Estudio Geotécnico, y del agua contenida en él. Por la clase de construcción en que se enmarca este proyecto no se prevén flujos de agua ni infiltraciones de lluvia una vez terminadas las obras, por lo que el nivel freático se estima constante, siendo su profundidad máxima de 7,7 m.

c) Sobrecarga de uso

De acuerdo con la finalidad de la estructura, no se puede olvidar el peso de los

depósitos que se dispondrán en su interior, así como el del material de relleno empleado para mantener la altura relativa entre ellos (véase figura 6), en este caso suelo seleccionado QS3.

Se tiene entonces: - Decantador:

222

2/105,4

2/10)5000158( mkN

msmkg

SW

pDecantador

DecantadorDecantador =

⋅⋅+

==π

- Separador:

22*

/134,1318,13,2

/10)5,3449115( mkNmm

smkgSW

pSeparador

SeparadorSeparador =

⋅⋅+

==

*Valor estimado del peso del líquido contenido en el separador (LI×A×H)

2233

3

33 /853,168025,0/10/1010,2 mkNmsmmkg

SW

pSepQS

SepQSSepQS =⋅⋅⋅==

- Depósito de agua pretratada:

222

2/892,3

6,1/10)3000130( mkN

msmkg

SWp

DAP

DAPDAP =

⋅⋅+

==π

2233

3

33 /2,42,0/10/1010,2 mkNmsmmkg

SW

pDAPQS

DAPQSDAPQS =⋅⋅⋅==

De lo anterior se deduce que el caso más desfavorable corresponde al separador de

hidrocarburos por lo que será su peso y el del suelo que lo sustenta el que se considere en los cálculos.

Nótese que tanto la presión ejercida por el separador de hidrocarburos sobre el relleno

como la debida al depósito de agua pretratada son muy inferiores a la presión admisible de éste (145 kN/m2).



Por otro lado, la circulación de vehículos pesados por los alrededores del alojamiento durante la fase de construcción y de tranvías una vez puesta en marcha las instalaciones, se modela como una presión uniforme aplicada sobre el trasdós del muro de 5 y 20 kN/m2

respectivamente.

d) Nieve

Según el CTE en su Documento Básico SE-AE: Acciones en la Edificación, el valor de la sobrecarga de nieve sobre un terreno horizontal en la ciudad de Sevilla es 0,2 kN/m2.

e) Sismo

f) Otras acciones

Siguiendo el planteamiento del apartado anterior, se suponen dos cargas lineales

actuando sobre la coronación de los muros; una, permanente, de 4,27 kN/m y otra, variable, de 17,42 kN/m. Aunque esta última está relacionada con una circunstancia accidental, el programa de cálculo empleado no contempla esta opción por lo que se asimila a una acción variable, lo que resulta una hipótesis conservadora.

• Modo de cálculo:

El programa usado para dimensionar los muros se llama Muros en ménsula de

hormigón armado (versión After Hours 2011.b) y forma parte del grupo Elementos de Contención, propiedad de CYPE Ingenieros S.A.

En esta ocasión se distinguen dos situaciones diferentes:

I) Fase de construcción. Se analiza el empuje activo del terreno y el tránsito de vehículos pesados.

II) Fase de explotación. Se estudia el empuje activo en el trasdós del muro, el peso de los

depósitos y el del material sobre el que descansan, el paso de tranvías y las sobrecargas debidas a las losas. Puesto que dicho material de relleno se deposita de forma artificial en la celda correspondiente se considera que no ejerce ningún tipo de empuje en el intradós del muro.

El resto de acciones son comunes a ambas etapas y en ninguna de ellas se prevén

variaciones del nivel piezométrico ni la presencia de aguas infiltradas (durante la ejecución de las obras se deben tomar las medidas oportunas para evitar que esto se produzca).

Los empujes estáticos se determinan según la Teoría de Coulomb; en cambio los empujes dinámicos se evalúan empleando el método pseudoestático con los coeficientes basados en las ecuaciones de Mononobe-Okabe.

Se impone que la longitud del muro sea igual a 8,3 m, que es la longitud total de la estructura y que el ancho de la zapata sea igual a 1,5 m, que es la mitad del ancho total de ésta. Cabe señalar también que en el cálculo no se tiene en cuenta el arriostramiento que ejercen unos muros sobre otros. Todas estas consideraciones están nuevamente del lado de la seguridad.

• Resultados obtenidos:

De los valores obtenidos se deduce que la situación más desfavorable se produce durante la fase de explotación, aunque la diferencia entre ambas no es significativa.



Así pues se tiene que los muros de contención que constituyen el alojamiento de los depósitos enterrados presentan la siguiente sección transversal:

4.27 kN/m (G)17.42 kN/m (SC)

20.00 kN/m²

13.13 kN/m²

30cm

120 30 (cm)

240

(cm)

40

Rasante

-2.40 m

0.00 m 0.00 m

-1.60 m

-2.40 m-2.40 m

-2.60 m

-2.80 m -2.80 m-2.80 m

-3.80 m

Figura 8: Sección transversal de los muros de contención El armado de muros y zapatas se describe a continuación:

A) CORONACIÓN: Armadura superior: 2 Ø12 Armadura inferior: 2 Ø12 Estribos: Ø6c/20

B) TRAMO ÚNICO:

Intradós: Vertical: Ø10c/30 Horizontal: Ø10c/25

Trasdós: Vertical: Ø16c/30 Horizontal: Ø10c/25

C) ZAPATA:

Longitudinal: Superior: Ø12c/25 Inferior: Ø12c/25

Transversal: Superior: Ø12c/25 Inferior: Ø12c/25

La memoria de cálculo completa forma parte del Anexo C incluido en el documento

básico Anexos. Los muros de separación entre equipos se construyen igual que los exteriores porque si bien esto supone un gasto adicional redunda en beneficio de la uniformidad e integridad de la edificación. 8.4.3. Losa de cimentación Para el dimensionado de la losa de cimentación se toma como referencia la zapata obtenida en el apartado anterior, de manera que se considera adecuada una placa de 40 cm de espesor con un armado no inferior al asignado a aquélla.



Antes de iniciar su ejecución hay que realizar los trabajos de compactación del terreno necesarios para evitar que se produzcan asientos diferenciales en la losa que pudieran perjudicar el correcto desempeño del resto de componentes del alojamiento y el buen funcionamiento de los equipos que alberga.

Figura 9: Modelo tridimensional del alojamiento de los depósitos enterrados 8.5. SISTEMAS DE DESPLAZAMIENTO Y ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD BASE La unidad base se mueve sobre unos carriles de 50 m de longitud total impulsada por un conjunto de ruedas accionadas por dos motorreductores. Estos rieles se fijan mediante pernos a dos perfiles HEA 140 embutidos directamente en la plataforma de hormigón de la pista de lavado, según el montaje recomendado por el fabricante. Las mangueras que abastecen al pórtico lo acompañan en su desplazamiento gracias a un sistema de patines a los que están unidas y una guía lineal. Dicho sistema se sustenta por encima del nivel del suelo por medio de una estructura metálica en la que destaca un conjunto de pilares de sección hueca rectangular y 5,2 m de altura que se unen al pavimento a través de una placa atornillada. 9. INSTALACIÓN DE ABASTECIMIENTO La finalidad de esta instalación es suministrar el caudal de agua requerido por los equipos que componen el sistema de lavado a la presión exigida por los mismos. A partir de estos datos (caudales y presiones demandados) se dimensionan los elementos de la red de acuerdo con la normativa vigente. Para llevar a cabo el cálculo se estima el valor de algunos parámetros que no ha sido posible determinar y se modela el funcionamiento de ciertos aparatos.


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 9.1. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN. CRITERIOS DE DISEÑO

En el diseño de la red de abastecimiento se supone que ésta es independiente de la o las que dan servicio al resto de las cocheras, de manera que se analiza una instalación completa, desde la acometida hasta los puntos de consumo.

Aunque en la práctica probablemente dicha red formaría parte de una mayor que

surtiría a una o varias zonas de las cocheras, esta hipótesis permite tener una visión global de este tipo de instalaciones. Además los resultados obtenidos se podrían utilizar para predimensionar los elementos situados aguas arriba de la derivación correspondiente al puente de lavado.

El trazado de la instalación presta especial atención a la singularidad del entorno

procurando que tanto la vía de lavado como la de estacionamiento adyacente se vean afectadas lo menos posible en caso de que sea necesario realizar reparaciones. Otro aspecto a destacar de la distribución en planta de la red es que está compuesta por tramos longitudinales y transversales lo cual facilitará el seguimiento de los ramales que no estén a la vista una vez terminadas las obras.

9.1.1. Requisitos de suministro

La compañía suministradora, salvo averías accidentales o causas de fuerza mayor,

garantiza en la llave de registro una presión mínima de 2 bar y una máxima de 3, condiciones que han de quedar establecidas en el contrato de acometida de acuerdo con las prescripciones de la Norma.

En ningún caso el diseño de la instalación puede limitar el rendimiento de los equipos

por lo que respecto al consumo de agua se estima que éstos operan al máximo de su capacidad. Así pues se tiene:

1) En la situación más desfavorable toda el agua aportada por el reciclador, esto es

5000 l/h, es agua de refresco procedente de la red pública. 2) La acometida del filtro declorador admite hasta 1,8 m3/día. Por lo tanto el caudal instalado es el siguiente:

CAUDAL INSTALADO Caudal de refresco del reciclador 1,389 l/sCaudal de acometida del filtro declorador 0,021 l/sTOTAL 1,410 l/s

9.1.2. Descripción de la instalación

En primer lugar sorprende que una instalación de pequeña envergadura como ésta

tenga tres puntos de suministro, sin embargo sólo uno de ellos representa la unión con la red exterior de distribución, los otros dos modelan el agua procedente del depósito de agua pretratada y las condiciones de salida del desmineralizador respectivamente. La acometida real se encuentra a 1,2 m bajo el nivel del suelo y se caracteriza por el collarín de toma en carga y la llave de corte general.

A continuación se encuentra el filtro general, cuya misión es retener los residuos del

agua que puedan dar lugar a corrosiones en las canalizaciones. Es de tipo Y con un umbral de filtrado comprendido entre 25 y 50 µm, con malla de acero inoxidable y baño de plata para evitar la formación de bacterias y autolimpiable. Se debe situar en un lugar que permita realizar adecuadamente las operaciones de limpieza y mantenimiento.

Le sigue el contador general, encargado de medir la totalidad de los consumos, de tipo

estándar y con un desagüe capaz de evacuar el caudal máximo previsto. La derivación que alimenta al reciclador dispone también de un contador, divisionario en este caso, para


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria cuantificar la cantidad de agua utilizada por el sistema de reciclado, tal como establece el CTE. Antes de éste se instala una llave de corte y tras él una válvula de retención.

La mencionada anteriormente es una de las dos derivaciones que presenta el

distribuidor principal, la otra abastece al desmineralizador. En cuanto a esta última, cálculos previos pusieron de manifiesto la necesidad de

incorporar un grupo de presión para satisfacer los requisitos de presión a la entrada del filtro declorador primero y del desmineralizador después. El grupo elegido, 4044900 de Istobal, garantiza una presión de impulsión de 3,5 bar y viene acompañado por un depósito acumulador de 200 l. El aparato al que surte dicho grupo representa la acometida del declorador por lo que se le asignan los siguientes parámetros de cálculo:

Declorador

Caudal mínimo de agua 0,021 l/sPresión mínima de servicio 2 bar

Cerca de este punto de consumo se observa el suministro que simula la salida del

desmineralizador, al que se le atribuye una presión que oscila entre 0,1 y 4,5 bar. El agua desmineralizada pasa a los depósitos de almacenamiento y de ahí a la bomba

que la impulsa hasta la unidad base donde, según indica el fabricante, debe llegar con una presión comprendida entre 3 y 6 bar. De acuerdo con esto, al aparato que simboliza esta acometida se le imponen los valores que figuran en la tabla:

Unidad base, agua desmineralizada


En el extremo opuesto a la acometida puede verse el tercer y último suministro de la instalación que modela la incorporación del agua pretratada a la red. Los valores límite de la presión se toman teniendo en cuenta la ubicación de la bomba sumergible M1 y suponiendo que el nivel del líquido en el interior del depósito no será nunca inferior a 1 m. De este modo la presión mínima garantizada se estima en 0,03 bar y la máxima esperada en 0,1045 bar.

La bomba M1 conduce el fluido hacia los módulos recicladores para su tratamiento; la pérdida de carga en estos equipos se simula mediante tramos de tubería ficticios. A la salida, el agua procesada se une a la de refresco en el depósito de agua reciclada y desde aquí un grupo de presión la transporta hasta la acometida del pórtico de lavado. Ésta se representa mediante un aparato con las propiedades que siguen:

Unidad base, agua reciclada


Por último es preciso señalar que todas las tuberías de la red son de PVC, lo que le confiere uniformidad, ya que este material es adecuado para los rangos de presiones y diámetros nominales previstos. 9.2. MODO DE CÁLCULO

El programa empleado para definir la instalación de abastecimiento se denomina TeKton3D y ha sido desarrollado por la empresa Procedimientos-Uno S.L.; en particular se ha utilizado el módulo TK-HS4: Suministro de agua, que aplica los requisitos de la sección HS4 del CTE.

Con el fin de garantizar el correcto dimensionado de los componentes del sistema de

suministro se evalúan dos redes distintas asociadas a dos situaciones extremas: una en la que toda el agua de lavado es agua de refresco y otra en la que ésta es agua reciclada en su


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria totalidad. Como valores finales de cálculo de los elementos comunes se toman los más restrictivos. 9.2.1. Dimensionado de las redes de distribución

La caracterización de las redes de distribución se lleva a cabo a partir de unos diámetros iniciales obtenidos en función de los caudales instantáneos mínimos de los aparatos instalados, que posteriormente se comprueban en función de la pérdida de carga asociada.

• Dimensionado de los tramos:

El cálculo de cada tramo se realiza de acuerdo con el procedimiento que se describe a

continuación:

1. El caudal máximo o instalado del tramo (Qinstalado) es igual a la suma de los caudales instantáneos mínimos (Qi,min) de los puntos de consumo alimentados por el mismo.

min,iinstalado QQ ∑=

2. Se establecen los coeficientes de simultaneidad según el criterio siguiente:

a. Factor de simultaneidad por número de aparatos:

))log(log035,0035,0(1

1 nn

ka ⋅+⋅+−

= α ,

Siendo n el número de aparatos servidos desde el tramo, con ka = 1 para n ≤ 2 y el coeficiente por tipo de edificio α = 3 (para hoteles y hospitales).

b. Factor de simultaneidad por número de instalaciones particulares:

)1(1019

+⋅+

=N

Nkc ,

Donde N es el número de contadores divisionarios servidos desde el tramo.

c. Valor mínimo admisible para el coeficiente de simultaneidad: 0,2

3. El caudal de cálculo del tramo se determina como el producto del caudal máximo por el coeficiente de simultaneidad correspondiente.

- Para un conjunto de aparatos:

instaladoaparticulari QkQ ∑⋅=,

- Para un conjunto de instalaciones particulares:

particulariccálculo QkQ ,∑⋅=

4. Teniendo en cuenta el caudal instantáneo de cálculo e imponiendo que la velocidad máxima de circulación del fluido esté en torno a 1,5 m/s se deduce el diámetro del tramo, cuyo límite inferior se fija en 13,4 mm.

• Comprobación de la presión:

Para los diámetros resultantes se verifica que la presión disponible en el punto de

consumo más desfavorable excede los valores mínimos indicados en el apartado 2.1.3 del


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria CTE-HS 4 y que en todos ellos no se supera el valor máximo recogido también en dicho apartado.

La pérdida de carga total en un tramo será la suma de la debida a la fricción, la que

tiene lugar en los accesorios y la diferencia de cotas entre la entrada y la salida.

1. La caída de presión originada por la fricción se evalúa según la fórmula de Prandtl-Colebrook:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅−=

JDgDDk

JDgV a

251,2

71,3log22 ν

J: Pérdida de carga en m.c.a./m D: Diámetro interior de la tubería, en m V: Velocidad media del agua, en m/s Ka: Rugosidad uniforme equivalente, en m ν : Viscosidad cinemática del fluido, 1,31×10-6 m²/s para agua a 10° C g: Aceleración de la gravedad

2. La pérdida de carga en los accesorios se estima como un 25% de la longitud de la

tubería.

La presión residual en cada nudo se obtiene restando a la presión mínima garantizada en la acometida, la pérdida de carga total que se produce hasta dicho nudo. La presión máxima en cada punto de consumo es igual a la presión máxima esperada en la acometida menos las correspondientes pérdidas de carga por rozamiento y diferencia de cotas.

9.2.2. Dimensionado de los sistemas de sobreelevación

Todos los grupos de presión se suponen de tipo convencional, compuestos por un depósito auxiliar de alimentación, un mínimo de dos bombas montadas en paralelo y un depósito de presión con membrana. Dichos elementos se calculan según el método expuesto en el apartado 4.5.2 del CTE-HS 4.

• Cálculo del depósito auxiliar: El volumen del depósito depende del caudal requerido y del tiempo previsto de

funcionamiento continuo de la bomba.

60⋅⋅= tQV Donde V es el volumen del depósito (l), Q es el consumo máximo simultáneo (dm3/s) y t es el tiempo estimado (min); de 15 a 20 min. Se toma t = 15 min.

• Cálculo de las bombas:

El CTE establece que para grupos convencionales cuyo caudal total no supere los 10 dm3/s es necesario disponer dos bombas en paralelo, excluyendo las de reserva.

La presión mínima o de arranque (Pb) es el resultado de sumar la altura geométrica de

aspiración (Ha), la altura geométrica (Hg), la pérdida de carga del circuito (Pc) y la presión residual en el grifo, llave o fluxor (Pr).



Aplicando un factor de seguridad Fs = 1,02, se tiene:

Pr)( +++⋅= PcHgHaFsPb

Para la presión máxima se adopta un valor que limite el número de arranques y paradas del grupo de forma que se prolongue lo más posible la vida útil del mismo. Éste estará comprendido entre 2 y 3 bar por encima de la presión mínima; se elige:

barPbPa 2+=

• Cálculo del depósito de presión:

Suponiendo un máximo de seis arranques por hora, se obtiene el volumen mínimo de agua del depósito. El volumen útil es pues:

PaVaPbVn /⋅=

9.3. RESULTADOS Y CONCLUSIONES A continuación se recogen los resultados más relevantes del cálculo de la instalación y las conclusiones que se extraen de ellos. El listado completo de los valores obtenidos puede consultarse en el Anexo D.

Contadores

Tipo Modelo Diámetro Caudal nominal (dm³/s)

General Estándar DN25 1,667 Divisionario Estándar DN25 1,667

El contador general se aloja en un armario cuyas dimensiones son 0,90 m de largo,

0,50 m de ancho y 0,30 m de alto.

Puntos de consumo

Referencia Caudal(l/s)

Presión resultante mínima

(bar)

Presión resultante máxima

(bar) Declorador 0,021 2,040 4,040 Ud. base, agua desmineralizada 0,021 3,060 5,060

Ud. base, agua reciclada 1,389 3,064 5,064 De lo anterior se deduce que los rangos de presiones en la acometida del filtro declorador y en las de agua desmineralizada y reciclada de la unidad base se ajustan a los límites establecidos por el fabricante. Por otra parte, dado que la presión a la entrada del declorador no supera los 4,040 bar es evidente que en la admisión del desmineralizador no se alcanzarán nunca los 4,5 bar máximos permitidos.

• Grupo de presión a la entrada del declorador:

- Depósito de alimentación: Volumen mínimo (V): 19 l

- Bomba: Presión nominal: 4,04 bar Caudal nominal: 0,021 l/s Potencia nominal: 15 w

- Depósito de presión: Volumen total: 5 l

Precarga: 1,840 bar



• Grupo de presión para bombeo de agua desmineralizada:




Precarga: 2,841 bar

• Grupo de presión para bombeo de agua reciclada:




Precarga: 3,131 bar

• Grupo de presión para bombeo de agua pretratada:




Precarga: 4,948 bar

La capacidad de los depósitos desde los que se abastecen los grupos excede en mucho el volumen mínimo requerido, a excepción del encargado de almacenar agua reciclada que es inferior. En este caso será necesario contar con un depósito mayor o bien limitar el tiempo de marcha de la bomba si fuera posible; de cualquier manera el resto de la red no se verá afectado.

La finalidad de los depósitos de membrana que incorporan los grupos de elevación

convencionales es absorber las pequeñas pérdidas de carga que se produzcan en la instalación sin necesidad de accionar las bombas, prolongando así la vida útil de éstas. Sin embargo, puesto que no se prevén caídas de presión pequeñas y dado el gran espacio que ocupan se decide prescindir de ellos.

Por otra parte, se dispondrá una única motobomba centrífuga en cada caso que

satisfaga los requisitos de presión y caudal calculados, en lugar de dos conectadas en paralelo. A pesar de la importancia del servicio, el suministro no es crítico por lo que no estaría justificado el doble gasto que esto último supondría. Las características de los aparatos deben adecuarse al tipo de demanda, elevada y fija durante periodos de tiempo moderados y espaciados entre sí.



De acuerdo con todo lo anterior se proponen los siguientes modelos de bombas como referencia:

• Acondicionamiento del agua a la entrada del declorador: Electrobomba SAER M50

• Abastecimiento de agua desmineralizada a la unidad base: Electrobomba SAER M60



• Abastecimiento de agua reciclada a la unidad base: Electrobomba SAER M200

• Alimentación del reciclador con agua pretratada: Electrobomba SAER FS-98C



El valor de cálculo de la potencia del grupo de presión que abastece al declorador (15 W) difiere mucho del de la bomba de referencia (0,37 kW), al igual que sucede con el grupo que impulsa el agua desmineralizada (0,37 kW nominales frente a los 20 W calculados); esto se debe a que no se comercializan bombas de potencia tan reducida.

También a priori puede resultar llamativa la discrepancia entre la potencia de la bomba

sumergible M1 propuesta por el fabricante del puente de lavado y la obtenida. Esta divergencia está motivada porque ISTOBAL oferta la misma bomba independientemente del número de módulos recicladores a los que haya que alimentar, lo que da lugar a un sobredimensionado del aparato recomendado.

A pesar del más que probable sobredimensionado de los equipos de bombeo, se aconseja instalar los aparatos indicados por el fabricante con el fin de no comprometer la garantía del puente, aunque sea a costa de un mayor consumo. Una vez haya expirado el plazo de validez de dicha garantía será sencillo sustituir estos aparatos por otros que demanden menos potencia si se estima conveniente.

Los valores de Pb y Pa se utilizarán para establecer las presiones de arranque y parada

respectivamente de las bombas seleccionadas finalmente. 10. INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO

Esta instalación responde a la necesidad de evacuar hacia la red de alcantarillado exterior las aguas residuales que se generan debido a la limpieza de los tranvías, así como el agua de lluvia asociada a la superficie de la pista de lavado.

El dimensionado de las conducciones y demás elementos que la componen se basa en el método de adjudicación del número de unidades de desagüe (UD) empleado por el CTE en su Sección HS 5. 10.1. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN. CRITERIOS DE DISEÑO

Al igual que se hizo con la instalación de abastecimiento, se supone que la red de saneamiento correspondiente al puente de lavado no está relacionada con las que se construyan para dar salida a otros vertidos que se produzcan en la parcela. Nuevamente se estudia una instalación completa, desde los puntos de recogida hasta la acometida con la red pública.

Se consideran seis unidades de descarga que representan los siguientes flujos:

- Agua no acondicionada por el desmineralizador - Corriente de recirculación de agua reciclada - Caudal de limpieza de los módulos recicladores (2) - Agua procedente del lavado de vehículos - Precipitaciones

A las tres primeras se les asigna un número de UDs en función del diámetro del tubo

de desagüe de los equipos que modelan, de acuerdo con la tabla 4.2 del CTE-DB HS5.

Equipo Diámetro del desagüe(mm) UDs

Desmineralizador 40* 2 Depósito de agua reciclada 32 1 Módulos recicladores 32 1 *Valor supuesto



Las UDs relativas a la unidad base se estiman comparando el caudal residual que ésta genera con el vinculado a un inodoro con fluxor, que es el aparato sanitario con el caudal de vertido más parecido.

sls

díam

ldíam

sh

hlQQQ drUB /417,1

864001

110004,06

360015000

3

3=⋅⋅⋅+⋅=+=

336,11/250,1/417,110 =⋅=slslUDUB

En el caso de la unidad de descarga pluvial, lo que se indica es la extensión de la zona a cubrir, en m2.

Análogamente a lo que sucedía en la instalación de abastecimiento, las canalizaciones de la red de saneamiento se han dispuesto de manera que las obras en las mismas afecten lo menos posible a las plataformas tranviarias colindantes. También aquí los tramos de tuberías son longitudinales y transversales con el fin de facilitar su localización, sin embargo en esta ocasión se han previsto arquetas de paso en los cambios de dirección para favorecer la circulación del fluido. La presencia del decantador de lodos y arenas y el depósito de agua pretratada se modela mediante sendas arquetas. Además se impone que el diámetro de las conexiones entre los equipos que forman parte del sistema de recuperación de agua sea 160 mm, ya que éste es el tamaño de los orificios de entrada y salida de estos aparatos. Todos los vertidos desembocan en un mismo punto, situado por debajo de la cota de la vía pública. Por este motivo la compañía de saneamiento (EMASESA) exige que se coloque un pozo de bombeo que impulse el agua desde dicho punto hacia la arqueta sifónica. El CTE obliga a la colocación de al menos dos bombas con el fin de garantizar el servicio de modo permanente en caso de avería, reparaciones o sustituciones. En el esquema de instalación sólo se contemplan las válvulas que acompañan al grupo de elevación ya que se supone que los diferentes equipos incorporan las electroválvulas necesarias para controlar los parámetros de descarga. La arqueta sifónica se encuentra en las inmediaciones del área reservada al edificio de talleres, una zona de fácil acceso y uso común. Atendiendo a la normativa aplicable, su centro se halla a menos de 2 m de la línea de propiedad. El diseño de este componente seguirá el modelo establecido por EMASESA y contará con una tapa practicable desde el nivel del suelo. El tubo de salida del edificio, que también pertenece a la red interior, es de fundición dúctil con un diámetro mínimo de 150 mm y una pendiente del 3%. El resto de las tuberías de la instalación son de PVC-SN2 y los tramos horizontales tienen una pendiente del 2%.

En la ubicación de la acometida hipotética se ha valorado el hecho de que el conducto anterior debe rebasar al menos 0,2 m la línea de propiedad y que su rasante hidráulica, medida en la vía pública y en el paramento exterior de la finca, ha de ser como máximo 1 m. 10.2. MODO DE CÁLCULO

De nuevo el programa utilizado para dimensionar la instalación es TeKton 3D, concretamente se ha usado el módulo denominado TK-HS5: Evacuación de aguas, que se rige por los criterios fijados en la sección HS5 del CTE.

Partiendo del número de unidades de desagüe atribuido a los distintos elementos de

descarga y considerando el criterio de simultaneidad correspondiente al uso del edificio, el programa calcula la red de aguas residuales por un lado y la de aguas pluviales por otro para posteriormente obtener el sistema mixto aplicando las oportunas conversiones.


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 10.2.1. Teoría de cálculo

• Flujo en las conducciones horizontales:

El flujo en las tuberías horizontales depende de la fuerza gravitatoria, que a su vez es función de la pendiente de la cañería y la altura del agua en la misma.

El flujo por gravedad en condiciones estacionarias se puede formular mediante la

ecuación de Manning:

nJRV

2/13/2310 ⋅⋅= − , donde

V: Velocidad del flujo, en m/s R: Profundidad hidráulica media o radio hidráulico, en mm J: Pendiente de la tubería en % (ó cm/m) n: Coeficiente de Manning Teniendo en cuenta que:

VSQ ⋅= , donde S: Superficie transversal del flujo de agua en m2

Q: Caudal volumétrico en m3/s Resulta:

2/13/2310 JRnSQ ⋅⋅⋅= −

• Flujo en las conducciones verticales:

El flujo en las tuberías verticales depende esencialmente del caudal. A la entrada de

una columna, el agua se acelera por la fuerza de la gravedad y, rápidamente, forma una lámina alrededor de la superficie interna del tubo. Esta corona circular de agua y el alma de aire en su interior continúan acelerándose hasta que las pérdidas por rozamiento contra la pared igualan la fuerza gravitatoria. Desde ese momento, la velocidad de caída queda prácticamente constante.

Así pues es posible definir la velocidad terminal y la distancia desde el punto de

admisión a la cual se alcanza de la siguiente manera:

- Velocidad terminal: 4,0

10 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅=

DQVT , en m/s

- Distancia terminal: 217,0 TT VL ⋅= , en m Donde Q es el caudal en l/s y D el diámetro interior en mm. El caudal de agua puede expresarse en función del diámetro del conducto (D) y de la

relación entre la superficie transversal de la lámina de agua y la superficie transversal de la tubería (r) como:

3/83/541015,3 DrQ ⋅⋅⋅= −


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 10.2.2. Dimensionado de la red de evacuación de aguas residuales

Se impone que el diámetro mínimo de los sifones y las derivaciones individuales de todos los equipos que componen la instalación sea 32 mm, ya que éste es el tamaño de la tubería más pequeña del tipo seleccionado.

Para dimensionar los ramales colectores que unen los aparatos con las bajantes se

utiliza la tabla 4.3 de la Sección HS 5 del CTE. En ella el diámetro de estas conducciones se determina según su pendiente y el máximo número de UDs.

La magnitud de las bajantes se obtiene de la tabla 4.4 del citado documento, en la que

se hace corresponder el número de plantas del edificio con el máximo número de UDs y el diámetro buscado, sabiendo que éste será constante en toda su altura y considerando el máximo caudal que puede descargar cada ramal sin que se produzcan contrapresiones en el mismo.

En cuanto a los colectores horizontales, su diámetro se deduce de la tabla 4.5 en

función de la pendiente y el máximo número de UDs. 10.2.3. Dimensionado de la red de evacuación de aguas pluviales

Las propiedades de la red de evacuación de aguas pluviales dependen de la intensidad, duración y frecuencia de las precipitaciones en la zona donde está ubicada la construcción, fenómenos que se caracterizan mediante la llamada intensidad pluviométrica (i).

Figura 10: Mapa de isoyetas y zonas pluviométricas

Intensidad pluviométrica i (mm/h) Isoyeta 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Zona A 30 65 90 125 155 180 210 240 275 300 330 365 Zona B 30 50 70 90 110 135 150 170 195 220 240 265



De acuerdo con el mapa de la figura, la ciudad de Sevilla se encuentra en la zona B dentro de la isoyeta 40, por lo tanto el valor de i es igual a 90 mm/h.

Para un régimen con intensidad pluviométrica distinto de 100 mm/h debe aplicarse un factor de corrección (f) a la superficie servida tal que:

100/if = Los diámetros de las bajantes y los colectores de aguas pluviales se extraen de las

tablas recogidas a continuación:

Bajantes de aguas pluviales Colectores de aguas pluviales

Diámetro nominal

(mm)

Máxima superficie en proyección horizontal

i = 90 mm/h (m2)

Máxima superficie en proyección horizontal

i = 90 mm/h (m2)

50 71,5

Diámetro nominal

(mm) 1% 2% 4%

63 124,3 50 137,5 195,8 278,3 75 194,7 63 251,9 355,3 503,8 90 349,8 75 341 484 682

110 638 90 675,4 948,2 1350,8 125 885,5 110 1177 1661 2354 160 1698,4 125 2112 2981 4235 200 2970 160 3399 5047,9 7150

10.2.4. Dimensionado de los colectores de tipo mixto

Para dimensionar los colectores de tipo mixto se transforman las UDs correspondientes a las aguas residuales en superficies equivalentes de recogida de aguas según el siguiente criterio:

• Si el nº de UD ≤ 250, entonces la superficie equivalente es f × 90 en m2 • Si el nº de UD > 250, entonces la superficie equivalente es f × 0,36 × nº de UD en m2

Los diámetros de los colectores se obtienen de la tabla anterior en función de su

pendiente y la superficie total, que es igual a la suma de la equivalente así calculada y la asociada a las aguas pluviales. 10.2.5. Dimensionado de las arquetas

Las medidas de las arquetas se establecen teniendo en cuenta las indicaciones de la tabla 4.13 de la Sección HS 5 del CTE en la que se señalan la longitud y la anchura mínimas de estos elementos. 10.2.6. Dimensionado del sistema de bombeo y elevación

• Dimensionado del depósito de recepción:

El volumen del depósito debe ser tal que se limite el número de paradas y arranques de la bomba.

100013600

⋅⋅= BA

N CN

V , donde

VN es el volumen neto del depósito de recepción CB es el caudal de la bomba, en l/s B

NA es el número de arranques de la bomba/hora


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria Su altura neta (Hn) depende del volumen neto y de la superficie en planta (S) según la expresión:

S

VH N

n =

La superficie S a su vez está condicionada por las dimensiones de la bomba y el

número de ellas que se vayan a instalar.

A partir de la altura neta se deduce la altura efectiva (He) sabiendo que:

1) Hay que dejar una altura H1 entre el nivel mínimo del agua en el depósito y el fondo para que la boca de aspiración de la bomba esté siempre sumergida.

2) Y una altura mínima H2 entre el nivel máximo del agua en el depósito y la generatriz

inferior de la tubería de acometida, o de la más baja de las generatrices inferiores de las tuberías de acometida.

21 HHHH ne ++=

Finalmente, la profundidad total del depósito (Ht) es igual a la suma de la altura efectiva y la diferencia de cota entre el nivel del suelo y la generatriz inferior de la tubería (h). hHH et +=

Figura 11: Depósito de recepción

• Cálculo del dispositivo de elevación:

El caudal de aguas fecales a evacuar se estima utilizando el método de las unidades de descarga y el cálculo de probabilidades.

El coeficiente de simultaneidad de uso se evalúa mediante la fórmula:

11−

=N

CS , siendo N el número de aparatos sanitarios

Igualando N al número de UDs se obtiene el caudal de aportación a través de la

siguiente ecuación:

1147,0−

⋅⋅=⋅=UDs

UDsCQQ SA



El caudal nominal de la bomba debe ser siempre igual o mayor que el de aportación más un incremento de mayoración de éste.

AMayoraciónB QCoefQ ⋅= Donde CoefMayoración ≥ 125%

10.3. RESULTADOS Y CONCLUSIONES

La relación completa de los datos obtenidos está recogida en el Anexo D del Documento Anexos. Seguidamente se exponen los resultados más significativos así como las conclusiones que se infieren de ellos.

En primer lugar es preciso señalar que en el dimensionado de las canalizaciones se

han empleado varios diámetros de cálculo cuyos significados se explican a continuación:

- Diámetro mínimo fijado: valor mínimo establecido, puede ser general (por defecto), particular o nulo. Los valores generales son: • Derivaciones: 32 mm • Bajantes sin inodoro: 50 mm • Bajantes con inodoro: 100 mm • Colectores sin inodoro: 50 mm • Colectores con inodoro: 100 mm

- Diámetro calculado por conexión: en los ramales conectados a aparatos de descarga,

tamaño de la salida de éstos.

- Diámetro calculado por homogenización: impide que haya cambios de diámetros a secciones menores en el sentido de circulación del agua.

- Diámetro calculado por normativa: valor dispuesto por el Código Técnico de la

Edificación.

- Diámetro comercial por exceso: es el valor comercial más próximo por exceso al más restrictivo de los anteriores y por tanto el que determina el diámetro de la tubería.

Como puede verse en el listado correspondiente del citado anexo, las dimensiones de

la arqueta de vertido y toma de muestras consideradas en un principio (55×55 mm; véase apartado 6.3.5) son adecuadas para las características de la instalación. La aparente diferencia de volumen entre el decantador de lodos y arenas, el depósito de agua pretratrada y las arquetas que los representan se debe a que éstas últimas modelan la pérdida de velocidad del fluido pero no contemplan el tiempo que ha de transcurrir para que los procesos que tienen lugar en aquéllos se completen.

Por otra parte es necesario construir un pozo de 1 m2 de superficie y 3,32 m de profundidad respecto al nivel del suelo para almacenar el agua de vertido antes de que sea evacuada hacia el exterior. Su elevada profundidad se debe principalmente a la cota a la que incide la tubería de llegada que a su vez está relacionada con la ubicación del sistema de tratamiento de agua del que procede.

El sistema de elevación encargado de impulsar el fluido desde el pozo hasta la arqueta

sifónica se compone de dos bombas instaladas en paralelo con el fin de garantizar el servicio de forma permanente. Dichas bombas tienen que satisfacer los siguientes requisitos:

• QN = 3,401 l/s = 204,06 l/min • HImpulsión ≥ 3,32 m



A modo de ejemplo se propone la bomba sumergible Wilo-Drain MTC 40 F 16.15 de WILO que presenta la curva H-Q que figura a continuación:

Figura 12: Curva H-Q de la bomba WILO MTC 40 F 16.15 11. INSTALACIÓN ELÉCTRICA

La actuación de todos los equipos que permiten el funcionamiento del puente de lavado depende del suministro eléctrico. Además de los requerimientos de estos aparatos la instalación eléctrica tiene en cuenta las necesidades de iluminación del área de lavado y de posibles servicios auxiliares relacionados con ella. Conocida la ubicación, el tipo de alimentación y la potencia demandada por cada elemento se diseña el circuito eléctrico y se determinan la sección de los cables y los elementos de protección correspondientes.

Desde el punto de vista de la seguridad precisa especial atención el aislamiento y la puesta a tierra de la catenaria, que adquieren una importancia vital durante el proceso de limpieza de los tranvías. 11.1. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN. CRITERIOS DE DISEÑO

Dada la naturaleza de las infraestructuras que rodean al puente de lavado se supone la existencia de un centro de transformación de abonado situado en el edificio de los talleres, en el extremo más alejado de la zona de lavado. De este punto y ya en baja tensión parte una derivación que alimenta el cuadro de distribución secundario asociado al pórtico que se encuentra en el espacio destinado a los equipos de limpieza.

A pesar de lo anterior y sólo a efectos de cálculo se considera que dicho cuadro se abastece a partir de una instalación de enlace convencional compuesta por acometida en baja tensión (400 V), caja general de protección, equipo de medida y cuadro de distribución general.



El cuadro secundario da servicio a los siguientes circuitos, proporcionándoles energía y albergando las protecciones necesarias:

• C1 - Alumbrado exterior:

Es el responsable de la iluminación de la vía de lavado; ésta cuenta con cinco lámparas de descarga de 100 W cada una distribuidas uniformemente. Las luminarias se accionan mediante un interruptor manual ubicado en los talleres.

• C2 - Alumbrado interior:

En el interior del armario de los aparatos de limpieza se distinguen dos pantallas estancas de 36 W de potencia que se controlan con el interruptor colocado en el interior del armario. Tanto este circuito como el anterior constan de dos conductores (F+N) de igual sección.

• C3 - Servicios auxiliares:

Con el fin de atender demandas eventuales de electricidad se disponen ocho tomas de corriente trifásicas de 16 A agrupadas de dos en dos a lo largo del recorrido del puente y dos más dentro del armario de los equipos. Sin embargo, como no todas funcionarán al mismo tiempo se establece un criterio de simultaneidad del 20%.

• C4 - Unidad base:

El suministro eléctrico a la unidad base se modela como un motor de 5,8 kW emplazado al pie de las acometidas a la misma. Al igual que el resto de motores que contempla la instalación, se supone que su rendimiento total, es decir, la relación entre la potencia útil y la potencia eléctrica consumida es igual al 85%.

• C5 - Bomba sumergible: El papel de la bomba que impulsa el agua desde el depósito de agua pretratada hasta el reciclador se estudia a través del comportamiento del motor que la hace funcionar. Éste requiere 3,5 kW útiles.

• C6 - Reciclador:

Para satisfacer las exigencias de los módulos recicladores se añade un receptor genérico trifásico con toma de tierra que consume 2,2 kW de potencia.

• C7 - Bomba de agua reciclada:

Nuevamente se analiza la influencia de la bomba por medio del motor que la mueve. En este caso el motor reclama 1,5 kW.

• C8 - Bomba a la entrada del declorador:

En el apartado 8.3 de esta Memoria se tomó como ejemplo de equipo adecuado para alcanzar la presión mínima a la entrada del filtro declorador el modelo M50 de SAER, cuya potencia nominal es 0,37 kW; ésta será pues la potencia asignada al motor asociado a la bomba.

• C9 - Declorador; C10 - Desmineralizador:

De forma similar a como se hace con el reciclador, la presencia de ambos aparatos se simula mediante dos receptores genéricos trifásicos con toma de tierra de 2,5 kW (valor estimado) y 4 kW respectivamente.

• C11 - Bomba de agua desmineralizada:

Este circuito es totalmente análogo al C7 ya descrito.



La derivación que llega al cuadro secundario y todas las líneas que salen de él, excepto las dos primeras (C1 y C2), están compuestas por cinco conductores: tres fases, neutro y protección. Aunque no es preceptivo, para simplificar el montaje de la instalación se impone que la sección del neutro sea igual a la de las fases, siendo ésta constante en todos los tramos de un mismo circuito.

Por otra parte se limita la caída de tensión en la derivación mencionada al 1,5% de la nominal. También para esta línea se adopta un coeficiente de simultaneidad de 0,9 que refleja que no todos los dispositivos relacionados con el lavado de los tranvías estarán funcionando a la vez. 11.1.1. Métodos de instalación empleados

Los sistemas de instalación utilizados para distribuir los conductores se han elegido atendiendo a criterios de seguridad y funcionalidad.

Así pues los circuitos que alimentan la unidad base y la bomba sumergible, que son los que demandan mayor potencia, y la derivación al puente de lavado se entierran bajo tubo. Esto disminuye la temperatura ambiente que deben soportar los cables y por tanto influye favorablemente en la intensidad máxima admisible de los mismos.

Las líneas que discurren paralelas a la vía de lavado, como son la iluminación exterior

y los servicios auxiliares, se alojan empotrados en la pared bajo tubos flexibles para protegerlos de las agresiones exteriores, ya que no se prevé que se produzcan modificaciones relevantes respecto al diseño inicial durante su vida útil.

Por último, para abastecer los equipos situados en el interior del armario se opta por

un montaje en bandeja continua, que proporciona la versatilidad adecuada al tratarse de un cuarto de máquinas.

A continuación se recogen los detalles de los métodos de instalación empleados, todos

ellos extraídos de la Norma UNE 20460-5-523:2004:

• Referencia: RV 0,6/1 kV Cu unipolares enterrados bajo tubo

- Tipo de instalación: Cables unipolares en conductos o en conductos perfilados enterrados [Ref. 71]. La resistividad térmica del terreno es de 2,5 K·m/W.

- Disposición: En caso de más de un circuito, la distancia entre tubos es nula

- Temperatura ambiente (°C): 25 - Exposición al sol: No - Tipo de cable: Unipolar - Material de aislamiento: XLPE (Polietileno reticulado) - Tensión de aislamiento (V): 0,6/1 kV - Material conductor: Cu - Conductividad (Ω·mm²/m): 56,00 - Tabla de intensidades máximas

para 2 conductores: 52-C2, col.7 Cu - Tabla de intensidades máximas

para 3 conductores: 52-C4, col.7 Cu - Tabla de tamaño de los tubos: 9, ITC-BT-21 - Listado de las líneas de la

instalación que utilizan este método:

Derivación puente lavado Circuitos C4, C5



• Referencia: ES07Z1-K (AS) unipolares empotrados bajo tubo flexible

- Tipo de instalación:

Conductores aislados o cables unipolares en conductos empotrados en una pared de mampostería [Ref. 59].

- Temperatura ambiente (°C): 40 - Exposición al sol: No - Tipo de cable: unipolar - Material de aislamiento: Z1 (Compuesto termoplástico a base de

poliolefina) - Tensión de aislamiento (V): 450/750 - Material conductor: Cu - Conductividad (Ω·mm²/m): 56,00 - Tabla de intensidades máximas

para 2 conductores: 52-C1, col.4 Cu - Tabla de intensidades máximas

para 3 conductores: 52-C3, col.4 Cu - Tabla de tamaño de los tubos: 5, ITC-BT-21 - Listado de las líneas de la

instalación que utilizan este método: Circuitos C1, C3

• Referencia: RV 0,6/1 kV Cu unipolares en bandeja continua

- Tipo de instalación:

Cables unipolares o multipolares sobre bandejas de cables no perforadas [Ref. 30].

- Temperatura ambiente (°C): 40 - Exposición al sol: No - Tipo de cable: unipolar - Material de aislamiento: XLPE (Polietileno reticulado) - Tensión de aislamiento (V): 0,6/1 kV - Material conductor: Cu - Conductividad (Ω·mm²/m): 56,00 - Tabla de intensidades

máximas para 2 conductores: 52-C2, col.6 Cu - Tabla de intensidades

máximas para 3 conductores: 52-C4, col.6 Cu - Tabla de tamaño de los tubos: - - Listado de las líneas de la

instalación que utilizan este método:

Línea general alimentación Circuitos C2, C6, C7, C8, C9, C10, C11

Debido a la gran longitud de las líneas, en aquéllas que no son accesibles, esto es, las

enterradas y las empotradas bajo tubo, se añadirán cajas de registro en los cambios de dirección y cada 5 m aproximadamente para posibilitar las tareas de reparación y mantenimiento.


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 11.1.2. Protección frente a sobreintensidades y sobretensiones

Para proteger los circuitos del cuadro secundario frente a sobreintensidades éstos se

agrupan atendiendo a su función de la siguiente manera:

- Alumbrado 01:

• C1 - Alumbrado exterior • C2 - Alumbrado interior

- Fuerza 01:

• C3 - Servicios auxiliares

- Fuerza 04:

• C7 - Bomba de agua reciclada

- Fuerza 02:

• C4 - Unidad base

- Fuerza 03:

• C5 - Bomba sumergible • C6 - Reciclador

- Fuerza 05:

• C8 - Bomba entrada declorador • C9 - Declorador • C10 - Desmineralizador • C11 - Bomba de agua desmineralizada

Cada uno de estos grupos cuenta con tantos interruptores magnetotérmicos como

circuitos lo integran y con un interruptor diferencial general de alta sensibilidad (30 mA).

Aunque según el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (instrucción ITC- BT-23) no es obligatorio, todos estos aparatos se protegen frente a sobretensiones transitorias mediante un dispositivo limitador integrado en el cuadro. 11.2. MODO DE CÁLCULO

Con el fin de caracterizar los componentes de la instalación eléctrica se usa el programa BTwin: Baja Tensión propiedad de Procedimientos-Uno S.L.

Basándose en la potencia demandada por los receptores, los coeficientes de

simultaneidad establecidos y la longitud de las líneas, esta aplicación determina la sección de los conductores necesaria para soportar la carga prevista y dimensiona los elementos de corte para una protección eficaz, siempre de acuerdo con lo establecido en el REBT y sus Instrucciones Técnicas Complementarias. 11.2.1. Potencia de cálculo

La potencia de un tramo se obtiene sumando la potencia instalada de los receptores que alimenta y aplicando la simultaneidad adecuada y los coeficientes impuestos por el REBT.

Entre estos últimos cabe destacar:

• Tramos que alimentan a puntos de luz con lámparas o tubos de descarga: Factor de

1,8 (Instrucción ITC-BT-09, apartado 3 e Instrucción ITC-BT 44, apartado 3.1).

• Tramos que alimentan a uno o varios motores: Factor de 1,25, que afecta a la potencia del mayor de ellos (Instrucción ITC-BT-47, apartado 3).


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 11.2.2. Intensidad de cálculo

La intensidad de cálculo se evalúa utilizando las expresiones que aparecen a continuación:

- Distribución monofásica:

)cos(ϕ⋅=

VPI

Siendo:

V: Tensión (V) P: Potencia (W) I: Intensidad de corriente (A) cos (φ): Factor de potencia

- Distribución trifásica:

)cos(3 ϕ⋅⋅=

VPI

Siendo: V: Tensión entre hilos activos. 11.2.3. Sección de los conductores

La sección de los cables se deduce del cumplimiento simultáneo de los siguientes criterios de cálculo:

• Limitación del calentamiento del conductor • Limitación de la caída de tensión en la instalación • Limitación de la caída de tensión en cada tramo

Se adopta la sección nominal más desfavorable de las tres resultantes, tomando como

valores mínimos 1,50 mm² para los circuitos de alumbrado y 2,50 mm² para los de fuerza.

No se tiene en cuenta el criterio de la intensidad de cortocircuito que contempla el Reglamento ya que en una instalación de baja tensión éste no es determinante.

- Sección por calentamiento o intensidad máxima admisible:

En el cálculo de la sección por calentamiento se sigue la norma UNE 20460-94/5-523. La intensidad máxima que puede circular por un cable sin que éste se deteriore está recogida en las tablas 52-C1 a 52-C12. En función de la clase de instalación adoptada (tabla 52-B2), se determina la referencia de acuerdo con 52-B1, que según el tipo de cable indica cuál de las anteriores tablas hay que utilizar.

La intensidad máxima admisible se ve afectada por una serie de factores como son la

temperatura ambiente, la agrupación de varios cables, la exposición al sol, etc. que generalmente reducen su valor. El factor por temperatura ambiente figura en las tablas 52-D1 y 52-D2 y el factor por agrupamiento en las tablas 52-E1, 52-E2, 52-E3 A y 52-E3 B. Si el cable está expuesto al sol, o bien, se trata de un cable con aislamiento mineral, desnudo y accesible, se toma directamente un factor igual a 0,9.

Para obtener la sección, se divide la intensidad de cálculo por el producto de todos los

factores correctores y se busca en la tabla la sección correspondiente. La intensidad máxima


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria admisible del cable será la intensidad asociada a la sección elegida multiplicada por los factores correctores.

- Sección por caída de tensión en la instalación:

La caída de tensión en toda la instalación está limitada al 4,5% de la tensión de alimentación (en baja tensión) para alumbrado y al 6,5% para fuerza. Para satisfacer este requisito el área transversal de los conductores ha de ser igual o mayor a la que resulta de las expresiones:

• Distribución monofásica:

( )∑ ⋅=⋅⋅⋅

= iin

PLUeK

S λλ ;2

Siendo: S: Sección del cable (mm²) λ: Longitud virtual e: Caída de tensión (V) K: Conductividad Li: Longitud desde el tramo hasta el receptor (m) Pi: Potencia consumida por el receptor (W) Un: Tensión entre fase y neutro (V)

• Distribución trifásica:

( )∑ ⋅=⋅⋅

= iin

PLUeK

S λλ ;

Siendo: Un: Tensión entre fases (V)

- Caída de tensión por tramos:

Una vez conocida la sección que verifica los dos primeros criterios antes mencionados, se calcula la caída de tensión en cada tramo, que debe ser inferior a la establecida al diseñar la instalación.

• Distribución monofásica:

nUSK

LPe⋅⋅⋅⋅

=2

Siendo:

e: Caída de tensión (V) S: Sección del cable (mm²) K: Conductividad L: Longitud del tramo (m) P: Potencia de cálculo (W) Un: Tensión entre fase y neutro (V)



• Distribución trifásica:

nUSK

LPe⋅⋅⋅

=

Siendo:

Un: Tensión entre fases (V) 11.3. RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Las tablas que se presentan a continuación constituyen un resumen de los resultados más importantes del dimensionado de la instalación eléctrica considerada. La primera de ellas hace referencia a los conductores clasificados por circuitos, mientras que la segunda alude a los sistemas de protección del cuadro secundario.

Circuito ICáculo(A)

IMáx.

Adm.(A)

Sección Caída

tensión* (%)

Acometida 64,76 97,0 (4×25)+TT×16 mm² Cu bajo tubo = 90 mm 0,0000

Línea general alimentación 64,76 87,4 (4×16)+TT×16 mm² Cu 0,0465

Derivación puente lavado 64,76 117,1 (4×35)+TT×16 mm² Cu bajo tubo = 90 mm 1,4870

C1 - Alumbrado exterior 3,91 20,9 (2×2,5) mm² Cu bajo tubo = 16 mm 3,5598

C2 - Alumbrado interior 0,56 21,8 (2×1,5) mm² Cu 1,5684

C3 - Servicios auxiliares 30,00 43,5 (4×10)+TT×10 mm² Cu bajo tubo = 32 mm 2,9184

C4 - Unidad base 13,68 44,2 (4×6)+TT×6 mm² Cu bajo tubo = 50 mm 1,6852

C5 - Bomba sumergible 8,25 44,2 (4×6)+TT×6 mm² Cu bajo tubo = 50 mm 1,8710

C6 - Reciclador 3,53 27,3 (4×2,5)+TT×2,5 mm² Cu 1,5560

C7 - Bomba agua reciclada 3,54 27,3 (4×2,5)+TT×2,5 mm² Cu 1,5335

C8 - Bomba entrada declorador 0,87 27,3 (4×2,5)+TT×2,5 mm² Cu 1,4943

C9 - Declorador 4,01 27,3 (4×2,5)+TT×2,5 mm² Cu 1,5162

C10 - Desmineralizador 6,42 27,3 (4×2,5)+TT×2,5 mm² Cu 1,5170

C11 - Bomba agua desmineralizada 3,54 27,3 (4×2,5)+TT×2,5 mm²

Cu 1,5262

* Caída de tensión acumulada en el receptor más desfavorable

Dispositivo de protección Nº polos

CalibreIn (A)

TensiónU (V)

Sensibilidad Is (mA)

Poder corte

Pc (kA) PCS IV ID Al 01 II 25 230 PIA C1 - Alumbrado exterior II 10 230 6 PIA C2 - Alumbrado interior II 10 230 6 ID Fz 01 IV 32 400 30 PIA C3 - Servicios auxiliares IV 32 400 6



Dispositivo de protección Nº polos

CalibreIn (A)

TensiónU (V)

Sensibilidad Is (mA)

Poder corte

Pc (kA) ID Fz 02 IV 25 400 30 PIA C4 - Unidad base IV 16 400 6 ID Fz 03 IV 25 400 30 PIA C5 - Bomba sumergible IV 10 400 6 PIA C6 - Reciclador IV 10 400 6 ID Fz 04 IV 25 400 30 PIA C7 - Bomba agua reciclada IV 10 400 6 ID Fz 05 IV 32 400 30 PIA C8 - Bomba entrada declorador IV 10 400 6 PIA C9 - Declorador IV 10 400 6 PIA C10 - Desmineralizador IV 10 400 6 PIA C11 - Bomba agua desmineralizada IV 10 400 6

PCS: Protección contra sobretensiones ID: Interruptor diferencial PIA: Interruptor magnetotérmico

El cálculo detallado de la red según el procedimiento descrito en el apartado anterior está incluido en el Anexo E, junto con la relación de todos los valores obtenidos.

A pesar de que la acometida y la línea general de alimentación estudiadas son líneas ficticias se han añadido los datos relacionados con ellas por su utilidad como referencia para sus homólogas reales en la instalación eléctrica global.

El cable de mayor sección es el correspondiente a la derivación hacia el puente de lavado con 35 mm2. Aunque esta línea comparte con la acometida y la línea general de alimentación la mayor intensidad de cálculo, por un lado es la de mayor longitud de las tres y por otro es la única que tiene limitada la caída de tensión al 1,5%, lo que justifica que el área transversal de sus conductores sea mayor que la de los situados aguas arriba.

A esta derivación le sigue el circuito para servicios auxiliares (C3), siendo la sección de los cables de 10 mm2. En este caso es el coeficiente de simultaneidad, de tan sólo el 20% (de las 10 tomas de corriente previstas sólo 2 dos funcionarían al mismo tiempo y a plena carga), el que determina el tamaño de los conductores.

Respecto a la caída de tensión, el receptor más desfavorable es la luminaria más alejada del cuadro. Aún así la caída de tensión está por debajo del 80% de la máxima permitida para circuitos de alumbrado. El circuito de fuerza más agotado en este sentido es el C3 aunque tan sólo alcanza el 45,9% de la caída máxima permitida.

Como se observa en la tabla de protecciones, el dispositivo de control de sobretensiones no interviene en el cálculo de éstas; la introducción de este componente es pues meramente simbólica.

Dado que los interruptores diferenciales son de alta sensibilidad, se reducen los posibles daños ocasionados a las personas debidos a contactos directos e indirectos y el riesgo de incendio al limitar a potencias muy bajas las eventuales fugas de energía eléctrica por defecto de aislamiento. El calibre de estos elementos es siempre mayor que la suma de los calibres de los interruptores magnetotérmicos de los circuitos que protegen. 11.4. DESCONEXIÓN Y PUESTA A TIERRA DE LA CATENARIA

La limpieza de los tranvías se realiza principalmente por arrastre de la suciedad mediante los rodillos, sin embargo en el proceso también interviene gran cantidad de agua por lo que resulta especialmente importante aislar las partes en tensión de la zona húmeda durante el lavado de los vehículos. Para ello se desconectará la catenaria de la vía de lavado del resto


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria de líneas de suministro y se pondrá a tierra este tramo del circuito de alimentación. De este modo la retirada del pantógrafo, además de permitir el desplazamiento de la unidad base, constituye una medida adicional de seguridad. También por seguridad la catenaria permanecerá aislada un tiempo algo superior al tiempo de limpieza. 11.4.1. Aparellaje

El procedimiento descrito se puede optimizar mediante la elección del conjunto de dispositivos adecuados. Así pues en primer lugar es necesario un seccionador que evite el paso de corriente hacia la catenaria, preferiblemente con toma de tierra a fin de simplificar el montaje. Y en segundo lugar se precisa un elemento de mando que permita controlar la posición de aquél.

El puente de lavado cuenta con un programa especial esclavitud-catenaria que impide

su funcionamiento en caso de que ésta esté en tensión, por lo que dicho elemento ha de ser capaz de enviar una señal eléctrica que indique al puente el estado del seccionador. De los productos presentes en el mercado los más convenientes en este caso son los siguientes:

Dispositivo Fabricante Referencia Seccionador MESA RBT-7/2000Mando MESA AE-25

Ambos aparatos se instalan siguiendo las instrucciones de montaje del fabricante,

Manufacturas Eléctricas S.A.U. (MESA), que es principal comercializador de aparellaje para ferrocarriles, metros y tranvías a nivel nacional.

Figura 13: Cuadro de características de los seccionadores para catenaria y subestaciones de ferrocarril

Figura 14: Características técnicas del dispositivo de mando AE-25


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 12. INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO

El desplazamiento horizontal de los rodillos laterales de la unidad base se consigue mediante dos cilindros neumáticos. Por otra parte el reciclador de agua introduce cierta cantidad de aire en el depósito de agua pretratada con el fin de prevenir malos olores. Por este motivo resulta indispensable añadir a las anteriores instalaciones un sistema de distribución de aire comprimido. A partir de los datos facilitados por el fabricante y los parámetros operativos habituales en este tipo de instalaciones se dimensionan cada uno de los elementos que la componen. 12.1. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN. CRITERIOS DE DISEÑO

El puente de lavado forma parte de un complejo al servicio de la red de tranvías de la ciudad de Sevilla que incluye entre otros un edificio de talleres. En éstos es muy frecuente el uso de herramientas neumáticas por lo que se supone que esta construcción cuenta con un compresor situado en el extremo más próximo a la vía de lavado. Cabe señalar que no se ha contemplado este aparato en el cálculo de la instalación eléctrica anterior por estar integrado en dicho edificio.

Se considera que las líneas que abastecen los equipos de limpieza tienen su origen en

este mismo compresor y a pesar de que muy probablemente sean las de menor consumo son las únicas que se tienen en cuenta en este caso. La red de tuberías está formada por una línea de distribución principal que se divide en dos líneas de distribución a toma, que alimentan la unidad base por un lado y el difusor del reciclador por otro. Cada una de ellas está dotada de una válvula de corte que permite aislarla del resto del circuito y de un filtro que garantiza la calidad del aire.

Respecto a las condiciones generales de funcionamiento de la instalación se admite

que la temperatura media del aire circulante es 21ºC, que la presión a la salida del compresor es igual a 8 bar, con un porcentaje de fluctuación del 2% y que el coeficiente de utilización global es del 50%.

Se sabe que el reciclador requiere 60 l/min de aire, sin embargo el caudal demandado

por la unidad base se estima a partir de los valores de consumo ya conocidos.

• Unidad base:

min/847,24815

/5,337 ls

vehículolQ ==

• Prelavado:

min/819,895,581

/5,870 ls

vehículolQ ==

Ante la incertidumbre del dato finalmente se toma Q = 100 l/min. Por otra parte, se supone que la presión de trabajo óptima de los dos receptores es de

6 bar y la mínima admisible de 3,5 bar, que son parámetros frecuentes en tomas neumáticas. 12.2. MODO DE CÁLCULO

Para el dimensionado del sistema de distribución de aire comprimido se emplea el programa ACwin: Aire Comprimido (versión 1.1.1.8) de Procedimientos Uno S.L., que se rige por los criterios que se describen a continuación.


Proyecto Fin de Carrera: Instalación de puente de lavado de tranvías de hasta 45 m de longitud I. Memoria 12.2.1. Caudal máximo previsible

El caudal máximo previsible de la instalación se obtiene por medio del coeficiente general de simultaneidad de la misma. Así pues se suman todos los consumos específicos y se multiplica el resultado por este coeficiente.

∑⋅= esrt QCQ , siendo

CS: Coeficiente de simultaneidad de la instalación (50%) Qe: Consumo específico de la herramienta Qrt: Caudal requerido teórico

12.2.2. Diámetro de tuberías

El diámetro interior de un tramo de conducción del se conoce la presión y el caudal y en el cual se fija una velocidad límite para la circulación del aire, se calcula aplicando la siguiente expresión:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅⋅⋅=

pVQD 11060

26

π, donde

D: Diámetro interior de la tubería, en mm Q: Caudal de aire circulante por la tubería, en m3/min V: Velocidad máxima del aire en la tubería, en m/s p: Presión del aire en la tubería (bar)

Una vez que se tiene un valor para el diámetro interior (Dint), se elige el tamaño del

tubo comercial inmediatamente superior. 12.2.3. Velocidad de circulación del aire

Para determinar la velocidad real del aire por un tramo de tubería se utiliza el diámetro resultante del apartado anterior, que será superior o en el peor de los casos igual al valor calculado, lo cual asegura que la velocidad máxima se respete. Sustituyendo estos valores en la ecuación siguiente se deduce el valor real de la velocidad del aire circulante por la tubería:

pD

QV 1

21

1060 2

6

⋅

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅

⋅=

π, donde

D: Diámetro interior de la tubería, en mm Q: Caudal de aire circulante por la tubería, en m3/min V: Velocidad máxima del aire en la tubería, en m/s p: Presión del aire en la tubería (bar)

12.2.4. Pérdida de carga La pérdida de carga unitaria en un tramo de tubería se extrae de la fórmula:

pD

VTR

P ⋅⋅⋅

=Δ2β

, en la que

ΔP: Caída de presión, en bar R: Constante del gas (29,97) T: Temperatura absoluta (T (ºC) + 273,15) D: Diámetro interior del tramo (mm) p: Presión del aire de la tubería (bar)



La pérdida total de carga que se produce en el tramo viene dada por la expresión:

)( eqUT LLPP +⋅Δ=Δ , donde ΔPT: Pérdida de carga total en el tramo, en m.c.a. ΔPU: Pérdida de carga unitaria, en m.c.a./m L: Longitud del tramo, en metros Leq: Longitud equivalente de los accesorios del tramo, en metros.

La longitud equivalente en accesorios se obtiene de la relación L/D (longitud

equivalente/diámetro interior) que figura a continuación, según el tipo de elemento: Accesorio L/D Codo a 90°........................................................... 55 Codo a 45°........................................................... 30 Curva a 180°...................................................... 133 Curva a 90°.......................................................... 16 Curva a 45°............................................................ 8 Te ....................................................................... 74 12.2.5. Cálculo del compresor

El caudal total que debe proporcionar el compresor es igual al caudal requerido teórico (Qrt) corregido con un coeficiente de compensación de pérdidas por fuga y un factor de seguridad por posibles ampliaciones futuras; se toma el 10 y el 20% respectivamente.

aprt CCQQ ⋅⋅=

Q: Caudal a aportar por el compresor Qrt: Caudal requerido teórico Cp: Coeficiente de pérdidas Ca: Coeficiente de seguridad Al tratarse de una instalación sencilla se considera que el compresor incorpora el

calderín y el refrigerador. 12.3. RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Del cálculo se obtiene una red muy uniforme ya que todas las conducciones tienen el mismo diámetro nominal, 3/8”. Éste es el tamaño mínimo admisible en las tuberías de un circuito de aire comprimido, lo que proporciona una idea del grado de exigencia de las líneas consideradas en comparación con las que abastezcan al edificio de talleres.

7978,66

7980,79

7982,93

7985,06

7987,19

7989,33

7991,46

7993,60

7995,73

7997,87

8000,00

(mbar.)

Compresor [1]Válvula [1-2]

Tubería [2-3]Secador [3-4]

Tubería [4-5]Purgador [5-6]

Tubería [6-7]Elemento pasivo [7-8]

Tubería [8-9]Válvula [9-10]

Tubería [10-11]Tubería [11-12]

Válvula [12-13]Tubería [13-14]

Filtro [14-15]Tubería [15-16]

Receptor [16]

8000,007999,23 7999,11 7999,11 7998,98 7998,98 7998,86 7998,86 7998,73

7997,97

7986,77 7986,67 7986,37 7986,32 7986,32

7978,66

Figura 15: Evolución de la presión desde el compresor hasta el difusor



7983,53

7985,18

7986,83

7988,47

7990,12

7991,77

7993,41

7995,06

7996,71

7998,35

8000,00

(mbar.)

Compresor [1]Válvula [1-2]

Tubería [2-3]Secador [3-4]

Tubería [4-5]Purgador [5-6]

Tubería [6-7]Elemento pasivo [7-8]

Tubería [8-9]Válvula [9-10]

Tubería [10-11]Tubería [11-17]

Válvula [17-18]Tubería [18-19]

Filtro [19-20]Tubería [20-21]

Receptor [21]

8000,007999,23 7999,11 7999,11 7998,98 7998,98 7998,86 7998,86 7998,73

7997,97

7986,77 7986,527985,75 7985,63 7985,63

7983,53

Figura 16: Evolución de la presión desde el compresor hasta la unidad base

La mayor pérdida de carga (11,2 mbar) se produce en el tramo [10-11], que corresponde a la tubería de mayor longitud de las que alimentan al receptor de mayor demanda. Le sigue el tramo [15-16] con 7,67 mbar que es la tubería de mayor longitud de todo el circuito. Este resultado es un fiel reflejo de la gran importancia del caudal de aire exigido frente a la longitud de la tubería que lo conduce en el dimensionado de las instalaciones de aire comprimido.

El compresor debe ser capaz de aportar al menos 160 l/min de aire a 10 bar, lo que se logra con un compresor de simple etapa. El programa propone el modelo N-160-50 de PUSKA que cuenta con un calderín de 50 l, sin embargo es preferible un depósito de mayor capacidad para reducir el número de arranques y paradas del motor. Así pues finalmente se elige el modelo N-160-100, que presenta las siguientes características: MODELO HP UNIDAD

COMPRESORA DESPL. (L/min) R.P.M. DEPÓSITO

(L) PRESIÓN

(bar) PESO (kg)

DIMENSIONES (mm)

N-160-100 1 E-01 160 840 100 10 87 1300×560×1100 El cálculo completo del sistema bajo estudio y los resultados pertinentes se encuentran en el Anexo F del Documento Anexos. 13. PLANIFICACIÓN DE LAS OBRAS

A continuación se expone el plan de ejecución de los trabajos necesarios para llevar a cabo este Proyecto.

Se admite que las obras comienzan el primer día laborable del año 2012 y, de acuerdo

con la programación propuesta, tendrán una duración de trece semanas. Cabe destacar aquí que los tiempos de realización considerados se refieren únicamente a la zona de lavado, no al conjunto de las cocheras.

Se supone además que la jornada laboral es de 40 horas semanales y que se dispone

de recursos suficientes como para poder realizar varias actividades a la vez. En la organización de las tareas se ha tenido en cuenta además un plazo de entrega de los equipos de limpieza de cinco semanas.



Figu

ra 1

7: P

lan

de e

jecu

ción

de

las

obra

s


la 2ª fase del metro centro comprende la prolongación del...

Documents