Instalación para control en línea de vertidos de agua, procedentes de excavaciones de túneles y similares y método para operación de dicha instalación.

La instalación (1) comprende una arqueta (2) y una balsa (3) aguas abajo de la arqueta con una tubería de alimentación (30) para llenado con una bomba (21) prevista en la arqueta y una válvula de descarga (31).

La arqueta y la balsa forman una estructura compacta. La arqueta tiene una primera sonda pH (22) para generar primeras señales de medida de pH (SpH1) y dosificadores (23, 24) de agentes químicos de neutralización del pH; teniendo la balsa una segunda sonda pH (32) para generar segundas señales de medida de pH (SpH2) y una sonda de turbidez (33) para generar señales (St) de la turbidez del agua, y un detector de nivel de llenado (34) para generar señales (SN) del nivel del agua (N). Un bloque de control (4) genera señales acondicionadas (S*pH1, S*pH2, S*t) a partir de las señales de las sondas pH y de turbidez, multiplexando dichas señales acondicionadas y discrecionalmente una señal (SB) de funcionamiento de la bomba (21), y envía señales de comando (Sc1, Sc2) para los dosificadores y una señal de comando (Sc3) para la válvula de descarga. El bloque (4), tiene adicionalmente medios de procesador (413) para comparar las señales de medida de pH acondicionadas con valores de pH máximo inferior y de pH máximo superior (pHmáx1, pHmáx2) y con valores de pH mínimo inferior y de pH mínimo superior (pHmín1, pHmín2) predeterminados, así como para evaluar sí el valor de turbidez supera un valor máximo permitido y también para comparar la señal de nivel de llenado con un valor de nivel de llenado máximo de la balsa (Nmáx).

Instalación para control en línea de vertidos de agua, procedentes de excavaciones de túneles y similares y método para operación de dicha instalación.

Ámbito y técnica anterior

La invención se refiere de manera general a una instalación para control de vertidos de agua que se generan durante la construcción de túneles y similares y también para tratamiento de los vertidos con la finalidad de ajustar de los correspondientes parámetros a valores admitidos. De manera adicional, la invención se refiere a un método para operación de la instalación de control.

Durante la construcción de un túnel se genera un caudal de agua debido a las siguientes causas: -en la excavación se utiliza maquinaria electro-hidráulica para realizar operaciones de perforación para la colocación de barrenos para voladuras, así como para bulones metálicos que son posteriormente hinchados para adherirlos, por fricción, a la roca a perforar mediante la inyección de agua; este caudal de agua arrastra en suspensión pequeñas partículas de la roca perforada; -para el revestimiento de las paredes del túnel se utiliza la técnica de gunitado, es decir la proyección de una mezcla acuosa de hormigón o mortero a través de boquillas. Así se genera agua adicional que arrastra partículas de cemento; -frecuentemente durante la excavación aparecen aguas alumbradas que se unen al caudal procedente del agua de refrigeración del frente de avance del túnel.

Este caudal de agua con diversos orígenes debe ser evacuado del frente de avance para cada paso del túnel, pero este agua no puede ser vertida directamente al cauce público porque, por una parte, puede llevar como ya se ha mencionado sólidos en suspensión procedentes de la excavación y finos de hormigón de la operación de gunitado, así como arrastres provocados por el paso de la maquinaría por el frente de excavación; y por otra porque la disolución de componentes del cemento no hidratados y de los acelerantes de fraguado e incluso de restos de explosivo utilizados en la voladura del frente de excavación, pueden provocar la modificación del pH del agua. De esta manera, este caudal no puede ser vertido al cauce público hasta tanto no se comprueba que reúne las condiciones adecuadas conforme se encuentra regulado por la normativa vigente, tal como el Real Decreto 606/2003 de 23 de mayo y demás normas concordantes.

De acuerdo con el estado del arte, el caudal de agua generado durante la excavación es depositado en estanques o balsas de decantación con análisis de sus características por ejemplo de su turbidez y valor de pH y en las cuales se lleva a cabo, si es el caso, un ajuste de estas características de las aguas retenidas, para adecuar sus características a los límites legales de vertido. Pero aquí se plantea como problema técnico, la gran extensión de terreno que se requiere para las balsas que en ocasiones no se encuentra disponible, por ejemplo en obras urbanas.

Por otra parte conforme al estado de la técnica se confía en los cálculos teóricos que se realizan en el dimensionamiento de las balsas de decantación, confiando en que los tratamientos anteriormente enumerados sean suficientemente efectivos en las citadas balsas, y que el agua se vierta al cauce con unos valores admisibles en cuanto a su contaminación.

El control en obra se realiza mediante la toma de muestras de agua a la salida de las balsas de decantación, justamente antes de que se produzca el vertido de las aguas al cauce de los ríos. Estas muestras son enviadas a laboratorios acreditados en aguas para realizar los correspondientes análisis.

El problema es que estos análisis tardan días e incluso semanas en realizarse, por lo que en caso de que los resultados no sean satisfactorios, el vertido inapropiado ya se ha producido, con el riesgo de haberse producido importantes daños medioambientales.

Objeto de la invención

Partiendo del estado de la técnica precedentemente descrito, la invención, se plantea como objetivo el desarrollo de una instalación de carácter adecuadamente compacto para su utilización en obras de excavación que presentan restricciones de espacio, tal como por ejemplo en obras urbanas, pero no limitada a ellas y que además permita un control y ajuste “en línea” de los parámetros del agua, para así garantizar que cuando se realiza el vertido se encuentran dentro de los límites legales establecidos.

Este objetivo se alcanza por medio de una instalación como se define a través de las características de la reivindicación 1. Otras ventajas de la invención resultan de las características indicadas en las reivindicaciones dependientes.

Esta instalación comprende: -una arqueta de entrada en forma de depósito con una entrada para alimentar el caudal de agua a controlar; y -una balsa de sedimentación, dispuesta aguas abajo de la arqueta con una tubería de alimentación para llenado con la ayuda de una bomba de alimentación correspondientemente prevista en dicha arqueta y una válvula de descarga para evacuación del vertido; y conforme a la invención se caracteriza porque: -la arqueta de entrada y la balsa de sedimentación, están previstas como estructuras separadas dispuestas adyacentemente formando una estructura compacta; -la arqueta está provista de una primera sonda pH para generar primeras señales de medida de pH del agua contenida en dicha arqueta y respectivos dosificadores de agentes químicos de neutralización del pH; -la balsa está provista de, al menos, una segunda sonda pH para generar segundas señales de medida de pH del agua contenida en dicha balsa, y de, al menos, una sonda de turbidez para generar señales representativas de la turbidez del agua contenida en la balsa, así como de un detector de nivel de llenado para generar señales representativas del nivel del agua contenida en dicha balsa; -está previsto un bloque de control que incluye un bloque acondicionador de señal para generar señales acondicionadas a partir de las señales obtenidas por las sondas pH y de la sonda de turbidez y un bloque de adquisición y tratamiento de datos que tiene un módulo de entrada de señales para multiplexación de citadas señales acondicionadas y dado el caso de una señal de funcionamiento de la bomba, un sub-bloque de salida para envío de respectivas señales de comando para respectivo gobierno de los dosificadores de agentes de neutralización de pH y un sub-bloque de salida adicional para envío de una señal de comando para gobierno de la válvula de descarga de la balsa, y teniendo adicionalmente dicho bloque de adquisición de datos, medios de procesador para evaluación de las primeras y segundas señales de medida de pH acondicionadas para compararlas con, al menos, un valor de pH máximo inferior y un valor de pH máximo superior y con, al menos, un valor de pH mínimo inferior y un valor de pH mínimo superior predeterminados, así como para evaluar si el valor de turbidez del agua contenida en la balsa supera un valor máximo permitido, y también para evaluar la señal de nivel de llenado y compararla con un valor de nivel de llenado máximo de la balsa.

De acuerdo con una característica adicional de la invención resulta una ventaja cuando el bloque acondicionador de señal incluye una pantalla de presentación para visualizar los valores de pH medidos en la arqueta de entrada y en la balsa de sedimentación, así como de los valores de turbidez en dicha balsa y medios de memoria para almacenamiento de los valores medidos.

También de acuerdo con otra característica adicional de la invención resulta ventajoso que las señales de comando para respectivo gobierno de los dosificadores de agentes de neutralización de pH, sean señales analógicas para control en intensidad; mientras que la señal de comando para control de la válvula de descarga de la balsa, se proporciona como señal digital o de relés.

Aún de acuerdo con otra característica adicional de la invención resulta una ventaja cuando el bloque de adquisición y tratamiento de datos incluye, adicionalmente, medios para generación de mensajes que pueden transmitirse a través de un módem y una antena previstos al efecto.

Otro objetivo de la invención se refiere a un método para operación de una instalación conforme a las reivindicaciones 1 a 4.

Este objetivo se alcanza a través de un método conforme se define en la reivindicación 5. Otras ventajas y objetivos de la invención se consiguen a través de las características definidas en las reivindicaciones dependientes de dicha reivindicación 5.

El método para operación de la instalación conforme a la invención se caracteriza porque incluye etapas de: -admisión a través de la arqueta...

1. Instalación para control en línea de vertidos de agua procedentes de excavaciones de túneles y similares que comprende: -una arqueta de entrada (2) en forma de depósito con una entrada (20) para alimentar el caudal de agua (CAC) a controlar; y -una balsa de sedimentación (3) dispuesta aguas abajo de la arqueta con una tubería de alimentación (30) para llenado con la ayuda de una bomba de alimentación (21) correspondientemente prevista en la arqueta y una válvula de descarga (31) para evacuación del vertido; caracterizada porque: -la arqueta de entrada y la balsa de sedimentación, están previstas como estructuras separadas dispuestas adyacentemente formando una estructura compacta; -la arqueta está provista de una primera sonda pH (22) para generar primeras señales de medida de pH (SpH1) del agua contenida en dicha arqueta y respectivos dosificadores (23, 24) de agentes químicos de neutralización del pH; -la balsa está provista de, al menos, una segunda sonda pH (32) para generar segundas señales de medida de pH (SpH2) del agua contenida en dicha balsa, y de, al menos, una sonda de turbidez (33) para generar señales (St) representativas de la turbidez del agua contenida en la balsa, así como de un detector de nivel de llenado (34) para generar señales (SN) representativas del nivel del agua (N) contenido en dicha balsa; -está previsto un bloque de control (4) , que incluye un bloque acondicionador de señal (40) para generar señales acondicionadas (S*pH1, S*pH2, S*t) a partir de las señales obtenidas por las sondas pH y de la sonda de turbidez y un bloque de adquisición y tratamiento de datos (41) que tiene un módulo de entrada de señales (410) para multiplexación de citadas señales acondicionadas y dado el caso de una señal (SB) de funcionamiento de la bomba (21) , un sub-bloque de salida (411) para envío de respectivas señales de comando (Sc1, Sc2) para respectivo gobierno de los dosificadores de agentes de neutralización de pH y un sub-bloque de salida adicional (412) para envío de una señal de comando (Sc3) para gobierno de la válvula de descarga de la balsa, y teniendo adicionalmente dicho bloque de adquisición de datos (41) medios de procesador (413) para evaluación de las primeras y segundas señales de medida de pH acondicionadas para compararlas con, al menos, un valor de pH máximo inferior (pHmáx1) y un valor de pH máximo superior (pHmáx2) y con, al menos, un valor de pH mínimo inferior (pHmin1) y un valor de pH mínimo superior (pHmín2) predeterminados, así como para evaluar si el valor de la turbidez del agua en la balsa supera un valor máximo permitido y también para evaluar la señal de nivel de llenado y compararla con un valor de nivel de llenado máximo de la balsa (Nmáx) .

2. Instalación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el bloque acondicionador de señal (40) incluye una pantalla de presentación (400) para visualizar los valores de pH medidos en la arqueta de entrada (2) y en la balsa de sedimentación (3) , así como de los valores de turbidez en dicha balsa y medios de memoria (401) para almacenamiento de los valores medidos.

3. Instalación de acuerdo con al menos una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque las señales de comando (Sc1, Sc2) para respectivo gobierno de los dosificadores de agentes de neutralización de pH (23, 24) son señales analógicas para control en intensidad; mientras que la señal de comando (Sc3) para control de la válvula de descarga (31) de la balsa, se proporciona como señal digital o de relés.

4. Instalación de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que el bloque de adquisición y tratamiento de datos (41) incluye, adicionalmente, medios para generación de mensajes (414) que pueden transmitirse a través de un módem (42) y una antena (43) previstos al efecto.

5. Método para operación de la instalación conforme a las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque incluye etapas de: -admisión (10) a través de la arqueta de entrada (2) del caudal de agua a controlar (CAC) y bombearla hasta la balsa de sedimentación (3) ; -medir (11) el nivel de llenado (N) de la balsa de sedimentación (3) , para supervisar si dicho nivel de llenado alcanza (110) valores próximos al nivel máximo (Nmáx) ; -medir (12) los valores de pH del agua contenida en la arqueta de entrada y en la balsa de sedimentación; -comparar (13) el valor de pH en la balsa (pHbalsa) con un valor de pH máximo superior (pHmax2) , para verificar si el valor en la balsa es mayor que dicho valor máximo superior y en caso afirmativo compensar la diferencia mediante adición de agentes de neutralización ácidos e impedir la descarga de caudal desde la balsa (130) ; -comparar (14) el valor de pH en la balsa (pHbalsa) con un valor de pH máximo inferior (pHmáx1) y también con el valor de pH en la arqueta (pHarqueta) , para verificar tanto sí el valor de pH en la balsa, es mayor que el valor de pH máximo inferior como sí el valor de pH en la arqueta es mayor que el valor de pH en la balsa, y en caso afirmativo, compensar la diferencia mediante adición de agentes de neutralización ácidos e impedir la descarga desde la balsa (130) ; -comparar (15) el valor del pH en la balsa (pHbalsa) con un valor de pH mínimo superior (pHmin2) , para verificar si dicho valor de pH en la balsa es menor que el citado valor de pH mínimo superior, y en caso afirmativo compensar la diferencia mediante adición de agentes de neutralización básicos e impedir la descarga de la balsa (150) ; -comparar (16) el valor de pH en la balsa (pHbalsa) con el valor de pH mínimo inferior (pHmin1) y también con el pH en la arqueta (pHarqueta) , para verificar sí tanto el valor de pH en la balsa es menor que dicho valor de pH mínimo inferior

como si el valor de pH en la arqueta es menor que el valor de pH en la balsa y en caso afirmativo compensar la diferencia mediante adición de agentes de neutralización básicos e impedir la descarga de la balsa (150) ; y en caso negativo permitir (18) la descarga de la balsa, previa comprobación (17) de que la turbidez es menor que un valor de turbidez máximo permitido y en caso contrario impedir (19) la descarga de la balsa.

6. Método de operación conforme a la reivindicación 5, caracterizado porque al menos uno de los resultados de la ejecución de, al menos, una de dichas etapas produce la generación de un mensaje de aviso que puede ser transmitido a distancia.

7. Método de operación conforme a la reivindicación 6, caracterizado porque dichos mensajes se generan al menos cuando: -el nivel de llenado (N) de la balsa de sedimentación alcanza (110) un valor próximo a su valor máximo (Nmáx) ; -se produce la adición de agentes de neutralización del pH (130, 150) , con el consiguiente impedimento de descarga de la balsa;

-la turbidez en la balsa de decantación (3) supera (19) el valor máximo permitido, con el consiguiente impedimento de descarga de dicha balsa.

8. Método de operación conforme a al menos una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque para la comparación de los valores de pH y valor de turbidez medidos con los correspondientes valores predeterminados, se 20 realiza un previo acondicionamiento de dichos valores medidos.