A transformação da zona de las vegas bajas del río Valdavia em irrigação foi declarada de Interesse Social no Plano Nacional de Regadios (Real Decreto 329/2002, de 5 de abril), com base em estudos de viabilidade para a execução de pequenas represas para irrigação realizadas no final da década de oitenta.
Em 2005 teve início o primeiro dos quatro projetos básicos para a transformação da zona irrigável do rio Valdavia em regadio. No primeiro deles, em 2006, foram estabelecidos seis setores de irrigação, coincidindo com os municípios e com o bombeamento direto para a rede. Para cada um deles foi necessário construir um açude para a captação de água do rio Valdavia, uma estação de bombeamento com o seu correspondente grupo de bombeamento e uma linha elétrica, além da subsequente rede de rega.
Além disso, foram projetados dois diques, um na cabeceira para abastecimento em caso de avarias ou falhas com capacidade para 2 dias e outro em fila com o fim de recolher os excedentes e regular os caudais de descarga para o rio. Em 2008, com a liberalização do setor da energia, e o consequente aumento das tarifas de irrigação, ocorreu uma mudança na conceção do projeto.
Em 2012, é elaborado um novo Projeto básico para a rede de irrigação, onde é escolhida a alternativa de irrigação por pressão natural, para abastecer dois setores de irrigação, coincidindo com as demarcações de emparcelamento, de 1.678 ha o primeiro, e outro de 1.140 ha o segundo, através de duas tubagens de captação nos seus açudes de derivação sobre o rio Valdavia.
O último dos Projetos básicos, de 2014, inclui todas as ações de transformação, desde as barragens às estradas, e simplifica a infraestrutura de irrigação, de forma que tomando de um único açude, se conecta através da mesma tubagem a rede de irrigação, que será apoiada em momentos de maior demanda em dois diques, um na cabeceira e outro na parte central da zona irrigável. Os ramais de irrigação são alimentados a partir da conduta principal, projetada de forma telescópica e com um comprimento de mais de 40 km.
As vantagens do design definitivo são:
- O sistema é significativamente simplificado dispensando as instalações elétricas e os sistemas de bombeamento.
- Ambientalmente, representa a eliminação total do consumo de energia e das consequentes emissões de CO2. Este facto representa uma vantagem evidente em termos de sustentabilidade ambiental numa perspetiva de futuro imediato.
- Por fim, e como vantagem principal, esta alternativa representa uma melhoria na competitividade dos regantes ao eliminar totalmente o consumo de energia. De facto, a irrigação poderia ser realizada, em ambas as Demarcações, sem consumo elétrico e sem ter de enfrentar os custos de manutenção das linhas elétricas, transformadores ou estações de bombeamento. Dadas as cada vez mais estreitas margens de rentabilidade das culturas de regadio e o valor cada vez maior dos custos de eletricidade, a poupança destes seria uma vantagem incomparável em relação a outras alternativas.
O projeto da rede de irrigação da zona irrigável do Rio Valdavia (Palência), visa definir e quantificar as obras de irrigação necessárias para poder realizar o aproveitamento da água acumulada na Barragem de Arroyo Villafría, na zona irrigável de las vegas del bajo Valdavia. O objetivo do projeto é a transformação em regadio de 2.700 ha nos municípios de Villaeles, Villasila de Valdavia, Villanuño de Valdavia, Bárcena de Campos, Castrillo de Villavega e Osorno (Palência), através de um sistema de irrigação sob demanda, com pressão natural.
O Valle del Valdavia está localizado na zona Centro da Província de Palência, a cerca de 65 km a nordeste da capital da província. Para a execução da transformação da zona irrigável, foram elaborados seis projetos de obras, dos quais três estão concluídos e três estão em andamento. Dois projetos para as duas barragens de regulação em dois arroios do rio Valdavia, a barragem do arroio Villafría (finalizado) e a barragem do arroio de las Cuevas, com uma capacidade de 12 hm3 cada uma. Da mesma forma, foram elaborados dois projetos de infraestrutura rural para a rede viária da concentração parcelar que foi dividida em duas demarcações e já executadas.
Por último, a infraestrutura de irrigação foi dividida em dois projetos de obras. O primeiro deles contém as obras de interesse geral, açude de captação, a construção de dois diques de regulação e a condução principal, para levar a água armazenada na barragem de Villafría, para a zona irrigável. O segundo projeto com as obras complementares, da rede de rega, e que inclui a rede secundária e as válvulas necessárias, a rede terciária para o abastecimento das parcelas, a automatização e telecontrolo do sistema para a sua regulação automática, e a construção do centro de controlo da comunidade de regantes.
As transformações em regadio são mais uma ferramenta para a luta contra o despovoamento e a otimização dos recursos em prol de uma maior diversificação de culturas e produção e, consequentemente, maior rentabilidade das zonas transformadas.
Neste tipo de ação, é imprescindível a utilização de tecnologias mais recentes para assim atingir a máxima eficiência energética na distribuição da água de irrigação, o que sem dúvida afetará as margens de lucro dos regantes na hora de rentabilizar o investimento realizado na própria transformação.
É aqui onde entram em cena as tubagens TOM® de PVC-Orientado (PVC-O), dada a sua máxima eficiência no transporte de água devido à sua maior capacidade hidráulica em alguns casos e à sua baixa rugosidade noutros. Dado que o âmbito energético mudou, e que o custo de contratação da potência assim como o preço do kW/h consumido é muito elevado, poder conceber uma ação desta magnitude sem dependência da energia é algo muito valioso e notável. Aproveitar a orografia da zona a ser transformada e seus desníveis naturais para irrigar uma zona de 2.700 hectares, como é o caso, tem muito mérito.
Portanto, o objetivo desta ação é dotar a zona com os recursos hídricos de um sistema de irrigação sob demanda, com pressão natural, o que significa que não haja qualquer custo de energia para a irrigação por pressão nas parcelas, o que sem dúvida as torna muito competitivas do ponto de vista da rentabilidade da sua exploração.
O esquema geral para a infraestrutura de regadio é o seguinte, partindo de um açude no rio Valdavia, águas a montante de La Puebla de Valdavia, a uma cota acima do nível do mar de 936 metros e através de uma tubagem de diâmetro de 1.200 a 1.000 e de 23.650 metros longo, será transportado o caudal necessário por gravidade para a rede de irrigação.
A rede secundária tem diâmetros de 1.000 mm a 160 mm e um comprimento de 62 km. Está projetada nos diâmetros 900 e 1.000 mm, sendo desde o diâmetro 800 mm em PVC-Orientado (PVC-O). Abastecerá 182 unidades de irrigação, e desde os hidrantes sairá a rede terciária, com mais de 40 km de tubagens TOM® de PVC-O. Serão construídos dois diques de regulação, um antes de chegar à zona irrigável em Arenillas de San Pelayo e o outro em Villanuño de Valdavia. Estes diques serão utilizados para armazenar água nas épocas de máxima demanda, para suprir a falta de abastecimento desde o açude e para obter uma redução dos diâmetros utilizados na condução principal.
Açude de derivação
A norte da cidade de La Puebla de Valdavia, a uma cota de 936 metros, foi realizado um açude no rio Valdavia de 12 metros de largura e 1,20 metros de altura. Tem uma capacidade de represa de 12.449,32 m3. De acordo com as condições ambientais, é uma estrutura desmontável de painéis de chapa que, durante o período de rega, irá desviar as águas reguladas pelas barragens de cabeceira, com um máximo de 1.400 l/s para a condução da infraestrutura da zona irrigável.
Na margem esquerda do açude foi projetada uma obra de entrada, que possui uma câmara desarenadora de 21 metros de comprimento, para conseguir que a água que entra na tubagem seja filtrada a 2 mm. Numa câmara inferior, antes de entrar na condução principal, e cumprindo os níveis de submersão, foram instalados os elementos de controlo e comunicação com o centro de controlo da comunidade de regantes.
Para o projeto da infraestrutura de irrigação foi estabelecido um caudal fictício contínuo, ou seja, o caudal estrito que deveria ser fornecido por hectare de terreno para fazer frente às necessidades de água das plantas, se fosse irrigado de forma contínua durante todo o tempo disponível (24 horas por dia, todos os dias do mês). A partir das necessidades do mês de julho, como o mês de maior demanda, em que as necessidades líquidas da alternativa de irrigação de 69,56% da superfície chegam a 1.034,5 m3/ha por mês, o que equivale a 0, 39 l/s e ha.
Se a estas necessidades aplicarmos a eficiência de aplicação de 0,88, o caudal fictício contínuo que se obteve é de 0,44 l/s e ha (0,39 l/s e ha/0,88). O caudal de demanda de irrigação, entendido como tal o caudal que deveria ser fornecido por hectare de terreno com 6 dias de irrigação por semana e 20 horas de irrigação por dia, é de 0,62 l/s e ha (0,44 l/s e ha x 168 horas semanais/120 horas irrigação semanais), é 1.171,8 l/s, inferior aos 1.400 l/s do caudal máximo estabelecido na concessão da comunidade.
Para dotar a rede dos caudais e pressões estabelecidos, os cálculos hidráulicos foram realizados com base na escolha do material das conduções da rede de irrigação, tendo em consideração a capacidade hidráulica, as condições de execução, os custos de manutenção e a qualidade de funcionamento, e o custo de investimento. É determinada a utilização da tubagem de betão com revestimento de chapa (HCCH) nos maiores diâmetros da condução principal desde o açude, e o início da rede de irrigação, ou seja, do diâmetro 900 mm ao 1.200 mm.
Na rede de irrigação, com pressões estáticas muito significativas, entre 6 e 15 atm, optou-se pela utilização do PVC-O, com diâmetros de 160 mm a 800 mm, com uma pressão de 16 atm, exceto nos ramais do fim da zona irrigável, onde foi projetado com tubagens de 20 atm de pressão nominal. Devido à sua estrutura laminar, as tubagens TOM® de PVC-O são altamente resistentes ao impacto de pancadas e à propagação de fissuras, apresentando um excelente comportamento mecânico.
A redução da espessura da parede que ocorre no processo de orientação proporciona à tubagem um diâmetro interno e uma secção de passagem maiores. Além disso, a superfície interna é extremamente lisa, o que minimiza as perdas de pressão e dificulta a formação de depósitos nas paredes do tubo. Desta forma consegue-se uma capacidade hidráulica entre 15% e 40% maior do que as tubagens feitas de outros materiais com diâmetros externos semelhantes. A estas vantagens devem ser adicionadas as relacionadas com a sua baixa velocidade, já que os valores de sobrepressão e depressão como consequência de transitórios ou golpe de aríete causados por variações repentinas no fornecimento de caudal são muito menores no PVC-O do que nos restantes materiais.
Para o cálculo das tubagens de condução açude-dique foi utilizada a fórmula de Swamee Jain, deduzindo o fator de fricção “f” da fórmula de White Colebrook. Com um caudal de 1.082 l/s, a pressão na condução principal, na cabeceira da zona irrigável é de 44,47 m.c.a, aumentando à medida que avança em direção à cauda da zona, devido à diminuição da cota topográfica. No dique de cabeceira, o caudal fictício contínuo chegaria com uma velocidade de 2 m/s, com uma pressão de 4,74 m.c.a, portanto tem a capacidade de assumir o referido caudal até ao seu enchimento.
No segundo caso, com uma velocidade de 1,14 m/s, as perdas de pressão acumuladas são de 7,55 m. Se todo o caudal subir até ao dique de cabeceira, com uma velocidade de 2 m/s, a cota do nível máximo normal seria atingido com uma pressão de 2,95 m.c.a, ou seja, tem capacidade para assumir o referido caudal até ao seu enchimento. A condução do dique de cabeceia e o da cauda terão capacidade suficiente para abastecer o sistema com 1.000 l/s e 800 l/s, nos momentos em que a demanda for maior que o caudal que chegue desde o açude, quer por um aumento da demanda na semana de necessidades máximas ou porque se encontra inutilizada.
A condução principal tem um comprimento de 23.650 m. Consiste numa condução telescópica, sendo o primeiro troço de 1.200 mm de diâmetro e pressões de 2 e 4,5 atm, num comprimento de 10.792 metros. Este troço conduzirá a água desde o açude até à derivação com o dique de cabeceira.
A partir da derivação realiza-se a união ao dique de cabeceira com uma tubagem de betão (HCCH) de diâmetro 1.000 e uma pressão nominal de 4,5 atm. O comprimento é de 634 m. O dique de cabeceira está localizado em Buenavista de Valdavia, no distrito de Arenillas de San Pelayo e tem uma capacidade de 99.859,47 m3. O nível máximo normal do dique encontra-se na cota de 924, justo no nível piezométrico na demanda máxima em relação ao açude.
A condução principal continuará, desde a derivação ao dique de cabeceira, mais 2.008 m até chegar à zona irrigável, com uma tubagem de betão com revestimento de chapa de 1.100 mm de diâmetro com, pressões de 4,5 e 6,5 atm. Com a mesma tubagem são executados mais 2.760 metros de diâmetro 1.100 mm até à redução para diâmetro 1.000. A 11.937 metros do início da condução principal, foi projetado o primeiro ramal de irrigação, de forma que entre pela cabeceira da zona irrigável.
Garantir pressão suficiente com pressão natural para a irrigação das parcelas desta primeira zona, a situada mais a norte e a cota mais elevada, tem sido um dos principais fatores condicionantes para a escolha do sistema e das características da condução. Após a redução do diâmetro de 1.100 para 1.000 mm, que coincide com o entroncamento da estrada a norte da zona urbana de Villasila de Valdavia, continuarão 6.205 metros na tubagem de betão com revestimento de chapa de 1.000 mm de pressão de 8,5 e 9,5 atm até chegar à derivação para do dique de cauda.
A condução da derivação para o dique de cabeceira será realizada com uma tubagem de PVC-O DN800 mm e uma pressão nominal de 12,5 atm. O comprimento é de 810 m. O dique de cauda está localizado no município de Villanuño de Valdavia e tem uma capacidade de 99.813,16 m3. O nível máximo normal do dique encontra-se na cota de 901,5.
Desde a derivação para o dique de cauda, a condução principal continua até chegar ao entroncamento situado a norte da zona urbana de Bárcena de Campos, com uma tubagem de HCCH DN1.000 e uma pressão nominal de 12,5 atm, num comprimento de 1.885 metros.
Nas duas derivações da condução principal será colocada um depósito de betão armado de 5 m x 5 m de interiores, com 25 cm de espessura de parede, e com um tramex para torná-lo transitável. Cobrindo o depósito, será instalada uma casa prefabricada de 5,4 x 5,4 m exteriores e uma altura de 2,50 m para o beiral, que protege o depósito e aloja no seu interior os elementos de regulação, controlo e comunicação das válvulas. O depósito terá um escoamento.
A condução principal do açude até ao ponto final, soma um total de 23.650 m, com tubagem de diâmetro de 1.200 a 1.000 mm. O volume de escavação para a condução principal é de 197.171 m3, da subida ao dique de cabeceira, 4.439 m3 e da subida ao dique de cauda, 4.610 m3, o que representa uma escavação de 8,4 m3/m.l. no primeiro caso, e 7 m3/m.l. e 4,95 m3/m.l. nas duas conduções para os diques.
Em todos os troços será realizado o nivelamento manual do fundo da escavação para garantir que o fundo da escavação cumpre os requisitos de apoio da tubagem, juntamente com a obtenção das inclinações longitudinais exigidas em cada troço. O material para a cama e apoio das bases da tubagem com gravilha 6-30, será obtido a partir da seleção da primeira camada do dique de cabeceira, onde a Direção da Obra, com base no estudo geotécnico e nos ensaios necessários, selecionará a zona de aprovisionamento. O restante material selecionado será transportado desde a pedreira.
O cobrimento será feito com material selecionado da própria escavação, compactando em três camadas até 15 cm acima da chave superior da tubagem, para tapar com o material da escavação diretamente a partir desse momento. Será compactado com uma bandeja compactadora até 98% do Proctor Normal.
Os testes das tubagens serão efetuados com todas as peças especiais, válvulas, hidrantes e ventosas instaladas, incluindo as soleiras dos depósitos e os blocos de fixação com a resistência necessária alcançada. Desta forma, o teste é realizado em toda a instalação. Sempre que possível, as secções de teste serão separadas por válvulas de comporta ou borboleta, para evitar a execução das fixações dos tampões que dão origem a restos de betão prejudiciais para o meio ambiente.
O conjunto de elementos auxiliares da rede será instalado ao mesmo tempo que as tubagens, para a realização dos testes em conjunto. Desta forma, a montagem garante um melhor desempenho das uniões, podendo apresentar as peças em relação às tubagens, evitando que ocorram tensões indesejáveis nas mesmas. Isso é particularmente importante nas válvulas com diâmetros superiores a 1.000 mm que vão ser usadas.
A rede de irrigação é formada por tubagens de HCCH de 12,5 atm e PVC-O de 16 e 20 atmosferas de pressão de serviço e diversos diâmetros. Os comprimentos e diâmetros são mostrados na tabela seguinte:
O volume de escavação para a condução principal é de 188.303,13 m3, da rede de irrigação principal. Foi orçamentado 1 válvula de 800 mm, 2 válvulas de 700 mm, 1 válvula de 600 mm, 3 válvulas de 500 mm, 4 válvulas de 400 mm, 3 válvulas de 300 mm, 6 válvulas de 250 mm, 20 válvulas de 200 mm, e 14 válvulas de 150 mm.
Serão colocadas ventosas trifuncionais nos pontos altos da rede e águas abaixo das válvulas quando as tubagens tiverem pontos altos, para poder dar saída do ar. Foram projetadas 7 ventosas de 6", 10 ventosas de 4", 25 ventosas de 3" e 106 ventosas de 2". Nas extremidades de cada ramal, quando sejam pontos baixos, e noutros pontos baixos da rede, situados junto a rios ou arroios, serão instalados escoamentos. Foram projetados 81 escoamentos.
Serão instalados hidrantes de entrada para captar a água necessária à irrigação das parcelas. O hidrante será composto por uma válvula de corte de comporta e será instalado um filtro coletor de pedras, antes da válvula hidráulica equipada com regulador de pressão e caudal, finalizando com uma conexão de acoplamento rápido com os tubos de alumínio utilizados na irrigação por aspersão. Terá a possibilidade de ser controlado remotamente.
Para o domínio dos 2.717 ha que compõem a Comunidade de Regantes, foi distribuído em 182 unidades de irrigação, abastecidas por 182 hidrantes, 96 de 4" e 86 de 6". A rede terciária, as entradas, tem um comprimento de 40.391 m, e será feita com tubagens de PVC-O de diâmetro 110 a 200 de 16 atm. O movimento da rede terciária é de 53.462,32 m3. Para a rede terciária foram projetadas 233 entradas, dependendo da superfície abastecida e do tamanho de cada hidrante.
Em cada uma das demarcações é projetado um dique localizado no início e no final desta tubagem com uma capacidade de 99.859,47 m3 e 99.813,16 m3 respetivamente. O primeiro dique será conectado com uma tubagem de HCCH de 1.000 mm de diâmetro e o segundo com PVC-O de 800 mm de diâmetro.
O volume de escavação dos diques é o seguinte, no dique de cabeceira, 58.833,22 m3 de remoção e 36.817,24 m3 de terraplenagem. No dique de cauda, 97.552,95 m3 de remoção e 29.028,11 m3 de terraplenagem.
Os diques terão uma entrada de fundo e um escoamento que comunicará com a casa das válvulas onde o sistema pode ser controlado. A entrada será realizada em aço helicoidal de 813 mm de diâmetro exterior e de 8 mm de espessura, e o escoamento será realizado através de uma tubagem de aço helicoidal de 508 mm de diâmetro exterior e 6 mm de espessura, com soldadura helicoidal, granalhagem, revestida internamente com tinta epóxi e externamente com tinta epóxi ou similar, com espessura mínima de 200 mícrones, embutida em viga armada com arredondamentos de Ø 12 mm e betão HA-25 de 2,15 x 1,40 m.
O comprimento da viga é de 39 m no dique de cabeceira e 37 m no dique de cauda. Parte da casa das válvulas e termina num bloco de betão de 2,15 x 2,15 m, que aloja os joelhos da tubagem de entrada e dá acesso à bacia de descarga, de onde sai a tubagem de escoamento. Sobre a bacia, assenta a lâmina impermeabilizante, devidamente protegida. As entradas serão realizadas com uma peça de caldeiraria, em forma de grelha.
Os depósitos serão impermeabilizados através de uma lâmina de polietileno de alta densidade de 2 mm de espessura, apoiada num geotêxtil perfurado de 250 g/m2. No interior de cada casa será instalado um coletor de aço galvanizado utilizando uma peça de caldeiraria adequada, de acordo com os planos de detalhe dos diques, no qual a partir da tubagem de enchimento se une por um bypass da tubagem de escoamento, instalada em paralelo. Serão montados dois conjuntos de válvulas motorizadas, para facilitar a abertura, de 800 mm de diâmetro para o coletor de enchimento e dois conjuntos de válvulas motorizadas, para facilitar a abertura, 500 mm para o coletor de escoamento, além de uma válvula de comporta com redutora de diâmetro 500 para o bypass e outra para a evacuação do escoamento.
No coletor de enchimento será instalada uma ventosa de 4”. Na união com as válvulas de água a montante serão colocadas duas bobinas de desmontagem de 500 mm, que conectarão com a flange de união da tubagem de aço que conduz a água através da viga reforçada e de onde será retirada uma tubagem de 3”, que atua como chaminé de equilíbrio no topo da represa.
Os dois diques projetados estão fora do âmbito das obrigações do titular estabelecidas no TÍTULO VII, da segurança de barragens, represas e diques do Regulamento do Domínio Público Hidráulico. O primeiro, o dique de Arenillas de San Pelayo, tem uma capacidade de armazenamento no seu nível máximo normal, de 99.859,47 m3, com uma altura de fundação de 4,25 m, e o segundo, o dique de Villanuño de Valdavia, tem uma capacidade de armazenamento no seu nível máximo normal, de 99.859,47 m3, com uma altura de fundação de 4,98 m. O Açude, por sua vez, tem uma capacidade de represa de 12.449,32 m3 e uma altura de fundação de 3,20 metros.
A alta capacidade hidráulica e a sua baixa rugosidade fazem do PVC-O Classe 500 o material ideal para o transporte de água com o mínimo consumo de energia. Esta circunstância, aliada ao atual âmbito energético, no qual a potência contratada durante todo o ano pesa sobre muitas Comunidades de Regantes que a utilizam apenas 6 meses ao longo do ano, faz com que os projetistas pensem no PVC-O como mais uma ferramenta para otimizar os custos da eletricidade numa obra de modernização ou transformação de regadio.
A transformação em regadio da Zona Irrigável da "Comunidade de Regantes de Las Vegas del Bajo Valdavia (Palência)" é um exemplo de um projeto ótimo, dispensando o uso de energia elétrica para a distribuição da água de irrigação, aproveitando os desníveis naturais da zona, de modo que todas as parcelas da zona desfrutem da água em condições adequadas para a irrigação sob pressão.
Estas qualidades de nada serviriam se a durabilidade do material comprometesse os grandes investimentos que estão a ser realizados, portanto, vale a pena mencionar a eficiência energética no transporte de água aliada a outras qualidades não menos importantes como a durabilidade do material, a sua baixa velocidade e a sua alta resistência ao impacto.
Enquanto este âmbito energético tão complicado não se alterar, a viabilidade destas ações de modernização acontece porque, na fase de projeto, são tidas em consideração tantas medidas quantas sejam possíveis para reduzir a dependência da exploração da obra do custo elétrico, diques de acumulação elevados, sistemas de telecontrolo que permita agrupar a irrigação, variadores de frequência nas impulsões, adaptar os equipamentos de bombeamento às diferentes exigências possíveis e claro, a utilização de materiais na rede de irrigação cujas propriedades, como é o caso do PVC-O, permitam atingir este objetivo de otimização energética.
