El tautocronismo y los tubos de gres

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Sobre el blog

Lorenzo Correa
Webmaster en futurodelagua.com Practitioner PNL. Master en Coaching con PNL. Executive & Life Coach.
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  • Acopio de tubos de gres en Cádiz. Foto C. McCormack.

Una de las paradojas (en su acepción de empleo de expresiones o frases que envuelven contradicción), que más me sorprenden de la gestión del agua es la de los efectos “indeseados” de la adopción de medidas de ahorro en el consumo doméstico. Una más de las que amueblan el tautocronismo endémico de nuestro deconstruible modelo de gestión. Hablaré hoy del ahorro doméstico, por el camino de campañas de sensibilización, que en algunos casos nos lleva a gastar parte de lo ahorrado en reparar las canalizaciones urbanas y las consecuencias de su fracaso estructural.

Las necesidades de agua de calidad destinada a la población aumentan constantemente tanto en los países del primer mundo como en el resto. El estrés hídrico creciente, está obligando a los países más desarrollados a incluir en su planificación hidrológica las medidas de ahorro de agua como un sumando más a tener en cuenta cuando se pretende aumentar las garantías de uso del recurso, indisolublemente unidas ya a las de preservación del buen estado ecológico en aquellas masas de agua superficial que dispongan de él. Las cisternas bimando, los aireadores de grifo y otros adminículos semejantes, suponen en el fondo una reducción del flujo efluente, es decir un consumo menor del afluente, provocando la formación del temible ácido sulfhídrico( H2S).

El estrés hídrico creciente, está obligando a los países más desarrollados a incluir en su planificación hidrológica las medidas de ahorro de agua 

En España, el problema de la formación de H2S y así la "corrosión biogénica por ácido sulfhídrico" puede ser de más importancia que en el centro y oeste de Europa, ya que además del clima, debemos tener en cuenta las condiciones naturales de drenaje en las zonas costeras, porque el problema se circunscribe a la conjunción de dos variables: ausencia de pendiente significativa y condiciones climáticas favorables a la formación del ácido.

Esta práctica del ahorro doméstico de agua, universalmente sancionada con el aplauso generalizado de todos, ya que ayuda a cumplir un pricncipio fundamental de de la Directiva marco, el de “no deterioro”, podría tener algunos inconvenientes insospechados por algunos, ya que es la responsable del aumento de la corrosión en los colectores de saneamiento, lo que se acentúa en nuestras zonas costreras más cálidas.

California es una comunidad de referencia para España en muchos aspectos relacionados con la gestión y la reutilización del agua, debido a las características tan parecidas a nuestro país en aspectos de demografía, hidrografía, superficie y clima.

Si observamos experiencia californiana, comprobaremos las consecuencias de lo sucedido hace 30 años: en 1983, este estado obligó a más de 350 administraciones locales del agua a preparar y adoptar un plan de control del agua, bajo la supervisión del Departamento de Recursos Hidráulicos. Si hasta el año 1980, los requisitos para la mayoría de los inodoros eran 18.9 a 26.5 l/vaciado, las duchas evacuaban 0.32 a 0.5 l/s de agua y los grifos de la cocina y baños, de 0.19 a 0.27 l/s de agua, las nuevas normas estipulaban que los inodoros redujesen su descarga a 6.1 l/s, las duchas y grifos de las cocinas a 0.16 l/s y los grifos de los baños a 0.12 l/s.

La comunidad de Cambria, antes de implementar el correspondiente programa de ahorro, realizó un estudio para identificar los posible efectos que esa actuación en un principio indiscutible por su idoneidad y oportunidad, podría tener en los sistemas de saneamiento y en su gestión cotidiana.

Inicialmente, habían decidido que todas las viviendas nuevas, las que salieran al mercado de segunda mano o las que solicitaran permiso de obras para su rehabilitación, incorporasen aparatos reductores de consumo por bajo flujo.

Tan loables intenciones para fomentar el ahorro de un recurso tan escaso como frágil aquí y allí se encontaron con inesperadas secuelas

Los resultados del estudio demostraron que si la ciudadanía instalase de forma generalizada aparatos de bajo flujo, habría una reducción de la velocidad en bastantes colectores principales y secundarios, que provocaría un incremento de tiempo de retención en los depósitos.

A pleno rendimiento y con todas las viviendas posibles conectadas, las velocidades podrían mejorar en los colectores interceptores; sin embargo, bastantes colectores secundarios podrían tener velocidades insuficientes para mantener los sólidos en suspensión. Debido a las velocidades bajas y al incremento del tiempo de retención, se generarían niveles de sulfhídrico más altos, tanto en los tubos como en los depósitos.

Tan loables intenciones para fomentar el ahorro de un recurso tan escaso como frágil aquí y allí se encontaron con inesperadas secuelas, cuya consecuencia se tradujo en un aumento en el potencial para la generación de H2S, al adoptar un gran número de municipios los programas de conservación de agua planificados, que incluían una masiva instalación de aparatos aireadores que disminuyen el flujo que entra al sistema de saneamiento.
Por lo tanto, si se reduce el caudal efluente, se amplía el tiempo de retención en los colectores del sistema de saneamiento, así como en los depósitos y sistemas de bombeo, produciéndose un incremento de atascos causado por la sedimentación de sólidos y grasas, y circulando menos oxígeno disuelto (DO) a causa del aumento de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO).

El sulfhídrico ataca la estructura de los colectores, hasta llegar a deteriorarla gravemente. Cuando su presencia no es tan funesta, en cualquier caso se producen emisiones de olores y las visitas al interior de los colectores puede ser letal, sin olvidarnos de las afecciones negativas a las arquetas a causa de la corrosión producida por el desprendimiento gaseoso del ácido sulfhídrico de las aguas residuales y su oxidación posterior, que lo transforma en ácido sulfúrico.

De todos es sabido que este último ataca tubos de materiales sensibles ante la corrosión, que se inicia normalmente afectando la corona del tubo, donde deja un residuo blando que acaba desprendiéndose o es arrastrado por las aguas. El proceso continúa al expandirse el sulfhídrico a través de la capa de sedimentos, progresando la afección al resto de la tubería.

En algunas ocasiones, la estructura curva del tubo afectada no puede aguantar las cargas transmitidas desde el estrato superior y se colapsa. El resultado es por un lado, un impactante socavón en superficie, lo que provoca accidentes e impide el paso del tráfico rodado de toda índole y por otro, la imposibilidad de la canalización para seguir ejerciendo su función, cuyas consecuencias son graves afecciones sanitarias y ambientales.

Además, el ácido sulfúrico también ataca válvulas, compuertas, aparatos de control y equipos de acceso (peldaños y plataformas), no solamente de metales férricos, sino también de aluminio, que cada vez más se utiliza en alcantarillado.

Sólo resistirá a su ataque aquella canalización o arqueta que disponga de un adecuado revestimiento: la experiencia demuestra que las principales afecciones a las redes de pequeño diámetro ocurren en las arquetas, ya que los tubos que se emplean son resistentes al ataque, por ser o de gres vitrificado o de PVC.

Tanto a velocidad como la turbulencia juegan un papel importante en el desprendimiento de sulfhídrico

¿Qué elementos fomentan la generación de sulfhídrico en un sistema de saneamiento?

Los sistemas de bombeo y depósitos de elevación o retención que retienen agua residual durante períodos largos, aceleran a veces de forma significativa la disminución de oxígeno y dando lugar a condiciones sépticas. Las conducciones de bombeo también retienen agua residual durante mucho tiempo sin una transferencia de oxígeno. En general, los tubos de bombeo están suficientemente llenos para que el sulfhídrico no dañe el interior de la tubería, pero aguas abajo el sulfhídrico se desprende y se convierte en ácido sulfúrico, con el riesgo de olores y/o daños a la tubería y arquetas. El sulfhídrico que se forma durante cortos períodos de retención en pocos minutos, generalmente no acarrea consecuencias, aunque períodos de tiempo más largos pueden causar daños severos.

Las trituradoras de basuras, añaden cantidades importantes de materia orgánica a las aguas residuales. Este aumento de sólidos disminuye la velocidad del flujo e incrementa la formación del sulfhíorico. Además, el vertido de material orgánico en el alcantarillado puede incrementar substancialmente la D.B.O. reduciendo la disponibilidad del oxígeno disuelto necesario para inhibir el proceso del sulfhídrico.

Los sedimentos tipo gravilla, grasa o arrastres pueden sedimentarse en el lecho del tubo y generar un “efecto presa". Esta retención facilita que la materia orgánica se sedimente, acelerando la disminución de oxígeno, e incrementando el potencial para la generación de sulfhídrico. La intrusión de raíces puede crear problemas idénticos.

Los lavaplatos y lavadoras incrementan la DBO al elevar la temperatura del agua residual. Para cada 10º C de aumento de temperatura, hay un incremento de 100% de DBO.

Las juntas con materiales inadecuados, los tubos fisurados y rotos, las inadecuadas compactaciones, los tubos mal alineados y las deficiencias en el control de pendientes que generan puntos bajos, pueden disminuir la velocidad del efluente o permitir infiltración de gravilla, arena, y arcilla al sistema.

Los errores de cálculo en los diámetros de los colectores originan zonas perimetrales secas y húmedas en puntas tanto en tubos como en arquetas (efecto marea), así como sobrecargas (cuando las tuberías no están diseñadas para transportar los caudales punta), variaciones extremas de la velocidad e insuficientes calados para garantizar una transferencia de oxígeno adecuada.

El gres es un material que arrastra el estigma de “caro”, por su coste de primera inversión

Por último, tanto a velocidad como la turbulencia juegan un papel importante en el desprendimiento de sulfhídrico. La cantidad de H2S desprendido puede incrementarse cuando hay velocidades más elevadas, en las derivaciones, cambios de diámetro, resaltos, o deficiencias en la construcción. La turbulencia puede resultar beneficiosa si aporta oxígeno al agua residual: antes de un tramo largo puede ayudar añadiendo oxígeno, y así reducir la formación de sulfhídrico, pero si ocurre después de un tramo largo en el cual la velocidad fue insuficiente para inhibir el sulfhídrico, puede actuar desprendiéndolo.

Ante esta situación, ¿es una solución viable colocar tubos de gres?

El gres es un material que arrastra el estigma de “caro”, por su coste de primera inversión. Bien mirado, ahora puede reconsiderarse esta percepción generalizada si tenemos en cuenta el ahorro en mantenimiento y la ausencia de contaminación y afecciones ambientales que supone su uso, ya que por su composición a base de arcillas cocidas hasta su vitrificación, no contaminan el medio y son reutilizables. Además son los conductores de fluidos más antiguos de la historia. Resisten a la abrasión y a la corrosión tanto industrial como biogénica. Pueden hincharse y en este caso van vidriados interiormente y exteriormente, ya que el vidriado externo reduce la fricción durante la hinca. Son resistentes a la penetración de raíces y se encuentran en el mercado con diámetros que van de los 100 a 1.400 mm, con longitudes de tubo standard de 1,25 a 2,5 m. Su resistencia a los esfuerzos cortantes va de 25 veces el diámetro interno en mm en los de clase normal a 40 veces el diámetro interno en mm en la clase extra

La materia prima del gres vitrificado es la mezcla de arcillas y “chamota” (material cerámico reciclado que ha sido cocido, molido y reducido a granos de varios grosores). Tenemos así un tubo conformado por un 30% de materiales reciclados, cocido a unos 1.200 grados de temperatura para lograr que disponga de una estructura densa, dura, impermeable y resistente tanto a los ácidos como a los compuestos alcalinos. A estas temperaturas todo el espesor de tubo está vitrificado. Algunos fabricantes utilizan además un vidriado adicional en el interior para mejorar la hidraulicidad, alcanzando un valor de la rugosidad de k=0,02 mm

Así pues, el tubo resiste a los agentes químicos, al sulfhídrico y otros elementos agresivos, con un bajo coeficiente de rozamiento, lo que permite menores pendientes o diámetros que otros tipos de canalizaciones. También permiten unas velocidades mayores por su resistencia a la abrasión y tanto los tubos como las juntas son resistentes a las raíces e indeformables y resistentes a los equipos de limpieza... y su vida es ilimitada.

Sin embargo, resisten mal los choques térmicos con cambios bruscos de más de 60º C y el golpe de ariete (por ello son siempre usados en conducciones por gravedad).

La fuerte inversión inicial en redes de este tipo de tubos podrá compensarse al tener en cuenta la vida útil de la red

En resumen, inalterabilidad, seguridad ambiental por ausencia de fugas, porque el material que conforma el tubo es inocuo, incorporando la chamota como materal reciclado y con poca “agua virtual” en su proceso de fabricación. En los acopios no es afectado por los rayos UVA y no se deteriora, por lo que puede almacenarse al aire libre.

Para finalizar, la fuerte inversión inicial en redes de este tipo de tubos (el tubo está entre un 3 y un 15% del presupuesto de la obra), podrá compensarse al tener en cuenta la vida útil de la red, pues este material tiene la mayor vida útil conocida. En el caso de redes en terrenos con mucha pendiente ven reducido su coste al eliminar resaltos, pues las velocidades aceptables llegan a los 14 m/s.

Cada actuación es diferente de las demás y por ello debe ser estudiada a fondo. Pero, quizá haya llegado la hora de mirar el gres con otros ojos.

¿Será el por todos apoyado principio de ahorro doméstico de los recursos hídricos el factor desencadenante de la proliferación de estos tubos?  

NOTA: tautocronismo es tardar lo mismo en llegar a un punto partiendo de lugares diferentes.

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