Los volúmenes de agua de calidad suficiente para ser considerada potable, destinada a la creciente población mundial aumentan constantemente. El creciente estrés hídrico 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.

Y éstas deben ir 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 ahorro por consumo menor del afluente, provocando la formación del temible ácido sulfhídrico( H₂S).

 En zonas con suave orografía y clima templado o caluroso, el problema de la formación de H₂S y la consiguiente «corrosión biogénica por  ácido sulfhídrico» puede ser de gran  importancia. Mucha más que en zonas de gran pendiente y clima frío, ya que además del clima, debemos tener en cuenta las condiciones naturales de drenaje en las zonas costeras.

Por eso cada vez se está investigando más sobre la detección y reducción de gases corrosivos y de efecto invernadero en los sistemas de saneamiento

La relación ahorro de agua-sulfhídrico: la experiencia californiana

Esta práctica del ahorro de agua doméstico, está universalmente sancionada con el aplauso generalizado de todos. Porque ayuda a cumplir el principio básico de la Directiva marco del agua europea, el de “no deterioro”. Pero podría tener algunos inconvenientes insospechados por algunos, ya que es la responsable del aumento de la corrosión en los colectores de saneamiento. Y ésta se acentúa en las regiones cálidas y con orografía suave.

Si observamos la experiencia californiana, comprobaremos las consecuencias de lo sucedido hace 41 años. En 1983, el Estado obligó a más de 350 administraciones locales del agua a preparar y adoptar un plan de control y ahorro de agua, bajo la supervisión del Departamento de Recursos Hídricos. 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. Sin embargo, las nuevas normas estipularon 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.

Hubo un condado, el de Cambria, que antes de implementar el correspondiente programa de ahorro de agua realizó un curioso estudio. Quiso identificar los posibles 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. Porque 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 para el ahorro de agua.

Pero 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. Y ello provocaría un incremento de tiempo de retención en los depósitos.

Si bien 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. Y eso ocurriría tanto en los tubos como en los depósitos.

Tan loables intenciones para fomentar el ahorro de agua, recurso tan escaso como frágil aquí y allí  se encontraron con inesperadas secuelas. Sus consecuencias se tradujeron 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. Todos incluían una masiva instalación de aparatos aireadores que disminuyen el flujo que entra al sistema de saneamiento.

Para evitar los “inconvenientes” del ahorro de agua, hay que prevenir

Por lo tanto, si se reduce el caudal efluente, se amplía el tiempo de retención en los colectores del sistema de saneamiento. También 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 la visita 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. En ella 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 conducción.

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. Las 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). Y no solo 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

Elementos que  fomentan la generación de sulfhídrico en un sistema de saneamiento

1. Sistemas de bombeo y depósitos de elevación o retención. Los depósitos retienen agua residual durante períodos largos, acelerando a veces de forma significativa la disminución de oxígeno y dando lugar a condiciones sépticas.  Los tramos 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.  Sin embargo, aguas abajo el sulfhídrico se desprende y se convierte en ácido sulfúrico y hay riesgo de olores y/o daños a la tubería y arquetas.

El sulfhídrico que se forma durante cortos períodos de retención, en pocos minutos y generalmente no acarrea consecuencias. Pero tiempos más largos pueden causar daños severos.

2.-Las trituradoras de basuras pueden contribuir a la formación del sulfhídrico por añadir cantidades importantes de materia orgánica a las aguas residuales.  Un incremento de sólidos en las aguas residuales implica un flujo más lento y un incremento en la formación del sulfhídrico. Además, el vertido de material orgánico en el alcantarillado puede incrementar substancialmente la D.B.O. (demanda biológica de oxígeno) lo cual reduce la disponibilidad del D.O.(oxígeno disuelto) necesario para inhibir el proceso del sulfhídrico.

3.-Tanto la gravilla, como la grasa y escombros pueden sedimentarse en el fondo de la tubería y reducir los flujos de agua residual creando 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.

4.-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.

5.-Vicios ocultos en las redes pueden disminuir la velocidad del efluente o permitir infiltración de gravilla, arena, y arcilla al sistema. Es el caso de juntas con materiales inadecuados, tubos fisurados y rotos, inadecuadas compactaciones, tubos mal alineados y deficiencias en el control de pendientes, generando puntos bajos.

6.-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

7.-Tanto la 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. Por ejemplo, la turbulencia que ocurre después de un tramo largo en el cual la velocidad fue insuficiente para inhibir el sulfhídrico, puede actuar desprendiendo el sulfhídrico. La turbulencia antes de un tramo largo puede ayudar añadiendo oxígeno, y así reducir la formación de sulfhídrico.

¿Es solución viable el tubo de gres?

Parece que una solución tipificada de “cara” hasta ahora, por el coste de primera inversión puede tener ahora sus aspectos positivos por el ahorro en mantenimiento y la ausencia de contaminación y consiguientes afecciones ambientales. Los tubos de gres, se componen de arcillas cocidas hasta su vitrificación, se fabrican por extrusión y son los conductores de fluidos más antiguos de la historia. Deben ser resistentes a la abrasión y a la corrosión tanto industrial como biogénica. Pueden hincarse 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).

En resumen, inalterabilidad, seguridad ambiental por ausencia de fugas y 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 alamacenarse 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 . Un buen ahorro.

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.

CONCLUSIÓN

El uso de los  tubos de gres estuvo mal visto cuando nada de le que hemos descrito en este artículo se tenía en cuenta. Solo se consideraba importante para no usarlo el hecho cierto de que la repercusión que su precio tiene sobre el total del presupuesto de una obra de canalización es bastante significativa. No había ahorro.

La situación descrita, derivada de que la legislación vigente en la Europa comunitaria del ahorro es cada vez más exigente, por ser un fiel reflejo del avance del conocimiento, parece dar más argumentos a la proliferación de esta tipología de canalización allí donde su empleo es recomendable.

A estos argumentos, ahora se suma el del principio de ahorro de agua doméstica, que podría ser el factor desencadenante de la proliferación de estos tubos.

Lorenzo Correa

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