Renovación de sistemas de presión en redes de pequeño diámetro

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 48)
Ponencia en No-Dig Madrid 2014
Juan Carlos González Navarro; Ingeniero de caminos, canales y puertos, CEO Green Plumber S.L.

Cuando la pared interior de una tubería metálica de un sistema de presión de pequeño diámetro sufre la acción continuada de la corrosión, la aparición de fugas localizadas, la reducción de caudal o incluso la contaminación del agua de transporte por cesión de los materiales de la propia conducción no tarda en restar funcionalidad a la red. El traspaso al consumidor de la responsabilidad de no alterar la calidad del agua desde su acometida domiciliaria hasta sus grifos y la falta de controles efectivos de mantenimiento en los últimos metros de la red hace patentes los efectos de la corrosión en los puntos finales de consumo, convirtiendo a ojos del consumidor en estériles, los esfuerzos realizados por agentes y administraciones para que los ciudadanos disfruten de un agua limpia y de calidad.

Las características de la red tras la acometida domiciliaria, generalmente de titularidad privada y materializada habitualmente en tuberías embebidas en la propia edificación y de pequeño diámetro (inferiores a las 3’), requiere de soluciones técnicas que permitan prorrogar con garantías la vida útil de la red existente evitando al ciudadano los inconvenientes y las molestias que conlleva una obra auxiliar de sustitución de tuberías.

La utilización ordenada del aire comprimido en combinación con el corindón y con un sistema epoxídico adecuado, permite recuperar de forma efectiva la sección eficaz de cualquier tubería de presión y reconstruir su pared interior trabajando exclusivamente desde su interior, logrando restaurar la estanqueidad de las tuberías y aportando al sistema un renovado mecanismo de protección contra la corrosión.

1.Mecanismos de autoprotección de tuberías metálicas

La corrosión es un fenómeno espontáneo que afecta especialmente a los metales obtenidos a partir de especies minerales que siendo estables en la naturaleza, una vez extraídos y procesados, tienden a estabilizarse química y energéticamente volviendo a su estado natural. Se trata de un proceso electroquímico irreversible que envuelve un flujo de corriente eléctrica por intercambio de iones y que ataca las propiedades físicas y mecánicas de los metales, llegando hasta hacerlos inservibles. Se cifran las pérdidas globales ocasionadas por la corrosión en los países industrializados en el entorno del 4% del PIB (Producto Interior Bruto), siendo un fenómeno que afecta a todos los sectores productivos de un país.

Tampoco escapan los materiales metálicos empleados en la construcción de tuberías a los efectos de la corrosión, siendo las paredes de la conducción las que principalmente sufren sus efectos, ya sea por corrosión exterior de las paredes por interacción con el tipo de suelo o agua del terreno colindante, como por corrosión interior de las paredes si las condiciones del efluente propician desequilibrios iónicos en la pared metálica.

Los avances en el conocimiento de los metales durante el siglo XX y el conocimiento de las condiciones de contorno a las que estarían sometidas la piezas permitieron al hombre diseñar nuevas tuberías metálicas dotadas de mecanismos propios de autoprotección contra la corrosión basados principalmente en los distintos potenciales de oxidación de los metales componentes y su distinta afinidad por el oxígeno libre necesario para la reacción de oxidación. Ahondando en los mecanismos de autoprotección de las tuberías metálicas que más han proliferado en redes de presión de pequeño diámetro, caben destacar los siguientes:

  • Tuberías de acero galvanizado en caliente. Su mecanismo de protección se materializa en un recubrimiento de zinc que además de conferir al acero una gran dureza y resistencia a la abrasión en sus capas más internas, permite sacrificar el zinc en beneficio del acero gracias a a su mayor potencial de oxidación.
  • Tuberías de cobre. Su autoprotección frente a la corrosión se fundamenta en la fácil reacción de éste metal con el oxígeno disuelto en el agua, buscando la formación de una capa continua de óxido cuproso que recubra uniformemente toda su superficie interior.
  • Tuberías de acero inoxidable. Sin tratarse de un recubrimiento, la adicción al hierro de determinados metales como el níquel, el molibdeno y fundamentalmente el cromo por su gran afinidad por el oxígeno, permite pasivar la superficie del acero con una capa de monóxido de cromo que resistente a la corrosión del hierro.

Pero también estos mecanismos de autoprotección tienen una vida útil y una vez superada, la conducción queda a merced de la corrosión. Así, la vida útil de tratamiento de galvanizado en caliente en buen estado puede oscilar entre los 5 y los 20 años dependiendo del espesor de la capa de zinc aplicada y de las condiciones ambientales a las que las paredes estén expuestas. Manteniéndose las características mecánicas de la tubería intactas, la pérdida local del recubrimiento de galvanizado dará origen al inicio de la corrosión por picadura en la conducción, acrecentada por el contenido de oxígeno disuelto en agua y en ocasiones por la presencia de cobre disuelto en concentraciones mayores a las permitidas, formando pequeños túneles que avanzarán con rapidez hasta perforar la pared, provocando la pérdida de estanqueidad del sistema. Condiciones de pH ácido suelen remover los productos de la corrosión que taponan los inicios de las picaduras acelerando la perforación.

Una reparación local y puntual sin reconocer la verdadera patología del sistema, traerá con el tiempo la repetición aleatoria y con mayor frecuencia de fugas hasta que la conducción haya perdido la totalidad de su recubrimiento interior y iniciándose la acidificación del hierro, en un ataque todavía más intenso. El uso continuado de una tubería en estas circunstancias sin tomar medidas correctoras efectivas, hará que la corrosión se torne en generalizada, ocasionando el debilitamiento progresivo de las paredes y la primera aparición de agua sucia en los puntos finales de consumo como resultado de la contaminación del agua de transporte por cesión de los materiales de la propia conducción, a lo que seguirá el tupido progresivo de la sección eficaz, mermando el las condiciones hidráulicas y el caudal de servicio de la instalación (Figura 1).

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Figura 1. Reducción de sección eficaz por corrosión interior en una tubería de ACS de ¾’.

2.Condicionantes de la restauración de la red de pequeño diámetro

Las tuberías pertenecientes a las redes de presión de pequeño diámetro suelen verificar los siguientes condicionantes:

  1. Por encontrarse instaladas tras la acometida domiciliaria, administrativamente pertenecen a tramos de red de titularidad privada en la que la responsabilidad del mantenimiento de las conducciones y de no alterar la calidad del agua está transferida al particular.
  2. Los diámetros empleados en las conducciones son, salvo casos excepcionales, inferiores a las 3’ en los tramos de redes comunitarias y prevaleciendo los diámetros inferiores a los ¾’ para redes interiores de las viviendas.
  3. La accesibilidad a las tuberías frente a una sustitución es reducida, predominando los trazados ocultos aprovechando forjados o muros de fábrica hasta los puntos finales de consumo frente a soluciones con trazados que permitan una fácil sustitución.
  4. Al discurrir las tuberías mayormente embebidas, el principal ataque por corrosión siempre se produce desde el interior, además de no registrarse movimientos significativos por dilataciones térmicas.
  5. Predominan tuberías de naturaleza metálica capaces de soportar presiones de servicio de 15 kg/cm2 (acero galvanizado y cobre principalmente) frente a otros materiales como consecuencia de la reglamentación que hasta hace pocos años, permanecía vigente.
  6. No es habitual que el particular planifique de forma ordenada la inversión necesaria para el mantenimiento y renovación progresiva de su red, prevaleciendo siempre su inversión mínima aunque se trate de una reparación urgente.

En la actualidad, salvo que el uso de la instalación sea público, no existen controles periódicos y efectivos por parte de la administración que permitan asegurar el correcto estado de mantenimiento de las tuberías que aseguran no alterar la calidad del agua de consumo humano entre la acometida domiciliaria y el grifo, produciéndose con demasiada frecuencia la contaminación del agua de transporte o la pérdida de confort de las instalaciones en los últimos metros de la red, justo donde el consumidor debería percibir y respetar los esfuerzos realizados por todos los agentes que intervienen en el ciclo integral del agua.

3.Restauración de sistemas de presión mediante Epoxy-Lining

Hasta hace relativamente pocos años en España, la sustitución de tuberías ha sido la operación más frecuentemente llevada a cabo para renovar la vida útil de los sistemas de presión de pequeño diámetro. Esta sustitución siempre ha llevado implícito un elevado coste derivado de realizar obligatoriamente una obra auxiliar consistente en reparar y acabar todas las paredes, suelos y techumbres sobre las que discurría el trazado de las tuberías a sustituir, encareciendo fuertemente el presupuesto.

Sin embargo, otros países han desarrollado desde principios de los años 80’s una tecnología no invasiva denominada “epoxy-lining”, que utilizando como principal herramienta el aire comprimido y apoyándose en los puntos de fácil acceso de la red, permite prevenir la corrosión e incluso recuperar la funcionalidad de cualquier sistemas de presión aún cuando se presenten claros síntomas de corrosión interior.

Si tras una evaluación de espesores de la red, la corrosión no ha provocado una pérdida de espesor nominal en las conducciones superior al 50% y el grado de obturación de la sección todavía permite el paso de aire comprimido entre los puntos de acceso de la red, un proceso ordenado de limpieza de la sección para posteriormente reconstruir la pared interior de la tubería mediante un sistema epoxídico adecuado , permitirá dotar a una tubería con condiciones mecánicas suficientes con un renovado mecanismo de protección contra la corrosión interior. También conseguirá eludir las desventajas que acarrea la ejecución de una obra tradicional de sustitución de tuberías.

De crucial importancia resulta en este proceso las características del revestimiento que se incorporará a la pared, debiendo éste material haber sido diseñado considerando las condiciones de contorno de la tubería, la adherencia y las condiciones de puesta en obra del propio revestimiento.

Aislada la red de tuberías a restaurar de la red principal, el desmontaje de grifos, llaves de corte, válvulas o cualquier dispositivo existente de regulación, permitirá discretizar en tramos simples la red existente. El soplado simultáneo en el interior de la red con ayuda de un sistema de mangueras a modo de by-pass permitirá controlar el control del flujo entre puntos de acceso.

El proceso de restauración sobre cualquier tramo simple de las tuberías que componen la red será el siguiente :

  1. Vaciado de la tubería con ayuda del compresor.
  2. Vídeo inspección a través del punto de acceso y prueba de presión del circuito del que forma parte, con el fin de conocer el estado de partida de las tuberías del sistema y sus condiciones de estanqueidad.
  3. Deshidratación de tubería y residuos acumulados en su interior con aire comprimido presecado con el objetivo de facilitar la eliminación y extracción de los residuos fruto de la corrosión acumulados durante los años en su interior.
  4. Limpieza de la tubería existente. La proyección controlada de ráfagas de corindón en distintas granulometrías inyectadas a distintas presiones en función del material a tratar y la extracción por aspiración desde el otro extremo opuesto de la tubería hasta un depósito de inertes, permite romper progresivamente los restos de corrosión acumulados y recuperar la sección eficaz de la tubería.
  5. Vídeo inspección de comprobación de la preparación de la superficie de la tubería a restaurar y prueba de presión que garantice las condiciones de presión necesarias para la fase de reconstrucción de la pared con el sistema epoxídico . En caso de pérdida de la estanqueidad, localización de la fuga y reparación del tramo afectado por fontanería tradicional.
  6. Reconstrucción de la pared interior de la tubería. Inyección de sistema epoxídico en fase líquida creando con ayuda del compresor la presión diferencial necesaria para que la resina recorra la totalidad del conducto mediante presión negativa (Figura 2).
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Figura 2. Avance por presión negativa durante la inyección de un sistema epoxídico.

7. Curado de la pared interior con aire comprimido caliente hasta que el endurecimiento obtenido por el polímero es suficiente para poder retirar el caudal de aire de la sección (Figura 3).

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Figura 3. Barrera epoxídica una vez concluido el periodo de secado.

8. Vídeo inspección a través de los puntos de acceso y prueba de presión de integridad del sistema.

9. Montaje de extremos de red y puesta en servicio de la instalación tras la polimerización total del epoxi.

Como en cualquier otro proceso de construcción, solo el control y el registro de las verificaciones realizadas sobre los puntos sensibles del proceso, unidos a un control de la trazabilidad del revestimiento utilizado (al ser este un material en contacto con el agua de consumo humano), permitirán asegurar la calidad de la restauración de la conducción y servir de pilar básico a cualquier tipo de garantía que se ofrezca al consumidor.

4.Ventajas del Epoxy-Lining

Como ventajas de este proceso caben destacar las siguientes:

  1. Si las tuberías están embebidas y son de difícil y costosa sustitución, la aplicación del epoxy-lining evita gran parte del gasto de la obra auxiliar que ya no tendrá que ser ejecutada, con mayores economías cuanto mayor valor tenga lo construido.
  2. El proceso de inyección desde el interior permite sellar los poros y fisuras de hasta 2-3mm de apertura sin necesidad de localizar la fuga ni causar daños estéticos.
  3. Sectorizando la red convenientemente, siempre se podrá programar la inversión en el tiempo sin tener que solicitar los créditos correspondientes a una gran obra auxiliar.
  4. Rehabilitar todavía soporta un tipo de IVA reducido (10%), lo que supone un ahorro del 11% frente al tipo de IVA aplicable para una obra nueva (21%).
  5. El epoxi-lining es rápido, reduciéndose el plazo de ejecución hasta un 80% frente a una obra de sustitución de tuberías.
  6. La planificación de los trabajos permite ejecutar circuitos independientes manteniendo en servicio la instalación con ayuda de by-pass provisionales.
  7. El tratamiento integral de la red renueva la protección perdida de la tubería impidiendo la oxidación y la contaminación del agua con los materiales de la propia conducción, garantizando un agua limpia, de calidad y protegiendo la conducción de brotes de legionella.
  8. Es un proceso limpio, que no utiliza productos químicos perjudiciales para el medio ambiente.
  9. Dota a la tubería de un mecanismo duradero, con una vida útil que puede alcanzar los 40 años si la aplicación ha sido correcta.

5.Conclusiones

La utilización ordenada del aire comprimido en combinación con el corindón y un sistema epoxídico adecuado, permite en la actualidad acometer la restauración de cualquier tubería de presión de pequeño diámetro trabajando exclusivamente desde su interior, pudiéndose recuperar la sección eficaz de la tubería y reconstruir la su pared interior como solución alternativa a la sustitución tradicional de tuberías que han perdido la estanqueidad o agotado la vida útil de su mecanismo de protección contra la corrosión (Figura 4).

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