Comparación de Material | TRATAMIENTO DE AGUAS Y AGUAS RESIDUALES | Corzan® CPVC
El manejo de aguas residuales entra en el universo de las tuberías industriales por las exigencias a las que se someten los materiales que permiten su flujo.
En las aguas servidas derivadas de actividades de procesamiento de minerales, cloro-alcalino, generación de energía o procesamiento químico, así como el propio tratamiento de aguas residuales, suelen ser transportados diversos compuestos y materiales agresivos que pueden dañar la estructura de diferentes tuberías.
¿Cuáles son los materiales que más se utilizan para transportar aguas residuales?
- Tubos de hierro dúctil
2. Tuberías de concreto
3. Tuberías plásticas
4. Tubos de arcilla vitrificada
5. Fibra de vidrio
Tubo de hierro dúctil
Es un subproducto de la industria de tuberías de hierro fundido. Las mejoras en la metalurgia del hierro fundido en la década de 1940 aumentaron la resistencia de este tipo de tuberías y agregaron ductilidad, la capacidad de deformarse levemente sin agrietarse.
Los tubos de hierro dúctil se convirtieron rápidamente en el material estándar para su uso con diferentes fines en los que se requería resistencia a la alta presión (tuberías para agua y gas, entre otros).
Tuberías de concreto
Dos tipos de tuberías de concreto utilizadas comúnmente son la tubería cilíndrica de concreto pretensado (PCCP) y la tubería de concreto reforzado (RCP).
Las primeras (de concreto pretensado) se usan para tuberías de fuerza; las de concreto reforzado, principalmente para líneas de gravedad.
El concreto pretensado puede ser de cilindro integrado, cuya producción se realiza vaciando concreto en un molde metálico con la forma cilíndrica, o de cilindro revestido, una técnica en la que se refuerza el material seco con una estructura de alambres de acero, lechada de cemento y un recubrimiento de concreto.
El método de fabricación de tuberías cilíndricas de hormigón armado es similar al de cilindro empotrado (el proceso utilizado para obtener tuberías de concreto pretensado). Sin embargo, una jaula de refuerzo y el cilindro de acero se colocan dentro de un encofrado vertical reutilizable y el hormigón se moldea en vez de usar alambre pretensado. Se puede curar usando agua o vapor.
Tuberías plásticas
Las tuberías plásticas se dividen en las hechas de termoplásticos y las de plásticos termoestables.
Las características y los procesos de fabricación varían, pero los nuevos materiales ofrecen alta resistencia y buena rigidez.
Entre los plásticos, los derivados de fluorocarbono son los más resistentes al ataque de ácidos, álcalis y compuestos orgánicos, pero otros plásticos también tienen una alta resistencia química. Como algunos ejemplos de estos materiales podemos nombrar:
- Policloruro de vinilo (PVC)
- Polietileno y polietileno de alta densidad (PE y HDPE, respectivamente)
- Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
- Policroruro de Vinilo Clorado (CPVC)
El diseño de tuberías hechas con plástico debe considerar la rigidez, la carga y tensión de diseño hidrostático para tuberías de presión.
Para fabricar tuberías de plástico, se mezclan resinas compuestas por moléculas polimerizadas con lubricantes, estabilizantes, rellenos y pigmentos, y se obtienen mezclas con diferentes características.
La fabricación se realiza generalmente por extrusión y las tuberías se puede usar para revestir o remodelar y reforzar tuberías existentes insertándolas o tirando de ellas a través de una tubería de menor diámetro.
Tuberías de arcilla vitrificada
Las tuberías de arcilla vitrificada están hechas con arcilla triturada y mezclada que se moldea con la forma deseada, luego se seca y se cuece en una sucesión de temperaturas. La cocción final les da un acabado vítreo.
Han sido utilizadas durante cientos de años y son fuertes, resistentes a la corrosión química, la abrasión interna y el ataque químico externo. También son resistentes al calor.
Presentan mayor riesgo de falla cuando se usan compuestos de cemento en las juntas porque es más susceptible a los ataques químicos que la arcilla. Otros tipos de juntas son más estables químicamente.
Aplicaciones
Las aplicaciones de las tuberías de diferentes materiales en cada proyecto dependen de los requisitos en cada uno.
Los ingenieros y diseñadores deben considerar la compatibilidad de la tubería con el tipo de suelo y la química del subsuelo donde construyen, así como la estructura del suelo y la profundidad a la que instalarán las tuberías.
Los siguientes aspectos son otras variables que se toman en cuenta para la elección del material de las tuberías:
- Condiciones máximas de presión.
- Sobrecarga dinámica y estática.
- Longitud de las tuberías disponibles.
- Condiciones y química del suelo, nivel freático y estabilidad.
- Material necesario para uniones entre tuberías.
- Equipo de instalación requerido.
- Propiedades de las aguas residuales que serán transportadas.
- Control de estanqueidad y empuje de juntas.
- Rango de tamaños de tubería necesarios.
- Condiciones de fabricación.
- Compatibilidad del material con otros sistemas de tubería existentes.
- Bocas de acceso, pozos, sumideros y estructuras adicionales requeridas.
- Cantidad y costo de válvulas necesarias.
- Requisitos de protección ante efectos catódicos.
- Requisitos de protección ante corrosión.
- Requisitos de mantenimiento.
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Ventajas y desventajas
Las ventajas y desventajas de diferentes materiales utilizados como ductos industriales para el transporte de aguas residuales tienen relación con la resistencia a agentes corrosivos, con la durabilidad del material y con las exigencias y costos de instalación.
| Material | Ventajas | Desventajas |
| Hierro dúctil | Buena resistencia a la corrosión cuando está recubierto | Pesado |
| Alta resistencia | ||
| Concreto | Resistencia a la corrosión | Exige una instalación cuidadosa para evitar roturas |
| Disponibilidad generalizada | Pesado | |
| Alta resistencia | Susceptible a reacciones con ácido sulfhídrico (H2S) y otros compuestos cuando el concreto no está recubierto | |
| Buena capacidad de soporte de carga | ||
| Arcilla vitrificada | Alta resistencia a ácidos y diferentes compuestos químicos | Las juntas son susceptibles a reaccionar con otros químicos |
| Fuerza | Fragilidad. Puede romperse si no es instalado cuidadosamente | |
| La corta longitud y el número de juntas lo hacen propenso a infiltraciones y costoso de instalar | ||
| Termoplásticos (PVC1, CPVC2, PE3, HDPE4, ABS5) | Muy livianos | Susceptibles a reacciones químicas, especialmente con solventes |
| Fácil instalación | La resistencia se reduce con la luz solar si no se aplica protección contra rayos UV | |
| Económicos | Requieren cementos solventes especiales | |
| Buena resistencia a la corrosión | ||
| La superficie lisa interna reduce las pérdidas de caudal por fricción | ||
| La longitud de las secciones reduce el riesgo de infiltraciones | ||
| Flexibles | ||
| Fibra de vidrio reforzada (FRP) | Alta resistencia | El material es costoso |
| Ligero | Fragilidad. Puede romperse si no es instalado cuidadosamente | |
| Resistencia a la corrosión | Altos costos de instalación |
1Cloruro de polivinilo
2Cloruro de polivinilo clorado
3Polietileno
4Polietileno de alta densidad
5Acrilonitrilo butadieno estireno
Corzan® CPVC en tuberías para aguas residuales
Aunque comparte algunas de las características de los materiales plásticos que ya mencionamos, el CPVC es una alternativa con más ventajas de cara a su uso como compuesto para fabricar tuberías destinadas al transporte de aguas residuales. Entre ellas figuran:
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- Resisten la corrosión interna y externa que pueden causar los químicos.
- Son inmunes al efecto de los degradantes químicos, la acción de microorganismos y los rayos UV.
- Ofrecen mayor resistencia a impactos.
- Están disponibles en diferentes diámetros, por lo que pueden ser adaptadas a diversos proyectos.
- Garantizan una velocidad de flujo óptima y alta resistencia a la temperatura, transportando líquidos hasta a 93°C.
- La ligereza del material y la unión con cemento solvente ayudan a reducir el tiempo de instalación.
- Reducen el costo de instalación.
- Reducen los costos de mantenimiento.
- Superan los estándares de regulación en resistencia a altas presiones y temperaturas.
El uso particular de Corzan® CPVC en instalaciones para transporte de aguas residuales y en plantas de tratamiento de aguas residuales es posible en diferentes fases de la operación como:
- Tratamiento primario: en el que el agua es contenida para tratamiento por estar presentes en ella diferentes microorganismos y agentes generadores de corrosión y sarro.
- Tratamiento secundario: en el que intervienen agentes y microorganismos para la purificación y decantación de desechos.
- Tratamiento avanzado: en estructuras cuyo fin es la eliminación de nitritos biológicos.
Además de funcionar como material para tuberías industriales, el CPVC puede emplearse en instalaciones hidráulicas, un fin para el que está desarrollado FlowGuard®, o como compuesto para tuberías de sistemas contra incendios, en el caso de BlazeMaster®. Si necesitas más información sobre el uso de Corzan® CPVC para instalaciones de transporte de aguas residuales, contacta a nuestros expertos.
Foto de portada: Shutterstock (con licencia).