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EL NUEVO INGENIERO CIVIL 10/2/76 Publicación del magazine de ingenieros civiles |
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Picnic de microbios en las tuberías de los países del Oriente Medio | ||
| Prueba ácida para los expertos en desagües del Oriente Medio | ||
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La rápida corrosión desde el interior en los tubos de concreto, acero y asbesto-cemento está confrontando a los consultores de operaciones de alcantarillado en el Oriente Medio con un problema embarazoso y aparentemente intratable. El ataqué ácido de las paredes de los tubos, llevado a cabo por la combinación letal de las altas temperaturas y de las aguas negras sépticas, ha conducido a la falla y colapso de un número de alcantarillas en el lapso de pocos años después de su construcción. Los ejemplos incluyen:
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A medida que se lleva a cabo una costosa reparación o reemplazo de las tuberías dañadas, los diseñadores en América, Europa y el Reino Unido comparan notas en busca de un remedio. En Londres, " de los consultantes líderes en salud pública intercambian casos de eventos y teorías en un esfuerzo sin precedente de colaboración para encontrar una solución. Con algunas negociaciones difíciles en perspectiva con los confundidos clientes árabes, los consultores ni están conformes con los detalles de los difíciles esquemas, y no han podido poner cifras acerca de la longitud de las alcantarillas afectadas o sobre la cantidad de dinero necesario para repararlas; pero no existe duda alguna de que la corrosión está extendida y de que se hace necesaria una cura urgente. |
El problema es que, aún con el poder de gasto de los sheiks petroleros, parece imposible combatir los esfuerzos de un microbio combativo, apropiadamente llamado Thiobacillus concretivorous. La proliferación de esta única bacteria en el limo de las coronas de las alcantarillas parcialmente llenas, proporciona el mecanismo biológico necesario para oxidar el gas sulfuro de hidrógeno liberado de las aguas negras sépticas. El ácido sulfúrico resultante baja progresivamente el pH del limo a valores muy por debajo de los límites de tolerancia de los tubos cementíferos y de la mayoría de los metales. Se han informado cifras tan bajas como pH 1.0 comparados con un pH 6.0 que la cifra más baja recomendada para el cemento ordinario portland y un pH 5.0 como el nivel en donde se puede esperar que empiece el ataque a los tubos de asbesto - cemento.
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La
corrosión por sulfuro de hidrógeno no es un fenómeno nuevo; fue reconocido
ya en 1902, cuando CD James registró en su libro Problemas de
Drenaje en el Oriente que en los tubos de cemento del sistema de
alcantarillado de Madras “ se descubriera que estaban en una muy
curiosa condición”.
Esta condición, el distintivo del ataque del sulfuro, consistía en material estaba sano por
debajo del nivel de las aguas de la alcantarilla pero corroído hasta el
punto de colapso por encima de este nivel. Jarnes incluyó una descripción de los procesos
químicos que llevaban a los daños de los tubos, y reconoció como al "hidrógeno
sulfurado en los gases de las aguas de alcantarilla” cómo el
principal atacante. Más recientemente en 1972, el australiano DKB Thistlethwayte le dedidicó todo un libro “El
Control de los Sulfuros en los Sistemas de Alcantarillado”. un informe de 20 años de estudio
adelantado por las
principales autoridades australianas de alcantarillado. El Oriente Medio tiene todas las
condiciones clásicas necesarias para el desarrollo de un ataque
rápido:
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Así que la corrosión no era inesperada, y las precauciones contra ella han sido incluidas por muchos años en los diseños de alcantarillas en el Oriente Medio, pero la velocidad del ataque y la in efectividad de las precauciones tornadas han sorprendido a los consultores. Las medidas en contra han sido categorizadas bajo tres encabezamientos: preventivas; protectoras y curativas; y los expertos de ninguna rnanera están de acuerdo en la importancia relativa de cada una de ellas. Las medidas preventivas se encaminan a la remoción de uno o ambos de los ingredientes vitales de la producción de ácido por encima de la superficie de las aguas de la alcantarilla -el sulfuro de hidrógeno y la humedad, el limo que contiene el nutriente en la corona de la alcantarilla. La septicidad, y por lo tanto la producción
de H2S, empieza cuando todo el oxígeno disuelto ha sido usado por las
bacterias aeróbicas purificadoras. El cambio de agua de alcantarilla "fresca" a agua séptica puede ser dilatada al mantener el líquido oxigenado, y dos consultores -JD&DM Watson y D Balfour e Hijos - se sabe que están buscando con la inyección de oxígeno un medio posible de proteger trayectos potencialmente peligrosos en sistemas corrientemente diseñados para la Gulf. |
La inyección de oxígeno ha sido exitosamente utilizada en los Estados Unidos, donde el ataque por H2S amenazó a secciones de las alcantarillas de Los Ángeles. Su
principal desventaja
particularmente en los países en vías de desarrollo, es la necesidad de
mantenimiento regular de la generación de 02
y del equipo de inyección. Y por supuesto este no puede enfrentarse a situaciones
en donde las aguas negras ya son sépticas cuando entran a la alcantarilla.
Otra medida dirigida a la prevención de
la iniciación de la septicidad es el uso de Las
altas velocidades producen doble beneficio de tiempo de retención reducido
y los frecuentes chorros de agua autolimpiadores para limpiar el limo y la
grieta portadores de nutrientes. |
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de
obtener velocidades mínimas de 1.0 m/s usando gradientes naturales y no ha
tenido ningún problema con tubos ac instalados a principios de los años
60. En
contraste, una alcantarilla de 900 mm de desembocadura en Dar as
La
septicidad inducida por las aguas negras estancadas por largo períodos en
las cañerías madres ascendentes puede ser contraatacada ya sea cambiando
los cielos de operación de bombeo, para producir iniciaciones más
frecuentes,particularmente durante la noche, o, como Watson está
planeando en Bahrain, usando bombas de tornillo.
Las
bombas de tornillo son atractivas para el Oriente Medio, en donde
los bajos costos de la energía hacen que su eficiencia sea menos
significante. Sus ventajas sobre las bombas
alternativas axiales o de
flujos mezclados se originan en la corriente continua y en la aireación
inducida por el giro de las aguas de la alcantarilla en los canales del
tornillo abiertos. En el lado negativo están los requerimientos mayores de tierras y el posible daño ambiental., particularmente en donde el agua de la alcantarilla es ya séptica y el gas H2S es liberado en la atmósfera. En
Bahrain, Watson planea cubrir los canales de rosca con concreto y
limpiar los gases antes de su liberación para sobreponerse a los problemas
del olor. |
En
donde la septicidad no puede ser evitada, el grado de corrosión puede ser
mitigado por
pozos de ventilación adecuadamente situados, para permitir
que el gas sulfuro de hidrógeno salga la atmósfera antes de que
empiece la producción de ácido. El
sulfuro de hidrógeno es ofensivo (el notorio olor de huevo podrido de las
bombas apestosas que conocemos desde las lecciones de química en los
colegios), y tóxico a concentraciones bastante bajas, así que las bocas de
salida generalmente deben ser retiradas de las áreas residenciales y estar
ubicadas en sitios donde los
gases de alcantarilla se dispersen rápidamente. Nuevamente el oriente Medio, con sus
condiciones climáticas predominantemente calmas (los vientos más fuertes
normalmente no son más que
una ligera brisa), hacen difícil organizar la ventilación.
Con
todo, los diseñadores están
siendo forzados a aceptar que la completa eliminación del Thiobacillus
concretivorus de las alcantarillas del Oriente Medio y su estilo
destructivo Una respuesta obvia, es buscar
materiales resistentes al ácido como tubos de arcilla o upvc, pero,
inevitablemente la cosa no
es tan simple. En el pasado, la magníficamente establecida industria rnanufacturera de asbesto-cemento del Oriente Medio había monopolizado el mercado del drenaje, ayudada por impuestos de importación punitivos sobre los productos importados competitivos, y un considerable empujón político de los clientes Arabes. |
El
cuadro está cambiando, y los fabricantes ingleses Hepworth y
Naylor Bros informan una mejora masiva en Las órdenes de tubos de
Los
consultores parecen estar de acuerdo y varios actualmente están sopesando
las consecuencias de excluir el asbesto - cemento y el concreto de los que
ofrecen tubería para alcantarillado de diámetros pequeños (por debajo de
450 mrn.) También ganando terreno está el upvc,
pero más lentamente, principalmente debido a la especificación exacta y al control de
calidad necesario para los tubos flexibles de empotramiento. Otros
competidores, actualmente mas caros pero ofrecen la ventaja de
una mayor rigidez y
uniones soldadas, como el polietileno de alta densidad (hdpe) y el
polipropileno de alta densidad. En los tamaños mayores la escogencia es más
restringida; el plástico reforzado con fibra de vidrio (gip) ofrece resistencia al
ácido, pero actualmente es demasiado costoso aun para los Árabes y también
presenta los problemas del empotramiento. Solamente el concreto y el asbesto-cemento son escogencias
prácticas para las alcantarilla troncales. El asbesto cemento también sigue siendo la
alternativa más barata para las pequeñas alcantarillas, siempre y cuando pueda ser protegido
adecuadamente. Pero puede ser?
Los expertos difieren. Los Intentos iniciales con el uso de revestimientos de bitumen han probado ser inadecuados, y John Taylor & Hijos está ahora |
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rediseñando un esquema
en el Oriente Medio donde la exposición por 14 años al ataque del sulfuro fue
suficiente para producir el colapso de tubos ac revestidos de
bitumen. Más recientemente los tubos de concreto y
asbesto cemento han sido tratados con revestimientos de epoxy alquitrán
con diversos grados de éxito. Los epoxies alquitrán son caros -
aproximadamente el doble del precio de la cama de roca de un tubo ac
- y necesita una aplicación muy cuidadosa para asegurar los mejores
resultados. El control de calidad
inadecuado puede llevar a la producción de pequeños agujeros, que son
suficientes para permitir que el H2S y el Thiobacillus
concretivorus penetren por debajo del revestimiento -
Watson en el Golfo ha observado efectos de ataque devastadores
sobre los tubos ac dentro de un lapso de seis años.
Por otra parte ha habido éxitos. A finales de los años 60 Taylor recubrió un número de tubos en Baghdad, en donde el ataque del sulfuro había empezado después de cinco años, e informó que no había habido más ataque. El socio de Taylor, Peter Banb fué coautor de un papel para la conferencia de la Asociación de Investigación hidromecánica de Inglaterra sobre la protección de tubos el último septiembre, titulado “La protección de los sistemas de alcantarillas contra la corrosión interna con revestimientos epoxy”, el papel describe con algún detalle las precauciones necesarias al aplicar epoxies alquitrán. El paso siguiente al epoxy alquitrán, es un costoso recubrimiento de puro epoxy. De acuerdo con el fabricante Británico Colebrand, que comercializa un epoxy puro específicamente diseñado para |
"condiciones altamente
corrosivas y abrasivas" el contenido de alquitrán del epoxy alquitrán
puede llevar a un fallo si algunos ácidos orgánicos se
encuentran presentes en el agua de la alcantarilla.
Colebrand no confía en que el mismo
proveedor de los tubos aplique sus resinas, a menos que haya razones
especiales", prefiriendo enviar sus propios expertos y el
aplicador sin aire
patentado. Otra medida protectora que está ganando
terreno en el Oriente Medio. después de su éxito en Australia y en los
Estados Unidos, es el molde de revestimiento colocado mecánicamente en pvc
contra la pared interior de los tubos de concreto. Taylor probó
esto in situ en una longitud piloto de unas alcantarillas de Baghdad y
tuvo fallas de unión, y Peter Banks ahora cree que el tubo
revestidor del fondo debe ser puesto en el trabajo del proveedor.
Y pocos
proveedores lo hacen.
Todo lo cual se añade a un problema
macroscópico para los diseñadores que tratan de engañar a un vándalo
microscópico. Al mismo tiempo se debe, encontrar la cura
para los sistemas que, están ya fallando víctimas del malicioso microbio.
En la mayor parte, si las medidas
curativas no alcanzan a
proteger largas alcantarillas sería bueno reemplazarlas con tubos
resistentes,. Son extensiones de las precauciones preventivas ya
discutidas. La inyección de oxígeno (o aire o peróxido de hidrógeno) en los tubos madres ascendentes. Están siendo probadas con mejoras como el aumento |
de las frecuencias de bombeo, y la
ventilación. El lavado regular con agua de mar o efluente
reclamado, para lavar
el limo procreador de bacterias, es efectivo mientras los operadores
recuerden
hacerlo. Las alcantarillas
dañadas pueden ser recubiertas con capas protectoras, siempre y cuando
la
corrosión no esté demasiado avanzada - Colebrand reclama ser capaz
de limpiar y revestir tuberías
hasta de 100 mm de diámetro. Dependiendo del acceso, tuberías nuevas de pvc pueden ser
enroscadas dentro de las tuberías de cemento dañadas. Para el futuro, los
expertos de drenaje están buscando mayores y mejores revestimientos
en tubos
de asbesto-cemento y
concreto, y el concenso parece favorecer un cambio a material de arcilla o
posiblemente pvc para alcantarillas de diámetro pequeño.
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