Un número cada vez mayor de tecnologías sin zanja se está convirtiendo en disponible para la renovación de tuberías de presión y de gravedad que puede proporcionar alternativas menos perjudiciales y rentables a las técnicas de sustitución tradicionales. Tecnologías sin excavación típicamente se dividen en tres categorías: la reparación, la rehabilitación y la sustitución y pueden utilizarse para extender la vida operativa, restaurar la capacidad hidráulica, mejorar la calidad del agua, proteger contra la corrosión, recuperar la estanqueidad y eliminar así perdidas de agua y entradas de aguas paristas, o restaurar la integridad estructural del sistema de tuberías.
Otros de los beneficios principales de la tecnología sin zanjas suelen incluir una interrupción mínima de la superficie (es decir, menos de excavación requerido), los impactos medioambientales menos graves (por ejemplo, la huella de carbono reducida), la reducción de los costes sociales (es decir, los retrasos de tráfico), y la reducción de la restauración del sitio.
Varios estudios técnicos definen reparación de tuberías, rehabilitación y técnicas de reemplazo de la siguiente manera:
- Reparación - en esta categoría se incluyen las técnicas que se pueden utilizar cuando la tubería existente tiene defectos localizados y se puede recuperar fácilmente una condición estructuralmente sólida y una estanqueidad, y se aplican en general cuando la tubería tiene capacidad de flujo aceptable y una buena calidad de agua en caso de abastecimiento.
- Rehabilitación- en esta categoría las técnicas a menudo se utilizan para extender la vida operativa de un tubo y restaurar gran parte o la totalidad de su capacidad hidráulica, mejorar la calidad del agua, recuperar la estanqueidad y / o restaurar la funcionalidad estructural.
- Reemplazo - técnicas que caen bajo esta categoría se utilizan cuando la tubería existente tiene deterioros graves tipo ovalización importante o derrumbamiento, o cuando se necesita una mayor capacidad de flujo.
Métodos de Reparación
Tecnologías de reparación se utilizan normalmente para segmentos cortos de tubería llamada reparaciones puntuales con el fin de abordar los defectos localizados. La reparación puede ser a corto o a largo plazo y se limitan normalmente a las tuberías con defectos localizados, ya que suele ser más rentable el recurrir a sistemas de rehabilitar en tuberías que tienen numerosos defectos generalizados en toda su longitud. Tubos con corrosión o daños estructurales localizados, juntas con fugas, son problemas ideales para las técnicas de reparación localizadas. Estas tecnologías incluyen el uso de polímeros reforzados con fibra de vidrio o carbono, juntas mecánicas internas. Otras técnicas de reparación in situ incluyen el uso de manguitos de tejido de poliéster, de inyección de resinas para tapar fugas en juntas, o de proyección de sistemas de resina epoxi con el fin de mejorar la calidad del agua.
En particular, la tecnología de polímeros reforzados con fibra de carbono, que pueden aplicarse interna o externamente, por las altas propiedades de los materiales empleados y la adherencia estructural que conlleva el sistema, representan una solución a largo plazo que permite evitar una mayor corrosión y restablecer la estanqueidad y la capacidad estructural de las tuberías. Una vez que los materiales han curado a su resistencia prevista, el tubo reparado puede ser devuelto al servicio.
Métodos de Rehabilitación
Las tecnologías de rehabilitación en cuanto a aplicaciones en tuberías presión se clasifican habitualmente en cuatro categorías según las prescripciones del AWWA M28, basado en tres principales distinciones en términos de función estructural (no estructural, semi-estructural y totalmente estructural):
- Clase I: revestimientos no estructurales; actúan sólo como barreras frente a la corrosión.
- Clase II: entubados ajustados semi-estructurales que tapan agujeros y juntas abiertas en la tubería existente, pero requieren adhesión a la tubería existente para evitar colapsarse.
- Clase III: entubados semi-estructurales que también tapan agujeros y juntas, pero que tienen el espesor suficiente para ser auto-portantes y resistir al pandeo por cargas hidrostáticas externas o por presiones negativas de vacío.
- Clase IV: entubados totalmente estructurales que actúan como una tubería independiente, con tubería existente sirviendo solo de encofrado perdido.
Una solución interactiva se apoya en la tubería existente para cualquier soporte estructural y puede ser no estructural (Clase I) o semi-estructural (Clase II y Clase III), mientras que una solución independiente es capaz de soportar presiones internas y las cargas externas en ausencia de la tubería existente y se clasifica como totalmente estructural (Clase IV).
Se puede usar la misma clasificación para tuberías gravedad (alcantarillado), aunque los sistemas de rehabilitación se diseñan habitualmente en dos categorías:
- totalmente deteriorado (que seria equivalente a clase IV), con el entubado para soportar por si mismo todas las cargas externas aplicables (terreno, trafico, presión hidrostática, puesta en carga)
- parcialmente deteriorado (clase III), con el entubado que tiene rigidez anular suficiente para ser autoportante y diseñado para soportar las cargas de presión hidrostática externa únicamente, la tubería existente teniendo que soportar cargas de terreno y de trafico.
Tecnologías de rehabilitación de tuberías de presión incluyen sistemas de revestimiento por proyección (por ejemplo cemento, epoxi, polimérico), entubado ajustado con tubo curado en obra también llamado encamisado CIPP (Cured In Place Pipe) o “manga”, entubados simple o ajustado, entubado con tubos discretos (gravedad solo) o con tubos conformados helicoidalmente (gravedad solo).
Los revestimientos de mortero de cemento, una rehabilitación de Clase I, es el sistema de proyección mas común y se puede aplicar a una variedad de diámetros (a partir de 100 mm) en longitudes de hasta 450 m por aplicación, dependiendo del diámetro. Pueden ser instalados por el método de centrífuga (el mortero se aplica por aire comprimido a través de un cabezal de pulverización) o el método de proyección (una brazo giratorio proyecta el mortero sobre la pare del tubo).
Revestimientos epoxi se utilizan normalmente para rehabilitaciones no estructural (Clase I) de tuberías en el rango de diámetros de 100 a 900 mm, típicamente en longitudes de hasta 200 metros. El proceso consiste en la limpieza de la tubería para eliminar la corrosión existente y acumulación de tuberculación y luego la proyección de un revestimiento fino sobre la pared del tubo interno utilizando un cabezal de pulverización giratorio controlado por ordenador.
Proyecciones de poliurea o poliuretano están teniendo siempre mas desarrollo. Los revestimientos se instalan utilizando un equipo controlado por ordenador, al igual que los revestimientos epoxi, pero adquieren sus propiedades físicas en cuestión de minutos en lugar de horas de ser aplicado. Los revestimientos pueden ser instalados en tuberías que van desde 100 a 1200m de diámetro en longitudes de hasta 200 m.
La tecnología de entubado continuo ajustado curado en obra, o encamisado CIPP, se lleva utilizando desde ms de 40 años en tuberías de gravedad de alcantarillado siendo este sistema el mas aplicado en la rehabilitación de estas redes. Viene a ser disponible también para la rehabilitación de tuberías de presión desde hace unos años. El proceso comprende el desvió de las aguas, la preparación de la tubería (limpieza, fresado), la gestión previa de las acometidas (deben ser tapadas en caso de red de abastecimiento para evitar la migración de resina durante la instalación de la manga). A continuación, el encamisado es instalado por inversión o tracción, en longitudes de hasta 500 m, presurizado con agua o con aire, y se cura con agua caliente o vapor, o con Ultravioleta (solo gravedad). El entubado final puede ser clasificado como un Clase III semi-estructural o IV totalmente estructural, dependiendo de la construcción de la manga.
El sistema de entubado continuo simple no ajustado (o sliplining) es siempre una rehabilitación estructural Clase IV en el que se inserta una nueva tubería de menor diámetro en el tubo existente. El sistema utiliza longitudes continuas de tubería (en general PEAD o acero soldado) que se tiran o empujado en su lugar y el relleno del espacio anular con lechada es opcional. Esta técnica se utiliza típicamente en tuberías con diámetros que van de 60 mm a 1,500 mm para longitudes de hasta 1000 m. Entubado con tubos discretos, que es común en los diámetros más grandes, utiliza segmentos de tubería cortos de menor sección que se ensamblan en el punto de acceso de entrada y, a continuación se rellena el espacio anular.
Los entubados ajustados incluyen varias técnicas de instalación como el “fold and form”, la reducción simétrica, y el tubo de diámetro reducido. En cada caso, un tubo termoplástico con un diámetro exterior próximo al del diámetro interior del tubo anfitrión se deforma en el lugar de trabajo o en las instalaciones de fabricación para reducir temporalmente la sección transversal del entubado antes de la instalación. La instalación se convierte entonces en una operación similar a sliplining, y una vez insertado, se restaura a su diámetro original generalmente aplicando presión interna, obteniendo así un entubado ajustado con la tuberia existente. Esta técnica se suele utilizar en tuberías con diámetros que van de 60 a 1500 mm para longitudes de hasta 1000m.
Métodos de reemplazo
El reemplazo de la tubería se utiliza habitualmente cuando una tubería tienen defectos estructurales graves como ovalización y derrumbamientos. El método principal de sustitución sin zanjas es el pipe-bursting, que también puede ser utilizado para aumentar el diámetro de la tubería. Pipe-bursting utiliza equipos especializados para fracturar tuberías de material de frágil o para fragmentar (pipesplitting) tubería de material dúctil. Los materiales de las tuberías viejas son desplazados en el suelo, formando una cavidad lo suficientemente grande como para tirar en su lugar una nueva tubería de diámetro igual o mayor en las tuberías que van desde 100 mm a 1500 mm. Debido a que el pipe-bursting consiste en la instalación de una nueva tubería, soluciones estructurales de clase IV son alcanzables. Se requiere previamente la supresión/desvió de conexiones, que se restablecen por excavación.
Normas Aplicables
- EN ISO 11298: Sistemas de tuberías de plástico para la renovación de la red de abastecimiento de agua subterránea.
- Parte 1: General.
- Parte 3: Alineación con tubos primer ajuste.
- EN ISO 11295: Clasificación e información sobre el diseño de sistemas de canalización en materiales plásticos utilizados en la renovación.
- EN ISO 11296: Sistemas de canalización en materiales plásticos para renovación de redes de evacuación y saneamiento enterradas sin presión.
- Parte 1: Generalidades.
- Parte 3: Entubado ajustado.
- Parte 4: Entubado continuo con tubo curado en obra.
- Parte 7:Entubado con tubos conformados helicoidalmente.
- EN ISO 13566-2: Sistemas de canalización en materiales plásticos para renovación de redes de evacuación y saneamiento enterradas sin presión.
- EN ISO 12889: Puesta en obra sin zanja de redes de saneamiento y ensayos.
- AWWA M28 Tercera Edición- Rehabilitation of Water Mains.
- ASTM F1216-09: Rehabilitation of Existing Pipelines and Conduits by the Inversion and Curing of a Resin-Impregnated Tube.
- ASTM F1743: Rehabilitation of Existing Pipelines and Conduits by Pulled-in-Place Installation of Cured-in-Place Thermosetting Resin Pipe.
