Informe de Envejecimiento de Tuberias

INTRODUCCION

El envejecimiento de una tubería de agua es el conjunto de procesos naturales físicos, químicos y biológicos que ocurren con el paso del tiempo. Los procesos físicos, químicos y biológicos que forman parte del concepto de envejecimiento de un pozo de agua son oxidación-corrosión oxidación-corrosión y desgaste mecnico por fricción de la tubería. La regeneración de las tuberías comprende todas las medidas posibles de prevención, mantenimiento y corrección en busca de mantener o volver a sus condiciones iniciales en miras de optimizar el aprovec!amiento aprovec!amiento del recurso.

ENVEJECIEMIENTO DE TUBERIAS

"ecnica de #uidos -

$ng. %agastegui &lascencia 'idel

&gina

 Pasividad. La pasividad es un estado del metal en que no se produce corrosión,

aunque

su

forma

metlica

no

sea

termodinmicamente estable, por lo que el metal tiende a transformarse en otra sustancia. %i estos productos se forman en contacto directo con el metal, pasivan al metal, impidiendo la corrosión dependiendo de que sea poroso o no, o permita el paso o no seg(n sus características de ad!erencia y taponamiento.

 Series galvánicas. La acción galvnica se produce cuando un metal es conectado a otro en presencia de un electrólito y, por lo tanto, se produce corrosión electroquímica denominada corrosión galvnica, o tambi)n denominada corrosión bimetlica. El potencial de un metal en solución est relacionado a la energía que libera cuando el metal se corroe.

 Diagramas de P!r"ai# $P%encial Red#& El

potencial

*edox

+E!

desarrollado

en

las

reacciones

electroquímicas es función del p del medio acuoso. Los diagramas de &ourbaix proporcionan la relación de E! y p. Estos diagramas permiten conocer la estabilidad mineralógica y predecir la posible corrosión.

'.'.

CORROSI(N BI()O*ICA.



&gina

La corrosión bacteriana o biológica es todo

fenómeno de

destrucción, en el cual estos microorganismos, ya sea que act(en directamente o por medio de las instancias provenientes de su metabolismo, desempean un papel importante al acelerar un proceso ya establecido, o al crear las condiciones favorables para que se produzca dic!o fenómeno. Los principales factores son/

 Carac%er+s%icas ,+sicas del ma%erial. En la prctica toda tubería tiene imperfecciones, ya sean visibles y fcilmente detectables, o simplemente imperceptibles. Estas irregularidades inciden en el inicio del proceso de corrosión y son condicionantes para que se desarrolle la corrosión biológica. 0ambi)n

in#uyen

condiciones

como

la

estructura,

las

alteraciones de la super1cie o cualquier deterioro por mínimo que sea.

Tem-era%!ra P/. 2ada microorganismo tiene una temperatura óptima para su desarrollo. 3na temperatura general oscila entre 456 a 786 2. ay esporas que resisten diversas variaciones de temperaturas. El p favorece o impide el desarrollo de las bacterias.El p óptimo para las bacterias se encuentra alrededor de la neutralidad, aunque !ay excepciones como el 0!iobacilus, que puede adaptarse !asta p muy bajos de 9 ó 4. El p es una medida de la acidez o la alcalinidad de una solución en una escala que va de 8 a 9:. El valor del p depende de la concentración relativa de los iones !odrógeno y oxidrilos que posee la solución. La presencia de mayor cantidad relativa de iones !idrógeno dar por resultado una solución con reacción cida, y si la concentración de oxidrilos es mayor, dar por resultado una reacción alcalina. ;sí es que una solución con un valor de p menor a < es cida, si el valor es <, es neutra= y si es mayor que <, es alcalina.

'.0.

E1ECTOS DE) TIEMPO EN )A RU*OSIDAD DE )AS TUBER2A.



&gina

La industria de los materiales y la t)cnica de fabricación de los tubos !an evolucionado notoriamente= la super1cie interna de los tubos se presenta ms !omog)nea y ms favorable al #ujo. an evolucionado los procesos de revestimiento y a(n con la producción de tubos ms largos se redujeron el n(mero de uniones. &or otro lado, se de1nen mejor las características de las aguas que van a circular, el fenómeno de la corrosión vino a conocerse mejor y ya se controla la agresividad de las aguas, ya que estudios !an demostrado que la rugosidad aumenta con el tiempo en tuberías expuesta a corrosión, en el caso de tubos de acero galvanizado. 2uando la super1cie de la pared de un conducto se ampli1ca, observamos que est formada por irregularidades o asperezas de

diferentes

aleatoria. >ic!a

alturas

y

con

característica

distribución es

irregular

difícil

de

o

de1nir

cientí1camente, pues depende de factores como la altura media de las irregularidades de la super1cie, la variación de la altura efectiva respecto de la altura media, la forma y distribución geom)trica, la distancia entre dos irregularidades vecinas, etc. La irregularidad puede expresarse por la altura media de las 

asperezas ( rugosidad absoluta ), como un promedio obtenido del resultado de un clculo con las características del #ujo, mas no propiamente por el obtenido como la media de las alturas determinadas físicamente de la pared, en cada conducción. Es ms importante la relación que la rugosidad absoluta guarda con el dimetro del tubo, esto es la relación



?> que se conoce

como +rugosidad relativa. Existen tubos, como los de asbesto-cemento, cuya rugosidad es de forma ondulada y que se comportan !idrulicamente como si fueran tubos lisos +vidrio o plstico. La determinación de la rugosidad absoluta de las tuberías que conducen a líquidos es de suma importancia por cuanto esta característica de la tubería se encuentra involucrada en las ecuaciones que com(nmente se utilizan para el diseo de tuberías como la de @iAuradse, 2olebrooA, >arcy.

'. NATURA)E3A DE

)AS

PAREDES

DE

)OS

TUBOS4

RU*OSIDAD ;nalizndose la naturaleza o rugosidad de las paredes deben considerarse/ a. "aterial empleado en la fabricación de los tubos.



&gina

b. &roceso de fabricación de los tubos. c. Extensión de los tubos y n(mero de juntas. d. 0)cnica de asentamiento. e. Estado de conservación de las paredes de los tubos. f.

Existencia de revestimientos especiales.

g. Empleo de medidas protectoras durante el funcionamiento. ;sí por ejemplo, un tubo de vidrio evidentemente es ms liso y ofrece condiciones ms favorables al #ujo que un tubo de 1erro fundido. 3na tubería de acero remac!ado opone mayor resistencia al #ujo que una tubería de acero soldado. &or otro lado, los tubos de 1erro fundido por ejemplo, cuando nuevos ofrecen menor resistencia al escurrimiento que cuando !an sido usados. 2on el uso, esos tubos se obstruyen, se oxidan y en la super1cie pueden surgir Btub)rculosC +fenómeno de corrosión. Estas condiciones se agravan con el tiempo +'ig9a. "odernamente !an sido empleados revestimientos internos especiales con el objeto de eliminar o aminorar los inconvenientes de la corrosión. Dtro fenómeno que puede ocurrir en las tuberías es la disposición progresiva de sustancias contenidas en las aguas y la formación de capas ad!erentes  incrustaciones  que reducen el dimetro (til de los tubos y aceleran la rugosidad +'ig9b

'ig 9a

'.5.

'ig 9b

IN1)UENCIA DE) ENVEJECIMIENTO DE )OS TUBOS



&gina

2on el correr del tiempo, la capacidad de transporte de agua de las tuberías de 1erro fundido y acero +sin revestimientos especiales va disminuyendo. &or otra parte estudios !an demostrado que la rugosidad aumenta con el tiempo en tuberías expuesta a corrosión, en el caso de tubos de acero galvanizado. 0al fue el reporte !ec!o por $ppen, quien por observaciones !ec!as en tuberías de acero galvanizado, encontró que el valor de

era el doble despu)s de 7



aos como resultado de un uso moderado. &or su parte 'reeman determinó que para tuberías muy viejas se tenía valores de rugosidad de 48 a F8 veces que los obtenidos por @iAuradse en una tubería nueva. Tabla Rugosidad de los tubos

Ti- de %!"

en me%rs

@uevo de !ierro dulce, de 4 pulgadas

8.8888:4

>e !ierro dulce y viejo, de 4 pulgadas

8.888G

@uevo de !ierro dulce, de 7 pulgadas

8.8888:F

>e !ierro dulce, ligeramente mo!oso, de 7

8.88897

pulgadas Hiejo, de !ierro dulce, muy mo!oso, de 7

8.888G:

pulgadas @uevo de !ierro dulce de : pulgadas

8.8888:G

Hiejo, de !ierro dulce, mo!oso, de : pulgadas

8.884G

Ensayos y veri1caciones !ec!as en líneas de 1erro fundido, muy bien ejecutadas y en las cuales fueron empleados tubos de buena calidad, mostraron que para el inicio del funcionamiento, el coe1ciente C para la ecuación de azen Iilliams, adquiere valores alrededor de 9:8. &oco despu)s este valor cae a 978 y con el correr del tiempo pasa a valores cada vez ms bajos. La tendencia del 1erro para entrar en solución y la presencia de oxígeno disuelto en el agua- factores primordiales de la corrosión  son responsables por la formación de tub)rculos en la super1cie interna de los tubos= de la reducción de sección y del aumento de rugosidad resulta la disminución de la capacidad de transporte y el decrecimiento de C.



&gina

Tabla valor del coefciente

Ma%erial

Valor del coefciente C

;cero corrugado

F8

;cero con uniones

978

;cero galvanizado + nuevos y en uso 

945

;cero remac!ado + nuevos 

998

;cero remac!ado, en uso

J5

;cero soldado con revestimiento especial

978

&lomo

978

;sbesto-cemento

9:8

2obre

978

2oncreto, buena terminación

978

2oncreto terminación com(n

948

'ierro fundidos, nuevos

978

'ierro fundido, en uso

G8

Hidrio

9:8

&lstico

9:8

'.6.

CAUSAS DE )A CORROSI(N EN )AS TUBER2AS DE) SISTEMA DE A*UA

0uberías para distribuir el agua potable son de plstico, !ormigón o metal +por ejemplo, acero, acero galvanizado, !ierro d(ctil, cobre o aluminio. 0ubos de plstico y !ormigón tienden a ser resistentes a la corrosión. 0ubos de metal a la corrosión es un proceso continuo y variable de la liberación de iones de la tubería en el agua. Kajo ciertas condiciones ambientales, las caerías de metal pueden corroerse basado en las propiedades de la tubería, el suelo que rodea el tubo,



&gina

las

propiedades

del

agua

y

las

corrientes

de

fuga

de

electricidad. 2uando se produce la corrosión de tubos de metal, que es el resultado del intercambio de electrones electroquímicas como resultado de las propiedades diferenciales galvnica entre los metales, las in#uencias iónica de soluciones tampón acuticos, o el p de la solución. >e corrosión de las tuberías de agua de metal que se produzca, una celda electroquímica debe estar presente. 3na celda electroquímica se puede considerar como una batería, con una corriente el)ctrica entre

un potencial

positivo +nodo

y

un potencial

negativo

+ctodo. El potencial el)ctrico corrosivo se crea normalmente por las diferencias en los tipos de productos químicos en el suelo o la super1cie de la tubería de metal.

'.7. P8RDIDAS POR 1RICCI(N La p)rdida por fricción se de1ne como la p)rdida de energía producto de la resistencia que la caería opone al paso del agua. La fórmula general tiene la siguiente expresión/

Hf =J ∗ L >onde/

f  &)rdida de energía o carga producto de la fricción

+m M  &)rdidas de carga por cada metro de tubería +m?m L  Longitud de la caería de conducción +m Las p)rdidas de carga se identi1can con la perdida de energía de un #ujo !idrulico a lo largo de una conducción, por efecto del rozamiento. @o confundir la perdida de carga por fricción con la caída de presión.

∆p =

p ₁ p ₂ − γ γ

Existe un m)todo alternativo para encontrar f +fricción, desarrollado por "ody, en base a las experiencias de @iAuradse y ampliando el rango de validez a caerías existentes y comerciales, el cual gra1co la ecuación de 2olebrooA  I!ite.



&gina

f ay otras formas experimentales para calcular las p)rdidas por fricción dos de ellas son/

a B)ASIUS.9

Dbtuvo para tuberías de pared lisa

+aluminio, vidrio, cemento asbesto.

V =75 D5 / 7 J 4 /7 b /A3EN : ;I))IAMS.9 Dbtuvo para tuberías con pared transicional.

V =0.354 C H D

0.63

0.54

J

>onde/



&gina

C H  2oe1ciente de azen Iilliams, función de la rugosidad de la tubería.

Valres de , seg
f =

64

ℜ

.

"& *e O:888, r)gimen turbulento liso, cuya ecuación es/ 1 2.51 =−2.log ( ) √ f ℜ √ f c& Pona de transición del régimen turbulento, en la que

k f =f (ℜ ; ) . D &ara las tuberías comerciales se utiliza la fórmula de 2olebrooA  I!ite.

1

√ f

=−2.log (

2.51

K D

+ ) ℜ √ f 3.71

d Pona de #ujo turbulento rugoso, en la que se veri1ca la expresión/

1

√ f

=−2.log (

K D 3.71

)

En la que f es independiente de *e, f =f+Q?>.

K D

ℜ √ f =200 >ividiendo por √ 8 se obtiene/

ℜ

√

f K 200 = 8 D √ 8

>e manera que +*e R rOO<8. En la prctica, para +*e R rO78 se puede considerara el #ujo como turbulento rugoso.

0. TIPO DE MATERIA) DE )AS TUBERIAS



&gina

0.'. TUBERIAS DE /IERRO 1UNDIDO $/1& Es un material de gran durabilidad. Seneralmente, en el diseo con esta clase de tubería se usa un valor de 2988 para obtener el coe1ciente rugosidad de la expresión de ;PE@ I$LL$;"%.

5.'.' ENVEJECIMIENTO DE TUBER2AS DE /IERRO = ACERO Envejecimiento en tuberías +'ox *. I. y "c>onald ;. 0., 9GG4. 2on el transcurrir del tiempo y a consecuencia de diferentes causas,

la

capacidad

de

transporte

del

agua

de

las

tuberías

va

disminuyendo. El criterio de SenijeT, expuesto por S. %otelo ;. +9GJ4, parece ser el ms efectivo para modi1car la rugosidad absoluta del tubo nuevo, usando la siguiente ecuación/

Tiem- de re>e#i?n de la nda de s"re-resi?n  -er+d de la %!"er+a.

5.0TUBERIAS DE /IERRO 1UNDIDO DUCTI) Es un material menos frgil que le .'., que tiene mayor versatilidad en

su

uso,

al

poder

ser

utilizado

tanto

enterrado

como

super1cialmente, lo que permite utilizar una sola clase de tubería en



&gina

el caso de diseo de líneas de aducción en terrenos rocosos y terrenos blandos.

5.5TUBERIAS DE /IERRO *A)VANI3ADO $/*& 0ambi)n llamado ;cero Salvanizado. En razón de su contenido de carbón es menor que el de .'. su resistencia a la oxidación y a la corrosión es menor. "ediante el proceso de galvanizado se da un recubrimiento de zinc tanto interior como exteriormente, para darle protección contra la corrosión.

5.6TUBERIAS DE ASBESTO : CEMENTO A PRESI(N $ACP& La tubería de asbesto-cemento es unja tubería ms frgil que la de .'.= es un material inerte a la corrosión, lo cual resulta ventajoso respecto a las otras clases de tuberías mencionadas. &or su fragilidad, las perdidas por rotura durante la carga, descarga, colocación y transporte son mayores +< a 98 por 988.

5.7TUBERIAS DE MATERIA) P)@STICO $PVC& Es un material inerte a la corrosión, por lo cual su utilización no se ve afectada por la calidad del agua. Dfrece ventajas en cuanto a capacidad de transporte en base a coe1cientes de rugosidad menores +2 9:8.

TAB)A N '4 Velcidades má#imas recmendadas -ara el esc!rrimien% del ag!a en ls dis%in%s %i-s de %!"er+a

'uente/ ;bastecimiento de ;gua &otable +Enrique cesar Haldez y Luis ;. Sutierres "orales pg. 9:F



&gina

BIB)IO*RA1IA4 Enrique cesar Haldez y Luis ;. Sutierres "orales pg. 9:F Envejecimiento en tuberías +'ox *. I. y "c>onald ;. 0., 9GG4.



&gina

Informe de Envejecimiento de Tuberias

Recommend Documents