En el mercado actual se dispone de varios tipos de tubería para la construcción de sistemas de agua potable. Ante esto surge la pregunta ¿cuál puede ser la mejor opción?
Las posibilidades de elección e incluso combinación de materiales estarán determinados por factores como la topografía, diámetros disponibles, accesos para la ejecución de obra, maquinaria y equipo para la instalación, comportamiento ante las presiones externas e internas, forma en que se producen las roturas y daños, facilidad de reparaciones, riesgo sísmico o de deslizamiento, etc.
Es importante rescatar que en Costa Rica deberán acatarse las disposiciones emitidas por el Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados (AyA); según el acuerdo de Junta Directiva del AyA AN-2017-281 “Norma técnica para diseño y construcción de sistemas de abastecimiento de agua potable, de saneamiento y pluvial”, los materiales para sistemas de agua potable podrán ser: polietileno de alta densidad (PEAD), cloruro de polivilino (PVC), concreto, hierro (específicamente galvanizado, dúctil, y fundido), acero, y cobre.
Antes de describir las bondades y carencias de cada material, conviene conocer la historia de los primeros acueductos, y resaltar el uso los materiales disponibles en cada región.
Desde la conformación de las civilizaciones más antiguas, las personas han ingeniado la manera de trasladar el agua hasta los sitios de asentamiento de la población. Los primeros acueductos se caracterizaron por ser fabricados con materia prima disponible sin mayor alteración química, como por ejemplo la roca.
Según registros históricos el primer acueducto, de nombre Jerwa, se construyó 700 a.C, en Ninive capital de Asiria.
A partir del 312 AC el imperio Romano desarrolló una serie de acueductos y ya para el 70 AC en el centro de Roma operaban más de 10 acueductos, suministrando 135.000 m3 de agua al día. El traslado del agua desde el sitio de toma hasta el depósito principal se realizaba por canales en su mayoría subterráneos, en el que la forma de los techos variaba, siendo la bóveda la más común. Para salvar los vanos de ríos o accidentes topográficos se utilizaban puentes o arcos, y la distribución del agua por la ciudad se efectuaba por tuberías de plomo y cerámica.
Fuente: National Geographic
En Latinoamérica destacan los acueductos de la cultura Azteca en México, de la Maya en Guatemala, y de la Inca en Perú y Bolivia. En Costa Rica el Monumento Nacional Guayabo, con más de 3000 años de antigüedad, es considerado el sitio arqueológico prehispánico más antiguo e importante del país y contiene una red de acueductos.
El sistema de agua del Monumento Nacional Guayabo, conformado de canales abiertos y cerrados, es una construcción de piedra. Las paredes perpendiculares fueron fabricadas de cantos rodados, el piso del mismo material o lajas, y la parte superior fue cubierta de lajas para el caso de los canales cerrados.
Anteriormente en Costa Rica se utilizaba tubería de asbesto cemento, que tiene la ventaja de poseer resistencia a la corrosión y el calor; es un producto de larga duración y de bajo costo, sin embargo recientemente el material fue asociado a la generación de varios tipos de cáncer, en especial el pulmonar y gástrico, por lo que su uso es ahora prohibido.
La investigación y fabricación de nuevos materiales, así como las experiencias del pasado, han permitido crear materiales que garanticen durabilidad de las obras, calidad del suministro y seguridad a la población. A continuación se describen los materiales más utilizados para el diseño de tuberías de agua potable.
Tuberías de plástico
Son fabricadas por un proceso de extrusión de materiales plásticos; los dos de mayor aplicación son el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de alta densidad (PEAD). Algunas ventajas de estas tuberías son:
- Su flexibilidad (permitiendo en el caso del PEAD de pequeños diámetros su presentación en rollos),
- Su ligereza, ya que puede pesar ocho veces menos que el hierro, lo que facilita su transporte, almacenamiento y colocación,
- Su resistencia a la corrosión y al ataque químico de ácidos, álcalis y soluciones salinas mayores.
Las tuberías de PVC pueden ser utilizadas en líneas de conducción, impulsión y distribución; en el mercado se pueden encontrar en diámetros de 12 a 300 mm. Su instalación es rápida, fácil y económica, posee una resistencia mecánica alta, y un bajo costo en diámetros pequeños.
Entre las desventajas del uso de PVC se puede mencionar:
- Los altos costos en diámetros superiores a 200 mm,
- La afectación por la exposición del sol durante periodos prolongados, que lo vuelve frágil y quebradizo,
- La fragilidad del material, lo que requiere una manipulación cuidadosa, la colocación en una zanja con cama de material fino y con un cuidadoso relleno de la misma
Fuente: Hidrogeotecnia Ltda.
En sitios donde se dificulta la realización de zanjas para la instalación de tuberías, como en carreteras de alto tránsito o donde sea más rentable y el tipo de suelo lo permita, se puede colocar tubería PEAD generando la menor intervención en el sitio, mediante la introducción de la tubería con una máquina direccional (conocida como topo) que la instala sin necesidad de zanjeo,
Al igual que ocurre con el PVC no es recomendable dejar expuesta al sol la tubería de PEAD, ya que debilita el material.
Una nueva alternativa en tuberías plásticas es el PVC Orientado, fabricado con el mismo material que el PVC normal, pero mediante un proceso que orienta las moléculas, consiguiéndose una tubería de pared más delgada, más resistente, con mayor capacidad hidráulica, más liviana, más fácil de instalar, más económica y resistente al sol. Actualmente se consiguen en el mercado tuberías de PVC-O de hasta 850 mm de diámetro y para presiones de trabajo de hasta 250 mca.
Tuberías metálicas
Las tuberías metálicas son por lo general más caras que las plásticas, pero se utilizan en aquellos casos donde los diámetros necesarios no existen en PVC o PEAD en el mercado, o cuando deben diseñarse sistemas a alta presión. Las tuberías de acero son recomendables para líneas de conducción con altas presiones de trabajo, y sus uniones se hacen con soldadura. Se deberán revestir contra la corrosión interior y exterior. Son muy durables, resistentes y adaptables a las distintas condiciones de instalación. Las tuberías de hierro galvanizado (Ø < 150mm) o hierro dúctil (Ø ≥ 150mm), se usan en pasos elevados, tuberías apoyadas en puentes, en cruces de alcantarilla longitudinal, y en los casos donde, por diámetro o presión de trabajo, no pueden usarse tuberías plásticas. Sus uniones pueden ser tipo espiga-campana, bridadas, tipo junta mecánica o incluso acerrojadas en aquellos sitios con riesgo sísmico o de deslizamiento.
Tuberías de PVC-O de gran diámetro y expuestas al sol
No es extraño que en un mismo proyecto, dependiendo de las diferentes condiciones que se presenten, puedan usarse tuberías de materiales distintos. Afortunadamente en el mercado existen las uniones y accesorios que permiten el acople de los diferentes materiales entre sí.
Finalmente el tipo de tubería a seleccionar responde a las necesidades de cada proyecto. Los principales factores al seleccionar la tubería serán:
- Normativa existente
- Calidad y cantidad de agua a conducir
- Terreno a excavar
- Topografía del sitio
- Tuberías disponibles en el mercado
- Presión de trabajo, incluyendo posibles golpes de ariete
- Costo de materiales e instalación
- Operación y mantenimiento
- Riesgo sísmico o de deslizamiento
Elaborado por Andrea Hernández, Ingeniera civil de Hidrogeotecnia Ltda.
15 de marzo del 2019