Mantenimiento y conservación del alcantarillado urbano: limpieza, inspección y rehabilitación José Luis Sánchez Álvarez Director de Productos para Saneamiento de Tecnologías para Saneamiento (TECSAN) Introducción Las redes de alcantarillado son infraestructuras vitales para la salud e higiene de las ciudades y para la conservación del medio ambiente. Además suponen un activo de enorme valor económico cuyo inversión hay que rentabilizar. El mantenimiento de estas redes es una tarea fundamental para que su funcionamiento sea adecuado y la rentabilidad de las instalaciones sea óptima. Hoy podemos disponer de una serie de tecnologías para efectuar estas tareas de forma sencilla y prácticamente sin molestias para los usuarios y la vida de las ciudades, así como de sistemas de rehabilitación que aumentan la vida útil de las tuberías y por tanto su rentabilidad. En este artículo se presentan de forma genérica las últimas tecnologías disponibles en las tareas más importantes de limpieza, inspección y rehabilitación de estas redes urbanas, así como de herramientas para el uso de la información y planificación. Limpieza Es la tarea más básica del mantenimiento. Como se puede apreciar en las fotografías, las redes de alcantarillado pueden alcanzar unos niveles de suciedad que dificulten o impidan su correcto funcionamiento. Con la limpieza se pretende mantener la sección original de las tuberías y su capacidad de desagüe, evitando obstáculos que producen retenciones, atascos y malos olores. También es necesaria la limpieza para la preparación de las tareas de inspección y rehabilitación que veremos más adelante. La norma UNE-EN 14654-1 marca las pautas y criterios con los que se deben realizar estas tareas de limpieza. La forma más habitual de realizar la limpieza de las tuberías de alcantarillado es mediante agua a presión. Aunque existen diferentes configuraciones y tamaños de equipos, la forma de limpieza más habitual es un vehículo mixto que dispone de un sistema de impulsión de agua a alta presión que se conduce mediante una manguera hasta la tobera de limpieza, donde se proyectan los chorros de agua contra las paredes de la tubería. Este agua también arrastra los sedimentos desprendidos hasta el pozo de registro donde se succionan hasta la cuba de lodos mediante un sistema de vacío. 1
Equipos de limpieza Además del equipo mixto descrito anteriormente, se utilizan también equipos sólo con impulsión de agua, equipos sólo de succión por vacío, pero los equipos más completos y con la tecnología más avanzada son los equipos con reciclaje de agua, que son mixtos de impulsión y succión que, además, disponen de un sistema de separación y reciclado de las aguas succionadas para su reutilización en la impulsión. Aunque existen diferentes fabricantes que utilizan esta tecnología de reciclaje de agua, el sistema más reconocido por su eficacia y rendimiento es el sistema Müller que veremos a continuación. La cuba tiene dos cámaras internas, una de lodos y filtros y otra de agua y decantación. Las dos cámaras están separadas por un émbolo móvil que se puede colocar en varias posiciones para ajustar diferentes capacidades y que además se usa para vaciar los lodos de la cámara trasera. A continuación indicamos los diferentes pasos de trabajo que realiza este tipo de equipos. Mediante el sistema de vacío, las aguas sucias y lodos se succionan desde la tubería hasta la cámara de lodos. En esta cámara se produce una primera decantación de sólidos, la separación de gruesos mediante una rejilla y el paso al filtro rotativo de láminas. Desde el filtro de láminas el agua se impulsa a los ciclones donde se produce una nueva separación de sólidos. El agua se decanta en la cámara delantera y los lodos se impulsan a la cámara trasera. 2
Por último el agua reciclada se impulsa a través de la bomba de impulsión hasta la tobera. Este ciclo de trabajo de succión, reciclado e impulsión se realiza de forma continua. A diferencia de los sistemas mixtos convencionales, con los camiones de reciclaje se minimizan los traslados para tomar agua y vaciar lodos y ese tiempo de trabajo se utiliza en limpieza efectiva, por lo que los rendimientos suben considerablemente y se reduce el consumo de agua potable. A continuación, vemos un ejemplo comparativo para un mismo trabajo realizado con un equipo sin reciclaje de agua y con él en una jornada de trabajo. SIN reciclaje CON reciclaje Carga de agua: 1,75 horas 0,50 horas Tiempos de traslados: 3,25 horas 1,00 horas Limpieza de tuberías: 3,25 horas 6,00 horas Limpieza del vehículo: 0,25 horas 0,50 horas Tiempo total: 8,50 horas 8,00 horas Rendimiento limpieza: 1.100 metros 1.800 metros Consumo de agua: 22.750 litros 12.000 litros En este ejemplo podemos resumir que un camión con reciclaje limpia 700 m más de tuberías, ahorra 10.750 litros de agua, no usa agua potable y la jornada se reduce en media hora. Toberas de limpieza Las toberas son los elementos que impulsan directamente el agua a presión en la tubería, por tanto son unos elementos vitales en la misma. Existe una amplia gama de toberas con diferentes tamaños, formas, pesos, tipos de chorros, ángulos, etc., para adecuarse al tipo de limpieza a realizar. Usando la tobera adecuada en cada caso, conseguiremos: - Mejorar la capacidad de trabajo - Aumentar el rendimiento de limpieza - Reducir costes de tiempo y combustible - Optimizar la rentabilidad del equipo de limpieza Inspección Para qué inspeccionamos En las redes de saneamiento nos podemos encontrar con diferentes tipos de problemas, algunos ejemplos se pueden ver en estas fotografías. 3
Para realizar un adecuado mantenimiento, necesitamos en primer lugar visualizar el estado de las redes para comprobar su estado y obtener los datos necesarios para planificar, en su caso, las tareas de control y rehabilitación dirigidas a su adecuado funcionamiento y a un aumento de la vida útil de las redes. Existen diversas configuraciones y tipos de equipos de inspección, según el tamaño de las redes, frecuencia de uso y autonomía, tipos de acceso, etc. En las fotografías se muestran diferentes composiciones de equipos portátiles y furgones de inspección. Los equipos más tradicionales de inspección utilizan circuitos CCTV especiales basados en cámaras TV de visión axial u oscilo-giratorias, pero en los sistemas más avanzados se utilizan sistemas de escáner 3D. Cámaras TV Oscilo-Giratorias Tienen un cabezal con movimientos combinados de giro y oscilación para dirigir la visión a los diferentes puntos de la tubería. Los equipos más avanzados disponen de un sistema de visualización auto nivelado (IBAK Rotax ) que permite ver las imágenes en vertical, similar a la visión humana. Con estos sistemas sólo se puede visualizar en la dirección de avance con un ángulo máximo menor de 300º. La visualización de la inspección depende de la actuación del operador mediante las paradas, giros y detalles que registre durante el proceso de grabación. Los detalles que el operador no advierta, no se podrán visualizar posteriormente y quedaran ocultos. Escáner óptico digital 3D Panoramo Es el sistema más avanzado que evita las limitaciones de los sistemas tradicionales. Consta de dos escáner (cámaras) digitales con objetivos de 185º colocados en el frontal del carro y en su parte posterior. Los disparos para captura de imágenes están sincronizados de forma que en cada punto se dispone de una semiesfera (185º) de imagen delantera y de otra semiesfera (185º) de la imagen trasera, con lo que se consigue una imagen completa esférica de cada punto. Estos puntos se repiten cada 5cm 4
obteniendo una imagen tridimensional de toda la tubería con mejor calidad, resolución y rapidez que los sistemas basados en cámaras TV y sin depender del operador. Siempre graban toda la información de la tubería. Con este sistema se obtiene una grabación completa 3D de toda la tubería que se puede visualizar en cualquier ordenador de forma interactiva, con simples movimientos del ratón para avanzar, retroceder, girar la visualización a cualquier punto en los 360º, hacer zoom, etc. La revisión de la información para la emisión de informes se puede realizar en el propio vehículo o posteriormente en la oficina. Con este principio de funcionamiento, estos equipos están disponibles para tuberías y para pozos. Medición del diámetro interior de la tubería con láser Se puede medir y comprobar el diámetro de la tubería en cualquier punto del tramo. Se realiza con un diodo láser incorporado en la cámara de inspección y mediante un método de triangulación automático. Temperatura interior de la tubería Al igual que se obtiene la medición y evaluación de la pendiente de la tubería a lo largo del tramo inspeccionado, ahora también se dispone de un sistema de medición y registro de la temperatura interior de la tubería con total precisión y resolución. Además del control de la temperatura general, se determinan otros parámetros ya que las variaciones a lo largo del tramo se pueden asociar a vertidos o filtraciones. Perfilador láser ILP Para obtener la forma y mediciones sobre el perímetro interior de la tubería (perfil), a lo largo de todo su trazado. 5
Se utiliza un emisor láser circular que se proyecta sobre el interior de la tubería, cuya imagen se graba en todo su trazado. La imagen se digitaliza y sobre ella se realiza un análisis de imagen para obtener diferentes tipos de mediciones y variaciones. A continuación podemos ver algunos ejemplos. Ovalidad: Una medida muy importante, sobre todo en tuberías plásticas Corrosión por gas: Evaluación y medida de los efectos de la corrosión en tuberías de hormigón. Evolución de deformaciones en el tiempo que nos ayudan a prever futuros problemas. Rehabilitación En general hablamos de rehabilitación de tuberías cuando se trata de trabajos de reparación interior, utilizando habitualmente tecnología sin zanja, para recuperar o mantener sus características de resistencia, estanqueidad, capacidad, etc. Puede ser Local o General según que el tipo de problema a resolver sea puntual o que se encuentre generalizado en su trazado. A continuación se describen los sistemas disponibles de forma más habitual. Sistema de hackers Es un sistema de rehabilitación local que se utiliza para reparar juntas, grietas, roturas puntuales Consiste en la instalación de un manguito de fibra de vidrio impregnado de resina, que se instala con packers neumáticos. Los manguitos que se utilizan son de unos 50cm de longitud y en caso necesario se pueden instalar seguidos para ampliar la zona de reparación. Existen también packers especiales para reparar las conexiones de acometidas (sombreretes). 6
Sistema de manga Para reparación general de tramos completos entre dos o más pozos. Se fabrica una tubería nueva en el interior de la tubería existente a base de una manga flexible impregnada de resina y curada en obra. Existen diferentes materiales y métodos de instalación y curado. La instalación se puede realizar por inversión mediante columna de agua o tambor o mediante tiro. El curado de la resina se hace por agua caliente, vapor o radiación UVA. Robots de fresado Robots específicos para corte y eliminación de obstáculos y raíces en el interior de tuberías. Preparación para rehabilitación con packers o manga y posterior reapertura de acometidas. Robots de sellado Robots específicos para reparación local mediante la inyección de morteros epoxi.se puede aplicar en grietas, juntas abiertas, roturas puntuales, conexión de acometidas 7
Información y planificación La información sobre las redes es el elemento básico para planificar su mantenimiento y rehabilitación. Existen programas informáticos que integran las diferentes fuentes de información: Sistemas GIS, bases de datos e informes de inspección. Por ejemplo, podemos transferir los datos del GIS al equipo de inspección para utilizarlos sin necesidad de escribirlos de nuevo, ganando tiempo y evitando errores. Con la inspección en campo se actualiza la información sobre el estado de la tubería y los datos necesarios para que se pueda consultar la situación real en cualquier momento. Con esta información podremos clasificar el estado de la tubería mediante los criterios objetivos vistos en la inspección, como daños, medidas, evolución, etc. También podremos hacer una evaluación de riesgos en función de criterios subjetivos como son las consecuencias sociales, medioambientales o económicas de cada parte de la red. Todo ello lo podremos resumir en una tabla donde se quedarán reflejadas las condiciones actuales, su clasificación y las actuaciones y plazos a realizar en el futuro. Si a esta información se le asignan los tipos de tecnología más adecuada para su rehabilitación o reposición, con los datos correspondientes de costes, podremos tener la base para realizar una planificación completa del mantenimiento de la red con su correspondiente plan de inversiones. De esta forma se optimizaran los recursos y se evitaran en lo posible las sorpresas y actuaciones urgentes que, además de su elevado coste, generan graves molestias a los usuarios, tráfico, etc. Sólo con una planificación adecuada conseguiremos: - Mantener un adecuado funcionamiento del servicio - Aumentar la vida útil de las instalaciones - Optimizar el rendimiento de las inversiones Clasificación de Daños Condición del Daño Evaluación de Riesgos Acción Frecuencia de Inspección y Diagnóstico 5 Colapso o colapso inminente 1 a 5 Inmediata NA 4 Malas condiciones, con alto riesgo de fallo estructural 5 1 a 4 Inmediata Rápida NA 2 a 6 meses 3 Malas condiciones, riesgo estructural moderado 4 a 5 1 a 3 Media Lenta 1 año 2 a 3 años 2 Condiciones justas, riesgo estructural mínimo 5 1 a 4 Media Lenta 1 año 2 a 3 años 0 a 1 Buenas condiciones 1 a 5 No requiere 5 años 8
9