Las tuberías de PRFV tienen una vida útil de 150 años. Aquí está la prueba.
«Diseñadas para los próximos 150 años»: Es una afirmación bastante audaz la que hace Amiblu sobre sus productos de PRFV. Pero, ¿cómo es posible que alguien lo pueda afirmar, dado que la propia empresa tiene poco más de 60 años? Hablamos con el Director de Desarrollo de Productos de Amiblu, Högni Jónsson, quien nos informó de algunas investigaciones interesantes.
Amiblu garantiza una vida útil de un siglo y medio para sus productos en PRFV. ¿Dónde está la prueba?
Jónsson: Para responder a esta pregunta, primero tenemos que ver las razones por las que la mayoría de las tuberías no alcanzan esta longevidad. Estas razones llevan nombres como tiobacilus concretivorus y tiobacilus ferroxidans – diminutas bacterias que descomponen las aguas residuales y forman ácido sulfhídrico (H2S) en forma gaseosa. Cuando se combina con aire húmedo, el gas forma ácido sulfúrico (H2SO4) que es altamente corrosivo para materiales como el hormigón, el acero y la fundición. Esta «corrosión inducida por microbios» puede causar daños significativos con el tiempo. La corrosión también es un problema importante en las aplicaciones de agua de mar, en las que el cloruro de sodio contenido se consume, por ejemplo, en los metales y hace que se deshagan. Con los productos de PRFV, la situación es bastante diferente.
¿Dice usted que las tuberías PRFV no se ven afectadas por la corrosión?
Jónsson: Exactamente. Los plásticos son intrínsecamente más robustos que el hormigón y los metales en entornos ácidos. Para demostrarlo, literalmente sometemos nuestras tuberías a la prueba del ácido: Varias muestras de tuberías están expuestas al ácido sulfúrico (H2SO4) durante un tiempo considerable, mientras que se someten a tensiones de tracción artificialmente altas (véase la foto de abajo). La idea es simular las condiciones químicas de las aguas residuales agresivas, pero bajo una deformación elevada para provocar su fallo en un plazo de tiempo controlado. Para determinar las propiedades a largo plazo de los tubos, los datos medidos se analizan estadísticamente y se extrapolan a largo plazo para predecir una deformación límite para su uso en el diseño de los tubos.
Pruebas de corrosión por deformación según la norma ASTM D3681 en el centro de I+D de Amiblu en Noruega.
¿Inventó Amiblu este método de prueba?
Jónsson: No. La prueba del ácido para las tuberías de PRFV fue estandarizada por primera vez por la Sociedad Americana de Ensayos y Materiales en 1978 (método de prueba ASTM D3681) y ha estado en uso desde entonces. El mismo procedimiento se especifica también en la EN 1120 y la ISO 10952. El método de prueba requiere un mínimo de 10.000 horas de ensayos con al menos 18 muestras. Sin embargo, dado que la prueba es relativamente sencilla de realizar y no requiere mucho espacio, se han dejado expuestas al ácido un gran número de muestras durante períodos de tiempo mucho más largos. Estudiamos los resultados de más de 40 años de pruebas continuas de tuberías de PRFV Flowtite y Hobas, con más de 1800 muestras de ensayo.
Esto parece muy general. Por favor, cuéntenos un poco más sobre estas muestras y la realización de los ensayos.
Jónsson: Nuestras probetas cubren una variedad de diseños de tuberías que han estado en uso continuo. Las muestras, la mayoría de ellas DN 600, se tomaron de varias plantas de fabricación de Flowtite y Hobas. De acuerdo con la norma ASTM D3681, sometimos cada muestra de tubería de 300 mm de longitud a una fuerza vertical que causó una tensión de flexión en el tubo invertido, exponiéndolo a una concentración de ácido sulfúrico del 5 %.
Una serie de ensayos típica consiste en 18-25 muestras, normalmente de un solo lote de producción, en varios niveles de deformación. La deformación se mide después de aplicar la carga y luego la muestra se almacena bajo condiciones controladas hasta que se produce un fallo, detectable a modo de fuga a través de la pared de la tubería.
Con al menos un punto de datos que exceda las 10.000 horas y el resto distribuido de forma relativamente uniforme en el rango de tiempo, y con un coeficiente de correlación adecuado, los datos pueden ser utilizados y extrapolados de forma segura con los métodos estadísticos clásicos.
¿Qué hay de los resultados?
Jónsson: El tiempo más corto medido hasta el fallo es de 0,3 horas con una deformación del 1,35 %; el más largo es de 28 años y de 78 días con una deformación del 1,05 %. La prueba más larga, aún en funcionamiento, fue iniciada el 4 de octubre de 1978. La muestra ha sido expuesta a la prueba de ácido por más de 40 años a 0.91% de deformación. Lo que es realmente interesante aquí es el comportamiento bilineal: hasta deformaciones de aproximadamente 1,6 %, la mayoría de las muestras fallan en períodos de tiempo relativamente cortos. Con deformaciones entre el 0,9 % y el 1,3 %, el tiempo hasta el fallo es mucho más largo.
Sólo unos pocos puntos de datos caen por debajo de este rango, lo que significa que por debajo de una cierta «deformación umbral», las muestras simplemente no fallan. Para este conjunto de datos, el umbral parece estar alrededor de una deformación del 0,9%. Un análisis de regresión clásico de los puntos de datos hasta las 1000 horas da como resultado una línea con una ligera pendiente, mientras que el análisis de regresión de los puntos de datos después de las 1000 horas hasta más de 350.000 horas muestra una línea casi horizontal. Al extrapolar esta línea por sólo ½ década, lo que es menos de un tercio de lo que permiten las estadísticas clásicas, llegamos a un valor de la deformación de 150 años de 0,93 %.
¿Es ésta una deformación típica en aplicaciones de alcantarillado o similares?
Jónsson: No, y esa es la fantástica conclusión: La deformación típica de funcionamiento a largo plazo de una tubería de este tipo es de tan sólo un 0,27 %. Esto significa que, en aplicaciones reales, incluso alcanzamos un excelente margen de seguridad de 3,4.
¡Esto suena realmente impresionante! ¿Algún ejemplo de proyecto que demuestre esta durabilidad?
Jónsson: En 2004 se desenterró e inspeccionó una tubería DN 1800 que había estado en uso continuo en un entorno agresivo desde 1980. La tubería procedía de la planta de tratamiento de aguas residuales perteneciente al Departamento de Agua y Alcantarillado de Riad. Después de casi 25 años en servicio, la tubería no presentaba ningún signo de degradación o deterioro, sólo un ligero cambio en la rigidez. Otra muestra tomada de una tubería en Noruega que había estado sumergida en agua de mar durante más de 33 años tampoco mostró signos de corrosión o envejecimiento visible. Las propiedades mecánicas también estaban dentro de los requisitos de diseño iniciales.
En 2008, después de 33 años de exposición al agua residual y al agua de mar tratada, un tramo de una tubería Flowtite PRFV DN 500 fue llevado a tierra para el análisis de su estado y propiedades mecánicas. Después de limpiar algunas partes de la misma, la tubería tenía un aspecto casi nuevo. La tubería no presentaba signos visibles de envejecimiento y sus propiedades mecánicas se mantenían básicamente inalteradas.
En resumen: ¡La vida útil de 150 años de las tuberías Amiblu de PRFV es un hecho!
Jónsson: Así es. Esta gran base de datos de resultados de pruebas demuestra el rendimiento del producto y revela una vida útil de más de 150 años con buenos márgenes de seguridad. Los datos muestran que, si la deformación es inferior a un determinado nivel de umbral, las tuberías servirán a varias generaciones futuras.