Rendimientos hidráulicos de las redes de agua. Concepto: Pérdidas inevitables. ¿Por qué?

Jaume Prats Rins

Responsable de la División de Maquinaria Herramientas y Servicio Post Venta

Grupo Acuster

jaume.prats@acuster.com

Introducción Muchos y variados son los sistemas para calcular el rendimiento de una red. Quizás el más tradicional y generalista es el cálculo de rendimientos volumétricos (relación entre el volumen registrado y el volumen aportado para un mismo periodo de tiempo). Su eficiencia queda determinada por el conocimiento de dicha red, esto es, de sus componentes, su estado y antigüedad, así como del comportamiento de las presiones en los diferentes puntos y zonas estratégicas. Es por ello que esta medición se ha estado complementando con otras un poco más detalladas que nos han acercado un poco más al origen de los posibles problemas como por ejemplo el volumen perdido por kilómetro de tubería durante un periodo determinado de tiempo, que nos ha orientado sobre la antigüedad y/o nivel de conservación de la red o el volumen perdido en relación al número instalado de acometidas totales y por sectores.

Actualmente, la evolución en el cálculo del rendimiento de las redes hidráulicas nos está llevando a modelos más estables como el IFE (Índice de Fugas Estructural) que es la búsqueda de un valor donde se puede llegar a objetivar para distintos periodos de tiempo y situaciones. Al utilizarse un indicador relativo, es una evolución de los métodos tradicionales que se basa en rendimientos porcentuales y que en ocasiones puede tergiversar el estado real de la red. A través de los mismos parámetros iniciales que encontraríamos en los cálculos más tradicionales, como pérdidas anuales en m3/año, número y longitud de las acometidas, longitud de las tuberías y presión media de la red, a través de este método, podemos llegar a obtener valores como el Volumen Incontrolado de Fugas (VIF) y el Umbral Mínimo de Fugas (UMF), fundamentales para obtener el valor de referencia IFE que utilizaremos para conocer y mejorar la gestión del sistema calculado.

Sea cual fuere el método utilizado para calcular estos valores, la razón fundamental para tener este conocimiento de la red a parte de de los meramente técnicos es su traducción en términos económicos. Sólo de este modo podremos valorar si las ampliaciones, intervenciones y reparaciones realizadas, unidos al control del agua aportada y el nivel de servicio están de acuerdo y mantienen los niveles de eficiencia en relación a los costes de mantenimiento y explotación del servicio. La rentabilidad por tanto, como en tantos otros órdenes de la vida, prevalece a la hora de decidir el qué, cómo y cuando a la hora de gestionar una red hidráulica.

La importancia de las fugas

No obstante hay un denominador común, un eje vertebrador sobre el que pivotan absolutamente todos los cálculos de gestión, técnicas y modelos, estudios y estrategias a la hora de abordar el diagnóstico y tratamiento de nuestras redes hidráulicas: las pérdidas de agua. Desde siempre es un parámetro fundamental para el éxito de la gestión. Es evidente, pues las redes de agua tal y como están gestionadas actualmente, siempre tienen fugas. Mucha es la literatura vertida sobre el tema, muchos los estudios y teorías. Cualquier cálculo de gestión hídrica por pequeña que fuera la red que no incluyera esta variable, estaría irremediablemente sumida en el más absoluto fracaso. Parece que es inherente al sistema.

Como sabemos, las causas que las originan en una red controlada y que al final se podría denominar como Volumen no registrado, se debe analizar a partir de los motivos que impiden su registro en los contadores. Principalmente las causas que podrían originar este desfase se podrían resumir en:

- Volumen no controlado por ausencia de contador en el punto de consumo: De fácil solución si se detecta, con la instalación de un aparato de medida que controle el volumen de agua de dicha acometida y poderlo pasar al grupo de volúmenes registrados.

- Consumo de usos públicos: siempre que no sea de aguas recicladas, controlar en la medida de lo posible aquellas actuaciones (fuentes públicas, descargas en alcantarillado, riegos, extinciones de incendios, etc) que no se registren. Su contabilización aunque más estimativa, podría basarse en medidas periódicas del caudal, contabilización de horas de uso, etc. Lo importante sería poder determinar su magnitud porcentual sobre el volumen total.

- Volumen no registrado por averías y error de contadores (o pérdida aparente): Aunque en sí mismo este volumen no representa ninguna pérdida por ser aprovechado en destino, es conveniente reducirlo al máximo entre otras cosas para poder distinguir con rigor este capítulo de volúmenes no registrados a parte de mantener una evidente ecuanimidad económica entre los abonados

- Volumen no registrado restante: En este apartado se encuentran las verdaderas pérdidas. Su cuantificación va asociada al conocimiento del resto de volúmenes citados (de ahí la importancia de medirlos y controlarlos). En todo caso, la variabilidad de su composición, su comportamiento en el tiempo y su relación con las diferentes presiones existentes, son datos fundamentales para poder abordar con éxito su control. Además a medida que avanzamos en la distribución espacial del consumo en un abastecimiento de agua, encontramos que en la zona de destino o de consumo, el incremento en la proporción de agua registrada en relación con el agua no registrada aumenta considerablemente. Pos sus características, este volumen no registrable estaría subdividido entre otros por:

o Las pérdidas de agua producidas por roturas de elementos del sistema, principalmente tuberías y sus uniones

o Las pérdidas de agua fruto de defectos del sistema, localizadas principalmente en las acometidas

o Aunque en menor medida en los países más desarrollados, las extracciones clandestinas a través de conexiones ilegales

Pérdidas de agua ¿Es posible su reducción?

La lógica parece indicar que la reducción global de pérdidas de agua, conceptualmente requiere tanto de unas inversiones variables y puntuales como del mantenimiento de unos costes de explotación mientras dura su aplicación. Por contrapartida y a consecuencia de su puesta en marcha, se obtendrían beneficios económicos y una mayor eficiencia técnica fruto de esas mejoras y del ahorro de agua que deben justificar las inversiones realizadas. Se ha de incorporar en el haber de esta decisión, la excelencia en la calidad de suministro aceptable así como la minimización del riesgo fruto de estas modificaciones de índole más técnico que deberían contrarrestar o en buena medida justificar las decisiones realizadas en base a criterios económicos de rentabilidad. En estos términos, los beneficios que contrarrestan el montante de la inversión están compuestos por una serie de sumandos que son afectados por la incertidumbre propia del problema y son de carácter aleatorio. Podríamos clasificarlos como:

- Disminución del riesgo conseguido con la realización de la inversión: el término más difícil de cuantificar monetariamente, pero también el más importante y el que justifica la decisión de realizar o no una inversión que permita implantar una determinada estrategia.

- Reducción de los gastos de explotación del abastecimiento: La reducción en las pérdidas de agua conlleva entre otros beneficios:

o La reducción de los caudales circulantes que reduce la pérdida de carga y en consecuencia puede reducirse la presión necesaria en los puntos de inyección de la red

o La reducción del volumen aportado, repercutirá en la disminución de los productos de tratamiento y desinfectantes

o Un alargamiento de la vida útil de la conducción al acercarse más a su estado óptimo de funcionamiento

- Reducción de los costes globales de mantenimiento

- Aplazamiento en inversiones necesarias futuras. En algunos casos, retraso de ampliaciones y del rediseño del sistema de abastecimiento fruto de haber frenado el crecimiento de la demanda

- Decremento de las indemnizaciones y penalizaciones por daños a terceros

Así pues comprobamos que históricamente se optó por aplicar las estrategias más rentables y realizar las inversiones pertinentes, con los únicos criterios de funcionalidad y de rentabilidad económica. Actualmente es conveniente exigir además unas restricciones adicionales. No es suficiente con que el sistema funcione y sea económicamente rentable, sino que lo haga con una eficacia, eficiencia y seguridad mínimas.

La gestión del agua: Un frágil equilibrio

Obviamente para compensar esta mayor bondad y calidad el suministro, deben efectuarse más inversiones y aplicar nuevas estrategias, lo que aumenta los gastos y exige una compensación de los ingresos. Esto será así hasta que no se llegue a alcanzar y mantenerse en unos estados aceptables, aprovechando mucho mejor los cada vez más escasos recursos de capital hídrico.

Por desgracia, aún hoy, las prácticas que priorizan el rendimiento económico sobre los puramente estructurales o técnicos, están muy extendidas en nuestro país. Su vigencia, es uno de los factores que inciden en la sorprendente variabilidad de rendimientos que tenemos en España en relación a otros países europeos con un menor o incluso nulo índice de sequías. Y de los factores que seguramente más afecta a esta variabilidad dentro de nuestro territorio, sin duda el más importante es el del precio del agua. El nivel de subsidio que se observa en su precio es muy elevado (aproximadamente el usuario sólo corre con el 20% del coste del ciclo en su factura), y no incluye la recuperación de todos los costes que se derivan del mantenimiento o amortización de las instalaciones, por lo que la tendencia de la red en cuestión será tener rendimientos bajos en tanto que al gestor le resulte más rentable la pérdida del agua que la renovación de la tubería.

En definitiva en el futuro los usuarios de un sistema de abastecimiento deberemos llegar al convencimiento, no sólo en la exigencia de un servicio bien gestionado y de una buena calidad, sino en disponer de unas redes de abastecimiento capaces de lo que justificará un aumento en su aportación económica conjunta para mantenerlo en este nuevo estado. En este sentido, la entrada en vigor en el año 2010 del artículo 9 la Directiva Marco del Agua, que exigirá la completa recuperación de costes, va a propiciar una mejora sustancial en el estado de las redes si finalmente, las administraciones se deciden a aplicarlo correctamente y en consecuencia una mayor exigencia de los usuarios.

Un cambio de gestión para quedarnos donde estábamos

Parece ser pues que todo apunta a una nueva evolución de los conceptos adquiridos para el cálculo de los rendimientos de las redes de agua. En este sentido quizás entonces empecemos a replantearnos modelos de gestión de las fugas como los que manejamos actualmente:

El gráfico adjunto es bien conocido en el mundo de la gestión de pérdidas. Su denominación original “Water Loss Control Strategies” (Estrategias para en control de fugas de agua), es la base de trabajo de “IWA Water Loss Task Force” (Grupo de trabajo para la disminución de las pérdidas de agua de la IWA), representa las acciones principales y como actuar sobre una red para hacerla más rentable. Como se puede ver la base principal de su argumentación, es básicamente el tratamiento que se ha de dar a la red para minimizar un hecho incuestionable: una red hidráulica SIEMPRE tiene pérdidas de agua. Por lo tanto la actuación sobre este problema incidirá directamente sobre los índices de rendimiento de la misma que inevitablemente derivarán en las valoraciones económicas en términos de rentabilidad.

Lo más sorprendente de este cuadro y que personalmente nunca me ha dejado indiferente, es la frase “Pérdidas inevitables”. No es que crea que falta a la verdad o que la buena gestión de cualquier red hidráulica no deba disponer de este parámetro fundamental. Lo que realmente impresiona es con que aceptación y tolerancia se utiliza la palabra “Inevitable” y por lo tanto las consecuencias que ello conlleva. Algo inevitable es aquello que por mucha voluntad, inversiones y recursos utilizados, no tiene solución o seguirá ocurriendo. Como describe el Diccionario Español de la Real Academia: inevitable.(del latín inevitabilis). Que no se puede evitar. Esta terminología cada vez más, parecería que pueda entrar en contradicción observando la tendencia en la que el aumento en la importancia del agua y por lo tanto de su gestión, trasciende la meramente utilitaria de pérdidas y ganancias para convertirse en el valor estratégico de futuro y por el que seguro tendrán luchar en su conservación, reparto y administración las generaciones futuras. Como argumenta el INE en su boletín 1/2008 El derecho del agua y su valor: “El agua es tanto un derecho como una responsabilidad. Tiene un valor económico, social y ambiental, por lo que cualquier actuación pública y privada está obligada a tener en cuenta esta triple dimensión”.

Ante este panorama, cabe imaginar que se llegará un punto de “no retorno”, en donde las campañas de sensibilización insistiendo en el ahorro del consumo doméstico dejarán de ser efectivas. Sólo con el ejemplo aplicado a sus máximas consecuencias (esto es solucionando los problemas derivados de unas conducciones antiguas, en muchos casos obsoletas, canalizaciones deficientes, reventones no solucionados y permisividad en usos inadecuados) por parte de la administración primero y de las empresas gestoras de titularidad privada después, permitirá poder actuar sobre las conciencias de los usuarios tanto en sus usos como en la realidad del frágil equilibrio entre la captación y su devolución al medio natural en cantidad y calidad adecuadas. El compromiso de todos en la aceptación de los incrementos de costes derivados de unas actuaciones absolutamente necesarias es el primer paso para abordar el problema de una forma eficiente.

Un cambio de concepto para empezar a creer en lo imposible

Parece ser entonces, que debería ser un deber de todas las organizaciones e instituciones que de una forma u otra estamos relacionadas con el sector del agua, trabajaran en este sentido. Una buena forma de empezar sería desterrar del cuadro comentado la palabra “Pérdidas inevitables” y sustituirla por “Perdidas evitables” como mostramos en el ejemplo.

El cambio es mínimo pero la dimensión que cobra el cuadro es totalmente distinta. No hace falta cambiar nada más. No obstante ahora las acciones correctoras que se debían acometer, realmente tienen un sentido porque al fin tienen un objetivo. Cuando las pérdidas son inevitables, las acciones se realizan a remolque de la fuga de agua y dos de ellas concretamente, la detección y las reparaciones, tienen un peso específico demasiado elevado al gestionar este hecho inapelable. Las inversiones económicas realizadas en estos dos campos, tienen solución de continuidad e incrementan su protagonismo en tanto son operativas con posterioridad al problema, es decir a la fuga de agua y, su “éxito” está supeditado a la rapidez y a la capacidad de respuesta ante el incidente.

En caso de plantear las fugas y problemas de la red como evitables, todas las acciones adquieren un carácter proactivo y ganan en relevancia, pero concretamente dos, el Control de presión y la Gestión de calidad de la red, toman protagonismo. Ahora sí que tienen sentido, dejando de ser meras reguladoras de una cifra ineludible en función de su nivel de aplicación, para convertirse en las verdaderas promotoras de su reducción y de las causantes del propósito último, intentar su eliminación.

Se opera otra circunstancia en el momento de añadir el concepto “Pérdidas evitables”. Una posible clasificación entre las acciones que inciden en la reducción potencial de pérdidas y que responden al modo de incidir en esa evitabilidad. El primer grupo lo formarían las acciones de detección y la reparación que podríamos considerar acciones pasivas en tanto que no evitan que la fuga se produzca El control de las presiones y la gestión en la calidad de la red, formarían el segundo grupo que en estas circunstancias si que son agentes totalmente activos en tanto que las políticas que se apliquen y los estudios e inversiones que se realicen en estos campos, incidirán totalmente en la resolución del problema.

Creer para conseguir

Realizando el pequeño paso de sustituir una palabra, esta claro que no solucionamos el problema, pero nos predispone a tener una actitud distinta respecto al mismo. Sólo nos queda dar otro paso adelante y realizar algunas cuestiones determinantes: ¿qué pasaría si nos planteásemos conseguir una red estanca?, ¿Sería posible imaginarnos una población con rendimientos cercanos al 100%?, ¿Existen materiales, productos o sistemas que puedan garantizar esta fiabilidad y acercarnos a la excelencia?

Disponemos de ejemplos en otros sectores como el del gas, el industrial o el petroquímico donde las conducciones, son en su mayoría estancas y donde se manejan fluidos más agresivos, a presiones a menudo superiores y con unos índices de fugas, realmente bajos (por razones obvias, por otra parte). Esto al menos nos apunta, que la posibilidad técnica de realizar redes de fluidos totalmente estancas, existe.

Podríamos mencionar tres de las circunstancias que merman la efectividad de las redes hídricas y que marcan diferencias respecto a estas redes “aparentemente” mejores:

- La antigüedad de sus conducciones. Desde hace siglos que se canaliza agua y salvo en localizaciones de nueva planta o sustituciones recientes, el histórico que está enterrado a menudo es muy elevado, dispar y con unos altos niveles de obsolescencia.

- Una creciente demanda en que sus necesidades ha superado a la evolución de las conducciones, en materiales, dimensiones y características. Este hecho a menudo a ocasionado desajustes al incrementar las posibilidades de la redes para intentar dar una respuesta efectiva.

- La ausencia de organismos normativos determinantes y un mercado absolutamente abierto, han impedido determinar unos modelos técnicamente estables y efectivos en el tiempo, tanto en los materiales utilizados como en su aplicación y han generado una elevada disparidad de criterios a la hora de construir las redes de distribución.

Si nos centramos en cuáles son las consecuencias que originan estas y otras situaciones, debemos retomar lo comentado anteriormente cuando hablábamos de los volúmenes no registrados y recordar que principalmente los que afectaban al funcionamiento de las redes quedaban circunscritos a dos motivos principales: Las pérdidas de agua producidas por roturas o defectos de elementos del sistema, principalmente tuberías, sus uniones y en las acometidas.

Soluciones para una realidad Es nuestra voluntad, aportar nuestro grano de arena en esta cruzada que creemos fundamental y en la que disponemos de la experiencia para aportar soluciones de largo recorrido. Es por ello que dentro de nuestras posibilidades, vamos a centrarnos en algunos remedios que forman parte de los dos campos de acción activa del cuadro de gestión de fugas (control de presión y gestión de calidad de la red), y que además inciden en dos áreas fundamentales de cualquier red hidráulica:

1- Sobre las mejoras de gestión de la red

Solución 1

Sistemas Control de presiones activos

Solución 2

Sistemas Trazabilidad

2- Sobre la instalación

Solución 1

Producto Collarin CA (para acometidas sobre tuberías rígidas)

AcuFit (fitting de latón para tuberías de PE)

Solución 2

Producto Tomas en carga (para acometidas sobre tuberías de PE)

Ejemplos

Solución 1 - Sistemas

Control activo de la presión

Al ser la causante de buena parte de los problemas que se presentan en un abastecimiento de agua, su estudio, tratamiento y correcta gestión para cualquier red es fundamental. El tema ya se ha tratado en ponencias anteriores, con lo que sólo apuntaremos los problemas que pueden derivarse de una incorrecta gestión de las presiones y posibles alternativas que se están planteando en la actualidad.

Los problemas pueden ocasionarse principalmente por exceso o por defecto. Entre los generados por las situaciones de baja presión destacan:

- Dificultar a ciertos usuarios de una demanda adecuada

- Roturas por aplastamiento

- Problemas de cavitación

- Posibilidad de intrusión patógena (ingreso en la red de elementos nocivos aéreos o acuáticos por depresión)

Entre los problemas derivados por exceso de presión podríamos destacar:

- Aparición de ruidos y vibraciones o aumento de la magnitud de éstos

- Aumento del riesgo de sobre-presiones ocasionadas por bolsas de aire acumuladas en el interior de las conducciones

- Aumento de la probabilidad de generación de nuevos defectos o aumento de la magnitud de los ya existentes

- Incremento de la probabilidad de producción de roturas de los elementos de conducción, accesorios y en general

- Incremento de los caudales perdidos a través de los defectos existentes

Cabe destacar entre los problemas causados por efecto de la presión que un tercer motivo no ausente de importancia lo generan las variaciones bruscas de la misma. Para regularlo deben conocerse los límites de trabajo de todos los elementos que constituyen el sistema hidráulico (tuberías, accesorios, juntas, válvulas, elementos de protección de regulación y medición así como la instrumentación. El respeto sobre

estos límites de presión recomendados, deberá mantenerse tanto en operación normal como durante los transitorios hidráulicos.

Uno de los retos pendientes en materia de gestión, es la gestión de la presión en el tiempo para reducir pérdidas. Mientras se aumentan las capacidades de producción en una red (una situación que se da en la mayoría de los casos), la estructura del sistema de tuberías, originariamente diseñado para volúmenes menores, permanece igual. En especial las válvulas de regulación y control estáticas, las cuales sólo controlan flujos y presiones o simplemente abren y cierran las líneas de distribución. En estas circunstancias, la función de regular caudal y presión para mantener constante el suministro de agua, no se pueden cumplir de manera adecuada. Si dichas válvulas no pueden controlar debidamente, producirán altas diferencias de presión, roturas de tuberías y podrían llevar al colapso el sistema de distribución.

En este sentido actualmente se está ofreciendo paquetes de gestión que evolucionan con el crecimiento de la red y favorecen la reducción de pérdidas mediante una gestión de presión efectiva. Combinando estos sistemas con los elementos de regulación adecuados, se consiguen los resultados deseados en cada momento convirtiendo la gestión de presiones en un elemento proactivo de la red. Estas herramientas se basan en tres principios:

- Modulación basada en el Tiempo: Un paso más sobre la ya utilizada modulación con descarga fija (modular la válvula hasta alcanzar una presión de salida estable o set point, mientras cambia el flujo en el sistema). En este caso se utilizaría un controlador para cambiar el set point del controlador de descarga fijo. El control se realiza en bandas de tiempo de acuerdo con el perfil del consumo. Es así más efectiva en áreas con perfiles de consumo y pérdidas de carga estables pero se desea una política de presión más proactiva, por ejemplo reduciendo la presión en las horas nocturnas, para reducir las fugas.

- Modulación basada en el Flujo: Otro modelo que consigue un ahorro superior de agua y menos roturas. Se basa en conseguir que la presión siga el ciclo de demanda o flujo absolutamente siempre. La mecánica consiste en situar un caudalímetro en la tubería principal de suministro que reconozca la demanda de agua en todo momento. Esta señal se envía a un computador donde se encuentra almacenada una curva especialmente evaluada para esta red y donde se mostrará la mínima presión necesaria para mantener el flujo requerido. El resultado es un control eficiente de la presión y las pérdidas a parte de reducir considerablemente las roturas en las tuberías al suavizar las presiones en los puntos más débiles.

- Modulación basada en el Nudo Remoto: En este método (quizás el más proactivo), la presión es medida directamente en la red, en un punto crítico y se logra conectando el sensor remoto de presión al controlador de la válvula por radio o GSM. La señal es enviada vía inalámbrica a la unidad reductora de presión. Esta estará ajustada a través del controlador para variar la presión de la válvula y mantener la presión requerida. Este sistema también suaviza la presión del sistema en los puntos débiles reduciendo así el número de roturas de tubería.

Aún habría en este sentido una evolución sobre la modulación que actúa sobre un punto crítico en que este mismo sistema aplicado, va aprendiendo del histórico recibido y genera su propia curva de consigna óptima a partir de los datos recibidos.

Solución 2 – Sistemas

Trazabilidad

Podemos remitirnos a lo explicado en la ponencia del año 2008 “Trazabilidad en las redes de polietileno de abastecimiento de agua. Control sobre equipos de soldadura, operarios y materiales”. De donde extraemos un pequeño resumen:

La trazabilidad en una canalización es un conjunto estructurado de datos que suministran información y permite seguir el rastro sobre los diferentes componentes y uniones de la red, tales como la forma como se fabricaron, la forma como se instalaron y donde están exactamente instalados.

Los sistemas de polietileno (PE) tienen una importante ventaja sobre otros materiales tales como el acero o la fundición: la mayoría de los sistemas de PE, son montados a partir de uniones soldadas usando máquinas que pueden ser automáticas o semiautomáticas, de soldadura por fusión. Las máquinas de este tipo tienen un dispositivo de toma de datos externos para leer código de barras, un microprocesador y un módulo de memoria. Con este equipamiento se puede construir un sistema de trazabilidad sin coste extra. Dicho sistema permite localizar una serie de accesorios defectuosos en cualquier momento a través de la base de datos, sin necesidad de tener que excavar y reponer la calle. Además dicho sistema hace posible

seguir la calidad de la unión soldada sin requerir ningún trabajo extra, debido a que todo el sistema está basado en el procesamiento automático de datos. Por otro lado, en vista de la importancia de los materiales plásticos (ya hemos visto el crecimiento de las nuevas redes de distribución construidas son sistemas de PE), los nuevos desarrollos deberían ser aplicados en las redes de PE de distribución para agua.

Dado que la trazabilidad es una colección de toda clase de datos, también incluye información relativa a la calidad de la unión soldada. Además ya que la trazabilidad está basada en un procesamiento automático de datos, esto hace posible seguir la calidad de la unión soldada, con un pequeño trabajo adicional.

En la lista de parámetros que determina la calidad de la unión soldada, la siguiente información puede encontrarse por medio del sistema de trazabilidad: elementos del procedimiento de soldadura, datos relativos al equipo de soldadura, información de los componentes y finalmente información sobre el operario.

Procedimiento de soldadura

El procedimiento de soldadura describe todas las operaciones necesarias para formar la unión soldada. La correcta implantación de este procedimiento es un requisito previo para realizar una soldadura con calidad

Si controlamos los elementos más importantes de este procedimiento para la trazabilidad, entonces tenemos ya un largo camino recorrido hacia el control de la calidad de la unión soldada.

- La preparación de la unión soldada debe ser controlada desde la confirmación del rascado y el correcto alineamiento del tubo. Esta confirmación es anotada por medio del protocolo interactivo del equipo de soldadura.

- La formación de la unión soldada a tope puede seguirse basándose en el diagrama de fusión: el tiempo de calentamiento, la presión y la temperatura pueden ser anotadas por los sensores del equipo de fusión.

La formación de una unión por electrofusión puede ser seguida por el equipo de soldadura: la unidad de soldadura anota la intensidad de la corriente, el voltaje y el tiempo de fusión aplicado para hacer la unión.

Equipo de soldadura

Es importante para la calidad de la soldadura que el equipo cumpla las especificaciones y que los parámetros aportados por la unidad de soldadura estén dentro de las tolerancias especificadas.

Esto puede ser controlado sobre la base de un número de elementos que son específicos del equipo usado:

- La identificación de la unidad de soldadura hace posible comprobar si el equipo usado es el adecuado para la unión a realizar. Esto se hace a partir de la identificación del fabricante, el tipo de equipo y el número de identificación de la máquina

- La trazabilidad también hace posible comprobar la última fecha de revisión del equipo. En este sentido la compañía propietaria de la red, puede obligar a sus empresas instaladoras disponer de los equipos en perfecto estado, a través del certificado expedido la Inspección Técnica de Maquinaria (ITM), que los fabricantes de los equipos pueden expedir después de realizar una revisión anual de los mismos

Componentes

Los componentes forman parte inherente de la unión y su calidad influye directamente sobre la calidad de la unión, ya sea esta última una soldadura a tope o por electrofusión.

El control de la información de identificación de los componentes es además una herramienta útil para el control de calidad.

- La información sobre el fabricante de la tubería y de los accesorios junto con el tipo de accesorio, aporta la seguridad de que han sido usados componentes aprobados

- La indicación de la clase de MRS es también una importante información para la calidad final de la unión

- Por medio del SDR podemos comprobar si las dimensiones han sido respetadas al unir los distintos componentes

Soldador

Finalmente el soldador es un importante eslabón en el seguimiento de la calidad de la unión soldada. Gracias a su información, experiencia y sentido de la responsabilidad, la operación de soldadura puede ser totalmente satisfactoria, incluso si las modernas máquinas de soldar son casi totalmente automáticas.

La identificación del operario por medio de la tarjeta de soldador es además muy importante para el seguimiento de la calidad de la unión soldada. Esta identificación también hace posible comprobar si el operador está formado para usar un procedimiento en particular (por ejemplo soldadura a tope y/o electrofusión.

Solución 1 Producto

Collarín CA (para acometidas sobre tuberías rígidas)

El collarín CA responde a uno de los problemas que se plantea en la mayoría de acometidas que se realizan en nuestro país: Al tener que realizar la transición de una tubería de material rígido (principalmente fibrocemento o fundición) a un sistema basado en tubería de polietileno (que actualmente es el material de base de la mayoría de las acometidas), con los sistemas tradicionales de collarín con salida roscada, se producen una cantidad de uniones y materiales, que a menudo se convierten en uno de los puntos críticos en la detección de fugas de una red.

Collarín CA

La posibilidad de soldar al tubo de polietileno accesorios electrosoldables del mismo material, dará coherencia a toda la acometida evitando en buena medida los puntos débiles que se podrían originar al trabajar con roscas o accesorios de compresión.

Una de sus ventajas, es que permite realizar la acometida en carga sin necesidad de utilizar ninguna válvula (sistema Squeeze off). Este sistema se realiza mediante el estrangulamiento del tubo de salida del collarín que al ser de polietileno no plantea ningún problema.

Otra opción para tuberías en carga, sería optar por el collarín en carga modelo CA-C, que mediante una espátula conseguimos interrumpir el fluido cuantas veces queramos.

Sistema “Squeez of” Collarín CA-C

En todos los casos, para su montaje basta con apretar dos tornillos y es indicado sobre tuberías rígidas, tales como fundición gris, fundición dúctil, acero, fibrocemento, gres, incluso PVC según el espesor de pared del tubo y la presión nominal a soportar. La presión máxima de servicio es PN16 para toda la gama.

Los collarines de la gama CA son resistentes a la corrosión y las salidas de polietileno pueden ser en diámetros de 25, 32, 40 y 50 mm, la cual permite ser conectada indistintamente a través de un accesorio mecánico o electrosoldable.

Solución 1 Producto

AcuFit (accesorio de latón para tuberías de PE)

En el mercado de la canalización de agua, la irrupción de los equipos de soldar polietileno son relativamente recientes. Aún y conociéndolos, históricamente se han utilizado y se utilizan para la canalización de las acometidas de PE, accesorios de compresión para realizar las conexiones y las transiciones de la rosca del collarín al tubo de PE. La baja exigencia tanto de conocimientos técnicos como de las herramientas necesarias para su instalación unidos al buen resultado que se obtiene, han justificado su uso. No obstante las características intrínsecas del polietileno y su comportamiento ante las variables que se puedan dar en cuanto a cambios de presión, temperatura y montaje conlleva que la mayoría de los problemas que se puedan dar relacionados con las fugas en acometidas, vayan asociados a las conexiones entre estos accesorios metálicos y los tubos de PE.

Algunas de las características técnicas que presentan los accesorios compresión son los siguientes:

- Cuerpos y tuercas: Latón, fundición o plástico

- Anillos de cierre: Acero, latón o plástico

- Elastómero: EPDM o NBR

Usos:

- Redes de distribución de agua potable

- Tubos de PE32, PE40, PE63, PE80, PE100...

- Presión máxima de servicio= 10 ó16 bar

- Desde diámetro 20 mm a diámetro 63 mm (algunos fabricantes llegan a diámetro 110)

- Modelos de pieza: Manguitos, enlaces macho y hembra, codos, tes, reducciones, uniones de reparación, etc.

Una posible solución para evitar la mayoría de problemas asociados a las conexiones metálicas y su relación con el polietileno, es intentar eliminar en la medida de lo posible aquellas causas que pueden ser puntos críticos y que generalmente van asociados tanto a la instalación del accesorio como a las características intrínsecas del mismo. Así pues detectado el problema lo compararemos con las características que podemos aportar con el sistema AcuFit, para poder valorar si lo solucionamos.

Recordemos que en todo momento, lo que estamos buscando, es como conseguir unas redes de agua el máximo de estancas y siendo fieles a nuestra filosofía, las tuberías de polietileno y más aún en las acometidas, creemos que se obtienen su máximo rendimiento y fiabilidad, aplicando en sus uniones la

soldadura por electrofusión con accesorios del mismo material que el tubo. Pero en tanto se han de realizar transiciones de PE a rosca (para conexionar con el collarín o con una válvula, por ejemplo), y entendiendo como hemos apuntado de que un buen porcentaje de las acometidas que se realizan en nuestro país están realizadas íntegramente con conexiones mecánicas, hemos de contar con un sistema que nos garantice al máximo su eficacia y eficiencia en el tiempo, a la vez que elimine y solucione los posibles problemas que actualmente convierten a las acometidas en uno de los puntos realmente críticos de nuestras redes. Es por ello que para hacerlo más gráfico, sea inevitable la comparación entre sistemas de unión.

Por lo general el anillo dentado que se fija a la pared de polietileno y que suele ser metálico, necesita “cortar” el material para poder actuar correctamente. Esto puede generar un punto crítico en diámetros pequeños y/o con poco espesor de pared, o cuando existen fuertes dilataciones puesto que merma la capacidad de la mordaza.

El sistema de anclaje AcuFit no precisa de anillos de cierre, ya que su diseño hace que al apretar el accesorio la tuerca plástica, se introduce en el tubo circunferencialmente deformándolo (sin cortar), por lo tanto sin mermar sus características de resistencia a la presión y sin afectarle las dilataciones. Además el apriete es uniforme en toda circunferencia del tubo incluso si existe ovalación del mismo.

El segundo problema que se puede dar asociado al sistema de agarre al tubo de PE, es su proximidad al extremo del accesorio. Al encontrarse en este punto, los cortes generados por la mordaza unidos a los movimientos o tensiones que se produzcan en la instalación a lo largo de su vida, generan otro punto crítico ya que puede originar con más facilidad de cizallamiento del tubo y por lo tanto la fuga.

Zona de amarre y de cizallamiento

Los accesorios AcuFit, solucionan este problema, alejando la zona de amarre del punto de flexión con lo que producimos un agarre más fiable y menos perjudicial.

Profundidad de introducción

Zona de amarre Zona de cizallamiento

Otra de las causas que en ocasiones podría generar defectos asociados a la instalación, es la cantidad de piezas que encontramos en los accesorios de compresión.

Los accesorios AcuFit, solamente se componen de dos piezas: las tuercas de resina acetálica y el cuerpo de latón.

Esta característica contiene en sí misma las siguientes ventajas:

- Menor posibilidad de error en fabricación

- Sin elementos férricos susceptibles de corrosión

- Producto sin caducidad debido a la ausencia de elastómeros

- Facilidad de instalación y sin riesgo de montaje

Asociado al montaje, en el momento en que observamos un accesorio de compresión instalado, en ningún momento podemos asegurar que está bien montado (falta alguna pieza, junta de goma mordida, orden de los componentes incorrecto, aro invertido, falta de apriete, etc).

En el sistema AcuFit, el control que se realiza de un montaje correcto, es externo, con lo que sólo observando el accesorio montado, podemos saber si está bien instalado o no.

No precisa desmontaje previo ya que el tubo se introduce sin esfuerzo

El contacto del tubo con el tope interior del accesorio, garantiza que el tubo está en su posición correcta

Al roscar la tuerca de acetal, sólo su contacto con el cuerpo metálico, nos indicará el apretado exacto requerido y que el accesorio está bien montado

Montaje sin posibilidad de error

Otras de las ventajas que diferencian este sistema del tradicional, es que una vez instalado el accesorio, se puede manipular, girándolo u orientándolo hasta 360º aunque haya presión.

Además las roscas de los accesorios AcuFit, son universales con paso de rosca gas con lo que es un rácor compatible con cualquier elemento roscado que utilice la compañía. Esta compatibilidad hace que sea máxima la intercambiabilidad y flexibilidad entre sí o con otros elementos de la red.

Las reducciones internas con junta tórica, ofrecen una gran variedad de posibilidades Todas las roscas son rosca gas

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Solución 2 Producto

Tomas en carga (para acometidas sobre tuberías de PE)

Tanta es la tendencia de las compañías de agua en el uso de elementos metálicos para las tuberías de polietileno, que en las redes principales, a la hora de realizar una acometida a menudo nos encontramos con algo que a priori parecería incongruente: que son elementos de fundición y salida roscada para poder empalmar otra vez en polietileno. ¿Es necesario cambiar de producto cuando nos hemos de encontrar con el mismo de la red principal?. Otra vez el origen de este hecho, es que al realizar una instalación nueva, se realiza el cambio de tuberías rígidas a tubería de polietileno, pero se sigue trabajando en la forma y en los materiales como si usáramos el tubo rígido. Es decir, en ocasiones no se adopta el cambio de material con todos los cambios y mejoras técnicas que ello conlleva.

Este elemento metálico montado sobre tubo de polietileno, a través de varias conexiones de distintos materiales, acabará

empalmando de nuevo con un tubo de PE. ¿Es necesario?

La Toma en Carga de polietileno, cumpliendo la misma función que el collarín metálico, a priori, nos da una serie de ventajas que cabría destacar:

- Es del mismo material del tubo y se une a él mediante soldadura de electrofusión. Por lo tanto, no le afecta en absoluto las dilataciones, contracciones ni vibraciones del tubo, que se puedan originar en el tiempo

- Al no realizarse la unión mediante juntas de elastómero no existe peligro de deterioro

- Evitamos muchas uniones y empalmes hasta llegar a destino

Las Tomas en Carga son los accesorios utilizados para la realización de acometidas. Van provistas de un útil perforador telescópico montado en su interior, el cual permite la perforación de la tubería incluso en condiciones de máxima presión de trabajo. Es estanco en la posición superior y dispone de un tope final de carrera en la posición inferior. El perforador tiene forma de vaso y en su interior queda alojado el disco originado por la perforación.

En todo caso a través de su instalación, observaremos algunas características que enumeraremos:

La Toma en carga, como cualquier elemento de PE electrosoldable, precisa para una correcta instalación y para garantizar una duración de uso óptima, de un procedimiento de soldadura que no se puede omitir:

Raspado del tubo de PE Colocación de la Toma

Fijación mediante mordaza Soldadura a través de código de barras

Aunque la soldadura se puede realizar manualmente mediante la lectura de la información del código de barras, siempre deberemos usar un equipo de fusión, para soldar la toma en carga a la tubería.

Equipo de electrofusión

Una vez soldada al tubo principal el proceso para realizar la acometida es el siguiente:

Perforador roscado

Toma en Carga soldada al tubo Soldar un tubo hasta el edificio a través de un manguito electrosoldable

Accionamos el perforador mediante una llave Vista superior

para taladrar el tubo de PE

Al retirar de nuevo el perforador, queda alojado Elevación del perforador telescópico

en la parte superior, dejando pasar el fluido a través

de la toma. Procedemos a colocar el tapón de cierre

Derivación finalizada

Su instalación, extremadamente simple, no difiere en tiempo a las que se puedan realizar con elementos mecánicos y como hemos visto nos aporta una serie de ventajas y si se instala respetando los parámetros del fabricante, podemos asegurar que su duración (dentro de los límites de presión establecidos) puede superar fácilmente los 50 años.

Conclusiones Esta es una pequeña muestra de algunas soluciones que aportan un valor añadido a los criterios generales establecidos actualmente. No dudamos que cada una de ellas juntas o por separado añaden calidad a las redes que los utilizan, pero lo importante es que las soluciones que se adopten vengan de donde vengan sean consensuadas y buscadas con el objetivo de solucionar los problemas de las pérdidas de agua de forma proactiva. Esto no es una batalla individual, sino un objetivo común en el que todos debemos asumir nuestra parte de responsabilidad. Porque conocemos los problemas de gestión y técnicos y eso significa que disponemos de todos los elementos para atajarlos si realmente nos interesa. El futuro es responsabilidad de todos.