*Por los Ings. Juan Capacho y Michel Donadio de la firma SIKA.
La intrincada naturaleza del tratamiento de las aguas residuales y sus procesos de degradación plantean importantes retos a las infraestructuras circundantes. La velocidad de ataque químico viene determinada por una serie de factores relacionados tanto con las aguas residuales como con sus condiciones ambientales.
Estos factores pueden incluso reducir el nivel de pH por debajo de 1 en casos extremos. El hormigón no revestido es especialmente susceptible a la denominada degradación o biodegradación biogénica por ácido sulfúrico (BSA, por sus siglas en inglés). La degradación BSA está causada por bacterias presentes en las aguas residuales y en la parte área. En las aguas residual, unos tipos de bacterias en falta de oxígeno convierten los sulfatos presentes, en sulfuro de hidrógeno (HS), gas disuelto en las aguas residuales.
Cuando hay turbulencias, por ejemplo, en los pozos de visita, o tiempos de transporte muy largos, este gas disuelto acaba en el aire. Otras bacterias, en presencia de oxígeno, pero carentes de azufre, un elemento nutritivo, metabolizarán este sulfuro de hidrógeno en ácido sulfúrico.
A continuación, el ácido sulfúrico se deposita directamente sobre el hormigón, provocando un ataque químico. Este ataque es particularmente agresivo porque el ácido sulfúrico reduce el pH del hormigón, haciéndolo más susceptible a la corrosión. La erosión resultante de la superficie de hormigón puede ser rápida y dañina.
El hormigón a base de cemento Portland o los materiales de reparación son muy sensibles a este ataque y pueden dañarse y deteriorarse en muy poco tiempo. J. Herisson (3) informó de un pozo de acceso de hormigón que mostraba graves daños por corrosión tan sólo 5 años después de su construcción. Más recientemente, en una planta de tratamiento de aguas residuales en México, 3 años después de la apertura de la planta, apareció una fuerte degradación biogénica en las partes aéreas de los tanques de sedimentación primaria, que estaban cubiertos por un techo.
Por eso, ofrecemos dos soluciones para este tipo de problema, un recubrimiento de bajo espesor, este sistema se llama Sikagard®-7000 CR y un mortero cementicio de un solo componente, a base de aluminatos de calcio, llamado, Sika MonoTop®-4400 MIC.
- Recubrimiento bajo espesor (Sikagard®-7000 CR)
Sikagard®-7000 CR es un recubrimiento protector duradero diseñado para la conservación de estructuras de hormigón en aplicaciones de gestión del agua, particularmente infraestructuras de suministro de agua y tanques en instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Su combinación única de atributos lo convierte en un sistema fiable y robusto durante toda su aplicación y en una solución duradera para una vida útil prolongada.
Sikagard®-7000 CR es rápido de aplicar y se compone de: - Una imprimación o primario, Sikagard® P 770 (0.25 kg/m2- 0.4 kg/m2)
- Una membrana final, Sikagard® M 790 (0.8 kg/m2- 1.2 kg/m2)
Se debe de lograr un espesor total de 1 a 1,2 mm en total como mínimo.
Del primario, Sikagard P770, solo va una sola capa y siempre se tiene que considerar sobre el concreto, para el Sikagard® M790, se recomienda en dos capas para ambientes agresivos y para ambientes muy agresivos hasta 3 capas de Sikagard® M790. Como beneficios de este recubrimiento es que el material base puede tener humedades altas, en el caso de los epóxidos no puedes colocarlo en humedades mayores al 4%, este producto sí, si tiene humades mayores, no tienes problemas, siempre y cuando el concreto no esté mojado, es decir, si pones tu mano y no queda mojada tu mano, se puede colocar el sistema.
El sistema Sikagard®-7000 CR se basa en la exclusiva tecnología Xolutec. Al optimizar las interacciones intermoleculares entre los componentes básicos de la resina, forma una red polimérica reticulada mejorada (XPN), que imparte las notables propiedades descritas anteriormente. Esto quiere decir que es un sistema con mayor flexibilidad que un mortero cementicio o un recubrimiento epóxido. Puede puentear fisuras activas [B3.1(+23°C), 1000 ciclos con 0.3 mm de apertura] y pasivas [A3(+23°C): >0.5 mm). Se han hecho estudios simulando el ataque de BSA en el Sikagard®-7000 CR, como fue el caso de usar una cámara de envejecimiento que simula el ataque del ácido sulfúrico biogénico en el entorno de las aguas residuales en el Instituto de Fraunhofer, en Alemania, durante 18 meses se dejaron muestras de un concreto sin protección, un recubrimiento epóxica y el Sikagard®-7000 CR, cabe aclarar que la cámara de simulación reflejan aprox. 15 años en un entorno real con ataque de ácido sulfúrico biogénico. - Mortero Base Aluminato de Calcio (Sika MonoTop®-4400 MIC)
Sika MonoTop®-4400 MIC (compuesto al 100% de cemento y áridos de Aluminato Cálcico) para la rehabilitación de estructuras de hormigón y mampostería sometidas a degradación biogénica para la protección de sistemas de alcantarillado y aguas residuales en todo el mundo.
También ayuda a aumentar la durabilidad de las estructuras en y a lo largo del sistema de alcantarillado. Sus características claves incluyen:
• Neutralización ácida, aumentando la durabilidad del hormigón.
• Promueve un ambiente bacteriostático, deteniendo la producción bacteriana de ácidos.
Este producto está especialmente indicado para la reparación y rehabilitación de estructuras de redes de alcantarillado, incluyendo pozos de registro, galerías de inspección, pozos y estaciones elevadoras, las principales alcantarillas troncales y otras estructuras y tuberías de acero y hormigón, etc.
En el pasado, los revestimientos de resina epoxi se utilizaban para proporcionar cierto grado de protección adicional contra los ataques químicos, incluida la corrosión inducida por microbios, pero en muchas situaciones esta solución también ha fracasado debido a las condiciones de aplicación extremadamente onerosas en este entorno.
Muchos años de experiencia han demostrado que en muchas situaciones la única solución fiable es proporcionar la protección adicional necesaria a las superficies de hormigón con morteros a base de cemento de aluminato cálcico especialmente diseñados.
• ¿Cómo Funciona la tecnología de aluminato de calcio?
El cemento de aluminato cálcico se utiliza en alcantarillado desde la década de 1940. El incentivo inicial para utilizar este cemento fue su resistencia superior a los suelos que contienen sulfatos, su rápido retorno al servicio y su resistencia superior a la abrasión en comparación con el hormigón normal.
Las probetas a base de cemento y los áridos aluminosos muestran una pérdida de masa de alrededor del 6% al cabo de 1 año en cámara de incubación. Mientras que los hormigones fabricados con cemento aluminoso pero agregados silíceos presentan una pérdida de masa en torno al 15% – en el marco de la misma prueba, las probetas de hormigón que contenían humo de sílice y escoria sufrieron una degradación muy severa, con una pérdida de masa del 35%. (véase la imagen 4).
Según la experiencia de la Universidad de Duisburg-Essen (Centro de Biopelículas, Prof. Wolfgang Sand), el factor de aceleración relativo a las muestras de hormigón oscila entre 8 y 10. Esto significa que un periodo de 1 año en la cámara es comparable a un periodo de 8 a 10 años en un sistema de alcantarillado real. Esto significa que un periodo de 1 año en la cámara es comparable a un periodo de 8 a 10 años en un sistema de alcantarillado real.
El pH medido en la superficie de las probetas (Concreto con cemento Portland, Concreto protegida con resina y, por último, mortero de aluminato de calcio (cemento y agregado) colocadas en la cámara de simulación, muestran claramente la diferencia en el comportamiento de los distintos morteros. Sólo el mortero fabricado con 100% de aluminato de calcio tiene un pH que se estabiliza en torno a 3, mientras que el pH de las demás probetas sigue disminuyendo hasta pH 1 para los morteros a base de cemento Portland – el hormigón protegido con resina ve su pH caer inmediatamente a bajo de 2 (véase la figura 5).
Esta diferencia de comportamiento se debe a la naturaleza de la matriz de aluminato de calcio que impide la transformación del HS en ácido sulfúrico HSO. Este comportamiento excepcional se explica por tres mecanismos de “defensa”:
• Mayor capacidad de neutralización del ácido en comparación con el concreto ordinario.
• Precipitación de gel de alúmina AH cuando el pH de la superficie del hormigón cae por debajo de 10; El gel AH es estable hasta pH 4 y proporciona una barrera contra ataques posteriores
• Efecto bacteriostático – Efecto más influyente: Inhibición del crecimiento bacteriano, se detiene la oxidación del azufre, también se detiene de facto la producción de HSO y el pH se estabiliza entre 3 y 4. - Conclusión
Sika ofrece soluciones innovadoras para proteger las estructuras de las redes o plantas de tratamiento de aguas residuales contra el ataque sulfúrico generado por la actividad bacteriana.
Un sistema como el Sikagard®-7000 CR, presentado en este artículo, puede proteger eficazmente las estructuras durante al menos quince años, tanto si son nuevas como si se están renovando con suficiente tiempo de intervención.
En el caso de trabajos de renovación donde el tiempo de intervención es muy corto, o donde la durabilidad esperada es muy alta (más de 20-30 años), el uso de Sika MonoTop®-4400 MIC cumplirá estas expectativas.
