Tubera HDPE para conduccin y distribucin de agua

Serie: Tecnologas para servicios de agua en zonas de expansin urbana

Qu es la tubera HDPE? Es tubera plstica fabricada en Polietileno de Alta Densidad (HDPE por sus siglas en ingls). La tubera HDPE est diseada para trabajar con agua a presin y es muy utilizada a nivel mundial como una alternativa al PVC (Policloruro de Vinilo). La tubera HPDE tambin se utiliza ampliamente en la construccin de redes de distribucin de gas, en minera y en la industria. La norma de fabricacin ms utilizada en el mundo para la fabricacin de tubera HDPE es la ISO 44271. Actualmente, varias industrias bolivianas fabrican tubera HDPE bajo la mencionada norma. Esta tecnologa ha sido incorporada en el Manual de Diseo tcnico con tecnologas alternativas del Ministerio de Medio Ambiente y Agua2 publicada en Diciembre de 2010.

Por qu utilizar tubera HDPE en proyectos de agua potable? Proteccin a la salud y al medio ambiente Actualmente muchas ciudades y estados estn aplicando restricciones en el uso de tuberas que en su composicin tienen asbestos, metales pesados u otros componentes de riesgo. De acuerdo a un estudio3 realizado el ao 2002, pequeas cantidades de plomo y cadmio pueden ser liberadas de productos vinlicos desde los tubos de PVC hacia el agua potable. Las estrictas regulaciones ambientales y de salud en Europa han hecho que el uso de materiales alternativos al PVC como el HDPE se masifique en los ltimos aos. A diferencia del PVC, el HDPE es calificado por la FDA (Food and Drug Adiminstration) como material apto para estar en contacto con los alimentos4. El HDPE es un material mucho ms fcil de reciclar y menos peligroso que el PVC para el medio ambiente. El plstico clorado PVC (policloruro de vinilo) ocasiona graves riesgos al medio ambiente y a la salud pblica durante todo su ciclo de vida. Los principales riesgos estn asociados con la generacin y emisin de dioxinas durante el proceso de fabricacin del cloruro de vinilo y la incineracin de productos de PVC5.

1 International Standard ISO 4427-1, Plastic Piping Systems Polyethylene (PE) pipes and fittings for water supply ,

2007 2 Gua tcnica de diseo y ejecucin de proyectos de agua y saneamiento con tecnologas alternativas, MMAyA

Estado Plurinacional de Bolivia, 2010 3 Environmental Impacts of Polyvinyl Chloride (PVC) Building Materials, Joe Thornton, Ph.D, 2002

4 Regulacin 21 CFR 177.1520 de la Food and Drugs Administration (FDA) de EEUU

5 Sentencia dictada por el Tribunal Superior de Viena, Austria el 31 de Marzo de 1994

Potabilizacin Conduccin/ distribucin

Captacin/

Bombeo

Recoleccin de aguas servidas

Tratamiento de

aguas servidas Almacenamiento

En un contexto de cambio climtico la conservacin del recurso hdrico (agua) cobra cada vez ms importancia. La tendencia mundial es a construir redes de distribucin ms seguras y ms duraderas para evitar prdidas de agua en el tiempo.

Las prdidas de agua representan costos tanto ambientales como econmicos para los municipios y los operadores de sistemas de agua; en las redes construidas con materiales tradicionales los problemas de instalacin y fugas en la red se presentan principalmente en las uniones entre tramos de tubo. Mientras que el PVC y el FFD (Fierro Fundido Dctil) admiten prdidas de agua de entre el 10% y el 20%6, el HDPE unido por termofusin admite 0% de prdidas.

En la figura de la derecha, podemos apreciar el nmero de fallas al ao que presentan distintos materiales. Esta informacin proviene de la Base de Datos Nacional de Fallas en Matrices Principales del Reino Unido durante los aos 1995-20037. La gran seguridad que ofrece el HDPE en

cuanto a fugas es una de las razones por las

cuales la mayor parte de redes de gas natural

del mundo son construidas con este tipo de

tubera.

Beneficios para el proyecto:

Actualmente el uso de este material para la construccin de redes de agua es la tendencia mundial por

sus propiedades fsicas, larga vida til y facilidad de instalacin.

La tubera HDPE presenta las siguientes propiedades fsicas:

Flexible: se puede enrollar, doblar y aplastar.

Liviano: de bajo peso y fcil de transportar.

Tenaz: alta resistencia al impacto, golpes y

maltrato.

Resistencia a bajas temperaturas: no pierde

sus propiedades a bajas temperaturas.

Resistencia a la corrosin: resiste

indefinidamente en terrenos hmedos,

salinos o qumicamente agresivos.

Presiones mximas y mnimas: Diseado para

presiones de trabajo de 4 a 16 bar

6 http://plasticpipe.org/municipal_pipe/potable_water.html

7 UK Water Industry Research National failure database Averages 1995-2003

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

HDPE

FFD

PVC

Asbestocemento

Nmero de fugas al ao por cada 100 Km de tubera

Ma

teri

al

Nmero de fugas de agua al ao por tipo de material

76%

15%

7%

2%

Uso de distintos materiales en Europa para agua en dimetros de 3 a 6

HDPE

PVC

FFD

Acero

La flexibilidad del tubo permite su fcil instalacin en terrenos sinuosos con curvas y/o altibajos, es apta

para atravesar los puentes colgantes y/o tramos engrampados a laderas de piedra, la tenacidad del

material lo hace menos sensible a terrenos pedregosos.

El hecho de que estas tuberas se fabriquen en rollos, permite que el tendido sea gil, lo cual se traduce

en un ahorro significativo en tiempos de ejecucin de proyectos, con el consiguiente ahorro en costos

de mano de obra y supervisin.

Cules son los costos de esta tecnologa y cmo impactan en el proyecto de agua? La vida til de una red de agua construida en HDPE es de aproximadamente 50 aos, en lugar de los 20 aos de una red de agua construida en PVC. Esto impacta directamente en su desempeo econmico (amortizacin de la inversin a lo largo del horizonte del proyecto), como se puede apreciar en el siguiente ejemplo:

Comparacin costos durante el ciclo de vida del proyecto8 Al horizonte del proyecto (30 aos)

Supuestos Dimetro nominal de la tubera [pulgadas] 2

Costo de produccin del agua [Bs/m3] 1.00 Costo de reparacin por cada fuga [Bs] 500.00 Caudal que lleva la tubera [m3/ao] 122640 Horizonte del proyecto [aos] 30

Material

Red en PVC Red en HDPE

Costo de adquisicin de la tubera [Bs/m] 15.00 18.00

Costo de zanja e instalacin [Bs/m] 20.00 12.00

Costo red construida [Bs/m] 35.00 30.00

Vida til [aos] 20.00 50.00

Costo del tubo por ao [Bs/m/ao] 1.75 0.60

Fugas [# de fugas/m/ao] 0.00009 0.00004

Costo de reparaciones [Bs/m/ao] 0.0450 0.0200

Costo del agua perdida [Bs/m/ao] 1.1038 0.4906

Costo total tubo incluyendo mant. y prdidas [Bs/m/ao] 2.8988 1.1106

Costo total del sistema de tuberas [Bs/m/30 aos] 86.96 33.32

Existen experiencias locales en el uso de este material? El HDPE se utiliza en Bolivia desde los aos 80, siendo su principal uso en minera gas y ductos de fibra ptica. En el caso de los sistemas de agua potable su uso se ha incrementado mucho durante los ltimos

8 La tubera HDPE en el mundo Materiales modernos para nuevos desafos, Heredia 2010

10 aos. AGUATUYA ha construido ms 200 sistemas de agua potable que actualmente benefician a ms de 200,000 habitantes. A continuacin, a manera de ejemplo resumimos el caso del proyecto AGUA PARA TODOS en la ciudad de Cochabamba.

Proyecto Agua Para Todos, Cochabamba Bolivia

Ubicacin Ciudad de Cochabamba (Cercado), Distritos 3, 4, 5, 8, 9 y 14 (nfasis en los distritos 8,9 y 14 de la zona sur de la ciudad).

Antecedentes En Abril del ao 2005 se firma el convenio denominado Agua Para Todos entre la Honorable Alcalda Municipal de Cochabamba, SEMAPA (Servicio Municipal de Agua y Alcantarillado), PNUD y AGUATUYA. El objetivo central de este proyecto es facilitar el acceso a servicios bsicos a las OTBs de las zonas de expansin urbana de la ciudad. Gracias a la participacin ciudadana y el trabajo conjunto, esta alianza ha permitido ejecutar proyectos en tiempo record dotando de servicio de agua a ms de 20,000 habitantes.

Forma de trabajo Identificacin de la demanda Alcalda de Cochabamba/OTBs

Identificacin proyectos potenciales Reuniones con dirigentes de OTBs potenciales Reuniones con representantes de la HAM CBBA

Elaboracin de diseos AGUATUYA

Inspeccin y medicin en terreno Elaboracin de diseos de ingeniera utilizando tubera HDPE Elaboracin propuesta tcnica y econmica

Financiamiento del proyecto Contrapartes

Fondos Municipales y de Participacin Popular (Alcalda de Cochabamba) Recursos propios de la OTB, HAM CBBA, microcrdito, otros donantes Otros donantes (Embajada de Suecia, Rotary Internacional, Transredes)

Ejecucin PLASTIFORTE

Optimizacin de tiempos de ejecucin gracias al uso de tubera HDPE (rollos de 100 metros)

Uso de Mano de Obra Local Supervisin tcnica

Capacitacin/DESCOM AGUATUYA

Mdulos de capacitacin administrativa Asistencia y capacitacin tcnica Desarrollo comunitario

Lista de barrios beneficiados con el proyecto # Nombre OTB Distrito Beneficiarios

1 La Campana 3 500

2 La Vertiente 3 1140

3 Juan XXIII 4 1350

4 El Jardin 5 360

5 Universitario Bajo 5 910

6 Eduardo Lpez (1) 5 970

7 San Joaqun (2) 5 730

8 Lacma Cerro Blanco (3) 5 560

9 Ticti Sud 8 860

10 k'ara K'ara 9 1740

11 Caico Alto 9 250

12 Maica Sud 9 210

13 Lazo Rancho 9 460

14 Higuerani 9 680

15 San Nicols-Villa de Oropeza

9 550

16 Maica Central 9 1960

17 Maica Quenamari 9 260

18 COBOL 9 930

19 Baos Ecolgicos Higuerani 9 110

20 Incacollo 11 140

21 Solterito Alto 11 590

22 Hornoni Pampa 13 220

23 Alto Pagador 14 2420

24 Central Itocta 14 1360

25 Bella Vista 14 560

26 Villa Urkupia 14 1620

27 Integracin 14 400

28 Lomas de Pagador 14 510

29 Nuevo Milenio 14 590

30 Gualberto Villarroel 14 780

31 Bello Horizonte (1ra. Fase) 14 500

32 Alto Porvenir 14 390

33 Bello Horizonte (2da. Fase) 14 340

Total 24,950

Ventajas del uso de la tubera HDPE durante la implementacin del proyecto Durante los primeros 5 aos del proyecto se han tendido 95,299 metros de tubera matriz entre 50mm (1 ) y 110 mm (4). El uso de la tubera HDPE durante la construccin de los 32 sistemas de distribucin ha permitido al proyecto un avance rpido, logrando los siguientes rendimientos promedio: Tubera Velocidad de

instalacin aprox.*

[m/jornada]

Costo promedio provisin e instalacin

[Bs/m] Tubera HDPE de 20mm (eq. ) 2000 6 Tubera HDPE de 25mm (eq. ) 1800 9 Tubera HDPE de 32mm (eq. 1) 1500 10 Tubera HDPE de 40mm (eq. 1 ) 1300 16 Tubera HDPE de 50mm (eq. 1 ) 1100 19 Tubera HDPE de 63mm (eq.2) 1000 28 Tubera HDPE de 75mm (eq. 2 ) 800 40

Tubera HDPE de 90mm (eq.3) 500 58

Tubera HDPE de 110mm (eq.4) 400 86 *Velocidad de tendido una vez que la zanja est lista La tubera HDPE fabricada en rollos de 100 metros hasta 2 y en rollos de 50 metros hasta 4 requiere menos uniones que el PVC que requiere una unin cada 6 metros. Por lo tanto el efecto positivo en la construccin del proyecto es triple: i) rpida instalacin, ii) facilidad para la prueba hidrulica por menor riesgo de fallas de instalacin y iii) menor riesgo de fugas a largo plazo.

Resumen de resultados A continuacin presentamos un resumen de indicadores econmicos del proyecto luego de cinco aos de trabajo (2005-2010): Inversin Total [USD] 1,219,134

Inversin Total por la Comunidad (aporte OTBs y donaciones) [USD] (59%) 630,601.49

Inversin Total por el Municipio [USD] (41%) 588,532.51

Nmero total de Proyectos entregados (OTBs) 34

Promedio de inversin total por Proyecto (OTB) [USD] 35,857

Nmero total de hogares beneficiados 4,376

Promedio inversin total por hogar [USD] 279

Total personas beneficiadas (prom. 5.7 hab./casa) 24,950

Prom. inversin total per cpita [USD] 48.9

Longitud total de tuberas instaladas [m] 95,299

Imgenes de proyectos

Ms informacin: Fundacin AGUATUYA Casilla 6264 Cochabamba Bolivia Telf: (591) 4 424 2164 http://www.aguatuya.org info@aguatuya.org