Tratamiento de las aguas residuales generadas con la hidrodemolición

La hidrodemolición de estructuras de hormigón implica el uso de grandes cantidades de agua a alta presión para demoler el hormigón. Para la hidrodemolición, el agua potable se suministra habitualmente a través de camiones cisterna o hidrantes, consiguiendo un caudal que va desde 2 m3/hora si se trata de medios manuales hasta 12 m3/hora si se emplean medios robotizados.
Además, las bombas de agua de alta presión necesitan agua limpia potable, nunca turbia o agua salada, debido a que las bombas y toberas de agua a alta presión son extremadamente susceptibles al desgaste generado por los materiales abrasivos que pueda contener el agua sucia.


Es por ello que el control de las aguas residuales generadas con la hidrodemolición a menudo es visto como una de las tareas más difíciles debido a las grandes cantidades de agua producidas. Sin embargo, con la planificación previa y la correcta instalación de un sistema de tratamiento de aguas residuales, el agua puede ser tratada adecuadamente. 
Después de la hidrodemolición, las aguas residuales contendrán sólidos en suspensión, que son principalmente partículas de cemento. Esas partículas dan al agua un aspecto blanco lechoso (Sólidos Suspendidos Totales (SST)) y, además, la interacción del agua a alta presión y el hormigón aumenta el pH del agua a un pH altamente alcalino aumentando el pH a 10 - 12, que está por encima del pH normal del agua de aproximadamente 7,2. Por lo tanto, las aguas residuales producidas tras la hidrodemolición deberían ser evacuadas al alcantarillado o al suelo para su absorción y/o evaporación bajo permiso de las autoridades de control, puesto que las aguas residuales no pueden ser vertidas directamente a pantanos, arroyos, ríos o lagos ya que esto sería perjudicial para el medio ambiente (pH 6 a 9). 

Para reducir los niveles de pH y que el agua pueda ser vertida sin ningún tipo de problema, éstas se llevan inicialmente, mediante camión de vacío en vía seca, a unos tanques o estanques para reducir los sólidos en suspensión. Las partículas, al ser más pesadas que el agua, se depositan rápidamente en el fondo del tanque, permitiendo que el agua quede en reposo. Esto también se logra al pasar el agua a través de una serie de barreras que están forradas con un tejido de filtrado. 
Así mismo, para lograr la reducción del pH es necesaria la introducción de ácido, CO2 u otros materiales, al igual que la adición de floculantes puede ayudar en la reducción de sólidos en suspensión.

1. Etapa 1: Ajuste del pH
Hay dos métodos de ajuste de pH, siendo estos: el ácido mineral (normalmente sulfúrico o clorhídrico) o el dióxido de carbono. El uso de dióxido de carbono tiene mayores ventajas sobre el ácido mineral, como son:

El dióxido de carbono es mucho más seguro y más fácil de manejar y almacenar.
No hay riesgo de exposición de los operadores a las quemaduras de ácido.

2. Etapa 2: Eliminación de partículas
Esta unidad tiene una capacidad de flujo máxima de alrededor de 100 m3/h (28 litros/segundo), pero en general se operan en rangos de entre 1 a 50 m3/hr, eliminando del 90 al 100% de las partículas de arena y finos.

A partir de este punto, el agua se puede reciclar a mayor nivel, dependiendo de su uso previsto, pudiéndose tratar en cualquier estación depuradora de aguas residuales (EDAR).


Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.es 



Laura Llorente
Equipo de HIDRODEMOLICIÓN

Limpieza de superficies metálicas con agua a alta presión (Waterjetting)

Hydroblasting y water jetting son ambos nombres indicados para el mismo proceso. En EEUU, hydroblasting o hidrolimpieza ha llegado a ser el nombre más comúnmente usado para la limpieza y la preparación de superficies, mientras que water jetting es más usado para describir mecanizados realizados con agua a alta presión y para el uso de mezclas de abrasivos para cortar y dar forma. Una tercera especialidad es la hidrodemolición, en la cual chorros de agua a ultra alta presión son usados para eliminar el hormigón degradado. La tecnología es especialmente efectiva para reparar hormigón armado, ya que el agua elimina todo el hormigón dañado sin dañar la armadura, como ya hemos podido ver en los posts anteriores.

Hydroblasting o hidrolimpieza
La vida de cualquier recubrimiento dependerá del cuidado que se tenga en la preparación de la superficie. Una adecuada preparación alargará la vida del recubrimiento aplicado.
Los estándares principales referentes a preparación de superficie son los establecidos por:
NACE: National Association of Corrosion Engineers (Norma Americana)
SSPC Steel Structures Painting Council (Norma Americana) 
BS 4232: Brithish Standards Institution (Norma Británica)
SIS 055900: Swedish Standards Institution (Norma Sueca)

El uso de agua para limpieza, no sólo para eliminar la sal, sino también la pintura, la herrumbre, el aceite y los residuos, se está convirtiendo en el método de preparación de superficies del futuro.
La hidrolimpieza es una técnica para la limpieza de superficies, que depende enteramente de la presión y caudal del agua que golpea una superficie para lograr su limpieza.

Los abrasivos no se utilizan en los sistemas de hydroblasting, por lo que se eliminan los problemas causados ​​por la contaminación por polvo y por la eliminación de los abrasivos empleados sobre todo en espacios cerrados. Es por ello que cada vez más reemplace al uso del chorro de arena, siendo usada para el saneo de superficies metálicas, así como para la limpieza de tuberías.
Silicosis producida por el empleo de chorro abrasivo
El baremo de presiones oscila entre 700 bar hasta 2.500 bar, dependiendo del grado de limpieza que se requiera, existiendo por lo tanto dos tipos de presión diferentes, definidas por la NACE y la SSPC, creando una norma conjunta, la SP12: “PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE Y LIMPIEZA DE ACERO Y OTROS MATERIALES DUROS POR CHORRO DE AGUA A PRESIÓN ELEVADA Y ULTRAELEVADA ANTES DEL REPINTADO”:

Hidrolimpieza a alta presión, que opera a presiones entre 690 bar (10.000 psi) y 1.700 bar (25.000 psi)
Hidrolimpieza a ultra alta presión, que funciona a presiones superiores a 1.700 bar (25.000 psi).

La norma SSPC-NACE ha sido elaborada para ayudar a los proyectistas y a los aplicadores asesorándoles sobre el nivel aceptable de limpieza de la oxidación superficial permitida antes de la aplicación de nuevos revestimientos. Este nivel se evalúa de forma visual, existiendo 4 grados de limpieza:

Y de forma no visual:

La norma da el siguiente ejemplo de especificación:
“Toda superficie que vaya a recubrirse deberá limpiarse según la norma SP12 de NACE/SSPC: WJ-2/SC-1 usando o HP WJ o UHP WJ; el método elegido en última instancia por el contratista se basará en su confianza en la capacidad del equipo y de sus componentes.”

Las superficies metálicas saneadas con esta técnica no son iguales que las producidas por chorro abrasivo o granallado en suspensión. Esto se debe a que el agua por sí sola no puede cortar o deformar el acero como los abrasivos, ya que éstos pulen la superficie restándole sección a la superficie a tratar. Por lo tanto, las superficies limpiadas con agua a presión tienden a tener un aspecto más apagado. Además, el acero con picaduras de corrosión activa muestra un aspecto moteado después de la hidrolimpieza debido a que la corrosión ha penetrado en el interior del acero.
Metal blanco con chorro abrasivo
Grados de limpieza con chorro de agua

No obstante, el chorro de agua a ultra alta presión producirá un acabado de superficie igual o mejor que una superficie de chorreado abrasivo.

Con los sistemas de ultra alta presión, el óxido, las pesadas capas de polipropileno o plástico, caucho, masillas de absorción de energía y poliuretanos son levantados de la superficie metálica. El aceite, la grasa y los contaminantes de sal son eliminados completamente, dejando la superficie limpia, quedando ésta en metal negro, ideal para nuevas capas de pintura.
La tecnología avanzada, tal como los microscopios electrónicos de barrido y los métodos de rayos X de dispersión, revelan que la superficie limpiada con hydroblasting es superior a la superficie de metal blanco (con chorros abrasivos) y tan comúnmente especificada. El chorro de agua a ultra-alta presión es el único proceso que eliminará la iniciación de la corrosión microscópica, siendo esta el comienzo del proceso de corrosión.

El empleo de chorro de arena produce una superficie de metal casi blanco que contiene contaminantes de sal y corrosión atrapadas debajo de los pliegues del acero. La hidrolimpieza, sin embargo, elimina todas las sales, la corrosión que presente la superficie, es más productivo y produce una superficie que no puede ser igualada por el chorreado abrasivo.

A continuación veremos las distintas aplicaciones que tiene este método del empleo de agua a alta presión:
1. Construcción: Saneo de armaduras, limpieza de puentes metálicos, encofrados, etc.
El antes y el después de las armaduras después del hydroblasting   

2. Plantas de refinería/petroquímica: Limpieza de los intercambiadores de calor, tuberías, tanques, buques, desagües, alcantarillas, equipo pesado (vagones, camiones cisterna, etc.) y otros equipos de proceso, etc. 

3. Marítimo: Limpieza cascos de barcos, tubos de calderas, bodegas de carga, tanques, barcazas, etc.
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Laura Llorente
Equipo de HIDRODEMOLICIÓN

Reparación de fisuras en estructuras de hormigón

Las fisuras aparecen en el hormigón como consecuencia de tensiones que han rebasado su capacidad resistente. Dichas tensiones pueden ser producidas por cargas tales como el peso propio, o bien por la existencia de movimientos impedidos al hormigón por diversas causas (rozamiento, empotramientos, etc.).
       Las fisuras producidas en el primer caso son originadas por los esfuerzos de compresión, tracción, flexión, cortante y torsión a los que puede verse sometido cualquier elemento de una estructura, y suelen aparecer cuando ésta entra en carga o se pone en servicio.

Las fisuras del segundo caso son causadas principalmente por las retracciones térmicas e hidráulicas del hormigón o los fenómenos de gradientes térmicos diarios (diferencia de temperatura entre el día y la noche) o estacionales. Este tipo de fisuras suele aparecer en el hormigón durante los primeros 90 días de edad.

El análisis de las fisuras en el hormigón es importante por dos razones:
• Pueden ser indicio de una mala concepción de las estructuras. Es especialmente peligrosa su aparición en pilares pues pueden indicar un agotamiento resistente de la sección y su inminente falla;
• Suponen una entrada fácil y rápida para agentes agresivos exteriores, que pueden reducir la durabilidad de la estructura y acelerar los procesos de deterioro de las armaduras.
Según el origen de las variaciones de las dimensiones de un elemento de hormigón, se distinguirán fisuras debidas a las deformaciones, cuando las deformaciones son consecuencia directa de las fuerzas aplicadas o fisuras debidas a variaciones espontáneas, cuando éstas variaciones, son las que originan las fuerzas:

Fisuras producidas por esfuerzos y cargas exteriores
          a. Esfuerzos de compresión
Originan fisuras en la dirección del esfuerzo. Son peligrosas, pues su aparición viene a coincidir prácticamente con el estado de agotamiento. Son típicas de los elementos estructurales que trabajan a compresión. Las tensiones de falla en el hormigón por compresión, son mucho mayores que por tracción, la relación entre ambas tensiones de falla es del orden de 10.

b. Esfuerzos de tracción
Originan fisuras en dirección perpendicular al esfuerzo.
La aplicación de esfuerzos instantáneos de tracción a un elemento de hormigón de sección unidad, da lugar a incrementos de longitud que varían en función del esfuerzo instantáneo aplicado. El incremento de longitud, que da lugar a la falla del hormigón, corresponde a un esfuerzo instantáneo de tracción que llamamos tensión de falla instantánea del material. Los módulos de formación instantánea disminuyen con la tensión aplicada, hasta alcanzar el módulo de falla instantánea, que es el menor de ellos.

La experiencia ha demostrado que de una manera general, el alargamiento de falla de distintos hormigones es tanto mayor cuando menor es la tensión de falla, lo cual se puede expresar diciendo que el aumento de la resistencia va acompañado de una disminución del alargamiento de falla y de un aumento proporcionalmente mayor de los módulos de falla.

         c. Esfuerzos de flexión
Son los más frecuentes en vigas. Las fisuras que aparecen en las zonas de esfuerzos máximos, que corresponden al centro de la viga son de trazado vertical y se localizan en la parte inferior de la misma. También, pueden producir fisuras sobre los apoyos apareciendo en la parte superior de la viga o en zonas próximas al apoyo combinadas con esfuerzo cortante, en la zona inferior de la viga, con trazado de 45°.
Fisura por flexión simple
Fisura por flexión compuesta
          d. Esfuerzos cortantes
          Se produce en aquellos pilares sometidos a fuertes empujes horizontales de sismo, en los deslizamientos de terrenos, en pilares cortos llamados cautivos situados sobre muros de contención, o en el extremo de la estructura, quedando sometidos a fuertes cortantes por dilatación o retracción térmica.

La fisura es abierta y se manifiesta cortando el pilar con una inclinación aproximada de 60º.

          e. Esfuerzos de torsión
Originan fisuras cuyo trazado rodea el perímetro del elemento, desarrollándose en direcciones opuestas en uno y otro paramento.

Fisuras de retracción
        Hay que distinguir cuando se habla de retracción, la retracción hidráulica y la retracción térmica.

a.    Retracción hidráulica
La retracción hidráulica es la variación de contracción del hormigón originada por tensiones de compresión locales, que son consecuencia de la evaporación progresiva del agua de los poros del hormigón que se encuentra en un ambiente seco.

Si la evaporación del agua del hormigón comienza antes de finalizar el fraguado del cemento, la retracción hidráulica puede alcanzar valores superiores.

La fisuración por retracción hidráulica, tiene lugar cuando el hormigón no admite una deformación correspondiente a la de retracción.

La retracción, tensión de rotura y módulo de deformación, son variables que dependen del tiempo y por lo tanto la fisuración por retracción hidráulica se producirá en aquel instante en el que el valor de la retracción sea igual a la relación entre la tensión de rotura del material a tracción y su módulo de deformación.

Dentro de la retracción hidráulica, conviene distinguir entre la retracción hidráulica que se puede presentar antes del fraguado y la retracción hidráulica posterior.

Las fisuras de retracción hidráulica, previas a la finalización del fraguado, se producen por la desecación superficial del hormigón en las primeras horas. En elementos de espesor uniforme y sin direcciones preferentes, las fisuras se distribuyen al azar, orientándose paralelamente a direcciones preferentes en caso de haberlas.

Las fisuras de retracción hidráulica, posteriores al fraguado, aparecen en elementos cuya libre contracción está impedida. El trazado de estas fisuras, es perpendicular al eje del elemento y son de anchura pequeña y constante.

b.    Retracción térmica
La retracción térmica, es la variación de contracción del hormigón, originada por tensiones de compresión locales que son consecuencia de las diferencias térmicas entre el hormigón y el medio ambiente.

Las fisuras de retracción térmica, tienen como origen la disminución de temperatura en elementos estructurales que tienen impedidos los movimientos de contracción. En el caso de losas de cimentación, esta coacción puede deberse únicamente al rozamiento existente con la capa interior.

En el caso de las losas, su aparición suele ser perpendicular al eje de su dimensión más larga. En otro tipo de estructuras, este tipo de fisuras son en general atípicas y requieren un estudio particular en cada caso.

Al igual que en la retracción hidráulica, se producirá la fisuración en el instante que el valor de la retracción térmica sea igual a la relación entre la tensión de rotura del material a tracción y su módulo de deformación.

Fisuras por hinchamiento
Los hinchamientos son debidos a la dilatación térmica, a la existencia de fenómenos expansivos producidos por la corrosión de las armaduras o a la existencia de ciclos de hielo – deshielo.

La fisuración se producirá en el momento en que el valor de la dilatación sea igual a la relación entre la tensión de rotura de material a compresión y su módulo de deformación.

Las fisuras debidas a la dilatación térmica, son mucho menos frecuentes que las debidas la retracción, ya que la resistencia a la compresión, es mucho mayor que a la tracción.

Fisuración debido a la oxidación de armaduras
Este tipo de fisuración constituye un importante problema para las estructuras de hormigón armado. El aumento del volumen del acero, aproximadamente unas diez veces, somete al hormigón circundante a tracciones.

Las fisuras que se originan son paralelas a las armaduras y permite la propagación de la corrosión química.

Reparación de fisuras
La eliminación del hormigón fisurado realizado con martillos neumáticos produce microfracturas en las partes superiores del sustrato restante. Estas grietas reducen la fuerza de adhesión y pueden contribuir a la delaminación prematura de los materiales de reparación. 

En contraste con otros métodos, la hidrodemolición no crea nuevas microfisuras en el hormigón. De hecho, el agua se dirige hacia las fisuras existentes y extrae sólo esas partes dañadas del hormigón. Esto da lugar a una superficie irregular de adherencia ideal para el nuevo hormigón de reparación.

Con la hidrodemolición es posible extraer únicamente el hormigón deteriorado. Este hormigón deteriorado posee una menor resistencia a la tensión que el que está en buen estado, y mediante una correcta configuración de los parámetros de hidrodemolición, la extracción selectiva del hormigón mantendrá un nivel de calidad óptimo.
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Laura Llorente
Equipo de HIDRODEMOLICIÓN

Eliminar el hormigón con hidrodemolición gracias a su porosidad

La porosidad es una característica importante del hormigón y de ésta  dependen en parte otras características como la resistencia a la compresión y la durabilidad. Un sólo poro aislado no produciría ningún efecto, pero en el hormigón, que es un material poroso, no es un solo poro, sino una infinidad de poros de distintos tamaños conectados entre sí para formar series o redes, a través de las cuales puede circular cualquier fluido. Esto hace que las características iniciales del hormigón puedan ser alteradas a través del tiempo. La porosidad es un factor que depende básicamente de la relación agua/cemento (A/C).
Además, la porosidad tiene efectos muy notables en dos características muy importantes del hormigón: la resistencia a compresión y la durabilidad. En ambas características se nota una relación inversa fundamentalmente con la porosidad.

La durabilidad es fuertemente amenazada por el agua que fluye a través de los sistemas de poros, que bien puede ir pura o llevar sustancias agresivas al hormigón y podrían alterar las características iniciales del mismo hasta llevarlo a su destrucción con el tiempo.
La resistencia a compresión se sabe que es el dato más relevante para diseñar. El hormigón tiene una alta resistencia a compresión, pero su resistencia a la tensión es 10 veces menor. 
Esa porosidad del hormigón endurecido es aprovechada por la tecnología de la hidrodemolición al penetrar el chorro de agua a presión en los poros. 

Si se utilizan los parámetros adecuados de presión y de caudal de agua, puede superarse la resistencia interna a la tensión del material provocando microestallidos superficiales que permiten su extracción controlada. En otras palabras, el agua busca el camino de menor resistencia, penetrando por los poros del material dañado y consigue romperlo a través de dos mecanismos generales separados: impacto directo en la superficie, y presurización de poros y cavidades en el hormigón.
Tras el uso de la hidrodemolición, la superficie resultante se presenta rugosa, siendo una de sus principales ventajas si ha de considerarse la necesaria adherencia que debe existir entre la antigua superficie que queda expuesta y el revestimiento que se aplique posteriormente. Esta técnica implica por lo tanto un proceso que proporciona una excelente superficie de unión para el material de reparación y/o las nuevas aplicaciones de recubrimiento.
La hidrodemolición no es efectiva por la fuerza y repetición de impactos, como las antiguas e indiscriminadas herramientas percutoras, sino por la generación de innumerables micro-estallidos, provocados por efecto de la presión del agua, en la superficie de determinados materiales porosos, como el hormigón. El resto de elementos internos de la estructura, como pueden ser armaduras, cables, tensores, etc. metálicos y no porosos permanecen intactos. Las armaduras, además, quedan libre de óxido y preparadas para su protección posterior. 
Además, las percutoras no llegan a superficies profundas, por lo que si el daño se encuentra ahí no lo repara, mientras que la hidrodemolición interviene en superficies profundas sin dañar lo que esté en buenas condiciones.

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Laura Llorente
Equipo de HIDRODEMOLICIÓN

Report 12: Corte abrasivo de hormigón con chorro de agua

Como bien comentamos en el post anterior, el corte utilizando el chorro de agua a altas presiones, también llamado “corte frío” o "hidrocorte", es un procedimiento desarrollado para aplicar a diferentes materiales donde otros métodos son inaplicables o menos eficientes, tanto sea por su composición y/o estructura como por su procedimiento de fabricación.

Este mes vamos a poder ver dos intervenciones realizadas tanto en muro de hormigón como en forjado con hidrocorte.
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Laura Llorente
Equipo de HIDRODEMOLICIÓN

¿Qué es el hidrocorte?

El corte utilizando el chorro de agua a altas presiones, también llamado “corte frío”, es un procedimiento desarrollado para aplicar a diferentes materiales donde otros métodos son inaplicables o menos eficientes, tanto sea por su composición y/o estructura como por su procedimiento de fabricación.
La eyección del chorro de agua sin abrasivos no es capaz de traspasar elementos que no sean porosos. Sin embargo, empleando una cámara mezcladora, en la que es combinado con un material de dureza suficiente (Mosh 7.5 – 8.0) y pequeña granulometría (mesh 60-80), el chorro se convierte en una potente herramienta cortadora, capaz incluso de cortar metales como el acero. Así, aumentando la presión por encima de 1.600 bar, alcanzamos velocidades superiores a 550 m/seg. A la vez, reduciendo el caudal a 20 l/min., conseguimos un chorro quirúrgicamente fino con un diámetro alrededor de 1 mm y concentrado.
Por ello, el chorro abrasivo generado tiene las siguientes propiedades:

  •  Es un corte frío.
  •  Libre de polvo.
  •  No aumenta significativamente la temperatura.
  •  No provoca deformaciones por calor.
  •  Es un corte húmedo, las chispas quedan sofocadas.
  •  No genera vibraciones en el resto de la estructura.
  •  Es dirigible y preciso.
  •  Indicado en atmósferas potencialmente peligrosas.
  • Gran velocidad de corte con precisión en grandes espesores sin desbaste de material.
Diferentes cortes dependiendo de la velocidad de pasada
Detalle del hidrocorte
La ventaja más importante de este sistema radica en que el mismo es intrínsecamente un corte frío, es decir, que el aporte de calor es insignificante frente a las técnicas habituales.

Sabemos que los combustibles sólidos o líquidos en presencia de una fuente de calor pueden alcanzar la temperatura suficiente para transformarse en gas por la energía de esa misma fuente de calor. También sabemos que esos gases en proporción estequiometría con el oxígeno conforman atmósferas inflamables o explosivas que exigen aplicar costosas medidas preventivas para evitar incendios.
Esta técnica es recomendable para realizar cortes en ambientes con peligro de explosión e incendio como: Tanques y tuberías de hidrocarburos, Industria Offshore Oil and Gas Facilities, Industria Nuclear, Buques, etc.

Otra ventaja del sistema de hidrocorte es que se puede realizar el corte simultáneo de materiales de diferentes características. Un ejemplo de aplicación efectiva es el corte en un recipiente de la coraza metálica y del revestimiento refractario, con un sólo sistema en una sola operación.
La máquina de hidrocorte permite realizar cortes en forma lineal (muros o forjados) y circular (en recipientes, tanques, tuberías, torres, etc.), longitudinales o transversales. La técnica no sólo puede ser utilizada para el metal, también se utiliza para el hormigón, realizando cortes de hasta 50cm de espesor.
Con esta técnica es muy fácil obtener un corte definitivo en tolerancia y en forma, adecuado para la unión con las partes nuevas.

Los bastidores sobre los que se mueve la lanza permiten, por medio de un dispositivo autónomo, desplazarse en superficies metálicas de todo tipo al igual que en superficies de hormigón, garantizando así un corte parejo con un mínimo de impacto sobre el material adyacente al mismo.

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Laura Llorente
Equipo de HIDRODEMOLICIÓN