La utilización de tuberías de concreto en sistemas de alcantarillado pluvial y sanitario ha hecho que se especule sobre sus usos, propiedades, ventajas, desventajas y diversos aspectos. Tales especulaciones han intentado desplazar el concreto de los proyectos, infructuosamente.

Mito número uno

El principal mito es el coeficiente de rugosidad de 0.013 designado para tuberías de concreto en la ecuación de Manning, que se ha utilizado desde hace muchos años sin tener en cuenta los diferentes estudios realizados por importantes universidades y asociaciones estadounidenses.

Algunos de estos estudios se desarrollaron hace más de 20 años; entre los más relevantes se encuentran tres:

1. Resistance to flow in two type of concrete pipes (Resistencia al flujo en dos tipos de tubo de concreto), escrito por investigadores del Laboratorio de Hidráulica de la Universidad de Minnesota (1960).
2. Study of Manning´s Roughness Coefficient for Commercial. Concrete and Plastic Pipe (Estudio del coeficiente de rugosidad de Manning para el comercio. Tubos de concreto y plástico), de la Universidad de Alberta, Canadá.
3. Friction factor tests on concrete pipe (Pruebas del factor de fricción en tubería de concreto), de la Universidad de Utah, 1986.

Estos estudios se realizaron para diferentes condiciones de flujo, caudales, pendientes, diámetros, métodos de fabricación de tubería (tubería en concreto apisonado fabricado en sitio – tamped pipe y tubería en concreto fabricado con formaleta – cast pipe), superficie de contacto del agua con el material de la tubería, calidad, tipos y alineamiento de las juntas entre tubos.

Todos concluyeron individualmente y en diferentes épocas que el valor de coeficiente n de Manning no es superior a 0.010 y que incluso puede presentar valores de 0.009.

De manera que una tubería en concreto puede comportarse como un tubo hidráulicamente liso y es lógico adoptar este valor del coeficiente en las normas y literatura técnicas para el cálculo de alcantarillados pues su adopción conduce a la optimización, factor determinante en el diseño hidráulico de cualquier tipo de alcantarillado.

Ahora bien, ¿se puede decir lo mismo para una tubería plástica de perfil abierto cuya pared presenta ondulaciones marcadas y que genera un flujo inestable? ¿Es lógico adoptar valores n de Manning de 0.009?

A primera vista la comparación de las paredes internas de las tuberías de concreto y plásticas de pared abierta, evidencia que no podemos adoptar un valor n a la ligera para la tubería plástica, mucho menos, descartar el concreto y reemplazarlo por plástico, sobre todo si este último presenta una forma muy diferente al denominado interior liso.

Mito número dos

Otro de los mitos es la corrosión de las tuberías de concreto por sulfuros. En este tema se debe ser muy preciso y saber diferenciar entre los dos compuestos químicos involucrados en cualquier sistema de alcantarillado sanitario: sulfuro de hidrógeno y ácido sulfúrico.

Un índice de Pomeroy alto no necesariamente está ligado a una alta concentración de sulfuro de hidrógeno H2S (causante del olor típico de los sistemas de alcantarillado sanitario), y tampoco directamente a la corrosión, generada por el ácido sulfúrico H2SO4 que surge cuando hay condiciones adicionales como baja pendiente, relación de caudales, entre otras, descritas y analizadas por la metodología completa de los investigadores Pomeroy y Parkhurst en 1977.

El estudio de Pomeroy y Parkhurst permite conocer la tasa de corrosión para determinar la vida útil de una tubería. Lastimosamente la teoría no ha sido incluida completamente en el reglamento de saneamiento -RAS- y en procesos de normalización de empresas prestadoras de servicio públicos la metodología se evalúa de manera incompleta.

Mito número tres

Otro mito que argumentan como principal desventaja de las tuberías de concreto es el peso. ¿En condiciones de instalación en zonas inundables o con variaciones altas del nivel freático de verdad se puede considerar desventaja? Los cálculos de flotación demuestran que no.

El fenómeno de la flotación se presenta cuando el suelo genera un rebote desde el fondo de la zanja que debe ser compensado por un relleno que permita mantener estable la tubería, en dicho caso las tuberías plásticas por su bajo peso no son las más recomendadas, pues tendrán que ser instaladas a una mayor profundidad lo que implicaría aumentos en el volumen de excavación, en los volúmenes de rellenos y mayor trabajo de compactación, elevándose así los costos de cualquier proyecto.

Ahora bien, si descartamos la flotación y se encuentran suelos blandos, ¿es viable lograr los porcentajes de compactación mínimos para tuberías plásticas?

En muchos casos no, pues llegar al punto de un 70% del proctor en una zanja con este material es prácticamente imposible, y si no se realiza un control adecuado, puede presentarse una deflexión en la tubería superior al límite permitido, que podría pasar de sección circular a sección abovedada e incluso al colapso.

En estas situaciones los instaladores optan por dejar el entibado enterrado para zanjas de longitudes hasta de 8 m, para confinar la zanja y llegar a los valores de compactación recomendados por los mismos fabricantes de estas tuberías, solución poco ortodoxa que no tiene sentido pero sí altos costos adicionales para el proyecto.

Esta situación no ocurre con tuberías de concreto pues en condiciones de flotación y suelos blandos, el recubrimiento se compensa con el peso del tubo y la instalación en este tipo de suelos no representa un problema para la tubería de concreto.

La flotación y los suelos blandos han sido determinantes en los diseños de alcantarillado y han contribuido a tomar decisiones técnicamente inadecuadas que repercuten en costos y en cambios innecesarios de materiales en los proyectos de saneamiento.

El verdadero valor n de Manning

La adopción de un valor n de 0.010 permitirá la optimización de diámetros, el aumento de capacidad en las tuberías, mejores velocidades, valores de fuerza tractiva, y todo esto conllevará a una reducción sustancial en los costos de la tubería y la instalación de la misma, para cualquier proyecto de alcantarillado.

La vida de servicio del tubo de concreto que en la mayoría de los ambientes de instalación es prácticamente ilimitada y la correcta evaluación de la corrosión, harán de los diseños de alcantarillado una buena práctica de la ingeniería en Colombia, que aún está sumida en la teoría clásica.

En conclusión, el análisis que deberá descartarse al momento de definir la tubería en cualquier tipo de proyecto, es la comparación equivocada y sin sentido del precio del metro lineal de tubería plástica versus el metro lineal de tubería de concreto, pues esta no refleja ni proporciona los costos adicionales por la instalación en las condiciones mencionadas anteriormente y que usualmente se ven reflejados al comienzo de la excavación.

La flotación y los suelos blandos han sido determinantes en los diseños de alcantarillado y han contribuido a tomar decisiones técnicamente inadecuadas que repercuten en costos y en cambios innecesarios de materiales en los proyectos de saneamiento.