Materiales para conducciones en desaladoras

El agua potable es un recurso limitado por motivos tanto naturales como humanos. Aunque hay agua suficiente en el mundo para abastecer a todo ciudadano, debemos tener en cuenta que está distribuida de forma desigual, tiene un acceso complicado y su uso puede resultar en ocasiones irracional.

La Tierra está formada en un 70% por mares y océanos, siendo más de un 90% agua salada y alrededor del 2’5% restante agua dulce. Si tenemos en cuenta estas cifras es más que evidente que una de las principales opciones para obtener agua potable se encuentra en la desalinización del agua de mar.

Afortunadamente, los avances tecnológicos y los sistemas de recuperación de energía actuales permiten obtener agua de calidad mediante procesos de desalinización en instalaciones industriales.

En estas instalaciones, plantas desalinizadoras de agua de mar, es imprescindible contar con un sistema de toma de agua y un sistema de vertido (principalmente salmuera). Ambas tomas se realizan a través de conducciones submarinas, para la cuales es imprescindible elegir el material más adecuado.

Tengamos en cuenta que el medio de trabajo, es decir, dónde van a instalarse estas conducciones, es en agua de mar donde la salinidad se debe a la concentración de sales minerales disueltas, un 35 ‰ (3,5 % = 35 g/L) como media. Además de contar con una densidad media en superficie de 1,025 g/ml, siendo más densa que el agua dulce y el agua pura.

Dejando a un lado aspectos técnicos, tenemos que tener en cuenta que se trata de un entorno complejo, por lo que los materiales empleados necesitan tener unas características muy específicas:

  • Las conducciones marinas deben ser construidas con materiales que resistan la corrosión y cuyas propiedades no disminuyan al entrar en contacto con agua salada.

  • Los materiales en plantas desalinizadoras deben contar con propiedades mecánicas muy específicas. Con esto nos referimos al comportamiento de los mismos frente a determinadas acciones mecánicas exteriores como fuerzas o desplazamientos. En el caso de las conducciones, la dureza sería una buena propiedad mecánica.

  • La disponibilidad y acceso a estos materiales también es una cuestión importante, además de que tengan un coste moderado.

Ante todo, los materiales utilizados en las conducciones de una desaladora (IDAM) deben ser aptos para soportar altos niveles de salinidad. Por lo que debemos prestar especial atención al nivel altamente corrosivo del agua de mar.

Respecto a la corrosión que deben soportar los equipos instalados en plantas desaladoras en importante señalar que existen dos tipos. Conocerlos será útil para decidir cuál es el material más adecuado.

  • La corrosión generalizada es la afecta a la superficie de un material de forma uniforme principalmente porque hay una reducción de la capa de pasivación de óxido de cromo.
  • En cuanto a la corrosión localizada es importante señalar que existen diferentes tipos: intergranular; pitting; galvánica; stress corrosión cracking (bajo tensión) y crevice corrosión (corrosión por grietas). Una de las que afectan en mayor medida a las conducciones de plantas desalinizadoras es pitting, un ataque localizado como si se tratasen de picaduras que penetran en el material originando una rotura. Otra es la corrosión por grietas, la cual tiene lugar normalmente en líneas de soldadura.

Históricamente, se han empleado diferentes materiales para la ejecución de conducciones submarinas: hormigón, poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV), acero, polietileno de alta densidad (PEAD), fundición, etc. A continuación nos centraremos en los que se usan con mayor frecuencia:

Polietileno de alta densidad

El polietileno de alta densidad es el material más empleado actualmente, ya que las ventajas del PEAD son numerosas en la construcción de conducciones marinas y muy adecuadas en entornos tan agresivos como lo es el mar. Conócelas:

  • Resistencia a la corrosión

Los tubos de polietileno presentan una resistencia a la corrosión excepcional, incluso mejor que materiales metálicos como el acero o fundición.

  • Baja rugosidad

La bajísima rugosidad del polietileno permite que las conducciones de polietileno puedan transportar más caudal de agua que otros tubos de diferentes materiales.

  • Ligereza

Tengamos en cuenta que este material está especialmente recomendado para transportar agua a presión y cuenta con un peso muy reducido, por debajo de la densidad del agua, pudiendo flotar incluso si fuera necesario.

  • Uniones

El polietileno admite diferentes sistemas de unión. Los más frecuentes son las soldaduras, en sus diferentes modalidades, uniones mecánicas, mediante bridas, juntas elásticas, etc.

Acero inoxidable

El acero inoxidable es un que también se usa con frecuencia en plantas desalinizadoras para conducciones. Sin embargo, necesitan protección contra la corrosión y, por ello, en muchas ocasiones se recubren con una base de PE para evitar la acción de agresivos externos.

Hay cuatro opciones principales:

  • Serie 300 austeníticos (304L – 316L)

  • Dúplex

  • Super austeníticos (254 SMO)

  • Super y Hyper dúplex

En el mercado podemos encontrar una amplia variedad de aceros, independientemente de los más usados como lo son la serie 300 austeníticos (304L – 316L), dúplex, super austeníticos (254 SMO), super dúplex e hyper dúplex. Es por ello que pueda resultar complicado tomar una decisión por uno u otro.

Sin embargo, existen fórmulas para valorar la resistencia a la corrosión del acero, sobre todo en cuanto a las grietas (PRE) y picaduras (PREN). Es cierto que estas expresiones no van a aportar en exceso, pero pueden resultar interesantes para comparar diferentes opciones de acero para plantas desalinizadoras. Del mismo modo, son interesantes porque contribuyen a fijar tanto el PRE como el PREN es una forma de asegurar la protección frente a la corrosión.