Selección y análisis técnico de accesorios para tuberías de PE en el proyecto de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Xu Xiake, Jiangyin

Como ciudad natal de Xu Xiake, el "experto en turismo mundial", la ciudad de Xu Xiake, en la ciudad de Jiangyin, ha logrado logros notables en la gobernanza del medio ambiente hídrico en los últimos años. En 2023, el "Proyecto de restauración ecológica y mejora de la biodiversidad de los humedales fluviales en el área de Baiqugang Xu Xiake" implementado por la ciudad fue seleccionado con éxito como proyecto central de apoyo al fondo de prevención y control de la contaminación del agua. Este proyecto tiene como objetivo mejorar la calidad del agua y el entorno ecológico de 32 ríos de la localidad a través de medidas integrales. El proyecto de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Xu Xiake adopta un sistema de instalación de tuberías basado en tuberías de PE (polietileno). Esta elección considera plenamente el entorno geográfico local, las características de ingeniería y los requisitos de desarrollo sostenible. En un proyecto tan importante de gobernanza del medio ambiente hídrico, la selección de accesorios para tuberías de tratamiento de aguas residuales está directamente relacionada con la calidad del proyecto y el efecto operativo a largo plazo. Por lo tanto, es necesario considerar de manera integral el desempeño del material, la adaptabilidad ambiental, la conveniencia de la construcción y la economía.

1. Características técnicas y ventajas de tubos de PE

En el proyecto de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Xu Xiake, las tuberías de polietileno (PE) se utilizan principalmente como materiales centrales para accesorios de tuberías. Esta elección se basa en el excelente rendimiento de las tuberías de PE en muchos aspectos. Como material polimérico de alto peso molecular, las tuberías de PE tienen amplias ventajas que otras tuberías tradicionales no pueden igualar y son particularmente adecuadas para el tratamiento de aguas residuales y la ingeniería ambiental.

En términos de propiedades físicas y químicas, las tuberías de PE tienen un buen rendimiento. Este material tiene una excelente resistencia a la corrosión y puede resistir la corrosión de sustancias ácidas y alcalinas comunes, solventes orgánicos y electrolitos en el tratamiento de aguas residuales, evitando los problemas comunes de corrosión electroquímica de las tuberías metálicas. Al mismo tiempo, la pared interior de las tuberías de PE es lisa, el coeficiente de rugosidad es bajo (n≈0,009) y la resistencia al flujo de agua es pequeña, lo que puede reducir eficazmente la deposición de suciedad y la pérdida de energía. La ciudad de Xu Xiake está ubicada en la ubicación privilegiada del delta del río Yangtze, con un alto nivel de agua subterránea y una fuerte corrosividad del suelo. Estas características de las tuberías de PE satisfacen perfectamente las necesidades del proyecto.

Desde la perspectiva de las propiedades mecánicas, las tuberías de PE tienen una alta tenacidad y resistencia al impacto, y su alargamiento de rotura suele ser superior al 350%, lo que puede adaptarse al asentamiento desigual de los cimientos y a fuerzas externas como los terremotos. Esta característica es particularmente importante en áreas de cimientos de suelo blando como la ciudad de Xu Xiake. Además, las tuberías de PE son livianas (la densidad es de solo 0,94-0,96 g/cm³), lo que representa 1/10 del peso de las tuberías de concreto de las mismas especificaciones, lo que reduce en gran medida la dificultad de transporte e instalación. La práctica de la ingeniería muestra que el uso de tuberías de PE puede reducir el uso de maquinaria de construcción en aproximadamente un 30% y acortar el período de construcción en aproximadamente un 25%.

La fiabilidad de la conexión es otra ventaja importante de las tuberías de PE. El uso de la tecnología de conexión por fusión eléctrica puede lograr una conexión esencial con una resistencia de la junta no inferior a la resistencia del cuerpo de la tubería, lo que reduce en gran medida el riesgo de fugas en la interfaz común en las tuberías tradicionales. En el proyecto de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Xu Xiake, el sistema de red de tuberías debe atravesar un terreno complejo y los requisitos de calidad de la conexión son extremadamente altos. Esta característica de las tuberías de PE simplemente satisface las necesidades de ingeniería.

En términos de vida útil, los tubos de PE tienen un buen rendimiento. Las tuberías de PE de alta calidad pueden durar más de 50 años en condiciones normales de uso, lo que es mucho más que las tuberías de hormigón tradicionales (entre 20 y 30 años) y las tuberías de metal (entre 15 y 25 años). El análisis del coste del ciclo de vida muestra que, aunque la inversión inicial de las tuberías de PE es ligeramente mayor, debido al bajo coste de mantenimiento y la larga vida útil, su coste total a lo largo de 50 años es entre un 15 y un 20 % menor que el de las tuberías tradicionales.

Tabla: Comparación del rendimiento de las tuberías de PE con otras tuberías comunes

2. Análisis de compatibilidad entre requisitos de ingeniería y selección de accesorios de tubería.

Como proyecto central de la mejora integral del medio ambiente acuático en la región, el proyecto de tratamiento de aguas residuales en la ciudad de Xuxiake tiene las características de gran escala, sistema complejo y sensibilidad ambiental, lo que plantea requisitos especiales para los accesorios de tuberías. El alto grado de adaptabilidad entre el esquema de diseño de ingeniería y la selección de accesorios de tubería es el factor clave para garantizar la implementación exitosa del proyecto.

La escala del proyecto y la complejidad del sistema requieren que los accesorios de tubería tengan un rendimiento de conexión confiable y altamente estandarizado. El proyecto de mejora del medio ambiente acuático en la ciudad de Xuxiake cubre 32 ríos y el contenido de la implementación incluye múltiples subsistemas como la interceptación de contaminantes, la purificación del agua, la restauración ecológica de los lechos de los ríos y la restauración integral de los ecosistemas acuáticos. Una red de ingeniería tan grande requiere que varios accesorios de tubería sean altamente consistentes en especificaciones, interfaces y rendimiento. Las tuberías de PE tienen un alto grado de producción estandarizada, con una gama completa de especificaciones desde DN50 hasta DN2000 y un método de conexión unificado, lo que simplifica enormemente la dificultad de la integración del sistema. En comparación, si se utilizan tuberías de hormigón o tuberías de hierro fundido, la diversidad de sus tipos y tamaños de interfaz aumentará la complejidad del sistema y reducirá la confiabilidad de la ingeniería.

La adaptabilidad del terreno es una consideración importante en la selección de accesorios para tuberías. La ciudad de Xuxiake está adyacente al lago Taihu en el sur y al río Yangtze en el norte. El nivel freático es alto y la capacidad de carga de los cimientos es baja. Algunas tuberías del proyecto deben pasar a través de cimientos de suelo blando y estructuras existentes, lo que requiere una flexibilidad extremadamente alta y un rendimiento de construcción sin zanjas de las tuberías. La flexibilidad de las tuberías de PE les permite adaptarse a un cierto grado de deflexión y aún pueden mantener la integridad estructural y el sellado en condiciones de asentamiento desigual. Además, los tubos de PE son adecuados para la construcción utilizando tecnologías sin zanjas, como la perforación direccional horizontal, que es especialmente importante al cruzar zonas sensibles como carreteras y ríos.

Las características de la calidad del agua y los procesos de tratamiento también afectan directamente la selección de accesorios para tuberías. Durante el tratamiento de aguas residuales, las tuberías pueden estar expuestas a medios complejos que contienen sustancias corrosivas, partículas sólidas y microorganismos. La inercia química de las tuberías de PE les permite resistir sustancias corrosivas como componentes ácidos y alcalinos y ácido sulfhídrico en aguas residuales. Su pared interior lisa reduce la deposición de suciedad y el crecimiento bacteriano, lo que ayuda a mantener la eficiencia del tratamiento y la calidad del agua efluente. Por el contrario, las tuberías de metal son propensas a la corrosión electroquímica y las tuberías de hormigón pueden deteriorarse debido a las bacterias reductoras de sulfato. El proyecto Xuxiake Town también incluye unidades de proceso como lechos flotantes ecológicos, instalaciones de aireación y tratamiento in situ de las salidas. Las tuberías de PE son más compatibles con estos equipos de proceso y su conexión es más conveniente y confiable.

Los requisitos de puesta en escena y mantenimiento del proyecto también son consideraciones importantes. Los proyectos de gobernanza del medio ambiente hídrico a gran escala generalmente se implementan en fases, lo que requiere que el sistema de tuberías tenga buena escalabilidad y facilidad de mantenimiento. La tecnología de conexión por fusión eléctrica de tuberías de PE permite agregar cómodamente ramales o reemplazar secciones de tubería en un sistema que ya está en funcionamiento sin necesidad de cerrar el suministro de agua. Como componente del proyecto EOD "del río Yangtze al lago Taihu", el proyecto de la ciudad de Xuxiake puede enfrentar ampliaciones y mejoras del sistema en el futuro. Esta característica de las tuberías de PE proporciona flexibilidad a largo plazo para el proyecto.

Tabla: Correspondencia entre los requisitos del proyecto de la ciudad de Xuxiake y las características de las tuberías de PE