Además, se realizó
una prueba rápida para determinar expansiones en barra de mortero y se
aplicó el método del gel fluorescente para detectar la presencia de la
reacción álcali-sílice.
Introducción
Uno
de los principales problemas que enfrentan las grandes ciudades es el
suministro y distribución de agua potable. Es evidente que la escasez
de este líquido está relacionada con el crecimiento de la población, la
contaminación de los acuíferos, la extracción de agua en donde no se cumplen
los ciclos biológicos naturales, así como el alto costo cuando se suministra
de lugares apartados, situación que nos obliga a dar prioridades en el
consumo de este recurso vital.
La ciudad de México no se exime de esta problemática, la Dirección General
de Construcción y Operación Hidráulica (DGCOH) señala que en 1996 se extraían,
sólo en el Distrito Federal., a través de pozos profundos, 1,057,460.00
m3 por día, excluyendo a los sistemas Cutzamala, con un caudal de 830,736.00
m3 por día; Lerma, con 423,792.00 m3 por día; Norte, con 228,873.00 m3
por día, y Sur, con 789,696 m3 por día. Esto habla de la cantidad de agua
potable que tiene que suministrarse al Distrito Federal para que se la
utilice en las diferentes industrias. Precisamente, uno de los usos que
se le da es en la industria de la construcción. Dentro de esta industria,
en la elaboración de concreto se utilizan aproximadamente 165 litros de
agua potable por metro cúbico de concreto fabricado. Para tener una idea
más amplia de la cantidad de agua que se destina para este fin, pongamos
el siguiente ejemplo.
En
1996, la industria del concreto premezclado tuvo una producción anual
de 2,630,000 m3 a escala nacional, de los cuales 1,430,000 m3 corresponden
a la zona metropolitana. Con estas cifras se tiene que, para la elaboración
1,430,000 m3 de concreto en el Distrito Federal, se utilizaron 235,950,000
litros de agua potable, equivalentes a 22 por ciento de la demanda diaria.
El aprovechamiento de las aguas residuales, previamente tratadas, se viene
efectuando desde hace más de 30 años. Dicha actividad se intensificó hasta
sumar actualmente 20 las instalaciones de tratamiento ubicadas en diferentes
puntos de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, las cuales se
pueden ver en la tabla 1. La utilización del agua residual tratada tiene
como objetivo fundamental sustituir el agua potable en aquellos usos que
no requieran alta calidad.
Actualmente, la DGCOH opera 16 plantas de tratamiento secundario y cuatro
plantas de tratamiento terciario, que en conjunto producen un caudal medio
de 415 millones de litros diarios. La infraestructura del sistema se complementa
con 783 km de líneas de distribución, 17 tanques de almacenamiento y 18
plantas de bombeo. Cincuenta y cuatro por ciento del caudal se emplea
para el riego de áreas verdes y el llenado de lagos recreativos, 20 por
ciento para la recarga de acuíferos y canales, 13 `por ciento en industrias,
8 por ciento en el riego agrícola y 5 por ciento en el sector comercial,
básicamente en los sitios donde se lavan automóviles.
Tabla 1.PLANTAS DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
NOMBRE DE LA
PLANTA
|
TRATAMIENTO
UTILIZADO<
|
CAPACIDAD NOMINAL
(lts. /seg.)
|
VOLUMEN TRATADO
(m3/año)
|
ROSARIO
|
TRATAMIENTO
FILTRACIÓN CON GRAVAS,ARENA MAS ABSORCIÓN CON CARBONO ACTIVADO
|
25
|
568
|
COYOACÁN
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
400
|
5046
|
ACUADUCTO DE
GUADALUPE
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
87
|
1892
|
IZTACALCO
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO MÁS FILTRACIÓN CON GRAVA,
ARENA Y ANTRACITA
|
13
|
315
|
CERRO DE LA
ESTRELLA
|
TRATAMIENTO
FILTRACIÓN CON GRAVAS,ARENA MÁS ABSORCIÓN CON CARBONO ACTIVADO
|
4000
|
66226
|
S. JUAN IXTAYOPAN
|
TRATAMIENTO
FILTRACIÓN CON GRAVAS,ARENA MÁS ABSORCIÓN CON CARBONO ACTIVADO
|
15
|
410
|
TLATELOLCO
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
22
|
505
|
CHAPULTEPEC
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MAS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
160
|
3469
|
BOSQUES DE
LAS LOMAS
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL EN SU MODALIDAD DE AERACIÓN EXTANDIDA
|
55
|
1104
|
S. JUAN DE
ARAGÓN
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
500
|
4415
|
CIUDAD UNIVERSITARIA
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
60
|
1081
|
CIUDAD DEPORTIVA
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MAS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
230
|
3154
|
ABASOLO
|
TRATAMIENTO
SECUNDARIO CON GRAVA,ARENA MÁS TRATA.CON LODOS
|
15
|
473
|
HEROICO COLEGIO
MILITAR
|
TRATAMIENTO
SECUNDARIO CON GRAVA,ARENA MÁS TRATA.CON LODOS
|
30
|
820
|
PARRES
|
TRATAMIENTO
SECUNDARIO CON GRAVA,ARENA MÁS TRATAMIENTO CON LODOS
|
7
|
63
|
PEMEX
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
26
|
473
|
XICALCO
|
TRATAMIENTO
SECUNDARIO CON GRAVA,ARENA MÁS TRATAMIENTO CON LODOS
|
7
|
189
|
RECLUSORIO
SUR
|
TRATAMIENTO
SECUNDARIO CON GRAVA, ARENA MÁS TRATAMINETO CON LODOS
|
30
|
946
|
TLAXIALTEMALCO
|
TRATAMIENTO
SECUNDARIO CON GRAVA,ARENA MáS TRATAMIENTO CON LODOS
|
150
|
3421
|
CUERPO MILITAR
No 1
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
30
|
631
|
Tabla 2. PLANTA DE
TRATAMIENTO
NOMBRE DE LA
PLANTA
|
TRATAMIENTO
UTILIZADO
|
VOLUMEN TRATADO
(m3/año)
|
CAPACIDAD
(lts. /seg.)
nominal
|
ROSARIO
|
TRATAMIENTO
FILTRACIÓN CON GRAVAS,ARENA MAS ABSORCION CON CARBONO ACTIVADO<
|
568
|
25
|
CHAPULTEPEC
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
3469
|
160
|
ACUADUCTO DE
GUADALUPE
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
1892
|
87
|
TLATELOLCO
|
LODOS ACTIVADOS
CONVENCIONAL MÁS DESINFECCIÓN CON CLORO
|
505
|
22
|
S. JUAN IXTAYOPAN
|
TRATAMIENTO
FILTRACIÓN CON GRAVAS,ARENA MÁS ABSORCIÓN CON CARBONO ACTIVADO
|
410
|
15
|
Por
lo dicho anteriormente, planteamos la posibilidad del uso de las aguas
residuales previamente tratadas, particularmente en el campo de la construcción,
en donde se podría aprovechar parte de la producción de este tipo de agua.
Para ello, es necesario realizar las investigaciones que nos proporcionen
información sobre los efectos a corto o largo plazo que se puedan presentar
en el concreto con la utilización de este tipo de aguas.
Alcance
Se muestran los resultados de los efectos que produce el uso de agua tratada
en especímenes de concreto, en comparación con los realizados con agua potable.
En la realización de este trabajo se seleccionaron cinco plantas con diferentes
sistemas de tratamiento, las cuales se pueden observar en la tabla 2. Se
realizaron pruebas al concreto en estado fresco y en estado endurecido.
En estado fresco:
Revenimiento Contenido de aire Peso volumétrico
En estado endurecido:
Resistencia a compresión Módulo de elasticidad Expansiones en barras de
mortero Método del gel fluorescente.
Método
experimental
El desarrollo de las pruebas se apegó estrictamente a las normas de construcción
siguientes:
Para el diseño de las mezclas se tomaron como base los requisitos técnicos
del ACI - 211.1
- S1 "Práctica para el proporcionamiento de concreto normal, concreto
pesado y concreto masivo" NOM C - 83 Concreto - Determinación de la resistencia
a la compresión de cilindros de concreto.
NOM C - 111 Concreto - Agregados - Especificaciones
NOM C - 156 Concreto fresco - Determinación del revenimiento
NOM C - 162 Concreto fresco - Determinación del peso volumétrico
NOM C - 122 Agua para concreto
NOM C - 61 Determinación de la resistencia a la compresión de cementantes
hidráulicos
NOM C - 129 Concreto- Determinación del módulo elástico
ASTM C - 227 Métodos de las barras de mortero
ASTM C - 9 P214 Método acelerado de la barra de mortero.
Usos
del agua
En relación con su empleo en el concreto, el agua tiene dos diferentes
aplicaciones: como ingrediente en la elaboración de las mezclas y como
forma de curado de las estructuras recién construidas.
Aunque en estas aplicaciones las características del agua tienen efectos
de diferente importancia sobre el concreto, es usual que se recomiende
emplear agua de una sola calidad en ambos casos. Así, normalmente, en
las especificaciones para concreto se hace referencia en primer término
a los requisitos que debe cumplir el agua para elaborar el concreto, porque
sus efectos son más importantes, y después se indica que el agua que se
utilice para curarlo debe ser del mismo origen, o similar, pare evitar
que se subestime la segunda aplicación y se emplee agua de curado con
características inadecuadas.
Como componente del concreto convencional, el agua suele representar aproximadamente
entre 10 y 25 por ciento del volumen del concreto recién mezclado, dependiendo
del tamaño máximo de agregado que se utilizó y del revenimiento que se
requiera. Esto le concede una influencia importante a la calidad del agua
de mezclado en el comportamiento y las propiedades del concreto, pues
cualquier sustancia dañina que contenga, aun en proporciones reducidas,
puede tener efectos adversos significativos en el concreto.
Una práctica bastante común consiste en utilizar el agua potable para
fabricar concretos sin ninguna verificación previa, suponiendo que toda
agua que es potable también es apropiada para elaborar concretos; sin
embargo, hay ocasiones en que esta presunción no se cumple, porque hay
aguas potables aderezadas con nitratos o con pequeñas cantidades de azúcares
que no afectan su potabilidad, pero pueden hacerlas inadecuadas para la
fabricación de concretos. En todo caso, la consideración contraria pudiera
ser más conveniente, es decir, que el agua para la elaboración de concreto
no necesariamente requiere ser potable, aunque sí debe satisfacer determinados
requisitos mínimos de calidad.
El agua de mezclado
Los
requisitos de calidad del agua de mezclado para concreto no tienen ninguna
relación con el aspecto bacteriológico (como es el caso de las aguas potables),
sino que básicamente se refieren a sus características fisicoquímicas
y sus efectos sobre el comportamiento y las propiedades del concreto.
Se recomienda que el agua para la mezcla de concreto o mortero sea potable
y que no tenga un sabor pronunciado, para garantizar así el comportamiento
adecuado de la estructura. Sin embargo, aun dentro del agua potable se
pueden encontrar disueltas altas concentraciones de sales, cítricos o
azúcares entre otros, que pueden ser perjudiciales para el concreto.
Refiriéndose a las características fisicoquímicas del agua para concreto,
no parece haber consenso general en cuanto a las limitaciones que deben
imponerse a las sustancias e impurezas cuya presencia es relativamente
frecuente, como puede ser el caso de algunas sales inorgánicas (cloruros,
sulfatos), sólidos en suspensión, materia orgánica, dióxido de carbono
disuelto, etc. Sin embargo, en lo que sí parece haber acuerdo es en que
no debe tolerarse la presencia de sustancias que son francamente dañinas,
como son grasas, aceites, azúcares y ácidos, por ejemplo. La presencia
de algunas de estas sustancias, que por lo demás no es común, debe tomarse
como un síntoma de contaminación que requiere eliminarse antes de considerar
la posibilidad de emplear el agua.
El exceso de impurezas en el agua de mezclado puede causar, además, manchas
o corrosión en el acero de refuerzo de un concreto. Por lo anterior, es
necesario especificar ciertos límites de compuestos tales como cloruros,
sulfatos, álcalis y sólidos dentro del agua de mezclado.
Cuando el agua de uso previsto es potable, cabe suponer en principio que
sus características físico-químicas son adecuadas para hacer concreto,
excepto por la posibilidad de que contenga alguna sustancia saborizante,
lo cual puede detectarse fácilmente al probarla. Así, por ejemplo, el
USBR considera que si el agua es clara, y no tiene sabor dulce, amargo
o salobre, puede ser usada como agua de mezclado o de curado para concreto,
sin necesidad de mayores pruebas.
Si el agua no procede de una fuente de suministro de agua potable, se
puede juzgar su aptitud como agua para concreto mediante los requisitos
físico-químicos contenidos en la Norma Oficial Mexicana NOM C-122 (ASTM
C-94), recomendados para aguas que no son potables. Para el caso específico
de la fabricación de elementos de concretos presforzados, hay algunos
requisitos que son más estrictos en cuanto al límite tolerable de ciertas
sales que pueden afectar el concreto y el acero de presfuerzo.
En
la tabla 3 se reproducen los límites especificados en dichas normas, para
las sales e impurezas que con mayor frecuencia se hallan presentes en
las aguas que no son potables, a fin de que no se excedan en el agua que
se utilice para la elaboración de concreto,
Notas:
a) Las aguas que excedan los límites señalados para cloruros, sulfatos
y magnesio, podrán emplearse si se demuestra que la concentración calculada
de estos compuestos en el agua total de la mezcla, incluyendo el agua
de absorción de los agregados, u otros orígenes, no excede dichos límites.
b) El agua se puede usar siempre y cuando las arenas que se empleen en
el concreto acusen un contenido de materia orgánica cuya coloración sea
inferior a 2, de acuerdo con el método de la NOM C-88.
c) Cuando se use cloruro de calcio como aditivo acelerante, la cantidad
de éste deberá tomarse en cuenta para no exceder el límite de cloruros
de esta tabla.
Algunos efectos por la presencia de sustancias e impurezas en el agua
El
carbonato de sodio, puede causar muy rápidos fraguados. Los bicarbonatos
pueden también acelerar o retardar el fraguado. En altas concentraciones,
estas sales pueden reducir la resistencia del concreto. Cuando la suma
de estas sales exceda de 1,000 ppm, deben efectuarse los ensayos sobre
sus efectos en los tiempos de fraguado y relación de resistencia a 28
días.
Concentraciones de 20,000 ppm de cloruro de sodio son generalmente tolerables
en concretos que estarán secos y con bajo potencial de reacciones corrosivas
durante su vida útil. Por el contrario, el agua usada en concretos preesforzados
no se deben presentar concentraciones de ion cloro superiores a 500 ppm.
Para el caso de concretos de aluminio embebidos o galvanizados, u otros
concretos expuestos a humedad ambiente, el agua no debe presentar concentraciones
superiores a 1,000 ppm del ion cloro.
El agua de mezclado que contenga hasta 10,000 ppm de sulfato de sodio
puede ser tolerada para su uso. Si los sulfatos se presentan como S04,
su cantidad esta limitada a 3,000 ppm. Las concentraciones de sulfato
de magnesio deben ser menores de 25,000 ppm. Las sales de manganeso, estaño,
zinc, cobre y plomo en el agua de mezclado pueden causar reducciones significativas
en su resistencia y grandes variaciones en sus tiempos de fraguado. Otras
sales activas como yodatos, fosfatos, arsenatos y boratos de sodio afectan
el desarrollo de la resistencia en concentraciones superiores a 10 por
ciento del peso del cemento. Generalmente, concentraciones de estas sales
de hasta 500 ppm pueden ser tolerables para el agua de mezclado.
El valor de ph (potencial de hidrógeno) es índice de una intensidad que,
por debajo de 7, indica acidez, y por encima de 7, indica alcalinidad.
Sin embargo, algunas normas tales como la del cuerpo de Ingenieros de
Estados Unidos estipulan un valor de ph entre 6 y 8. Las aguas ácidas
con valores de ph por debajo de 3 pueden crear problemas de manejo, y
deben ser evitadas en lo posible.
Aguas con concentraciones de hidróxido de sodio de 0.5 por ciento por
peso de cemento (6,000 a 10,000 ppm) no afectan la resistencia o los fraguados.
Sin embargo, concentraciones superiores pueden reducir la resistencia
del concreto o mortero.
El hidróxido de potasio en concentraciones por encima de 1.2 por ciento
de peso del cemento (18,000 a 24,000 ppm) tiene pequeños efectos sobre
el desarrollo de la resistencia de algunos cementos, y en otros la puede
reducir sustancialmente.
Tabla 3. TOLERANCIAS
DE CONCENTRACIONES DE IMPUREZAS EN EL USO DE AGUA PARA CONCRETO
IMPUREZAS
|
MÁXIMA CONCENTRACIÓN
TOLERADA.ASTM C-94
|
CEMENTOS
RICOS EN CALCIO
NOM C – 122-1982
|
CEMENTOS
SULFATORRESISTENTES
NOM C – 122
- 1982
|
Carbonato
de sodio y potasio
|
1,000 ppm
|
----------
|
------------
|
Cloruro de
sodio
|
20,000 ppm
|
--------
|
------------
|
Cloruro como
Cl (concreto preesforzado)
|
500 ppm
|
400(c)
|
600(c)
|
Cloruro como
Cl (concreto húmedo o con elementos de aluminio, metales similares
galvanizados.)
|
1,000 ppm
|
700(c)
|
1,000(c)
|
Sulfato de
sodio
|
10,000 ppm
|
-------------
|
-----------
|
Sulfato como
SO4 <
|
3,000 ppm
|
3,000
|
3,500
|
Carbonato
de calcio y magnesio, como ion bicarbonato
|
400 ppm
|
600
|
600
|
Cloruro de
magnesio
|
40,000 ppm
|
----------
|
-----------
|
Sulfato de
magnesio
|
25,000 ppm
|
----------
|
-----------
|
Cloruro de
calcio (por peso de cemento de concreto)
|
2%
|
----------
|
-----------
|
Sales de
hierro
|
40,000 ppm
|
----------
|
-----------
|
Yodato, arrestando,
fosfato y borato de sodio
|
100 ppm
|
----------
|
-----------
|
PH
|
6.0 a 8.0
|
No menor
de 6.0
|
No menor de
6.5
|
Hidróxido
de sodio (por peso de cemento de concreto)
|
0.50%
|
----------
|
-----------
|
Hidróxido
de potasio (por peso de cemento de concreto)
|
1.20%
|
----------
|
-----------
|
Azúcar
|
500 ppm
|
----------
|
-----------
|
Aceite mineral
(por peso de cemento de concreto)
|
2%
|
----------<
|
-----------
|
Agua con
algas
|
0
|
---------
|
-----------
|
Materia orgánica
|
20 ppm
|
150(b)
|
150(b)
|
Agua de mar
(contenido total de sales para concreto no reforzado)
|
35,000 ppm
|
--------
|
-----------
|
Agua de mar
para concreto reforzado o preesforzado
|
No recomendable
|
---------
|
-----------
|
Álcalis totales
como Na+
|
---------------------------------
|
300
|
450
|
Dióxido de
carbono disuelto CO 2
|
---------------------------------
|
5<
|
3
|
Sólidos en
suspensión en agua natural
|
2,000 ppm
|
2,000
|
2,000
|
Sólidos en
suspensión en agua reciclada
|
----------------------------------
|
50,000
|
50,000
|
Magnesio
como Mg++
|
----------------------------------
|
100
|
150
|
Total de
impurezas en solución
|
----------------------------------
|
3,500
|
4,000
|
Cerca
de 2,000 ppm de partículas de arcilla o limos suspendidos en el agua de
mezclado se pueden tolerar. Cantidades más altas pueden no afectar la
resistencia, pero sí influir en otras propiedades del concreto.
Varias clases de aceite están ocasionalmente presentes en el agua de mezclado.
El aceite mineral (petróleo) por sí solo, tiene menos efectos sobre el
desarrollo de resistencia del concreto que los aceites minerales o vegetales.
Sin embargo, el aceite mineral en concentraciones superiores a 2 por ciento
de peso del cemento puede reducir la resistencia del concreto en 20 por
ciento o más.
En el agua tratada deben cuidarse principalmente los contenidos de sulfatos,
cloruros y álcalis, ya que en concentraciones superiores a las establecidas,
su reacción con los componentes del cemento y los agregados puede ser
muy agresiva.
Análisis químico del agua de las plantas de tratamiento y del agua
potable
Para la fabricación del concreto, se realizaron pruebas químicas al agua
en el laboratorio de calidad de agua de la propia UAM, el cual está acreditado
por el SINALP.
Para el análisis químico, se extrajeron cinco muestras por planta de tratamiento
y tres muestras de agua potable obtenidas del área de construcción de
la Universidad durante un mes. En el caso de las plantas de tratamiento
de San Juan Ixtayopan y Acueducto de Guadalupe, el análisis químico del
agua fue proporcionado por el personal de las plantas.
Las muestras fueron obtenidas de la toma de salida, pues en este punto
el agua incluía el proceso de cloración, proceso crítico, pues un exceso
en el contenido de cloro podría ejercer una acción disolvente sobre los
componentes del cemento y del concreto, teniendo una agresividad mayor
en el caso del concreto armado.
Al comparar los resultados obtenidos por el laboratorio con los límites
establecidos por la ASTM C-94 y la norma NOM C-122, se pude ver que la
calidad del agua obtenida en tres de las cinco plantas de tratamiento
es buena, ya que se tienen valores muy por debajo de los límites permitidos,
con excepción del contenido de grasas y aceites que es del orden de 4.0
ppm en plantas de tratamiento contra 6.7 ppm del agua potable, así como
la alcalinidad en el agua de las plantas de San Juan y Acueducto, que
está por arriba de las 300 ppm permitidas.
Gran parte de la calidad en el agua tratada de estas plantas se debe a
que ésta no contiene sustancias de origen industrial, ya que en su mayoría
recoge descargas domiciliarias y, por lo tanto, no se presentan altas
concentraciones de sulfatos, sulfuros, sales amoniacas, azúcares, ácido
sulfúrico, clorhídrico, nítrico, acéticos, que son los elementos más perjudiciales
para el concreto.
Los análisis químicos y biológicos a las aguas residuales tratadas de
diferentes procedencias dentro del área metropolitana de la ciudad de
México fueron realizados por el laboratorio de calidad del agua, dependiente
del departamento de Energía en la Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco,
incluyendo pruebas al agua potable de nuestras instalaciones.
Los resultados de tales análisis se reproducen de manera resumida en la
tabla siguiente, en la que se han registrado los datos de cinco plantas
de tratamiento y la del agua potable de la Universidad.
Parámetro |
Azc. |
Tlatelolco |
Chapultep |
Agua
pot. |
San
Juan |
Acueduct |
|
ppm |
ppm> |
ppm |
ppm |
ppm |
ppm |
PH |
7.7 |
7.28 |
7.232 |
7.7333 |
7.6 |
8 |
Conductividad
eléctrica |
718 |
760 |
468 |
483.33 |
1183 |
|
Sólidos
totales |
492.6 |
522.2 |
346.6 |
312.66 |
|
|
Sólidos
disueltos totales |
490.6 |
519.6 |
346.6 |
312.66 |
1065 |
|
Sólidos
suspendidos totales |
4.6 |
2.6 |
0 |
0 |
25 |
|
Grasas
y aceites |
3.746 |
4.1 |
4.02 |
6.766 |
63 |
|
DBO |
36.79 |
40.016 |
29.826 |
17.346 |
|
|
DQO |
73.854 |
68.822 |
57.534 |
40.623 |
63 |
|
Calcio |
36.825 |
27.459 |
22.818 |
25.154 |
|
|
Magnesio |
13.705 |
11.457 |
6.9932 |
19.678 |
|
|
Potasio |
18.535 |
18.004 |
12.854 |
11.441 |
|
|
Sodio |
80.002 |
81.608 |
52.563 |
37.902 |
|
|
Alcalinidad
total |
250.68 |
191.18 |
67.188 |
173.88 |
379 |
634.78 |
Fósforo
total |
6.6782 |
4.7902 |
5.5972 |
0 |
|
|
Floruros |
1.5174 |
1.5556 |
1.838 |
0.6506 |
|
|
Silice
(como SiO2) |
23.488 |
20.557 |
17.223 |
26.317 |
|
|
Sulfatos |
|
|
|
|
|
235 |
Cloruros |
|
|
|
|
230 |
125 |
Un ph entre 7.2 y 8 indica una sustancia neutra, esto es, que no es ni
ácida ni básica, por lo que no debe existir preocupación por sustancias
básicas tales como el hidróxido de sodio, o sales como el potasio y el
sodio (las cuales repercutirían en la resistencia del cemento); tampoco,
por sustancias ácidas como la presencia de ácidos (clorhídrico, entre
los más comunes).
Los sólidos totales. Cerca de 35,000 ppm de partículas de arcilla o limos
suspendidos en el agua de mezclado se pueden tolerar. Cantidades más altas
pueden no afectar la resistencia pero sí influir en otras propiedades
del concreto. En nuestro caso, estamos hablando de 1,065 ppm para el caso
más crítico, que es la planta de San Juan Ixtayopan, la cual está muy
por debajo del límite permitido.
La alcalinidad que se presenta en las plantas Acueducto de Guadalupe y
San Juan Ixtayopan son 634.78 y 379 ppm respectivamente, quedando fuera
del límite establecido de 300 ppm. Con esto, existiría la posibilidad
de un ataque corrosivo por parte de los cationes alcalinos sobre los aluminatos
cálcicos hidratados del cemento, lo que reduciría la resistencia del concreto.
Otro parámetro que se sale de los requisitos especificados de calidad
del agua es el referente a grasas y aceites que tiene el agua potable,
con un valor de 6.7 ppm, y Acueducto de Guadalupe con 63 ppm.
Resultados
y discusión
Revenimiento
El revenimiento en los concretos elaborados con agua tratada acusó un
incremento con respecto a los obtenidos en los concretos elaborados con
agua potable. Esto se debió a que el agua de mezclado contenía concentraciones
de grasas y aceites en cantidades que sobrepasaban tos límites tolerables,
según la NOM C- 122 (ASTM C-94). Los valores más representativos se pueden
ver en la siguiente tabla, presentados en porcentaje, referido al obtenido
en concretos elaborados con agua potable.
RESISTENCIA
PLANTA |
200
KG / CM2 |
250
KG / CM2 |
300
KG / CM2 |
Agua
potable |
1 |
1 |
1 |
Azcapotzalco
|
+7% |
0 |
+40% |
San
Juan Ixta. |
+50% |
0 |
+20% |
Acueducto
de g. |
+28% |
+20% |
+80% |
Peso volumétrico
El peso volumétrico
de los concretos con agua Ttatado acusó un decremento en porcentaje
con respecto al peso volumétrico de los concretos elaborados con agua
potable, lo que nos indica un aumento significativo de aire en el concreto
elaborado con agua tratada; por el contrario, los pesos volumétricos
que se obtuvieron muestran un incremento en el porcentaje, con respecto
a los pesos volumétricos de concretos elaborados con agua potable nos
indican una disminución de aire en el concreto elaborado con agua tratada.
Los resultados de estas pruebas se pueden ver en la tabla siguiente.
RESISTENCIA
PLANTA
|
200 KG / CM2
|
250 KG / CM
2
|
300 KG / CM
2
|
Agua potable
|
1
|
1
|
1
|
Azcapotzalco
|
+2%
|
+2%
|
0
|
San Juan
Ixta.
|
+3%
|
+2%
|
+2%
|
Acueducto
de g.
|
+1%
|
-4%
|
-4%
|
Resistencia
a la compresión en cilindros
Los resultados
obtenidos de las resistencias a la compresión de los especímenes de
concreto con agua potable fueron tomados como base de comparación, contra
las resistencias de concretos elaborados con agua tratada.
Los especímenes
de concreto hechos con agua potable arrojaron resultados dentro de lo
esperado, ya que tanto los especímenes de resistencia de 200 kg/cm 2,
como los de 250 kg/cm2, y los de 300 kg/cm2, mostraron un incremento
gradual de su resistencia a edades de 7, 28 y 90 días.
Agua Tratada
1- Azcapotzalco
Las resistencias
obtenidas de los especímenes elaborados con el agua tratada de Azcapotzalco
son un ejemplo demostrativo de la fabricación de concretos con altas
concentraciones de grasas, ya que la resistencia obtenida a los 7 y
28 días fue la esperada, pero al probarse a los 90 días, la resistencia
decreció de manera significativa en los especímenes cuya resistencia
esperada era de 300 kg/cm2,y los de las otras dos resistencias siguieron
aumentando de manera poco importante, aunque se espera un decremento
a edades mayores. Esto es debido al contenido de sustancias no favorables
en el agua de mezclado.
Agua Tratada
2- San Juan lxtayopan y Agua Tratada 3- Acueducto de Guadalupe
Se puede observar
en la tabla siguiente, que para los especímenes elaborados con agua
tratada de la planta de san Juan Ixtayopan, las resistencias a 90 días
de los concretos de 200 kg/cm2 y 250 kg/cm2 cumplen con la resistencia
de diseño, aunque no es el caso de la diseñada para 300 kg/cm2. Las
resistencias obtenidas de los especímenes elaborados con agua tratada
de la planta de Acueducto de Guadalupe, cumplen en todos los casos con
las resistencias para las cuales fueron diseñadas. Sin embargo, se debe
tener en cuenta que las cantidades de sustancias dañinas que se encontraron
en el agua de mezclado, posiblemente harán que a edades mayores la resistencia
disminuya.
RESULTADOS DE LAS
PRUEBAS DE COMPRESIÓN EN CILINDROS DE CONCRETO
DíAS
|
AGUA POTABLE
|
AGUA TRATADA
1
|
AGUA TRATADA
2
|
AGUA TRATADA
3
|
|
200 kg/cm2
|
250 kg/cm2
|
300 kg/cm2
|
200 kg/cm2
|
250 kg/cm2
|
300 kg/cm2
|
200 kg/cm2
|
250 kg/cm2
|
300 kg/cm2
|
200 kg/cm2
|
250 kg/cm2
|
300 kg/cm2
|
7
|
117
|
175
|
211
|
148
|
171
|
225
|
124
|
193
|
195
|
148
|
159
|
220
|
28
|
199
|
236
|
272
|
180
|
232
|
292
|
167
|
259
|
257
|
206
|
224
|
288
|
90
|
212
|
266
|
279
|
203
|
251
|
268
|
207
|
290
|
277
|
240
|
251
|
314
|
En la gráfica anterior
se muestran claramente los resultados a compresión simple de los concretos
elaborados con agua potable y agua tratada.
Resultados de
las pruebas a compresión en morteros
Para este caso
se utilizaron dos tipos de arenas: un basalto y una andesita; las dos
cumplieron con la Norma Oficial Mexicana NOM C-111. Se utilizó agua
de las plantas de Chapultepec, Tlatelolco y Azcapotzalco.
En los especímenes
elaborados con agua tratada de la planta de Azcapotzalco se utilizó
una relación agua/cemento mayor, para verificar el comportamiento en
el momento de ser ensayado, lo que implicó una disminución en su resistencia,
como puede observarse en las gráficas de resultados. Cabe mencionar
que una vez aplicada la carga de falla se presentó un desconchamiento
en las caras laterales paralelas a la aplicación de la carga, al igual
que en los especímenes elaborados con las demás plantas de tratamiento.
En forma inesperada
se comprobó que, excluyendo los especímenes de la planta de Azcapotzalco
por los motivos antes mencionados, los especímenes elaborados con agua
tratada adquirieron mayor resistencia que los fabricados con agua potable,
siendo los especímenes de la planta de Chapultepec los que incrementaron
su resistencia en 15 por ciento para la andesita y 40 por ciento en
el caso del basalto, con respecto a las obtenidas con agua potable.
Por lo tanto, de
esta prueba podemos concluir que el utilizar agua tratada procedente
de las plantas Chapultepec, Azcapotzalco y Tlaltelolco no causa efectos
negativos tales como reducción de la resistencia a compresión en los
especímenes, teniendo en cambio incrementos entre 10 y 40 por ciento
en su resistencia.
RESISTENCIA ALA
COMPRESIÓN EN CUBOS (50 x 50)
DÍAS |
PLANTA
AZCAPOTZALCO |
PLANTA
TLATELOLCO |
PLANTA
CHAPULTEPEC |
AGUA
POTABLE |
|
TIPO
DE ARENA |
TIPO
DE ARENA |
TIPO
DE ARENA |
TIPO
DE ARENA |
|
ANDESITA |
BASALTO |
ANDESITA |
BASALTO |
ANDESITA |
BASALTO |
ANDESITA |
BASALTO |
|
kg/cm2 |
Kg/cm2 |
kg/cm2 |
kg/cm2 |
Kg/cm2 |
kg/cm2 |
Kg/cm2 |
kg/cm2 |
24
HRS |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
80 |
163.2 |
121 |
216 |
160 |
297 |
99 |
196 |
7 |
84 |
192 |
165 |
275 |
208 |
313 |
160 |
252 |
28 |
205 |
303 |
246 |
375 |
311 |
413 |
221 |
357 |
Resultados de
las pruebas para detectar la reacción álcali-sílice
Con base en la
norma ASTM C 9 – P214, se elaboraron 16 barras de mortero para medir
las expansiones, y se observó que en ninguno de los casos se sobrepasa
el límite de expansión permitido por la norma.
Las barras elaboradas
con agua potable tuvieron el porcentaje de expansión más bajo, alrededor
de 0.042 por ciento contra 0.08 por ciento en promedio obtenido utilizando
agua tratada, menor del 0.10 por ciento que permite la norma.
La aplicación del
método del Gel Fluorescente para determinar la presencia de la reacción
álcali-sílice en los morteros elaborados con agua tratada se hizo en
todas las probetas que se utilizaron para determinar las expansiones.
Se presentaron comportamientos similares, los cuales fueron fotografiados
mediante un estereoscopio con aumento de 10x, con la ayuda de una lámpara
de luz ultravioleta.
En las fotografías
se pueden observar coloraciones café provocadas por materia orgánica;
igualmente aparece en algunas probetas carbonatación. Se observan algunos
cristales, resultado del NaOH (hidróxido de sodio) añadido para el método
acelerado; en ninguno de los casos se pudo observar la coloración característica
de la reacción álcali-sílice.
Conclusiones
A partir de los
resultados de los especímenes sujetos a compresión, podemos decir que
utilizar agua tratada procedente de las plantas Chapultepec, Azcapotzalco
y Tlatelolco no causa efectos negativos tales como reducción de la resistencia
a la compresión; por el contrario, se tienen incrementos entre 10 y
40 por ciento en su resistencia.
Según los resultados
de los especímenes de las plantas San Juan y Acueducto, las resistencias
se mantuvieron por arriba de 80 por ciento de la resistencia de diseño.
Con los análisis
químicos podemos confirmar que, debido a la calidad del agua presentada
por las plantas mencionadas anteriormente, la misma puede utilizarse
para la elaboración del concreto, siempre y cuando se les dé un tratamiento
adicional para eliminar o reducir el contenido de grasas y aceites presentados
en las muestras, ya que es este parámetro el único que queda fuera de
límite, pues podría causar efectos negativos en la adherencia entre
el concreto y el acero, así como efectos de retardo en el fraguado.
El agua residual
tratada deberá utilizarse con muchas reservas para construcciones tales
como guarniciones, banquetas, canchas deportivas, instalaciones subterráneas
etcétera.
Referencias
bibliográficas
- Gobierno del Distrito
Federal, Compendio DGCOH, 2ª. ed., Secretaría de Obras y Servicios,
1995.
-
Comisión
Nacional de Aguas, Sistema alternativo de tratamiento de aguas residuales
y lodos producidos, Libro II, septiembre de 1994.
-
Comisión
Federal de Electricidad, Manual de tecnología del concreto, sección
I,Editorial Limusa.
-
Accelerated
detection of potentially deleterious expansion of mortar bars due
to alkali silica reaction, ASTM C 9 P214.
-
Saldívar
Moguel, Héctor, Método para identificar la reacción álcali-sílice,
IMCyC. 1994.
Este artículo reproduce la ponencia presentada en el X Encuentro Nacional
de la Industria del Concreto Premezclado por sus autores, quienes pertenecen
a la División de Ciencias Básicas e Ingeniería de la Universidad Autónoma
Metropolitana.
|