Life cycle analysis of water and sewage pipes of PVC

1. Presidente,Panelderevisióndeexpertos independientes MiembrodelPanelderevisióndeexpertosindependientes|Análisis Análisisdelciclo devidadelastuberías de Severificólaconformidaddel análisis delciclo devidade lastuberíasdePVC(NormasISOserie14040)y PVC/NormasISOSerie14040ydeclaración delciclodevidaconlanormade categoríadelproductoeISO14025 declaracióndeproductoambiental(NormaISO 14025) deproductoambiental/NormaISO14025 ABRILDE2017 ANÁLISISDELCICLODEVIDADELASTUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCY ANÁLISISCOMPARATIVODELASUSTENTABILIDADDELOSMATERIALESDELASTUBERÍAS Esteestudioevalúalainfraestructuradetuberíassubterráneasenelmarcodeproveerserviciossustentablesdeaguay alcantarilladoduranteunperíodode100años:(1)conunmínimoriesgodedegradacióndelacalidaddelagua;(2)altiempoquereduceloscostosdeoperación,mantenimientoyreparación;y(3)teniendoencuentalasvariablesque pueden influirenelrendimientodelatuberíaylas expectativasdelniveldeservicio. Elinformetambiénproporcionadatos relevantes quepuedenayudaralosfuncionariosdeserviciospúblicosconsusplanesdegestióndeactivosyevaluacionesdecostosdelciclodevidaparalosdiferentesmaterialesdelastuberías.

2. RESUMENEJECUTIVO • BREVERESEÑA • Esteinformesobreelanálisisdelciclo devidadelastuberíasde aguayalcantarilladodePVCyel análisiscomparativodelasustentabilidadde losmateriales delas tuberías incluye: • Unexamenexhaustivodelanálisisdelciclodevida(LCA)deunatuberíadePVCensieteproductosdetuberías • Comparacionesconotrosmaterialesparatuberíaenloreferidoasusatributosderendimientoydurabilidad • Otrostemasdesustentabilidad • ANTECEDENTES:ANÁLISISDELCICLODEVIDA(LCA)DELASTUBERÍASDEPVC • Uni-BellPVCPipeAssociation(PVCPA,porsussiglasen inglés)encargóunLCAensietetuberíasdePVCentressegmentosdelmercado(tuberíadepresióndeaguapotable,tuberíadealcantarilladosanitarioporgravedad ytuberíadedrenajeporgravedad). Lastuberíasporgravedadincluíantantoproductosdeparedsólidacomoproductosdeperfildepared.LosobjetivosdelLCAfueronlos siguientes: • Determinarlosimpactos relacionados conlaenergíade“principioafin”paralassietetuberíasdePVC • Compararestosresultadosconlainformaciónadisposicióndelpúblicoenlosproductoscompetidores • ElLCAsellevóacabo porSustainableSolutionsCorporation(SSC),una empresaespecializadaenelanálisisdel ciclodevidayeldiseño yelanálisisdeproductos sustentables. • TRANSPARENCIADELLCA • Para asegurarqueelLCAfuesetransparente: • Metodología: el LCAse llevó acabo según lasnormas de análisisdel ciclo devida de laOrganización Internacional deEstandarización(ISO,porsussiglasen inglés):laserieISO 14040. • Revisiónporpares:el LCA fuerevisado críticamente porun panelde expertos independientesenmateriadesustentabilidad.Losrevisoresfueron:RitaSchenck(Institutoparala InvestigaciónyEducaciónAmbiental),NigelHoward(ClarityEnvironment)yCharlieHe(CarolloEngineers).

3. PRINCIPALESHALLAZGOSDELLCA • ElLCAencontróqueelPVCtieneimpactosmenoresensuciclodevidaenlamayoríadelascategorías quelosmaterialesalternativosanalizados.Lasáreasdeestudio incluyeron: • Producciónytransportedemateriasprimas • Producción,transporteeinstalacióndetuberías • Seanalizó y se informó por separadola fase de uso de las tuberías(incluidos el mantenimiento, la reparación y lasustitución) • Fase defin devidaútil delastuberías • Teniendo encuentalosresultadosdelLCAylascomparacionesbasadasenlaspublicacionesdelosproductosdetuberíascompetidores,lastuberíasdePVCproporcionanunaventajacompetitivaparalamayoríadelasaplicacionesdelas tuberías. • INFORMACIÓNADICIONAL • Esteinformetienecomoobjetivoexplicar elLCA,losdatosobtenidos delastuberíasdePVCy lascomparacionesrealizadasenbase aotrosmaterialesparatubería.Además,esteestudioexaminalostemasimportantesqueayudaránalosserviciospúblicosaevaluar mejorelrendimientoylaidoneidaddelosdiferentesmaterialesparatuberías,talescomo: • Saludyseguridad • Calidaddelaireyelagua • Impactosmonetariosdelasfugas,lacorrosióninternaylacorrosiónexternadelastuberías

4. GLOSARIODETÉRMINOS

5. POTENCIALDEACIDIFICACIÓN:tendenciade un productoquímico a formarionesacidificantes H+ que degradan el medioambientenatural. FRAGILIDAD:que tiene dureza y rigidez, pero poca resistencia a la tracción. DELACUNAALAPUERTA:análisis parcial del ciclode vida de un producto desde la extracción del recurso (“cuna”) hastael productofabricadoenlafábrica(“puerta”).Se omitenlasfasesdetransporte, instalación,usoydisposicióndel producto. DEPRINCIPIOAFIN:análisiscompletodel ciclodevida deunproducto desdelaextracción delrecurso(“principio”) pasandoporlas fasesde uso y disposición(“fin”). DELACUNAALAINSTALACIÓN:análisis parcialdel ciclode vida deun productodesde laextracción derecursos (“cuna”),la producción,eltransportealsitioylainstalación.Seomitenlasfasesdeusoyeliminacióndelproducto. DEMANDADEENERGÍAACUMULADA(CED,PORSUSSIGLASENINGLÉS):lasumadetodaslasfuentesdeenergíaextraídasdirectamentedelatierra,talescomoelgasnatural,petróleo, carbón,biomasaoenergíahidroeléctricautilizadaparaproducirunproducto.Otrotérminoparareferirseaenergíaincorporada. CICLODEVIDADISEÑADO:períodode tiempodurante elcualse esperaque elsistema detuberías operedentro delos parámetrosespecificadosporsusdiseñadores. DECLARACIÓNAMBIENTALDELPRODUCTO(EPD,PORSUS SIGLASENINGLÉS):undocumentoverificadoyregistradodeformaindependientequecomunicainformación transparenteycomparablesobre elimpactoambiental delciclodevida delosproductos; tambiénconocido como“Declaraciones AmbientalesTipoIII”. ENERGÍAINCORPORADA:la suma de todaslas fuentes de energía extraídas directamentede la tierra, como gasnatural, petróleo,carbón,biomasaoenergíahidroeléctricautilizadaparaproducirunproducto. Otrotérminoparareferirsealademandadeenergía acumulada. POTENCIALDEEUTROFIZACIÓN:medidarelativadelosnivelesdecompuestosdefósforoynitrógenoliberadosalasaguascontinentales.FALLA:cuando unatuberíanorealizasu función dediseño,yaseaestructuralohidráulicamente(por fuga excesivaocapacidaddeflujo reducida).CARGADEALIMENTACIÓNENERGÉTICA:potencialdeenergíadela materiaprimacontenidadentro delproducto. POTENCIALDECALENTAMIENTOGLOBAL:medidarelativade lacantidad de calorquecontienenlosgases de efectoinvernaderoenla atmósfera. CICLODEVIDA:unaserie de etapas por las que un producto, proceso o servicio pasa durante su vida útil. ANÁLISIS DELCICLODEVIDA(LCA):técnicaparaidentificar los impactosambientales asociados conun producto, procesoo serviciodurantesuvidaútil.Porelcontrario,elcálculodelcostodelciclodevida(LCC,porsussiglaseninglés)secentraenloscostosmonetarios. CÁLCULODELCOSTODELCICLODEVIDA(LCC):métodoparaevaluarloscostosmonetariosinvolucradosconunproducto,procesooserviciodurantesuvidaútil.Porelcontrario, elLCAsecentraenlosimpactos ambientales. POTENCIALDEAGOTAMIENTODEOZONO:cantidadrelativade degradacióndela capade ozonode laTierraque uncompuesto químicopuede causar. VIDAFÍSICA:tiempodurante elcual elsistemade tuberíassepuede utilizar(nonecesariamenteeconómicamente). REGLADECATEGORÍADELPRODUCTO(PCR,PORSUSSIGLASENINGLÉS):conjuntoderequisitosydirectrices específicosparaeldesarrollodeunaDeclaraciónAmbientaldel Producto(EPD). ENERGÍAINCORPORADARECURRENTE:energía consumidapara mantener,reparar,restaurar, renovaro sustituir losmateriales,componentesosistemasduranteelusodelastuberías. VIDADESERVICIO:tiempodurante elcualun producto,procesoo serviciofuncionadentro delosparámetros especificados,es decir,sebasaenelrendimiento. POTENCIALDEGENERACIÓNDEOZONOFOTOQUÍMICO(“SMOG”):contribuciónrelativadeuncompuestoquímicoalaformacióndeozonoaniveldelsuelo (“smog”)enunespacioaéreo. DEFORMACIÓNPORFLUENCIA:característica dealgunos materiales para tuberías enlos cuales las tuberías sometidasa una cargacontinuarándeformándoselentamenteconeltiempo.

6. TABLADECONTENIDO RESUMENEJECUTIVO Glosariodetérminos 1.0 1.1 PrincipaleshallazgosdelLCAdelastuberíasdePVCyrevisióndesustentabilidaddelosatributosdelastuberías12 ElLCAde lastuberíasde PVCcumpleconlanormativaISOylaEPDde lastuberíasde PVCproporcionaundetalle transparentedelosimpactosambientales Las suposicionesdelavidaútilde lastuberíassoncríticas enel AnálisisdelCiclo deVida Lacalidaddelaguaconstantealargoplazoesunrequisitodesustentabilidadcríticodurantelavidaútildelas tuberías Lafabricaciónesunaimportanteetapadelciclodevida: Considerarmaterialesparatuberíasqueutilizanunprocesodefabricacióneficienteconemisionesmínimasparael medioambiente El transportey la instalacióndelmaterialdelastuberíastieneunimpactosignificativo enelcostodelciclodeviday elimpactoecológico 12 13 14 1.2 1.3 1.4 8 14 1.5 15 1.6 1.7 Elconsumodeenergíaparaelbombeoprovocaun costo yunimpactosignificativosdurantelavidadelsistemade tuberías15 Las tuberíasdePVCproporcionanunahorrosignificativodelcostodebombeodeaguaylacapacidaddealcantarillado duranteunavidaútilde100años Lagestióndefinalizacióndelavidaútilesunaconsideraciónimportantedelciclodevida Los LCAde lastuberíasdePVCentodoelmundoproporcionanhallazgossimilares 16 16 17 1.8 1.9 • Infraestructurahídricasustentable • Antecedentes • TuberíadePVC enAméricadelNorte • Lanorma61delacertificaciónNSF/ANSIparalas tuberíasdePVCverificaquenohaylixiviacióndeclorurodevinilo • Duracióndelas tuberíasdePVC • Redefinicióndelasustentabilidadylacalidaddelagua • Característicasdelastuberíassustentables 18 18 18 19 19 19 20 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Introducciónalanálisisdelciclodevida(LCA) Objetivosdelanálisisdelciclodevida Aspectosclavedelametodologíadelas NormasISOparaelLCA de las tuberíasdePVC Panelderevisióndeexpertosindependientes DescripcióndelaestimacióndelcostodelciclodevidaUnidadesfuncionalesde100piesrecomendadasporlaindustria Coberturadelaindustria 21 22 22 22 23 23 24

7. EVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍASEVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍAS 4.0 4.1 4.2 4.3 Evaluacióndelimpactodelciclodevida DefinicionesyresultadosdelaevaluacióndelimpactoambientalTRACI Demandadeenergíaacumulada(energíaincorporada) Emisionesdegasesdeefectoinvernadero(PotencialdeCalentamientoGlobal)eimpactosambientalesdelasTRACI 25 25 26 27 • Tuberíadecuna-a-puerta • Extracciónyproduccióndematerias primas • Informedeemisiones • Produccióndetuberías • Materialesreciclados 30 30 30 32 33 6.0 6.1 6.2 Instalaciónde tuberías Distribucióndelas tuberías Impactosambientalespotencialesdelainstalacióndetuberías 34 34 34 7.0 7.1 EtapadeusoyrendimientodelastuberíasdePVC Vidaútildelatuberíaconunestándardecomparaciónde100años 36 36 9 • Revisióndelosmaterialesdelastuberíasalternativas38 • Metodologíadeinvestigaciónysuposiciones38 • Análisis delosfactoresqueafectanlavidaútilde las tuberías38 • Seleccionesdematerialesparatuberíasutilizadosparacomparaciones38 • Vidaútildelas tuberíassubterráneas40 • Vidaútildecadamaterialdelastuberías41 • Vidaútilde100 añosparalastuberíasdePVC42 • Factoresqueinfluyenenlavidaútilde las tuberíasdeagua42 • Corrosiónexterna42 • Corrosióninterna43 • Riesgodecorrosiónycalidaddelagua44 • Lacorrosióndelastuberíasdehierrofundidocon juntasdeplomo:Unproblemaparalacalidaddelagua ylasaludpública44 • Corrosióninternaypérdidadeenergía44 • Diámetrosinternosdelastuberías44 • Factoresdefriccióndelastuberías44 • Atributosambientalesyderendimientodelosmaterialesdeconducciónalternativos • Tuberíasdehierrodúctil(DI) • Vidaútilde las tuberíasdehierrodúctil(DI) • LCAdehierrodúctil(DI)yenergíaincorporada • Rendimientodelaetapadeusodelas tuberíasdehierrodúctil(DI) • Tuberíasdeconcreto • Vidaútildelatuberíadeconcretonoreforzado(NRCP) • Tiempodevidaútilde las tuberíasdecilindrodeconcretopretensado(PCCP) • Rendimientodelaetapadeusode lastuberíasdeconcretonoreforzado(NRCP) • Rendimientodelaetapadeusodelastuberíasconcilindrodeconcretopretensado(PCCP) • 9.3Tuberíasdepolietilenoypolipropileno 48 48 48 49 50 51 51 52 52 52 53

8. Vidaútilde las tuberíasdepolietileno(HDPE)53 • Energíaincorporadadelatuberíadepolietileno(HDPE)54 • Rendimientodelaetapadeusode lastuberíasdepolietileno(HDPE)54 • Vidaútildetuberíasdepolipropileno(PP)54 • Rendimiento del uso-etapadetuberíasporgravedadparaperfildepareddepolietileno dealtadensidad(HDPE)y polipropileno (PP)54 • Tuberíasdearcilla55 • Vidaútildelastuberíasdearcillavitrificada(VCP)55 • Energíaincorporadaentuberíasdearcillavitrificada(VCP,por sussiglaseninglés)55 • Rendimientouso-etapadetuberíasdearcillavitrificada(VCP,por sussiglaseninglés)56 • 9.5Resumendeatributosambientalesydesempeñodematerialesalternativosdetuberías57 • AhorrodeenergíadebombeoentuberíasdePVC • Ahorroenel costo deenergíadebombeoentuberíasdePVC • ImpactoecológicodebajamonetizacióndetuberíasdePVC 58 58 60 • Normasdesustentabilidad • Infraestructurasustentableycalificaciones • InstitutodeInfraestructuraSustentable(ISI,porsus siglaseninglés):EnvisionTM • CertificaciónSMaRT 62 62 62 64 10 • Resumendelasconclusiones-Energíaincorporaday sustentabilidad65 • Resumendeconclusionesparacomparacionestotalesdeenergíaincorporadaen100años paratuberíasdepresiónyporgravedad65 • Comparacionesdeenergíaincorporadatotaldetuberíasdepresión65 • Comparacionesdeenergíaincorporadatotaldetuberíasporgravedad68 • Conclusiones • Resumendelos resultadosylasconclusionesdelanálisisdelciclodevida 72 72 APÉNDICE Tuberíade presión����������������������������������������������������������73Roturas detuberíasprincipales�����������������������������������������������73Pérdidadeaguaentuberíasde presión�������������������������������������������74Tuberíadepresión:Cálculosdeenergía hidráulica��������������������������������������76Tuberíadepresión:Cálculosdeenergíaincorporadatotal����������������������������������77 TUBERÍA POR GRAVEDAD������������������������������������������������������80Cálculosdeenergíaincorporadatotaldetuberíasporgravedad�������������������������������80Flujos de infiltración�����������������������������������������������������84 RESUMENDEENERGÍAINCORPORADAENELMATERIALDELATUBERÍA������������������������������84 COMPARACIONESDEENERGÍADEBOMBEODURANTEUNCICLODEVIDADE100AÑOS���������������������85 Energíatotalde 100 añosdebombeo:Costoseneltiempoutilizandotuberías con distintavidaútil�������������88 Comparacionesdelcostodelciclodevidaduranteunciclodevidade100años����������������������90ESTUDIODEFALLOSENTUBERÍASDEHIERROFUNDIDO(CI)YHIERRODÚCTIL(DI)ENTUBERÍASPRINCIPALESDEAGUA����90 Hierrofundidobruto����������������������������������������������������90Hierrofundidogris�����������������������������������������������������90Lavida útil delhierrodúctilesdemenosde50 años������������������������������������90Lastuberíasdehierrodúctiltienenparedes más delgadas����������������������������������91

9. EVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍASEVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍAS CORROSIÓN,LIXIVIACIÓNYRIESGOSENLACALIDADDELAGUADELASTUBERÍASDEHIERRO������������������91 Alutilizartuberíasdehierro,seusan más productosquímicos (inhibidores decorrosión)para el aguapotable�������91Elrevestimientodecementoesunaposiblefuentedelixiviacióndemetales pesados��������������������91Hierroymanganesoprovenientesdelastuberíasdehierro���������������������������������92Implicaciones delaseleccióndetuberías������������������������������������������92Efectosenla salud�����������������������������������������������������94LacorrosióndelastuberíasdehierroylosproblemasdelacalidaddelaguaenFlint��������������������94ElpHdelaguadeorigenpuede cambiar������������������������������������������95Estudio decasocomparativodelanálisisdelciclodevidadelastuberíasde alcantarillado�����������������95 REFERENCIAS 11

10. 1.0 PRINCIPALESHALLAZGOSDELLCADELASTUBERÍASDEPVCYREVISIÓNDESUSTENTABILIDADDE LOS ATRIBUTOSDELASTUBERÍAS ElanálisisdelciclodevidadelastuberíasdeaguayalcantarilladodePVCyelestudiocomparativodesustentabilidaddelosmaterialesparatuberíascombinadoscomponentesprincipalesdelanálisisdesustentabilidad.Enprimerlugar,esteestudiodocumentalaacumulacióndeenergíaincorporadadelastuberíasdePVCparacadaunadesusetapasdelciclodevidadeprincipioafin.Estocreaunaplataformacomúnparadiscutirycompararaspectosdelimpactoecológicodelproductoysusimpactosambientalesentérminoscientíficos. Elsegundocomponentetieneencuentaloselementosquepuedeninfluirenelrendimientodelastuberíasylasexpectativasdelniveldeservicio.Mientrasquelosfabricantessugierenunaesperanzadevidadelastuberíasteniendoencuentalaspruebasyprocesosdefabricación,losserviciospúblicossuelenelegirunavidaútildiferenteenelentornoinstalado.Lavidaútilsedeterminaporlascaracterísticasdediseño,lascondicionesdeoperación,lascondicionesambientalesdentroyfueradelastuberías,yelusoprevisto.Esteestudioreconoceestehechoydesarrollaunavidaútilbasadaenelrendimientoparacadamaterialparatubería.Estavidaútilbasadaenelrendimientoenelentornoinstaladosecentraenlacapacidaddelastuberíasparaentregarunnivelconstantedeaguadealtacalidaddemanerarentable.Conelfindelograresto,seconsideraronlosprincipalesmaterialesdelastuberíasylasvariablesambientalesyde sustentabilidad.Estoincluyeuna revisiónenprofundidaddelosdosmaterialesparatuberíasdeaguamáscomunes,PVCyhierrodúctil,asícomolosatributosespecíficosdeotrosmaterialesparatubería.Lasustentabilidad,entérminosdecalidaddeaguaconstanteyentregamediantelainfraestructuradetuberíassubterráneas,incluyelasvariablesderiesgodecorrosión,efectosdelclimaycostosdeenergía.Aldeterminarlavidaútildeunmaterialdetuberías,seutilizaunsistemadevidaútilprevistade100años.Cuandotodosestoselementossecombinan,sepuedenaplicarloscostosmonetariosparacompararmejorlosresultados.Acontinuaciónseproporcionanlosaspectosmásdestacadosdelosprincipaleshallazgosdelestudioglobal. 1.1ElLCAdelastuberíasdePVC cumple con la normativaISOylaEPDdelastuberíasdePVC proporcionaundetalletransparentedelos impactosambientales • ElLCAdelastuberíasdePVCproporcionaunanálisisdelciclodevidacompletoytransparenteyunarevisióndelasustentabilidad paralaindustriadelaguaydealcantarilladodeAmérica delNorte. • ElLCAdelastuberíasdePVCcontienelasetapasdelciclodevida de principioa finnecesarias queincluyen: 12 [>Extracción yprocesamientode lasmateriasprimas [>Fabricación [>Transporte y distribución [>Instalación,usoymantenimiento [>Reciclajeyeliminación final • Mediantelainclusióndelosimpactosentodoelciclodevidadelproducto,elLCAofreceunavisióncompletadelosaspectosambientalesasociadosconelproductoyunaimagenprecisadelasventajasydesventajasambientalesenlaseleccióndeproductos. • Elanálisisdelciclodevidadelastuberíassebasaenunareferenciamínimadevidaútilprevistade100añosdebidoalamuylargavidaútildelainfraestructurade tuberías. • ElLCAesunanálisismásexhaustivoytransparentedelosimpactosambientalesdeunproductoalolargodesuvidayesunindicadormuchomejordelrendimientoambientalquelospresuntosatributosindividualescomoelcontenidoreciclado.Algunos materiales,comoelmetal,requierengrandescantidadesdeenergíaparareciclarlos;yenelprocesohacenemisionestóxicasadicionales en comparacióncon la producción demetalprimarionoreciclado.

11. EVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍASEVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍAS • lasfacturasdeaguadelcliente,másreclamospordañosala propiedad,yunriesgotantoparalacalidaddelaguadelcliente como parala confianzadelosfuncionariospúblicos. • Esteestudioproporcionaalgunosejemplosdevidaútilde50,75y100añosparaayudaralosoperadoresdeserviciospúblicosacomprenderlosejemplosdelmodeloutilizadoenesteestudio. • A lastuberíasdePVCselesasignaunavidaútilde100añosenbase a60 añosdeexperiencia,estudiosextensosdelaindustria,muestrasdecampodeexcavacionesydatoshistóricosquedemuestranlosbajosíndicesdefallaylasroturasprincipalesdelastuberíasdeabastecimientodeagua. • UnestudiohechosobretuberíasdealcantarilladodePVCdesenterradas estimaunavidaútilde entre100y300años. • LastasasderoturadelastuberíasdePVCsereducenconeltiempo,mientrasquelosfallosenlastuberíasdehierropropensosala corrosión ylasde hormigón aumentan conel tiempo, loqueocasiona mayorescostosdeoperaciónydemantenimiento. • Teniendoencuentalosdatosdelabibliografíaexistenteylastendenciasdefallode las tuberíasde la industria,no se esperaquelastuberíasdehierrodúctil(DI)ylastuberíasdepolietilenodealta densidad (HDPE, por sussiglas en inglés) con paredesmásdelgadasduren100añosdebidoalacorrosióninterna/externayladeformaciónporoxidación/fluencia,respectivamente. • C>Porejemplo,alastuberíasdefundicióndeparedgruesaselessueleasignarunavidaútilfísicade75a100años,sinembargo,durantebuenapartedeltiempoqueestánenuso,elrendimientodelastuberíaspuedetenerunadegradaciónsignificativadebidoalacorrosióninternayexternayalatuberculación,afectandoasíalacalidaddelaguayaumentandoloscostosdebombeo.Porlotanto,estastuberíasfuncionarondemaneraineficientemuchotiempodespuésde concluidasuvida útil. • ElDI,comoelPVC,sehautilizadoparalainfraestructuradelastuberíasdeaguayaguasresidualesduranteunos60años.Enesteestudio,alastuberíasdeDIselesasignaunavidaútilde50añosteniendoencuentalosdatosdelasfallasdelastuberíasdeDIy elhecho de quelas nuevas tuberíasde hierro dúctiltienenparedesmuchomásdelgadasquelastuberíasdehierromásantiguasycarecendeexcavacionesindependientesyestudiosdepruebasdematerialdelastuberías. • Lossistemasdetuberíasmetálicasrequierenunaevaluaciónextensadesucondición,encuestasdecorrosión,sistemasdeproteccióncontralacorrosiónypruebasdecalidaddelagua. • DadoqueexistenmuypocosdatossobrelalongevidadyelrendimientorealdelastuberíasdeHDPEmásnuevasconparedes másdelgadas,seasumió que cuentanconuna vida útilde50 añosdebidoasupotencialparalaoxidación,ladeformaciónporfluenciayelfactordeseguridadreducido. • LaCertificaciónSMaRTdelInstitutoparalaTransformacióndelMercadohacia la Sustentabilidadpara tuberías dehierro dúctilygresvitrificado(VCP,porsussiglaseninglés)noproporcionaunatotaltransparenciaparalacertificaciónambiental. C>No seproporcionainformaciónambientalsobreelciclodevidadelosproductos,evitandolacomparaciónconotrosmaterialesparatubería. C>Sinladivulgaciónclaradelosdatosdeimpactoambiental,noestáclarosilostratamientosdemitigacióndelacorrosióndelastuberíasdehierrodúctil,comoelrevestimientodecementoyotrosaditivosparareducirlacorrosión,seincluyenenelanálisisolacertificacióndelastuberías. C>LaCertificaciónSMaRTrequierequenoseproduzcandioxinasdurantelafabricación.Sin embargo,lafabricacióndetuberíadehierrodúctilproducedioxinas. 1.2Lassuposiciones delavidaútildelas tuberías soncríticasenel AnálisisdelCiclodeVida 13 • Alevaluarlasustentabilidaddelosproductosdelastuberíasparaelciclodevidaprevisto,esimportantecomprenderyevaluarlosimpactosdelciclodevidadetodoslosmaterialesutilizadosenelsistemadetuberías. • EsteestudiodelLCAdelastuberíasdePVCrespaldalos esfuerzosdelasmejoresprácticasyconceptosdegestiónde activosqueseesfuerzanporreducirloscostosdelciclodevida delosactivosdelagua,elalcantarilladoyeldrenajepluvial subterráneo,manteniendoelrendimientoylosnivelesdeservicio fiables,protegiendolacalidaddelaguayreduciendoalmínimo lasroturas delas tuberías deabastecimiento deagua,la pérdidae infiltracióndeaguaylasreparacionesdel pavimento. • Losfabricantesdetuberíascomercializandiversosmaterialesparatuberíasconunavidaútil estimada. Estavidaútil“estimada”norepresentaelpuntoenelqueelrendimientodelastuberíaspuedeempezarafallarenelcumplimientodelosnivelesdeservicioprevistos. • Esteestudioconsideraladiversabibliografíayla vidaestimada delastuberíasdelosfabricantesyademásincorporalaevidencia prácticadelastendenciasafallardelastuberíasdelaindustriay losestudiosdeexcavaciónparaatribuirunplazorealdevidaútil de las tuberías que se utilizará durante el período de evaluación de 100 años. • C>Porejemplo,lastuberíasdehierrosehanutilizadoen sistemasdedistribucióndeaguadurante másde100años.Con hastaun80%de pérdida de agua,lavidaútildeservicioprácticodelastuberíashabíaexpiradodécadasatrás.Cuandounatuberíaoperamásalládesuvidaútil,losresultadosson:mayorescostospara eltratamiento y elbombeo delagua,aumentoen

12. 1.4Lafabricación es unaimportanteetapadelciclo devida,consideralosmaterialesparatuberías queutilizanunprocesodefabricacióneficiente con emisionesmínimasparaelmedioambiente 1.3Lacalidaddelagua constante a largo plazoesun requisito desustentabilidadcríticodurante lavida útil delastuberías • LastuberíasdePVCnosecorroenporlasbacteriasylabiopelículaytampoco sirvencomo una fuentedenutrientesparaelcrecimientobacteriano. • LastuberíasdePVCnosedegradan,corroenofiltrancuandoseexponenaaguacorrosiva,aguasresiduales,gasesdealcantarillao desinfectantes. • LastuberíasdePVCnorequierenaditivosquímicosparaevitarlacorrosión interna. • Las tuberías de PVC no tienen fallos prematuros inducidosporlaoxidación. • LastuberíasdePVCnocontienenplastificantestalescomoDEHPuotros ftalatos. • Lastuberíasde PVCnocontienen plomo. • Lastuberíasde PVCnocontienen BPA. • LastuberíasdePVCnoextraenclorurodevinilodelmonómero. • Lastuberíasdefundiciónhanutilizadoplomofundidocomo juntadetuberíasdesdefinalesde1800.Esmuyprobableque cualquiersistemadedistribucióndeaguadetuberíadehierro demásde60añoscontengaplomoparasellarlasjuntasdelas tuberías.Estastuberíasdehierroseenfrentanaproblemasseveros decorrosión,altapérdidadeaguaypuedenserunafuentede contaminaciónporplomo paralos suministrosdeaguapotable. • Lastuberíasmetálicasydehormigónsiempreestánenriesgoysometidasalacorrosióninternayexterna.Requierenquesecoloquenaditivosquímicos(fosfatos)enelaguapotableparaayudarareducirlacorrosióndelapareddelastuberías.Losfosfatosaumentanlasposibilidadesdebiocrecimiento(talescomolaproliferacióndealgasencasosextremos)enlasfuentesdeaguapotable,lagosyríos. • Lastuberíasdehierrocorroídascausanoxidaciónconunaumentodeionesdehierro.Estopuedecausarqueundesinfectantedeaguasevuelvaineficaz,produciendounmayorriesgodecontaminación. • Eláreainteriordeunatuberíadehierrodúctilquevadesdeelprincipiodelacampanahastalajuntadeestanqueidadnoestárevestida con materialde revestimiento, demodo que esapartedecadaconjuntodetuberíadeDIinstaladotieneaguapotableexpuestaaunasuperficienocertificadaparaNSF/ANSI61. • Losestudiosdemuestranquelosrevestimientosdemorterodecementoutilizadosenlastuberíasdehierrodúctilpueden fallarosedegradanenunperíododeentre10y30añosdebidoaproblemasestructuralesyfiltraciónquímica.EstodejaelaguapotableexpuestaaunapareddelatuberíanocertificadaparaNSF/ANSI61. • LafabricacióndetuberíasdePVCesunprocesomuyeficiente.Serequierenbajasentradasdeenergíayagua,ylosdesechosylosmaterialesdetrabajodereelaboración(triturado)sepuedendevolverdirectamentealprocesodefabricación.Prácticamentenohayningúnresiduode fabricación. • SoloserequiereunapequeñacantidaddeenergíaparalaextrusióndelastuberíasdePVC,porloquelafabricaciónesunpequeñocontribuyentealosimpactosdeprincipioafin. • Elusodelatecnologíadeconservacióndelaguadecircuitocerradohareducidosignificativamenteelconsumodeaguaparalafabricacióndetuberías dePVC,lo quedemuestrael compromisodelaindustriaparalamejoraylaeficienciacontinua. • Muchosprocesosdeproduccióndematerialparatuberíaemitendioxinas,comolafabricacióndetuberíadehierrodúctil,lafundicióndetuberíasdehierroparafontanería,tuberíasdehormigónyresinadePVC.LosdatosdelaEPAdeEE.UU.sobreemisionesdedioxinasdelafabricaciónderesinasdePVCmuestran quelosnivelesdedioxinasonextremadamentebajosparalaproducciónderesinadePVCyseestánreduciendocontinuamente. • Losdatosde laEPA deEE.UU. muestranque lasemisiones dedioxinaliberadasdeunafundicióndehierrodúctilerancasiseisvecesmásaltasquelosdeunainstalacióndeproducciónderesinadePVC. • LasinstalacionesdefabricacióndetuberíadePVCnoemitendioxinas. • Lafabricacióndetuberíasdehierrodúctil,queutilizametalesreciclados,puedeliberarunagrancantidaddeproductosquímicosadicionales,talescomoplomo, mercurio,manganeso,zinc,compuestosdecromo,trimetilamina,xileno,metanolyfenolenelproceso. • Los gasesde efectoinvernadero(GHG,por sussiglas eninglés)son muchomásaltosparaelhormigónqueparalastuberíasdePVC.Estoilustraclaramentelanecesidaddeevaluartodoslosaspectosdelciclodevida,cuandoseseleccionanlosmaterialesparatubería.Laindustriadelcementoestáclasificadacomoeltercermayoremisordegasesdeefectoinvernadero,yaqueliberamásdel5%delasemisionesdedióxidodecarbonodelmundo. • LaproduccióndetuberíasdePVCusandomaterialvirgentieneunmenorconsumoenergéticoquelaproduccióndetuberíadehierrodúctilconmaterialesreciclados,loqueresultaenunmenornúmerodeimpactosambientalesparaproyectosdeinfraestructurahídrica. 14

13. EVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍASEVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍAS 1.5Eltransporteylainstalacióndelmaterialdelastuberíastieneunimpactosignificativoenel costodelciclodevidayelimpactoecológico 1.6Elconsumodeenergíaparaelbombeo provocauncostoyunimpactosignificativos durantelavidadelsistemadetuberías • LastuberíasdePVCtienenun impacto ecológico de transporteinferiorporpieinstaladoencomparaciónconlastuberíasdúctiles,de hormigón y de arcilla. • LastuberíasdePVCpesanun25%deltotaldelasdehierrodúctilporpie,loquesignificaquelastuberíasdePVCsepuedentransportarconunimpactoecológicomenorencomparaciónconlongitudesequivalentesdetuberíadehierro dúctil. • LasplantasproductorasdetuberíasdePVCseencuentranalrededordelosEstadosUnidosyCanadá,loquereduceloscostosdetransporteyelimpacto ambiental. • ElpesoligeroyladurabilidaddelastuberíasdePVCpueden reducirloscostosdeinstalaciónyelimpactoambiental,así comolasemisionesdegasesdeefectoinvernadero.Sepueden utilizarequiposdetrabajomásligerosycuadrillasmáspequeñas paralainstalacióndetuberíasdePVCencomparacióncon otros materiales para tubería. • LastuberíasdePVCeliminanloscostosdetránsito,lasconstruccionesrelacionadasylosimpactosambientales,asícomootraspérdidasdeingresosasociadosconreemplazosdetuberíasduranteunavida útilprevistade100 años. • LastuberíasdePVC se puedeninstalarconunahorrodetiempodeinstalacióndel30%másquelastuberíasde hormigón. • Lastuberíasdehierrodúctilde8pulgadasproducennuevevecesmásemisionesdecarbonodurantelafabricación,eltransporteyla instalaciónquelastuberíasdePVC equivalentes. • Losmaterialesparatuberías,comoelhierrodúctil,elpolipropileno,elpolietileno,laarcillayelconcretorequierencostosadicionalesyhanaumentadoelimpactoambientaldebidoalanecesidaddesustituirlasalmenosunavezduranteunavida prevista de 100 años. • Uncostosignificativodurantelavidaprevistadeunsistemadetuberíadepresióneslaenergíanecesariaparabombearelagua.Elusodematerialesparatuberíasquenosecorroenreduceelbombeodeenergíayelimpactoecológicodelsistemadetuberíasdurantesuvidaútil.Esteestudioproporcionaalosingenierosdeserviciospúblicosloscostosdeenergíadebombeoparadiferentesmaterialesdetuberíaduranteunperíodode 100años. • Lossistemasdetratamientoydeentregadeaguasmunicipales requierenunacantidadsignificativadeenergíaparamoverel agua.Lasempresasdeaguayaguasresidualessuelenrepresentar hasta un 40 % del consumo total de energía de un municipio. • Laenergíanecesariaparabombearelaguaatravésdeunsistemadetuberíasapresióndurantelavidaútildelastuberíasesunafuentesignificativadeimpactosambientalespotenciales. • Másempresasdeserviciospúblicosylosgobiernoslocalesestánimplementandoestrategiasparareducirlasemisionesdegasesdeefectoinvernaderocomopartedesusobjetivosalargoplazo. • Lastuberíasdehierroydehormigónnomuestranunfuncionamientoóptimodurantegranpartedeltiempoqueestán“enuso”,yaqueamenudoestánplagadasdelasprincipalesroturasdelastuberíasdeabastecimientodeagua,pérdidadeagua,problemasdecalidaddelagua,asícomodealtoscostos defuncionamiento ymantenimientodebidoalacorrosión. • Lossueloscorrosivosafectanal75%delosserviciosdeagua. Ladurabilidad yresistencia alacorrosión deuna tuberíaafectaengranmedidaalimpactoambientaldelciclodevida.Las tuberíasdehierrodúctilpuedendurartansoloentre11y14añosensuelosmoderadamentecorrosivos,loquerequierenumerosassustitucionesduranteunperíodode100años.EstoaumentalosimpactosdeenergíaambientalincorporadadelastuberíasdehierroporhastanuevevecesencomparaciónconlasdePVC. • Lareduccióndelacorrosióninterioryexteriordelastuberíasdehierrodúctilrequierelaadicióndeotrosmaterialestalescomounrevestimientodecementoenelinterioryunafundadepolietilenoenelexterior.Lossistemasdeproteccióncatódicatambiénseutilizanenlos sistemasdeagua para ayudar aprevenirlacorrosiónenlastuberíasdehierrofundidoyhierrodúctil.Elusoexcesivooincorrectodeproteccióncatódicapuedecorroerlastuberíasdehierrodúctil.Laadicióndeotrosmaterialesparaprevenirlacorrosiónaumentaelconsumoderecursos,laenergíaincorporadayelimpactoecológicodelproducto.LastuberíasdePVCnorequierenmaterialesadicionalespara evitarlacorrosión. 15

14. Lacorrosión reduce elcoeficientedeflujodeHazen-Williamsyaumentaelcoeficientede rugosidad(n) de Manningdebidoalarugosidaddelasuperficieinternadelastuberías. • Lacorrosiónafectasignificativamentelaeficienciadebombeo.Mantenerlas tuberíasenusomásalládesuvida útil de servicio dacomoresultadomayorescostosdeoperaciónymantenimiento.Ladegradacióndelaparedinternadelastuberíaspuedecomenzarcasiinmediatamentedespuésdelainstalacióndelastuberíasdefundicióndúctilydehormigón. • LaenergíanecesariaparabombearaguaatravésdeunatuberíadePVCenunavidaprevistade100añossemantieneconstantedebidoaquelasparedesdelastuberíasdePVCsonsuavesynoseponenrugosasconeltiempo.Estogeneraahorrosdecostosglobalesdurante el ciclo de viday un impacto ecológico menorencomparación conlastuberíasdehierrodúctilyde hormigónquerequierenmásenergíadebombeoconeltiempodebidoalacorrosión,lasfugasyladegradación interna. • Para tuberías equivalentes de 8 pulgadas, la demanda de energíaprimariadebombeoesdehastael100%mayorparalaHDPEqueparaelPVC,yparaDIesdehastael54%mayorqueelPVC. • ElcostodecapitalparaunanuevatuberíadePVCpuedesercasiun23%máseconómicoquelalimpiezayre-alineacióndelastuberías dehierro dúctil existente. • LastuberíasdePVCtienenimpactosbajosdeenergíaincorporada,asícomoparedesconsistentementelisasquenosecorroen,queayudanalosserviciospúblicosylosgobiernoslocalesaminimizarlaenergía(yportantolosgasesdeefectoinvernadero)requeridaparaoperarlossistemasdeagua. • Lastuberíasdepresióndehierrodúctilydecilindrodehormigón pretensadopuedenexperimentarunadisminucióndel30%o másenelfactordefriccióndurantesuvidaútil.Estosignifica que lastuberíasdeDIyPCCPmás antiguaspuedenrequerirun 100%másde energíadebombeoqueunatubería nueva. • El66%delastuberíasde suministrodeaguaenlosEE.UU.son de8pulgadasomáspequeñas.Anivelnacional,elusodePVCen lugardetuberíadehierrodúctilpodríaahorrar$21milmillones encostosdebombeoduranteunavidaprevistadelsistemade 100años.SiseutilizaraPVCenlugardelastuberíasdeHDPE, sepodríanahorrar$37milmillones(dólares en2016). • LasestacionesdebombeoparalastuberíasquenosondePVCdebenserdiseñadasparatenercapacidadesdemayortamañoconlíneasdesuministrodeenergíaeléctricamásgrandesdebidoal incrementodelafriccióninternadelastuberíasconelcorrerdeltiempo.Estasinstalacionesdebombeodemayorcapacidadrequierenmayorenergíaincorporadaparaconstruirlas,operarlasymantenerlasdurantesuvida prevista. • Enelcasodelastuberíasdealcantarilladodeparedsólidade24pulgadasequivalentesenlamismapendiente,elPVCtieneun24%másdecapacidadquelastuberíasdeDI,un50%másdecapacidadquelastuberíasdearcillayun35%másdecapacidadquelastuberíasdeconcretonoreforzado (NRCP). 16 Lagestióndefinalizacióndelavidaútil es una consideraciónimportantedelciclodevida 1.8 • LastuberíasdePVCpuedenserrecicladasdenuevoensímismashastaochovecessin queseproduzcaunareducción enlaspropiedadesmecánicas. • LastuberíasdePVCpuedenserrecicladasamuchosproductos.ElPVCesunmaterialinerte ynosedegradafácilmente,así quecuandolastuberíasdePVClleganalfinaldesuvidade serviciotendránunmínimoimpactoambientalsisedejanenel suelo. • Elcontenidorecicladoessolounatributoyestálejosdeunavisióncompletadelosimpactosambientalesdelciclodevida.LastuberíasdedesagüedehierroseeliminaroncomounaalternativaecológicaenGreenSpec®debidoalas“altasemisionesdeenergíaydecontaminaciónqueincorporanlasplantasdecoque”usadasparaproducirelproducto. • Lamayorfuentedemetalrecicladoparatuberíadehierrodúctilsonlos automóviles dedescarte. Este tipo dedesecho es elmásdifícildeusardebidoaquelacomposiciónquímicaesvariableypuedeincluirmercurio(uncontaminantedelairevolátil)yotras toxinas. • Lastuberías de PVC son reciclables.Sin embargo, ya que es tanduradera,lamayorpartedeestatodavíatienequeentrarenelflujodereciclaje. 1.7La eficiencia delbombeodeaguayla capacidad dealcantarilladosonlos generadoresdecostos significativosparalos municipiosconelcorrer deltiempo • Lastuberíasdepolietileno(HDPE)tienenundiámetrointernomuchomáspequeñoquelasdehierrodúctilylasdePVC,impactandosignificativamentesueficienciadebombeoconeltiempo. • Losmaterialestalescomoelhierrodúctil(DI)ylastuberíasdecilindrodehormigónpretensado(PCCP)puedentenerundiámetrointernoinicialmásgrandeyunfactordefricciónrespetablecuandosonnuevas,perolasinstalacionesdebombeonoestándiseñadasteniendoencuentalacapacidaddelasnuevastuberías.Eldeteriorodelmorteroderevestimientoy la corrosiónde las tuberíasde DI requierenmayor energíadebombeodurantelavidaprevistade100añosqueparaelPVC.

15. EVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍASEVALUACIÓNDELCICLODEVIDADETUBERÍASDEAGUAYALCANTARILLADODEPVCYANÁLISISCOMPARATIVODESUSTENTABILIDADDEMATERIALDETUBERÍAS 1.9LosLCAdelastuberíasdePVCentodoel mundoproporcionanhallazgossimilares • EsteestudioexaminóvariosestudiosdeLCAadisposicióndelpúblicorealizadosentodoelmundo,ylosresultadosdeesosestudiosfueronconsistentesconlosresultadosdelLCAparatuberías de PVC. • LastuberíasdePVCtienennumerososatributosdesustentabilidad.LosestudiosinternacionaleshanidentificadolosbeneficiosrelativosalcomportamientomedioambientalylasustentabilidaddelastuberíasdePVCencomparaciónconotrosmateriales. • UnLCAindependientesobrelossistemasdetuberíasdeaguasresidualesestablecequeelhierrodúctiltieneelmáximoimpactoambientalmientrasqueelPVCtieneelmínimoimpactoambiental. • Losestudiosconfirmanquelas tuberíasdePVCsonuna opcióndebajo costo inicial yproporcionan ahorros alargo plazodebidoasueficienciadebombeosuperior,resistenciaalacorrosiónylongevidad. 17 17

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