La historia del ice-pigging comenzó hace más de quince años, cuando la Universidad de Bristol trabajaba con varias compañías de fabricación de alimentos. Se investigaba para hallar un sistema para extraer los restos de alimentos de los instrumentos –recipientes de mezcla, desagües, intercambiadores de calor y otros elementos en contacto con el alimento– sin emplear productos químicos agresivos y limpiándolos con la máxima eficacia. Debía ser un proceso físico, que recupera los alimentos sin contaminarlos.

En sectores como el de los hidrocarburos, este reto se había conseguido mediante la introducción de pigs ("balas o raspadores"), técnica que conocemos como pigging: el proceso en el que un objeto sólido en forma de pistón, el pig, pasa a través de una tubería ejerciendo una diferencia de presión en él. A su paso, va limpiando las paredes de la conducción y empuja todo el material que arranca.

Retos para el sector del agua

Este sistema es muy utilizado en las industrias del petróleo y el gas, donde las tuberías suelen ser largas, rectas y con un diámetro constante. No obstante, en el sector alimentario, las tuberías varían en diámetro, tienen codos y válvulas y conectan equipos de procesamiento con formas y topologías complejas, por lo que el pigging convencional no es adecuado (el raspador puede quedar atascado o dañar el equipo).

Lo que se necesitaba era un pig suave y flexible, capaz de lidiar con topologías complejas, que fuese de "usar y tirar" y no tuviera efectos perjudiciales sobre el medio ambiente. La solución se encontró en un granizado de hielo de alta fricción, que se comporta como un sólido cuando puede, pero que sigue siendo lo suficientemente flexible como para poder adaptarse a cualquier topología sin provocar daños. El hielo granizado, que conocemos como "pig de hielo”, se puede desechar cuando se convierte de nuevo en agua, y cumplía con los requisitos mencionados.

Ice-pigging: la solución adecuada

En la industria del agua, el ice-pigging, que se ideó para la industria alimentaria, ha tenido un enorme éxito, ya que proporciona la solución ideal para muchos de los problemas a los que tiene que hacer frente el sector. De hecho, este ha sido el primero en adoptar el ice-pigging como una herramienta de uso cotidiano. Se ha convertido en el método de limpieza más utilizado para grandes tuberías de agua potable con problemas de decoloración, porque es con diferencia el sistema más eficaz, más rápido, menos intrusivo y, en muchos casos, menos costoso que existe.

Se utiliza para mejorar el funcionamiento hidrodinámico de tuberías de vertidos y también como método de limpieza habitual de redes de tuberías de distribución de agua. El éxito de este método se basa una buena tecnología de ingeniería y una garantía de calidad demostrada, comprobada por numerosas compañías de agua de todo el mundo.

El principio tecnológico

La tecnología se basa en conocer el comportamiento reológico del hielo granizado. La experiencia se ha adquirido al haber inyectado hielo en cientos y miles de kilómetros de conductos comerciales de agua de diferentes materiales y diámetros en muchos países de todo el mundo.

Es de sobra conocido que la fuerza de fricción en las paredes de una tubería se puede aumentar introduciendo partículas en el líquido que se bombea a través del tubo, sin tener que aumentar el caudal. Al aumentar la fricción en la pared, se aumenta la capacidad de arrancar y limpiar el material de la superficie de esta.

Otros métodos

Antes del ice-pigging, la industria del agua había desarrollado sus propios métodos tradicionales de limpieza de tuberías. El primero fue el drenaje con agua o flushing, que consiste en pasar agua por una tubería con el objetivo de desincrustar y transportar la suciedad de esta. La velocidad del flujo debe ser relativamente alta, lo cual puede lograrse en tuberías de diámetro pequeño, pero se hace más difícil en las más anchas. Suele producirse una pérdida elevada de agua.

El segundo método se basa en el aire a presión: se inyecta una corriente de aire y agua a través de la tubería. Se alcanzan grandes velocidades y se evita el consumo excesivo de agua característico del flushing. Se puede aplicar solo en tramos de tuberías relativamente cortos y puede provocar a daños mecánicos en tuberías viejas, débiles o delicadas.

El tercer método es conocido como bala abrasiva o swabbing, y consiste en el arrastrado de materiales a través de la tubería. Para realizar swabbing es necesario poder acceder a ambos extremos de la conducción, el de entrada y el de salida, lo cual no siempre es factible. En el caso de tuberías más grandes, las compañías de agua utilizan unos pigs de espuma de poliuretano con forma de pistón que son empujados por el agua que circula detrás de ellos. Al avanzar por la conducción, el pig desplaza el sedimento y limpia las paredes. Este sistema requiere estaciones de lanzamiento y de recepción, que son intervenciones de ingeniería importantes, siendo de un diámetro muy superior al de la tubería.

El hielo granizado

El método de limpieza mediante hielo granizado es tan fácil de utilizar como la descarga de agua, puede aplicarse a tuberías de cualquier tamaño y no tiene ninguna de las desventajas de los métodos de limpieza tradicionales.

Tras un extenso trabajo en laboratorio se han conseguido desarrollar modelos matemáticos capaces de predecir la longevidad del tapón o pig de hielo en tuberías de distintos diámetros, fabricadas con variados materiales, en ambientes de temperaturas diferentes y bombeado a distintas velocidades. Las pruebas demostraron la capacidad del pig de hielo para circular hacia arriba por tuberías verticales arrastrando sedimentos densos, como la arena. También se recabaron datos comparativos entre pérdida de presión y caudal, que han sido confrontados con datos similares en condiciones límite de limpieza mediante drenaje con agua. Los datos han demostrado la superioridad del ice-pigging en relación a la descarga de agua.

Industrialización

Una vez establecidas las cuestiones físicas, fue necesario un proceso de "industrialización" para que ice-pigging pasase de ser un concepto interesante y prometedor a una tecnología útil y fiable que se pudiera poner en marcha en todo el mundo, en diferentes condiciones. Para ello se desarrollaron y optimizaron los métodos para fabricar hielo granizado y para acondicionarlo, almacenarlo y enviarlo. Aqualogy ahora tiene la capacidad de ofrecer ice-pigging como un método de limpieza de tuberías estándar para la industria del agua.

El hielo granizado se crea mediante una técnica que usa la energía de modo eficiente, con depresores del punto de congelación optimizados (generalmente sal común) y con la cantidad de cloro (para garantizar la esterilidad del ice-pig) requerida por las empresas locales de agua y sus organismos reguladores. En las máquinas de fabricación de hielo se utilizan refrigerantes que no dañan la capa de ozono y funcionan en condiciones óptimas, con lo que se consigue la máxima cantidad de hielo por unidad de energía eléctrica consumida. Los procedimientos de almacenamiento y acondicionamiento de hielo también se han optimizado para garantizar la disponibilidad de hielo granizado en la cantidad adecuada y la calidad correcta.

Se han diseñado camiones especiales para el transporte de los materiales necesarios para aplicar ice-pigging, lo que garantiza que el proceso se lleve a cabo de forma rápida y eficiente, con el mínimo de interrupción del funcionamiento normal de las tuberías.

La aplicación

El procedimiento, en detalle, consiste en insertar el pig de hielo en la tubería de suministro de agua a través de un hidrante, aprovechando la presión de la red para propulsarlo por la tubería. Y sacarlo de la red a través de otro hidratante situado aguas abajo. Si no hay ningún hidrante adecuado, es posible que se tenga que realizar alguna adaptación en la tubería.

En los hidrantes de entrada y de salida se utilizan instrumentos de diagnóstico diseñados y construidos especialmente para esta función. Normalmente se controla la presión, el caudal, la temperatura y la conductividad (para detectar la concentración de la sal). También se toman muestras de los hidrantes de salida durante el proceso de pigging, que luego se analizan para obtener tasas de extracción de partículas. Dependiendo del diámetro y la longitud de la tubería, así como de su estado, se eliminan una media de 5 a 18 kilos de sedimentos por kilómetro tratado (básicamente arenas finas y compuestos férricos y de manganeso).

Intervención mínima

Varios ensayos han demostrado que los pigs de hielo se pueden introducir y extraer de las tuberías a través de la infraestructura existente, como por ejemplo bocas de incendio. Y que son capaces de arrancar, extraer y transportar materia sólida a velocidades muy bajas, utilizando así el mínimo de agua, al tiempo que no requieren casi nunca trabajo de preparación en las tuberías (y si lo hay, es mínimo).

La tecnología ahora se utiliza a diario en todo el mundo, en tuberías de agua potable de diámetros tan pequeños como 15 mm y hasta los 700 mm en distancias de un máximo de 5,5 km.
El ice-pigging está sustituyendo la limpieza con drenaje de agua, balas abrasivas, aire a presión y pigs de poliuretano, porque reduce los costes, al minimizar el tiempo de inactividad de los conductos de agua y las horas de trabajo, de forma respetuosa con el medio ambiente y sin riesgos. A la luz de todas estas ventajas, el ice-pigging se ha convertido en el método de limpieza preferido por muchas compañías de agua y muchos proveedores de infraestructura hidráulica en todo el mundo.