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Un estudio de tres años de tubería corrugada de polietileno de alta densidad utilizada para drenaje debajo de una línea de tren de cercanías en Pensilvania no encontró "diferencias perceptibles" en el rendimiento entre la tubería hecha de resina virgen y una hecha de material reciclado.

Los expertos en tuberías dicen que los resultados de la evaluación de campo y de laboratorio marcan un paso importante hacia la validación del uso de tuberías fabricadas con plástico reciclado para aplicaciones ferroviarias y, muy probablemente, también para usos en carreteras.

Las tuberías de HDPE con materiales posconsumo se han utilizado durante décadas en aplicaciones agrícolas, pero las especificaciones ferroviarias exigen que las tuberías se fabriquen con materiales 100 por ciento vírgenes. La gran preocupación ha sido que la vida útil de la tubería podría verse comprometida por la presencia de contaminantes en el contenido reciclado.

Sin embargo, para incorporar prácticas más sostenibles y rentables, la industria del transporte ha expresado interés en utilizar tuberías fabricadas con contenido reciclado, si el rendimiento a largo plazo es equivalente al de las tuberías fabricadas con materiales vírgenes, según Michael Pluimer, quien trabajó en el Estudió mientras obtenía su doctorado en la Universidad Villanova en Filadelfia.

Villanova realizó el estudio con la Autoridad de Tránsito del Sureste de Pensilvania (SEPTA) sobre tuberías de HDPE fabricadas con un 49 por ciento de contenido posconsumo como parte de las iniciativas de sostenibilidad de SEPTA. La universidad financió el estudio junto con el Programa Nacional Cooperativo de Investigación de Carreteras (NCHRP).

A partir de octubre de 2013, Pluimer y un equipo de ingenieros universitarios monitorearon el desempeño de la tubería instalada debajo de la línea ferroviaria de pasajeros cerca de Doylestown. Luego, evaluaron la vida útil de las tuberías en términos de fatiga y agrietamiento por tensión basándose en un estudio de laboratorio acelerado.

Se colocaron sensores en la tubería de HDPE para estudiar cómo reaccionaba a la presión del paso de los trenes.

Los resultados indican que ambas tuberías deberían tener una vida útil superior a los 100 años. Una sinopsis de 11 páginas del estudio dice que se esperaría que la tubería hecha con un 49 por ciento de material posconsumo dure entre 180 y 600 años antes de agrietarse, pero Pluimer dijo que otros factores pueden entrar en la ecuación al hacer proyecciones más allá de 100 años.

"Si bien se puede predecir que la tubería durará [un par de cientos de años] en relación con el agrietamiento por tensión frágil, normalmente solo informamos que durará más de 100 años según el modelo de predicción de la vida útil", dijo Pluimer en una entrevista telefónica. . "Esto es cierto tanto para las tuberías vírgenes como para las recicladas en este estudio".

Con desempeños indistinguibles y al menos un siglo de servicio esperado para ambos tipos de tuberías, las tuberías con HDPE reciclado presentarían nuevas consideraciones ambientales y posiblemente económicas para el mercado.

"Es una alternativa más sustentable porque utiliza menos materiales vírgenes, por lo que es más amigable desde el punto de vista ambiental", dijo Pluimer. "Más allá de eso, también podría haber beneficios en términos de costos".

Históricamente, el hormigón ha sido el material principal utilizado para el drenaje ferroviario, seguido del metal y luego el plástico, que podría ser PVC o HDPE. Si las tuberías de HDPE posconsumo se convierten en una nueva opción, deberían reducir los costos a través de una mayor competencia, según Daniel Currence, director de ingeniería de la división de tuberías corrugadas del Plastics Pipe Institute, una asociación comercial con sede en Dallas.

"Nuestra posición es que siempre que permitas que compitan materiales adicionales, obtendrás el mejor precio", dijo Currence en la misma entrevista telefónica.

Michael Pluimer recopila datos durante el estudio.

El drenaje adecuado es importante para el mantenimiento de los lechos de las vías del ferrocarril. Incluso pequeños aumentos de humedad en las capas subyacentes de rocas y grava pueden reducir la capacidad de carga y la estabilidad, lo que a su vez afecta las tasas de degradación de las vías.

La industria ferroviaria suele utilizar HDPE corrugado para aplicaciones de alcantarillado y drenaje porque resiste la corrosión y la abrasión, tiene una larga vida útil y es flexible. SEPTA estaba interesada en saber cómo se comportarían y durarían las tuberías con HDPE reciclado.

Las tuberías para el estudio fueron donadas por Advanced Drainage Systems, un fabricante con sede en Hilliard, Ohio, con una operación de reciclaje en Pensilvania. Se instalaron sesenta pies de tubería corrugada de HDPE debajo de la línea del tren de cercanías a unas 25 millas de Filadelfia. Treinta pies de tubería se fabricaron con HDPE virgen y 30 pies con HDPE con contenido reciclado.

Las tuberías se instalaron extremo con extremo en la misma zanja y se unieron en el centro con una junta estanca. Aunque los requisitos de diseño de SEPTA exigen al menos 5,5 pies de cobertura desde la parte superior de la tubería hasta la parte inferior de la traviesa, el mínimo se redujo a 2 pies para someter los productos a condiciones de prueba exigentes.

Por las tuberías pasaban cada día unos 36 trenes con hasta seis vagones. Los vagones pesan 75 toneladas cuando están vacíos y cada uno tiene capacidad para 109 pasajeros. Los datos sobre el rendimiento de la tubería se capturaron utilizando galgas extensométricas e instrumentos extensómetros.

"Después de tres años de servicio, ambas tuberías funcionan bien y no se observan diferencias perceptibles", concluye la sinopsis de 11 páginas escrita en 2016. "Las deformaciones y deflexiones medidas en ambas tuberías son mínimas y están muy por debajo de las recomendaciones de la industria".

En el laboratorio, se evaluaron probetas de la tubería con materiales vírgenes y de la tubería con materiales reciclados en diferentes condiciones de tensión y temperatura. Se realizaron pruebas adicionales en tubos de prueba fabricados con una mezcla de 95 por ciento de contenido posconsumo con 5 por ciento de masterbatch de negro de humo, que se esperaría que durara entre 160 y 250 años antes de que fallara por rotura por rotura, según los resultados del estudio.

La investigación demuestra cómo la industria de tuberías de plástico está asumiendo un papel de liderazgo al brindar más opciones a la industria del transporte, según el presidente de PPI, Tony Radoszewski.

"Esto le da a la comunidad de especificadores y diseñadores, ya sean ferrocarriles o cuando buscamos la oportunidad de usar esos productos en carreteras estatales e incluso obras privadas, un nivel completamente nuevo de confianza en que la incorporación de productos reciclados es una solución viable para las partes interesadas que queremos tener un producto y un uso sostenible demostrado a largo plazo", dijo Radoszewski en la entrevista telefónica. "No creo que nuestras industrias competidoras estén realmente liderando en ese sentido tanto como nosotros".

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